CN102439439B - 液体样品的环境控制、校正和浓度水平的检测 - Google Patents
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Abstract
根据本文的例示性配置，***包含惯性过滤器、温度控制器和分析器。惯性过滤器具有包含第一端口、第二端口和第三端口的多个端口。样品气体在所述惯性过滤器的第一端口和第三端口之间流动。所述惯性过滤器的第二端口输出部分在所述第一端口和第二端口之间流动的气体。温度控制器控制所述惯性过滤器和/或流经所述惯性过滤器的气体的温度。分析器接收部分由所述惯性过滤器的第二端口输出的气流并产生表示所述部分气流中三氧化硫的浓度的值。
Description
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***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***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***以检测第一类型的气体、操作第二分析器***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***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***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***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***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***。这样的***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***(cavityring-downsystems)。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(ControlCondensate)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***直接检测三氧化硫，而其它间接检测三氧化硫。例如，酸露点***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***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***需要将三氧化硫转化为二氧化硫。在这样的***中，将二氧化硫的检测用于推测三氧化硫量。这些***中的一些的检测限较差，这意味着一些***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。
化学工业基本上使用术语三氧化硫标识H2SO4和SO3，这种相对不准确性是有待理解的。在多数常规应用中，两种化合物之间的区别并不重要，因此在常规讨论中存在该不准确的标识。这意味着在有些情况下***声称检测的是三氧化硫，而实际上并非直接检测。这样的***间接检测三氧化硫，然后推测或计算转化或缩合为硫酸之前存在的三氧化硫的量。由于难于防止三氧化硫转化为硫酸，因此常规***以这种方式进行。如上所述，常规***通常检测硫酸的浓度，然后将其用于推测样品中三氧化硫的浓度。
本文的实施方案与常规分析器***不同。例如，本文的至少一些实施方案涉及一种或多种操作化学分析器的独特方法。能配置分析器以控制液体样品的环境参数并检测液体样品中诸如三氧化硫的成分的浓度。
更具体地，本文的一个实施方案包含惯性过滤器、温度控制器和分析器。惯性过滤器具有包含第一端口、第二端口和第三端口的多个端口。所述惯性过滤器的第二端口输出一部分在所述第一端口和第三端口之间流动的气体。温度控制器控制从第一端口至第三端口或从第三端口至第一端口流经所述惯性过滤器的气体的温度。分析器接收一部分从所述惯性过滤器的第二端口输出的气流并产生表示所述部分的气流中三氧化硫的浓度的值。
在例示性的实施方案中，温度控制器加热所述惯性过滤器以防止传送气体中的三氧化硫(即SO3)转化为硫酸(H2SO4)。因此，本文实施方案能够传送具有未知量的三氧化硫的样品气体通过被加热的惯性过滤器。
