CN111487370A - 一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃煤烟气汞含量测试领域，具体涉及一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置及方法。所述氧化态汞转化并测量燃煤烟气总汞含量的装置包括：烟气加热系统，主要用于加热燃煤烟气并使氧化态汞分解为单质态汞；冷却系统，主要用于冷却烟气；尾气处理系统，主要用于吸收冷却后烟气产生的尾气和脱除烟气中含有的水分；测量系统，主要用于测量记录烟气中的汞含量。所有装置通过耐高温耐腐蚀的导管进行连接。本发明提供的连续测量汞含量装置，利用氧化态汞的高温热解特性，实现测汞仪测量燃煤烟气中的总汞浓度；本发明装置可以应用在燃煤电厂排放烟气的汞含量测试中，使用方便，测试精确度高，具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于燃煤烟气汞含量测试领域，具体涉及一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置及方法。
背景技术
汞是继粉尘、氮氧化物、硫氧化物之后燃煤产生的第四大污染物，其具有毒性、随大气迁移、通过食物链富集等特性，严重危害了自然环境和人们的生命健康。中国是产煤用煤大国，煤在我国能源结构中占比达到了75％。中国每年人为汞排放量达到500-700t，占全球人为总排放的25％。燃煤的大量使用导致了严重的汞污染，为减轻环境压力，2015年上海环保局颁布《大气污染物综合排放标准(DB 31/933-2015)》，将汞排放量的上限定在0.01mg/Nm3。
燃煤烟气中的汞主要以气态单质汞、氧化态汞和颗粒态汞三种形式存在，而能够连续测量汞浓度的测汞仪只能测量单质态汞，无法测量其他形态的汞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置及方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置，包括由管道依次连接的：
烟气加热系统：用于加热燃煤烟气使氧化态汞分解为单质态汞；
冷却系统：用于冷却烟气；
尾气处理系统：用于吸收加热后烟气产生的尾气和脱除烟气中含有的水分；
测量系统：用于测量记录烟气中的汞含量。
进一步的，所述烟气加热系统包括测温装置和加热装置；
燃煤烟气经过管道进入加热装置，加热装置对燃煤烟气进行加热使氧化态汞分解为单质态汞；所述测温装置用于测量烟气加热系统内的温度。
进一步的，所述测温装置的测温范围为800-1300℃，所述测温装置为热电偶。
进一步的，所述加热装置的孔径为管道孔径的4-6倍。
进一步的，所述冷却系统为水浴冷却方式，所述冷却系统包括水浴锅和放置在水浴锅内的气体连接装置。
进一步的，所述水浴锅内放置冰水混合物。
进一步的，所述尾气处理系统包括尾气处理溶液和溶液盛放装置；
所述尾气处理溶液为强碱溶液，用于吸收氧化态汞分解产生的尾气。
进一步的，所述干燥装置采用干燥剂进行干燥；所述干燥剂优选为硅胶。
进一步的，所述测量系统包括测汞仪和计算机；
所述测汞仪和计算机连接，并将测汞仪的测量数据记录在计算机中。
一种利用上述的装置进行烟气总汞含量的方法，包括如下步骤：
步骤(1)：燃煤烟气从烟气加热系统管道进入，进入烟气加热装置，利用测温装置(1)对温度进行监测，使氧化态汞分解为单质态汞；
步骤(2)：高温加热后的烟气进入冷却系统进行冷却，之后进入尾气处理系统，除去氧化态汞分解产生的尾气，然后对尾气净化后的烟气进行干燥处理；
步骤(3)：干燥后的烟气进入测汞仪进行汞浓度测量，并将测量的结果输入计算机以进行记录和比对。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明提供的连续测量汞含量装置，利用氧化态汞的高温热解特性，实现测汞仪测量燃煤烟气中的总汞浓度；
(2)本发明提供的测汞装置，通过和计算机连接，能够实时记录燃煤烟气中的汞浓度变化，从而使测量更加精确。
附图说明
图1为本发明的测量烟气总汞含量的装置示意图。
附图标记说明：
1-测温装置，2-加热装置，3-水浴冷却装置，4-水浴锅，5-连接气体装置，6-尾气处理装置，7-尾气处理溶液，8-溶液盛放装置，9-干燥装置，10-测汞仪，11-计算机。
具体实施方式
针对燃煤烟气测汞领域存在的不能连续进行汞测量、不同形态的汞需要单独取样测量的问题，提供一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置。利用氧化态汞高温热解特性，使只能测量单质态汞的测汞仪能够测量燃煤烟气中的总汞浓度，并通过和计算机连接能够实时测量并记录燃煤烟气的汞含量。该装置可以应用在燃煤电厂的汞浓度测试中，使用方便，测试精确度高。
本发明公开了一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置。装置包括烟气加热系统，冷却系统，尾气处理系统以及测量系统。本发明中的测量烟气总汞含量的装置利用氧化态汞的高温热解特性，解决了燃煤烟气中无法直接测量烟气中总汞浓度的问题。
结合图1，本发明提供的氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置，该装置包括烟气加热系统，冷却系统，尾气处理系统以及测量系统。
其中烟气加热系统包括测温装置1和加热装置2；冷却系统包括水浴冷却装置3，水浴冷却装置包括水浴锅4和气体连接装置5；尾气处理系统包括尾气处理装置6和干燥装置9，尾气处理装置6包括尾气处理溶液7和溶液盛放装置8；测量系统包括测汞仪10和计算机11。
