《一种烟草贫氧燃烧HCN释放量的测量装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种烟草贫氧燃烧HCN释放量的测量装置.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103901134 A (43)申请公布日 2014.07.02 CN 103901134 A (21)申请号 201410151063.7 (22)申请日 2014.04.15 G01N 30/02(2006.01) (71)申请人 安徽中烟工业有限责任公司 地址 230088 安徽省合肥市黄山路 606 号 (72)发明人 周顺 王孝峰 何庆 张亚平 徐迎波 (74)专利代理机构 安徽省合肥新安专利代理有 限责任公司 34101 代理人 何梅生 胡东升 (54) 发明名称 一种烟草贫氧燃烧 HCN 释放量的测量装置 (57) 摘要 本发明公开了一种烟草贫氧燃烧 H。
2、CN 释放量 的测量装置， 包括稳态燃烧装置、 燃烧产物转换装 置、 CO2分析装置、 稳态燃烧产物捕集装置 ； 稳态燃 烧装置为燃烧提供稳定的温度场、 燃料供给以及 空气供给 ； 燃烧产物转换装置分别与其他三个装 置相连接， 用于调节燃烧产物的输送方向 ； 二氧 化碳分析装置用途是监测产物中CO2的浓度， 以判 定燃烧是否处于稳态 ； 稳态燃烧产物捕集装置用 来捕集燃烧产物的粒相和气相中 HCN， 以供离子 色谱仪进行定量分析。本发明装置可以通过控制 等值比以及温度来有效模拟卷烟燃吸的贫氧燃烧 环境， 从而更准确的获得烟草 HCN 的释放量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明。
3、书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103901134 A CN 103901134 A 1/1 页 2 1. 一种烟草贫氧燃烧 HCN 释放量的测量装置， 其特征在于包括 ： 稳态燃烧装置 （1） 、 燃烧产物转换装置 （2） 、 二氧化碳分析装置 （3） 以及稳态燃烧产物 捕集装置 （4） ； 所述稳态燃烧装置 （1） 包括环形加热炉 （17） 及环形加热炉控制器 （18） ， 石英管 （14） 设于所述环形加热炉内的一端为加热端， 另一端为非加热端， 在所述非加热端设有密封件。
4、 （13） ， 石英舟 （15） 设于所述石英管内并由外部的步进电机 （12） 推动能够在石英管内匀速 移动， 在所述密封件上设有两个通孔用于供气管路通路和步进电机传动通路， 所述供气管 路 （11） 与外部供气装置连通 ； 所述燃烧产物转换装置 （2） 为三通阀， 其分别与稳态燃烧装置的环形加热炉的出气端、 所述二氧化碳分析装置、 所述稳态燃烧产物捕集装置相连， 用于燃烧产物的流向转换 ； 所述二氧化碳分析装置 （3） 包括与所述三通阀连通的燃烧产物稀释箱 （31） 、 与所述燃 烧产物稀释箱连通的非散射红外仪 （35） 、 与所述非散射红外仪连通的真空泵 （34） ， 所述燃 烧产物稀释箱。
5、 （31） 上连通有第二供气管路 （32） ； 所述稳态燃烧产物捕集分析装置 （4） 包括与所述三通阀通过气管路连通的气相捕集装 置 （42） ， 并在所述气管道中设有粒相捕集装置 （41） 。 2.根据权利要求1所述的一种烟草贫氧燃烧HCN释放量的测量装置， 其特征在于， 所述 环形加热炉的加热温度区间在室温至 1200。 3.根据权利要求1所述的一种烟草贫氧燃烧HCN释放量的测量装置， 其特征在于， 所述 粒相捕集装置 （41） 为剑桥滤片， 所述气相捕集装置 （42） 为捕集阱。 4.根据权利要求1所述的一种烟草贫氧燃烧HCN释放量的测量装置， 其特征在于， 所述 燃烧产物稀释箱 （31。
6、） 上设有泄压阀 （33） 。 权 利 要 求 书 CN 103901134 A 2 1/4 页 3 一种烟草贫氧燃烧 HCN 释放量的测量装置 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种烟草贫氧燃烧 HCN 释放量的测量装置。 背景技术 ： 0002 卷烟烟气中 HCN 主要由卷烟燃烧时烟草中的蛋白质和氨基酸， 特别甘氨酸、 脯氨 酸及氨基二羧酸的燃烧或者裂解形成。 卷烟燃烧涉及烟草、 氧气浓度和温度的剧烈变化， 因 此研究燃烧条件对烟草HCN释放特性的影响对于选择适当的手段降低卷烟烟气中HCN含量 至关重要。 现阶段， 大量实验和数值模拟结果已经证实， 卷烟燃烧环境处于贫氧富氢的阴燃 状态， 。
