CN111458458A - 一种燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃煤烟气汞含量的测量领域,具体涉及一种燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置。包括气固分离系统,载气流量控制系统,氧化态汞转化系统,颗粒态汞转化系统和汞浓度测量系统;气固分离系统后连接氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统,气固分离系统将烟气中的气体和固体分离,气体进入氧化态转化系统,固体进入颗粒态汞转化系统;载气流量控制系统与颗粒态汞转化系统,用于颗粒的运载,且控制载气流量和烟气流量相同;汞浓度测量系统,与氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统相连,用于测量两种系统中的汞浓度并记录。本发明的测量装置,能够直接对燃煤烟气中的汞浓度进行测量,减少了对烟气取样这个过程,能够简化系统流程,降低成本。
Description
技术领域
本发明属于燃煤烟气汞含量的测量领域,具体涉及一种燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置。
背景技术
汞是一种重金属元素,具有毒性,可以通过食物链进行富集,还可以随着大气进行迁移,这些特性加大了汞对于自然环境和人类生命健康的危害。大气中汞污染主要是人为导致的,而燃煤的燃烧则是人为汞污染的主要来源。中国虽然在新能源发电技术取得较大突破,但是在未来比较长的时间里,中国能源结构都是以煤炭为主体的。因此,中国的汞污染问题应该得到重视,而中国也制定了一系列排放标准,将汞的排放浓度限制在0.01mg/m3以内。
燃煤烟气中的汞主要以氧化态汞、颗粒态汞和单质态汞等三种形式存在,现在的测量技术存在的问题主要是不能够直接测量燃煤烟气的汞浓度,常用的测量汞浓度的方法有OHM和30B等方法,这些方法均需要先取样才能继续进行测量,流程比较复杂,而且都需要在颗粒物处理装置后进行采样。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置,包括气固分离系统,载气流量控制系统,氧化态汞转化系统,颗粒态汞转化系统和汞浓度测量系统;
所述气固分离系统后连接氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统,所述气固分离系统将烟气中的气体和固体分离,气体进入氧化态转化系统,固体进入颗粒态汞转化系统;
所述载气流量控制系统与颗粒态汞转化系统,用于颗粒的运载,且控制载气流量和烟气流量相同;
所述汞浓度测量系统,与氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统相连,用于测量两种系统中的汞浓度并记录。
进一步的,所述气固分离系统包括流量计Ⅰ和旋风分离器;
所述流量计Ⅰ记录气固分离系统的烟气流量;
所述旋风分离器的气体出口连接氧化态汞转化系统,所述旋风分离器的固体出口连接颗粒态汞转化系统。
进一步的,所述氧化态汞转化系统包括氧化态汞转化装置和干燥装置;
所述氧化态汞转化装置中放置转化溶液,用于将氧化态汞转化为单质汞;
所述干燥装置设置在氧化态汞转化装置后侧,用于对氧化态汞转化装置产生的单质汞进行干燥。
进一步的,所述转化溶液为氯化亚锡盐酸溶液,氯化亚锡质量分数为10%,盐酸体积分数为10%;
所述干燥装置采用干燥剂进行干燥。
进一步的,所述颗粒态汞转化系统包括依次设置的加热子系统、冷却子系统和过滤子系统;
所述加热子系统将固态颗粒汞高温热解,生成单质汞,单质汞伴随载气进入测量系统;
所述冷却子系统用于对单质汞的冷却;
所述过滤子系统用于对冷却后的单质汞进行过滤。
进一步的,所述加热子系统包括测温装置和加热装置;
所述加热装置用于对颗粒汞进行加热,加热的温度为800℃以上;
所述测温装置的测温范围为800℃以上。
进一步的,所述冷却子系统包括烟气管道和套设在烟气管道外周的冷却水套。
进一步的,所述过滤子系统中设置滤膜过滤装置,滤膜微孔直径为0.4-0.5μm。
进一步的,所述载气流量控制系统包括高压气瓶,流量计Ⅱ和阀门;所述高压气瓶中的气体为不影响汞浓度测量的气体之一。
进一步的,所述汞浓度测量系统包括测汞仪Ⅰ,测汞仪Ⅱ和计算机;
所述测汞仪Ⅰ连接在氧化态汞转化系统后,用于对气体汞含量进行测量;所述测汞仪Ⅱ连接在颗粒态汞转化系统后,用于对气体汞含量进行测量;所述测汞仪Ⅰ和测汞仪Ⅱ后连接计算机。
