CN207528519U - 一种烟气汞采样系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种烟气汞采样系统，包括过滤单元、控温单元以及采样单元，其中，过滤单元用于过滤烟气中的粉尘，控温单元包括与过滤单元的出口连通的管道以及设置于管道外的温度控制装置，温度控制装置用于将管道内的烟气温度控制在预设范围内；采样单元包括抽气管路、固态吸附装置以及抽气装置，抽气管路一端与管道连通，另一端与抽气装置连通，固态吸附装置设置于抽气管路内；上述烟气汞采样系统能够有效的脱除烟气中的粉尘，以将粉尘中未燃尽的炭颗粒对汞测试的影响降至最低，提高测试结果的准确性，且能够保证烟气温度达到适合固态吸附装置吸附的最佳温度，以便于汞的吸附，上述测试过程不涉及化学试剂，操作简单，样品便于携带及保存。

Description

一种烟气汞采样系统

技术领域

本实用新型涉及烟气采样设备技术领域，特别涉及一种烟气汞采样系统。

背景技术

汞是煤中易挥发的痕量元素之一，煤的燃烧是大气中汞的主要来源，长期以来，在中国的能源生产与消费结构中，煤一直占主导地位，而火力发电厂燃煤量又占煤炭消耗总量的绝大部分，因而燃煤电厂成为了大气中汞的主要污染源之一，由于汞具有剧毒性、积累性，在大气中的停留时间较长，如果直接被排放到大气中，必然会对人类的健康造成危害，因此，如何有效、准确的测试燃煤电厂烟气中气态汞的含量，已成为环境监测的重点之一。

目前，燃煤电厂烟气汞含量的测试主要采用两种方法，其一为安大略法，该方法涉及到多种化学试剂，现场测试需考虑吸收液的配制，采集样品的保存及途中携带等问题，且样品为液态，部分具有腐蚀性，给现场测试带来麻烦，因此，通常倾向于使用另一种测试方法，即EPA Method30 B测试方法，该测试方法采用的活性炭吸附管吸附的方式进行采样，然而活性炭吸附管推荐的采样伴热温度在120～140℃，远远低于燃煤电厂烟气脱硝设备中300～400℃的烟气温度，且烟气中未燃尽的炭颗粒会吸附气态汞，影响测试结果的准确性。

因此，如何提供一种烟气汞采样系统，以便于汞样品采集，提高测量准确性，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种烟气汞采样系统，以便于汞样品采集并提高测量准确性。

为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案：

一种烟气汞采样系统，包括：

过滤单元，用于过滤烟气中的粉尘；

控温单元，包括与所述过滤单元的出口连通的管道以及设置于所述管道外的温度控制装置，所述温度控制装置用于将所述管道内的烟气温度控制在预设范围内；

采样单元，包括抽气管路、固态吸附装置以及抽气装置，所述抽气管路一端与所述管道连通，另一端与所述抽气装置连通，所述固态吸附装置设置于所述抽气管路内。

优选地，所述控温单元包括至少两条所述管道，各所述管道的入口端均连接有所述过滤单元，出口端均连接有所述抽气管路以对各所述管道内的烟气进行独立采样。

优选地，所述过滤单元至少由两级过滤器构成，且处于上游的过滤器的过滤精度不高于下游的过滤器的过滤精度。

优选地，所述过滤单元包括一级过滤器以及二级过滤器，所述一级过滤器包括滤芯，所述滤芯内腔的一端封闭，另一端通过密封堵头与所述二级过滤器密封连通，所述二级过滤器包括壳体以及滤筒，所述滤筒通过所述密封堵头与所述壳体密封连接，所述壳体远离所述一级过滤器的一端与所述管道连通。

优选地，所述管道包括直管段以及出口管段，所述直管段与所述出口管段可拆卸密封连接，所述直管段远离所述出口管段的一端与所述过滤单元的出口连通，所述出口管段远离所述直管段的一端与所述抽气管路连通，所述直管段用于在采样时插入烟道内。