根据另外的实施方案，温度控制器将惯性过滤器和/或其中的气体的温度控制在250摄氏度至450摄氏度以防止所述部分气体中的三氧化硫转化为硫酸。
本文的***能包含光共振腔，通过该光共振腔传送从所述惯性过滤器的第二端口接收的样品气体。在这样的实施方案中，分析器基于由光共振腔中的样品气体的光学吸收来检测从所述第二端口接收的样品气体中的三氧化硫的浓度。为防止样品气体中的三氧化硫转化为硫酸，本文的实施方案能包括将所述光共振腔和/或其中的气体的温度加热到250摄氏度至450摄氏度。
本文另外的实施方案能包括环境控制机制以提供更精确的浓度读数。例如，本文描述的***能包含沿着流动通路的稀释模块和/或一个或多个减压器平台。通过非限制性实例，一个或多个减压器能为一个或多个相应的孔。
当使用时，稀释模块基于从所述惯性过滤器的第二端口接收的所述部分气体的稀释而产生稀释的样品气体。换言之，稀释模块接收由所述惯性过滤器的第二端口输出的气体样品，然后将接收的气体样品与诸如空气、氮气等的稀释的气体混合。如所讨论的，稀释之后，分析器基于由所述稀释的样品气体的光学吸收的量来检测稀释的样品气体中三氧化硫的浓度。
如所提及的，本文实施方案的***能包含减压器以在通过稀释模块稀释所述样品气体之前降低从所述惯性过滤器的第二端口接收的样品气体的压力。更具体地，减压器能位于所述惯性过滤器的第二端口和稀释模块之间的流动通路以降低在稀释模块接收气体样品之前的气体样品的压力。降低气体样品的压力和稀释气体样品减少了传送至分析器的气体样品中不期望的化学反应的可能性。
本文的实施方案能包含通路中另外的减压器平台，其中将气体样品传送至与分析器连接的光共振腔。例如，也能降低由稀释模块产生或输出的稀释的气体样品的压力。因此，传送通过光共振腔的稀释的气体样品的压力能为比由稀释模块输出的稀释的气体样品的压力低。该减压平台(在稀释模块之后)降低了样品中三氧化硫转化为硫酸的可能性。
如前面所讨论的，能配置加热器以加热光共振腔从而防止稀释的样品气体中的三氧化硫转化为硫酸。
根据另外的实施方案，气体分析器***能包含第一管道和第二管道。第一持续时间过程中，第一管道将第一样品气体输送至惯性过滤器的第一端口使得第一样品气体从惯性过滤器的第一端口流至第三端口。能通过诸如烟道或烟囱的气体源提供第一样品气体。在这样的实施方案中，从所述惯性过滤器的第二端口接收的第一样品气体具有未知浓度的三氧化硫并进行光学分析(以上述讨论的方式)以测定三氧化硫各自的浓度。
第二持续时间过程中，第二管道将第二样品气体输送至惯性过滤器的第三端口使得第二样品气体从第三端口流经惯性过滤器而离开惯性过滤器的第一端口。传送通过惯性过滤器的一部分第二样品气体从所述惯性过滤器的第二端口输出。如上述讨论的，第二样品气体能具有用于校正分析器的已知浓度的三氧化硫。因此，第一样品气体能以一个方向传送通过惯性过滤器，并在不同的时间内，第二样品气体能以相反的方向传送通过惯性过滤器。
下文更详细地公开这些和其它更具体的实施方案。
应当理解，能以硬件形式、软件和硬件的混合形式或诸如处理器内或操作***内或软件应用程序内单独的软件形式严格实施本文讨论的***、方法、装置等。
如上述讨论的，本文的技术非常适用于在化学分析器***中使用。然而，应当注意，本文的实施方案不局限于在这样的应用中使用并且本文讨论的技术也非常适用于其它应用。
因此，注意尽管本文的各个不同特征、技术、配置等可能在本公开的不同地方进行讨论，但其意图在适当的情况下能任选彼此独立地或彼此组合来实施各个概念。因此，能以多种不同的方式实施和考虑一个或多个本文描述的发明。
而且，注意本文实施方案的该初步讨论不意图详细说明每个实施方案和/或增加本公开或要求保护的发明的新方面。相反，该简述仅提供一般的实施方案和与常规技术相比的新颖性点。对于本发明的另外细节和/或可能的观点(替换)，读者参考如下文进一步讨论的本公开的详细描述部分和相应的附图。
附图简述
本发明的前述内容和其它目标、特征以及优点从下列本文优选实施方案更详细的描述中变得明显，如在附图中所表示的，其中在不同的视图中同样的参考字符是指相同部分。附图不必按比例绘制，而是重点在于示出实施方案、原理、概念等。
图1是用于分析本文实施方案的一个或多个气体样品的***的实例性示意图。
图2是用于分析本文实施方案一个或多个具有未知浓度污染物的气体样品的***的详细实例性示意图。
图3是用于分析本文实施方案一个或多个具有已知浓度的校正气体的气体样品的***的详细实例性示意图。
图4是例示用于校正本文实施方案的分析器的具有已知浓度的三氧化硫的校正气体流动的实例性示意图。
