DE102014203863A1

DE102014203863A1 - Sensor device and method for analyzing a gas mixture in a process space

Info

Publication number: DE102014203863A1
Application number: DE102014203863.4A
Authority: DE
Inventors: Holger Hackstein; Jakob Löschke; Thomas Vontz; Erhard Magori
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2015-09-10
Also published as: CN104977190A

Abstract

Zur Analyse eines in einem Prozessraum befindlichen Gases mit Hilfe eines beabstandet zum Prozessraum angeordneten Gassensors muss ein Gasstrom des zu analysierende Gases von dem Raum zu dem Gassensor erzeugt werden. Der Gassensor wird in einem Gehäuse angeordnet, welches über eine Gaszuführung mit dem Raum verbunden ist. Das Gehäuse weist einen Schallwandler zur Erzeugung des Gasstroms im Gehäuse auf. Der Schallwandler erzeugt im Gehäuse einen Sog, der bewirkt, dass Gas aus dem Prozessraum über die Gaszuführung zum Gehäuse und zum Gassensor gesogen wird.In order to analyze a gas located in a process space by means of a gas sensor arranged at a distance from the process space, a gas flow of the gas to be analyzed has to be generated from the space to the gas sensor. The gas sensor is arranged in a housing, which is connected via a gas supply to the room. The housing has a sound transducer for generating the gas flow in the housing. The sound transducer generates a suction in the housing which causes gas to be drawn from the process space via the gas supply to the housing and to the gas sensor.

Description

Die Erfindung betrifft die Analyse eines Gasgemischs, das in einem Prozessraum vorliegt, und im Speziellen das gezielte Erzeugen eines Stroms des zu analysierenden Gases von dem Prozessraum zu einem beabstandet vom Prozessraum angeordneten Gassensor. The invention relates to the analysis of a gas mixture which is present in a process space, and in particular the targeted generation of a stream of the gas to be analyzed from the process space to a gas sensor arranged at a distance from the process space.

Beim Betrieb einer industriellen Anlage, bei der Gase erzeugt oder verarbeitet werden, deren Parameter wie bspw. Zusammensetzung, Temperatur etc. überwacht werden müssen, kommen entsprechende Gassensoren zum Einsatz. Häufig können derartige Gassensoren jedoch nicht direkt am Messort positioniert werden, da dort für den Sensor ungeeignete Bedingungen vorherrschen wie bspw. zu hohe Temperaturen. Um die Gasparameter dennoch bestimmen zu können, ist es erforderlich, die Sensoren in einem geeigneten Abstand vom Messort zu platzieren. Das zu analysierende Gas muss dem Gassensor in diesem Fall vom Messort über eine geeignete Zuleitung zugeführt werden. When operating an industrial plant in which gases are generated or processed, whose parameters such as composition, temperature, etc., must be monitored, appropriate gas sensors are used. Frequently, however, such gas sensors can not be positioned directly at the measuring location, since conditions which are unsuitable for the sensor prevail, such as, for example, excessively high temperatures. Nevertheless, in order to be able to determine the gas parameters, it is necessary to place the sensors at a suitable distance from the measuring location. In this case, the gas to be analyzed must be supplied to the gas sensor from the measuring location via a suitable supply line.

Bspw. werden in der DE 10 2012 217 596 zur Messung von korrosiven Bedingungen in einem Kessel eines Heizkraftwerks Sensoreinrichtungen eingesetzt, die eine Gasdurchführung durch die Kesselwand mit einer Öffnung zum Inneren des Kessels und eine Sensorkammer außerhalb des Kessels aufweisen. In der Sensorkammer ist ein Sensorelement zur Detektion der Stöchiometrie einer im Kessel stattfindenden Verbrennung angeordnet, um u.a. zur Verbesserung der Energieeffizienz sowie zur Begrenzung der Emissionen die Verbrennung zu überwachen. Der Sensor in der Sensorkammer ist demnach von dem eigentlichen Messort getrennt angeordnet. For example. be in the DE 10 2012 217 596 used to measure corrosive conditions in a boiler of a cogeneration plant sensor devices having a gas passage through the boiler wall with an opening to the interior of the boiler and a sensor chamber outside the boiler. In the sensor chamber, a sensor element for detecting the stoichiometry of a combustion occurring in the boiler is arranged to monitor the combustion, inter alia, to improve energy efficiency and to limit emissions. The sensor in the sensor chamber is therefore arranged separately from the actual measuring location.