一种利用上述的测量装置进行测量的方法,包括如下步骤:
(1)燃煤烟气管道入口流入,通过流量计观察烟气的流量,根据烟气流量,利用阀门调整载气流量,使二者流量相同。烟气流经旋风分离器,利用离心力将颗粒态汞和烟气分离出来,分别进入后续的处理系统;
(2)经气固分离后,气体和固体进入不同的系统进行转化处理。处理后的烟气进入氧化态汞转化装置进行转化、干燥和过滤,颗粒态汞则进入颗粒态汞转化装置进行高温热解,释放其中的汞并转化为单质,伴随着载气进入测量系统;
(3)经转化装置,氧化态汞和颗粒态汞均转化为单质态汞,分别进入测汞仪进行测量,并被计算机记录下来,而汞的总浓度就是测汞仪测量结果对应的浓度之和。
本发明与现有技术相比,其显著优点在于:
(1)本发明提供的测量装置,能够直接对燃煤烟气中的汞浓度进行测量,减少了对烟气取样这个过程,能够简化系统流程,降低成本;
(2)本发明提供的测量装置,采用旋风分离器分离颗粒态汞和烟气,利用滤膜防止粉尘进入测汞仪,因而装置可以应用于粉尘较多的烟气中;
(3)本发明提供的测量装置,利用流量计和阀门控制载气流量和烟气流量一致,可以直接对烟气中颗粒态汞的浓度进行测量;
(4)本发明提供的测量装置,采用测汞仪,可以实现对于燃煤烟气中汞浓度的连续测量,提升测量的准确度。
附图说明
图1为本发明燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置结构示意图。
附图标记说明:
1-流量计Ⅰ,2-旋风分离器,3-氧化态汞转化装置,4-干燥装置,5-测汞仪Ⅰ,6-高压气瓶,7-流量计Ⅱ,8-阀门,9-测温装置,10-加热装置,11-冷却水套,12-烟气管道,13-滤膜过滤装置,14-测汞仪Ⅱ,15-计算机。
具体实施方式
如图1所示,本发明公开了一种燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置。该装置利用了颗粒态汞高温热解、氯化亚锡盐酸溶液强氧化性等特性,装置包括气固分离系统,载气流量控制系统,颗粒态汞转化系统,氧化态汞转化系统,汞浓度测量系统。本发明中的多价态汞总浓度测量的装置通过采用旋风分离器和滤膜过滤装置,解决了取样装置不能应用于粉尘较多的烟气中的问题;通过采用氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统,解决了燃煤烟气中的汞无法直接在线测量的问题。
结合图1,本发明提供的燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置,装置包括气固分离系统,载气流量控制系统,颗粒态汞转化系统,氧化态汞转化系统,汞浓度测量系统。
其中气固分离系统包括流量计1和旋风分离器2;载气流量控制系统包括高压气瓶6,流量计7和阀门8;氧化态汞转化系统包括氧化态汞转化装置3和干燥装置4,氧化态汞转化装置中为浓度10%的SnCl2盐酸溶液,干燥装置采用干燥剂干燥;颗粒态汞转化系统包括测温装置9,加热装置10,冷却水套11,烟气管道12和滤膜过滤装置13;汞浓度测量系统包括测汞仪5,测汞仪14和计算机15。
燃煤烟气通过流量计1进入测量系统,后经旋风分离器2进行气固分离,分理出的气体和固体,分别进入氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统。氧化态汞转化系统主要有氧化态汞转化装置3和干燥装置4,后接测汞仪5,最终将数据计入计算机15。在氧化态汞转化系统前面有载气流量控制系统,载气从高压气瓶6流出,经过流量计7和阀门8,和颗粒态汞在加热装置10中汇合,后续则经过冷却系统和滤膜过滤装置13,进入测汞仪14,测量结果最终被计算机15记录下来。
本发明提供的方法包括如下步骤:
步骤1、用体积分数为10%的HCl溶液作为溶质配制质量分数为10%的SnCl2溶液,并用10%的HNO3溶液浸泡清洗所有管道,防止汞的损失;
步骤2、烟气流入流量计1,流量计1记录烟气流量,根据测得的烟气流量,调整阀门8,使得流量计1和测量载气流量的流量计7参数一致,而流量计1后面接入旋风分离器2,旋风分离器2分离出颗粒态汞,根据产物的不同,分别将气体和固体送入颗粒态汞转化装置和氧化态汞转化装置;
步骤3、经分离后,烟气进入氧化态汞转化系统,首先进入氧化态汞转化装置3,氧化态汞和其中的氯化亚锡盐酸溶液反应产生单质态汞,后进入干燥装置4进行干燥,紧接着进入测汞仪5进行测量,最后结果输入计算机1并记录下来;
