CN115876950A - 用于测量湿度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量湿度的方法。该方法包括以下步骤：将处于高于露点温度的特定温度的样气输送到温度等于或低于样气中的水冷凝的温度的冷却区域，将冷却区域中的样气冷却到至少冷凝温度，使得水冷凝并且清理冷凝物，确定冷却区域的冷凝区域中的位置的温度，以及使用校准数据基于所确定的温度计算样气的湿度含量。

Description

用于测量湿度的方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量样气的湿度的方法。本发明还涉及一种湿度测量装置。

背景技术

在燃烧过程中，通常必须通过排放测量定期检查与废气一起释放的排放物。为此，一部分废气作为样品被排出。由于废气温度高，在测量实际废气之前，废气样品被送入冷却器。在该冷却器中，废气中包含的水冷凝并且排出。然而，在很多情况下，在水中溶解的排放组分随水排出，因此在废气测量中测量的物质较低。溶解组分的水平与水的量成正比。

然而，基于废气的湿度，可以计算所得到的冷凝物的量。为了确定废气中的水分，在作为样品排出的废气中设置水分传感器。由于废气的腐蚀性，常规测量传感器的使用非常复杂，而且成本高得不成比例。

现有技术WO 94/14055公开了一种用于连续监测气体或大气空气的湿度的装置，该装置包括组合的快速响应湿度传感器和循环冷镜型传感器，它们向数据处理器提供相应读数。在循环冷镜传感器每次确定露点时，快速响应传感器的校准都会被检查，并且在必要时被校正。在冷镜传感器的露点采样之间，处理器提供表示湿度的输出，该输出基于来自快速响应传感器的信号并且考虑到了通过参考冷镜传感器而在最近建立的快速响应传感器的校准。

发明内容

本发明的目的可以是提供一种用于测量气体湿度的方法，利用该方法，可以以简单并且经济的方式测量湿度。本发明的另一目的是提供一种用于进行这种测量的湿度测量装置。

该目的通过具有权利要求1的特征的一种用于测量气体湿度的方法来解决。此外，本发明详细说明了根据权利要求9的一种湿度测量装置。本发明的有利实施例在从属权利要求中详细说明。

本发明提供了一种用于测量燃烧过程的恒流样气的湿度的方法。为了获取可重复的湿度结果，在测量过程中流速是恒定的。在该方法的第一步骤中，将处于高于露点温度的特定温度下的样气输送到冷却区域，该冷却区域的温度等于或低于样气中的水冷凝的温度。该方法的特定温度是固定温度，其在测量过程中必须保持恒定。根据本发明的冷却区域是气体在其中被冷却到至少冷凝温度以便冷凝样气中的水的区域。这可能是例如气体在其中被输送的管道区域或装置中的特定区域。

在接下来的步骤中，在冷却区域中将样气冷却到至少冷凝温度，使得水冷凝并且冷凝物被清理。从而选择冷凝温度以主要冷凝样气中的水蒸气。此外，确定冷却区域的冷凝区域中某个位置的温度。换言之，冷凝区域是冷却区域内部的区域。在冷凝区域中，样气中的水会冷凝。由此，确定其温度的位置在冷凝区域内部。尽管确定了冷凝区域中某个位置的温度，但温度测量装置不必位于该位置。通过确定冷凝区域中某个位置的温度，可以推断出样气的湿度。换言之，如果湿度含量发生变化，则在该位置确定的温度也相应地发生变化。

在下一步中，使用校准数据基于所确定的温度计算样气的湿度含量。校准数据提供了在冷凝区域中的该位置处在不同特定温度下气体的确定温度与湿度含量之间的相关性。因此，湿度可以仅通过确定温度来测量。与直接湿度测量相比，温度测量比湿度测量更容易并且更经济。基于湿度，还可以计算冷凝物的量以及在冷凝物中溶解的SO2的量。所测得的SO2含量然后可以通过用冷凝物清理后的SO2的量来校正。

在本发明的优选实施例中，除了确定的温度之外，还测量冷却区域的环境温度。环境温度是冷却区域外部的环境的温度。该温度对冷凝区域中该位置的确定温度有影响。换言之，不同的环境温度会导致不同的结果。虽然这种影响很小，但通过知道这个温度，可以提高测量精度。

在本发明的另一优选实施例中，温度是在与引入的样气的湿度含量相对应的温度变化最大的位置处确定的。这个位置通常是通过针对例如温度传感器使用不同的位置来找到的。通过使用温度变化最大的位置，也可以检测微小的温度变化以及随之而来的冷凝物量的变化。因此，可以进一步提高测量精度。

有利地，温度是在冷凝区域中测量的。温度传感器由此直接被提供在冷凝区域中的该位置处。可以省略通过例如壳体壁的热传导的计算。从而简化了温度的确定。此外，由于避免了计算不精确，因此提高了精度。通过直接测量该位置的温度，环境温度对测量温度的影响由此降低。因此，所测得的温度更准确。

备选地，冷凝区域的温度在其外部确定。换言之，温度传感器不直接被提供在冷凝区域中的该位置处。温度传感器可以被提供在例如壳体的表面上。因此，用于将温度传感器引导到壳体中的相应通道不是必需的。这简化了温度测量。此外，在温度传感器故障的情况下，可以更容易地更换温度传感器。

优选地，在清理后的冷凝物中溶解的水溶性气体组分的量是基于取决于确定的温度的相关函数来计算的。有了这个相关函数，就可以使用所测得的温度直接计算随冷凝物损失的水溶性气体组分。从而简化了可溶性气体组分的测定。因此，可以在不计算冷凝物量的情况下计算可溶性气体组分。

