專(zhuān)利名稱(chēng)：檢測(cè)排出的氣態(tài)物質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)在高溫氣體中的化學(xué)物質(zhì)的含量、特別是從金屬處理爐、特別是電弧爐(EAF)或基本氧爐(BOF)或轉(zhuǎn)化器排出的氣體中的CO和/或CO2的含量的方法和設(shè)備。
本發(fā)明更特別地提供一種對(duì)來(lái)自電弧爐的煙道氣(統(tǒng)稱(chēng)為廢氣)進(jìn)行連續(xù)化學(xué)分析的技術(shù)方案，所述廢氣處于高溫(約1800℃)并且載有粉塵(100-200g/Nm3)。
通過(guò)連續(xù)分析來(lái)自爐的廢氣，可以獲得關(guān)于處理工藝的信息物質(zhì)和能量平衡，在爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)等。用于分析廢氣、特別是電弧爐出料的組成的系統(tǒng)必須經(jīng)受特別不利的環(huán)境，這首先是因?yàn)閺U氣的高溫(約1800℃)，其次是因?yàn)楦叩姆蹓m含量(100-200g/Nm3)，這種粉塵是非常細(xì)的(尺寸低至1微米)。
由本申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)的且商業(yè)名為ALARC AS(例如描述在US-A-5 344122中)的第一種方法包括從廢氣取樣并分析這些樣品將水冷的取樣探針?lè)旁谖挥跔t出口與爐的廢氣通道之間的間隙中，從而取出樣品，把樣品帶到被環(huán)境空氣稀釋最小的區(qū)域。該樣品因此具有爐內(nèi)化學(xué)組合物的代表性組成。過(guò)濾樣品，然后經(jīng)由被加熱的管線(xiàn)(被加熱以防止溫度低于水的露點(diǎn)，從而防止水冷凝)輸送到干燥器，然后輸送到各種所用的分析器用于檢測(cè)一氧化碳和二氧化碳濃度的紅外分析器，用于檢測(cè)氫氣濃度的熱導(dǎo)分析器，以及用于檢測(cè)氧氣濃度的電化學(xué)電池或順磁性電池。
但是，這種系統(tǒng)具有許多缺點(diǎn)-響應(yīng)時(shí)間為了防止過(guò)濾器和干燥器太快地被堵塞，提取速率低。因?yàn)榉治銎鞅仨毼挥跍囟葪l件穩(wěn)定的區(qū)域(環(huán)境控制的箱或室)，所以分析器通常距離取樣點(diǎn)較遠(yuǎn)，導(dǎo)致大的死體積。與低速率相關(guān)，分析系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，是約30秒到3分鐘；和
-維護(hù)由于在廢氣中包含大量粉塵，過(guò)濾器很快被飽和。相似地，在取樣探針內(nèi)，被取出的混合物包含粉塵和局部冷凝的水，快速形成封閉的堵塞。提供疏通循環(huán)以用壓縮空氣或氮?dú)庀摽椎亩氯情L(zhǎng)期操作需要經(jīng)常維護(hù)(更換過(guò)濾器，清潔或更換取樣探針等)，這根據(jù)于裝置的種類(lèi)會(huì)在或多或少的程度上受到限制。
另一種公知的方法包括使用由激光源發(fā)射的相干光束，和特別是由二極管激光器產(chǎn)生的那些，其波長(zhǎng)可以在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)變化(例如TDL或可調(diào)式二極管激光器)。
通過(guò)光譜、特別是通過(guò)使用激光輻射檢測(cè)氣體的組成的方法是基于氣體分子在特征波長(zhǎng)(由每個(gè)氣體分子特有的吸收光譜限定)處吸收輻射的性質(zhì)。
US-A-5984998(或WO-A-99/26058)和CA-A-2158516公開(kāi)了一種激光輻射系統(tǒng)，用于檢測(cè)間隙中的廢氣的吸收光譜以測(cè)定該廢氣中的CO和O2濃度。但是，某些系統(tǒng)使用在對(duì)應(yīng)于紅外的中等波長(zhǎng)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)范圍(也稱(chēng)為“中紅外”)。其缺點(diǎn)是需要深冷激光器，除了它們的高成本之外，這些設(shè)備缺少靈活性，并且不易于運(yùn)輸。
