CN106568897A - 连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法 - Google Patents
连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106568897A CN106568897A CN201610949350.1A CN201610949350A CN106568897A CN 106568897 A CN106568897 A CN 106568897A CN 201610949350 A CN201610949350 A CN 201610949350A CN 106568897 A CN106568897 A CN 106568897A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mercury
- solution
- bottle
- flue gas
- drexel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 213
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 168
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 54
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 79
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 64
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 63
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 45
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 41
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 31
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 29
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 20
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 claims description 10
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 3
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 abstract description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 41
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 30
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 9
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 9
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 229950000845 politef Drugs 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 3
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N sulfur dioxide Inorganic materials O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 3
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 3
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 3
- 235000008645 Chenopodium bonus henricus Nutrition 0.000 description 2
- 244000138502 Chenopodium bonus henricus Species 0.000 description 2
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical class OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021627 Tin(IV) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007430 reference method Methods 0.000 description 2
- HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J tin(iv) chloride Chemical compound Cl[Sn](Cl)(Cl)Cl HPGGPRDJHPYFRM-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 4-(diethoxyphosphorylmethyl)-2-[4-(diethoxyphosphorylmethyl)pyridin-2-yl]pyridine Chemical compound CCOP(=O)(OCC)CC1=CC=NC(C=2N=CC=C(CP(=O)(OCC)OCC)C=2)=C1 OQVYMXCRDHDTTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000002133 sample digestion Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0045—Hg
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
本发明公开一种连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法,其特征在于:该装置包括取样装置、二价汞还原系统、二价汞吸收系统、测汞仪;所述的取样装置一端连接有烟气通入管道,另一端通过管路和二价汞还原系统、二价汞吸收系统并联;所述的二价汞还原系统、二价汞吸收系统的出料管路与测汞仪相连接。具有操作方便快捷、可靠性高、测量烟气中各价态汞含量及总汞含量,并且实现24小时连续测量烟气各价态汞含量的优点。
Description
技术领域
本发明涉及烟气汞含量测量领域,是一种操作方便、可靠性高的锅炉尾部烟气中各价态汞含量的测量技术,具体的为连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法。
背景技术
重金属汞(Hg)是燃煤电厂继颗粒物、NOx和SO2后第四种必须控制的污染物。Hg为燃煤过程中的痕量元素,对人体的危害具有累积性,能够破坏人的神经系统,而且会造成永久伤害。燃煤烟气中的汞呈现三种形态:零价汞(Hg0)、二价汞(Hg2+)和颗粒态汞(HgP),其中Hg0占烟气中总汞的70%以上,其中Hg0不易溶于水、易挥发,很难被现有的电厂烟气净化装置去除。美国国家能源局(DOE)及其他合作单位共同致力,对美国国内数以千计的燃煤电厂进行了汞排放的现场测量,取得了大量的基础数据,并通过这些数据成功估算出了全美燃煤电厂的年汞排放量。然而,中国目前仍然以实验室为基础进行测量,无法做到现场大量采样测定,或者运用其他国家的汞排放因子,从而导致中国现场测试的数据(以燃煤电厂为例)还非常的薄弱。可能的原因主要有以下几点:测汞仪器体积大,不方便携带;环境要求较高,干扰因素较小,难以满足。结合以上背景及实验室现有条件,现提出一种可方便快捷地测量出烟气中各价态汞含量的方法。
当前对汞的测量方法主要分为两大类,分别为在线烟气汞测量技术和液体吸收取样分析法。在线分析技术(以下简称,CEM)是一种现代、快速、科学的测汞技术。其主要依靠冷原子测汞法,包括吸收光谱、荧光光谱和原子放射光谱。这套系统可以做到24时在线测量汞含量,提供全天自动化的数据监测及分析。CEM首先对目标烟气进行取样,随后将烟气通入一系列试液,排除干扰因素(氯化氢气体、二氧化硫气体、氯气等),最后通过探测器检测出汞含量。无论作为科学器材,或者是商品应用,CEM能满足高精度的实验室,也能满足长时间工作的现场检测。目前,市场上美国日本的产品比较多,比如Lumex RA-915+或者DM-6A/MS-1A。
液体吸收取样分析法主要有四种参考方法。其中第一种是以EPA 29法为参考方法,EPA 29法首先取样,并使烟气通过一层保温的石英膜后通入到一组浸放在冰水混合物中的吸收瓶。吸收瓶系列包括2个装有10%wt过氧化氢·5%wt硝酸的瓶和2个装有4%wt高锰酸钾·10%wt硫酸的瓶。滤膜会吸附样气中的固态汞,而气态汞会被之后的吸收瓶中的不同溶液吸收。其中,10%wt过氧化氢·5%wt硝酸的瓶负责吸收二价汞,4%wt高锰酸钾·10%wt硫酸的瓶将会吸收零价汞。吸收瓶中的液体待取样完毕后,将用冷原子荧光法测定。第二种是以EPA 101A法为参考方法,美国101A号测汞法和29号法有着一样的取样法。两者的区别是,101A法用4%wt高锰酸钾·10%硫酸混合溶液同时吸附零价汞和二价汞;第三种为三羟甲基氨基甲烷法,该方法大致和美国环境署29号法相似,仅仅用用羟甲基氨基甲脘溶液取代美国环境署29号法中的10%wt过氧化氢·5%wt硝酸的溶液;第四种为安大略法(OH法),取样系统比之前三种方法都更为复杂。其主要零件包括石英取样管及伴热带、固态汞过滤膜、浸放在冰水混合物中的吸收瓶和气泵等组成。