7、而且卷烟阴燃时的加热速率在 5-20 /s， 而卷烟抽吸过程中的加热速率则最高可达 500 /s， 平均加热速率也有 30 /s。所以研究烟草燃烧 HCN 释放特性的关键在于通过调 节燃烧要素使烟草燃烧处于高速加热的贫氧状态。 0003 当前， 这方面的研究装置主要包括热失重仪以及管式炉等， 但都存在明显的缺点。 热重分析仪仅能对毫克级样品 HCN 释放量进行定性分析和半定量分析， 实验过程也主要反 映烟草的热解行为， 与实际燃烧有较大差异， 而且热重分析装置无法实现对样品的快速加 热 （普通加热炉最大加热速率仅为 3 /s） ， 导致样品升温速率与卷烟阴燃和吸燃加热环境 相差甚远。而管式炉虽。
8、然可以实现样品的快速加热， 但实验时无法使烟草燃烧热解处于稳 态， 即氧气、 样品以及温度三者处于相对恒定状态， 从而难以准确测定 HCN 释放量。 0004 ISO19700 标准提出了等值比的概念， 核心是控制燃料的产生速率 （v燃料） 与空 气的供给速率 （v燃料） 的比值， 如下式所示， 0005 0006 其中，指燃料中的各元素充分燃烧时空气的供应量。当时， 表示材 料处于贫氧下的稳态燃烧。因此， 通过控制等值比以及温度就能模拟卷烟贫 氧燃烧环境。同时， 标准 ISO19700 中提出的稳态燃烧管式炉可实现对宏量烟草的快速加 热， 该升温速率也接近卷烟阴燃和吸燃时的加热环境。 000。
9、7 综上可见， 基于可控等值比法的稳态燃烧管式炉可准确模拟卷烟燃吸时的燃烧环 境， 对特定燃烧环境下产生的 HCN 进行采集并加以定量分析汇总， 便可以对烟草在模拟卷 烟燃烧环境下的 HCN 释放量进行准确测量。 发明内容 ： 说 明 书 CN 103901134 A 3 2/4 页 4 0008 为克服现有技术的缺陷， 本发明的目的在于提供一种烟草贫氧燃烧 HCN 释放量的 测量装置， 该装置可以使烟草燃烧处于稳定的贫氧状态， 并可以对 HCN 的释放量进行分析 测量。 0009 本发明解决技术问题采用如下技术方案 ： 0010 一种烟草贫氧燃烧 HCN 释放量的测量装置， 其包括 ： 00。
10、11 稳态燃烧装置、 燃烧产物转换装置、 二氧化碳分析装置以及稳态燃烧产物捕集装 置 ； 0012 所述稳态燃烧装置包括环形加热炉及环形加热炉控制器， 石英管设于所述环形加 热炉内的一端为加热端， 另一端为非加热端， 在所述非加热端设有密封件， 石英舟设于所述 石英管内并由外部的步进电机推动能够在石英管内匀速移动， 在所述密封件上设有两个通 孔用于供气管路通路和步进电机传动通路， 所述供气管路与外部供气装置连通 ； 0013 所述燃烧产物转换装置为三通阀， 其分别与稳态燃烧装置的环形加热炉的出气 端、 所述二氧化碳分析装置、 所述稳态燃烧产物捕集装置相连， 用于燃烧产物的流向转换 ； 0014。
11、 所述二氧化碳分析装置包括与所述三通阀连通的燃烧产物稀释箱、 与所述燃烧产 物稀释箱连通的非散射红外仪、 与所述非散射红外仪连通的真空泵， 所述燃烧产物稀释箱 上连通有第二供气管路 ； 0015 所述稳态燃烧产物捕集分析装置包括与所述三通阀通过气管路连通的气相捕集 装置， 并在所述气管道中设有粒相捕集装置。 0016 所述环形加热炉的加热温度区间在室温至 1200。 0017 所述粒相捕集装置为剑桥滤片， 所述气相捕集装置为捕集阱。 0018 所述燃烧产物稀释箱上设有泄压阀。 0019 与已有技术相比， 本发明的有益效果体现在 ： 0020 本发明解决了现有的分析手段无法准确模拟卷烟贫氧燃烧环。
12、境的问题， 通过控制 等值比以及温度可有效模拟卷烟燃烧的贫氧环境， 并且可通过对特定贫氧燃烧环境下的生 成的HCN进行收集分析汇总， 准确建立烟草燃烧HCN释放量与燃烧条件之间的关系， 这对于 卷烟配方设计、 卷烟烟气危害性评价等具有显著的指导意义。 附图说明 ： 0021 图 1 为本发明的结构示意图。 0022 图中标号 ： 1为稳态燃烧装置、 2为燃烧产物转换装置、 3为二氧化碳分析装置、 4为 稳态燃烧产物捕集装置、 11 为供气管路、 12 为步进电机、 13 为密封件、 14 为石英管、 15 为石 英舟、 16 为烟草样品、 17 为环形加热炉、 18 为环形加热炉控制器、 31。