WO-A-01/33200公開(kāi)了一種用于分析廢氣的系統(tǒng)，使用在對(duì)應(yīng)于位于可見(jiàn)光附近的紅外(稱(chēng)為近紅外)的波長(zhǎng)范圍中操作的TDL，允許檢測(cè)以下各種組分的激光吸收光譜CO、CO2、O2、H2O等。這種設(shè)備和方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用低功率二極管激光器，該激光器在與通常要進(jìn)行電子聯(lián)系的波長(zhǎng)接近的波長(zhǎng)發(fā)射輻射，并通過(guò)光纖輸送，所述纖維專(zhuān)為這些波長(zhǎng)設(shè)計(jì)，可以在沒(méi)有顯著損失的情況下通過(guò)二極管激光器產(chǎn)生與廢氣管道或間隙垂直的輻射輸出。然后，這些輻射穿過(guò)廢氣管道或間隙，部分地被要分析的分子吸收，并被接收器接收。
但是，這種特別有效的系統(tǒng)在某些情況下當(dāng)要被分析的廢氣具有高粉塵含量時(shí)被證明難以使用，例如，非?？斓赜^察到在電弧爐的操作期間，位于間隙上的接收器所接收的光信號(hào)在數(shù)分鐘之后變得過(guò)低以致不能分析。因此，申請(qǐng)WO-A-01/33200提出在廢氣管道的至少一部分寬度上放置屏幕，用作偏轉(zhuǎn)器并防止載有粉塵的廢氣流過(guò)多地減弱光輻射。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是插入了固定部件，該部件永久地存在于溫度為約1500℃的廢氣管道中。WO-A-02/090943描述了相似的技術(shù)方案，也具有相同的缺點(diǎn)。
在基于通過(guò)二極管激光器發(fā)射的并穿過(guò)電爐間隙上的廢氣管道的光束進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，本身固有的問(wèn)題可以總結(jié)如下●信號(hào)的損失當(dāng)粉塵顆粒的濃度過(guò)高時(shí)，它們的散射(這些顆粒大約是球形的，具有大約與激光器波長(zhǎng)相同的直徑)減弱了激光器的發(fā)射強(qiáng)度，被回收的信號(hào)具有的振幅使得信噪比太低，致使該信號(hào)不能使用；●被檢測(cè)的物質(zhì)在近紅外和約1500℃的溫度下，不是所有希望檢測(cè)的化學(xué)物質(zhì)的管線(xiàn)都能使用。這是因?yàn)?，為了能?zhǔn)確地確定物質(zhì)，在沒(méi)有其他物質(zhì)干擾的情況下，表征該物質(zhì)的吸收線(xiàn)必須能夠足以與同樣存在于廢氣中的其它化學(xué)物質(zhì)的特征線(xiàn)區(qū)分開(kāi)來(lái)。溫度的變化影響吸收峰的分布和強(qiáng)度在室溫用于檢測(cè)給定氣體的波長(zhǎng)通常不再能在其它溫度下使用。例如，對(duì)于在近紅外區(qū)域中的波長(zhǎng)，CO2的特征吸收線(xiàn)不再能在約200℃以上準(zhǔn)確地檢測(cè)到。所以，在使用在近紅外中的激光輻射時(shí)溫度達(dá)到1400-2000℃的情況下，CO2的濃度不能在間隙中直接檢測(cè)。在例如檢測(cè)氧氣濃度的情況下，該問(wèn)題由于在所述波長(zhǎng)范圍內(nèi)商用二極管激光器的低發(fā)射功率而加重；對(duì)于高的粉塵含量，發(fā)射的功率過(guò)低以致不能提供可靠的信號(hào)；和●檢測(cè)精確性?xún)蓚€(gè)現(xiàn)象困撓在間隙中直接檢測(cè)的精確性。第一，稀釋空氣經(jīng)由該開(kāi)口的熱氣體夾帶并且冷卻所述氣體，這種稀釋空氣的存在引起正在離開(kāi)該爐的一氧化碳燃燒。