專利名稱：廢氣測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣測(cè)量裝置，它包括一氣體取樣裝置、一氣體分析裝置以及至少一個(gè)氣體引導(dǎo)件，可穿過所述氣體引導(dǎo)件沿著從氣體取樣裝置至氣體分析裝置的一氣體路徑引導(dǎo)廢氣。
背景技術(shù)：
廢氣、特別是從礦物燃料發(fā)電站和焚化廠釋放出的廢氣經(jīng)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(特別例如是以HgCl2)存在于廢氣中。
由于其毒性，法律限制廢氣中的汞及汞化合物的含量。
因此，必須不斷地分析和監(jiān)控廢氣中的汞含量。
為了進(jìn)行合適的分析，已知借助于一氣體取樣裝置從廢氣中去除規(guī)定的廢氣成分，并將其傳送至一氣體分析裝置，在該氣體分析裝置中可以對(duì)這些廢氣成分加以分析。
不過，由于在廢氣中通常存在酸性組分和氧化硫(HCl，SO2，SO3)成分，所以使用前述的測(cè)量方法會(huì)出現(xiàn)較大的問題。
這是因?yàn)?，如果使用以光度法測(cè)量汞的氣體分析裝置來確定汞，則確定汞含量時(shí)，所測(cè)量氣體中的氧化硫成分可能會(huì)與汞的吸收光譜重疊，這可能導(dǎo)致測(cè)量不正確。
此外，氧化硫與其它的廢氣組分一起，特別是如果所述氣體低于其露點(diǎn)溫度時(shí)，就可能形成會(huì)損壞廢氣測(cè)量裝置的酸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種廢氣測(cè)量裝置，通過使用該裝置，可以消除對(duì)測(cè)量裝置的負(fù)面效應(yīng)、特別是廢氣中的氧化硫和酸性氣體組分的所產(chǎn)生的干擾。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提出了一種在其最為一般的實(shí)施例中具有以下特征的廢氣測(cè)量裝置—一氣體取樣裝置，—一氣體分析裝置，以及—至少一個(gè)氣體引導(dǎo)件，可穿過所述氣體引導(dǎo)件沿著從氣體取樣裝置至氣體分析裝置的一氣體路徑引導(dǎo)廢氣，其中—?dú)怏w路徑穿過至少一個(gè)氧化鋁填料。
本發(fā)明基于以下的知識(shí)如果所要分析的廢氣流在氣體分析裝置中被分析之前先穿過一氧化鋁填料，則存在于廢氣中的氧化硫成分以及酸性氣體成分就被氧化鋁吸收，以致在廢氣如所述地穿過氧化鋁填料之后，這些氧化硫成分和酸性氣體成分就不再對(duì)廢氣測(cè)量裝置或廢氣分析裝置有負(fù)面效應(yīng)。
人們已知可將氧化鋁用來干燥氣體的方法。
在根據(jù)本發(fā)明的廢氣測(cè)量裝置中，氧化鋁(Al2O3)以為粒狀材料的填料的形式出現(xiàn)。該粒狀材料可以具有較高的開口孔隙率，因而具有較大的比表面積，以加強(qiáng)對(duì)所要吸收的氣體組分的吸收。所用的氧化鋁的比表面積例如可在250至450平方米/克之間，即例如在300至400平方米/克或者350至380平方米/克之間的范圍內(nèi)變動(dòng)。
氧化鋁的密度例如可小于1克/立方厘米，即例如在0.6至0.8克/立方厘米之間或者0.65至0.75克/立方厘米之間。
用于填料的氧化鋁的粒徑分布也是尤為重要如果使用了過細(xì)的氧化鋁(例如直徑小于0.5毫米)，則廢氣將由于填料過于密集而不再穿過填料；如果使用了過粗的氧化鋁(例如直徑大于10毫米)，則反應(yīng)表面的面積會(huì)太小，以致不能實(shí)現(xiàn)足夠的吸收程度。根據(jù)本應(yīng)用，粒徑分布(氧化鋁粒狀材料的直徑)例如可在0.5和10毫米的范圍內(nèi)，即例如0.5和8毫米或者2和8毫米的范圍內(nèi)。
