DE102016208569B4 - Online-Analysator und Analyseverfahren zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers in Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess - Google Patents

Abstract

Online-Analysator zum Anreichern des Gesamtquecksilbers in Verbrennungsgas basierend auf einem Trockenprozess, wobei der Online-Analysator ein Adsorptionsmittelfüllsystem, ein Probenanreicherungssystem, ein Nachweissystem, ein Filtermembranüberführungssystem und ein Steuerungs-Aufnahme-System umfasst, wobei:
- das Adsorptionsmittelfüllsystem das Füllen eines pulverförmigen Adsorptionsmittels auf die Oberfläche einer Filtermembran ausführt, und das pulverförmige Adsorptionsmittel gleichförmig und kompakt auf die Oberfläche der Filtermembran füllen kann, um eine Adsorptionsschicht für gasförmiges Quecksilber zu bilden, wobei das Adsorptionsmittel Adsorptionsmodifikationsmaterialien sein kann, die aus Makromolekülen, Aktivkohle, Molekularsieben und Kieselgel ausgewählt sind, wobei die Größe des Pulvers von Nanometer zu Millimetern variiert, wobei das Probenanreicherungssystem zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers im Probengas, zur gleichzeitigen Anreicherung von gasförmigem Quecksilber und partikelförmigem Quecksilber im Verbrennungsgas aufgrund der Kombination aus dem Adsorptionsmittel und der Filtermembran verwendet wird; wobei das Nachweissystem verwendet wird, um einen nicht destruktiven Online-Nachweis an der erhaltenen Probe durchzuführen; wobei das Filtermembranüberführungssystem zum Überführen der Filtermembran zwischen allen Subsystemen verwendet wird und wobei das Steuerungs-Aufnahme-System zur Umsetzung eines koordinierten Betriebs aller Systeme und zum Aufnehmen, Verarbeiten und Speichern aller Daten verwendet wird, wobei das Adsorptionsmittelfüllsystem eine Reagenzflasche (1) zum Enthalten des pulverförmigen Adsorptionsmittels, einen Luftverdichter (2), ein erstes elektromagnetisches Ventil (3), eine ausstoßende Vorrichtung (4), ein zweites elektromagnetisches Ventil (5), eine puffernde und mischende Flasche (6), ein drittes elektromagnetisches Ventil (7), einen Füllrohr anhebenden Motor (8), eine Füllprobenplattform (9), eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10) und eine Füllpumpe (11) umfasst, wobei ein PTFE-Rohr in die Reagenzflasche (1) eingeführt wird, wobei gewährleistet ist, dass eine Öffnung am unteren Ende des PFTE-Rohrs mit dem pulverförmigen Adsorptionsmittel gefüllt ist; wobei die Reagenzflasche (1), das erste elektromagnetische Ventil (3) und die ausstoßende Vorrichtung (4) durch PTFE-Rohre miteinander verbunden sind; wobei der Luftverdichter (2), die ausstoßende Vorrichtung (4), das zweite elektromagnetische Ventil (5), die puffernde und mischende Flasche (6) und das dritte elektromagnetische Ventil (7) durch PTFE-Rohre miteinander verbunden sind; wobei der Füllrohr anhebende Motor (8) ein PTFE-Rohr dabei steuert, sich nach oben und unten zu bewegen, indem er das Äußere des PTFE-Rohrs einspannt, und wobei die Füllprobenplattform (9), die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10) und die Füllpumpe (11) durch Gasleitungen miteinander verbunden sind; wobei das Probenanreicherungssystem ein viertes elektromagnetisches Ventil (12) einen Probennahmerohr anhebenden Motor (13), eine Proben nehmende Probenplattform (14), eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10), eine Durchflussüberwachung (15) und eine Probennahmepumpe (16) umfasst, wobei die Vorderseite und die Rückseite des vierten elektromagnetischen Ventils (12) jeweils mit einem PTFE-Rohr verbunden sind, wobei der Probennahmerohr anhebende Motor (13) ein PTFE-Rohr dabei steuert, sich nach oben und unten zu bewegen, indem er das Äußere des PTFE-Rohrs einspannt, wobei die Proben nehmende Probenplattform (14), die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10), die Durchflussüberwachung (15) und die Probennahmepumpe (16) miteinander durch Gasleitungen verbunden sind; wobei die Filtermembran nach dem Passieren des Adsorptionsmittelfüllsystems oben auf die Proben entnehmende Probenplattform (14) überführt wird, und wobei das Probenanreicherungssystem in der Lage ist, das Gesamtquecksilber durch kontinuierliches Erhalten von Probengas anzureichern; wobei das Nachweissystem eine Röntgenröhre (17), ein Hochspannungsnetzgerät der Röhre (18) für die Röntgenröhre (17), einen Röntgenfluoreszenzdetektor (19) und eine Nachweis-Probenplattform (20) umfasst, wobei die Röntgenröhre (17) durch eine Hochspannungsleitung mit dem Hochspannungsnetzgerät der Röhre (18) verbunden ist und der Röntgenfluoreszenzdetektor (19) über eine Datenleitung mit einem Industrie-PC (30) verbunden ist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Umweltüberwachung und betrifft insbesondere einen Online-Analysator und ein Analyseverfahren zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers in Verbrennungsgas basierend auf einem Trockenprozess.