优选地，所述管道还包括曲线管段，所述曲线管段的两端能够分别与所述直管段以及所述出口管段可拆卸密封连接。

优选地，所述曲线管段以及所述出口管段的内壁上设置有特氟龙涂层。

优选地，所述温度控制装置包括降温装置以及加热装置，所述降温装置与所述加热装置配合用于将所述管道出口端的烟气温度控制在所述预设范围内。

优选地，所述降温装置包括进风管、出风管、鼓风机、第一测温装置以及鼓风机控制器，所述进风管与所述出风管平行布置，且所述进风管与所述出风管在靠近所述过滤单元的一端相互连通，所述出风管套设在所述直管段外，所述进风管远离所述过滤单元的一端与所述鼓风机连通，所述第一测温装置用于测量所述出口管段内的烟气温度，所述鼓风机控制器用于在所述出口管段内的烟气温度超出所述预设范围时，控制所述鼓风机提高或降低风量。

优选地，所述加热装置包括加热套、第二测温装置以及加热套控制器，所述加热套套设在所述出风管外，所述第二测温装置用于测量所述直管段位于烟道外的末端的烟气温度，所述加热套控制器用于在所述直管段位于烟道外的末端的烟气温度超出预设值时，开启或关闭所述加热套。

本实用新型提供的烟气汞采样系统，包括过滤单元、控温单元以及采样单元，其中，过滤单元用于过滤烟气中的粉尘，主要用于在烟气温度降低至炭的活性温度前将未燃尽的炭颗粒与烟气分离，以避免炭颗粒吸附烟气中的气态汞，影响测试的准确性；控温单元用于调节经过过滤的烟气的温度以便于采样单元对气态汞吸附，该控温单元包括与过滤单元的出口连通的管道以及设置于管道外的温度控制装置，温度控制装置用于将管道内的烟气温度控制在预设范围内；采样单元包括抽气管路、固态吸附装置以及抽气装置，抽气管路一端与管道连通，另一端与抽气装置连通，固态吸附装置设置于抽气管路内，抽气装置用于引导经过过滤的烟气经过固态吸附装置进行吸附以收集样本；

在应用时，将上述烟气汞采样系统的过滤单元插入烟道中，烟气经过滤单元过滤后进入控温单元的管道中，温度控制装置对管道内的烟气温度进行调节，使其达到适合固态吸附装置吸附的预设温度，以固态吸附装置为活性炭吸附管为例，该预设温度为120～140℃，抽气装置使管道内的烟气流动并经过固态吸附装置以进行吸附采样；由此可见，本烟气汞采样系统能够有效的脱除烟气中的粉尘，以将粉尘中未燃尽的炭颗粒对汞测试的影响降至最低，提高测试结果的准确性，且不论外界环境温度如何，温度控制装置均能够将脱硝设备中的高温烟气的温度控制在适合固态吸附装置吸附的最佳温度，以便于汞的吸附，提高烟气汞采样系统的耐高温能力，上述测试过程不涉及化学试剂，操作简单，样品便于携带及保存。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的过滤单元的放大示意图；

图3为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的控温单元的放大示意图；

图4为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的采样单元的放大示意图。

图1-图4中：

1为过滤单元；101为滤芯；102为密封堵头；103为滤筒；104为壳体；2为控温单元；201为直管段；202为进风管；203为出风管；204、304为加热套；205为第二测温装置；206为散热翅片；207为曲线管段；208为鼓风机；209为鼓风机控制器；210为第一测温装置；211为出口管段；3为采样单元；301为固态吸附装置；302为第三测温装置；303为抽气管路；305为抽气装置。

具体实施方式

本实用新型的目的在于提供一种烟气汞采样系统，该烟气汞采样系统的结构设计可以降低烟气中粉尘对于测试准确性的影响，提高测量准确性，方便样本采集、携带及保存。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的结构示意图。

本实用新型实施例提供的一种烟气汞采样系统，包括过滤单元1、控温单元2以及采样单元3。

其中，过滤单元1用于过滤烟气中的粉尘，主要用于在烟气温度降低至炭的活性温度前将未燃尽的炭颗粒与烟气分离，以避免炭颗粒吸附烟气中的气态汞，影响测试的准确性；控温单元2用于调节经过过滤的烟气的温度以便于采样单元3对气态汞吸附，该控温单元2包括与过滤单元1的出口连通的管道以及设置于管道外的温度控制装置，温度控制装置用于将管道内的烟气温度控制在预设范围内；采样单元3包括抽气管路303、固态吸附装置301以及抽气装置305，抽气管路303一端与管道连通，另一端与抽气装置305连通，固态吸附装置301设置于抽气管路303内，本实用新型实施例所使用的固态吸附管为活性炭吸附管，当然并不局限于此，还可采用其他材料的吸附管，抽气装置305用于引导经过过滤的烟气经过固态吸附装置301进行吸附以收集样本。