烟气从烟气加热系统的导管进入烟气加热装置2，可以通过测温装置1测量烟气加热的温度，测温装置2后接水浴冷却装置3，水浴冷却装置3后接尾气处理装置6，尾气处理装置6后接干燥装置9，干燥装置9后接测汞仪10和计算机11进行汞浓度测量和记录。
本发明提供的方法包括如下步骤
步骤1、配置8％-10％的强碱溶液(如KOH和NaOH)，并用10％的HNO3溶液对所有管道进行浸泡处理，洗去管道中含有的会对汞产生吸附的杂质，降低汞在测量过程中的吸附损失效应的影响，提升测量结果的准确性；
步骤2、燃煤烟气进入烟气加热系统，由导管进入加热装置2，加热装置2的孔径大于导管的孔径，是导管孔径的4-6倍，从而延长烟气在加热装置中的停留时间，并且能够大范围加热燃煤烟气。通过测温装置1监测烟气加热温度，使温度始终处于800-1300℃之间，燃煤烟气中含有的大部分氧化态汞(如HgCl2和HgSO4)在高温情况下发生分解，产生气态单质汞和Cl2、SO2等的尾气，过程中的化学反应方程式见反应式(1)和反应式(2)。
步骤3、经加热处理后，燃煤烟气进入冷却系统，首先进入水浴冷却装置3，水浴装置采用冰水浴，烟气进入气体连接装置5，通过冰水浴进行冷却，降低烟气温度至120-150℃之间，从而降低烟气进入测量系统的温度，避免测汞仪对高温烟气直接进行测量，减少高温烟气对于测汞仪的危害以及对测量结果的影响。
步骤4、烟气从冷却系统出来进入尾气处理系统，经过加热装置2高温加热后，含有氧化态汞高温分解产生的Cl2和SO2等尾气的烟气，进入溶液盛放装置8，而尾气处理溶液7，也就是强碱溶液(如KOH和NaOH)则将烟气中的尾气(Cl2和SO2等气体)吸收，反应过程中的离子方程式见反应式(3)、(4)和(5)。采取这种措施，可以有效防止尾气中的酸性气体进入测量系统，避免其对于测汞仪产生腐蚀，从而延长测汞仪的使用寿命；经过尾气处理溶液7净化后的烟气进入干燥装置9，高温烟气经过溶液吸附后，从溶液中携带出大量水蒸气，使得净化后的烟气中含有比较多的水分。如果这些水分直接进入测汞仪，会对测汞仪的测量精度以及使用寿命产生不可逆的危害。通过干燥装置9中的干燥剂对燃煤烟气中含有的水分进行吸附，可以防止含大量水分的烟气进入测汞仪直接进行测量，减少对于测汞仪的损害。
2OH-+Cl2→Cl-+ClO-+H2O (3)
2OH-+SO2→SO3 2-+H2O (4)
4OH-+2SO2+O2→2SO4 2-+2H2O (5)
步骤5、经尾气处理后，燃煤烟气进入测汞仪10进行测量，并将测量数据传入计算机11，计算机记录数据，通过不断测量，实现燃煤烟气中的汞浓度连续测量。
本发明装置可以应用在燃煤烟气汞浓度测试中，使用方便，测试精确度高，具有很高的实用价值。
Claims (10)
1.一种氧化态汞转化并测量烟气总汞含量的装置，其特征在于，包括由管道依次连接的：
烟气加热系统：用于加热燃煤烟气使氧化态汞分解为单质态汞；
冷却系统：用于冷却烟气；
尾气处理系统：用于吸收加热后烟气产生的尾气和脱除烟气中含有的水分；
测量系统：用于测量记录烟气中的汞含量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟气加热系统包括测温装置(1)和加热装置(2)；
燃煤烟气经过管道进入加热装置(2)，加热装置(2)对燃煤烟气进行加热使氧化态汞分解为单质态汞；所述测温装置(1)用于测量烟气加热系统内的温度。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述测温装置(1)的测温范围为800-1300℃，所述测温装置为热电偶。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加热装置(2)的孔径为管道孔径的4-6倍。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述冷却系统为水浴冷却方式，所述冷却系统包括水浴锅(4)和放置在水浴锅(4)内的气体连接装置(5)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述水浴锅(4)内放置冰水混合物。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述尾气处理系统包括尾气处理溶液(7)和溶液盛放装置(8)；
所述尾气处理溶液(7)为强碱溶液，用于吸收氧化态汞分解产生的尾气。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述干燥装置采用干燥剂进行干燥；所述干燥剂优选为硅胶。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述测量系统包括测汞仪(10)和计算机(11)；
所述测汞仪(10)和计算机(11)连接，并将测汞仪(10)的测量数据记录在计算机中。
10.一种利用权利要求9所述的装置进行烟气总汞含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：燃煤烟气从烟气加热系统管道进入，进入烟气加热装置(2)，利用测温装置(1)对温度进行监测，使氧化态汞分解为单质态汞；
步骤(2)：高温加热后的烟气进入冷却系统进行冷却，之后进入尾气处理系统，除去氧化态汞分解产生的尾气，然后对尾气净化后的烟气进行干燥处理；
步骤(3)：干燥后的烟气进入测汞仪(10)进行汞浓度测量，并将测量的结果输入计算机(11)以进行记录和比对。
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