取样系统首先取样气,其中的固态汞颗粒会被过滤膜或者滤纸捕获,剩下的气体通入吸收瓶。要注意的是,整个取样系统包括过滤膜等都需要维持一定的温度,防止烟气冷却,汞吸附在管壁内部。气态汞中的二价汞将被酸性KCl溶液的吸收瓶收集,零价汞由装有5%wt硝酸·10%w过氧化氢的试瓶和装有10%硫酸·4%高锰酸钾溶液的吸收瓶收集。不同于之前的三种方法,OH法可以一次性采集、测定不同价态的汞。其也被认为是目前最高效、精准的测汞方法。该方法现在已经被认证为美国推荐标准燃煤烟气形态汞测量方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种操作方便快捷、可靠性高、测量烟气中各价态汞含量及总汞含量,并且实现24小时连续测量烟气各价态汞含量的装置。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种连续测量烟气各价态汞含量的装置,该装置包括取样装置、二价汞还原系统、二价汞吸收系统、测汞仪;所述的取样装置一端连接有烟气排出口,另一端通过管路和二价汞还原系统、二价汞吸收系统并联;所述的二价汞还原系统、二价汞吸收系统的出料管路与测汞仪相连接。
作为优选,所述的二价汞还原系统包括一号反应器、一号洗气瓶、一号溶液瓶、二号溶液瓶、一号废液缸、二号废液缸;一号反应器通过管路和一号洗气瓶串联,一号洗气瓶通过管路连入测汞仪;所述的一号溶液瓶经第一蠕动泵与一号反应器相连,一号反应器经第二蠕动泵和一号废液缸相连;二号溶液瓶经第三蠕动泵与一号洗气瓶相连,一号洗气瓶经第四蠕动泵和二号废液缸相连。
作为优选,所述的二价汞吸收系统包括二号反应器、二号洗气瓶、三号溶液瓶、四号溶液瓶、三号废液缸、四号废液缸;二号反应器通过管路和二号洗气瓶串联,二号洗气瓶通过管路连入测汞仪;三号溶液瓶经第五蠕动泵与二号反应器相连,二号反应器经第六蠕动泵和三号废液缸相连;四号溶液瓶经第七蠕动泵和二号洗气瓶相连,二号洗气瓶经第八蠕动泵和四号废液缸相连。
本发明所述的一号溶液瓶盛放有二价汞还原溶液,具体为氯化锡/氯化氢溶液,即4wt%氯化亚锡、1w%t氯化氢溶液。
本发明所述的二号溶液瓶内盛放有5wt%的氢氧化钠溶液(碱液)。
本发明所述的三号溶液瓶内盛放有二价汞吸收溶液,具体为氯化钾/硫代硫酸钠溶液,即10%wt氯化钾、1%wt硫代硫酸钠溶液。
本发明所述的四号溶液瓶内盛放有5wt%的氢氧化钠溶液(碱液)。
本发明所述的一号反应器、一号洗气瓶、二号反应器和二号洗气瓶的结构均包括容器本体,容器本体上设置有一号支口、二号支口、三号支口和四号支口;所述的一号支口位于容器本体的上端,二号支口位于容器本体侧壁靠上端部,三号支口位于容器本体侧壁靠下端部,四号支口位于容器本体侧壁靠中间部;所述的四号支口与容器本体之间设置有缓冲管;所述的一号支口与进气管道连通,二号支口与出气管道连通,三号支口通过蠕动泵与溶液瓶连通,四号支口通过蠕动泵与废液缸连通。具体材质采用石英试管,取样后的烟气从一号支口进入试管,经过试管内管底部的小孔和试液充分反应,然后从二号支口进入下一个设备内;三号、四号支口为试剂液体进出的地方,试剂通过蠕动泵的帮助,从三号支口进入石英试管;四号支口处还连有一小段缓冲管,这个缓冲管的作用是帮助调节液体流出的速度;同时,当缓冲管里的液体累计到一定高度的时候,还可以防止气体误从四号支口逃逸,造成较大的误差损失。
本发明上述的结构包括了自动加减液体装置,自动加减液体装置通过石英试管和2个蠕动泵,4个储存液体的试液瓶构成;24小时自动加减药剂连续工作主要通过以下技术方案实现:石英试管的进试剂端口和一号蠕动泵相连,该蠕动泵再和试剂瓶相连,这样试剂经蠕动泵从试剂瓶流进石英试管;石英试管的出试剂端口和二号蠕动泵相连,二号蠕动泵再和负责储存废液的试液瓶相连,废液经二号蠕动泵从石英试管流进存废液的试液瓶里;要维持石英试管内的液面高度,需要将一、二号的蠕动泵速度调到近似,这由人工手动操作,以满足不同情况下对药品更好速度的不同要求。
本发明所述的二价汞还原系统、二价汞吸收系统与测汞仪之间的连接管道上设置有冷凝装置。
本发明装置所有监控或者手动操作的设备(包括蠕动泵,石英试管)都在外部面板,无论是操作还是监管都十分方便快捷。每两台蠕动泵和一个石英试管成一个竖线排列,方便分清装置连接。而内部使用的立体电源插座可以大大减少空间占用度,同时满足给8个蠕动泵提供电源。蠕动泵被设计放在箱子内部,只有旋转按钮及硅胶管接口处露在箱子外部,方便工作人员手工调节蠕动泵的速率以及连接设备。同时为了避免错综复杂的线路带来的安全以及不美观问题,用PVC方槽将电路和硅胶管都分开,固定在箱子内壁上。
反应器、洗气瓶都选用石英试管是因为普通的硅材料会对汞进行吸附,易导致汞的损失。凡是和含汞气流接触的零部件尽量避免选择用金属材料或者硅材料。气路管道选择聚四氟乙烯是因为该材料不会吸附气流中汞。液体管道使用硅胶管,因为气体不会从这里流通,所以也就不存在会有汞通过的情况。
储存液体的瓶子用了1L的玻璃瓶,其既可以储存酸性KCl溶液,也能存放NaOH溶液。整个箱子采用的是0.3毫米厚的白铁皮,涂了防锈漆。铁皮厚度足以支撑整个装置的搬运以及使用,同时油漆也尽量保护装置不在潮湿等极端地方下的生锈。
