CN207036799U - 汞蒸汽发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汞蒸汽发生装置，其技术方案要点是：包括真空绝热单元，真空绝热单元下面设有使真空绝热单元内部与外部相连通的毛细管，所述毛细管位于真空绝热单元内部的一端设有汞标源蒸发单元；所述汞标源蒸发单元包括盛装有液态纯汞的容器，所述毛细管端口连接有正对液态纯汞表面的喷气头；所述容器为平底容器；所述喷气头内设有储气腔，喷气头平行于液态纯汞表面的一面设有若干通孔；所述平底容器的开口直接与真空绝热单元内的空间相连通，本实用新型的优点是汞标气的制备周期比较短。

Description

汞蒸汽发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种烟气净化仪器，特别涉及一种汞蒸汽发生装置。

背景技术

燃煤烟气汞污染是燃煤电厂继烟尘、SO2、NOx后要严格控制的污染物，包括燃煤烟气在内的烟气或大气汞浓度排放监测、检测已经有许多测量方法和标准，并研究发展了许多的测量仪器。所有的监测、检测仪器均需要定期进行标定和校准。目前汞标准气发生的基本原理主要基于不同温度下汞的饱和蒸汽压恒定，因此，控制恒定温度，蒸发液态零价汞产生汞蒸气的浓度也恒定，即可作为标气用于仪器的标定和校准。

如公告号为CN202614574U的中国专利公开了气态汞发生装置，该装置适于制备常温条件下的汞标气、性能较为可靠。该装置包括五个单元、分别为：真空绝热单元、包括内胆和外胆、内、外胆之间设有真空绝热层、该单元补偿气进口、测温口和采样口；汞标源渗透单元、设于真空绝热单元内胆中、包括石英容器和封装在其口部的缓释膜；补偿气净化单元、设于真空绝热单元外部、包括吸附柱和吸附柱两端的控制阀、该吸附柱通过毛细管与所述石英容器连通、该毛细管穿过内、外胆；测温单元、包括一温度计、该温度计插装至内胆中；采样单元、为一注射采样器、通过采样口采集真空绝热单元内汞标气。

该装置中，每次用注射采样器采集完真空绝缘单元内的汞标气后，真空绝缘单元内的气压降低，外部气压大于内部气压，补偿气会从毛细管进入真空绝缘单元内。但是由于微型试管上开口设有缓释膜，液态纯汞蒸发后，微型试管内部的汞蒸汽达到饱和，液态纯汞便不再继续蒸发，必须等待汞蒸汽缓慢透过缓释膜逸出微型石英试管后，才能继续蒸发，因此，整个汞标气制备周期比较长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气态汞蒸汽发生装置，其优点是汞标气的制备周期比较短。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种汞蒸汽发生装置，包括真空绝热单元，真空绝热单元下面设有使真空绝热单元内部与外部相连通的毛细管，所述毛细管位于真空绝热单元内部的一端设有汞标源蒸发单元；所述汞标源蒸发单元包括盛装有液态纯汞的容器，所述毛细管端口连接有正对液态纯汞表面的喷气头。

通过上述技术方案，从真空绝热单元中抽取汞标气进行采样后，内部的气压减小，外部的空气通过毛细管进入喷气头，然后从喷气头喷出，喷射在液态纯汞表面。加大液态表面的气流速度。由于液态纯汞表面的气流速度增大，因此，液态纯汞的蒸发速度增大，从而加快汞标气的形成速度，缩短整个汞标气制备周期。

本实用新型进一步设置为：所述容器为平底容器。

通过上述技术方案，由于液态纯汞的蒸发速度和与空气接触的表面积、表面气流速度有关，且与表面积和流速成正比，与液态纯汞的深度无关。所以，容器设置为平底容器，液态纯汞与空气接触的表面也为平面，液态纯汞的深度处处相同，同样体积的液态纯汞，该平底容器可以使液态纯汞与空气接触的表面积更大。由于液态纯汞的蒸发速度与表面积成正比，因此，平底容器可以使液态纯汞的蒸发速度更大，真空绝热单元内的汞蒸汽可以更快达到饱和或达到汞标气的标准浓度，从而缩短汞标气的制备周期。

本实用新型进一步设置为：所述喷气头内设有储气腔，喷气头平行于液态纯汞表面的一面设有若干通孔。

通过上述技术方案，从真空绝热单元中抽取汞标气进行采样后，内部的气压减小，外部的空气通过毛细管进入喷气头。储气腔内的气压相对于绝热单元内的气压更小，储气腔内的补偿气从通孔喷射出，补偿气喷射在液态纯汞表面。在相同流量的情况下，经过通孔的补偿气流速更大，加大液态表面的气流速度。由于液态纯汞表面的气流速度增大，因此，液态纯汞的蒸发速度增大，从而加快汞标气的形成速度，缩短整个汞标气制备周期。