图5是例示本文实施方案具有未知浓度的三氧化硫的样品气体流动的实例性示意图。
图6是例示支持产生表示本文实施方案的样品气体中三氧化硫浓度值的例示性方法的流程图。
图7是例示支持产生表示本文实施方案的样品气体中三氧化硫浓度值的例示性方法的流程图。
图8是例示使用本文实施方案的惯性过滤器的例示性方法的流程图。
图9是例示用于执行软件指令以进行本文实施方案的操作的计算机的实例性示意图。
详细描述
本文的一个实施方案包括惯性过滤器、温度控制器和分析器。惯性过滤器具有包含第一端口、第二端口和第三端口的多个端口。样品气体在惯性过滤器的第一端口和第三端口之间流动。例如，气体样品能进入第一端口，流经惯性过滤器并从惯性过滤器的第三端口离开。而且，气体样品能进入第三端口，流经惯性过滤器并从惯性过滤器的第一端口离开。所述惯性过滤器的第二端口输出一部分在第一端口和第二端口之间流动的气体。温度控制器控制惯性过滤器的温度和/或流经惯性过滤器的气体的温度以防止惯性过滤器中的气体(或其中的成分)转化为不期望的状态。分析器接收一部分由所述惯性过滤器的第二端口输出的气流并产生表示所述部分气流中诸如三氧化硫的污染物的浓度的值。
通常，如本文描述的，在高温(例如250-450摄氏度)下操作的惯性过滤器型探针用于从燃烧废气中提取包含SO3和/或H2SO4的无粉尘气体样品。探针能包含稀释模块，其用于稀释样品以便易于输送该反应样品。测量元件也可与该探针(或甚至在该探针内)连接以消除/减少输送问题。能在减压下进行任何样品输送以限制影响SO3/H2SO4的测量的反应。
由于根据提取位置样品可能是SO3和H2SO4(其随温度、压力和水分含量而变)的混合物，本文的实施方案能在提高的温度下操作以使H2SO4大部分(或几乎全部)转化为SO3，或反之降低温度以使SO3大部分(或几乎全部)转化为H2SO4。进行该操作的优点是如此操作能根据要求而将一种检测方法用于测量SO3或H2SO4。例如，能在样品气体上进行光学分析以测定三氧化硫的量或硫酸的量。能使用催化剂/转化器以彻底使反应基本上全部转化为三氧化硫或基本上全部转化为硫酸。因此，能配置本文描述的分析器和相应的光学检测***以检测气体样品中三氧化硫的量或各个气体样品中硫酸的量。
图1是用于分析本文一个或多个实施方案的气体样品的***的实例性示意图。如图所示，***100包含具有多个端口110的惯性过滤器105。具体地，多个端口110包含端口110-1、端口110-2和端口110-3。端口110-1和端口110-3位于惯性过滤器10-5的轴向末端。端口110-2形成“T”型输出端用于输出沿着惯性过滤器105的轴向流动的气体。如图所示，诸如管道120-1、管道120-2和管道120-3的管道120输送样品气体115通过***100。
更具体地，管道120-1将来自诸如烟道的气体源的样品气体115输送至惯性过滤器105的端口110-1。样品气体115被传送通过惯性过滤器105的中空核心并在端口110-3离开。通常，大部分进入端口110-1的气体样品115在端口110-3输出至管道120-3。一部分气体样品115从惯性过滤器105的端口110-2输出。
流经惯性过滤器105的气体样品的速度能足够高以防止气体样品中的粉尘传送通过端口110-2。例如，在一个实施方案中，样品气体115包含能阻塞***100中的管道和/或其它通路的不期望的粉尘。惯性过滤器105基本上减少或消除另外传送通过惯性过滤器的端口110-2的粉尘量，所述惯性过滤器105仅为T形连接而没有其中的核心过滤器。根据本文的实施方案，样品气体115以诸如每秒50-100英尺的足够的速率传送通过惯性过滤器105使得气体样品115中的全部或大多数粉尘(例如固体)传送通过惯性过滤器105至端口110-3。如所提及的，端口110-2输出部分流经惯性过滤器105的样品气体115。从惯性过滤器105的端口110-2损耗的部分气体样品115的粉尘量很低，因此不朝向分析器140流动。
***100能包含温度控制器130。在一个实施方案中，温度控制器130将温度惯性过滤器105的温度维持在200摄氏度至600摄氏度。保持惯性过滤器105和周围环境的温度处于如此高的温度减少了气体样品115中转化为硫酸的三氧化硫的量。当温度控制器130将温度维持大于300摄氏度时，气体样品115中相对低量(如有的话)的三氧化硫转化为硫酸。
再次参考从惯性过滤器105的端口110-2输出的样品气体的流动，管道120-2将气体样品115的被输出部分(其由于惯性过滤器105而相对无粉尘)输送至分析器140。如其名字所表明的并且如本说明书另外讨论的，分析器140分析接收的气体样品115并产生输出值150来表示气体样品115中三氧化硫的浓度。
