CN206848227U - 气体分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种结构简单、造价低、不受环境空气质量影响的气体分析装置。其包括：对样气进行除湿的膜式除湿器，其包含被除湿膜分隔开的第一通路和第二通路，样气通入第一通路，湿度低于样气的反吹气通入第二通路，反吹气的成分与环境空气相同；样气泵，其在样气的流通方向上设置在膜式除湿器的下游，且沿着样气的流通方向抽取样气；检测器，其在样气的流通方向上设置在样气泵的下游，且对流入检测器的气体中待测成分的含量进行测量；以及切换阀，其在样气的流通方向上连通于样气泵与检测器之间，且连通于第二通路，通过周期性的切换，使除湿后的样气向检测器流入，或者使从第二通路流出的反吹气作为与样气比较用的参比气向检测器流入。

Description

气体分析装置

技术领域

本实用新型涉及气体分析装置，尤其涉及测量样气中的规定成分的浓度的气体分析装置。

背景技术

从使煤或重油燃烧的锅炉排出的燃烧废气(样气)中包含NOx、SOx、COx等成分，当前，在在线分析领域，对燃烧废气中的上述成分的含量进行分析的气体分析装置得到开发。

通常，气体分析装置通过切换比例的方式来测量样气中待测成分的含量，为进行测量，需要将含有待测成分的样气与成分已知的参比气进行对比从而得到准确测量结果。因此，除了样气流路外，还需要另设一条参比气流路。作为这种气体分析装置，例如有图2所示的气体分析装置100。

图2是示出以往的气体分析装置的一例的概略结构图。在该图中，气体分析装置100对流过烟道的内侧的燃烧废气(样气)中的待测成分NOx、SOx、Cox等的含量进行测量。气体分析装置100包括样气流路、参比气流路、切换阀5以及检测器6。其中，样气流路包括样气初级过滤器1、样气除湿器2、样气次级过滤器3以及用于抽取样气的样气泵4，参比气流路包括参比气初级过滤器7、参比气除湿器8、参比气次级过滤器9以及用于抽取参比气的参比气泵10。

通常，样气在进入检测器6之前需要进行一些预处理。本例中进行该预处理的装置包括样气初级过滤器1和样气次级过滤器3。样气进入样气流路后，首先由样气初级过滤器1进行除尘，有时为降低待测成分的损耗率，也会用样气初级过滤器1进行预冷。

由于来自烟道的样气往往湿度较高，因此经过了初级过滤的样气利用样气泵4的抽取进入样气除湿器2。该样气除湿器2可以是现有的各种除湿器，例如冷凝式除湿器和膜式除湿器。样气除湿器2对样气进行除湿，然后由样气次级过滤器3进行过滤，除去样气中所含的细微颗粒。此处的细微颗粒是指样气中所含的部分气态成分在冷凝时凝结而成的固态颗粒，这些颗粒在冷凝前是气态的，因而无法通过样气初级过滤器1去除，该细微颗粒会损坏样气泵4。

经过以上处理后，获得符合检测器6的要求的样气，这里符合要求是指该样气的湿度和洁净度达到符合检测器6要求的值。之后，处理完毕的样气进入切换阀5。

由于检测器6对参比气的湿度、洁净度的要求与对样气的要求基本相同，因此现有技术中，参比气也需要经过与样气一样的预处理，并且也需要泵进行抽取。

通常，采用环境空气来制备参比气。在某些季节或者某些北方城市，环境空气的湿度过低，甚至低于除湿器处理后的样气(常用的膜式除湿器除湿后的样气露点为2℃左右)，因此在参比气流路中，利用参比气泵10的抽取，环境空气首先需要由参比气初级过滤器7进行除尘和加湿，然后进入参比气除湿器8进行除湿。与上述样气流路一样，参比气除湿器8也可以是现有的各种除湿器，例如冷凝式除湿器和膜式除湿器。除湿后的参比气同样由参比气次级过滤器9除去其所含的细微颗粒，最终获得与样气基本相同的湿度、洁净度的参比气。处理完毕的参比气进入切换阀5。