本实用新型进一步设置为：所述平底容器的开口直接与真空绝热单元内的空间相连通。

通过上述技术方案，当真空绝热单元的内外气压达到平衡后，内部的汞蒸汽可能未达到饱和状态，即未达到汞标气的标准。由于平底容器的开口直接与真空单元的内部空间相连通，蒸发后的汞蒸汽可以快速向平底容器外面的真空绝热单元内部空间扩散，液态汞表面的浓度逐渐降低至达到动态平衡，液态汞能够持续蒸发，直至整个真空绝热单元内部达到饱和，从而缩短汞标气达制备的周期。

本实用新型进一步设置为：所述平底容器的开口边缘固接有一圈防飞溅挡板。

通过上述技术方案，当真空绝热单元发生倾斜或抖动时，液态纯汞在平底容器内发生荡动，液态纯汞沿平底容器的侧壁向上运动，然后与防飞溅挡板相抵触，防飞溅挡板可以阻挡液态纯汞荡出平底容器。

本实用新型进一步设置为：所述防飞溅挡板朝靠近液态纯汞的方向倾斜。

通过上述技术方案，当真空绝热单元发生倾斜或抖动时，液态纯汞在平底容器内发生荡动，液态纯汞沿平底容器的侧壁向上运动，然后与防飞溅挡板相抵触，最后沿防飞溅挡板向下流动回到平底容器内。

本实用新型进一步设置为：所述毛细管（2）的内径为3mm以上。

通过上述技术方案，毛细管内径比较大，补偿气在毛细管内的流量更大，可以更快的进入真空绝热单元内，以及时对真空绝热单元内的气压进行补偿，真空绝热单元内部的汞蒸汽浓度下降，液态纯汞更容易挥发产生汞蒸汽，从而缩短整个汞标气制备的周期。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、从真空绝热单元中抽取汞标气进行采样后，内部的气压减小，外部的空气通过毛细管进入喷气头，然后从喷气头喷出，喷射在液态纯汞表面，加大液态表面的气流速度，由于液态纯汞表面的气流速度增大，因此，液态纯汞的蒸发速度增大，从而加快汞标气的形成速度，缩短整个汞标气制备周期；

2、容器设置为平底容器，液态纯汞与空气接触的表面也为平面，液态纯汞的深度处处相同，同样体积的液态纯汞，该平底容器可以使液态纯汞与空气接触的表面积更大，由于液态纯汞的蒸发速度与表面积成正比，因此，平底容器可以使液态纯汞的蒸发速度更大，真空绝热单元内的汞蒸汽可以更快达到饱和或达到汞标气的标准浓度，从而缩短汞标气的制备周期；

3、在相同流量的情况下，经过通孔的补偿气流速更大，加大液态表面的气流速度，由于液态纯汞表面的气流速度增大，因此，液态纯汞的蒸发速度增大，从而加快汞标气的形成速度，缩短整个汞标气制备周期；

4、由于平底容器的开口直接与真空单元的内部空间相连通，蒸发后的汞蒸汽可以快速向平底容器外面的真空绝热单元内部空间扩散，液态汞表面的浓度逐渐降低至达到动态平衡，液态汞能够持续蒸发，直至整个真空绝热单元内部达到饱和，从而缩短汞标气达制备的周期。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是体现通孔和储气腔结构的示意图；

图3是体现平底容器和喷气头外形结构的示意图。

图中，1、真空绝热单元；11、内胆；12、外胆；13、真空绝热层；14、补偿气进口；15、采样口；16、四氟软塞；2、毛细管；3、补偿气净化单元；31、吸附柱；4、硅胶管；5、滤膜；6、吸附剂；7、干燥剂；8、控制阀；9、温度计；101、汞标源蒸发单元；1011、平底容器；1012、液态纯汞；1013、连接块；1014、喷气头；10141、储气腔；10142、通孔；1015、防飞溅挡板；102、注射采样器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：汞蒸汽发生装置，如图1所示，包括真空绝热单元1，真空绝热单元1包括内胆11和外胆12，内胆11和外胆12之间设有真空绝热层13，可以降低真空绝热单元1外部温度对内部温度的影响。真空绝热单元1下半部位设有补偿气进口14，补偿气进口14连接有中设有毛细管2，毛细管2一端位于真空绝热单元1内部，另一端连接有补偿气净化单元3。外界空气通过补偿气净化单元3和毛细管2与真空绝热单元1内部相连通，补偿气经过补偿气净化单元3后，通过毛细管2进入真空绝热单元1。

