[发明专利]一种气体中碱金属及痕量元素浓度的在线监测方法及装置

说明书

本发明属于热力设备配套检测相关领域，并公开了一种气体中碱金属及痕量元素浓度的在线监测方法，包括：通过配置基底气体和标准溶液，采取分组测试来得到各组标准干气溶胶中目标元素的一系列特征谱线强度值，并建立反映目标元素浓度与特征谱线强度值之间关系的校准曲线数学方程；然后，通过对待测气体执行采样、雾化和去溶剂化处理等操作后，形成干气溶胶获取其元素特征谱线强度的实际值，然后带入至数学方程中连续计算得出目标元素的实际浓度值，同时实现连续在线监测效果。本发明还公开了相应的在线监测装置。通过本发明，能够以简易便捷、高精确的方式执行整个监测过程，并且可有效监测不同气体环境中多种元素的瞬时浓度。

技术领域

本发明属于热力设备配套检测相关领域，更具体地，涉及一种气体中碱金属及痕量元素浓度的在线监测方法及装置。

背景技术

钠、钾等碱金属及其化合物因会对热电厂部件材料产生腐蚀作用、降低热力效率，增加维护费用等原因而受到广泛关注。碱金属对热力设备部件产生严重影响具体表现在：阻碍热交换，降低换热效率，从而降低发电效率和功率；阻塞流道，造成机械损害；运行故障；产生腐蚀。此外，重金属、痕量元素及其化合物是大气污染物的重要组成，某些痕量元素即便在浓度很低的情况下，也会对生态环境造成严重的破坏，甚至毒害动植物，对人类健康造成严重威胁。各种热力设备排放气体、产品气中碱金属及痕量元素等有害元素的危害已经得到广泛关注，加强对各种工业过程气体污染物中碱金属及痕量元素的监测，研发直接定量测定气体中碱金属及痕量元素浓度的在线监测装置，有利于促进环境保护，并促进相应的环保法规的建立和完善。

现有技术中已经提出了一些常规的检测方案。然而，进一步的研究表明，这些方案大多通过溶液吸收、固体吸附剂吸附等方法收集一段时间内释放到气体中有害元素的总量，再对吸附介质样品进行恢复消解，再由传统的原子吸收光谱仪、紫外可见分光光度仪、原子荧光光谱仪、电化学法仪器等技术手段进行测定。相应地，不仅导致测量方法取样耗时长、分析前恢复和消解的步骤复杂等问题，特别是难于精确地获取有害元素在短时间内排放浓度的波动情况，因而很难满足工业排放监控领域对热力装置实际运行状况进行实时监控的需求。

发明内容

针对现有技术的以上不足之处和改进需求，本发明提供了一种气体中碱金属及痕量元素浓度的在线监测方法及装置，其中通过对整个监测过程的处理方式及算法进行研究和改进，相应与现有工艺相比可显著提高测量结果的准确性，并且能够以便于操控、适用性强的方式实现对气体中碱金属及痕量元素浓度的高精度在线监测，同时可实时获知其瞬时浓度变化数值；此外，本发明还充分结合热力设备尾部烟气或产品气排放过程的工艺特点，对整个监测装置的整体构造组成及一些关键组件如气体采样单元、超声雾化除湿单元、光谱分析单元等的具体结构和设置方式作出针对性设计，相应能够极大拓展光谱仪和质谱仪在气体中多元素连续在线监测的适用范围，同时具备结构紧凑、使用灵活等特点，因而尤其适用于工业化生产的各类热力设备检测应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种气体中碱金属及痕量元素浓度的在线监测方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

a.定量校准步骤

配置与待测气体主要组成成分相同、且不含有待测目标元素的基底气体，同时配置含有待测目标元素且已知其浓度的多组标准溶液；

将各组标准溶液与基底气体分别即时混合及经雾化除湿处理，并形成多组标准干气溶胶后各自送入光谱仪中，由此获知各组标准干气溶胶中目标元素的一系列特征谱线强度值；

基于以上多组标准溶液与对应的一系列特征谱线强度值之间的关系，建立目标元素浓度与特征谱线强度值之间的数学方程，并作为后续实际监测的预设参考；

b.采样雾化及光谱分析步骤

将待测气体在保持恒温的条件下执行采样，然后对采样气执行雾化和去溶剂化处理，由此形成干气溶胶；