已經(jīng)知道由二極管激光器給出的濃度檢測(cè)結(jié)果是在輻射經(jīng)過(guò)的路徑上的平均吸收，所以稀釋空氣的組成及其作用對(duì)該計(jì)算有影響。所以，該檢測(cè)不太能代表爐中的氣氛。第二，溫度條件也干擾檢測(cè)精確性在高溫下，吸水線(xiàn)是全部存在的，并大大干擾檢測(cè)和增加不確定性。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明的目的是特別和優(yōu)選地檢測(cè)在來(lái)自爐的廢氣中的CO和CO2濃度和任選O2和H2O的濃度，響應(yīng)時(shí)間小于10秒，通常是約5秒，使得可以特別通過(guò)克服以上缺點(diǎn)而實(shí)時(shí)控制該爐。
本發(fā)明的另一方面涉及由于廢氣中的粉塵導(dǎo)致的氣體取樣管線(xiàn)的阻塞，如上所解釋。
EP-A-0462898教導(dǎo)了一種取樣和分析的方法，使用位于爐的排氣管道中的經(jīng)水冷的取樣探針，從而取出樣品并將其送入空氣稀釋不會(huì)干擾檢測(cè)的區(qū)域。該樣品因此具有代表爐內(nèi)化學(xué)組成的組成。該樣品經(jīng)過(guò)過(guò)濾，然后經(jīng)由被加熱的管線(xiàn)(加熱以防止溫度降低低于水的露點(diǎn))輸送到遠(yuǎn)至提取該水蒸氣的設(shè)備，然后送到分析器。這些分析器是常用的，即用于碳氧化物的紅外分析器，用于氫氣的熱導(dǎo)分析器，以及用于氧氣的電化學(xué)電池或順磁性電池。
取樣系統(tǒng)以及隨后的常規(guī)分析器中的固有問(wèn)題如下-響應(yīng)時(shí)間為了防止過(guò)濾器和干燥器太快地被堵塞，提取速率低。因?yàn)榉治銎鞅仨毼挥跍囟葪l件穩(wěn)定的區(qū)域(環(huán)境控制的箱或室)，所以分析器通常距離取樣點(diǎn)較遠(yuǎn)，導(dǎo)致大的死體積。與低速率相關(guān)，分析系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)(30秒到3分鐘)；和-維護(hù)由于在廢氣中包含大量粉塵，過(guò)濾器很快被飽和。相似地，在取樣探針內(nèi)，被取出的混合物包含粉塵和局部冷凝的水，快速形成封閉氣體通道的堵塞。通過(guò)用壓縮空氣或氮?dú)獯祾邅?lái)提供疏通循環(huán)，但是長(zhǎng)期操作需要經(jīng)常維護(hù)(更換過(guò)濾器，清潔或更換取樣探針等)，這根據(jù)裝置的種類(lèi)在或多或少的程度上受到限制。
本發(fā)明方法的特征在于要分析的一部分氣體被取出，其溫度被降低到低于300℃，優(yōu)選低于200℃或更低，以獲得溫度為300℃至室溫、優(yōu)選200℃至室溫的氣體，然后通過(guò)相干光信號(hào)檢測(cè)至少在該氣體中的CO和/或CO2的量，該光信號(hào)是由二極管激光器發(fā)射穿過(guò)所述氣體并在從所述氣體出來(lái)時(shí)回收。
相干光束可以按照公知的方式使用鏡子反射并經(jīng)由要分析的氣體送回，或者在從氣體出來(lái)時(shí)直接回收。其按照公知的方式經(jīng)由光纖和/或直接轉(zhuǎn)化成電信號(hào)來(lái)輸送。
根據(jù)本發(fā)明，因此可以不僅檢測(cè)單種物質(zhì)，不論是何種物質(zhì)，而且可以檢測(cè)幾種物質(zhì)和特別是選自CO和/或CO2和/或O2和/或H2O的物質(zhì)。還可以使用二極管激光器直接檢測(cè)間隙中的氣體溫度，這通過(guò)檢測(cè)在TDL波長(zhǎng)范圍內(nèi)連續(xù)掃描的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的任何一種物質(zhì)的兩線(xiàn)吸收進(jìn)行，或通過(guò)使用溫度傳感器按照公知方式進(jìn)行，優(yōu)選在能在近紅外、優(yōu)選包括1581納米波長(zhǎng)的范圍中發(fā)射的二極管激光器的幫助下進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的目的是提供能自動(dòng)疏通用于提取載有粉塵的氣體樣品的取樣管的有效系統(tǒng)，特別是應(yīng)用于上述專(zhuān)利申請(qǐng)中的體系。