补偿气净化单元3包括吸附柱31，吸附柱31两端均连通有硅胶管4，其中一端的硅胶管4与毛细管2相连通。硅胶管4与毛细管2端口之间设有滤膜5（采用石英材质制成或采用陶瓷滤膜5制成，孔径范围为15～190μm），滤膜5可以防止补偿气中混合的超细粉尘通过毛细管2进入真空绝热单元1。

吸附柱31内填充有载载溴活性炭、分子筛、硅胶吸附剂6或干燥剂7中的一种或几种。吸附柱31内吸附剂6和干燥剂7柱可以有效的吸附补偿气中的杂质、水、微尘，可以排出这些杂质对真空绝热单元1内汞标气的影响，也防止真空绝热单元1内的汞蒸汽从吸附柱31逸出，降低对工作环境的污染。

吸附柱31两端设有控制阀8（四氟阀门或夹子），控制阀8可以控制真空绝热单元1与外界的连通或封闭。

真空绝热单元1的上半部位设有采样口15，采样口15中塞有伺服软塞。采集汞标气时，将注射采样器102的针头从采样口15插入真空绝热单元1内，然后抽取汞标气完成采样。

真空绝热单元1的顶面设有测温口，测温口中塞有四氟软塞16，四氟软塞16中间插有温度计9，温度计9的测温头位于真空绝热单元1内的中间部位，通过温度计9可以观测出真空绝热单元1内部的温度值。

如图1和图2所示，真空绝热单元1内的下半部设有汞标源蒸发单元101，汞标源蒸发单元101包括平底容器1011，平底容器1011内盛装有液态纯汞1012。平底容器1011上边缘固接有连接块1013，毛细管2穿过连接块1013伸向平底容器1011的轴线，毛细管2的轴线与平底容器1011的轴线垂直相交。毛细管2位于液态纯汞1012正上方的端口固接有喷气头1014，喷气头1014为圆盘状，喷气头1014内部设有储气腔10141，喷气头1014一面与毛细管2相连通，另一面与液态纯供表面平行，该面上开设有若干通孔10142，真空绝缘单元内部通过通孔10142与毛细管2相连通。

现实中的用于盛装液态纯汞1012的容器一般在开口处覆盖有一层缓释膜，有时，补偿气进入真空绝热单元1内使内部的气压达到平衡后，内部的汞蒸汽浓度还未达到汞标气的要求，即浓度低于汞标气浓度。因此，平底容器1011的上开口去除了缓释膜，当内部气压与外部气压达到平衡后，由于平底容器1011增大了液态纯汞1012与空气接触的表面面积，液态纯汞1012更容易蒸发。蒸发出来的汞蒸汽马上散发至平底容器1011外，充满整个真空绝热单元1内部。因此，可以缩短汞标气制备的时间。

注射采样器102抽气采样后，真空绝缘单元内部的气压降低，储气腔10141内的气压也随之降低，外界气压大于内部气压。此时，打开控制阀8，外部空气依次经过吸附柱31和毛细管2，加大了毛细管2的内径（内径设置为3mm以上），补偿气进入真空绝热单元1内部以补偿气压的速度更快。因此，完成对真空绝缘单元内的汞标气的采集后，补偿气可以快速进入真空绝缘单元内进行气压补偿。从而缩短汞标气制备周期，提高工作效率。

补偿气经过毛细管2后进入储气腔10141，储气腔10141内的气压相对于真空绝热单元1内的气压更小。因此，储气腔10141内的补偿气从通孔10142中向真空绝热单元1内喷射出来，由于通孔10142所在的平面与液态纯汞1012表面平行，补偿气从通孔10142喷射出来后冲击在液态纯汞1012表面，由于气体流速比较大，可以加快汞的蒸发，从而缩短汞标气再次形成并达标的时间。

如图2和图3所示，平底容器1011的开口边缘固接有一圈防飞溅挡板1015，防飞溅挡板1015具有倾斜的角度，形成锥形，锥形较大的一端朝向上方。当真空绝热单元1发生倾斜或抖动时，液态纯汞1012在平底容器1011内发生荡动，液态纯汞1012沿平底容器1011的侧壁向上运动，然后与防飞溅挡板1015相抵触，最后沿防飞溅挡板1015向下流动回到平底容器1011内。