与现有技术相比，本实用新型提供的烟气汞采样系统，在应用时，将上述烟气汞采样系统的过滤单元1插入烟道4中，烟气经过滤单元1过滤后进入控温单元2的管道中，温度控制装置对管道内的烟气温度进行调节，使其达到适合固态吸附装置301吸附的预设温度，以固态吸附装置301为活性炭吸附管为例，该预设温度为120～140℃，抽气装置305使管道内的烟气流动并经过固态吸附装置301以进行吸附采样；由此可见，本烟气汞采样系统能够有效的脱除烟气中的粉尘，以将粉尘中未燃尽的炭颗粒对汞测试的影响降至最低，提高测试结果的准确性，且不论外界环境温度如何，温度控制装置均能够将脱硝设备中的高温烟气的温度控制在适合固态吸附装置301吸附的最佳温度，以便于汞的吸附，使烟气汞采样系统的采样单元3不受高温烟气的影响，保证采样质量，提高烟气汞采样系统的耐高温能力，上述测试过程不涉及化学试剂，操作简单，样品便于携带及保存。

为提高样本采集效率，节省时间，烟气汞采样系统可采用多通道的结构，即控温单元2至少包括两条管道，各管道的入口端均连接有独立的过滤单元1，出口端均连接有抽气管路303，每条抽气管路303内均设置有吸附装置，各抽气管路303可共用一个抽气装置305，也可以各自设置独立的抽气装置305，从而对各管道内的烟气进行独立采样，如图1所示，在本实用新型提供的一种具体实施例中，烟气汞采样系统采用双通道结构，包括两条平行并列的管道，每条管道的入口端均连接有独立的过滤单元1，每条管道的出口端连接有独立的抽气管路303，两条抽气管路303内均设置有固态吸附装置301，两条抽气管路303共用一个抽气装置305，两条管道共用一个温度控制装置，这样，通过上述的多通道结构，不仅能够同时进行多路采样，以提高采样效率，节省时间，还可以对多个样本进行测试并进行比对，从而进一步提高测试的准确性。

根据所取样的烟气的成份不同，过滤单元1可采用单级或多级结构，在本实用新型实施例中，为确保将粉尘对测量结果的影响降至最低，过滤单元1采用多级结构，即至少包括两级过滤器，优选地，处于上游的过滤器的过滤精度不高于下游的过滤器的过滤精度，通过使过滤单元1的过滤精度逐级升高，能够对烟气进行层层过滤，降低过滤单元1被堵塞的风险，延长过滤单元1的使用寿命，提高过滤效果。

具体地，请参阅图2，图2为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的过滤单元的放大示意图，在本实用新型一具体实施例中，过滤单元1包括一级过滤器以及二级过滤器，一级过滤器包括滤芯101，该滤芯101优选为耐高温的陶瓷滤芯或刚玉滤芯，从而使过滤单元1能够对高温烟气进行有效的过滤，使烟气汞采样系统在具备防尘功能的同时，提高烟气汞采样系统的耐高温能力，一级过滤器的滤芯101在使用时与高温烟气直接接触，过多粉尘残留在滤芯101表面，容易影响滤芯101的过滤效果，因此滤芯101的外表面最好圆柱形或椭圆形，从而减小迎风面阻力，以便于残留在滤芯101表面的粉尘被烟气带走，减少粉尘残留，同时在使用时，该滤芯101插入到烟道4中，而烟道4中烟气温度高达300～400℃，远高于炭颗粒的活性温度120～140℃，因此，即使残留在滤芯101表面的粉尘中含有部分未燃尽的炭，也不会对烟气中的汞产生吸附，该滤芯101内腔的一端封闭，另一端通过密封堵头102与二级过滤器密封连通，二级过滤器包括壳体104以及滤筒103，滤筒103通过密封堵头102与壳体104密封连接，密封堵头102和壳体104均为不锈钢管，壳体104远离一级过滤器的一端与管道连通，采样前，先在壳体104内装入滤筒103，然后通过密封堵头102和壳体104密封配合将一级过滤器与二级过滤器密封连接。

