CN214408301U - 固定污染源烟气汞在线测试设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种固定污染源烟气汞在线测试设备，包括：转化装置、加热装置和测试装置，转化装置包括反应瓶和降温装置，降温装置内放置反应瓶，反应瓶用于容纳反应溶液，反应瓶连接有进气管和排气管；加热装置包括第一加热件和反应容器，反应容器的进口端与排气管连通，第一加热件用于为所述反应容器内的反应空间加热；测试装置包括样品池、汞灯和滤光组件，所述汞灯用于发出包含汞特征谱线的光，所述滤光组件用于通过预设波长的光并向所述样品池照射，所述样品池的进口端与所述反应容器的出口端连通。本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，用以解决现有技术中设备复杂昂贵的问题，操作复杂的缺陷，实现简化设备结构、简化操作流程。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种固定污染源烟气汞在线测试设备。
背景技术
汞，俗称水银，是一种常温下可以以气态和液态形式存在重金属。汞具有剧毒并且可以长距离迁移性和富集在生物链中，对环境和人体健康具有极大的危害。为了在全球范围内效遏制汞的使用、释放和排放，减少汞对环境和人类健康造成的损害，其中燃煤电厂、工业燃煤、有色行业、垃圾焚烧、水泥行业为主要排放源。汞在工业烟气中主要存在三种形态：气态元素汞(Hg0)、气态活性汞(Hg2+)和颗粒态汞(Hgp)。其中Hg0可以直接用冷原子监测设备测试，但是Hg2+和HgP需要转化为Hg0才可以被测试。因此，Hg0的去除是解决燃煤烟气汞污染排放的重要内容。燃煤行业烟气脱汞的关键在于将Hg0转化Hg2+，再通过湿法脱硫设备协同脱除，所以制备高效Hg0催化剂是有效控制烟气汞排放的主要问题。
以燃煤电厂为例，除尘后的烟气汞主要以Hg0和Hg2+形式存在，现有的在线测试技术大多是借助设备将不同形态汞转化为元素汞，也就是将Hg2+转化为Hg0，再利用原子荧光光度法、冷原子吸收法等进行分析测定。
现有在线测试设备虽然可以准确地测试烟气Hg0和Hg2+的含量，但是价格昂贵，目前只有大型科研院所才可以具有能力采购，不适用于日常汞监测使用。因此，需要设计一种具有准确监测能力的烟气汞测试设备。
实用新型内容
本实用新型提供一种固定污染源烟气汞在线测试设备，用以解决现有技术中设备复杂昂贵的问题，操作复杂的缺陷，实现简化设备结构、简化操作流程且操作过程安全性好。
本实用新型提供一种固定污染源烟气汞在线测试设备，包括：
转化装置，包括反应瓶和降温装置，所述降温装置内放置所述反应瓶，所述反应瓶用于容纳反应溶液，所述反应瓶连接有进气管和排气管；
加热装置，包括第一加热件和反应容器，所述反应容器的进口端与所述排气管连通，所述第一加热件用于为所述反应容器内的反应空间加热；
测试装置，包括样品池、汞灯和滤光组件，所述汞灯用于发出包含汞特征谱线的光，所述滤光组件用于通过预设波长的光并向所述样品池照射，所述样品池的进口端与所述反应容器的出口端连通。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，还包括采样装置，所述采样装置包括采样枪和过滤组件，所述采样枪的进口端用于连接排气装置，所述采样枪的出口端与所述过滤组件连通，所述过滤组件与所述进气管连通。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，所述采样装置还包括加热组件，所述加热组件包括设置在所述采样枪的外部的第二加热件和设置在所述过滤组件外侧的第三加热件中的至少一个。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，所述第二加热件为加热套管；
所述第三加热件为加热箱；
和/或，所述过滤组件包括过滤膜托和石英膜中的至少一种。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，所述反应容器的出口端设有过滤层。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，所述降温装置为冰浴装置。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，所述加热装置还包括保温壳体，所述第一加热件和所述反应容器位于所述保温壳体内。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，所述转化装置、所述加热装置与所述测试装置之间通过保温管件连通，所述保温管件用于使其内保持在预设温度。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，还包括动力装置，所述动力装置连接于所述样品池的出口端。
根据本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，所述动力装置为气体流动泵，所述气体流动泵与所述样品池之间连接有流量计。