Falls sich nun das Messgas in einem Bereich mit einem Unterdruck oder generell mit variierenden Druckbedingungen befindet, muss das Gas zur Sicherstellung einer durchgehenden und zuverlässigen Überwachung aktiv vom Messort zum Sensorelement befördert werden. Hierzu kommen in der Regel separate Pumpen zum Einsatz, die einen Teil des Gases vom Messort absaugen und zum Sensorelement in der Sensorkammer befördern. Eine solche externe Pumpe stellt jedoch einen zusätzlichen Aufwand für das Gesamtsystem dar, wobei sich neben den entsprechenden zusätzlichen Kosten auch die eingeschränkte Betriebssicherheit und die endliche Lebensdauer der Pumpe negativ niederschlagen. If the sample gas is in an area with a negative pressure or generally varying pressure conditions, the gas must be actively transported from the site to the sensor element to ensure consistent and reliable monitoring. For this purpose, separate pumps are usually used, which suck a portion of the gas from the measuring location and convey to the sensor element in the sensor chamber. However, such an external pump is an additional expense for the entire system, which reflected in addition to the corresponding additional costs and the limited reliability and the finite life of the pump negative.

Um diese durch die Verwendung der Pumpe verursachten Nachteile zu umgehen, kann das System bspw. ohne Pumpe betrieben werden, wobei als Transportmechanismus für das Gas vom Messort zum Sensorelement die ohnehin vorhandene Diffusion des Gases verwendet wird. Dies verzögert die Messung jedoch erheblich. In order to circumvent these disadvantages caused by the use of the pump, the system can, for example, be operated without a pump, the already existing diffusion of the gas being used as the transport mechanism for the gas from the measuring location to the sensor element. However, this significantly delays the measurement.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Analyse eines Gases in einem Prozessraum anzugeben, bei der die oben aufgeführten Nachteile bzgl. der Erzeugung des Gasstroms vom Raum zum Gassensor ausgeräumt sind und bei der gewährleistet ist, dass der Gassensor während des Betriebs der Vorrichtung mit Gas überströmt ist. It is therefore an object of the present invention to provide a possibility for analyzing a gas in a process space, in which the above-mentioned disadvantages regarding the generation of the gas flow from the space to the gas sensor are eliminated and in which it is ensured that the gas sensor during operation the device is overflowed with gas.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen in Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen in Anspruch 11 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung. This object is achieved by a device having the features in claim 1 and by a method having the features in claim 11. The respective subclaims relate to advantageous embodiments of the device.

Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung zur Analyse eines Gases in einem Prozessraum weist ein Gehäuse auf sowie einen Gassensor zur Analyse zumindest eines Teils des Gases, wobei der Gassensor an einer bestimmten Position im Gehäuse angeordnet ist. Weiterhin weist die Sensorvorrichtung eine Gaszuführung zur Verbindung des Gehäuses mit dem Prozessraum zur Zuführung des Teils des Gases aus dem Prozessraum in das Gehäuse und zu der bestimmten Position auf. Ferner umfasst die Sensorvorrichtung eine Gasabführung zum Abführen des Gases aus dem Gehäuse. Die Sensorvorrichtung zeichnet sich durch einen Schallwandler zur Erzeugung eines Gasstroms zumindest eines Teils des Gases vom Raum über die Gaszuführung in das Gehäuse zu der bestimmten Position und weiter zur Gasabführung aus. The sensor device according to the invention for analyzing a gas in a process chamber has a housing and a gas sensor for analyzing at least part of the gas, wherein the gas sensor is arranged at a specific position in the housing. Furthermore, the sensor device has a gas supply for connecting the housing to the process space for supplying the part of the gas from the process space into the housing and to the specific position. Furthermore, the sensor device comprises a gas discharge for discharging the gas from the housing. The sensor device is characterized by a sound transducer for generating a gas flow of at least a portion of the gas from the space via the gas supply into the housing to the specific position and on to the gas discharge.

