CN207007794U - 气体分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种以简单结构、低造价实现不受环境空气质量影响的校正的气体分析装置，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，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，对流入检测器的气体中待测成分的含量进行测量；以及校正切换阀，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，通过切换，使除湿后的样气向检测器流入，或使从第二通路流出的反吹气作为对检测器进行校正的校正气向检测器流入。

Description

气体分析装置

技术领域

本实用新型涉及气体分析装置，尤其涉及能进行浓度校正的气体分析装置。

背景技术

在在线分析领域，对样气中待测成分的含量进行分析的气体分析装置得到开发。在这样的气体分析装置中，为了对核心部件检测器进行浓度校正，需要设置浓度校正装置。例如，考虑对样气中氧气的浓度进行分析的气体分析装置即氧表，为了对其进行氧气浓度校正，通常使用环境空气(大气)，这是因为环境空气中的氧气含量始终保持固定值，约为20.9％，从节约成本的角度考虑，适合作为校正的基准。

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。

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)中的待测成分即氧气的含量进行测量。气体分析装置100包括样气初级过滤器1、除湿器2、次级过滤器3、用于抽取样气的样气泵4、在进行测量时用于切换的测量切换阀5、检测器6、校正气初级过滤器7以及三通阀8。其中，利用三通阀8的切换，可以使气体分析装置100处于测量/ 校正的状态。

下面对处于测量状态的气体分析装置100进行说明。在该状态下，三通阀8切换使得图2中箭头A的流路连通。

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，为避免管路结露，有时也会在样气初级过滤器1以后进行预冷。

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的抽取经由三通阀8进入除湿器2。该除湿器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。除湿器2对样气进行除湿，然后由次级过滤器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。该检测器6可以是氧表也可以是含氧表的多成分分析仪。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测量切换阀5。

在采用某些测量方法(例如电化学方法、磁风法)的气体分析装置中，可直接将样气通入检测器6进行测量，不需要参比气和测量切换阀5。但在大多数利用红外线的测量方法中，检测器6需要将样气与氧气含量已知的参比气进行对比从而得到样气含氧量的准确测量结果，因此测量切换阀5的另一路进气口接入经过了处理的参比气。利用测量切换阀 5的周期性的切换，使检测器6连通于上述的样气泵4的流路或参比气所在的流路，由此，进行了一系列处理的样气流入检测器6或者参比气流入检测器6。检测器6将样气与参比气进行对比，从而测量出样气中氧气的准确含量。

下面对处于校正状态的气体分析装置100进行说明。在该状态下，三通阀8切换使得图2中箭头B的流路连通。

对于这样的气体分析装置100，需要定时使用校正气来校正检测器6。作为氧气浓度恒定且已知的校正气，通常使用环境空气。而检测器6对校正气的湿度、洁净度的要求与对样气的要求基本相同，因此现有技术中，校正气也需要经过与样气一样的预处理。

从节约成本的角度考虑，通常让环境空气与样气共用管路。即，如图2所示，三通阀8设置在除湿器2之前，利用该三通阀8的切换，使环境空气流向除湿器2以及后续流路。在此，考虑到环境空气往往含有粉尘，因此环境空气在通入除湿器2之前，首先需要由校正气初级过滤器7进行除尘，之后像样气一样通过除湿器2、次级过滤器3、样气泵4、测量切换阀5(此时测量切换阀5切换成使检测器6连通于样气泵4所在的流路)，进入检测器6对其进行校正。

实用新型内容

实用新型要解决的课题

然而，具有上述那样的结构的气体分析装置100中存在以下几个不足之处：

(1)需要设置校正气初级过滤装置——除尘。这是因为连续运转的设备的环境空气往往粉尘较多。

(2)如果样气流路出现泄漏，导致用于制备校正气的环境空气混有和被测样气，则会导致校正不准。

(3)校正气与样气共用较长管路，在样气残留的情况下，会造成校正不准。

(4)校正气与样气共用较长管路，在校正气残留的情况下，会造成测量不准。

由于上述的(1)，导致气体分析装置100中部件较多、难以小型化，且进行定时校正较耗费人力物力；由于上述的(2)和(3)，导致校正不准；由于上述的(4)，导致测量的准确度难以保证。

在此，本实用新型的目的在于，提供一种以简单结构、低造价实现不受环境空气质量影响的校正的气体分析装置。

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；以及校正切换阀，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对所述检测器进行校正的校正气向所述检测器流入。

在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校正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。

在上述气体分析装置中，还可以包括在所述样气的流通方向上连通于所述校正切换阀与所述检测器之间的测量切换阀，所述测量切换阀通过周期性的切换，使从所述校正切换阀流出的气体流入所述检测器，或者使与所述样气比较用的参比气流入所述检测器。

在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。

在上述气体分析装置中，所述初级过滤装置还可以对所述样气进行预冷。

在上述气体分析装置中，所述除湿膜可以是Nafion膜。

在上述气体分析装置中，所述待测成分可以是氧气或氮气。

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校正气，相比于现有技术，不需要对校正气进行除尘、加湿等处理，省去了校正气初级过滤器，因而可以降低成本、谋求气体分析装置的小型化、节约校正的人力物力。