切换阀5通常采用电磁阀，利用切换阀5的周期性的切换，使检测器6连通于样气流路或参比气流路，由此，进行了一系列处理的样气流入检测器6或者进行了同样处理的参比气流入检测器6。检测器6将样气与参比气进行对比，从而测量出样气中待测成分的准确含量。

在上述例子中，气体分析装置100使用了样气除湿器2和参比气除湿器8这两台除湿器，但现有技术中也存在使用一台双管路除湿器的情况。

实用新型内容

实用新型要解决的课题

然而，采用上述那样的气体分析装置100进行测量的话，存在以下几个不足之处：

(1)参比气流路中需要设置初级过滤装置——除尘和加湿。这是因为连续运转的设备的环境空气往往粉尘较多；且在某些季节或者某些城市，环境空气的湿度过低，甚至低于除湿器处理后的样气。

(2)气体分析装置中需要用到两台除湿器，或者需要一台双管路除湿器。

(3)参比气流路中也需要一个气泵。

(4)在参比气流路中，为了保护参比气泵，防止细微颗粒进入，还需要设置次级过滤装置。

(5)如果样气流路出现泄漏，导致用于制备参比气的环境空气混有和被测样气，则会导致参比不准，影响测量结果。

由于上述的(1)和(4)，导致气体分析装置100中部件较多、难以小型化且不便于维护；由于上述的(2)和(3)，导致气体分析装置100造价较高，使用成本上升；由于上述的(5)，测量的准确度难以保证。

在此，本实用新型的目的在于，提供一种结构简单、造价低、不受环境空气质量影响的气体分析装置。

用于解决课题的手段

用于解决上述课题而做出的本实用新型的气体分析装置包括：对所述样气进行除湿的膜式除湿器，所述膜式除湿器包含被除湿膜分隔开的第一通路和第二通路，所述样气通入所述第一通路，湿度低于所述样气的反吹气通入所述第二通路，所述反吹气的成分与环境空气相同；样气泵，其在所述样气的流通方向上设置在所述膜式除湿器的下游，且沿着所述样气的流通方向抽取所述样气；检测器，其在所述样气的流通方向上设置在所述样气泵的下游，且对流入所述检测器的气体中所述待测成分的含量进行测量；以及切换阀，其在所述样气的流通方向上连通于所述样气泵与所述检测器之间，且连通于所述第二通路，通过周期性的切换，使除湿后的样气向所述检测器流入，或者使从所述第二通路流出的反吹气作为与所述样气比较用的参比气向所述检测器流入。

上述气体分析装置中，还可以包括连通于所述第二通路与所述切换阀之间的减压阀，所述减压阀对从所述第二通路流出的反吹气进行减压。

上述气体分析装置中，还可以包括对所述样气进行除尘的初级过滤装置和除去所述样气中的细微颗粒的次级过滤装置，所述初级过滤装置在所述样气的流通方向上设置在所述膜式除湿器的上游，所述次级过滤装置在所述样气的流通方向上设置在所述膜式除湿器与所述样气泵之间或者所述初级过滤装置与所述膜式除湿器之间。

上述气体分析装置中，所述初级处理装置还可以对所述样气进行预冷。相比于直接冷却的情况，可以降低样气中待测成分的损耗。

上述气体分析装置中，所述除湿膜可以是Nafion膜。

实用新型的效果

如上所述，根据本实用新型的气体分析装置，利用膜式除湿器自带的反吹气作为参比气，因而不需要对其进行除尘、加湿等处理，并且由于膜式除湿器中流出的反吹气为正压，不需要设置参比气泵，从而用于除细微颗粒的装置也可以省略。相比于现有技术，该装置省去了参比气初级过滤器、参比气除湿器、参比气次级过滤器和参比气泵这些部件，可以降低成本、谋求气体分析装置的小型化。