13、 为燃烧产物稀释箱、 32 为第二供气管路、 33 为泄压阀、 34 为真空泵、 35 为非散射红外仪、 41 为粒相捕集装置、 42 为 气相捕集装置。 0023 以下通过具体实施方式， 并结合附图对本发明作进一步说明。 具体实施方式 ： 0024 实施例 ： 参见图 1， 本实施例的烟草贫氧燃烧 HCN 释放量的测量装置， 其包括 ： 0025 稳态燃烧装置 1、 燃烧产物转换装置 2、 二氧化碳分析装置 3 以及稳态燃烧产物捕 说 明 书 CN 103901134 A 4 3/4 页 5 集装置 4 ； 其中， 稳态燃烧装置 1 包括环形加热炉 17 及环形加热炉控制器 18， 石英管 。
14、14 设 于环形加热炉内的一端为加热端， 另一端为非加热端， 在非加热端设有密封件 13， 石英舟 15 设于石英管内并由外部的速率可调的步进电机 12 推动能够在石英管内匀速移动， 在密 封件上设有两个通孔用于供气管路通路和步进电机传动通路， 供气管路 11 与外部供气装 置连通 ； 实验过程中通过步进电机推动石英舟向石英管的加热端移动 ； 所述环形加热炉加 热的温度范围在室温至 1200， 其炉腔内径略大于石英管的外径， 以使石英管与环形加热 炉炉腔之间的间隙尽量小 ； 供气管路 11 为燃烧装置提供稳定且流量可调的气流。 0026 所述燃烧产物转换装置 2 为三通阀， 其分别与稳态燃烧装。
15、置的环形加热炉的出气 端、 所述二氧化碳分析装置、 所述稳态燃烧产物捕集装置相连， 用于燃烧产物的流向转换 ； 二氧化碳分析装置 3 包括与所述三通阀连通的燃烧产物稀释箱 31、 与燃烧产物稀释箱连通 的非散射红外仪35、 与所述非散射红外仪连通的真空泵34， 所述燃烧产物稀释箱31上连通 有第二供气管路 32 ； 其中， 非散射红外仪用于检测二氧化碳体积浓度和温度 ； 所述真空泵 用于按照一定的体积流量抽取所述燃烧产物稀释箱中的气体流经非散射红外仪 ； 第二供气 管路 32 与燃烧产物稀释箱连接， 用于稀释燃烧产物， 便于 CO2检测仪的分析。 0027 所述稳态燃烧产物捕集分析装置 4 包。
16、括与所述三通阀通过气管路连通的气相捕 集装置42， 并在气管道中设有粒相捕集装置41。 具体设置中， 粒相捕集装置41为剑桥滤片， 气相捕集装置 42 为捕集阱。这一套捕集装置符合标准 YC/T403-2011卷烟主流烟气中氰 化氢的测定离子色谱法 。 0028 用于测试的 HCN 测试装置为离子色谱仪， 相关参数满足标准 YC/T403-2011卷烟 主流烟气中氰化氢的测定离子色谱法 。 0029 在上述测量装置中， 供气管路 11 中包括输出稳定气流的储气罐和流量计， 其气源 为合成空气或者为压缩空气 ； 所述合成空气由21%氧气与79%氮气混合而成， 气流量分别通 过氧气流量计和氮气流量。
17、计控制 ； 所述压缩空气在进入流量计前要进行除湿除尘， 所述除 湿装置是一个装有干燥剂的两通玻璃管， 进气端与压缩空气气源相连， 出气端与除尘装置 相连， 所述除尘装置是装有石英滤纸的两通装置， 其一端与除湿装置出气端相连， 另一端与 空气流量计相连 ； 0030 上述测量装置中， 第二供气管路中的气源为惰性气体， 优选氮气、 氦气。 0031 在二氧化碳分析装置中， 燃烧产物稀释箱的顶部设有泄压阀 33， 保证箱内压力的 恒定 ； 非散射红外仪分析二氧化碳的体积范围不高于 5% ； 真空泵的抽气流量在 0.5-2 升 / 分钟之间。 0032 测试时， 具体操作步骤如下 ： 0033 按照标。
18、准 GB/T16447-2004烟草及烟草制品调节和测试的大气环境 对烟草样品 预处理 ； 0034 准确称量 Wg 烟草样品 16 均匀铺在石英舟 15 上 ； 0035 根据等值比公式计算的相关结果 （烟草样品推进速率和空气供应量） ， 对所述测量 装置的参数进行设定， 待其稳定后， 开始测量， 并记录燃烧产物中二氧化碳的体积分数随时 间的变化 ； 0036 待二氧化碳体积分数随时间变化曲线波动较小时， 便可认为达到稳态， 此时， 通过 三通阀将燃烧产物引向捕集装置 4， 采样完毕后， 将燃烧产物引向二氧化碳分析装置 3 ； 说 明 书 CN 103901134 A 5 4/4 页 6 0037 对捕集装置 4 采集的粒相和气相产物按照标准 YC/T403-2011 卷烟主流烟气中氰 化氢的测定离子色谱法 进行处理， 然后用离子色谱仪进行分析 ； 0038 测试完毕后， 关电关气， 并根据所测数据， 计算单位质量的烟草样品在此状态下燃 烧时 HCN 的释放量。 说 明 书 CN 103901134 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103901134 A 7 。