本发明还提供一种利用上述连续测量烟气各价态汞含量的装置测量汞含量的方法:
(1)检查装置气密性;(2)配置溶液,并将溶液倒入对应的试剂瓶中;(3)通电;(4)打开蠕动泵后调节泵的转动速度;(5)将烟气通入管道通入装置;经过二价汞还原系统、二价汞吸收系统处理后的气体进入测汞仪开始检测,获得汞含量数值。
本发明的优点和有益效果:
1.本发明基于经典OH法测量过程以及在线烟气汞测量技术,将两种方法的优势结合起来,规避各自的技术缺点(其中经典OH法测量过程相对复杂,且结果不能及时给出,对测量过程不能及时做出有效地指导作用;在线烟气汞测量技术只可以测量烟气中零价汞的含量),充分利用OH法的分价态测量以及在线烟气汞测量技术的零价汞测量特点提出一种方便快捷的测量方法。
2.本发明烟气处理装置的原理借鉴于OH法测汞的原理,OH法可以一次性采集、测定不同价态的汞,其也被认为是目前最高效、精准的测汞方法;本发明通过变更了传统OH法测汞的思路,将OH法中仅吸附二价汞和仅吸附零价汞的思路改变为仅吸附二价汞和还原二价汞来测得各价态汞含量。
3.本发明将烟气分成两部分,一部分采用在线烟气汞测量技术直接测量烟气中的零价汞含量从而得到烟气中零价汞含量;另一部分利用二价汞易溶于水溶液中,让烟气首先通过还原剂溶液将其中的二价汞还原成零价汞或吸附在液体中,之后溶液中零价汞随气流再利用在线烟气汞测量技术测量气流中的零价汞的含量从而得到烟气中的总汞含量。其具体反应方程如下:
Hg2+(g)+Sn2+→Hg0(g)+Sn4+
二价汞含量则利用总汞含量与零价汞含量的差值即可得到。
4.本发明现场测试数据可以很快地给出,测试人员对测试过程及时地做出有益的调整测试过程能够分别得出各价态汞含量,相比于传统的OH法,本发明可以同时直接测得总汞含量,零价汞含量和二价汞含量;测试方法简单,方便搬运,所需要测试人员较少,可实现24小时不间断测试;所用溶液都能在实验室配制,实用剂量也不大,大幅度降低成本,整个测量流程是安全绿色环保节能。
附图说明
图1本发明连续测量烟气各价态汞含量的装置结构示意图(有冷凝装置)。
图2本发明连续测量烟气各价态汞含量的装置结构示意图(无冷凝装置)。
图3本发明连续测量烟气各价态汞含量的装置中的反应器或者洗气瓶的结构示意图。
图4发明连续测量烟气各价态汞含量的装置中的自动加减试剂结构示意图。
图5发明连续测量烟气各价态汞含量的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步地的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例:
测量装置只用到三种化学试剂,分别为4%wt氯化亚锡·1%wt氯化氢溶液、5%wt氢氧化钠、10%wt氯化钾·1%wt硫代硫酸钠溶液。
作为一种具体的实施例1,如附图1所示:本发明的一种连续测量烟气各价态汞含量的装置,该装置包括取样装置、二价汞还原系统25、二价汞吸收系统26、冷凝装置10和测汞仪1;所述的取样装置一端连接有烟气排出口,另一端通过管路和二价汞还原系统、二价汞吸收系统并联;所述的二价汞还原系统、二价汞吸收系统的出料管路与冷凝装置10连接,冷凝装置10再与测汞仪相连接;
所述的二价汞还原系统包括一号反应器2、一号洗气瓶3、一号溶液瓶6、二号溶液瓶7、一号废液缸19、二号废液缸20;一号反应器通过管路和一号洗气瓶串联,一号洗气瓶通过管路连入测汞仪;所述的一号溶液瓶经第一蠕动泵11与一号反应器相连,一号反应器经第二蠕动泵12和一号废液缸相连;二号溶液瓶经第三蠕动泵13与一号洗气瓶相连,一号洗气瓶经第四蠕动泵14和二号废液缸相连;
所述的二价汞吸收系统包括二号反应器4、二号洗气瓶5、三号溶液瓶8、四号溶液瓶9、三号废液缸21、四号废液缸22;二号反应器通过管路和二号洗气瓶串联,二号洗气瓶通过管路连入测汞仪;三号溶液瓶经第五蠕动泵15与二号反应器相连,二号反应器经第六蠕动泵16和三号废液缸相连;四号溶液瓶经第七蠕动泵17和二号洗气瓶相连,二号洗气瓶经第八蠕动泵18和四号废液缸相连。
本发明所述的一号溶液瓶盛放有二价汞还原溶液,具体为氯化锡/氯化氢溶液,即4wt%氯化亚锡、1w%t氯化氢溶液。
本发明所述的二号溶液瓶内盛放有5wt%的氢氧化钠溶液(碱液)。
本发明所述的三号溶液瓶内盛放有二价汞吸收溶液,具体为氯化钾/硫代硫酸钠溶液,即10%wt氯化钾、1%wt硫代硫酸钠溶液。
本发明所述的四号溶液瓶内盛放有5wt%的氢氧化钠溶液(碱液)。
如附图2所示,为本发明装置的另一个实施例2,其中除了没有设置冷凝装置之外,其它的均与实施例1相同。
