[发明专利]液体样品的环境控制、校正和浓度水平的检测

说明书

背景

来自矿物燃料燃烧设备和城市固体废物焚烧装置的排放物，例如烧煤设备的烟气，通常包含多种类型的气体。例如，来自烟囱的排放物能包含诸如CO₂、NO₂、SO₂等的气体。

许多国家因为由这种有害的排放物所造成的潜在环境危害对不同类型废气的排放进行了规范。因此，许多产生或可能产生有害气体排放物的设施需要采用多个气体分析器系统以确保排放的气体符合相应的规定。

在某些情况下，没有特定类型排放物的特别规定。在这种情况下，出于控制过程的目的，烟道操作者可能监控烟道输出管道中不同水平的成分。因此，许多用于检测诸如SO₃和/或H₂SO₄的污染物的应用与用于符合性排放物监控相比，更多用于过程控制。为检测多种类型气体的存在，需要能够操作多个独立的常规气体分析器系统和/或测量台的设施。例如，该设施可能需要操作第一气体分析器系统以检测第一类型的气体、操作第二分析器系统以检测第二类型的气体等。这样的仪器可将包括电化学电池、化学发光光谱学、火焰离子化和GFC(气体过滤器相关)、NDIR(非色散红外)、UV(紫外线)光谱学等的多个复杂的分析技术与单个气体分析器单元结合以检测一种或多种类型的气体。

由烟囱排放的各个不同类型的气体具有其各自的吸收特性。例如，各个气体类型能吸收不同的光频率。各自的吸收特性能使相应的气体分析器系统能够识别气体样品中是否存在特殊类型的气体。

设施可能需要操作多个独立的常规气体分析器系统和/或测量台以检测多种相关气体的存在。各个常规的气体分析器系统通常需要其自身的一套操作步骤、校正步骤等以采集和生成精确的数据。

识别未知气体样品中存在的气体类型的一种方法是应用比尔定律。通常，比尔定律定义了光吸收与光传播通过的物质的性质之间关系的经验关系。换言之，如上所述，不同物质吸收不同频率的光能量。基于检测由气体样品所吸收的光能量的频率，能够测定气体样品中存在哪种类型的气体。由样品吸收的量能表示各个气体的浓度。

由于若干原因，来自烟囱的三氧化硫和/或硫酸排放进入空气是不期望的。离开排气管或烟囱的三氧化硫和/或硫酸能增加空气污染。硫酸是酸雨中的常见试剂。

而且，三氧化硫能够严重腐蚀用于燃烧设施的设备从而导致可能的损害。离开排气管的三氧化硫能表现为蓝色烟柱，即排出的烟具有增加不透明度和可见空气污染的蓝色。

用于减少其它污染物的选择性催化还原方法造成烟气中的三氧化硫水平更高。这种更高水平的三氧化硫对某些污染物的去除造成不利影响。例如，作为吸附方法的一部分，通常使用活性炭将汞从烟气中去除。伴随在吸附方法过程中出现的更高水平的三氧化硫，从烟气中去除的汞的百分比显著降低。由于潜在的环境污染和其它不利影响，检测、监控和/或控制三氧化硫排放是有用的。

用于分析三氧化硫存在的常规系统能遭受若干缺陷。例如，存在若干类型的能用于检测三氧化硫的检测系统。这样的系统包括傅立叶变换红外光谱法(FTIR)、可调谐二极管激光光谱法、酸露点、转化/荧光性、过滤相关性和光腔衰荡系统(cavity ring-down systems)。用于检测烟气中SO₃/H₂SO₄的技术的现有状态是称为控制浓缩物(Control Condensate)的湿法化学方法，其中萃取样品，在水的存在下冷却的SO₃形成H₂SO₄，将其收集然后在实验室中化学分析。

简述

如上所述，一些常规系统直接检测三氧化硫，而其它间接检测三氧化硫。例如，酸露点系统检测硫酸且其结果能用于推测三氧化硫量。更具体地，酸露点系统推测H₂SO₄。例如，其仅检测酸露点，其与水浓度和气体温度信息结合，能用于计算H₂SO₄。转化/荧光性系统需要将三氧化硫转化为二氧化硫。在这样的系统中，将二氧化硫的检测用于推测三氧化硫量。这些系统中的一些的检测限较差，这意味着一些系统不能检测低于某些浓度的三氧化硫量或成比例关系的烟气。