样品收集模式
图2是用于分析本文实施方案的一个或多个气体样品的***200的更详细实例性示意图。如图所示，***200包含布置在烟道211(例如烟囱)中的收集器端口202。收集器端口202从烟道211中捕获气体样品115。如所提及的，从烟道211中收集的气体样品115能具有未知浓度的三氧化硫。
在一个实施方案中，如由各个箭头突出表示的，沿着多个通路而从烟道211中吸取或抽取气体样品115。例如，当将阀210-1设置在开启位置并将阀210-2设置在闭合位置时，流量控制器245通过管道120-1、惯性过滤器105和管道120-3的组合而从烟道211中抽取气体样品115。流量控制器245将气体样品115输出返回至诸如烟道211的终点。
在一个实施方案中，流量控制器245是引射器装置，配置其以从烟道211抽取气体样品的。控制输入端212-3的应用，诸如高压液体进入流量控制器245，导致抽取气体样品115进入流量控制器245的端口250-1。气体样品115与输入进入流量控制器245的高压液体一起从流量控制器245的端口250-2输出。因此，流量控制器245通过控制输入端212-3的应用来促进将气体样品115抽取通过惯性过滤器105。能采用从烟道202抽取气体样品的其它技术以实现与刚刚描述相似的结果。
当流量控制器245通过惯性过滤器105抽取气体样品115时，传送通过惯性过滤器105的部分气体样品115从端口110-2输出进入管道120-2。管道120-2输送从端口110-2接收的气体样品115进入减压器220-1。在一个实施方案中，减压器220-1是孔，配置其以降低气体样品115的压力。减压器220-1能为允许诸如250sccm的流量的大小为0.005”的孔。
通过非限制性实例，管道120-2中气体的压力接近大气压。减压器220-1和稀释模块230之间的压力能为＜1/2大气压(以保持通过孔的流量)。220-2的气流压力能为大气压。减压器220-2和泵265之间的压力接近1/20大气压。
如图所示，管道120-5输送减压气体样品115进入稀释模块230。如其名字所表明的，稀释模块230使用稀释气体240采用诸如3至50的系数来稀释气体样品115。换言之，当采用5的稀释系数进行操作时，对于每一份气体样品115稀释模块230能混合四份的稀释气体240。当采用30的稀释系数进行操作时，对于每一份的气体样品115稀释模块230能混合二十九份的稀释气体240。稀释气体240能为诸如空气、氮气等的气体。也能采用在5-30范围外的其它稀释系数。
在一个实施方案中，稀释模块230为引射器。在这样的实施方案中，管道120-5向引射器提供输入。将稀释气体240加压至诸如25至50psig的值并提供一至十升/分钟的气体输出流。
稀释模块230向管道120-6输出稀释的气体样品115(例如稀释的气体240和气体样品115的混合物)。
降低气体样品115的压力，且此后如上述讨论的稀释的气体样品115用于减慢气体样品115中可能的反应。在这样的实施方案中，气体样品115中不太可能有任何量的三氧化硫转化为硫酸。
***200能包含光学设备，配置其以检测由气体样品115中诸如三氧化硫的污染物产生的吸收量。在一个实施方案中，这样的光学设备能包含光源250、光共振腔252和光学检测器260。
为计算气体样品115中诸如三氧化硫的污染物的浓度或量，***使用排气装置265以抽取一部分存在于管道120-6中的样品通过光共振腔252。通过非限制性实例，管道120-6能包含排气口243以除去管道120-6中过量(例如50-99％)的气体样品。这防止了***的压力过大。平衡(稀释和减压)的气体样品115以.05至.5升/分钟的速度传送通过光共振腔252。通过由排气装置265提供的真空，***200光共振腔252中流动的气体样品115的压力维持在约5-50torr的值。还能配置管道120-6以包含减压器220-2来降低流经光共振腔252的稀释的样品气体的压力用于采用分析器140进行分析。减压器220-2能为允许诸如250sccm的流量的大小为0.005”的孔。
通过非限制性实例，当气体样品115传送通过光共振腔时，诸如可调谐发光装置、激光二极管或其它合适的光源的光源250产生诸如中红外范围内的频率的光束的光信号通过光共振腔252。在传送通过光共振腔252之后，光学检测器260接收由光源250产生的光信号。如所提及的，由于气体样品115中污染物的量而吸收一部分原始光信号。然后，分析器140使用由光学检测器260产生的样品数据以产生一个或多个表示气体样品115中三氧化硫的浓度的值。