與氣動(dòng)疏通設(shè)備組合的是一個(gè)移動(dòng)部件，它在每次疏通操作期間能移動(dòng)在探針中聚集的粉塵。這種疏通操作解決了被吸附到探針壁上并且不能用壓縮空氣吹出的粉塵和水的增加的問(wèn)題。所以，在探針上進(jìn)行的維護(hù)操作可以大大減少，可以在熱的情況下取樣。
這些疏通裝置的基本部件包括具有至少兩個(gè)能旋轉(zhuǎn)的翅片的棒，例如翅片可以通過(guò)氣缸旋轉(zhuǎn)，從而基本上清掃這些翅片移動(dòng)經(jīng)過(guò)的整個(gè)探針內(nèi)壁。旋轉(zhuǎn)伴隨著壓縮空氣的鼓吹(同時(shí)或者之后)，這驅(qū)除了壁上的粉塵聚集。
優(yōu)選，在該疏通系統(tǒng)中(為了取出最少量的粉塵并同時(shí)從代表爐內(nèi)氣氛的區(qū)域取樣)，取樣探針的末端將傾斜，并且探針被放置以取出、優(yōu)選反向取出廢氣流。用于輸送氣體的孔因此不會(huì)被例如污漬直接濺到，從而防止該末端被堵塞。
更特別地，本發(fā)明的這方面涉及一種用于將從含雜質(zhì)的氣流提取樣品的軸向?qū)ΨQ(chēng)探針疏通的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明這方面的系統(tǒng)的特征在于它包括能?chē)@探針的對(duì)稱(chēng)軸移動(dòng)的部件，并能除去在所述探針內(nèi)壁上已經(jīng)聚集的雜質(zhì)，這通過(guò)該部件和/或探針圍繞軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，該系統(tǒng)的特征在于它包括額外的使用壓縮空氣的氣動(dòng)疏通裝置。
將通過(guò)以下實(shí)施例中給出的示例性實(shí)施方案和以下附圖更清楚地描述本發(fā)明-

圖1，EAF型電爐的示意圖，-圖2，用于實(shí)施本發(fā)明的方法和裝置的示意圖；-圖3，用于在廢氣中檢測(cè)的系統(tǒng)的詳細(xì)視圖，該廢氣的溫度已經(jīng)被降低；-圖4，用于清潔鏡片(optics)的系統(tǒng)的示意圖；-圖5，圖1的細(xì)節(jié)；-圖6，顯示本發(fā)明疏通取樣探針的原理的示意圖；和-圖7，本發(fā)明的取樣探針的視圖。
圖1是電弧爐EAF1的示意圖，在該爐的下部有熔融的金屬2，接近電極3，該電極被經(jīng)由管道5提取的廢氣氣氛4圍繞。為了允許爐頂能以各種方式活動(dòng)，管道5與管道7分開(kāi)，管道7通過(guò)位于管道5和管道7之間的間隙6續(xù)接。在該間隙內(nèi)放置圖2的取樣系統(tǒng)。
在圖2中，從位于爐出口的管道10，由能代表爐內(nèi)氣氛但未被空氣污染的氣流中用被水12冷卻的取樣探針11提取氣體樣品，提取速率高于現(xiàn)有技術(shù)取樣探針的提取速率。探針11具有較大的直徑，可以任選地含有機(jī)械疏通系統(tǒng)。由探針11在約1500℃取出的氣體通過(guò)流經(jīng)所述被冷卻的探針11進(jìn)入管線(xiàn)13和進(jìn)入室14而被冷卻，在室14的任一側(cè)連接了二極管激光器的光度頭(optic head)。整個(gè)系統(tǒng)—探針11、管線(xiàn)13和室14—具有的幾何形狀(直徑，高度)取決于所用的材料和其用冷卻(水)換熱的能力，使得當(dāng)廢氣進(jìn)入室14時(shí)溫度不超過(guò)300℃、優(yōu)選200℃。在發(fā)射鏡片22和接收鏡片23之間的距離被縮短到幾十厘米(1-100厘米，優(yōu)選5-50厘米，理想地是10-15厘米，代表室14的直徑)。廢氣例如通過(guò)文丘里(Venturi)系統(tǒng)18取出，該系統(tǒng)用流體、優(yōu)選事先除油的壓縮空氣19供應(yīng)以防止下游的粉塵聚集。分析后的氣體樣品經(jīng)由管線(xiàn)20和管線(xiàn)21排入管道10。