步骤4、分离后的固体颗粒进入颗粒态汞转化系统,颗粒态汞在加热装置10经受到800℃以上的高温后热解,产生气态单质汞,经由高压气瓶6产生的载气将气态汞载入冷却系统,经过冷却水套11的冷却,载气进入滤膜过滤装置13,载气中的颗粒物被滤膜吸附,净化后的载气进入测汞仪14测量,并将结果计入计算机;
步骤5、测汞仪5测量了除去颗粒部分烟气中汞的浓度,而测汞仪14则是颗粒部分的汞浓度,测汞仪的测量结果计算机记录下来,而把这两个结果相加得到的就是燃煤烟气中的汞的总浓度。
本发明装置可以应用在燃煤电厂烟气汞浓度测量中,使用方便,测试精确度高,具有很高的实用价值。
Claims (10)
1.一种燃煤烟气多价态汞总浓度测量的装置,其特征在于,包括气固分离系统,载气流量控制系统,氧化态汞转化系统,颗粒态汞转化系统和汞浓度测量系统;
所述气固分离系统后连接氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统,所述气固分离系统将烟气中的气体和固体分离,气体进入氧化态转化系统,固体进入颗粒态汞转化系统;
所述载气流量控制系统与颗粒态汞转化系统,用于颗粒的运载,且控制载气流量和烟气流量相同;
所述汞浓度测量系统,与氧化态汞转化系统和颗粒态汞转化系统相连,用于测量两种系统中的汞浓度并记录。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述气固分离系统包括流量计Ⅰ(1)和旋风分离器(2);
所述流量计Ⅰ(1)记录气固分离系统的烟气流量;
所述旋风分离器(2)的气体出口连接氧化态汞转化系统,所述旋风分离器(2)的固体出口连接颗粒态汞转化系统。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述氧化态汞转化系统包括氧化态汞转化装置(3)和干燥装置(4);
所述氧化态汞转化装置(3)中放置转化溶液,用于将氧化态汞转化为单质汞;
所述干燥装置(4)设置在氧化态汞转化装置后侧,用于对氧化态汞转化装置产生的单质汞进行干燥。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述转化溶液为氯化亚锡盐酸溶液,氯化亚锡质量分数为10%,盐酸体积分数为10%;
所述干燥装置(4)采用干燥剂进行干燥。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述颗粒态汞转化系统包括依次设置的加热子系统、冷却子系统和过滤子系统;
所述加热子系统将固态颗粒汞高温热解,生成单质汞,单质汞伴随载气进入测量系统;
所述冷却子系统用于对单质汞的冷却;
所述过滤子系统用于对冷却后的单质汞进行过滤。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述加热子系统包括测温装置(9)和加热装置(10);
所述加热装置(10)用于对颗粒汞进行加热,加热的温度为800℃以上;
所述测温装置(9)的测温范围为800℃以上。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述冷却子系统包括烟气管道(12)和套设在烟气管道(12)外周的冷却水套(11)。
8.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述过滤子系统中设置滤膜过滤装置(13),滤膜微孔直径为0.4-0.5μm。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述载气流量控制系统包括高压气瓶(6),流量计Ⅱ(7)和阀门(8);所述高压气瓶(6)中的气体为不影响汞浓度测量的气体之一。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述汞浓度测量系统包括测汞仪Ⅰ(5),测汞仪Ⅱ(14)和计算机;
所述测汞仪Ⅰ(5)连接在氧化态汞转化系统后,用于对气体汞含量进行测量;所述测汞仪Ⅱ(14)连接在颗粒态汞转化系统后,用于对气体汞含量进行测量;所述测汞仪Ⅰ(5)和测汞仪Ⅱ(14)后连接计算机。
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CN113959792A (zh) * | 2021-10-25 | 2022-01-21 | 西安热工研究院有限公司 | 一种基于低温等离子体热解的烟气中汞测量装置及方法 |
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