如附图3所示:本发明所述的一号反应器、一号洗气瓶、二号反应器和二号洗气瓶的结构均包括容器本体23,容器本体上设置有一号支口23.1、二号支口23.2、三号支口23.3和四号支口23.4;所述的一号支口位于容器本体的上端,二号支口位于容器本体侧壁靠上端部,三号支口位于容器本体侧壁靠下端部,四号支口位于容器本体侧壁靠中间部;所述的四号支口与容器本体之间设置有缓冲管24;所述的一号支口与进气管道连通,二号支口与出气管道连通,三号支口通过蠕动泵与溶液瓶连通,四号支口通过蠕动泵与废液缸连通。具体材质采用石英试管,取样后的烟气从一号支口进入试管,经过试管内管底部的小孔和试液充分反应,然后从二号支口进入下一个设备内;三号、四号支口为试剂液体进出的地方,试剂通过蠕动泵的帮助,从三号支口进入石英试管;四号支口处还连有一小段缓冲管,这个缓冲管的作用是帮助调节液体流出的速度;同时,当缓冲管里的液体累计到一定高度的时候,还可以防止气体误从四号支口逃逸,造成较大的误差损失。
如附图3所示:本发明上述的结构其中一个石英试管和2个蠕动泵,2个储存液体的试液瓶构成一个自动加减液体装置;24小时自动加减药剂连续工作主要通过以下技术方案实现:石英试管的进试剂端口和蠕动泵相连,该蠕动泵再和试剂瓶相连,这样试剂经蠕动泵从试剂瓶流进石英试管;石英试管的出试剂端口和另一个蠕动泵相连,该蠕动泵再和负责储存废液的试液瓶相连,废液经该蠕动泵从石英试管流进存废液的试液瓶里;要维持石英试管内的液面高度,需要将两个蠕动泵速度调到近似,这由人工手动操作,以满足不同情况下对药品更好速度的不同要求。
本发明装置所有监控或者手动操作的设备(包括蠕动泵,石英试管)都在外部面板,无论是操作还是监管都十分方便快捷。每两台蠕动泵和一个石英试管成一个竖线排列,方便分清装置连接。而内部使用的立体电源插座可以大大减少空间占用度,同时满足给8个蠕动泵提供电源。蠕动泵被设计放在箱子内部,只有旋转按钮及硅胶管接口处露在箱子外部,方便工作人员手工调节蠕动泵的速率以及连接设备。同时为了避免错综复杂的线路带来的安全以及不美观问题,用PVC方槽将电路和硅胶管都分开,固定在箱子内壁上。
反应器、洗气瓶都选用石英试管是因为普通的硅材料会对汞进行吸附,易导致汞的损失。凡是和含汞气流接触的零部件尽量避免选择用金属材料或者硅材料。气路管道选择聚四氟乙烯是因为该材料不会吸附气流中汞。液体管道使用硅胶管,因为气体不会从这里流通,所以也就不存在会有汞通过的情况。
储存液体的瓶子用了1L的玻璃瓶,其既可以储存酸性KCl溶液,也能存放NaOH溶液。整个箱子采用的是0.3毫米厚的白铁皮,涂了防锈漆。铁皮厚度足以支撑整个装置的搬运以及使用,同时油漆也尽量保护装置不在潮湿等极端地方下的生锈。
反应器、洗气瓶都选用石英试管是因为普通的硅材料会对汞进行吸附,易导致汞的损失。凡是和含汞气流接触的零部件尽量避免选择用金属材料或者硅材料。气路管道选择聚四氟乙烯是因为该材料不会吸附气流中汞。液体管道使用硅胶管,因为气体不会从这里流通,所以也就不存在会有汞通过的情况。
储存液体的瓶子用了1L的玻璃瓶,其既可以储存酸性KCl溶液,也能存放NaOH溶液。整个箱子采用的是0.3毫米厚的白铁皮,涂了防锈漆。铁皮厚度足以支撑整个装置的搬运以及使用,同时油漆也尽量保护装置不在潮湿等极端地方下的生锈。
烟气汞含量测量装置原理:
石英试管如图2所示,石英试管一共有4个支口,取样后的烟气从一号支口进入试管,经过试管内管底部的小孔,和试液充分反应,然后从二号支口进入下一个设备内。三号、四号支口为试剂液体进出的地方,试剂通过蠕动泵的帮助,从三号支口进入石英试管。四号支口处还连有一小段缓冲管24,这个缓冲管的作用是帮助调节液体流出的速度。同时,当缓冲管里的液体累计到一定高度的时候,还可以防止气体误从4号支口逃逸,造成较大的误差损失。
烟气汞含量测量装置自制装置实物和内部结构图如图5所示。该装置所有监控或者手动操作的设备(包括蠕动泵,石英试管)都在外部面板,无论是操作还是监管都十分方便快捷。每两台蠕动泵和一个石英试管成一个竖线排列,方便分清装置连接。而内部使用的立体电源插座可以大大减少空间占用度,同时满足给8个蠕动泵提供电源。蠕动泵被设计放在箱子内部,只有旋转按钮及硅胶管接口处露在箱子外部,方便工作人员手工调节蠕动泵的速率以及连接设备。同时为了避免错综复杂的线路带来的安全以及不美观问题,用PVC方槽将电路和硅胶管都分开,固定在箱子内壁上。
烟气汞含量测量装置使用说明:
(1)检查装置气密性,包括试管接口处,蠕动泵接口处,试剂瓶中管路是否和液面接触,试剂剩余量等情况。
(2)配置溶液,并将溶液倒入对应的试剂瓶中。
(3)将立体电源装置通入电后,打开各层的电源开关。
(4)打开蠕动泵后调节泵的转动速度。(一开始运行时,可将液体进口的速度调快,当液面达到理想高度后减缓速度,使液体进口和出口的速度保持一致)
(5)将气体管道进口和锅炉出气口或者取样装置连接。气体管道出口和测汞仪RA-915连接。
(6)打开RA-915测汞仪配备的电脑,选择连续监测实验。开始实验。
(7)打开气路装置、Hg蒸气发射装置,调节不同气体的流量,等待气体稳定。
(8)将模拟锅炉加热到300K,等待温度稳定。
(9)连接自制装置的气路进口和模拟锅炉的管道出气口,等待气体稳定后开始检测。
实验条件:
实验设计温度为300℃,并通入不同比例的CO2、N2、O2。其中载汞气体CO2,因其化学性质不活泼,实验过程不会造成对汞形态的变化;N2作为平衡气体;O2模拟大气中氧气成分,实际考虑到300℃情况下,氧气可能对汞价态的影响,氧气始终固定在0.06L/min,总气流量为1.5L/min。