• Stand der Technik
• Quecksilber und seine Verbindungen können über verschiedene Kanäle in die Umwelt gelangen; seine Emission wird im Wesentlichen in natürliche Quellen (Vulkanausbrüche und dergleichen) und künstliche Quellen unterteilt; die künstliche Quelle ist die Hauptquelle für Quecksilberverschmutzungen und die Kraftstoffverbrennung ist bei künstlichen Aktivitäten der wesentlichste Aspekt. Die Forschung hat gezeigt, dass die Emissionsmenge des Quecksilbers aus der weltweiten Feuerkohle 65 % der Gesamtemissionsmenge ausmacht; bei Berechnungen mit einem mittleren Quecksilbergehalt von 0,188 mg/kg in Kohle in China kann der atmosphärische Quecksilberemissionsfaktor der Feuerkohleindustrie in China maximal 70 % oder mehr erreichen, wobei die Quecksilberemissionsmenge von kohlegefeuerten Kraftwerken mehr als 30 % der gesamten atmosphärischen Quecksilberemissionsmenge bedingt und die Liste der Industrien anführt. Quecksilber und seine Verbindungen haben eine starke biologische Toxizität, können über die Atmung, Hautkontakt, Essen und Trinken und dergleichen in den menschlichen Körper gelangen, sind nach dem Gelangen in die Organismen nur schwer wieder aus dem Körper zu entfernen, und können dem menschlichen Körper schwere Schäden zufügen. Daher ist die Online-Überwachung des Gesamtquecksilbers in Verbrennungsgas von signifikanter Bedeutung.
• Derzeit wird der etablierte Online-Analysator für Quecksilber in Verbrennungsgas hauptsächlich zum Nachweis von gasförmigem Quecksilber (einschließlich elementarem Quecksilber und ionischem Quecksilber) genutzt und kann partikelförmiges Quecksilber nicht nachweisen. Daher kann kein Nachweis des Gesamtquecksilbers verwirklicht werden. Gasförmiges Quecksilber wird hauptsächlich durch eine Goldamalgamierungs-Anreicherungsmethode nachgewiesen, und diese Methode hat hohe Herstellungskosten; nach der Anreicherung benötigt gasförmiges Quecksilber eine Spülung mit hochreinem Trägergas, sodass der nachfolgende Nachweis, der eine kalte Atomfluoreszenztechnik oder eine kalte Atomabsorptionstechnik anwendet, erleichtert werden kann; darüber hinaus werden sowohl die kalte Atomfluoreszenztechnik als auch die kalte Atomabsorptionstechnik direkt zum Nachweis von elementarem Quecksilber (Hg⁰) genutzt; um Quecksilber mit unterschiedlichen Wertigkeiten nachzuweisen, wird häufig eine Umwandlung der Quecksilberwertigkeit (Hg²⁺ zu Hg⁰) benötigt; die üblichen, angewandten Verfahren sind ein thermokatalytisches Umwandlungsverfahren und ein Hochtemperaturumwandlungsverfahren, wobei das thermokatalytische Umwandlungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ionisches Quecksilber durch eine katalytische Reaktion bei der Temperatur von 200-400 °C in elementares Quecksilber umgewandelt wird; durch Anwenden der katalytischen Reaktion ist die Umwandlungstemperatur niedriger als die Temperatur der Hochtemperaturumwandlung und die katalytische Behandlung ist vergleichsweise einfach, ohne dass chemische Reagenzien benötigt werden; um jedoch eine Vergiftung des Katalysators zu vermeiden, muss ein überschüssiges Umwandlungssystem konfiguriert werden, sodass die Gerätekosten erhöht werden, wobei auch der Katalysator das Problem der Lebensdauer aufweist. Das Hochtemperaturumwandlungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ionisches Quecksilber bei einer hohen Temperatur (über 800 °C) zu elementarem Quecksilber reduziert wird; dieses Verfahren ist frei von chemischen Reagenzien und Katalysatoren und das Umwandlungsverfahren bei einer hohen Temperatur ist zuverlässig; jedoch sind die Anforderungen an Geräte und Rohrleitungen hoch, während aufgrund der hohen Temperatur eine potenzielle Sicherheitsgefährdung verursacht wird und der Gesamtenergieverbrauch des Geräts erhöht wird. Außerdem gehören beide oben genannten Online-Analyseverfahren zum destruktiven Nachweis und können keine Proben für eine nachfolgende Datenvalidierung im Labor speichern.
• Die Chinesische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer CN 1 02 091 490 A A4 offenbart eine Filtermembran zum Filtern von Quecksilber aus gasförmiger Flüssigkeit, wobei die Filtermembran mit einer ersten Membran und einer zweiten Membran entlang der lateralen Richtung oder der Längsrichtung versehen ist. Die erste Membran wird zum Filtern des ersten Quecksilbers aus der gasförmigen Flüssigkeit verwendet, und die zweite Membran wird zum Filtern des zweiten Quecksilbers aus der gasförmigen Flüssigkeit verwendet. Die CN 1 02 091 490 A offenbart auch ein Überwachungssystem und ein Verfahren unter Verwendung der Filtermembran für das Quecksilber aus gasförmiger Flüssigkeit. Insbesondere lehrt diese Offenbarung, wie der Gesamtgehalt an in verschiedenen Formen im Verbrennungsgas vorliegenden Quecksilber (gasförmig und partikelförmig) nachgewiesen werden kann.
• Die Europäische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer EP 2 623 966 A1 offenbart eine Gasanalysevorrichtung mit einem Rauchgasextraktionsrohr, welches das Rauchgas aus einem Rauchgaskanal extrahiert, dem das Rauchgas, das sowohl NH₄Cl als auch SO₃ enthält, zugeführt wird. Ein Kollektor in dem Rauchgasextraktionsrohr entfernt Rußstaub, der in dem extrahierten Rauchgas enthalten ist, und ein Walzenfilter lagert sowohl NH₄Cl als auch SO₃ ab. Die EP 2 623 966 A1 offenbart des Weiteren eine Messvorrichtung, die sowohl den NH₄Cl Gehalt als auch den SO₃ Gehalt des Rauchgases misst, indem eine Probe, die sowohl NH₄Cl als auch SO₃ enthält, bestrahlt wird, die durch das Walzenfilter 15 mit Röntgenstrahlen abgeschieden wurden, mittels Detektion von der Probe erzeugter fluoreszierender Röntgenstrahlen.
• Die Chinesische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer CN 1 02 095 745 A offenbart betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Elementen in gasförmiger Flüssigkeit. Gemäß dem dortigen Verfahren wird zunächst eine erste Elementlösung auf einer Filtermembran im Messfeld hinzugefügt, wobei sich das Lösungsmittel der ersten Elementlösung auf der Filtermembran verflüchtigt. Dann folgt das Durchführen einer Reaktion an einem zweiten Element in der gasförmigen Flüssigkeit und dem ersten Element an der Filtermembran im Bereich der Probenahme, wobei die durch die Reaktion erzeugten Reaktanten an der Filtermembran adsorbiert werden. Anschließend werden die Reaktanten auf der Filtermembran nachgewiesen, um den Gehalt des zweiten Elements in der gasförmigen Flüssigkeit in einem Erfassungsbereich zu bestimmen.