本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备，包括转化装置、加热装置和测试装置，将待检测烟气通入转化装置，待检测烟气在转化装置中与反应溶液反应，以使待检测烟气中的氧化态汞(Hg2+)转化为元素汞(Hg0)；再将转化装置排出的待检测烟气通入加热装置，在加热装置内的高温环境下，将待检测烟气中残余的氧化态汞(Hg2+)进一步还原为元素汞(Hg0)，同时反应容器通过第一加热件进行加热，去除待检测烟气中携带的水蒸气；最后通过测试装置检测待检测烟气中气态总汞值，测试结果稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备的结构示意图；
图2是本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备中采样装置的结构示意图；
图3是本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备中转化装置的结构示意图；
图4是本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备中加热装置的结构示意图；
图5是本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备中测试装置与动力装置连接状态的结构示意图；
图6是本实用新型提供的固定污染源烟气汞在线测试设备的测试结果与传统测试方法测试结果的对比示意图。
附图标记：
10：采样装置； 101：采样枪； 102：第二加热件；
103：特氟龙管； 104：过滤组件； 105：第三加热件；
106：温度传感器； 107：保温管件；
20：转化装置； 201：进气管； 202：反应瓶；
203：冰浴装置；
30：加热装置； 301：第一加热件； 302：石英管；
303：过滤层；
40：测试装置；
502：动力装置； 501：流量计。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
本实用新型的实施例，结合图1至图6所述，提供一种固定污染源烟气汞在线测试设备，包括：转换装置、加热装置30和测试装置40，转化装置20包括反应瓶202和降温装置，降温装置内放置反应瓶202，反应瓶202用于容纳反应溶液，反应瓶202连接有进气管201和排气管；加热装置30包括第一加热件301和反应容器，反应容器的进口端与排气管连通，第一加热件301用于为反应容器内的反应空间加热；测试装置40包括样品池、汞灯和滤光组件，汞灯用于发出包含汞特征谱线的光，滤光组件用于通过预设波长的光并向样品池照射，样品池的进口端与反应容器的出口端连通。
反应瓶202内用于盛装反应容器，并将反应瓶202放置在降温装置内，以使反应瓶202内的空间保持在第一预设温度，将待检测烟气通过进气管201通入反应瓶202内，待检测烟气在反应瓶202内与反应溶液发生反应，以使待检测烟气中的氧化态汞(Hg2+)转化为元素汞(Hg0)；待检测烟气在反应瓶202内反应完成后通过排气管通入加热装置30的反应容器，在反应容器内加热以将待检测烟气中残余的氧化态汞(Hg2+)进一步还原为元素汞(Hg0)，同时反应容器通过第一加热件301进行加热，待检测烟气中携带的水蒸气，可以通过加热去除，防止水蒸气的干扰测试装置40的检测；反应容器排出的待检测烟气通入样品池，在样品池内采用原子吸收方法检测，其中，滤光组件通过提供预设波长的光对样品池内的Hg0含量进行检测，测试装置40可检测待检测烟气中气态总汞值，测试结果稳定。
其中，反应瓶202内盛装的反应溶液一般为SnCl2转化溶液，降温装置提供低于0℃的低温环境(也就是第一预设温度为0℃或低于0℃)，以使待检测溶液在低于0℃的环境中与SnCl2转化溶液充分发生反应。第一加热件301为反应容器提供高温环境，一般情况下，第一加热件301将反应容器内的温度加热到800℃，以将氧化态汞(Hg2+)充分转化为元素汞(Hg0)。滤光组件提供预设波长的光，预设波长一般为254nm。测试装置40还包括显示部件，以将测得的总汞值可显示，实现在线显示功能。固定污染源可以理解为电厂、化工厂等烟气排放场所。
本实施例的固定污染源烟气汞在线测试设备，可以测得待检测烟气中气态总汞的浓度，通过转化装置20可以将Hg2+转化为Hg0，并通过降温装置降低SnCl2转化溶液温度，保证转化装置20内的温度低于5℃，确保待检测烟气中氧化态汞向元素汞的转化率和待检测烟气中水蒸气的去除；并且增加加热装置30确保Hg2+转化率和减少水蒸气影响；采用测试装置40确定烟气汞含量，结构简单且操作简便，还能够保证测试精度。
在一些实施例中，参考图2所示，固定污染源烟气汞在线测试设备还包括采样装置10，采样装置10包括采样枪101和过滤组件104，采样枪101的进口端用于连接排气装置，采样枪101的出口端与过滤组件104连通，过滤组件104与进气管201连通。