此外，由于采用的参比气不是来源于环境空气，因此即使样气流路有泄漏导致环境空气劣化，参比气也不会受到影响，不会导致测量结果不准。从而实现结构简单、造价低、不受环境空气质量影响的气体分析装置。

附图说明

图1是示出本实用新型的一实施方式所涉及的气体分析装置的概略结构图。

图2是示出以往的气体分析装置的一例的概略结构图。

图3是例示出膜式除湿器的主要部件的概略结构图。

图4是图3的膜式除湿器的主要部件的截面图。

具体实施方式

以下，使用图1、3、4对本实用新型的实施形态进行说明。另外，本实用新型不限于以下说明的实施形态，还包括在不脱离本实用新型的宗旨的范围内做出的各种形态。

图1是示出本实施方式所涉及的气体分析装置的一例的概略结构图。

在图1中，与现有技术一样，对样气中的待测成分进行测量的气体分析装置200也包括样气流路、参比气流路、切换阀25以及检测器26。其中，样气流路包括初级过滤器21、膜式除湿器22、次级过滤器23以及用于抽取样气的样气泵24。

在样气的流通方向上，初级过滤器21设置在膜式除湿器22的上游，来自烟道或其他场所的样气首先经过初级过滤器21，由该初级过滤器21进行除尘。有时为降低待测成分的损耗率，也会用初级过滤器21进行预冷。

在图1中，次级过滤器23在样气的流通方向上设置在膜式除湿器22与样气泵24之间，但其设置位置不限于此，也可以设置在初级过滤器21与膜式除湿器22之间，即，进行全部的预处理后再使样气流入膜式除湿器22。该次级过滤器23用于除去样气中所含的细微颗粒。如前所述，此处的细微颗粒是指样气中所含的部分气态成分在冷凝时凝结而成的固态颗粒，这些颗粒在冷凝前是气态的，因而无法通过样气初级过滤器21去除，该细微颗粒会损坏样气泵24。

当然，如果所测的样气不是来源于烟道，而是洁净度较高的气体(例如实验室环境的标准气体)，则初级过滤器21和次级过滤器23也可以省略。

本实施方式中的除湿器采用的是膜式除湿器，如图3和图4所例示的那样，膜式除湿器的主要部件通常为两根套在一起的管子，内部形成有两层管路，这两层管路被除湿膜分隔开。该除湿膜是对水气具有高度选择性的半渗透膜，现有的例如为Nafion膜。样气通入内层管路(第一通路)，湿度低于样气的反吹气通入外层管路(第二通路)，由此，水气介由除湿膜从样气中渗透到反吹气中直至两层管路达到水气的平衡，从而对样气进行除湿。

样气泵24在样气的流通方向上设置在膜式除湿器22的下游，在图1中，其也位于次级过滤器23的下游。该样气泵24沿着样气的流通方向抽取样气，为样气的流通提供动力。

经过以上处理后的样气的湿度和洁净度变得符合检测器26的要求，进入切换阀25。

关于膜式除湿器的反吹气，通常采用工况工厂统一的空气压缩机制备，其成分与环境空气相同，并且经过了除尘、除湿等处理。在对样气进行除湿的过程中，通过上述除湿膜的作用，流出除湿器的样气和反吹气的湿度相差无几。而检测器26对参比气的湿度、洁净度的要求与对样气的要求基本相同，因此，本实用新型的发明者认为，膜式除湿器的反吹气可以作为气体分析装置中使用的参比气。

此外，由于上述反吹气从膜式除湿器流出时是正压，因此也不需要设置参比气泵。

在本实施方式中，参比气流路不包括初级过滤器、次级过滤器、参比气除湿器和参比气泵，而是直接将从膜式除湿器22的外层管路流出的反吹气作为参比气向检测器26流入。图1中的切换阀25在样气的流通方向上连通于样气泵24与检测器26之间，并且连通于膜式除湿器22的外层管路。切换阀25通常采用电磁阀，通过周期性的切换，使检测器26连通于样气流路或参比气流路，即，使除湿后的样气向检测器26流入、或者使从膜式除湿器22的外层管路流出的反吹气作为与样气比较用的参比气向检测器26流入。

