建筑材料表面燃烧特性分析系统主要功能

应用于可燃材料表面燃烧特性分析。 2100433B

1. 主装置 （1）试验遂道炉：长不低于7.6m，开口端横截面0.45m x 0.3m，耐火砖，最高耐温不低于2400℃； （2）热电偶：K型热，直径3mm，3支，测量范围：≤1300℃； （3）排风端：口径不小于400mm； （4）点火系统：高压电子点火； （5）试样压板：耐至少1300℃高温。 2. 燃气及燃气流量控制系统 （1）燃气流量计：量程 2～20L/min，精度不低于2%； （2）压力表：0-200kPa，分辨率不低于5kPa。 （3）燃气调压阀：0～10kg/min 连续可调。 3. 烟密度测试系统 （1）光源：进口石英卤素灯； （2）标称光返量：2000～3000Lm； （3）接受器：光谱响应与国际照明委员长（CIE）的测光仪相匹配。 4. 氧气分析仪 （1）测量范围：0～25% （2）分辨率：10-4 （3）重复性：±0.02% O2 （4）线性度偏差：±0.1% O2 5. 二氧化碳（CO2）测量仪器 （1）测量范围：0～10% （2）重复性：＜±1% （3）线性偏差: ＜±1% （4）数据采集系统的输出分辨率优于10-4。

表面分析系统包括x射线光电子能谱（XPS）仪和紫外光电子能谱（UPS）仪，利用表面分析系统，可从原子层面上分析阴极材料的净化效果，分析激活前后阴极表面原子的构成和排列，进而可较深入地研究阴极的激活机制和NEA特性的形成机制。下面简单介绍激活评估实验系统中的表面分析子系统：

x射线光电子能潜（XPS）仪采用的是Perkin Elmer公司生产的PHl5300 ESCA系统。

其主要性能指标如下：

（1）峰值灵敏度可达10⁵计数/称（半高宽为0.8 eV），峰值灵敏度>10⁶计数/称（半高宽为1.0 eV）；

（2）表面分析审的极限真空度<1.5×10^-8Pa；

（3）变角XPS分析时掠射角的变化范围为5°～90°；

（4）X射线源的功率是可调的。

实验系统中的XPS仪采用了双阳极x射线源，其结构如图所示，主要由灯丝1、灯丝2、阳极1、阳极2和过滤窗几组成。两个阳极靶采用不同的材料制成，其中一个足Mg靶，另一个是Al靶，这样使该XPS仪具有两种激发源，阳极靶的这种结构对鉴别俄歇峰是有利的。过滤窗口是由铝箔制成的，铝箔滤窗可以有效防止来自X射线源的辐射，阻止来自阴极灯丝的电子混入能量分析

器中，对样品溅射时可以使阳极表面免受污染。

该XPS系统采用的半球型能量分析器是静电偏转式的，分析器外部采用可屏蔽杂散磁场十扰的合金材料，能够精确地对电子的能量分布进行测定，能量分析器词过控制电压产生电场，具有一定能量的被测电子进入分析器入口后，就会在电场的作用下发生偏转，然后在出口处聚集，最后通过内部的检测器进行收集、放大和处理。

该XPS系统采用无油系统的泵配置，使其性能更加可靠。在主真空室上设计了两个盲口，一个用于表面分析室通过带波纹管的管道与激活系统真空室的连接，连接处设计有一个闸板阀，只在样品传送时才开启，这样就将两个超高真空系统的互相影响降到最低。另一个盲口用于扩展紫外光电子能谱（UPS）仪。

紫外光电子能谱（UPS）仪采用的是PH106一180型UPS系统。该系统工作时真空度约为1.3X10-6Pa，分辨率可达几十毫电子伏。紫外光电子能谱仪使用的是紫外范围的光子，紫外光比x射线能量低，是用来激发样品最外层即价壳层电子的，所以紫外光电子能谱仪多用来研究样品的能带结构和表面态情况。该表面分析系统中的能量分析器与表面分析室为UPS和XPS共同使用，UPS系统的紫外光源为He气体放电时产生的HeⅠ（21.22 eV）和HeⅡ（40.81eV）共振线。

文献 采用认重-质谱联用仪对稻杆、玉米杆和玉米芯3种生物质的燃烧特性进行了研究，讨论了氧量对其燃烧特性的影响，提出采用相对失重速率来描述其燃烧特性指数。结果表明：氧量对燃烧模式有一定的影响。稻杆和玉米芯燃尽温度受氧量影响明显，而玉米杆则相反。对于同一种生物质，随着氧量的增加，综合燃烧特性指数增大，各气体析出温度范围减小，析出终温增大，氧量对3种生物质主要燃烧气体产物析出的影响程度依次为：稻杆>玉米芯>玉米杆。3种生物质的燃烧过程采用2段1级反应模型来很好地描述，在不同氧量条件下，3种生物质的燃烧活化能E与指前因子A存在动力学补偿效应。2100433B

燃烧特性无烟煤

无烟煤是煤化程度最深的煤，它有明亮的黑色光泽，硬度高不易研磨。它的含碳量很高，杂质少而发热量较高，大致为21000~25000kJ/kg。但由于挥发分含量较低，难以点燃，燃烧特性差。为保证着火和稳燃，在锅炉设计中常需要采取一些特殊措施，对低灰熔点的无烟煤还需同时解决着火稳定性和结渣之间的矛盾。无烟煤的着火需要较高稳定，燃烧时火焰较短，燃尽也较困难。但在储存时不易自燃。

燃烧特性贫煤

它的挥发分含量稍高于无烟煤，其着火、燃尽特性优于无烟煤，但仍属于燃烧特性较差的煤种。

燃烧特性烟煤

烟煤具有中等的煤化程度，它的挥发含量较高，水分和灰分也较少，发热量也较高。烟煤燃点低，容易着火和燃尽。但某些含灰量较高的劣质烟煤则燃烧特性较差。对挥发分超过25%的烟煤，储存时应防止其自燃，制粉系统应考虑防爆措施。对劣质烟煤还应考虑受热面积灰、结渣和磨损问题。

燃烧特性褐煤

褐煤外观呈褐色，少数为黑褐色甚至黑色，挥发分含量较高，有利于着火。但其灰分和水分较高，发热量较低，一般小于16750kJ/kg。含水分较高的年轻褐煤，则燃烧性能较差，而且灰熔点也较低。褐煤的化学反应性强，在空气中存放极易风化成碎块，容易发生自燃。