[發明專利]一種在線檢測混合氣體濃度的裝置和方法

在審

• 申請號: 201710265284.0
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN106970182A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 孫卓;劉素霞
• 申請（專利權）人: 上海納晶科技有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N27/403
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司11254
• 代理人: 王雯婷,方燕娜

技術領域

本發明涉及環境監測領域，具體的說是一種在線檢測混合氣體濃度的裝置和方法。

背景技術

隨著社會的發展，經濟總量增長迅速，同時所需的資源和能源消耗也在持續增長，對環境的破壞也越來越嚴重。近年來我國的能源消耗和環境污染形勢日趨嚴重，污染物排放總量持續增加，已超過環境自凈能力；特別是對于發電、冶金、石化、煤化工、水泥、供熱、垃圾處理、道路交通安全管理、環保檢測領域等行業的各種燃煤、燃油、燃氣等鍋爐排放，需要及時有效的監測和治理。如對于鍋爐煙氣，主要含有氧、氮、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等氣體，對其濃度的在線檢測在煙氣的凈化治理和排放過程中顯得十分重要，故發展高靈敏度、低成本的在線氣體濃度檢測儀也顯得十分迫切。

氣體濃度的測量主要是采用各類氣體濃度測量的傳感器進行測量,傳感器包括電化學、半導體、光離子、激光、紅外傳感器等。也可以通過氣體對光的特征吸收性能采用紅外或紫外光譜技術等進行測量。對于特定的氣體，無論是采用傳感器或光譜技術都可獲得較準確的濃度測量值。而當多種氣體混合時，各個氣體間對測量會相互影響，使得傳感器或光譜方法所測得氣體濃度的值誤差較大，特別在煙氣中脫硫脫硝凈化時，對于實際混合氣體的在線檢測的濃度值則不易測量準確。目前大部分氣體分析或在線測量采用光譜技術，主要通過分光光度計對氣體進行輻照掃描，不同氣體在不同波長范圍會產生特征吸收峰，經不同波長的光激發氣體分子可獲得不同的波長的吸收峰，通過對波長和峰值強度的分析可獲得較準確的氣體種類和濃度的值。此技術方案較為成熟，主要應用于氣體分析領域，但設備結構較復雜且成本較高，限制了其在線檢測領域的規?；瘧?。若采用傳感器技術對氣體濃度進行測量，因一個傳感器是對應一種氣體特性而制造的，對于單一氣體濃度測量較準確，測試儀器小巧且成本低廉，但對于混合氣體的各氣體濃度測量，因各氣體對傳感器的相互干擾等問題則不易測準，也限制了其在氣體濃度在線檢測領域的應用。如發明專利1866027B公開了一種一體化氣體在線檢測儀，主要是通過滲透法除水器和精細過濾器對被檢測氣體中的水汽和灰塵進行去除后對混合氣體濃度進行測量，而對各氣體間對測量的相互影響并沒有進行分析和處理,較難對于混合氣體中的各氣體濃度進行準確測量。

發明內容

本發明為克服現有技術的不足，設計一種以可分離氣體種類的傳感技術為基礎的氣體在線檢測裝置和方法，可準確地測量混合氣體中各氣體的濃度值，且整體設備系統成本低廉，可規?；瘧糜诨旌蠚怏w濃度的在線檢測領域。

為實現上述目的，設計一種在線檢測混合氣體濃度的裝置，包括檢測裝置箱體，氣體采樣單元，氣體濃度檢測傳感器陣列單元，氣路控制單元，電氣控制與信息處理單元，其特征在于：所述檢測裝置箱體內設有氣體采樣單元、氣體濃度檢測傳感器陣列單元、氣路控制單元和電器控制與信息處理單元，所述氣體采樣單元的右側設有氣體濃度檢測傳感器陣列單元，氣體濃度檢測傳感器陣列單元的右側設有氣路控制單元，所述氣體采樣單元、氣體濃度檢測傳感器陣列單元和氣路控制單元分別連接在電氣控制與信息處理單元上；所述氣體采樣單元由進氣管路、過濾器、微孔濾膜、水汽分離器和二級過濾器組成，所述氣體采樣單元的外殼內從左至右依次設有過濾器、微孔濾膜、水汽分離器和二級過濾器，所述進氣管路從左至右依次穿過過濾器、微孔濾膜、水汽分離器和二級過濾器并連接氣體濃度檢測傳感器陣列單元；所述氣體濃度檢測傳感器陣列單元由若干個檢測傳感器和若干濾膜組成，氣體濃度檢測傳感器陣列單元的殼體內從左至右依次設有若干個并列放置的檢測傳感器，每個檢測傳感器外分別套設有一個濾膜，位于檢測傳感器上方的氣體濃度檢測傳感器陣列單元的外殼內設有排氣管道，所述排氣管道連接氣路控制單元。

所述進氣管路的左端貫穿氣體采樣單元的外殼并露出在氣體采樣單元外。

所述電氣控制與信息處理單元設有若干個數據傳輸接口和若干個信號輸出接口，電氣控制與信息處理單元通過數據傳輸接口連接氣體采樣單元、氣體檢測傳感器陣列單元和氣路控制單元。

所述數據傳輸接口可采用RS-485、RS-232等標準數據傳輸接口中的任一種；所述信號輸出接口包括LCD、LED中的任一種。

所述檢測裝置箱體由鋁合金材料、聚合物復合材料中的任一種制成。

所述過濾器的孔徑范圍為1-250nm，微孔濾膜的孔徑范圍為0-1nm。

所述檢測傳感器外的濾膜離進氣管道越遠孔徑越大，濾膜的孔徑范圍為0.3nm-1nm。

一種在線檢測混合氣體濃度的裝置的檢測方法，其特征在于包括如下步驟：