在一个实施方案中，分析器140基于下列参数的任何一个或全部来产生浓度值：由光共振腔252中的气体样品吸收的光信号量、气体样品115中的水分含量、气体样品115的温度和/或气体样品115的压力。***200能包括湿度检测装置以测定样品中存在的水的量。
在一个实施方案中，从烟道211收集的气体样品能包含三氧化硫和硫酸二者的组合。
当使用激光二极管实施光学***250时，激光二极管可能需要冷却至约-60摄氏度并在中红外的频率范围内操作。
能调节光源250以在三氧化硫和/或硫酸吸收光能位置产生光信号。因此，分析器140根据样品吸收多少光信号来确定三氧化硫的浓度。
而且，通过非限制性实例，应当注意的是光共振腔252能为诸如单通路腔、多通路Harriot元件等的腔。为减少气体样品中转化为硫酸的三氧化硫的量，能将光共振腔252加热至250摄氏度至450摄氏度的温度。如图所示，能控制气流通路(如箭头所指示的)中下列诸如管道120、减压器220、稀释模块230、光共振腔252等的组件中的任何一个或全部的温度以防止三氧化硫转化为硫酸。
应当注意的是，光源250能包含斩波过滤器，如在2008年4月30日提交的名称为“气体分析器***”的第12/112,436号相关美国专利申请和2008年4月30日提交的名称为“分析器***和光学过滤”的第12/112,436号相关美国专利申请中讨论的，两申请的全部教导均通过该引用并入本文。
校正模式
图3是用于分析本文实施方案的一个或多个气体样品的***的实例性示意图。
上述图2讨论的技术说明了如何控制环境条件以使包含诸如三氧化硫的污染物的气体样品不转化为硫酸。因此，沿着***200中的流动通路的环境参数(例如加热、压力控制、稀释等)的控制也能促进气体样品115中的硫酸转化为三氧化硫。因此，分析器140能测定气体样品115中污染物的量，假设气体样品115中污染物的大部分(如果不是全部的话)为三氧化硫而不是硫酸。在该实例中，关闭流量控制器装置(控制输入端212-3)，否则用于引射器的流动空气也将反向流动，稀释校正气体。
在诸如校正模式的另外的实施方案中，在计算上述的浓度之前，本文的实施方案包含用于向校正***200产生已知浓度的三氧化硫的发生器270。在图3所示的校正模式中，将阀212-1设置在关闭位置使得管道120-4中的气体不传送通过阀210-1到达烟道211。
将阀210-2设置为开启位置。发生器270接收SO2和空气的混合物。基于接收的混合物，发生器270将混合物转化成为具有已知浓度的三氧化硫的校正气体样品。在上述共同待决专利中能获悉产生校正气体样品的细节。
与上述图2讨论的样品收集模式过程相比，在校正模式过程中，控制输入端212-2设置阀210-2在开启位置使得由发生器270产生的校正气体以相反的方向传送通过惯性过滤器105。更具体地，由发生器270产生的校正气体以所示的方向流经管道120-3，进入惯性过滤器105的端口110-3，通过惯性过滤器105，离开惯性过滤器105的端口110-1并通过管道120-1到达烟道211。惯性过滤器105的端口110-2输出一部分传送通过惯性过滤器105的校正气体样品。管道120-2输送一部分来自端口110-2的校正样品气体(由发生器270产生的)到达减压器220和稀释模块230。如上述讨论的，在校正模式过程中，以与来自烟道211的气体样品相似的方式，减压器220降低了从端口110-2接收的校正气体的压力。稀释模块230用3至40的稀释系数稀释校正气体样品。稀释模块230输出稀释的校正气体进入管道120-6用于随后传送校正样品气体通过光共振腔252并用于分析器140的分析。基于由传送通过光共振腔252的稀释的校正气体吸收的光能的量，分析器140反过来校正光学***(例如光学***250、光共振腔252和光学检测器260的组合)。
图4是包含用于控制本文实施方案的气体流量的引射器的分析器***的实例性示意图。如图所示，引射器445和相应的阀210-1、阀410-1和阀410-2的设置控制惯性过滤器105的端口110-2将气体样品115或者校正气体样品输出到达分析器140和相关组件。
