一种基于渗透除湿原理的深度除水装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于渗透除湿原理实现的深度除水装置，属于气体除水除湿领域。

背景技术：

对于固定污染源的烟气排放连续监测系统(CEMS)，目前市场上较常见的分析方式是冷干抽取法，即对抽取的样品气体进行降温除水，然后送入气体分析仪进行气体浓度分析。常用的气体分析仪通常采用NDIR(非分散性红外线技术)原理，由于水对红外光谱的吸收范围较广，因此采用上述原理的气体分析仪在对样品气体进行测量时，水分会对样品气体的组分检测造成干扰，水分含量越高，对测量造成的干扰就越大，极大影响了测量的准确性。目前，大部分采用上述原理的气体分析仪送出的样品气体露点在3℃～4℃之间，可见水分含量较大，势必对测量结果会产生较大的影响，当仪器长期工作在高水分的环境下时，还会导致仪器出现漂移过高，线性变差，内部污染等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于渗透除湿原理的深度除水装置，其实现了对样品气体的深度除水，除水效果好，运行稳定可靠，确保了气体分析仪对样品气体的测量准确性。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种基于渗透除湿原理的深度除水装置，其特征在于：它包括样品气体入口、样品气体出口、仪表气体入口和仪表气体出口，其中：样品气体入口经由管道与渗透除湿装置的内入口连通，渗透除湿装置的内出口经由管道与样品气体出口连通，仪表气体入口经由管道与仪表气体干燥装置的入口连通，仪表气体干燥装置的出口经由管道与渗透除湿装置的外入口连通，渗透除湿装置的外出口经由管道与仪表气体出口连通，仪表气体干燥装置的出口与渗透除湿装置的外入口之间的管道上安装有气体流量调节阀，渗透除湿装置的外出口与仪表气体出口之间的管道上安装有气体流量计。

本实用新型的优点是：

本实用新型是对传统的冷干抽取法除水的一个补充，用来对样品气体进行进一步除水，进一步降低送入气体分析仪的样品气体中的水分含量，减小水分对气体分析仪产生测量影响，确保气体分析仪对样品气体的测量准确性，消除水分对气体分析仪带来漂移过高、线性变差、内部污染等问题，运行稳定可靠。

附图说明

图1是本实用新型深度除水装置的结构组成示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型基于渗透除湿原理的深度除水装置10包括样品气体入口14、样品气体出口11、仪表气体入口12和仪表气体出口13，其中：样品气体入口14经由管道与用来对样品气体进行进一步水分去除处理的渗透除湿装置24的内入口连通，渗透除湿装置24的内出口经由管道与样品气体出口11连通，仪表气体入口12经由管道与用来对仪表气体进行干燥处理、向渗透除湿装置24输送作为反吹气体的低露点(-15℃以下)仪表气体的仪表气体干燥装置21的入口连通，仪表气体干燥装置21的出口经由管道与渗透除湿装置24的外入口连通，渗透除湿装置24的外出口经由管道与仪表气体出口13连通，仪表气体干燥装置21的出口与渗透除湿装置24的外入口之间的管道上安装有用来调节干燥后的仪表气体流量，使仪表气体在设定压力下保持稳定流速经过渗透除湿装置24的气体流量调节阀23，渗透除湿装置24的外出口与仪表气体出口13之间的管道上安装有用来检测并显示实际输出的仪表气体流量的气体流量计22。

在本实用新型中，仪表气体干燥装置21为高分子隔膜式干燥器。

高分子隔膜式干燥器为本领域的已有仪器，其采用高分子中空隔膜来去除水分，结构简单，除水率高，工作稳定高效，不需要额外的维护工作，无消耗品，能够持续稳定地提供低露点(-15℃以下)的仪表气体。

在本实用新型中，仪表气体干燥装置21与气体流量调节阀23相配合，可做到在设定压力下，向渗透除湿装置24持续稳定地输送低露点的干燥仪表气体。这样设计的目的在于，若无法提供足够稳定的低露点仪表气体，则难以保证样品气体进行渗透除湿后达到稳定的低露点，从而易出现如下两个问题：第一，仪表气体露点较高作为反吹气体时，其带走水分的能力较低，从而对样品气体所起的干燥作用不足，输出的样品气体仍会含有较多的水分；第二，仪表气体的露点不稳定的话，样品气体虽经过渗透除湿后露点有所降低，但会随仪表气体露点的波动而产生较大的波动，从而无法达到稳定输出低露点样品气体的目的。

