氣態汙染物微量抽取現場分析裝置的製作方法

2023-04-29 13:16:21 1

專利名稱：氣態汙染物微量抽取現場分析裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種煙氣中氣態汙染物分析裝置，特別是一種氣態汙染物微量抽取現場分析裝置。
該技術採用的分析方式為成熟的紅外吸收法，其採樣方式為煙囪或煙道內直接採樣。採樣探頭有兩種結構形式，

圖1為開放式，圖2為封閉式。
國內牡丹集團採用此技術研製出一種直接分析裝置，參見圖1，它的分析腔是開放式的。它的主要問題是光路裸露於煙氣中，無法完成分析裝置的現場標定，煙氣中煙塵對光學鏡面的汙染問題比較嚴重，無法長期可靠地運行；進入分析腔的煙氣量、煙氣溫度無法控制，分析精度不能保證。
英國Procal公司採用圖2所示的封閉式採樣探頭。其中21為端蓋，22為反射鏡，23為金屬燒結管，24為過程鏡。過程鏡、金屬燒結管內壁及反射鏡形成的空腔為光學吸收腔，煙氣靠自身的滲透進入光學吸收腔。標定只需將標氣通過標定管線25充滿吸收腔即可完成。此分析裝置較好地解決了圖1所示分析裝置中不能自動標定的問題，以及煙塵對光學鏡面的汙染問題。它的主要問題是長期運行煙塵在金屬燒結管外壁及內部產生堆積，堵塞煙氣進入的通道，運行前期會造成煙氣流經分析腔的樣氣量下降，造成分析裝置響應遲緩，運行後期會造成裝置被完全堵死。
2)Extractive技術也稱完全抽取技術，參見圖3。
其特點是抽氣泵35將煙氣經探頭31，加熱管線32，冷凝器33，過濾器34從煙囪或煙道內抽出，再經過濾器36，送進分析儀37進行分析(採用成熟的紅外吸收法)。
該技術的主要問題是樣氣在進入分析儀37之前的處理過於複雜，系統維護工作量大，採樣管路的洩露會造成分析結果的偏差。
3)Dilution技術(稀釋技術)稀釋技術主要由稀釋採樣探頭、樣氣傳輸管線及分析儀組成，其關鍵是稀釋採樣探頭，見圖4。
稀釋採樣探頭主要由安裝於探頭端部的粗過濾41，細過濾42，微量採樣嘴43，射流抽氣泵44，及安裝法蘭45組成。探頭以乾燥而潔淨的壓縮空氣(稀釋氣)為動力產生射流，以射流產生的引射抽取煙氣，以微量採樣嘴控制煙氣的採集量。採集到的煙氣與稀釋氣在探頭內部進行混合，合理設計射流抽氣泵與微量採樣嘴的大小，可得到較大的稀釋比例。稀釋比例一設計在100∶1左右。微小的煙氣採集量徹底地解決了煙氣中煙塵對該裝置的堵塞現象，及樣氣在傳輸過程中的冷凝與吸附現象，使整個分析系統真正實現在線監測。
該技術的缺點是經稀釋後的樣氣濃度很低(僅為原煙氣濃度100分之1左右)，要求配合的分析儀必須有非常高的解析度，同時還需有複雜的零氣處理系統來產生稀釋氣，及探頭控制器控制系統的採樣、標定，所以系統的造價非常昂貴。
本實用新型所採用的氣態汙染物分析方法是傳統的光學吸收法，其採樣方法不同於上述三種的任何一種，它集上述三種採樣方法的優點於一身，同時克服了上述三種採樣方法的缺點。
在本實用新型中，煙氣的採集是在外加動力的作用下完成的，煙氣的採集量是可以控制的，光學吸收腔的溫度也是可以控制的。
本實用新型是這樣實現的，一種氣態汙染物微量抽取現場分析裝置包括反射鏡、濾光片組、光源、檢測器、透鏡和光學吸收腔，還包括一個設置在光學吸收腔管壁上的微量抽氣孔，所述微量抽氣孔的限流作用保持了光學吸收腔的微負壓，以及保持了樣品氣採集量的恆定；和一個真空抽氣泵，通過設置在光學吸收腔管壁上的微量抽氣孔控制進入光學吸收腔的樣品氣量。
此外，該分析裝置還包括一個用於定標的標氣管線。
此外，所述微量抽氣孔由玻璃成型，其孔徑為φ0.05mm至φ0.15mm。
此外，該分析裝置還包括依次設置在光學吸收腔進氣端粗過濾器、細過濾器和精過濾器。
此外，所述的粗過濾器為陶瓷過濾片，細過濾器為柱狀玻璃棉，精過濾器為陶瓷過濾片。
本實用新型採用獨特的三層過濾保障光學吸收腔不被煙氣汙染，保障了分析裝置的精度。獨特的光學腔微負壓設計及微量抽氣孔的設計，充分保證了樣品氣採集量的恆定及持續可靠性。獨特的結構設計，能夠實現分析系統的全程在線標定。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述，以便於進一步了解本實用新型的上述目的、優點及特點。
