[实用新型]气体分析设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于分析气体的设备，更具体地涉及一种用于从烟气通道取出气体探头并分析该气体探头以便检测或测量一种或多种气体成分的浓度的设备。

背景技术

为了分析来自燃烧室的烟气或来自发动机如燃气发动机的排气，通过气体探头使气样从流经烟气通道的主排气流流出并在在气体分析仪中进行分析之前经样气管将气样引导到冷凝物分离器。然后在冷凝物分离器下游执行气体的分析。气体分析需要制备气样，特别是除去气体中含有的水分。

在样气从探头输送到冷凝物分离器的过程中，气体可能冷却下来，并且冷凝物可能过早沉降在样气管的内壁上。结果，更多测试气体可与液体冷凝物接触，并且气体成分如氮氧化物(特别是NO₂)或硫氧化物(特别是SO₂)可能部分结合在冷凝物中，从而导致这些成分的浓度在样气流经样气管时改变。

这种气体成分的“洗出”引起的浓度变化可能恶化通过分析仪获得的测量结果，导致气体分析仪的精度降低，因为测定的浓度可能不同于烟气通道中实际存在的浓度。此外，液体冷凝物促进了通常由不锈钢制成的气体探头的腐蚀。

为了避免上述不利影响并提高气体分析的精度，已知(例如，从公报DE 4216404A1)加热气体探头及样气管。通过加热气体探头和样气管，可在样气流经管时将其保持在高于露点温度的温度并防止冷凝物过早沉降。在此类设备中，冷凝物分离完全在位于测试气管下游的冷凝物分离器中发生。通过将冷凝区域限制在冷凝物分离器，可确保冷凝物可沿着短流路快速沉降使得测试气体与液体冷凝物接触的时间段很短。成分，诸如，例如二氧化氮(NO₂)和二氧化硫(SO₂)，因此不能与冷凝物结合，从而产生测量结果的最小失真。

虽然如上所述的气体制备方式已证实在理论上是成功的，但在实践中存在问题，特别是由于必须消耗相当多的能量来加热样气管，特别是在管可延伸比较长的距离时。另外，位于下游的冷凝物分离器必须进行相当可观的冷却，因为气样必须在冷凝物腔室内冷却到低于露点温度的温度。高能耗在设计成由烟囱清扫人员和燃烧室技术人员使用的便携和移动式气体分析仪中尤其有问题，因为便携式气体分析仪应当使用电池运行，这对于此类设备而言仍然是一个问题。

过去克服此问题的尝试集中在减小加热测试气管所需的能量。这些努力通常已包括向样气管提供绝热外壳以最大限度地减少对环境的热损失。遗憾的是，提供绝热外壳导致样气管比较笨重并且不好操纵。

进一步的研究表明，在特定条件下可省去样气管的加热。但是，插入烟气通道的气体探头必须被加热以避免沉降和上述不利影响以及气体探头的腐蚀。

存在对包括无需外部加热的改进的气体探测装置的改进的气体分析设备的一般性需求。

实用新型内容

上述需求可通过如权利要求1所述的气体分析设备满足。从属权利要求涵盖了本实用新型的各种示例。

作为本实用新型的一个示例，描述了一种气体分析设备。该设备包括：气体分析仪，其构造成检测样气的至少一种气体成分或测量该至少一种气体成分的浓度；冷凝物分离器，其联接在气体分析仪上游，用于从待分析的样气提取冷凝的液体成分；以及气体探测装置，其用于在气体取样位置取得样气并且将样气引导到冷凝物分离器。该气体探测装置包括用于引导样气的塑料样气管，该样气管从气体取样位置延伸到冷凝物分离器。

按照本实用新型的一个示例，该气体分析设备可包括抽吸设备，该抽吸设备与样气管联接并构造成提供抽吸使得样气在小于3秒内、特别是在小于1秒内通过样气管。例如，上述抽吸设备可构造成提供抽吸以产生至少每秒1米、特别是至少每秒4米的样气流速。与样气管的塑料内表面结合的气体探头的高速度减少了管内壁上的液体沉降，这样既不需要加热气体探头，又不需要加热样气管，并且因此可完全省去外部加热。

按照本实用新型的一个示例，样气管由热塑性塑料如聚四氟乙烯(一 般称为特氟纶)制成。样气管可通过管道的管状内表面的塑料涂层形成。因此，样气管不必整体是塑料的。然而，完全由热塑性塑料制成的柔性管可有利于气体探测装置的组装。

样气管可具有小于5毫米、特别是小于3毫米的内径。在这些情况下，气样管的内表面足够小以减少管内壁上的液体沉降。样气管的内壁的小表面积-与延伸到气流中的取样位置的样气管的塑料内表面相结合-也允许省去外部加热。

该气体分析设备可进一步包括用于从样气分离固体颗粒物的过滤器。因此，过滤器入口和过滤器出口与样气管的部分联接，从而该样气管在数毫米的短距离与过滤器相交。