已證明，所謂“活性氧化鋁”尤為適合根據(jù)本發(fā)明的廢氣測(cè)量裝置的需要。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為至少一個(gè)氧化鋁填料配置一個(gè)加熱裝置，通過該加熱裝置可以對(duì)要穿過氧化鋁填料的氣體進(jìn)行加熱。具體地說，該加熱裝置可以設(shè)計(jì)成該所述裝置能將要穿過氧化鋁的氣體加熱到氣體露點(diǎn)溫度之上的一溫度。通過這樣加熱穿過氧化鋁填料的氣體，可以防止廢氣或廢氣所包含的任何氣體在氧化鋁填料的區(qū)域中降至其露點(diǎn)之下。在不加熱廢氣的情況下，如果廢氣在廢氣測(cè)量裝置中的任何部位處、尤其是在氧化鋁填料的區(qū)域中降至低于其露點(diǎn)的溫度，則會(huì)在該處形成凝結(jié)液體。但是，如果任何要進(jìn)行分析的廢氣組分被結(jié)合在凝結(jié)液體中，則這必定會(huì)致使氣體分析裝置中的廢氣分析失實(shí)。此外，酸也可能制成為凝結(jié)液體，它會(huì)對(duì)廢氣測(cè)量裝置的部件造成損壞。
因而，所述缺點(diǎn)可以通過根據(jù)本發(fā)明的加熱裝置來克服。該加熱裝置例如可直接設(shè)置在氧化鋁填料的區(qū)域中，不過，附加地或可選擇地，它例如也可以設(shè)置在氣體取樣裝置與氧化鋁填料之間的氣體引導(dǎo)件的區(qū)域中，或者例如還可以設(shè)置在氣體取樣裝置的區(qū)域中或者氣體取樣裝置自身中。
該加熱裝置例如可設(shè)計(jì)成所述裝置能把要穿過氧化鋁填料的氣體加熱到90℃之上的一溫度，從而例如也可在140℃之上或160℃之上。在這種情況下，加熱裝置可以設(shè)計(jì)成所述裝置能把要穿過氧化鋁填料的氣體加熱到在90℃至320℃之間的溫度范圍的一溫度，即例如，也可在140℃和220℃的一溫度范圍內(nèi)。
為了防止廢氣在廢氣測(cè)量裝置的任何區(qū)域中降至低于其露點(diǎn)的溫度，除了可為氧化鋁填料配置的任何加熱裝置之外，還可以為廢氣測(cè)量裝置配置一個(gè)或多個(gè)前文所描述的加熱裝置，以保證廢氣不會(huì)在廢氣測(cè)量裝置的任何區(qū)域中降至低于其露點(diǎn)的溫度。
相對(duì)前述加熱裝置是可選擇或附加地，根據(jù)本發(fā)明的廢氣測(cè)量裝置可以設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氣體冷卻裝置。氣體可以由氣體冷卻裝置來冷卻，并從而調(diào)節(jié)到廢氣的一規(guī)定的(降低的)露點(diǎn)溫度。例如，可以冷卻廢氣，以致其露點(diǎn)溫度如此之低，從而廢氣在流動(dòng)方向上而言的氣體冷卻裝置之后的其氣體路徑上不會(huì)降至其露點(diǎn)溫度之下。例如，可以規(guī)定由氣體冷卻裝置將廢氣冷卻至低于10℃的一露點(diǎn)溫度，例如冷卻至1℃至10℃之間的一露點(diǎn)溫度，即例如也可以冷卻至2℃至8℃之間或3℃至7℃之間的一露點(diǎn)溫度。
氣體冷卻裝置基本上可以設(shè)置在氣體路徑上的任何部位處。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，規(guī)定氣體冷卻裝置就設(shè)置在沿流動(dòng)方向的氣體取樣裝置之后，從而在整體氣體路徑上將露點(diǎn)溫度降低至一規(guī)定值。根據(jù)另一實(shí)施例，規(guī)定氣體冷卻裝置就裝置在沿流動(dòng)方向而言的氣體分析裝置之前，從而在氣體分析裝置中將露點(diǎn)溫度降低至一規(guī)定值。
通過使用一個(gè)或多個(gè)所述氣體冷卻裝置，可以免除所述加熱裝置。
氧化鋁填料可以位于一氣密體中，所述氣密體經(jīng)由至少一個(gè)進(jìn)氣口和至少一個(gè)出氣口連接至氣體引導(dǎo)件。
該氣密體例如可用金屬或塑料殼體或者兩者的組合制成。氣密體中可設(shè)置一保持件，在該保持件上或中保持氧化鋁填料。該保持件例如可以是一濾網(wǎng)、一帶孔板、一過濾器或者它們的一組合，氧化鋁填料堆積在該保持件上，或者在其中氧化鋁填料布置成如一“濾茶器”那樣。
廢氣、例如從發(fā)電站排出的廢氣可以由氣體取樣裝置進(jìn)給到廢氣測(cè)量裝置中。
例如可將一所謂的“氣體取樣探測(cè)器”用作氣體取樣裝置。這樣一種氣體取樣探測(cè)器有一可插入廢氣中的取樣管。氣體取樣裝置可經(jīng)由取樣管獲取廢氣，并將其進(jìn)給到廢氣測(cè)量裝置中。取樣管可與一氣體預(yù)濾器結(jié)合。為了防止氣體取樣裝置中的廢氣降至露點(diǎn)溫度之下，可以為所述氣體取樣裝置配置一個(gè)上述加熱裝置。