请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的控温单元的放大示意图，在图3所示的控温单元2中，管路由三部分构成，包括直管段201、曲线管段207以及出口管段211，上述三部分两两之间均能够可拆卸密封连接，以使得测试人员能够根据周围环境调整管路结构，比如，当周围环境温度较低时，烟气温度下降速度较快，管道可以仅由直管段201以及出口管段211构成，或者由直管段201、出口管段211以及较短的曲线管段207构成，曲线管段207连接于直管段201与出口管段211之间，以减少温降，直管段201远离出口管段211的一端与过滤单元1的出口连通，出口管段211远离直管段201的一端与抽气管路303连通，直管段201用于在采样时插入烟道4内以便于整个烟气汞采样系统的固定。而当周围环境温度较高时，管道可以由直管段201、出口管段211以及较长的曲线管段207构成，以便于烟气散热，使其降低至预设范围，进一步地，在本实用新型实施例中，曲线管段207上还设置有散热翅片206，以提高散热效率。

进一步优化上述技术方案，在采样时，直管段201插入烟道4内，而曲线管段207以及出口管段211均位于烟道4外，因此，直管段201内的烟气温度较高，烟气中气态汞在直管段201内吸附损失小，而在曲线管段207以及出口管段211内，由于烟气温度下降，有可能造成气态汞的吸附损失，影响测试的准确性，为此，本实用新型实施例中，曲线管段207以及出口管段211的内壁上喷涂有低粘、耐温、抗磨的涂层，具体地，该涂层优选为特氟龙涂层。

温度控制装置用于使管道内的烟气温度保持在适合固态吸附装置301吸附气态汞的温度范围内，在本实用新型实施例中，温度控制装置包括降温装置以及加热装置，降温装置与加热装置配合用于将管道出口端的烟气温度控制在预设范围内，当然，根据使用环境的不同，温度控制装置也可以由单降温装置或单加热装置构成，在此不做限定。

降温装置可采用风冷、水冷或其他冷媒换热的方式对烟道4内的烟气进行降温，在本实用新型实施例中，降温装置采用风冷结构，降温装置包括进风管202、出风管203、鼓风机208、第一测温装置210以及鼓风机控制器209，进风管202与出风管203平行布置，且进风管202与出风管203在靠近过滤单元1的一端相互连通，出风管203套设在直管段201外，进风管202远离过滤单元1的一端与鼓风机208连通，第一测温装置210用于测量出口管段211内的烟气温度，鼓风机控制器209用于在出口管段211内的烟气温度超出预设范围时，控制鼓风机208提高或降低风量。

使用时，鼓风机208抽取外界环境的冷空气，从进风管202进入至出风管203，并从出风管203排出，利用冷空气与管路内的烟气进行换热，使其温度降低至预设范围。

以图3为例，该控温单元2具有两条管路，每条管路的直管段201外均套设有出风管203，且出风管203均与进风管202连通，第一测温装置210也设置有两个，分别设置在两条管路的出口管段211上作为第一测温点，在采样时，鼓风机控制器209采集两个第一测温装置210的温度，并根据两个第一测量装置的单点温度或平均温度控制鼓风机208的风量大小，从而使两个出口管段211的烟气温度趋于预设范围。

进一步优化上述技术方案，在本实用新型实施例中，加热装置包括加热套204、第二测温装置205以及加热套控制器，加热套204套设在出风管203外，第二测温装置205设置于直管段201位于烟道4外的末端，作为第二测量点，加热套控制器用于在第二测量点的烟气温度超出预设值时，开启或关闭加热套204。上述的加热套控制器与鼓风机控制器209可以集成为一体，也可以单独设置。

在现场取样时，首先开启加热装置，使管路直管段201内的恒定在预设范围内，然后将过滤单元1以及控温单元2的直管段201插入烟道4至直管段201末端，待温度稳定一段时间后开始采样。

当外界环境温度高时，直管段201内降温速度慢，烟道4内部的烟气温度又很高，第二测量点的烟气温度有可能逐渐升高并高于温度预设范围，则采样过程中可立即关闭加热装置，与此同时，两个第一测量点的烟气温度也有可能逐渐升高并高于温度预设范围，则采样过程中可对接长的曲线管段207，或开启降温装置以辅助降温。

当外界环境温度较低时，直管段201内降温速度快，管路内即便不接曲线管段207，第一测量点的烟气温度有可能还是低于120℃，则采样过程中不开启降温装置，并继续保持开启加热装置，甚至可以提高加热装置的恒定温度直至第二测量点的烟气温度高于140℃，确保第一测量点的烟气温度趋于预设范围内。