本實用新型的微量抽取現場分析裝置包括反射鏡60、濾光片組58、光源59、光檢測器62、透鏡61和光學吸收腔54。這些部件的使用屬於本技術領域的公知常識，故省略其說明。
與現有技術不同之處在於在光學吸收腔54進氣端依次設置多個過濾層，即，粗過濾器51、細過濾器52以及精過濾器53；在光學吸收腔54管壁上設置一個微量抽氣孔55；真空抽氣泵56通過管道進入設置在光學吸收腔54管壁上的微量抽氣孔55，以抽取光學吸收腔54中氣體；並且還設置了標氣管線57，該標氣管線57的一端與粗過濾器相通，用於定標(屬於常規技術)。微量抽氣孔55的限流作用保持了光學吸收腔的微負壓，及樣品氣採集量的恆定。
此外，微量抽氣孔55由玻璃成型，其孔徑為φ0.05mm至φ0.15mm，從而限於微量煙氣進入。
煙氣在此微負壓的作用下，經粗過濾器51，細過濾器52，精過濾器53，進入光學吸收腔。粗過濾器51為片狀陶瓷過濾，細過濾器52為柱狀玻璃棉，精過濾器53為片狀陶瓷過濾。
本實用新型採樣部分採用三層過濾保障光學吸收腔不被煙氣汙染，保障了分析裝置的精度。獨特的前端進氣方式、獨特的光學腔微負壓設計及微量抽氣孔設計，充分保證了樣品氣採集量的恆定及持續可靠性，獨特的結構設計，能夠實現分析系統的全程在線標定。
本實用新型的優勢在於1)相對於Dilution方式而言，它具有Dilution方式採樣量小，連續運行時間長，易於實現自動標定優點的同時，避免了Dilution方式必須採用高靈敏度分析儀，又必須裝備複雜的零氣(稀釋氣)系統的缺點。2)相對於Extractive方式而言，它具有了Extractive方式原始濃度分析，即對分析方式要求低，可同時進行多組分分析的優點，同時避免了Extractive方式採樣系統必須加熱、除水等缺點。3)相對於In-situ方式而言，它具備了In-situ方式無需採樣管線傳輸樣氣、系統簡單的優點，但避免了In-situ方式不能在線標定(圖1)，或長期運行反應遲緩以至堵死的缺點(圖2)。
權利要求1.一種氣態汙染物微量抽取現場分析裝置，包括反射鏡(60)、濾光片組(58)、光源(59)、檢測器(62)、透鏡(61)和光學吸收腔(54)，其特徵在於還包括一個設置在光學吸收腔(54)管壁上的微量抽氣孔(55)；和一個真空抽氣泵，通過管路進入設置在光學吸收腔(54)管壁上的微量抽氣孔(55)控制進入光學吸收腔(54)的樣品氣量。
2.根據權利要求1所述的微量抽取現場分析裝置，其特徵在於還包括一個用於定標的標氣管線(57)。
3.根據權利要求1所述的微量抽取現場分析裝置，其特徵在於微量抽氣孔(55)由玻璃成型，其孔徑為φ0.05mm至φ0.15mm。
4.根據權利要求1所述的微量抽取現場分析裝置，其特徵在於還包括依次設置在光學吸收腔進氣端粗過濾器(51)、細過濾器(52)和精過濾器(53)。
5.根據權利要求4所述的微量抽取現場分析裝置，其特徵在於粗過濾器(51)為陶瓷過濾片，細過濾器(52)為柱狀玻璃棉，精過濾器(53)為陶瓷過濾片。
專利摘要本實用新型是一種微量抽取現場分析裝置，包括反射鏡、濾光片組、紅外光源、紅外檢測器和透鏡和光學吸收腔，還包括位於光學吸收腔進氣端的依次聯結的粗過濾器、細過濾器以及精過濾器；一個設置在光學吸收腔管壁上的微量抽氣孔；和一個真空抽氣泵，通過設置在光學吸收腔管壁上的微量抽氣孔抽取光學吸收腔中氣體。本實用新型的採樣部分採用三層過濾保障光學吸收腔不被煙氣汙染，保障了分析裝置的精度。獨特的前端進氣方式、獨特的光學腔微負壓設計充分保證了樣品氣採集量的恆定及持續可靠性，獨特的結構設計，能夠實現分析系統的全程在線標定。
文檔編號G01N21/35GK2583664SQ0223483
公開日2003年10月29日 申請日期2002年5月20日 優先權日2001年10月26日
發明者韓宏峰, 田東海 申請人:北京航天益來電子科技有限公司