CN104330374A - 一种煤中汞含量测量装置 - Google Patents

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一种煤中汞含量测量装置,该装置包括流量计、Hg2+转化器、测汞仪、A/D转换器、工控机和烟气发生器;所述流量计、Hg2+转化器和测汞仪通过导管连接;所述烟气发生器包括烟气发生炉和气体燃料供给系统,该气体燃料供给系统包括CO气罐、O2气罐、混合气室和燃料喷嘴;所述的燃料喷嘴对称布置在所述的烟气发生炉的内壁上;在烟气发生炉的底部安装有云台,云台上方设置煤样皿,煤样皿中置有煤样;在烟气发生炉的顶部分别设有热电偶和通流孔,通流孔通过导管与流量计相连;本发明具有校准,标定简便,测量范围大,检测时间短等优点,能实现煤中汞含量的快速测量,特别适用于商品煤中汞含量的测量。

Description

一种煤中汞含量测量装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种煤中汞含量测量装置,属于煤质检验技术领域。
背景技术
[0002] 我国是煤炭贸易大国,2013年煤炭进口 3. 27亿吨,占全国年煤炭消耗量的近9%。目前,从宏观层面看,对煤质的控制仍旧是通过“优质优价”原则依靠市场自发调节,商品煤买、卖双方往往只关注水分、灰分、硫份等影响煤炭定价的常规工业分析指标,对煤中有害痕量元素如Hg、Pb等含量关注较少,对于长距离运输的煤炭,尤其是进口煤,加强对痕量元素检测与监管非常有必要。2015年I月I日开始实施的《商品煤质量管理暂行办法》首次将汞纳入到商品煤质量监管中,随着环保的日益趋严,政府对煤中有害痕量元素也将愈来愈重视。
[0003] 对于煤中汞含量的检测,目前一般是采用化学消解+原子吸收光谱技术,该方法需要配置不同浓度、不同种类的化学试剂,通过对煤样进行化学消解、离心、过滤等步骤获得气态汞原子,再用测汞仪来测量汞的浓度。如国标GB/T 16659-2008、专利CN101839900B都是采用此种测量方法,化学消解主要缺点在于:一是需要配置不同浓度、不同种类的化学试剂,不够简便,二是测量时间较长,一个样品的测量往往需要数小时甚至一天;通常的测汞仪的测量气室都是固定长度,这样,在标定时,需要配置至少三种以上(越多标定效果越好)的不同浓度的标准样,另外,在测量低浓度时,往往还需要配合汞齐富集等其他技术来达到测量效果,不够简便。
发明内容
[0004] 针对上述不足,本发明的目的是提供一种煤中汞含量测量装置,一是缩短测量时间,实现煤中汞含量的快速测量;二是进一步增大汞浓度的测量范围。
[0005] 本发明的技术方案如下:一种煤中汞含量测量装置,该装置依次包括流量计、Hg2+转化器、测汞仪、A/D转换器和工控机;所述流量计、Hg2+转化器和测汞仪通过导管连接,所述装置还包括烟气发生器,所述烟气发生器包括烟气发生炉和气体燃料供给系统,该气体燃料供给系统包括CO气罐、O2气罐、混合气室和燃料喷嘴;所述的燃料喷嘴对称布置在所述的烟气发生炉的内壁上;在烟气发生炉的底部安装有云台,云台上方设置煤样皿,煤样皿中置有煤样;在烟气发生炉的顶部分别设有热电偶和通流孔,通流孔通过导管与流量计相连;所述的流量计和热电偶分别通过信号线与工控机相连。
[0006] 所述装置的测汞仪包含低压汞灯、第一透镜、外套管、密封圈、内套管、第二透镜、光电转换器、排气导管、气室;低压萊灯出射光依次经过第一透镜、气室和第二透镜后由光电转换器接收;所述气室由外套管和内套管组成;内套管和外套管均为一侧封闭,另一侧开口结构;内套管封闭侧套有密封圈,并在封闭侧上开有小孔连接排气导管。
[0007] 所述装置中,连接流量计、Hg2+转化器和测汞仪的导管采用特氟龙管,云台上设有高度调节杆。
[0008] 所述装置的测汞仪的外套管壁上有刻度标尺,内套管可沿管的轴线方向来回滑动。
[0009] 本发明与现有技术相比,具有以下优点及突出性的技术效果:①本发明通过将煤样燃烧,汞充分析出后,进行价态转化,直接测量汞浓度,能实现煤中汞含量的快速测量,而不需要耗时较长的化学消解过程。②由于本发明的测汞仪采用了新型结构,使得气室长度可调节,所以能增大汞浓度的测量范围;另外,在测汞仪校准时,只需要用一种浓度的标准样品就能实施校准,与常规校准(标定)需要至少三种以上不同浓度标准样品相比,可大大减少标准样品数量。因此,具有校准标定简便,测量范围大,检测时间短,能实现煤中汞含量的快速测量。
附图说明
[0010] 图I是本发明测量装置的结构原理示意图。
[0011] 图2是测汞仪结构原理示意图。
[0012] 图3是图2的A-A剖视图。
[0013] 图中:1 一烟气发生炉;2—混合气室;3 —流量计;4一Hg2+转化器;5—测汞仪;6一A/D转换器;7—热电偶;8—工控机;9一煤样;10—煤样皿;11 一燃料喷嘴;12—通流孔;13—高度调节杆;14一云台;15 — CO气罐;16 — O2气罐;17—低压汞灯;18—第一透镜;19一外套管;20—密封圈;21 —内套管;22—第二透镜;23—光电转换器;24—排气导管;25—刻度标尺;26—气室。
具体实施方式
[0014] 为了使本发明更好地被理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0015] 图I是本发明测量装置的结构原理示意图,该装置依次包括流量计3、Hg2+转化器4、测汞仪5、A/D转换器6、工控机8和烟气发生器;所述流量计3、Hg2+转化器4和测汞仪5通过导管连接,导管优选采用特氟龙管。
[0016] 烟气发生器包括烟气发生炉I和气体燃料供给系统,该气体燃料供给系统包括CO气罐15、O2气罐16、混合气室2和燃料喷嘴11 ;所述的燃料喷嘴对称布置在所述的烟气发生炉I的内壁上;在烟气发生炉的底部安装有云台14,云台上方设置煤样皿10,煤样皿10中置有煤样9 ;在烟气发生炉的顶部分别设有热电偶7和通流孔12,通流孔12通过导管与流量计3相连;所述的流量计和热电偶7分别通过信号线与工控机8相连。
[0017] 烟气发生炉由CO气罐15和O2气罐16供燃气,在混合气室2充分混合后,送入烟气发生炉I中的燃料喷嘴11,在烟气发生炉I中燃烧。根据燃用煤样种类、粒径等不同,云台14可通过高度调节杆13进行调节,使煤样充分燃烧,汞完全析出。燃烧烟气经过流量计3,流量数据被传输至工控机8,烟气经过Hg2+转化器4,Hg2+转换为Hg°,进入测汞仪5,测出汞浓度。
[0018] 图2是本发明提供的测汞仪结构原理示意图,图3是图2的A-A剖视图。本发明的测萊仪5包含低压萊灯17、气室26、排气导管24、第一透镜18、第二透镜22和光电转换器23 ;低压萊灯17发出的光依次经过第一透镜18、气室26和第二透镜24后由光电转换器23接收;所述气室由外套管19和内套管21组成;内套管21和外套管19均为一端封闭、另一端开口,内套管21沿管的轴线方向来回滑动;在内套管21封闭端套有密封圈20,并在封闭端面上开有小孔,该小孔与所述的排气导管24连接。
[0019] 外套管19壁上有刻度标尺25,内套管21可沿管的轴线方向来回滑动,调节气室26大小,气室26长度能直接从刻度标尺25上读出。测量汞浓度较低时,气室26长度应调大,测量汞浓度较大时,气室26长度可调小,以保证测量效果。
[0020] 根据比尔-朗博定律,A = KCL,其中,A为吸光度,K为吸收常数,C为汞浓度,L为气室长度;在进行测汞仪校准时,只需配置一种汞标气浓度,然后通过调节不同的气室长度,得到一系列对应的吸光度,进而求得吸收常数K完成标定。
[0021] 本发明具体测量步骤如下:
[0022] I)首先进行管路气密性检查;
[0023] 2)测量测汞仪背景光强;低压汞灯17发出的光依次经过第一透镜18、气室26和第二透镜24后由光电转换器23接收,再由A/D转换器6转换为数字信号,传输到工控机8,得到初始光强信号;
[0024] 3)取一定粒径的煤样(优选为0.05-0.2mm)煤样,称重后,置入煤样皿10,煤样重量数据输入工控机8 ;
[0025] 4) CO与O2在烟气发生炉I中被点燃,煤样9燃烧产生烟气,监控热电偶7温度,调节CO与O2流量,控制温度至815-1000°c,烟气依次经过流量计12和Hg2+转化器4后进入测汞仪5,低压汞灯17出射光被气室中的Hg°吸收,经光电转换器23、A/D转换器6后转换为数字信号,传输到工控机8,得到吸光度,再结合流量、煤样重量等数据,工控机8计算出煤样中的汞含量。