在電弧爐的情況下描述的取樣和分析系統(tǒng)可以應(yīng)用于任何爐式廢氣排放系統(tǒng)(不限于電爐)。
圖3顯示了圖2中的室14的細(xì)節(jié)以及所用的二極管激光器系統(tǒng)的鏡片的細(xì)節(jié)。發(fā)射相干激光輻射的二極管激光器沒(méi)有在圖3中顯示輻射經(jīng)由光纖30到達(dá)端部31，這將輻射送到位于套筒28內(nèi)的透鏡27上，然后進(jìn)入室14的內(nèi)部16，然后進(jìn)入套筒28內(nèi)部；平行光束32被透鏡27聚焦到接收器26上，信號(hào)被送入纖維25中。
圖4是用于清潔鏡片和位于鏡片上的管道以確保潔凈的系統(tǒng)的放大圖。有用于供應(yīng)惰性氣體例如氮?dú)狻鍤?、氦氣或任何存在的、受到控制從而不?huì)干擾檢測(cè)的物質(zhì)的管線(xiàn)，該管線(xiàn)包括注射臂44，用于將惰性(或其它)氣體注入由支架45攜帶的并被激光束41穿過(guò)的鏡片，而另一個(gè)臂43阻止光束41周?chē)闹喂?，從而防止被粉塵堵塞。這種清潔系統(tǒng)可以在必要時(shí)在室14中使用，而且直接在間隙6(圖1中)或在管道10(圖2)中使用，在這種情況下，檢測(cè)將直接在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的間隙中直接進(jìn)行，在管道10的任一邊上的兩個(gè)管45的末端之間的距離(限定了激光束在管道10的載有粉塵的氣氛中的“自由”路徑)在任何情況下不能大于30厘米以確保系統(tǒng)的長(zhǎng)期操作。清潔氣體流速通常在加熱期間保持恒定，并在加熱部件之間提高以驅(qū)除任何粉塵。
激光信號(hào)可以通過(guò)光纖在爐附近輸送，而在穿過(guò)廢氣后由光學(xué)傳感器23接收的光信號(hào)被該傳感器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并經(jīng)由同軸電纜傳送到中心控制單元，在這里被再轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，然后經(jīng)由光纖傳送到中心控制單元。位于分析室任一側(cè)的光度頭22、23容易地耐受溫差以及粉塵的聚集和濺射。所有發(fā)射電子部件(二極管激光器等)和信號(hào)處理電子部件被放置在遠(yuǎn)離爐(通常約30米)的位置，不會(huì)影響響應(yīng)時(shí)間。
如果希望的話(huà)，還可以在分析室附近產(chǎn)生激光信號(hào)。在這種情況下，需要保護(hù)設(shè)備(或甚至冷卻的箱體，以克服溫度變化的問(wèn)題)。在二極管激光器上的并可能由于信號(hào)放大產(chǎn)生的噪聲被消除，這是有利的，如果希望檢測(cè)具有低濃度氣態(tài)物質(zhì)的組合物的話(huà)。
本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在進(jìn)行檢測(cè)之前不需要從氣體樣品中除去水分；所以不需要象現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中那樣使用干燥系統(tǒng)。通過(guò)將光程減少到幾十厘米(1-100厘米，優(yōu)選5-50厘米，理想地是10-50厘米)，可以即使在高的粉塵濃度下也實(shí)現(xiàn)令人滿(mǎn)意的信號(hào)傳輸。所以，在取樣的氣體的路徑中不需要過(guò)濾器，進(jìn)而減少了死體積。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以改變從廢氣管道提取氣體的速率。在常規(guī)系統(tǒng)中，過(guò)高的提取速率會(huì)使過(guò)濾器和干燥器飽和。使用文丘里系統(tǒng)和不需要使用過(guò)濾器允許了較高的提取速率和進(jìn)而較短的分析響應(yīng)時(shí)間。
