CN107462532A - 一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用特制的改性高硫石油焦吸附剂替代活性炭对电厂烟气进行干法汞浓度测量的方案。制备改性高硫石油焦的过程包括对原始石油焦进行Na2S溶液活化和NH4Br溶液改性两个步骤。特制的吸附管中含有两段特制的改性高硫石油焦吸附剂，沿烟气流经顺序依次为吸附段和穿透段。测量时，烟气依次流经除尘装置、吸附管和除水装置。在吸附管中，烟气中的气相汞被特制的改性高硫石油焦吸附剂吸附。利用中子活化分析法来分析吸附剂中的汞含量，或用酸液浸滤吸附剂后利用冷原子吸收光谱法或冷原子荧光光谱法分析滤液中的汞含量。本发明利用特制的廉价吸附剂代替价格高昂的活性炭，有效地降低了干法烟气汞浓度测量的成本。

Description

一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法
技术领域
本发明涉及电厂烟气汞测量领域，具体地说涉及一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法。
背景技术
汞是一种毒性很强的重金属污染物，在常温下性质稳定。汞及其化合物都具有很强的生物毒性，并且具有生物积累特性，对人类健康和全球生态系统产生严重威胁。现阶段，燃煤电厂汞排放是人为汞污染的主要来源，燃煤烟气中汞的存在形式主要为元素态汞(Hg0)，氧化态汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)。为了控制大气汞污染，对燃煤电厂烟气的汞浓度进行监测具有十分重要的意义。
国内外学者在烟气汞浓度测量方面进行了大量的工作，提出了许多卓有成效的方法。这些方法大致可以分为两大类：取样分析法和连续监测法。
取样分析法又可分为湿法测量和干法测量。湿法测量即使用化学试剂吸收烟气中的汞，然后对吸收液进行消解，最后用冷原子吸收光谱法（CVAAS）或冷原子荧光光谱法（CVAFS）测定汞浓度。安大略法（Ontario Hydro Method，OHM）为一种典型的湿法测量法，该方法精确度高，被美国环境保护署（EPA）推荐为汞浓度的标准检测法；但是另一方面，该方法所需的测量时间较长，现场所需的设备较复杂，实际应用时不够方便。
干法测量即使用固体吸附剂吸附烟气中的汞，然后对吸附剂进行酸液浸滤，并使用冷原子吸收光谱法或冷原子荧光光谱法进行汞浓度分析。目前国际上常用的固体吸附剂为活性炭。活性炭对汞的吸附效果好，但成本高昂，不利于推广。
无论是湿法测量还是干法测量，都需要在现场取样后带回实验室进行分析，所需的测量时间长，不能对烟气中的汞浓度进行连续的检测。近年来逐渐发展的连续监测法可以弥补取样分析法的这一缺点。连续监测法是基于冷原子吸收光谱（CVAAS）、冷原子荧光光谱（CVAFS）、原子放射光谱（AES）和新兴化学微传感器等先进技术而发展建立起来的，可实现对烟气汞浓度的实时监测和分析。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，其采用一种廉价高效的改性高硫石油焦吸附剂作为活性炭的替代品，进行烟气汞浓度测量，从而大大降低了干法测量汞浓度的工业成本,为达此目的，本发明提供一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，所述利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法的设备包括除尘装置、吸附管、温度控制装置、除水装置和流量控制装置，具体步骤如下：
1）从烟道中取样的烟气先流经除尘装置，除去烟气中的飞灰；
2）然后再流经含有两段改性高硫石油焦吸附剂的吸附管，烟气中的气相汞被吸附剂捕捉，烟气经过除尘装置和吸附管的过程中通过温度控制装置进行温度控制，防止气相汞的冷凝；
所述吸附剂经过如下步骤制备；
a. 活化：选取原始高硫石油焦为原料，经破碎筛分，获得400~500目的高硫石油焦颗粒，与30%质量分数的Na2S溶液按照质量比1:0.4进行混合，浸泡2h后过滤、烘干，然后放入活化炉内，在N2气氛下以一定的升温速率升温到800℃，并恒温2h，冷却至室温后取出，得到活化高硫石油焦；
b. 改性：称取1g NH4Br 药品于烧杯中，向烧杯中加入100ml去离子水，得到1%质量分数的NH4Br溶液，向其中加入需要改性的一定质量的活化高硫石油焦置于磁力搅拌器上搅拌12 h；过滤后在45 ℃下热烘6 h，得到改性高硫石油焦，放入试剂瓶并保存于干燥器中待用；
3）然后再流经除水装置，除去烟气中的水分；