并且，由于采用的校正气不是来源于环境空气，因此即使样气流路有泄漏污染环境空气，校正气也不会受到影响，不会导致校正结果不准，也不需要担心校正气残留在管路中影响测量。由此，得到以简单结构、低造价实现不受环境空气质量影响的校正的气体分析装置。

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也包括初级过滤器21、膜式除湿器22、次级过滤器23、样气泵24、测量切换阀25以及检测器26。检测器26在样气的流通方向上设置在样气泵24和测量切换阀25的下游，对流入检测器26的气体中氧气的含量进行测量。此外，该气体分析装置200还包括三通阀28(校正切换阀)，其在样气的流通方向上连通于样气泵24与测量切换阀25之间，三通阀28的另一路介由减压阀27连通于膜式除湿器22。利用三通阀28的切换，可以使气体分析装置 200处于测量/校正的状态。

下面对处于测量状态的气体分析装置200进行说明。在该状态下，三通阀28切换使得图1中箭头AA的流路连通。

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。为避免管路结露，有时也会在初级过滤器21以后进行预冷。

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。该除湿器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。在图1中，膜式除湿器22的外层管路介由减压阀27与三通阀28的下方的进气口连通。

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，经由三通阀28进入测量切换阀25，测量切换阀25在样气的流通方向上连通于三通阀28与检测器26之间。

与现有技术一样，在采用某些测量方法(例如电化学方法、磁风法)的气体分析装置中，可直接将样气通入检测器26进行测量，不需要参比气和测量切换阀25。但在大多数利用红外线的测量方法中，检测器26需要将样气与氧气含量已知的参比气进行对比从而得到样气含氧量的准确测量结果，因此，测量切换阀25的另一路进气口接入经过了处理的参比气。利用测量切换阀25的周期性的切换，使检测器26连通于样气所在的流路或参比气所在的流路，由此，从三通阀28流出的进行了一系列处理的样气流入检测器26或者与样气比较用的参比气流入检测器26。检测器26将样气与参比气进行对比，从而测量出样气中氧气的准确含量。

下面对处于校正状态的气体分析装置200进行说明。在该状态下，三通阀28切换使得图1中箭头BB的流路连通。

此时，从膜式除湿器22的外层管路流出的反吹气经由减压阀27减压后流入三通阀28，再经过测量切换阀25进入检测器26(此时测量切换阀25切换成使检测器26连通于三通阀28所在的流路)。

关于膜式除湿器22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对校正气的湿度、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校正气。

在本实施方式中，校正气不与样气共用管路，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校正气。

即，通过三通阀28的切换，箭头AA或箭头BB所示的流路流通，由此，除湿后的样气向检测器26流入，或者从膜式除湿器22的外层管路流出的反吹气作为校正气向检测器 26流入，气体分析装置200分别进行测量或校正。

根据上述实施方式，直接将膜式除湿器22自带的、从其外层管路流出的反吹气作为校正气向检测器26流入，省去了校正气初级过滤器，因而可以降低成本、谋求气体分析装置200的小型化、节约校正的人力物力。并且，由于采用的校正气不是来源于环境空气，因此即使样气流路有泄漏污染环境空气，校正气也不会受到影响，不会导致校正结果不准。并且，也不需要担心校正气残留在管路中影响测量。由此，得到以简单结构、低造价实现不受环境空气质量影响的校正的气体分析装置。

其他实施方式

本实用新型不限于上述实施方式，例如，如上所述，在采用电化学测量方法等的气体分析装置中，也可以省略参比气所在的流路和测量切换阀。

此外，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。

此外，由于环境空气中除了氧气的含量始终恒定外，其他气体成分的含量也是恒定的，因此该气体分析装置不限于对氧气含量进行校正的情况，例如也可以用于校正氮气等的含量。

工业应用性

本实用新型可以利用于能进行浓度校正的气体分析装置等。

符号说明

100、200：气体分析装置

1：样气初级过滤器

2：除湿器

3：次级过滤器

4、24：样气泵

5、25：测量切换阀

6、26：检测器

7：校正气初级过滤器

8、28：三通阀

21：初级过滤器

22：膜式除湿器

23：次级过滤器

27：减压阀。

Claims (7)

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

校正切换阀，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对所述检测器进行校正的校正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校正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，

还包括在所述样气的流通方向上连通于所述校正切换阀与所述检测器之间的测量切换阀，

所述测量切换阀通过周期性的切换，使从所述校正切换阀流出的气体流入所述检测器，或者使与所述样气比较用的参比气流入所述检测器。

4.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。

5.如权利要求4所记载的气体分析装置，其特征在于，

所述初级过滤装置还对所述样气进行预冷。

6.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。

7.如权利要求1或2所记载的气体分析装置，其特征在于，

所述待测成分为氧气或氮气。