设计安排的工况情况如表1所示。
表1实验设计工况表
为了消除试剂对本次实验带来的误差,还会特别设置对照组为自制装置内不放任何试剂的情况下,让载汞气体通过自制装置进入测汞仪测量,以此得到机械误差。
烟气汞含量测量装置机械误差测量:
表2机械误差测量试验数据
原始总汞读数:汞发生装置内产生的总汞含量
过装置总汞读数:汞发生装置内产生的汞经过装置(用水代替试剂)后的读数
机械误差=(原始总汞读数-过装置总汞读数)/原始读数×100%
经过三组实验比对,整个自制装置的机械误差平均为9.12%。通过分析可能造成机械损失的原因:
(1)部分汞可能滞留在试剂当中。因为试剂整体温度不差过20℃,虽然通进来的烟气有300℃,但可能在试剂的相对低温下,导致汞蒸气液化停留在试剂之中。
(2)石英试管之间的气路连接都用特氟龙(聚四氟乙烯)管。虽然聚四氟乙烯管对汞吸附能力相对较弱,但仍会引起汞的部分损失。
烟气汞含量测量实际运行数据测量:
表3实际运行试验数据
原始总汞读数:汞发生装置内产生的总汞含量。
零价汞读数:上文所提的总汞经过锅炉内飞灰催化,部分零价汞氧化成二价汞后剩余的零价汞读数。
经过装置后总汞读数:经过装置还原二价汞后,仪器测得的总汞读数
表4工作效率表
修正值=经过装置后总汞读数+(原始总汞读数-过装置总汞读数)
工作效率=修正值/原始总汞读数×100%
通过实验测得,该自制装置的工作效率平均为92.22%。这个效率是在已经修正机械误差基础上得到的数据。通过论证分析,工作效率的损失主要集中在两个方面。
(1)该自制装置不能完全将所有二价汞还原成零价汞。
(2)实验中,为了将Hg蒸气发生装置发出的零价汞转化为二价汞,飞灰被放入模拟锅炉内,在300℃下起到催化作用。部分的零价汞受此影响将被转化为二价汞。但是飞灰同时对汞有吸附作用,受限于实验器材,无法测得飞灰吸附了多少二价汞。而这一部分的损失也体现在了工作效率上。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质,在本发明的精神和原则之内,对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:该装置包括取样装置、二价汞还原系统、二价汞吸收系统、测汞仪;所述的取样装置一端连接有烟气通入管道,另一端通过管路和二价汞还原系统、二价汞吸收系统并联;所述的二价汞还原系统、二价汞吸收系统的出料管路与测汞仪相连接。
2.根据权利要求1所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的二价汞还原系统包括一号反应器、一号洗气瓶、一号溶液瓶、二号溶液瓶、一号废液缸、二号废液缸;一号反应器通过管路和一号洗气瓶串联,一号洗气瓶通过管路连入测汞仪;所述的一号溶液瓶经第一蠕动泵与一号反应器相连,一号反应器经第二蠕动泵和一号废液缸相连;二号溶液瓶经第三蠕动泵与一号洗气瓶相连,一号洗气瓶经第四蠕动泵和二号废液缸相连。
3.根据权利要求2所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的一号溶液瓶内盛放有浓度为4wt%氯化亚锡、1w%t氯化氢的混合溶液。
4.根据权利要求2所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的二号溶液瓶内盛放有5wt%的氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的二价汞吸收系统包括二号反应器、二号洗气瓶、三号溶液瓶、四号溶液瓶、三号废液缸、四号废液缸;二号反应器通过管路和二号洗气瓶串联,二号洗气瓶通过管路连入测汞仪;三号溶液瓶经第五蠕动泵与二号反应器相连,二号反应器经第六蠕动泵和三号废液缸相连;四号溶液瓶经第七蠕动泵和二号洗气瓶相连,二号洗气瓶经第八蠕动泵和四号废液缸相连。
6.根据权利要求5所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的三号溶液瓶内盛放有浓度为10%wt氯化钾、1%wt硫代硫酸钠混合溶液。
7.根据权利要求5所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的四号溶液瓶内盛放有5wt%的氢氧化钠溶液。
8.根据权利要求1所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的一号反应器、一号洗气瓶、二号反应器和二号洗气瓶的结构均包括容器本体,容器本体上设置有一号支口、二号支口、三号支口和四号支口;所述的一号支口位于容器本体的上端,二号支口位于容器本体侧壁靠上端部,三号支口位于容器本体侧壁靠下端部,四号支口位于容器本体侧壁靠中间部;所述的四号支口与容器本体之间设置有缓冲管;所述的一号支口与进气管道连通,二号支口与出气管道连通,三号支口通过蠕动泵与溶液瓶连通,四号支口通过蠕动泵与废液缸连通。
9.根据权利要求1所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置,其特征在于:所述的二价汞还原系统、二价汞吸收系统与测汞仪之间的连接管道上设置有冷凝装置。