检测器26在样气的流通方向上设置在样气泵24和切换阀25的下游，其可以采用现有的各种检测器，对流入检测器26的气体中待测成分的含量进行测量。通过测量样气与参比气并进行对比，得出样气中待测成分的准确含量。

考虑到膜式除湿器22的外层管路流出的反吹气的流速，也可以在参比气流路中设置减压阀27，其连通于膜式除湿器22的外层管路与切换阀25之间，对从该外层管路流出的反吹气进行减压。

根据上述实施方式，直接将从膜式除湿器22的外层管路流出的反吹气作为参比气向检测器26流入，利用了膜式除湿器自带的反吹气作为参比气，从而省去了参比气初级过滤器、参比气除湿器、参比气次级过滤器和参比气泵这些部件，因而可以降低成本、谋求气体分析装置200的小型化。并且，由于采用的参比气不是来源于环境空气，因此即使样气流路有泄漏导致环境空气劣化，参比气也不会受到影响，不会导致测量结果不准。从而实现结构简单、造价低、不受环境空气质量影响的气体分析装置。

其他实施方式

本实用新型不限于上述实施方式，例如，在膜式除湿器22的外层管路流出的反吹气的流速不大的情况下，减压阀27也可以省略。

工业应用性

本实用新型可以利用于使用切换比例法测量样气中的规定成分的浓度的气体分析装置等。

符号说明

100、200：气体分析装置

1：样气初级过滤器

2：样气除湿器

3：样气次级过滤器

4、24：样气泵

5、25：切换阀

6、26：检测器

7：参比气初级过滤器

8：参比气除湿器

9：参比气次级过滤器

10：参比气泵

21：初级过滤器

22：膜式除湿器

23：次级过滤器

27：减压阀。

Claims (5)

1.一种测量样气中的待测成分的气体分析装置，其特征在于，包括：

对所述样气进行除湿的膜式除湿器，所述膜式除湿器包含被除湿膜分隔开的第一通路和第二通路，所述样气通入所述第一通路，湿度低于所述样气的反吹气通入所述第二通路，所述反吹气的成分与环境空气相同；

样气泵，其在所述样气的流通方向上设置在所述膜式除湿器的下游，且沿着所述样气的流通方向抽取所述样气；

检测器，其在所述样气的流通方向上设置在所述样气泵的下游，且对流入所述检测器的气体中所述待测成分的含量进行测量；以及

切换阀，其在所述样气的流通方向上连通于所述样气泵与所述检测器之间，且连通于所述第二通路，通过周期性的切换，使除湿后的样气向所述检测器流入，或者使从所述第二通路流出的反吹气作为与所述样气比较用的参比气向所述检测器流入。

2.如权利要求1所记载的气体分析装置，其特征在于，

还包括连通于所述第二通路与所述切换阀之间的减压阀，

所述减压阀对从所述第二通路流出的反吹气进行减压。

3.如权利要求1或2所记载的气体分析装置，其特征在于，

还包括对所述样气进行除尘的初级过滤装置和除去所述样气中的细微颗粒的次级过滤装置，

所述初级过滤装置在所述样气的流通方向上设置在所述膜式除湿器的上游，

所述次级过滤装置在所述样气的流通方向上设置在所述膜式除湿器与所述样气泵之间或者所述初级过滤装置与所述膜式除湿器之间。

4.如权利要求3所记载的气体分析装置，其特征在于，

所述初级处理装置还对所述样气进行预冷。

5.如权利要求1或2所记载的气体分析装置，其特征在于，

所述除湿膜为Nafion膜。