Hierdurch wird vorteilhaft ein definierter und verlässlicher Gasstrom zum Gassensor erreicht. As a result, a defined and reliable gas flow to the gas sensor is advantageously achieved.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Sensorvorrichtung sind beispielsweise:

– Der Schallwandler kann ein Ultraschallwandler, insbesondere eine piezoelektrische Sonotrode sein. Piezoelektrische Sonotroden erzeugen neben der eigentlichen Ultraschallschwingung auch einen vom Wandler weg gerichteten Luftstrom, den sogenannten Ultraschallwind. Sie sind klein, robust und flexibel bzgl. der Schallfrequenz und Amplitude. Vorteilhaft umfasst der Schallwandler keine beweglichen Teile, die durch Verschmutzung gestört werden können und unterliegt keinem wesentlichen Verschleiß.
– Die Sensorvorrichtung kann eine Ansteuerelektronik für den Schallwandler umfassen, die ausgestaltet ist, mittels des Schallwandlers Schall mit Frequenzen oberhalb von 25 kHz zu erzeugen. Mit anderen Worten wird Ultraschall verwendet, der keine Lärmbelastung darstellt.
– Die Sensorvorrichtung kann eine Heizvorrichtung zum Aufheizen des Gases im Gehäuse zum Auslösen einer thermischen Konvektion sowie ein Steigrohr umfassen, wobei das Steigrohr derart angeordnet ist, dass der durch die Heizvorrichtung aufgeheizte Teil des Gases im Steigrohr aufsteigt. Hierdurch wird eine zusätzliche den Gasstrom verstärkende Kraft eingebracht.
– Die Heizvorrichtung kann eine Beheizung für ein Sensorelement des Gassensors umfassen. Ist der Gassensor ohnehin beheizt, kann also die Beheizungseinrichtung des Gassensors zur Verstärkung des Gasstroms mit genutzt werden, sofern ein Steigrohr vorliegt, also ein Teil des Gehäuses oder der Gasführungen, der im Betrieb außerhalb der Horizontalen und vom beheizten Ort an aufwärts verläuft.
– Die Heizvorrichtung kann ein Peltierelement umfassen. Ein solches stellt eine Wärmequelle von geringer Größe dar. Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Gehäuse zusätzlich zum Steigrohr ein Fallrohr vorgesehen ist und das Peltierelement so eingebracht ist, dass es Wärme aus dem Bereich des Fallrohres in den Bereich des Steigrohres verschiebt.
– Die Sensorvorrichtung kann einen halbleiterbasierten Gassensor umfassen. Diese sind einfach und günstig herstellbar und weisen hohe Sensitivitäten auf bei geringer Selektivität, sind also besonders gut in eng definierten Umgebungen wie beispielsweise bei Verbrennungsvorgängen.
– Die Sensorvorrichtung kann vorteilhaft im Feuerraum eines Kraftwerks zum Einsatz kommen. Der Feuerraum umfasst eine den Feuerraum begrenzende Feuerraumwand und eine Sensorvorrichtung, wobei Gaszuführung und Gasabführung die Feuerraumwand durchdringend angeordnet sind. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung in einem mit Rauchgas durchströmten Heizkessel insbesondere eines mit fossilen Brennstoffen befeuerten Dampferzeugers eines Heizkraftwerks zur Messung einer CO- und/oder CO2- und/oder O2-Konzentration im Rauchgas verwendet werden.

Embodiments and developments of the sensor device are, for example:

