CN1573312A - 废气测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废气测量装置，它包括一气体取样装置、一气体分析装置以及至少一个气体引导装置，可穿过所述气体引导件沿着从气体取样装置至气体分析装置的一气体路径引导废气。

Description

废气测量装置
技术领域
本发明涉及一种废气测量装置，它包括一气体取样装置、一气体分析装置以及至少一个气体引导件，可穿过所述气体引导件沿着从气体取样装置至气体分析装置的一气体路径引导废气。
背景技术
废气、特别是从矿物燃料发电站和焚化厂释放出的废气经常含有汞成分。汞可能以Hg(O)的元素形式或者化合物的形式(特别例如是以HgCl2)存在于废气中。
由于其毒性，法律限制废气中的汞及汞化合物的含量。
因此，必须不断地分析和监控废气中的汞含量。
为了进行合适的分析，已知借助于一气体取样装置从废气中去除规定的废气成分，并将其传送至一气体分析装置，在该气体分析装置中可以对这些废气成分加以分析。
不过，由于在废气中通常存在酸性组分和氧化硫(HCl，SO2，SO3)成分，所以使用前述的测量方法会出现较大的问题。
这是因为，如果使用以光度法测量汞的气体分析装置来确定汞，则确定汞含量时，所测量气体中的氧化硫成分可能会与汞的吸收光谱重叠，这可能导致测量不正确。
此外，氧化硫与其它的废气组分一起，特别是如果所述气体低于其露点温度时，就可能形成会损坏废气测量装置的酸。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种废气测量装置，通过使用该装置，可以消除对测量装置的负面效应、特别是废气中的氧化硫和酸性气体组分的所产生的干扰。
为了实现上述目的，提出了一种在其最为一般的实施例中具有以下特征的废气测量装置：
—一气体取样装置，
—一气体分析装置，以及
—至少一个气体引导件，可穿过所述气体引导件沿着从气体取样装置至气体分析装置的一气体路径引导废气，其中
—气体路径穿过至少一个氧化铝填料。
本发明基于以下的知识：
如果所要分析的废气流在气体分析装置中被分析之前先穿过一氧化铝填料，则存在于废气中的氧化硫成分以及酸性气体成分就被氧化铝吸收，以致在废气如所述地穿过氧化铝填料之后，这些氧化硫成分和酸性气体成分就不再对废气测量装置或废气分析装置有负面效应。
人们已知可将氧化铝用来干燥气体的方法。
在根据本发明的废气测量装置中，氧化铝(Al2O3)以为粒状材料的填料的形式出现。该粒状材料可以具有较高的开口孔隙率，因而具有较大的比表面积，以加强对所要吸收的气体组分的吸收。所用的氧化铝的比表面积例如可在250至450平方米/克之间，即例如在300至400平方米/克或者350至380平方米/克之间的范围内变动。
氧化铝的密度例如可小于1克/立方厘米，即例如在0.6至0.8克/立方厘米之间或者0.65至0.75克/立方厘米之间。
用于填料的氧化铝的粒径分布也是尤为重要：如果使用了过细的氧化铝(例如直径小于0.5毫米)，则废气将由于填料过于密集而不再穿过填料；如果使用了过粗的氧化铝(例如直径大于10毫米)，则反应表面的面积会太小，以致不能实现足够的吸收程度。根据本应用，粒径分布(氧化铝粒状材料的直径)例如可在0.5和10毫米的范围内，即例如0.5和8毫米或者2和8毫米的范围内。
已证明，所谓“活性氧化铝”尤为适合根据本发明的废气测量装置的需要。
根据本发明的一个实施例，为至少一个氧化铝填料配置一个加热装置，通过该加热装置可以对要穿过氧化铝填料的气体进行加热。具体地说，该加热装置可以设计成：该所述装置能将要穿过氧化铝的气体加热到气体露点温度之上的一温度。通过这样加热穿过氧化铝填料的气体，可以防止废气或废气所包含的任何气体在氧化铝填料的区域中降至其露点之下。在不加热废气的情况下，如果废气在废气测量装置中的任何部位处、尤其是在氧化铝填料的区域中降至低于其露点的温度，则会在该处形成凝结液体。但是，如果任何要进行分析的废气组分被结合在凝结液体中，则这必定会致使气体分析装置中的废气分析失实。此外，酸也可能制成为凝结液体，它会对废气测量装置的部件造成损坏。