进一步优化上述技术方案，为保证固态吸附装置301始终处于最佳的吸附温度，在本实用新型实施例中，请参阅图4，图4为本实用新型实施例提供的烟气汞采样系统的采样单元的放大示意图，采样单元3的抽气管路303外也设置有加热套304，并在抽气管路303设置固态吸附装置301的位置设置第三测温装置302作为第三测量点，在取样开始之初，整个采样系统的温度较低，因此可直接开启加热套304，使固态吸附装置301的温度迅速上升达到最佳吸附温度，而随着采样的进行，整个系统的温度逐渐升高，第三测量点的温度有可能高于固态吸附装置301的最佳吸附温度，此时可将加热套304关闭。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种烟气汞采样系统，其特征在于，包括：

过滤单元(1)，用于过滤烟气中的粉尘；

控温单元(2)，包括与所述过滤单元(1)的出口连通的管道以及设置于所述管道外的温度控制装置，所述温度控制装置用于将所述管道内的烟气温度控制在预设范围内；

采样单元(3)，包括抽气管路(303)、固态吸附装置(301)以及抽气装置(305)，所述抽气管路(303)一端与所述管道连通，另一端与所述抽气装置(305)连通，所述固态吸附装置(301)设置于所述抽气管路(303)内。

2.根据权利要求1所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述控温单元(2)包括至少两条所述管道，各所述管道的入口端均连接有所述过滤单元(1)，出口端均连接有所述抽气管路(303)以对各所述管道内的烟气进行独立采样。

3.根据权利要求1或2所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述过滤单元(1)至少由两级过滤器构成，且处于上游的过滤器的过滤精度不高于下游的过滤器的过滤精度。

4.根据权利要求3所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述过滤单元(1)包括一级过滤器以及二级过滤器，所述一级过滤器包括滤芯(101)，所述滤芯(101)内腔的一端封闭，另一端通过密封堵头(102)与所述二级过滤器密封连通，所述二级过滤器包括壳体(104)以及滤筒(103)，所述滤筒(103)通过所述密封堵头(102)与所述壳体(104)密封连接，所述壳体(104)远离所述一级过滤器的一端与所述管道连通。

5.根据权利要求1或2所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述管道包括直管段(201)以及出口管段(211)，所述直管段(201)与所述出口管段(211)可拆卸密封连接，所述直管段(201)远离所述出口管段(211)的一端与所述过滤单元(1)的出口连通，所述出口管段(211)远离所述直管段(201)的一端与所述抽气管路(303)连通，所述直管段(201)用于在采样时插入烟道内。

6.根据权利要求5所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述管道还包括曲线管段(207)，所述曲线管段(207)的两端能够分别与所述直管段(201)以及所述出口管段(211)可拆卸密封连接。

7.根据权利要求6所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述曲线管段(207)以及所述出口管段(211)的内壁上设置有特氟龙涂层。

8.根据权利要求5所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述温度控制装置包括降温装置以及加热装置，所述降温装置与所述加热装置配合用于将所述管道出口端的烟气温度控制在所述预设范围内。

9.根据权利要求8所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述降温装置包括进风管(202)、出风管(203)、鼓风机(208)、第一测温装置(210)以及鼓风机控制器(209)，所述进风管(202)与所述出风管(203)平行布置，且所述进风管(202)与所述出风管(203)在靠近所述过滤单元(1)的一端相互连通，所述出风管(203)套设在所述直管段(201)外，所述进风管(202)远离所述过滤单元(1)的一端与所述鼓风机(208)连通，所述第一测温装置(210)用于测量所述出口管段(211)内的烟气温度，所述鼓风机控制器(209)用于在所述出口管段(211)内的烟气温度超出所述预设范围时，控制所述鼓风机(208)提高或降低风量。

10.根据权利要求9所述的烟气汞采样系统，其特征在于，所述加热装置包括加热套(204)、第二测温装置(205)以及加热套控制器，所述加热套(204)套设在所述出风管(203)外，所述第二测温装置(205)用于测量所述直管段(201)位于烟道外的末端的烟气温度，所述加热套控制器用于在所述直管段(201)位于烟道外的末端的烟气温度超出预设值时，开启或关闭所述加热套(204)。