- The transducer may be an ultrasonic transducer, in particular a piezoelectric sonotrode. Piezoelectric sonotrodes generate not only the actual ultrasonic vibration but also an air flow directed away from the transducer, the so-called ultrasonic wind. They are small, robust and flexible in terms of sound frequency and amplitude. Advantageously, the sound transducer comprises no moving parts that can be disturbed by contamination and is not subject to significant wear.
- The sensor device may include a control electronics for the sound transducer, which is designed to generate by means of the sound transducer sound at frequencies above 25 kHz. In other words, ultrasound is used which does not represent noise pollution.
The sensor device may include a heating device for heating the gas in the housing for Triggering a thermal convection and a riser include, wherein the riser is arranged such that the heated by the heater part of the gas rises in the riser. As a result, an additional force enhancing the gas flow is introduced.
The heating device may comprise a heating for a sensor element of the gas sensor. If the gas sensor is heated anyway, so the heating device of the gas sensor can be used to reinforce the gas flow, provided that there is a riser, so a part of the housing or the gas ducts, which runs in operation outside the horizontal and from the heated place upwards.
The heating device may comprise a Peltier element. Such is a heat source of small size. It is particularly advantageous if a downpipe is provided in the housing in addition to the riser and the Peltier element is introduced so that it moves heat from the region of the downpipe in the region of the riser.
The sensor device may comprise a semiconductor-based gas sensor. These are simple and inexpensive to produce and have high sensitivity at low selectivity, so they are particularly good in tightly defined environments such as combustion processes.
The sensor device can advantageously be used in the combustion chamber of a power plant. The firebox comprises a firebox wall delimiting the firebox and a sensor device, wherein the gas inlet and the gas outlet are arranged penetrating the firebox wall. For example, the sensor device can be used in a flue gas-flowed heating boiler, in particular a fossil fuel-fired steam generator of a cogeneration plant for measuring a CO and / or CO2 and / or O2 concentration in the flue gas.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Analyse eines Gases in einem Prozessraum wird

– ein Gassensor zur Analyse zumindest eines Teils des Gases an einer bestimmten Position in einem Gehäuse angeordnet,
– das Gehäuse mittels einer Gaszuführung und einer Gasabführung mit dem Prozessraum verbunden,
– ein Gasstrom zumindest eines Teils des Gases vom Prozessraum über die Gaszuführung in das Gehäuse zu der bestimmten Position und weiter zur Gasabführung erzeugt. Der Gasstrom wird mittels eines Schallwandlers erzeugt.

In the method according to the invention for analyzing a gas in a process space

A gas sensor arranged to analyze at least part of the gas at a specific position in a housing,
The housing is connected to the process space by means of a gas feed and a gas discharge,
- Generates a gas flow of at least a portion of the gas from the process chamber via the gas supply into the housing to the specific position and further to the gas discharge. The gas stream is generated by means of a sound transducer.

Erfindungsgemäß wird demnach das zu messende Gas unter Verwendung eines mittels eines Schallwandlers erzeugten Gasstroms aus dem Prozessraum durch die Gaszuführung in das Gehäuse gesogen. Nachdem das Gas den Gassensor überstrichen hat und von diesem analysiert wurde, wird es durch die Gasabführung wieder aus dem Gehäuse entfernt und bspw. in den Prozessraum zurück geführt. According to the invention, the gas to be measured is therefore sucked out of the process space through the gas supply into the housing using a gas flow generated by means of a sound transducer. After the gas has swept the gas sensor and was analyzed by this, it is removed by the gas discharge back from the housing and, for example. Back into the process room.

Je nach Einsatzgebiet der Vorrichtung ist generell auch möglich, dass das Gas nicht in den Prozessraum zurückgeführt wird, sondern an die Atmosphäre oder an einen anderen geeigneten Ort abgegeben wird, d.h. die Gasabführung ist nicht mit dem Prozessraum verbunden. Depending on the field of use of the device, it is generally also possible for the gas not to be returned to the process space but to be released to the atmosphere or to another suitable location, i. the gas discharge is not connected to the process room.

Bei Verwendung in einem Feuerraum eines Kraftwerks ist aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Feuerraum und der vergleichsweise geringen im Gehäuse erreichbaren Geschwindigkeiten jedoch vorteilhaft, wenn Gaszuführung und Gasabführung sehr nahe beieinander im Feuerraum münden. Beispielsweise können die Gaszuführung und Gasabführung koaxial in den Feuerraum geführt werden, um den Druckunterschied in Gaszuführung und Gasabführung möglichst gering zu halten. When used in a furnace of a power plant, however, is advantageous due to the high flow rates in the furnace and the comparatively low achievable in the housing speeds when gas supply and gas discharge open very close to each other in the furnace. For example, the gas supply and gas discharge can be performed coaxially in the furnace to keep the pressure difference in gas supply and gas removal as low as possible.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich die Begriffe „vertikal“ und „horizontal“ auf ein globales, an der Gravitationswirkung orientiertes Koordinatensystem. Gleiches gilt für Begriffe wie „nach oben“ und „nach unten“. In the context of the present invention, the terms "vertical" and "horizontal" refer to a global coordinate system oriented on the gravitational effect. The same applies to terms such as "up" and "down".