因而，所述缺点可以通过根据本发明的加热装置来克服。该加热装置例如可直接设置在氧化铝填料的区域中，不过，附加地或可选择地，它例如也可以设置在气体取样装置与氧化铝填料之间的气体引导件的区域中，或者例如还可以设置在气体取样装置的区域中或者气体取样装置自身中。
该加热装置例如可设计成：所述装置能把要穿过氧化铝填料的气体加热到90℃之上的一温度，从而例如也可在140℃之上或160℃之上。在这种情况下，加热装置可以设计成：所述装置能把要穿过氧化铝填料的气体加热到在90℃至320℃之间的温度范围的一温度，即例如，也可在140℃和220℃的一温度范围内。
为了防止废气在废气测量装置的任何区域中降至低于其露点的温度，除了可为氧化铝填料配置的任何加热装置之外，还可以为废气测量装置配置一个或多个前文所描述的加热装置，以保证废气不会在废气测量装置的任何区域中降至低于其露点的温度。
相对前述加热装置是可选择或附加地，根据本发明的废气测量装置可以设有一个或多个气体冷却装置。气体可以由气体冷却装置来冷却，并从而调节到废气的一规定的(降低的)露点温度。例如，可以冷却废气，以致其露点温度如此之低，从而废气在流动方向上而言的气体冷却装置之后的其气体路径上不会降至其露点温度之下。例如，可以规定由气体冷却装置将废气冷却至低于10℃的一露点温度，例如冷却至1℃至10℃之间的一露点温度，即例如也可以冷却至2℃至8℃之间或3℃至7℃之间的一露点温度。
气体冷却装置基本上可以设置在气体路径上的任何部位处。根据一个实施例，规定气体冷却装置就设置在沿流动方向的气体取样装置之后，从而在整体气体路径上将露点温度降低至一规定值。根据另一实施例，规定气体冷却装置就装置在沿流动方向而言的气体分析装置之前，从而在气体分析装置中将露点温度降低至一规定值。
通过使用一个或多个所述气体冷却装置，可以免除所述加热装置。
氧化铝填料可以位于一气密体中，所述气密体经由至少一个进气口和至少一个出气口连接至气体引导件。
该气密体例如可用金属或塑料壳体或者两者的组合制成。气密体中可设置一保持件，在该保持件上或中保持氧化铝填料。该保持件例如可以是一滤网、一带孔板、一过滤器或者它们的一组合，氧化铝填料堆积在该保持件上，或者在其中氧化铝填料布置成如一“滤茶器”那样。
废气、例如从发电站排出的废气可以由气体取样装置进给到废气测量装置中。
例如可将一所谓的“气体取样探测器”用作气体取样装置。这样一种气体取样探测器有一可插入废气中的取样管。气体取样装置可经由取样管获取废气，并将其进给到废气测量装置中。取样管可与一气体预滤器结合。为了防止气体取样装置中的废气降至露点温度之下，可以为所述气体取样装置配置一个上述加热装置。
气体(在本情况中为废气)特别是可以由气体分析装置进行化学或物理分析。该气体分析装置特别是可以包括这种一种装置，即使用这种装置可以分析气体的汞和氯的含量。例如，它可包括能以光度法测量气体组分的装置。
借助于气体引导件，气体取样装置所获取的废气可以沿着从气体取样装置至气体分析装置的气体路径通过。
气体引导件例如可以是气体可通过的软管或管子。
废气中所要由气体分析装置进行分析的汞一般不是以如Hg(O)的元素形式存在于废气中的，而是以化合物的形式、特别是以HgCl2的形式存在于废气中的。
为了分析在废气中与氯化合的这些汞，需要在气体分析装置中分析废气之前，至少将一些HgCl2分解成其汞和氯的组分。
已知一些用于将存在于废气中的化合物分解成它们的相应组分的所谓转化器。在这些转化器中，通常在有合适的催化剂存在的条件下，将化合物分解成它们的基本组分。也已知为了加速催化剂的作用可加热这些催化剂。