10.一种利用权利要求1-9任一权利要求所述的连续测量烟气各价态汞含量的装置测量汞含量的方法,其特征在于:步骤包括:(1)检查装置气密性;(2)配置溶液,并将溶液倒入对应的试剂瓶中;(3)通电;(4)打开蠕动泵后调节泵的转动速度;(5)将烟气通入管道通入装置;经过二价汞还原系统、二价汞吸收系统处理后的气体进入测汞仪开始检测,获得汞含量数值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610949350.1A CN106568897A (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610949350.1A CN106568897A (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106568897A true CN106568897A (zh) | 2017-04-19 |
Family
ID=58535038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610949350.1A Pending CN106568897A (zh) | 2016-10-27 | 2016-10-27 | 连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106568897A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109557037A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-02 | 南京理工大学 | 应用于富氧装置中连续监测汞浓度的系统及方法 |
CN109738571A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-10 | 东南大学 | 一种用于气态汞分价态转换和测量的装置及方法 |
CN111426526A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-17 | 南京理工大学 | 一种燃煤烟气多价态汞同时取样装置和方法 |
CN111919116A (zh) * | 2018-04-12 | 2020-11-10 | 日立造船株式会社 | 汞浓度测定装置、排气处理装置以及排气处理方法 |
CN115932178A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-04-07 | 华能重庆珞璜发电有限责任公司 | 一种固定源烟气伴热直抽汞在线连续监测系统及方法 |
CN116026649A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-04-28 | 华能重庆珞璜发电有限责任公司 | 一种固定源烟气总汞浓度及形态在线连续监测系统和方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2646700Y (zh) * | 2003-10-08 | 2004-10-06 | 北京吉天仪器有限公司 | 用于氢化物发生法的间歇泵进样装置 |
CN102368065A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-03-07 | 上海电力学院 | 一种燃煤烟气中不同形态的汞含量的测定装置及其应用 |
CN202599844U (zh) * | 2012-04-17 | 2012-12-12 | 北京普析通用仪器有限责任公司 | 一种用于元素形态分析的氢化物发生系统 |
CN103076215A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-05-01 | 东南大学 | 鼓泡式超声波雾化汞价态转化装置及方法 |
CN203148750U (zh) * | 2013-01-25 | 2013-08-21 | 北京瑞利分析仪器有限公司 | 用于便携式原子荧光光谱仪的微型气液分离系统 |
-
2016
- 2016-10-27 CN CN201610949350.1A patent/CN106568897A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2646700Y (zh) * | 2003-10-08 | 2004-10-06 | 北京吉天仪器有限公司 | 用于氢化物发生法的间歇泵进样装置 |
CN102368065A (zh) * | 2011-09-26 | 2012-03-07 | 上海电力学院 | 一种燃煤烟气中不同形态的汞含量的测定装置及其应用 |
CN202599844U (zh) * | 2012-04-17 | 2012-12-12 | 北京普析通用仪器有限责任公司 | 一种用于元素形态分析的氢化物发生系统 |