Ein bevorzugtes, jedoch nicht einschränkendes Ausführungsbeispiel für die Erfindung wird nunmehr anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine erste Ausführungsform der Sensor-Vorrichtung zur Analyse eines Gases in einem Prozessraum. A preferred, but not limiting embodiment of the invention will now be described with reference to the figure of the drawing. The single figure shows a first embodiment of the sensor device for analyzing a gas in a process space.

1 zeigt einen Ausschnitt eines Feuerraums 3 in einem Heizkraftwerk gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Der Feuerraum 3 umfasst eine Feuerraumwand 30 und im Feuerraum befindet sich Gas 2, beispielsweise Rauchgas. Der Ausschnitt gemäß 1 stellt dabei eine Ansicht von oben dar. 1 shows a section of a firebox 3 in a cogeneration plant according to an embodiment of the invention. The firebox 3 includes a firebox wall 30 and in the firebox there is gas 2 , for example flue gas. The clipping according to 1 represents a view from above.

Die Feuerraumwand 30 wird von einer Zuleitung 21 und einer Ableitung 22 durchdrungen. Beide Leitungen 21, 22 dienen der Führung eines Teils 5 des Gases 2 zu einem Gassensor 10, der außerhalb des Feuerraums 3 angeordnet ist, da die raue Umgebung sowie die Temperaturen im Feuerraum 3 einen Betrieb des Gassensors 10 im Feuerraum nicht zulassen. Die Zuleitung 21 und die Ableitung 22 sind dabei im Bereich der Feuerraumwand 30 koaxial angeordnet und die Zuleitung 21 bildet den inneren Teil. Es ist auch möglich, die Zuleitung 21 als äußeres Rohr bei der koaxialen Führung zu gestalten. The firebox wall 30 is from a supply line 21 and a derivative 22 penetrated. Both lines 21 . 22 serve the guidance of a part 5 of the gas 2 to a gas sensor 10 , the outside of the firebox 3 is arranged, as the harsh environment as well as the temperatures in the firebox 3 an operation of the gas sensor 10 not allow in the firebox. The supply line 21 and the derivative 22 are in the area of the furnace wall 30 coaxially arranged and the supply line 21 forms the inner part. It is also possible the supply line 21 to design as an outer tube in the coaxial guide.

In der Zuleitung 21 ist ein Partikelfilter 19 angeordnet, der der Ausfilterung grober Schmutzpartikel dient. Nach dem Durchtritt durch den Partikelfilter 19 strömt der Teil 5 des Gases, der in die Zuleitung eingesogen wird, am Gassensor 10 selbst vorbei. Der Gassensor 10 sowie weitere Komponenten der Sensor-Vorrichtung sind dabei in einem Gehäuse 20 außerhalb der Feuerraumwand 30 angeordnet. Der Gassensor 10 umfasst ein oder mehrere Sensorelemente zur Analyse des Teils 5 des Gases. Die Sensorelemente können beispielsweise Hochtemperatur-Gassensoren sein wie beispielsweise Galliumoxid-basierte Halbleitergassensoren. Der Gassensor 10 ist mit einer Steuerelektronik 50 zum Auslesen und Auswerten der Sensordaten verbunden. In the supply line 21 is a particle filter 19 arranged, the coarse filtering Dirt particles are used. After passing through the particle filter 19 the part flows 5 of the gas that is sucked into the supply line, on the gas sensor 10 even over. The gas sensor 10 as well as other components of the sensor device are in a housing 20 outside the firebox wall 30 arranged. The gas sensor 10 includes one or more sensor elements for analyzing the part 5 of the gas. The sensor elements may be, for example, high-temperature gas sensors such as gallium oxide-based semiconductor gas sensors. The gas sensor 10 is with a control electronics 50 connected to read and evaluate the sensor data.

Nach dem Vorbeiströmen am Gassensor 10 wird der Teil 5 des Gases 2 weitergeführt und tritt dabei in eine Rohrschleife ein. Es strömt dabei an einer Ultraschall-Sonotrode 15 vorbei und in ein Resonanzrohr 16 ein. After passing the gas sensor 10 becomes the part 5 of the gas 2 continues and enters a pipe loop. It flows on an ultrasonic sonotrode 15 over and into a resonance tube 16 one.