4）最后到达流量控制装置流出；
5）利用中子活化分析法来分析吸附剂中的汞含量，或用酸液浸滤吸附剂后利用冷原子吸收光谱法或冷原子荧光光谱法分析滤液中的汞含量。
本发明的进一步改进，所述除尘装置包括旋风分离器和过滤装置，所述旋风分离器和过滤装置通过管道相连旋风分离器用于除去烟气中颗粒较大的飞灰（PM10），过滤器用于除去烟气中颗粒较小的飞灰（PM2.5）。
本发明的进一步改进，所述吸附管长度为200mm，外径为10mm，用聚四氟乙烯材料固定安装，所述吸附管中放置含吸附段和穿透段两段的改性高硫石油焦吸附剂，两段吸附剂前后和两段吸附剂之间为织物间隔层，烟气流经顺序依次为吸附段和穿透段，吸附管主要采用以上结构。
本发明的进一步改进，所述温度控制装置采用PID控制算法，用于控制除尘装置和吸附管中烟气的温度为110-130℃，防止气相汞的冷凝。
本发明的进一步改进，所述流量控制装置包括转子流量计和水环真空泵，所述转子流量计和水环真空泵通过管道相连。
本发明提供一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，该方案利用廉价的石油焦制备改性高硫石油焦吸附剂，代替价格高昂的活性炭，从而可以有效地改进了现有的干法烟气汞测量方案存在的问题，降低了工业推广的成本，间接为人为汞污染的预防和治理作出了贡献。
附图说明
图1是本发明所述测量方案的流程示意图。
图2是本发明所述测量方案的实物连接简图。
图3是本发明吸附管示意图，其中S1、S2是两段特制的改性高硫石油焦吸附剂，P1、P2、P3是织物间隔层。
图4是本发明除尘装置示意图。
图示说明:
1、除尘装置；11、旋风分离器；12、过滤装置；2、吸附管；3、温度控制装置；4、除水装置；5、转子流量计；6、水环真空泵。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，其采用一种廉价高效的改性高硫石油焦吸附剂作为活性炭的替代品，进行烟气汞浓度测量，从而大大降低了干法测量汞浓度的工业成本。
如流程示意图图1和实物连接简图图2所示，从烟道中取样的烟气先流经除尘装置1，除去烟气中的飞灰；然后再流经含有两段改性高硫石油焦吸附剂的吸附管2，烟气中的气相汞被吸附剂捕捉；然后再流经除水装置4，除去烟气中的水分；最后到达流量控制装置（转子流量计5、水环真空泵6等）。温度控制装置3采用PID控制算法，用于控制除尘装置和吸附管中烟气的温度为120℃左右，防止气相汞的冷凝。
如图3所示，吸附管2由耐热玻璃制成，长度为200mm，外径为10mm，用聚四氟乙烯材料固定安装。管内含有两段改性高硫石油焦吸附剂，每段吸附剂质量为500mg，沿烟气流经方向第一段为吸附段，第二段为穿透段。两段吸附剂前后和两段吸附剂之间为织物间隔层。
如图4所示，除尘装置1由旋风分离器11和过滤装置12组成。旋风分离器11用于除去烟气中颗粒较大的飞灰（PM10），过滤器用于除去烟气中颗粒较小的飞灰（PM2.5）。
如技术方案中所述，为了制备改性高硫石油焦吸附剂，需对原始石油焦进行活化和改性两个过程：选取原始高硫石油焦为原料，经破碎筛分，获得400~500目的高硫石油焦颗粒，与30%质量分数的Na2S溶液按照质量比1:0.4进行混合，浸泡2h后过滤、烘干，然后放入活化炉内，在N2气氛下以一定的升温速率升温到800℃，并恒温2h，冷却至室温后取出，得到活化高硫石油焦。称取1g NH4Br 药品于烧杯中，向烧杯中加入100ml去离子水，得到1%质量分数的NH4Br溶液，向其中加入需要改性的一定质量的活化高硫石油焦置于磁力搅拌器上搅拌12 h；过滤后在45 ℃下热烘6 h，得到本方案所需的改性高硫石油焦。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，所述利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法的设备包括除尘装置（1）、吸附管（2）、温度控制装置（3）、除水装置（4）和流量控制装置，具体步骤如下，其特征在于：
1）从烟道中取样的烟气先流经除尘装置（1），除去烟气中的飞灰；
2）然后再流经含有两段改性高硫石油焦吸附剂的吸附管（2），烟气中的气相汞被吸附剂捕捉，烟气经过除尘装置（1）和吸附管（2）的过程中通过温度控制装置（3）进行温度控制，防止气相汞的冷凝；
所述吸附剂经过如下步骤制备；
a. 活化：选取原始石油焦为原料，经破碎筛分，获得400~500目的石油焦颗粒，与30%质量分数的Na2S溶液按照质量比1:0.4进行混合，浸泡2h后过滤、烘干，然后放入活化炉内，在N2气氛下以一定的升温速率升温到800℃，并恒温2h，冷却至室温后取出，得到活化高硫石油焦；