在该例示性的配置中，其中测试来自烟道211的烟道气体中的三氧化硫的存在，将阀210-1和阀410-2均设置在开启位置。将阀410-1设置在关闭位置。因此，诸如空气的高压气体480传送通过阀410-2进入引射器445。流动进入引射器445的高压气体480导致抽取气体样品115通过惯性过滤器105。以前面讨论的方式，一部分气体样品115传送通过惯性过滤器105的端口110-2用于光学分析。
图5是例示用于校正本文实施方案的分析器140的具有已知浓度三氧化硫的校正气体流动的实例性示意图。如图所示，引射器445和相应的阀210-1、阀410-1和阀410-2的设置控制惯性过滤器105的端口110-2将气体样品115或者校正气体样品输出到达分析器140和相关组件。
在该例示性的配置中。其中将校正气体输送至分析器140用于校正试验，将阀210-1和阀410-2均设置在关闭位置。将阀410-1设置在开启位置。因此，没有诸如空气的高压气体480传送通过阀410-2进入引射器445。相反，发生器270输出校正气体样品进入引射器445。由于阀210-1设置在关闭位置，校正气体以所示的方向流经惯性过滤器105。由发生器270产生的一部分校正气体样品传送通过惯性过滤器105的端口110-2用于分析器140的光学分析。
因此，通过惯性过滤器105的校正气体的方向与来自烟道的样品气体传送通过惯性过滤器105的方向相反。
图6是例示控制用于分析本文实施方案的气体样品的环境参数的方法的流程图600。应当注意的是对于上述图1至5讨论的概念存在一些重复。
在步骤610中，温度控制器130控制流经惯性过滤器105的气体样品115的温度。如前面讨论的，惯性过滤器105具有包括端口110-1、端口110-2和端口110-3的多个端口。惯性过滤器105的端口110-2输出部分在端口110-1和端口110-3之间流经惯性过滤器105的气体样品。
在步骤620中，管道120-2接收部分由惯性过滤器105的端口110-2输出的气体样品115并输送流动通路中所接收部分的样品气体流向光共振腔252用于进一步分析器140的分析。
在步骤630中，基于传送通过光共振腔252的所接收部分的气体样品115，分析器140产生表示气体样品115中三氧化硫浓度的值。
图7是例示控制用于分析本文实施方案的气体样品的环境参数的方法的流程图700。应当注意的是对于上述讨论的概念存在一些重复。
在步骤710中，温度控制器130将惯性过滤器105的温度控制在250摄氏度至450摄氏度以防止三氧化硫转化为硫酸。
在步骤720中，管道120-2接收来自惯性过滤器105的端口110-2的样品气体115。
在步骤730中，减压器220降低了从惯性过滤器105的端口110-2接收的样品气体的压力。
在步骤740中，稀释模块230稀释从惯性过滤器105的端口110-2接收的样品气体以产生输出至管道120-6的稀释的样品气体。
在步骤750中，排气口243和排气装置265的组合降低稀释的样品气体(如由稀释模块230输出的)的压力以产生低压稀释的样品气体。传送通过光共振腔252的低压稀释的样品气体具有比由稀释模块230输出的稀释的样品气体更低的压力。
在步骤760中，通过排气装置265，***200传送低压稀释的样品气体通过与分析器140连接的光共振腔252。如前面讨论的，在一个实施方案中，将光共振腔252的温度加热至250摄氏度至400摄氏度以防止传送通过光共振腔252的低压稀释的样品气体中的三氧化硫转化为硫酸。
在步骤770中，分析器140检测光共振腔252中的低压稀释的样品气体的光学吸收的量。
在步骤780中，基于传送通过光共振腔252的气体样品的光学吸收的量，分析器140计算流经惯性过滤器105的气体样品中存在的三氧化硫的浓度。在一个实施方案中，分析器140产生并显示表示所述部分样品气体中三氧化硫的浓度的值。
图8是例示实施通过本文实施方案的惯性过滤器的气流的方法的流程图800。
在步骤810中，***200输送诸如校正样品气体的第一样品气体到达惯性过滤器105的端口110-3用于传送第一样品气体通过惯性过滤器105。第一样品气体具有已知浓度的三氧化硫用于校正分析器140和相关组件。
在步骤820中，在输送第一样品气体到达惯性过滤器的第三端口时，管道120-2接收部分来自所述惯性过滤器的第二端口105的第一样品气体。
在步骤830中，***200基于所接收的部分第一样品气体来校正光学***(例如光共振腔252、光源250、检测器260等的组合)。
在步骤840中，***200输送第二样品气体(例如来自诸如烟道211的气体源)到达惯性过滤器105的第一端口110-1。第二样品气体具有未知浓度的三氧化硫和/或硫酸。