在有利的实施例中，水溶性气体组分的初始含量是通过将冷却区域下游测量的水溶性气体组分的剩余含量与清理后的冷凝物中的含量相加来计算的。通过该计算，可以容易地确定水溶性气体组分的初始含量。

有利地，冷却区域上游的气体被加热到特定温度。因此，气体状态保持在可重现的水平，从而提高了测量精度。

本发明的目的进一步通过一种用于进行根据本发明的方法的湿度测量装置来解决。湿度测量装置包括用于将样气冷却到等于或低于样气中的水冷凝的温度的温度的冷却区域、以及用于测量冷凝区域的温度的温度测量装置。使用这样的湿度测量装置，可以实现上述优点。

在有利的实施例中，加热器被布置在冷却区域上游以用于将气体加热到特定温度。使用这种加热器，可以避免气体在冷却区域之前的阶段冷凝。此外，由于气体具有高可重现性，因此提高了测量精度。

在优选实施例中，冷却区域被提供在冷却装置内部。这种冷却装置仅用于冷却样气，从而可以确定样气的湿度。因此，这种冷却装置不提供对测量结果具有负面影响的其他组成部件。因此，可以高精度地测量湿度含量。

参考附图和以下描述，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。原则上相同或等效的元素具有相同的附图标记。

附图说明

本发明的主题将在附图所示的以下描述中更详细地解释，其中：

图1示出了根据本发明的湿度测量装置的第一实施例；

图2示出了根据本发明的湿度测量装置的第二实施例；以及

图3示出了用于测量样气湿度的方法的实施例。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的湿度测量装置10的第一实施例。根据本发明的实施例的湿度测量装置10包括具有样气入口管18和样气出口管22的气体冷却装置14。通过样气入口管18，样气被引入气体冷却装置14。气体冷却装置14具有腔体，腔体提供冷却区域24。湿度测量装置10还包括加热器26，加热器26被布置在样气入口管18上以用于在将样气引入气体冷却装置14之前将样气加热到特定温度。

气体冷却装置14具有特定温度，使得样气被冷却到样气中的水的冷凝温度以下。在气体冷却装置14的底部，布置有冷凝物出口30以用于排出冷凝物34。在气体冷却装置14中，设置有温度测量装置38以用于测量气体的实际温度。在该实施例中，温度测量装置38是温度传感器。温度传感器38由此被布置在冷凝区域40的发生水冷凝的位置处。在该示例中，温度传感器38被布置在入口管18的区域中。通过气体出口管22，气体被输送到气体测量装置(未示出)以测量气体的排放组分。

在图2中，示出了根据本发明的湿度测量装置10的第二实施例。该实施例与图1所示的第一实施例的不同之处在于，温度传感器38被布置在气体冷却装置14的外表面42处。通过这种布置，可以避免温度传感器38必须被引入气体冷却装置14中，从而可以简化布置。

图3示出了用于测量样气湿度的方法的实施例。在该方法的第一步骤A中，将气体加热到高于露点的特定温度，使得引入的气体的变化温度不会影响测量温度。在接下来的步骤B中，气体被引入气体冷却装置14。在步骤C中，样气被冷却到低于冷凝温度的温度，使得气体中的水冷凝。然后清理冷凝物34。此后，在步骤D中，测量温度。温度传感器38的位置由此是冷凝区域中的位置，在该位置处，温度变化对应于引入的气体的湿度含量。在步骤E中，使用校准数据基于所测得的温度计算样气的湿度含量。基于该计算，还可以计算冷凝物34的量和水溶性气体组分。

附图标记列表

10：湿度测量装置

14：气体冷却装置

18：样气入口管

22：样气出口管

24：冷却区域

26：加热器

30：冷凝物出口

34：冷凝物

38：温度传感器

40：冷凝区域

42：外表面

A：步骤

B：步骤

C：步骤

D：步骤

E：步骤。

Claims (11)

1.一种用于测量燃烧过程的恒流样气的湿度的方法，包括以下步骤：

-将处于高于露点温度的特定温度的所述样气输送(B)到温度等于或低于所述样气中的水冷凝的温度的冷却区域(24)，

-在所述冷却区域(24)中将所述样气冷却(C)到至少所述冷凝温度，使得水冷凝并且清理冷凝物(34)，

-确定(D)所述冷却区域(24)的冷凝区域(40)中的位置的温度，以及

-使用校准数据基于所确定的温度计算(E)所述样气的湿度含量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，除了所确定的温度之外，还测量所述冷却区域(24)的环境温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述温度是在与所引入的样气的湿度含量相对应的温度变化最大的位置处确定的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述温度是在所述冷凝区域(40)中测量的。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷凝区域(40)的温度是在所述冷凝区域(40)的外部确定的。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在清理后的冷凝物(34)中溶解的水溶性气体组分的量是基于取决于所确定的温度的相关函数来计算的。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述水溶性气体组分的初始含量是通过将在所述冷却区域(24)下游测量的所述水溶性气体组分的剩余含量与所述清理后的冷凝物(34)中的含量相加来计算的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述冷却区域(24)上游的气体被加热(A)到所述特定温度。

9.一种用于进行根据前述权利要求中任一项所述的方法的湿度测量装置(10)，包括：

-冷却区域(24)，用于将所述样气冷却到等于或低于所述样气中的水冷凝的温度的温度，以及

-温度测量装置(38)，用于测量所述冷凝区域(40)的温度。

10.根据权利要求9所述的湿度测量装置(10)，其特征在于，加热器(26)被布置在所述冷却区域(24)上游以用于将所述气体加热到所述特定温度。

11.根据权利要求9或10所述的湿度测量装置(10)，其特征在于，所述冷却区域(24)被提供在冷却装置(14)内部。

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