在本实用新型中，渗透除湿装置24为本领域的已有仪器，其可包括由渗透吸水材料(如Nafion材料，Nafion是聚四氟乙烯和全氟-3，6-二环氧-4-甲基-7-癸烯-硫酸的共聚物)制成的内管，外管套在内管外面，用于流通样品气体的内管的入口、出口分别与样品气体入口14、样品气体出口11连通，外管的入口、出口分别与气体流量调节阀23的出口、气体流量计22的入口连通，内管与外管之间的腔体用来流通作为反吹气体的仪表气体，其中：样品气体与仪表气体的流向相反。

渗透除湿装置24的除湿功能一方面是因其内管采用的渗透吸水材料中的磺酸基实现的，磺酸基对水分有很强的化学亲和力，具有很高的亲水性，所以当样品气体经过内管时，样品气体中的水分会被内管上的磺酸基吸附，渗透到内管外壁，从而水分全部蒸发到外管中，被干燥的仪表气体带走。另一方面，渗透除湿装置24的除湿动力是内管内外呈现水汽压力梯度(即存在湿度差)实现的，只要内管的内外存在湿度差，内管内的水蒸气迁移就会始终进行，故而内、外管之间需要连续提供干燥的反吹气体。

在渗透除湿装置24中，仪表气体流量设计为大于样品气体流量的两倍为宜，这样可达到良好的除湿效果。

在实际安装时，样品气体入口14、样品气体出口11、仪表气体入口12和仪表气体出口13安装在本实用新型深度除水装置的同一侧面上为宜。

使用时，将本实用新型深度除水装置10的仪表气体入口12、仪表气体出口13分别与相关仪表设备的气体入口、出口连接，样品气体出口11与采用NDIR原理的气体分析仪的样品气体输入口连接，样品气体入口14通常与传统的冷干抽取法除水装置的输出口连接，作为传统的冷干抽取法除水的一个补充。

样品气体从样品气体入口14进入渗透除湿装置24。仪表气体(如工厂提供的仪表气或洁净的压缩空气)从仪表气体入口12进入，通过仪表气体干燥装置21进行干燥后进入渗透除湿装置24。基于气体流量计22的流量监测，通过调节气体流量调节阀23，保持作为反吹气体的仪表气体在设定压力下以稳定的流速向渗透除湿装置24持续供给。

在渗透除湿装置24内，仪表气体与样品气体的流向相反，处于内外管之间的干燥的仪表气体带走内管内的样品气体中被渗透出的大部分水分，从而基于渗透除水原理对样品气体实现深度干燥的目的。吸收了水分的仪表气体经仪表气体出口13排出，干燥后的样品气体经样品气体出口11排入采用NDIR原理的气体分析仪，由气体分析仪进行气体浓度分析。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型可大幅降低样品气体中的水分含量，使样品气体的露点降到-15℃以下，避免对气体分析仪的测量产生较大影响。

2、与硅胶颗粒、分子筛除水等方式相比，本实用新型的除水效率高，可获得低露点(-15℃以下)的样品气体，并且，本实用新型不需要提供消耗品(硅胶颗粒)，不会去除样品气体中的其他组分，不会对气体分析仪的测量产生干扰。

3、本实用新型可明显减少水分对采用NDIR原理的气体分析仪造成测量影响，减少水分对测量结果的干扰。

4、本实用新型可明显减少采用NDIR原理的气体分析仪发生漂移过高、线性变差等现象，减少仪器出现内部污染等问题。

5、本实用新型无机械运动部件，故不存在机械磨损，使用寿命长，除水效果稳定可靠。

6、本实用新型不需要电源，不需耗材，不需排水装置，节能环保，产品成本、实施成本低，适于推广普及。

以上所述是本实用新型较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。