采样装置10用于从排气装置采集待检测烟气，采样装置10包括采样枪101，采样枪101可伸入排气装置内以采集到待检测烟气，进入到采样枪101内的待检测烟气进入过滤组件104以去除待测烟气中的颗粒物，再将待检测烟气通过进气管201通入反应瓶202内进行检测。
在一些实施例中，参考图2所示，采样装置10还包括加热组件，加热组件包括设置在采样枪101的外部的第二加热件102和设置在过滤组件104外侧的第三加热件105中的至少一个。加热组件用于为采样枪101和过滤组件104进行加热保温，以使采样枪101和过滤组件104内的温度保持在120℃及以上，避免烟气汞在采样枪101内或过滤组件104内上冷凝。
在一些实施例中，第二加热件102为加热套管，第二加热件102套设在采样枪101的外侧，安装方便且结构简单。其中，第二加热件102可以通过加热丝或循环溶液为采样枪101进行加热。
在一些实施例中，第三加热件105为加热箱，第三加热件105用于容纳过滤组件104，加热箱的空间充足，适用于容纳多种过滤组件104。其中，第三加热件105的加热方式可以为加热丝、加热管、加热盘等多种方式加热。
参考图2所示，第三加热件105内形成加热区，以保证过滤组件104受热均匀。第三加热件105还连接有温度传感器106，温度传感器106用于检测加热区内的温度，以保证过滤组件104受热稳定。
在一些实施例中，过滤组件104包括过滤膜托和石英膜中的至少一种，过滤方式多样，过滤效果好。当过滤组件104包括过滤膜托和石英膜，待检测烟气进行两级过滤，过滤效果更好，充分去除待检测烟气内的颗粒物。
在一些实施例中，采样枪101的内部为特氟龙管103，特氟龙管103的结构稳定，耐热能力强，可保证待检测烟气稳定流动。其中，其他管件也可以采样特氟龙管，能够保证待检测烟气传输稳定性，还方便配件。
在一些实施例中，参考图3所示，降温装置为冰浴装置203，冰浴装置203的结构简单、操作简便、容易实现且安全性高。
当然，降温装置不限于冰浴装置203，还可以为其他能够提供低温环境的装置，如液氮降温结构、制冷系统降温结构等。
在一些实施例中，参考图4所示，加热装置30还包括保温壳体，第一加热件301和反应容器位于保温壳体内，保温壳体起到保温作用，可减少第一加热件301散热，提升热利用率。
其中，第一加热件301可以为加热丝、加热管等结构。加热装置30可以为高温炉，提供800℃及以上的高温环境。
在一些实施例中，参考图4所示，反应容器的出口端设有过滤层303，过滤层303将反应容器中待检测烟气中携带的颗粒物滤除，以保证进入测试装置40的待检测烟气中不携带颗粒物，保证检测准确性。
其中，反应容器可为石英管302，过滤层303可选用石英棉，石英管302和石英棉的耐高温能力强，使用寿命长。
在一些实施例中，参考图1所示，转化装置20、加热装置30与测试装置40之间通过保温管件107连通，保温管件107使其内保持在预设温度。为了将保温管件107内保持在预设温度，保温管件107不仅需要具有保温功能，还需要具有加热功能，以使整个设备的管路伴热保持在120℃及以上(也就是预设温度为120℃及以上)。其中，保温管件107可以在普通的管件外侧设置加热套管，结构简单且加工简便。保温管件107的加热方式可以为加热丝加热或循环溶液换热。
当然，当固定污染源烟气汞在线测试设备包括采样装置10，采样装置10与转换装置之间也通过保温管件107连接。当固定污染源烟气汞在线测试设备包括动力装置502，测试装置40与动力装置502之间也通过保温管件107连接。
在一些实施例中，参考图5所示，测试装置40可以为冷原子吸收在线汞测试仪，使得固定污染源烟气汞在线测试设备具有在线检测功能。
冷原子吸收在线汞测试仪一般包括汞灯、准直镜、狭缝、样品池、参比吸收池、聚焦透镜和滤光片，其中汞灯用于发出包含汞特征谱线的光；滤光片只让254nm波长的光通过窄带滤光片；测试设备标准偏差在10％以内。
在一些实施例中，参考图5所示，固定污染源烟气汞在线测试设备还包括动力装置502，动力装置502连接于样品池的出口端，动力装置502用于促进待检测烟气从采样装置10向转化装置20、加热装置30和测试装置40稳定流动。
在一些实施例中，动力装置502为气体流动泵，气体流动泵与样品池之间连接有流量计501。气体流动泵提供待检测烟气的流动动力，以使待检测烟气在采样装置10、转化装置20、加热装置30和测试装置40之间稳定流动。
其中，流量计501采用质量流量计，用于调节待检测烟气的流量保持在1-5L/min。
在一些实施例中，动力装置502的出口端连接有收集装置，收集装置用于收集动力装置502排出的检测后的烟气，以便集中处理。
在一个具体实施例中，参考图1至图5所示，固定污染源烟气汞在线测试设备包括采样装置10、转化装置20、加热装置30、测试装置40和动力装置502。采样装置10从排气装置采集到待检测烟气，采样装置10包括采样枪101和过滤组件104，采样枪101和过滤组件104均配设有加热件，以使采样装置10内环境温度保持在120℃，避免烟气汞在采样装置10内冷凝；其中，过滤组件104包括过滤膜托和石英膜，采样装置10内管件选用特氟龙管103；