氣體(在本情況中為廢氣)特別是可以由氣體分析裝置進(jìn)行化學(xué)或物理分析。該氣體分析裝置特別是可以包括這種一種裝置，即使用這種裝置可以分析氣體的汞和氯的含量。例如，它可包括能以光度法測(cè)量氣體組分的裝置。
借助于氣體引導(dǎo)件，氣體取樣裝置所獲取的廢氣可以沿著從氣體取樣裝置至氣體分析裝置的氣體路徑通過。
氣體引導(dǎo)件例如可以是氣體可通過的軟管或管子。
廢氣中所要由氣體分析裝置進(jìn)行分析的汞一般不是以如Hg(O)的元素形式存在于廢氣中的，而是以化合物的形式、特別是以HgCl2的形式存在于廢氣中的。
為了分析在廢氣中與氯化合的這些汞，需要在氣體分析裝置中分析廢氣之前，至少將一些HgCl2分解成其汞和氯的組分。
已知一些用于將存在于廢氣中的化合物分解成它們的相應(yīng)組分的所謂轉(zhuǎn)化器。在這些轉(zhuǎn)化器中，通常在有合適的催化劑存在的條件下，將化合物分解成它們的基本組分。也已知為了加速催化劑的作用可加熱這些催化劑。
為此，轉(zhuǎn)化器可以設(shè)有一加熱裝置，通過該加熱裝置可以將催化劑加熱至350℃至800℃之間的一溫度，即例如加熱到500℃至750℃之間或者600℃至700℃之間的一溫度。
這樣的分解例如可在轉(zhuǎn)化器中以高溫分解的形式進(jìn)行。例如，已知在有作為催化劑的鎳存在的條件下高溫分解HgCl2。在德國已公開專利申請(qǐng)DE 100 45212 A1中描述了一種合適的方法。
受到汞和氯化汞污染的廢氣流入轉(zhuǎn)化器。在穿過轉(zhuǎn)化器時(shí)，汞從氯化汞中分解出來。在穿過轉(zhuǎn)化器之后，廢氣因而僅含有元素態(tài)的汞。
如果對(duì)穿過合適的轉(zhuǎn)化器的廢氣進(jìn)行隔離分析，則它僅能總體地探測(cè)出廢氣中所存在的汞組分。已經(jīng)知道，為了也能探測(cè)出在廢氣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，可以使用一種差分測(cè)量方法。在該差分測(cè)量方法中，在引入廢氣分析裝置之前，將廢氣分支成兩條部分廢氣路徑(部分氣體路徑)，兩條部分氣體路徑中僅有一條穿過轉(zhuǎn)化器。在氣體穿過轉(zhuǎn)化器的情況下，可以確定出在廢氣中存在的總含汞量，也就是元素和化合形式的總的汞。在氣流不通過轉(zhuǎn)化器的情況下，僅可確定廢氣中呈元素形式的汞。通過比較在各種情況下所確定出的汞含量，就可以確定廢氣中所存在的元素或化合形式的汞含量。
為了能實(shí)行相應(yīng)的差分測(cè)量方法，在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)氧化鋁填料與氣體分析裝置之間的氣體路徑被分支成兩條部分氣體路徑，分別有一部分的廢氣流可沿著所述兩部分氣體路徑流到氣體分析裝置。這些部分氣體路徑中的一條可以穿過一轉(zhuǎn)化器(見

圖1)。
一相應(yīng)的實(shí)施例尤為適合測(cè)量受高含量的氧化硫污染的廢氣，因?yàn)樵谶@種情況下，廢氣可以在它進(jìn)入轉(zhuǎn)化器之前先在氧化鋁填料中去除氧化硫成分，以使所述成分不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)化器造成損害。
根據(jù)另一實(shí)施例，規(guī)定氣體取樣裝置與氣體分析裝置之間的氣體路徑分支成兩條部分氣體路徑，兩條部分氣體路徑穿過一各自相應(yīng)的氧化鋁填料，并且分別有一部分的廢氣流可沿著所述兩條部分氣體路徑流到氣體分析裝置。在本實(shí)施例中，兩部分氣體路徑之一在分支(即氣體路徑分支成兩條部分氣體路徑的部位)與它所穿過氧化鋁填料之間可以穿過一轉(zhuǎn)化器(參見圖2)。
這樣的實(shí)施例尤為適合僅受氧化硫輕度污染的廢氣；這是因?yàn)?，在這種情況中，如前面所述，廢氣首先穿過轉(zhuǎn)化器，并在之后才穿過氧化鋁填料。