在步骤850中，在输送第二样品气体到达惯性过滤器105的端口110-1时，管道120-2接收一部分来自惯性过滤器105的端口110-2的第二样品气体。
在步骤860中，基于光共振腔252中的光学吸收，分析器140计算第二样品气体中三氧化硫的浓度。
还应当注意的是本文的技术非常适用于检测诸如三氧化硫的污染物。然而，应当注意的是本文的实施方案不局限用于这样的应用且本文讨论的技术也适用于其它应用。
图9是用于实施分析器140和/或控制本文实施方案的其它环境条件的诸如一个或多个计算机、程序等的各个计算机***818的例示性结构的框图。换言之，分析器140能包含硬件和/或控制诸如温度控制器130、稀释模块230、阀210、流量控制器245、发生器270、排气装置265等的模块的软件以促进本文描述的校正和随后产生的浓度值。
计算机***818能包含诸如个人计算机、工作站、便携式计算机装置、控制台、网络终端、网络、处理装置等的一个或多个计算机化装置。
注意的是，如上下文讨论的，以下讨论提供了表示如何进行所有或部分与分析器140相关的功能的基本例示性实施方案。然而，还应当注意的是进行分析器140的实际配置能根据各个应用程序而改变。例如，如前面讨论的，计算机***818能包含进行本文描述的方法的一个或多个计算机。
如图所示，本实施例的计算机***818包含互连811连接记忆***812、处理器813、I/O接口814和通讯接口817。
I/O接口814提供了与诸如储存库180的外部设备和诸如键盘、鼠标(例如移动光标的选择工具)、显示器130等的其它设备816(如果存在这样的设备)的连接。
通讯接口817能使计算机***818的分析器应用程序140-1通过网络190通讯，且若需要从不同来源检索数据、更新信息等。
如图所示，能使用与分析器应用程序140-1连接的指令编码记忆***812。所述指令支持上述讨论和下文进一步讨论的功能。分析器应用程序140-1(和/或本文描述的其它资源)能体现为诸如有形和/或无形计算机可读媒介、媒介物等例如内存上或支持本文描述的不同实施方案的处理功能的另一计算机可读媒介上的数据和/或逻辑指令的源代码。
在操作一个实施方案的过程中，处理器813通过使用互连811进入记忆***812以启动、运行、执行、翻译或另外进行分析器应用程序140-1的逻辑指令。分析器应用程序140-1的执行产生分析器程序140-2中的处理功能。换言之，分析器程序140-2代表在计算机***810中的处理器813内部或基础上的进行的一部分或多部分分析器140。
应当注意的是，除了进行本文讨论的方法操作的分析器程序140-2之外，本文的其它实施方案包含诸如未执行或不进行的逻辑指令和/或数据等的分析器应用程序140-1本身。可在诸如软盘、硬盘的计算机可读媒介上或光学媒介中储存分析器应用程序140-1。根据其它实施方案，还能以诸如软件、只读存储器(ROM)的记忆型***形式或如在该实例中以记忆***812(例如随机存取存储器或RAM内部)内部的可执行的编码形式来储存分析器应用程序140-1。
当参考其优选实施方案特别表明和描述本发明时，本领域的技术人员理解，如由附加的权利要求所定义的，在不违背本申请的主旨和范围的情况下可对其中的形式和细节进行各种改变。这样的变型旨在包括在本申请的范围内。因此，不意图限制本申请实施方案的前述描述。相反，本发明均由下列权利要求进行限制。
Claims (22)
1.装置，其包含：
惯性过滤器，其具有包含第一端口、第二端口和第三端口的多个端口，所述惯性过滤器的第二端口输出在所述第一端口和第三端口之间流动的部分气体；
温度控制器，配置其以控制在所述惯性过滤器中流动的气体的温度；以及
分析器，配置其以接收来自所述惯性过滤器的第二端口的所述部分气流并产生表示所述部分气流中三氧化硫浓度的值。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述温度控制器将所述惯性过滤器的温度控制在250摄氏度至450摄氏度以防止所述部分气体中的三氧化硫转化为硫酸。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述分析器包含光共振腔，经过所述光共振腔传送从所述惯性过滤器的第二端口接收的样品气体，所述分析器基于由所述光共振腔中的样品的光学吸收量来检测从所述第二端口接收的样品气体中的三氧化硫的浓度。
4.如权利要求3所述的装置，其中将所述光共振腔加热至250摄氏度与400摄氏度之间的范围中的温度。
5.如权利要求1所述的装置，其还包含：