待检测烟气在采样装置10内过滤后通入转化装置20的反应瓶202，转化装置20的两个装有100ml的10％SnCl2转化溶液的反应瓶202，以将Hg2+转化为Hg0；10％SnCl2的转换溶液为将10.0g SnCl2溶解到10ml浓盐酸中，再定容到100ml制备得到；反应瓶202的数量根据待检测烟气中汞浓度可以适当增减；
反应瓶202的排气管与加热装置30的反应容器连通，通过第一加热件301和保温壳体配合，反应容器内的温度保持在800℃及以上，确保Hg2+完全转化为Hg0，并去除待检测烟气中的水蒸气，保证待检测烟气的中的水蒸气不会进入测试装置40；
测试装置40采用冷原子吸收在线汞测试仪，冷原子吸收在线汞测试仪可以读取烟气中总汞浓度；冷原子吸收在线汞测试仪通过254nm波长特征谱测试待检测烟气中汞含量；
其中，通过流量计501和气体动力泵将采样装置10的采样流量控制再1-5L/min，并保证待检测烟气在采样装置10、转化装置20、加热装置30和测试装置40之间稳定流动。
本研究采用OH法和本实施例的固定污染源烟气汞在线测试设备，对一家水泥厂窑尾烟气的汞浓度进行了对比测试，结果如图6和表1所示。OH法测试的6组结果从65.4μg/m3到1374.4μg/m3范围，本实施例的6组结果从57.3μg/m3到1346.5μg/m3范围，相对偏差在2.0％到19.5％内波动。从测试结果可以看出，本实施例的测试结果与OH法的测试结果具有比较好的一致性和稳定性，表明本实施例的测试结果具有较好的测试性能。
表1 OH法和本实施例方法的测试结果的相对误差比较
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，包括：
转化装置，包括反应瓶和降温装置，所述降温装置内放置所述反应瓶，所述反应瓶用于容纳反应溶液，所述反应瓶连接有进气管和排气管；
加热装置，包括第一加热件和反应容器，所述反应容器的进口端与所述排气管连通，所述第一加热件用于为所述反应容器内的反应空间加热；
测试装置，包括样品池、汞灯和滤光组件，所述汞灯用于发出包含汞特征谱线的光，所述滤光组件用于通过预设波长的光并向所述样品池照射，所述样品池的进口端与所述反应容器的出口端连通。
2.根据权利要求1所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，还包括采样装置，所述采样装置包括采样枪和过滤组件，所述采样枪的进口端用于连接排气装置，所述采样枪的出口端与所述过滤组件连通，所述过滤组件与所述进气管连通。
3.根据权利要求2所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，所述采样装置还包括加热组件，所述加热组件包括设置在所述采样枪的外部的第二加热件和设置在所述过滤组件外侧的第三加热件中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，所述第二加热件为加热套管；
所述第三加热件为加热箱；
和/或，所述过滤组件包括过滤膜托和石英膜中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，所述反应容器的出口端设有过滤层。
6.根据权利要求1所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，所述降温装置为冰浴装置。
7.根据权利要求1所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，所述加热装置还包括保温壳体，所述第一加热件和所述反应容器位于所述保温壳体内。
8.根据权利要求1所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，所述转化装置、所述加热装置与所述测试装置之间通过保温管件连通，所述保温管件用于使其内保持在预设温度。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，还包括动力装置，所述动力装置连接于所述样品池的出口端。
10.根据权利要求9所述的固定污染源烟气汞在线测试设备，其特征在于，所述动力装置为气体流动泵，所述气体流动泵与所述样品池之间连接有流量计。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120353936.8U CN214408301U (zh) | 2021-02-08 | 2021-02-08 | 固定污染源烟气汞在线测试设备 |
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| CN214408301U true CN214408301U (zh) | 2021-10-15 |
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Family Applications (1)
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