为此，转化器可以设有一加热装置，通过该加热装置可以将催化剂加热至350℃至800℃之间的一温度，即例如加热到500℃至750℃之间或者600℃至700℃之间的一温度。
这样的分解例如可在转化器中以高温分解的形式进行。例如，已知在有作为催化剂的镍存在的条件下高温分解HgCl2。在德国已公开专利申请DE 100 45212 A1中描述了一种合适的方法。
受到汞和氯化汞污染的废气流入转化器。在穿过转化器时，汞从氯化汞中分解出来。在穿过转化器之后，废气因而仅含有元素态的汞。
如果对穿过合适的转化器的废气进行隔离分析，则它仅能总体地探测出废气中所存在的汞组分。已经知道，为了也能探测出在废气中汞各以何含量一方面以元素形式和另一方面以化合物形式存在，可以使用一种差分测量方法。在该差分测量方法中，在引入废气分析装置之前，将废气分支成两条部分废气路径(部分气体路径)，两条部分气体路径中仅有一条穿过转化器。在气体穿过转化器的情况下，可以确定出在废气中存在的总含汞量，也就是元素和化合形式的总的汞。在气流不通过转化器的情况下，仅可确定废气中呈元素形式的汞。通过比较在各种情况下所确定出的汞含量，就可以确定废气中所存在的元素或化合形式的汞含量。
为了能实行相应的差分测量方法，在根据本发明的一个实施例中，至少一个氧化铝填料与气体分析装置之间的气体路径被分支成两条部分气体路径，分别有一部分的废气流可沿着所述两部分气体路径流到气体分析装置。这些部分气体路径中的一条可以穿过一转化器(见图1)。
一相应的实施例尤为适合测量受高含量的氧化硫污染的废气，因为在这种情况下，废气可以在它进入转化器之前先在氧化铝填料中去除氧化硫成分，以使所述成分不会对转化器造成损害。
根据另一实施例，规定气体取样装置与气体分析装置之间的气体路径分支成两条部分气体路径，两条部分气体路径穿过一各自相应的氧化铝填料，并且分别有一部分的废气流可沿着所述两条部分气体路径流到气体分析装置。在本实施例中，两部分气体路径之一在分支(即气体路径分支成两条部分气体路径的部位)与它所穿过氧化铝填料之间可以穿过一转化器(参见图2)。
这样的实施例尤为适合仅受氧化硫轻度污染的废气；这是因为，在这种情况中，如前面所述，废气首先穿过转化器，并在之后才穿过氧化铝填料。
该最后所提及的实施例、即废气首先穿过转化器并在之后才穿过氧化铝填料的实施例的优点特别是在于：这种情况下，转化器可以直接设置在邻近气体取样装置处。从而可以为气体取样装置(为了将废气加热到其露点之上)和转化器(为了加速HgCl2的转化)设置统一的加热装置。这节省了空间和成本。
可以单个地或者以彼此分别任意组合地结合废气装置的所有前述特征。
从所附的权利要求书和其它的申请文件、特别是附图中，可以获知本发明的其它特征。
附图简述
下面将参照以下十分概略的附图对根据本发明的废气测量装置的两个示范性实施例进行详细的描述。
在诸附图中：
图1 示出了一种废气测量装置，其中氧化铝填料(沿着气体路径)设置在转换器之前；和
图2 示出了一种废气测量装置，其中氧化铝填料(沿着气体路径)设置在转换器之后。
在两图中的相应部件分别标有相同的编号。
具体实施方式
在图1中整个用标号1标示的废气测量装置具有一气体取样装置3、一气体分析装置5以及各标示为7的多个气体引导件。
在穿过废气测量装置1时的废气流动方向分别由气体引导件7上的箭头标示。
气体取样装置3在这里是一气体探测器的形式，它具有带预滤器的一气体取样管3a，这里，该取样管向左侧凸伸，并可被导入废气中。由探测器3a获取废气(这里标示为A)，进给到气体取样装置3中，并从气体取样装置经由一第一气体引导件7传送到一氧化铝填料9处。
气体引导件7与其它的气体引导件7一样，可由一塑料软管来构成。
氧化铝填料9设置在一保持件(这里未示出)上方，该保持件呈气密塑料壳体11中的一带孔板的形式。
在从壳体11穿出并经由气体引导件7进一步经过一小段距离之后，该气体引导件9所形成的气体路径在一分支15处分支成两条部分气体路径7a和7b。