稀释模块，配置其以基于从所述惯性过滤器的第二端口接收的所述部分气体的稀释而产生稀释的样品气体，所述分析器基于由所述稀释的样品气体的光学吸收量来检测所述稀释的样品气体中三氧化硫的浓度。
6.如权利要求5所述的装置，其还包含：
减压器，配置其以在所述稀释模块稀释所述样品气体之前降低从所述第二端口接收的样品气体的压力。
7.如权利要求6所述的装置，其中配置所述减压器以在经过所述分析器的光共振腔传送所述稀释的样品气体之前降低由所述稀释模块产生的稀释的样品气体的压力，分析器检测由光共振腔中稀释的样品气体的存在所产生的吸收量。
8.如权利要求7所述的装置，其还包含：
加热器，配置其以加热所述光共振腔从而防止所述稀释的样品气体中的三氧化硫转化为硫酸。
9.如权利要求1所述的装置，其还包含：
第一管道，所述第一管道将第一样品气体输送至所述惯性过滤器的第一端口，所述第一样品气体具有未知浓度的三氧化硫；以及
第二管道，所述第二管道将第二样品气体输送至所述惯性过滤器的第三端口，所述第二样品气体具有已知浓度的三氧化硫。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述第二管道在第一持续时间期间将来自气体发生器源的第二样品气体输送至所述惯性过滤器的第三端口，从所述惯性过滤器的第二端口输出的部分第二样品气体用于校正与所述分析器连接的光吸收腔；以及
其中所述第一管道在第二持续时间期间将来自烟道源的第一样品气体输送至所述惯性过滤器的第一端口，由所述惯性过滤器的第二端口输出至所述光共振腔的部分第一样品气体用于测定与所述第一样品气体相关的光吸收值，所述分析器利用所述光吸收值来计算所述第一样品气体中三氧化硫的浓度。
11.方法，其包括：
控制流经惯性过滤器的气体的温度，所述惯性过滤器具有包含第一端口、第二端口和第三端口的多个端口，所述惯性过滤器的第二端口输出在所述第一端口和第三端口之间流动的部分气体；以及
接收来自所述惯性过滤器的第二端口的部分气流；以及
基于所接收的部分气流产生表示所述部分气流中三氧化硫的浓度的值。
12.如权利要求11所述的方法，其中控制所述温度包括：
控制所述惯性过滤器的温度在250摄氏度与450摄氏度之间的范围中以防止所接收部分的气体中的三氧化硫转化为硫酸。
13.如权利要求11所述的方法，其还包括：
基于所述光共振腔中样品气体的光学吸收的量检测从所述惯性过滤器的第二端口接收的样品气体中三氧化硫的浓度。
14.如权利要求13所述的方法，其还包括：
将所述光共振腔加热至250摄氏度与400摄氏度之间的范围中的温度以防止所接收部分的气体中的三氧化硫转化为硫酸。
15.如权利要求11所述的方法，其还包括：
稀释从所述惯性过滤器的第二端口接收的部分气体以产生稀释的样品气体；以及
基于所述稀释的样品气体的光学吸收的量检测稀释的样品气体中三氧化硫的浓度。
16.如权利要求15所述的方法，其还包括：
在产生所述稀释的样品气体之前降低从所述第二端口接收的样品气体的压力。
17.如权利要求16所述的方法，其还包括：
降低所述稀释的样品气体的压力以产生低压稀释的样品气体；
经过所述分析器的光共振腔传送所述低压稀释的样品气体；以及
基于通过所述光共振腔中低压稀释的样品气体的光吸收，计算在所述惯性过滤器的第一端口和第二端口之间流动的气体中存在的三氧化硫的浓度。
18.如权利要求17所述的方法，其还包括：
加热所述光共振腔以防止稀释的样品气体中的三氧化硫转化为硫酸。
19.如权利要求11所述的方法，其还包括：
将第一样品气体输送至所述惯性过滤器的第三端口，所述第一样品气体具有已知浓度的三氧化硫；以及
将第二样品气体输送至所述惯性过滤器的第一端口，所述第二样品气体具有未知浓度的三氧化硫。
20.如权利要求19所述的方法，其还包括：
在将所述第一样品气体输送至所述惯性过滤器的第三端口时，接收来自所述惯性过滤器的第二端口的部分第一样品气体；
基于所述所接收部分的第一样品气体来校正光学***；
在将所述第二样品气体输送至所述惯性过滤器的第一端口时，接收一部分来自所述惯性过滤器第二端口的第二样品气体；以及
基于所述光学***中第二样品气体的光吸收来计算所述第二样品气体中三氧化硫的浓度。
21.如权利要求1所述的装置，其中所述温度控制器提高所述气体的温度以促使所述气体中的硫酸成为三氧化硫。
22.如权利要求1所述的装置，其中所述温度控制器降低所述气体的温度以促使所述气体中的三氧化硫成为硫酸。
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