Das Resonanzrohr weist für das Gas 2 keine Besonderheiten auf. Es ist mit Bezug auf die Sonotrode 15 in seiner Länge und Breite angepasst. Die Sonotrode 15 wird über die Steuerelektronik 50 angesteuert. Vorteilhaft wird mittels der Sonotrode 15, die im vorliegenden Beispiel über einen piezoelektrischen Aufbau angeregt wird, Ultraschall erzeugt, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 30 kHz. Andere mögliche Wellenlängen sind 25 kHz, 50 kHz oder 100 kHz. Bei der Verwendung von 30 kHz als Ultraschallfrequenz ist ein vorteilhafter Wert für den Durchmesser des Resonanzrohres 16 gerade die Wellenlänge des Ultraschalls, also ca. 1 cm. Als Länge des Resonanzrohres kann ein Vielfaches dieser Wellenlänge vorteilhaft verwendet werden, beispielsweise 3 cm. Durch die gewählten Werte wird die Strömungsgeschwindigkeit, also die Sogwirkung des Gasstroms, der vom Ultraschall induziert wird, verstärkt. The resonance tube points to the gas 2 no special features. It is with reference to the sonotrode 15 adjusted in its length and width. The sonotrode 15 is via the control electronics 50 driven. Advantageously, by means of the sonotrode 15 , which is excited in the present example via a piezoelectric structure, generates ultrasound, for example with a wavelength of 30 kHz. Other possible wavelengths are 25 kHz, 50 kHz or 100 kHz. When using 30 kHz as the ultrasonic frequency is an advantageous value for the diameter of the resonance tube 16 just the wavelength of the ultrasound, so about 1 cm. As a length of the resonance tube, a multiple of this wavelength can be used advantageously, for example 3 cm. The selected values increase the flow velocity, ie the suction effect of the gas flow induced by the ultrasound.

Das Gas 2 verlässt nach Durchtritt durch das Resonanzrohr 16 durch die Ableitung 22 wieder den Bereich der Sensorvorrichtung und tritt in den Feuerraum 3 zurück. Durch die koaxiale Anordnung von Zuleitung 21 und Ableitung 22 werden mögliche Druckunterschiede zwischen diesen Rohröffnungen minimiert. Das ist vorteilhaft, damit die Sogwirkung durch den Schall nur möglichst geringfügig von Strömungen im Feuerraum 3 beeinflusst oder gar überdeckt wird. The gas 2 leaves after passing through the resonance tube 16 through the derivative 22 again the area of the sensor device and enters the firebox 3 back. Due to the coaxial arrangement of supply line 21 and derivative 22 possible pressure differences between these tube openings are minimized. This is advantageous, so that the suction effect by the sound only as little as possible of currents in the furnace 3 influenced or even covered.

In einer veränderten Ausgestaltung ist es möglich, zusätzlich zum Schall die thermische Konvektion als treibende Kraft für den Gasstrom zu verwenden. Hierzu ist es zweckmäßig, wenigstens ein Steigrohr vorzusehen. Mit anderen Worten sollte der Teil 5 des Gases 2 innerhalb des Gehäuses 20 einen im Betriebszustand und in Flussrichtung des Gases 2 ansteigenden Rohrteil vorfinden. Wird das Gas in diesem Bereich beheizt, so erfährt es eine Kraft nach oben in dem Steigrohr, was zum Antrieb des Gasstroms beiträgt. Hierfür ist es beispielsweise möglich, die in 1 gezeigte Anordnung so zu drehen, dass das Resonanzrohr 16 abwärts weist und das parallel dazu verlaufende Rohr im Gehäuse 20 als Steigrohr dient. Dazu kann beispielsweise 1 als Seitenansicht betrachtet werden. In a modified embodiment, it is possible to use in addition to the sound thermal convection as a driving force for the gas stream. For this purpose, it is expedient to provide at least one riser. In other words, the part should 5 of the gas 2 inside the case 20 one in the operating state and in the flow direction of the gas 2 find rising pipe part. If the gas is heated in this area, it experiences an upward force in the riser, which contributes to the drive of the gas flow. For this it is possible, for example, the in 1 shown arrangement to rotate so that the resonance tube 16 pointing down and parallel to the pipe in the housing 20 serves as a riser. This can for example 1 be considered as a side view.