本發(fā)明的基本優(yōu)點(diǎn)特別在于本發(fā)明允許檢測(cè)由電爐排出的待檢測(cè)廢氣中的CO2濃度。根據(jù)本發(fā)明，提供了使氣體溫度降低到低于300℃、優(yōu)選200℃或更低的溫度的措施(被冷卻的探針，管線(xiàn)長(zhǎng)度，室，等)。這使得除了CO濃度之外還能檢測(cè)CO2的濃度。當(dāng)然，還可以在該溫度下檢測(cè)其它物質(zhì)的濃度，例如CO、H2O、O2(和任選地氣體的溫度，該溫度在這里沒(méi)有太大的意義，假定該溫度已經(jīng)事先改進(jìn))。
優(yōu)選的是，在分析室中的氣體的溫度現(xiàn)在僅僅是約100度(約20-200℃，根據(jù)提取速率)。較短的光程還允許使用較低發(fā)射功率的二極管激光器。
氣體溫度簡(jiǎn)單地使用熱電偶檢測(cè)。但是，可以如上所述使用在至少兩個(gè)H2O管線(xiàn)上的檢測(cè)裝置和通過(guò)計(jì)算從其推導(dǎo)出溫度(使用本身已知的運(yùn)算法則)。該溫度因此可以實(shí)時(shí)檢測(cè)，這使得氣體組成的檢測(cè)更精確。
可以用本發(fā)明的系統(tǒng)同時(shí)檢測(cè)CO2、CO、H2O和O2物質(zhì)。CO2濃度在低于300℃的溫度檢測(cè)，優(yōu)選20-200℃，使用在與檢測(cè)CO濃度時(shí)所用波長(zhǎng)不同的波長(zhǎng)上的吸收線(xiàn)。但是，這兩個(gè)波長(zhǎng)可以通過(guò)相同的激光源獲得，其波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)(使用TDL，其可調(diào)波長(zhǎng)可以在由于例如鋸齒形控制信號(hào)產(chǎn)生的整個(gè)范圍內(nèi)規(guī)則掃描的波長(zhǎng)范圍內(nèi)顯著變化)。所用的兩個(gè)波長(zhǎng)優(yōu)選位于1581nm的區(qū)域中。這兩個(gè)吸收峰具有相對(duì)分開(kāi)和振幅充足的性質(zhì)。所以，可以使用相同的設(shè)備同時(shí)檢測(cè)組合物中的CO2和CO含量。為了檢測(cè)氧氣和水的含量，將需要不同的設(shè)備，這是因?yàn)樗鼈兊牟ㄩL(zhǎng)與對(duì)于CO和CO2可用的波長(zhǎng)距離太遠(yuǎn)(掃描的波長(zhǎng)范圍受到限制)。
選擇上述波長(zhǎng)以限制根據(jù)電弧爐中廢氣的常規(guī)組合物中的各物質(zhì)之間的干擾(其中存在CO(平均15-20％，在大于40％的峰)、CO2(平均20-25％)、H2(平均10％)、H2O(平均20％)、N2和O2(其量根據(jù)空氣輸入量而變化))。
以下關(guān)于圖5、6和7的描述更具體地涉及本發(fā)明關(guān)于疏通取樣探針101的方面。
探針101將氣體樣品112取入代表爐內(nèi)氣氛的分解的區(qū)域。例如，在電弧爐中，用于提取樣品的最佳區(qū)域存在于稱(chēng)為間隙113的區(qū)域中，接近氣流112的中心，在彎管111之前和在冷卻夾套110之前未被正在進(jìn)入的空氣114、115稀釋。在廢氣中的可燃性氣體在此時(shí)還沒(méi)有被稀釋空氣114、115燃燒。
為了耐受高溫(至少約1600℃)，探針101被同心地位于區(qū)域106周?chē)目障?02中流動(dòng)的水冷卻，其中在探針101中的氣體112流過(guò)區(qū)域106。在探針內(nèi)壁上的粉塵聚集顯示在103處，這些粉塵必須被除去。
移動(dòng)的機(jī)械部件包括棒105，在上面固定有一個(gè)或多個(gè)翅片104。所述部件104、105通過(guò)氣缸124旋轉(zhuǎn)，使得探針的整個(gè)壁由于翅片的通過(guò)而被清潔(在圖6中顯示圍繞軸105旋轉(zhuǎn)180°)。在棒的整個(gè)長(zhǎng)度上，翅片不是必須連續(xù)的。