通过温度计9读取真空绝热单元1内的温度，当温度达标后，等待一段时间，待真空绝热单元1内的汞蒸汽达到饱和后，用注射采样器102插入采样口15，抽取汞标气进行采样。同时打开控制阀8，由于真空绝热单元1内部气压减小，外界空气进入吸附柱31，穿过吸附和过滤材料后，补偿气中混入的粉尘等杂质被过滤掉，然后比较纯净的空气穿过滤膜5，再次被更深一步的过滤。被过滤后的补偿气从毛细管2进入储气腔10141内，由于毛细管2内径增大了，因此补偿气可以快速的被吸入储气腔10141，缩短整个汞标气制备周期。

由于储气腔10141内的气压小于真空绝热单元1内部的气压，因此，补偿气从通孔10142朝液态纯汞1012表面喷射出来，加快了液态纯汞1012表面的气体流速，从而加快液态纯汞1012的蒸发速度，进而缩短整个汞标气的制备周期。汞蒸汽形成后快速向平底容器1011外面的真空绝热单元1内部空间扩散，液态纯汞1012表面的汞蒸汽不会因达到饱和而停止蒸发。

当真空绝热单元1的内外气压达到平衡后，关闭控制阀8。此时，内部的汞蒸汽可能未达到饱和状态，即未达到汞标气的标准。由于平底容器1011增大了液态纯汞1012与空气接触的表面积，因此，在没有高速气流的情况下，液态纯汞1012依然能比较快速的蒸发，蒸发后的汞蒸汽可以快速向平底容器1011外面的真空绝热单元1内部空间扩散。从而缩短汞标气达制备的周期。

工作过程：通过温度计9读取真空绝热单元1内的温度，当温度达标后，等待一段时间，待真空绝热单元1内的汞蒸汽达到饱和后，用注射采样器102插入采样口15，抽取汞标气进行采样。同时打开控制阀8，由于真空绝热单元1内部气压减小，外界空气进入吸附柱31，穿过吸附和过滤材料后，补偿气中混入的粉尘等杂质被过滤掉，然后比较纯净的空气穿过滤膜5，再次被更深一步的过滤。被过滤后的补偿气从毛细管2进入储气腔10141内，由于毛细管2内径增大了，因此补偿气可以快速的被吸入储气腔10141，缩短整个汞标气制备周期。

由于储气腔10141内的气压小于真空绝热单元1内部的气压，因此，补偿气从通孔10142朝液态纯汞1012表面喷射出来，加快了液态纯汞1012表面的气体流速，从而加快液态纯汞1012的蒸发速度，进而缩短整个汞标气的制备周期。汞蒸汽形成后快速向平底容器1011外面的真空绝热单元1内部空间扩散，液态纯汞1012表面的汞蒸汽不会因达到饱和而停止蒸发。

当真空绝热单元1的内外气压达到平衡后，关闭控制阀8。此时，内部的汞蒸汽可能未达到饱和状态，即未达到汞标气的标准。由于平底容器1011增大了液态纯汞1012与空气接触的表面积，因此，在没有高速气流的情况下，液态纯汞1012依然能比较快速的蒸发，蒸发后的汞蒸汽可以快速向平底容器1011外面的真空绝热单元1内部空间扩散。从而缩短汞标气达制备的周期。

当真空绝热单元1发生倾斜或抖动时，液态纯汞1012在平底容器1011内发生荡动，液态纯汞1012沿平底容器1011的侧壁向上运动，然后与防飞溅挡板1015相抵触，最后沿防飞溅挡板1015向下流动回到平底容器1011内。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种汞蒸汽发生装置，包括真空绝热单元（1），其特征是：真空绝热单元（1）下面设有使真空绝热单元（1）内部与外部相连通的毛细管（2），所述毛细管（2）位于真空绝热单元（1）内部的一端设有汞标源蒸发单元（101）；所述汞标源蒸发单元（101）包括盛装有液态纯汞（1012）的容器，所述毛细管（2）端口连接有正对液态纯汞（1012）表面的喷气头（1014）。

2.根据权利要求1所述的汞蒸汽发生装置，其特征是：所述容器为平底容器（1011）。

3.根据权利要求1所述的汞蒸汽发生装置，其特征是：所述喷气头（1014）内设有储气腔（10141），喷气头（1014）平行于液态纯汞（1012）表面的一面设有若干通孔（10142）。

4.根据权利要求2所述的汞蒸汽发生装置，其特征是：所述平底容器（1011）的开口直接与真空绝热单元（1）内的空间相连通。

5.根据权利要求2所述的汞蒸汽发生装置，其特征是：所述平底容器（1011）的开口边缘固接有一圈防飞溅挡板（1015）。

6.根据权利要求5所述的汞蒸汽发生装置，其特征是：所述防飞溅挡板（1015）朝靠近液态纯汞（1012）的方向倾斜。

7.根据权利要求1至6任一项所述的汞蒸汽发生装置，其特征是：所述毛细管（2）的内径为3mm以上。