CN103076215A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-05-01 | 东南大学 | 鼓泡式超声波雾化汞价态转化装置及方法 |
CN203148750U (zh) * | 2013-01-25 | 2013-08-21 | 北京瑞利分析仪器有限公司 | 用于便携式原子荧光光谱仪的微型气液分离系统 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111919116A (zh) * | 2018-04-12 | 2020-11-10 | 日立造船株式会社 | 汞浓度测定装置、排气处理装置以及排气处理方法 |
CN111919116B (zh) * | 2018-04-12 | 2022-11-08 | 日立造船株式会社 | 汞浓度测定装置、排气处理装置以及排气处理方法 |
CN109557037A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-02 | 南京理工大学 | 应用于富氧装置中连续监测汞浓度的系统及方法 |
CN109738571A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-05-10 | 东南大学 | 一种用于气态汞分价态转换和测量的装置及方法 |
CN111426526A (zh) * | 2020-04-16 | 2020-07-17 | 南京理工大学 | 一种燃煤烟气多价态汞同时取样装置和方法 |
CN115932178A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-04-07 | 华能重庆珞璜发电有限责任公司 | 一种固定源烟气伴热直抽汞在线连续监测系统及方法 |
CN116026649A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-04-28 | 华能重庆珞璜发电有限责任公司 | 一种固定源烟气总汞浓度及形态在线连续监测系统和方法 |
CN116026649B (zh) * | 2022-12-05 | 2024-02-13 | 华能重庆珞璜发电有限责任公司 | 一种固定源烟气总汞浓度及形态在线连续监测系统和方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106568897A (zh) | 连续测量烟气各价态汞含量的装置和测量方法 | |
CN101980013B (zh) | 一种吸附剂的活性检测系统 | |
CN105300744B (zh) | 一种火电厂烟气no和汞同时采样和检测的系统 | |
CN109000998B (zh) | 一种材料高温分解有毒烟气收集装置及方法 | |
CN103197341B (zh) | 适用于高压蒸汽管路环境下的甲基碘气体采样系统 | |
CN107941718B (zh) | 烟气污染物环保监测系统 | |
CN204422269U (zh) | 一种便携式氚化水采样装置 | |
CN211627359U (zh) | 一种烟气中三氧化硫含量的检测系统 | |
CN202676680U (zh) | 一种检测海水中低浓度氟利昂装置 | |
CN205280707U (zh) | 一种工业排放VOCs尾气现场检测评价装置 | |
CN203732348U (zh) | 一种环境水中碳-14测量的制样装置 | |
CN206725292U (zh) | 一种碳排放在线检测装置的气体捕集装置 | |
CN208224004U (zh) | 一种便携式废气含湿量重量法测定仪 | |
CN111537631A (zh) | 一种防氧化的二氧化硫离子色谱检测方法 | |
CN110687062A (zh) | 一种烟气中三氧化硫含量的检测系统及检测方法 | |
CN105973337A (zh) | 一种气体产物计量与干燥取样的实验装置及实验方法 | |
CN206300949U (zh) | 一种油气回收实验测定装置 | |
CN108444857A (zh) | 一种便携式废气含湿量重量法测定仪 | |
CN209784284U (zh) | 一种检测焦炉烟道气成分时用的采样装置 | |
CN202486079U (zh) | 一种瓦斯气中油水灰含量测定用冷凝装置 | |
CN210136113U (zh) | 一种固定污染源综合采样装置 | |
CN207923763U (zh) | 一种氟化氢的密闭取样及水分检测装置 | |
CN203164193U (zh) | 一种烟气形态汞排放连续监测系统 | |
CN209280659U (zh) | 连续监测so3的浓度的装置 | |
CN208953359U (zh) | 一种原油中汞的分离、收集设备 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170419 |