Umfasst der Gassensor 10 beispielsweise für den Betrieb der Galliumoxid-basierten Halbleitergassensoren ohnehin zweckmäßige Heizelemente, so wird das über den Gassensor 10 streichende Gas 2 durch die Beheizung des Gassensors 10 aufgewärmt und wird nach oben streben und somit den Gsastrom antreiben. Includes the gas sensor 10 For example, for the operation of the gallium oxide-based semiconductor gas sensors expedient heating elements anyway, this is the via the gas sensor 10 stroking gas 2 by heating the gas sensor 10 warmed up and will strive upward and thus drive the gas stream.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012217596 [0003]

Claims

Sensor device for analyzing a gas ( 2 ) in a process room ( 3 ) with - a housing ( 20 ), - a gas sensor ( 10 ) for analyzing at least part of the gas ( 2 ), wherein the gas sensor ( 10 ) at a certain position in the housing ( 20 ), - a gas supply ( 21 ) for connecting the housing ( 20 ) with the process space ( 3 ) for supplying the part of the gas ( 2 ) from the process room ( 3 ) in the housing ( 20 ) and to the specific position, and - a gas discharge ( 22 ) for discharging the gas ( 2 ) out of the housing ( 20 ), characterized by a sound transducer ( 15 ) for generating a gas flow of at least a portion of the gas ( 2 ) from the process room ( 3 ) via the gas supply ( 21 ) in the housing ( 20 ) to the specific position and on to the gas discharge ( 22 ).

Sensor device according to claim 1, wherein the sound transducer ( 15 ) a piezoelectric sonotrode ( 15 ).

Sensor device according to claim 1 or 2 with a control electronics ( 50 ) for the sound transducer ( 15 ), wherein the control electronics ( 50 ) is configured by means of the sound transducer ( 15 ) To generate sound at frequencies above 25 kHz.

Sensor device according to one of the preceding claims with a heating device for heating the gas ( 2 ) in the housing ( 20 ) for triggering a thermal convection and with a riser, wherein the riser is arranged such that the heated by the heating part of the gas ( 2 ) rises in the riser.

Sensor device according to claim 4, in which the heating device generates a heating for a sensor element ( 10 ) of the gas sensor.

Sensor device according to claim 4 or 5, wherein the heating device comprises a Peltier element.

Sensor device according to one of the preceding claims, in which the gas sensor ( 10 ) a semiconductor-based gas sensor ( 10 ).

Sensor device according to one of the preceding claims, in which the gas flow in the housing ( 20 ) through a resonance tube ( 16 ) and the sound transducer ( 15 ) frontally to the resonance tube ( 16 ), wherein the resonance tube ( 16 ) - has a diameter of substantially the wavelength of the generated sound and / or - has a length of substantially an integral multiple of the wavelength of the generated sound.

Firebox ( 3 ) of a power plant, comprising - a combustion chamber ( 3 ) delimiting combustion chamber wall ( 30 ), - a sensor device according to one of the preceding claims, wherein gas supply ( 21 ) and gas removal ( 22 ) the firebox wall ( 30 ) are arranged penetrating.

Use of the sensor device according to one of claims 1 to 8 in a flue gas-flowed heating boiler, in particular a fossil fuel-fired steam generator of a cogeneration plant, for measuring a CO and / or CO 2 and / or O 2 concentration in the flue gas.

Method for analyzing a gas ( 2 ) in a process room ( 3 ), in which - a gas sensor ( 10 ) for analyzing at least part of the gas ( 2 ) at a certain position in a housing ( 20 ), - the housing ( 20 ) by means of a gas supply ( 21 ) and a gas discharge ( 22 ) with the process space ( 3 ), a gas flow of at least part of the gas ( 2 ) from the process room ( 3 ) via the gas supply ( 21 ) in the housing ( 20 ) to the specific position and on to the gas discharge ( 22 ) is generated, characterized in that the gas stream by means of a sound transducer ( 15 ) is produced.