Claims (5)

1.一种煤中汞含量测量装置,该装置依次包括流量计⑶、Hg2+转化器(4)、测汞仪(5)、A/D转换器(6)和工控机(8);所述流量计(3)、Hg2+转化器(4)和测汞仪(5)通过导管连接,其特征在于:所述装置还包括烟气发生器,该烟气发生器包括烟气发生炉(I)和气体燃料供给系统,该气体燃料供给系统包括CO气罐(15)、O2气罐(16)、混合气室⑵和燃料喷嘴(11);所述的燃料喷嘴对称布置在所述的烟气发生炉(I)的内壁上;在烟气发生炉的底部安装有云台(14),云台上方设置煤样皿(10),煤样皿(10)中置有煤样(9);在烟气发生炉的顶部分别设有热电偶(7)和通流孔(12),通流孔(12)通过导管与流量计(3)相连;所述的流量计(3)和热电偶(7)分别通过信号线与工控机(8)相连。
2.根据权利要求1所述的一种煤中汞含量测量装置,其特征在于:所述的测汞仪(5)包含低压萊灯(17)、气室(26)、排气导管(24)、第一透镜(18)、第二透镜(22)和光电转换器(23);低压汞灯(17)发出的光依次经过第一透镜(18)、气室(26)和第二透镜(24)后由光电转换器(23)接收;所述气室由外套管(19)和内套管(21)组成;内套管(21)和外套管(19)均为一端封闭、另一端开口,内套管(21)沿管的轴线方向来回滑动;在内套管(21)封闭端套有密封圈(20),并在封闭端面上开有小孔,该小孔与所述的排气导管(24)连接。
3.根据权利要求2所述的一种煤中汞含量测量装置,其特征在于:所述外套管(19)壁上有刻度标尺(25)。
4.根据权利要求1、2或3所述一种煤中汞含量测量装置,其特征在于:用于连接流量计(3)、Hg2+转化器(4)和测汞仪(5)的导管采用特氟龙管。
5.根据权利要求1、2或3所述一种煤中汞含量测量装置,其特征在于:所述的云台(14)上设有高度调节杆(13)。
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