b. 改性：称取1g NH4Br 药品于烧杯中，向烧杯中加入100ml去离子水，得到1%质量分数的NH4Br溶液，向其中加入需要改性的一定质量的活化高硫石油焦置于磁力搅拌器上搅拌12 h；过滤后在45 ℃下热烘6 h，得到改性高硫石油焦，放入试剂瓶并保存于干燥器中待用；
3）然后再流经除水装置（4），除去烟气中的水分；
4）最后到达流量控制装置流出；
5）利用中子活化分析法来分析吸附剂中的汞含量，或用酸液浸滤吸附剂后利用冷原子吸收光谱法或冷原子荧光光谱法分析滤液中的汞含量。
2.根据权利要求1所述的一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，其特征在于：所述除尘装置（1）包括旋风分离器（11）和过滤装置（12），所述旋风分离器（11）和过滤装置（12）通过管道相连。
3.根据权利要求1所述的一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，其特征在于：所述吸附管（2）长度为200mm，外径为10mm，用聚四氟乙烯材料固定安装，所述吸附管（2）中放置含吸附段和穿透段两段的改性高硫石油焦吸附剂，两段吸附剂前后和两段吸附剂之间为织物间隔层，烟气流经顺序依次为吸附段和穿透段。
4.根据权利要求1所述的一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，其特征在于：所述温度控制装置采用PID控制算法控制除尘装置（1）和吸附管（2）中烟气的温度为110-130℃。
5.根据权利要求1所述的一种利用改性高硫石油焦进行烟气汞浓度测量的方法，其特征在于：所述流量控制装置包括转子流量计（5）和水环真空泵（6），所述转子流量计（5）和水环真空泵（6）通过管道相连。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112079355A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中国石油化工股份有限公司 一种富硫活性炭及其制备方法
CN112611718A (zh) * 2020-11-30 2021-04-06 杭州春来科技有限公司 船舶燃油含硫比遥感监测系统及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205192809U (zh) * 2015-11-11 2016-04-27 华能国际电力股份有限公司 一种火电厂烟气no和汞同时采样和检测的系统
CN206818487U (zh) * 2017-05-02 2017-12-29 华北电力大学 一种多功能烟气汞自动取样系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205192809U (zh) * 2015-11-11 2016-04-27 华能国际电力股份有限公司 一种火电厂烟气no和汞同时采样和检测的系统
CN206818487U (zh) * 2017-05-02 2017-12-29 华北电力大学 一种多功能烟气汞自动取样系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
林晓珍: "燃煤汞氧化脱除及其对NO、SO2影响的实验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *
洪亚光: "载溴高硫石油焦活性炭脱汞实验研究", 《中国电机工程学报》 *
洪亚光: "高硫石油焦喷射脱汞实验研究", 《工程热物理学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112079355A (zh) * 2019-06-12 2020-12-15 中国石油化工股份有限公司 一种富硫活性炭及其制备方法
CN112079355B (zh) * 2019-06-12 2022-06-07 中国石油化工股份有限公司 一种富硫活性炭及其制备方法
CN112611718A (zh) * 2020-11-30 2021-04-06 杭州春来科技有限公司 船舶燃油含硫比遥感监测系统及方法
CN112611718B (zh) * 2020-11-30 2022-06-21 杭州春来科技有限公司 船舶燃油含硫比遥感监测系统及方法

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