該最后所提及的實(shí)施例、即廢氣首先穿過轉(zhuǎn)化器并在之后才穿過氧化鋁填料的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)特別是在于這種情況下，轉(zhuǎn)化器可以直接設(shè)置在鄰近氣體取樣裝置處。從而可以為氣體取樣裝置(為了將廢氣加熱到其露點(diǎn)之上)和轉(zhuǎn)化器(為了加速HgCl2的轉(zhuǎn)化)設(shè)置統(tǒng)一的加熱裝置。這節(jié)省了空間和成本。
可以單個(gè)地或者以彼此分別任意組合地結(jié)合廢氣裝置的所有前述特征。
從所附的權(quán)利要求書和其它的申請(qǐng)文件、特別是附圖中，可以獲知本發(fā)明的其它特征。
附圖簡述下面將參照以下十分概略的附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明的廢氣測(cè)量裝置的兩個(gè)示范性實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
在諸附圖中圖1 示出了一種廢氣測(cè)量裝置，其中氧化鋁填料(沿著氣體路徑)設(shè)置在轉(zhuǎn)換器之前；和圖2 示出了一種廢氣測(cè)量裝置，其中氧化鋁填料(沿著氣體路徑)設(shè)置在轉(zhuǎn)換器之后。
在兩圖中的相應(yīng)部件分別標(biāo)有相同的編號(hào)。
具體實(shí)施例方式
在圖1中整個(gè)用標(biāo)號(hào)1標(biāo)示的廢氣測(cè)量裝置具有一氣體取樣裝置3、一氣體分析裝置5以及各標(biāo)示為7的多個(gè)氣體引導(dǎo)件。
在穿過廢氣測(cè)量裝置1時(shí)的廢氣流動(dòng)方向分別由氣體引導(dǎo)件7上的箭頭標(biāo)示。
氣體取樣裝置3在這里是一氣體探測(cè)器的形式，它具有帶預(yù)濾器的一氣體取樣管3a，這里，該取樣管向左側(cè)凸伸，并可被導(dǎo)入廢氣中。由探測(cè)器3a獲取廢氣(這里標(biāo)示為A)，進(jìn)給到氣體取樣裝置3中，并從氣體取樣裝置經(jīng)由一第一氣體引導(dǎo)件7傳送到一氧化鋁填料9處。
氣體引導(dǎo)件7與其它的氣體引導(dǎo)件7一樣，可由一塑料軟管來構(gòu)成。
氧化鋁填料9設(shè)置在一保持件(這里未示出)上方，該保持件呈氣密塑料殼體11中的一帶孔板的形式。
在從殼體11穿出并經(jīng)由氣體引導(dǎo)件7進(jìn)一步經(jīng)過一小段距離之后，該氣體引導(dǎo)件9所形成的氣體路徑在一分支15處分支成兩條部分氣體路徑7a和7b。
兩條部分氣體路徑7a和7b也由氣體引導(dǎo)件7來形成。
沿著部分氣體路徑7b穿過的廢氣直接被進(jìn)給到氣體分析裝置5中，而沿著氣體路徑7a穿過的廢氣而經(jīng)由一轉(zhuǎn)換器13被進(jìn)給到氣體分析裝置5中。
在轉(zhuǎn)換器13中，廢氣中所含有的HgCl2通過高溫分解被轉(zhuǎn)化成Hg(O)和Cl2。
在氣體分析裝置5中，對(duì)一方面沿著部分氣體路徑7a和另一方面沿著部分氣體路徑7b流入氣體分析裝置5部分量的廢氣進(jìn)行分析，并通過施行一差分測(cè)量方法，來確定廢氣中所含的汞、氯以及汞化合物的含量。
氣體分析裝置3以及氧化鋁填料9兩者都各分配有一加熱裝置(未在圖1中示出)，流過氣體取樣裝置3或氧化鋁填料9的廢氣可以分別借助于這些加熱裝置來加熱到180攝氏度的溫度。
轉(zhuǎn)化器13還設(shè)有一加熱裝置(未示出)，通過該加熱器，可以在轉(zhuǎn)化器中以650攝氏度的溫度進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
在根據(jù)圖2的廢氣測(cè)量裝置中，其氣體取樣裝置3、氣體分析裝置5、氣體引導(dǎo)件7、轉(zhuǎn)化器13以及分別設(shè)置在一殼體11中的兩個(gè)氧化鋁填料9是根據(jù)圖1的實(shí)施例來構(gòu)造的，所以這里將不再詳細(xì)描述它們的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)圖2的廢氣測(cè)量裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下。
由氣體取樣裝置3獲取并進(jìn)給到廢氣測(cè)量裝置1的廢氣，在穿過氣體取樣裝置3之后，在由氣體引導(dǎo)件7所形成的氣體路徑的一分支15處分支成兩條部分氣體路徑7c、7d。
