[发明专利]气体分析仪系统

说明书

背景技术

矿物燃料燃烧场所排放的气体，诸如燃煤设施和城市固体垃圾焚烧炉产生的烟气，通常包括多种类型的气体。例如，烟囱的排放物会包括诸如CO2、NO2、SO2等等之类的气体。 

由于这些有害排放物可能会造成环境危害，许多国家规定了不同类型的废气的排放。相应地，许多产生或可能会产生有害气体排放物的场所需要使用多种气体分析仪系统来确保它所释放的气体的浓度符合相关规定。 

为了检测所存在的多种类型的气体，一个场所可能需要操作多个独立的现有的气体分析仪系统和/或测量工作台。例如，一个场所可能需要操作第一气体分析仪系统来检测第一种类型的气体，操作第二分析仪系统来检测第二种类型的气体，等等。这样的仪器会将多种复杂的分析技术，包括电化电池、化学发光光谱、火焰离子、气体过滤相关法(GFC)、非分散红外线法(NDIR)或者紫外(UV)光谱，等等，综合到一个单个的气体分析仪单元来检测一种或多种类型的气体。一个烟囱释放的不同类型气体中的每一种气体具有唯一的吸光特性。例如，每种类型的气体可以吸收不同的光学频率。所述唯一的吸光特性使对应的气体分析仪系统能够识别出在样本气体中是否存在特定类型的气体。 

一个场所需要操作多个独立的现有的气体分析仪系统和/或测量工作台来检测所存在的多种关注的气体。各现有的气体分析仪系统通常需要它自己的一组操作程序、校准程序等来采集精确的数据。 

识别在未知样本气体中所存在的气体类型的一种方法是应用比耳定律。总体而言，比耳定律定义光的吸收程度和所述光通过的物质的属性之间的相关关系。换句话说，如上文提到的，不同的物质吸收不同频率的光能。基于光能穿过样本气体的通过情况和接下来对所述样本气体吸收的光能的频率进行的测量，可以确定在所述样本气体中存在的是什么类型的气体。例如，样本的吸收量可以表明该种气体的浓度。 

现有技术的气体分析仪系统包括产生用于通过样本气体的光信号的光源。这样的现有的分析仪可以包括一个所谓的滤光片轮和一个所谓的斩光轮(chopper wheel)。所述滤光片轮和所述斩光轮都被放置在所述光信号的路径上。 

所述滤光片轮可以包括多个不同的滤光片，每个滤光片只让光能的单个窄频带通过。根据哪个滤光片放置在所述光信号的路径上，就可以得知什么频带的光正通过所述样本。光检测仪测量有多少光能通过所述样本。 

所述斩光轮包括由多个挡光的不透明区域隔开的多个窗口或者开口(cut-out)。如前所述，所述斩光轮也放置在所述光信号的路径中，使得所述斩光轮的位置决定(dictate)任意一种光能通过所述样本气体或者被不透明区域挡住。随着斩光轮的旋转，它阻挡或者使特定频带的光能通过所述样本到检测仪。 

在操作期间，现有技术的气体分析仪系统通过将所述滤光片轮设定在一个位置，使得所述光信号通过所述光轮中一个选定的滤光片，来产生调制的光。当所选的滤光片在这样的一个位置时，如上所述，一个控制器旋转所述斩光轮，来重复阻挡和使所述光信号通过所述样本气体。使用斩光轮的结果是，根据所述滤光片轮的哪个滤光片被选成“斩断”或者被调制，来调制光能的单个频带。相应地，控制器可以用具有一个斩光轮和一个滤光片轮的两轮组件来产生一个调制的光信号。 

发明内容

第一部分 

由于工业化程度的递增和对空气污染在世界范围内的影响的担忧，诸如发电厂和焚烧炉之类的排放源处安装持续的排放监控系统(CEMS)的需要逐渐增加。 

分析和检测样本气体中存在的多种不同类型的气体的常规方法有很多缺陷。例如，如上所述，可能需要一个场所操作多个独立的常规的气体分析仪系统和/或测量工作台来检测在样本烟气中存在的多种气体。各个常规的气体分析仪系统通常需要它自己的操作程序、校准程序等等来产生并且采集所关注的不同类型的气体的精确数据。 

在某些情况下，现有技术的“多气体”分析仪系统能够测量一种以上的气体成份。这样的仪器通常将包括电化电池、化学发光光谱、火焰离子、气体过滤相关法(GFC)、非分散红外线法(NDIR)或者紫外(UV)光谱的多种分析技术组合到单个的气体分析仪单元。虽然许多的这些系统现在都还在使用，但它们受成本、可靠性、维修和性能的领域内的限制。