[发明专利]应用光谱测定法测量供热设备的烟道气体中有害气体浓度的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用光谱测定法测量供热设备的烟道气体中有害气体浓度的方法和装置，这类供热设备包括一个用于燃料燃烧的第一空间，一个放置在处于燃烧空间下游的第二空间中的装置，所述在第二空间内的装置包括一些可以使水、气体或蒸汽等介质流过的管路，以便通过热传递利用在燃烧过程中产生的烟道气体加热上述介质，以及一个设置在管路装置下游的用来将烟道气体排出上述设备的烟囱。

发明背景和现有技术

通过所谓生物燃料，例如包含木头或生物量的固体燃料的燃烧而同时产生热力和蒸汽，近来已经变得越来越普遍，特别是由于事实上这样的产生是高动力效率，显示出持续运行的耐久性，可以以本地原材料为基础并对环境影响最小。然而，已经证明生物燃料的燃烧过程在某些情况下比诸如煤等其它固体燃料的燃烧更复杂并且更难于掌握。一个因素是生物燃料的灰烬与诸如煤的灰烬相比有另一种成分和其它熔化特性。特别是这些差异包括由于在现有过热设备中的管路上积上了铁锈或灰烬而导致的成本问题。这样，瑞典在使用100％生物燃料的几年之后，大部分供热并发电设备已经察觉到严重的高温锈蚀。当在燃料中加入像碎木材和不同类型的各种废物时，上述问题可能特别突出。实际上，锈蚀已经显现出来，因为在通常高合金的从而昂贵的过热管上覆盖有粗实的粘接层或灰的沉淀，而同时由于管表面的下部暴露于腐蚀溶液而导致金属材料的损失。

在普通技术人员当中，普遍认为在上述背景中氯构成主要的锈蚀加速剂。传统的理论是，氯以气相氯化钾(KCL)的形式，或者以在过热装置正上游已经凝结的非常小的氯化钾悬浮颗粒的形式而被传送到在过热管上积淀的灰烬上。此后，与硫在管表面上的积淀灰中发生反应，由此形成硫化钾和游离氯气，以这样的形式是非常有腐蚀性的。虽然上述理论是貌似合理的，实际上，要证明上述理论，以及采取措施来解决上述问题都存在大量的困难，首先由于缺乏一个适当的测量技术。的确，在SE8502946-0专利中，以一个通常的方式描述了怎样将光谱测定法用于测定在高温下实现的燃烧过程中产生的气体物质的某种参数，如浓度，但是在上述情况下，该技术主要注重在火焰中的测量，并且该文件没有包含任何关于怎样将该技术实际地应用于上述类型的设备中测量的教导。

非常普通地，在供热设备中除了上述锈蚀问题外，还存在其它类似的由于气态金属氯化物或基本元素形式的金属的存在而导致的问题。因此，在该设备中，除了包括供诸如空气循环通过以便被加热的一套或一组管子的过热装置以外，还包括其它结构。(实际上，这类结构通常包括空气预加热器或所谓的节约装置。)当诸如以气态锌或铅的形式的重金属被烟道气体携带并与上述结构冲撞时，它们沉淀于管子的表面上，由此形成不必然是锈蚀的堆积物，但是，这会使烟道气体与在管路中循环的介质间的热传递变得恶化。

发明内容

本发明的目的在于克服现有测量技术所存在的缺点，并以一个有意义的方式除去或抵消锈蚀和沉淀问题，这些问题出现在包含管道的热交换装置中，例如过热装置、节约装置或处于燃烧设备中的燃烧空间下游的空气预加热器。由此，本发明的一个首要的目的在于提出一个方法以及一个装置，该装置在几乎困难的外部环境中运行以设法明确确定在燃烧过程的烟道气体中某些气体物质的存在和浓度，这些气体物质使得在装置中管路上发生严重的锈蚀或有害的堆积物。本发明的另一个目的是提供一种方法，藉此阻止经过管路装置的烟道气体中的腐蚀性或有害气体的产生。

根据本发明，至少首要的目的由权利要求1至5的特征条款中给出的特征来实现。本发明的优选实施例被进一步限定在附属的权利要求书中。

附图简介

在附图中：

图1是一个示意图，说明性地显示了本发明所适用的供热并发电设备的大致结构；

图2是一个放大的平面详细视图，显示了一个包括在本发明的结构中的用于发送和接受光线的装置，该装置与一个分光仪合作工作；

图3是一个说明所述分光仪和一个用于校准分光仪的设备的示意图；以及

图4是一个示意图，以缩小的比例显示了供热并发电设备的一个替换的实施例，和根据本发明的连接到其上的一个结构。

最佳实施例的说明