沿著部分氣體路徑7d通過的部分量廢氣首先穿過一氧化鋁填料9，并在穿過該氧化鋁填料之后被進(jìn)給到氣體分析裝置5。
沿著另一部分氣體路徑7c通過的部分量廢氣首先穿過一轉(zhuǎn)化器13，然后穿過一氧化鋁填料9，并在穿過該氧化鋁填料之后也被進(jìn)給況氣體分析裝置5。
根據(jù)圖1的實(shí)施例尤為適合酸性組分污染嚴(yán)重的廢氣(如在本說明書中已陳述的)，而根據(jù)圖2的實(shí)施例則尤為適合酸性組分污染較輕的廢氣。
權(quán)利要求
1.一種廢氣測(cè)量裝置，它包括1)一氣體取樣裝置(3)，2)一氣體分析裝置(5)，以及3)至少一個(gè)氣體引導(dǎo)件(7)，可穿過所述氣體引導(dǎo)件沿著從氣體取樣裝置(3)至氣體分析裝置(5)的一氣體路徑引導(dǎo)廢氣，其特征在于，4)氣體路徑穿過至少一個(gè)氧化鋁填料(9)。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，氧化鋁填料(9)的粒徑在0.5至10毫米之間。
3.如權(quán)利要求1所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，為至少一個(gè)氧化鋁填料(9)配置一加熱裝置，要穿過氧化鋁填料(9)的氣體可由該加熱裝置加熱。
4.如權(quán)利要求3所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，帶有一加熱裝置，要穿過氧化鋁填料(9)的氣體可由所述加熱裝置加熱至高于氣體露點(diǎn)溫度的一溫度。
5.如權(quán)利要求3所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，帶有一加熱裝置，要穿過氧化鋁填料(9)的氣體可由所述加熱裝置加熱到100℃之上。
6.如權(quán)利要求1所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，帶有至少一個(gè)氣體冷卻裝置，廢氣可由所述氣體冷卻裝置冷卻。
7.如權(quán)利要求1所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，廢氣可被冷卻成其露點(diǎn)溫度低于10℃。
8.如權(quán)利要求1所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，至少一個(gè)氧化鋁填料(9)與氣體分析裝置(5)之間的氣體路徑被分支成兩條部分氣體路徑(7a，7b)，分別有一部分的廢氣流可沿著所述兩部分氣體路徑流到氣體分析裝置(5)。
9.如權(quán)利要求6所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，部分氣體路徑(7a，7b)中的一條穿過一轉(zhuǎn)化器(13)。
10.如權(quán)利要求1所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，氣體取樣裝置(3)與氣體分析裝置(5)之間的氣體路徑分支成兩條部分氣體路徑(7c，7d)，兩條部分氣體路徑穿過一相應(yīng)的氧化鋁填料(9)，并且分別有一部分的廢氣流可沿著所述兩條部分氣體路徑流到氣體分析裝置(5)。
11.如權(quán)利要求10所述的廢氣測(cè)量裝置，其特征在于，部分氣體路徑(7c，7d)之一在分支(15)與它所穿過氧化鋁填料(9)之間穿過一轉(zhuǎn)化器(13)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢氣測(cè)量裝置，它包括一氣體取樣裝置、一氣體分析裝置以及至少一個(gè)氣體引導(dǎo)裝置，可穿過所述氣體引導(dǎo)件沿著從氣體取樣裝置至氣體分析裝置的一氣體路徑引導(dǎo)廢氣。
文檔編號(hào)G01N1/22GK1573312SQ200410048850
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
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