在翅片旋轉(zhuǎn)之后或期間，壓縮空氣在探針頂部在125和126處被注入以驅(qū)除可能粘附在翅片104上的粉塵聚集例如103。疏通循環(huán)可以進(jìn)行數(shù)次(在本實(shí)施例中在一邊比另一邊多半圈或四分之一圈)。
來(lái)自探針的氣體經(jīng)由孔123排出。也可以經(jīng)由該孔進(jìn)行壓縮空氣或氮?dú)獾拇祾摺＠鋮s水在探針中經(jīng)由孔121和122循環(huán)。
廢氣在探針底部在126處經(jīng)由傾斜的開(kāi)口120取出(在圖7中)，優(yōu)選沿著與氣體112反流的方向進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)在高溫氣體中的化學(xué)物質(zhì)的含量、特別是由金屬處理爐、特別是電弧爐(EAF)或基本氧爐(BOF)或轉(zhuǎn)化器排出的氣體中的CO和/或CO2的含量的方法，其特征在于要分析的一部分氣體被取出，其溫度被降低到低于300℃，優(yōu)選降低到低于200℃或更低的溫度，從而獲得溫度為300℃至室溫、優(yōu)選200℃至室溫的氣體，然后通過(guò)相干光信號(hào)檢測(cè)至少在該氣體中的CO和/或CO2的存在量，該光信號(hào)是由二極管激光器發(fā)射穿過(guò)所述氣體并在從所述氣體出來(lái)時(shí)回收。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在高溫氣體中的其它物質(zhì)的濃度也使用二極管激光器檢測(cè)，特別是選自CO和/或O2和/或H2O和域CO2中的至少一種物質(zhì)的濃度。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于高溫氣體的溫度也使用二極管激光器檢測(cè)。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用可調(diào)式二極管激光器(TDL)，其波長(zhǎng)能在波長(zhǎng)范圍上連續(xù)調(diào)節(jié)。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其特征在于二極管激光器的相干光源在近紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于所述波長(zhǎng)范圍包括1581納米波長(zhǎng)。
7.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中要分析的氣體是通過(guò)軸向?qū)ΨQ(chēng)的探針取出，其特征在于該探針包括能?chē)@探針對(duì)稱(chēng)軸移動(dòng)的部件，并能通過(guò)該部件和/或探針圍繞軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)除去所述探針的內(nèi)壁上聚集的雜質(zhì)。
8.權(quán)利要求7的方法，其中提供使用壓縮空氣的額外氣動(dòng)疏通裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)在高溫氣體中的化學(xué)物質(zhì)的含量、特別是由金屬處理爐、特別是電弧爐(EAF)或轉(zhuǎn)化器(BOF)排出的氣體中的CO和/或CO
文檔編號(hào)G01N21/31GK1846127SQ200480025111
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月1日
發(fā)明者J-C·維耶爾莫, J·洛朗, S·伯克爾-馬卡爾, F·賈努埃德, B·阿勒芒 申請(qǐng)人:液體空氣喬治洛德方法利用和研究的具有監(jiān)督和管理委員會(huì)的有限公司