两条部分气体路径7a和7b也由气体引导件7来形成。
沿着部分气体路径7b穿过的废气直接被进给到气体分析装置5中，而沿着气体路径7a穿过的废气而经由一转换器13被进给到气体分析装置5中。
在转换器13中，废气中所含有的HgCl2通过高温分解被转化成Hg(O)和Cl2。
在气体分析装置5中，对一方面沿着部分气体路径7a和另一方面沿着部分气体路径7b流入气体分析装置5部分量的废气进行分析，并通过施行一差分测量方法，来确定废气中所含的汞、氯以及汞化合物的含量。
气体分析装置3以及氧化铝填料9两者都各分配有一加热装置(未在图1中示出)，流过气体取样装置3或氧化铝填料9的废气可以分别借助于这些加热装置来加热到180摄氏度的温度。
转化器13还设有一加热装置(未示出)，通过该加热器，可以在转化器中以650摄氏度的温度进行转化。
在根据图2的废气测量装置中，其气体取样装置3、气体分析装置5、气体引导件7、转化器13以及分别设置在一壳体11中的两个氧化铝填料9是根据图1的实施例来构造的，所以这里将不再详细描述它们的结构。
根据图2的废气测量装置的详细结构如下。
由气体取样装置3获取并进给到废气测量装置1的废气，在穿过气体取样装置3之后，在由气体引导件7所形成的气体路径的一分支15处分支成两条部分气体路径7c、7d。
沿着部分气体路径7d通过的部分量废气首先穿过一氧化铝填料9，并在穿过该氧化铝填料之后被进给到气体分析装置5。
沿着另一部分气体路径7c通过的部分量废气首先穿过一转化器13，然后穿过一氧化铝填料9，并在穿过该氧化铝填料之后也被进给况气体分析装置5。
根据图1的实施例尤为适合酸性组分污染严重的废气(如在本说明书中已陈述的)，而根据图2的实施例则尤为适合酸性组分污染较轻的废气。

Claims (11)

1.一种废气测量装置，它包括：
1)一气体取样装置(3)，
2)一气体分析装置(5)，以及
3)至少一个气体引导件(7)，可穿过所述气体引导件沿着从气体取样装置(3)至气体分析装置(5)的一气体路径引导废气，其特征在于，
4)气体路径穿过至少一个氧化铝填料(9)。
2.如权利要求1所述的废气测量装置，其特征在于，氧化铝填料(9)的粒径在0.5至10毫米之间。
3.如权利要求1所述的废气测量装置，其特征在于，为至少一个氧化铝填料(9)配置一加热装置，要穿过氧化铝填料(9)的气体可由该加热装置加热。
4.如权利要求3所述的废气测量装置，其特征在于，带有一加热装置，要穿过氧化铝填料(9)的气体可由所述加热装置加热至高于气体露点温度的一温度。
5.如权利要求3所述的废气测量装置，其特征在于，带有一加热装置，要穿过氧化铝填料(9)的气体可由所述加热装置加热到100℃之上。
6.如权利要求1所述的废气测量装置，其特征在于，带有至少一个气体冷却装置，废气可由所述气体冷却装置冷却。
7.如权利要求1所述的废气测量装置，其特征在于，废气可被冷却成其露点温度低于10℃。
8.如权利要求1所述的废气测量装置，其特征在于，至少一个氧化铝填料(9)与气体分析装置(5)之间的气体路径被分支成两条部分气体路径(7a，7b)，分别有一部分的废气流可沿着所述两部分气体路径流到气体分析装置(5)。
9.如权利要求6所述的废气测量装置，其特征在于，部分气体路径(7a，7b)中的一条穿过一转化器(13)。
10.如权利要求1所述的废气测量装置，其特征在于，气体取样装置(3)与气体分析装置(5)之间的气体路径分支成两条部分气体路径(7c，7d)，两条部分气体路径穿过一相应的氧化铝填料(9)，并且分别有一部分的废气流可沿着所述两条部分气体路径流到气体分析装置(5)。
11.如权利要求10所述的废气测量装置，其特征在于，部分气体路径(7c，7d)之一在分支(15)与它所穿过氧化铝填料(9)之间穿过一转化器(13)。
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