• Die Chinesische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer CN 1 04 569 017 A offenbart eine Detektionsvorrichtung für Schwermetalle in Wasser und ein Arbeitsverfahren der Detektionsvorrichtung. Die Detektionsvorrichtung umfasst ein Probenahmemodul und ein RFA-Detektionsmodul und umfasst ferner ein Mischmodul, ein Zerstäubungsmodul, ein Heizmodul und eine Filtermembran, wobei das Mischmodul mit dem Probenahmemodul und einer Stützflüssigkeit verbunden ist. Das Eintrittsende des Zerstäubungsmoduls ist mit dem Mischmodul verbunden und ein Austrittsende ist am Boden des Zerstäubungsmoduls angeordnet. Eine Filtermembran ist unter dem Austrittsende des Zerstäubungsmoduls angeordnet und dient zum Herausfiltern fester Partikel.
• Die Chinesische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer CN 1 04 483 339 A offenbart einen Online-Analysator und ein Analyseverfahren, wenn Quecksilber in Rauchgas auf Nassanreicherung beruht. Der Analysator umfasst ein Anreicherungssystem, ein Nachweissystem und ein Kontrollsystem. Das Analyseverfahren umfasst die folgenden Schritte der Einführung von Anreicherungsreagenzien, der Blinddetektion, der Probengasanreicherung, der Probendetektion und der Entladung oder Lagerung der Lösung. Dies ermöglicht gemäß der CN 1 04 483 339 A eine Analyse verschiedener Schwermetallelemente durch Kombination mit einer hocheffizienten Anreicherung mit einer Online-Röntgenfluoreszenztechnik und durch flexible Auswahl eines chemischen Reagens.
• Kurze Darstellung der Erfindung
• Die Erfindung zielt auf die Bereitstellung eines Online-Analysators und eines Analyseverfahrens zur Anreicherung von Gesamtquecksilber in Verbrennungsgas basierend auf einem Trockenprozess, bei dem eine nicht destruktive Online-Röntgenfluoreszenz-Nachweistechnik genutzt wird und die eine Online-Analyse für durch Verbrennungsgas emittiertes Gesamtquecksilber (einschließlich gasförmigem Quecksilber und partikelförmigem Quecksilber) durchführen kann und eine hohe Empfindlichkeit, Stabilität und Reproduzierbarkeit aufweist.
• Erfindungsgemäß wird ein Online-Analysator gemäß Patentanspruch 1 bereit gestellt. Der erfindungsgemäße Online-Analysator zur Anreicherung von Gesamtquecksilber in Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess wendet eine nicht destruktive Online-Röntgenfluoreszenz-Nachweistechnik an. Der Analysator umfasst ein Adsorptionsmittelfüllsystem, ein Probenanreicherungssystem, ein Nachweissystem, ein Filtermembranüberführungssystem und ein Steuerungs-Aufnahme-System, wobei das Adsorptionsmittelfüllsystem das Füllen eines pulverförmigen Adsorptionsmittels auf die Oberfläche einer Filtermembran ausführt und das pulverförmige Adsorptionsmittel gleichmäßig und kompakt auf die Oberfläche der Filtermembran füllen kann, um eine Adsorptionsschicht für gasförmiges Quecksilber zu bilden; das Adsorptionsmittel kann Adsorptionsmodifizierungsmaterialien sein, die aus Makromolekülen, Aktivkohle, Molekularsieben, Kieselgel und so weiter ausgewählt sind; die Größe des Pulvers reicht von Nanometer zu Millimeter. Das Probenanreicherungssystem wird aufgrund der Einführung des Adsorptionsmittels und der Kombination der Filtermembran zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers (einschließlich gasförmigem Quecksilber und partikelförmigem Quecksilber) in Probengas, zur gleichzeitigen Anreicherung von gasförmigem Quecksilber und partikelförmigem Quecksilber im Verbrennungsgas, , und zur gesamten Anreicherung von Gesamtquecksilber im Verbrennungsgas genutzt; das Nachweissystem wird verwendet, um einen nicht destruktiven Online-Nachweis an der erworbenen Probe durchzuführen; das Filtermembranüberführungssystem dient der Überführung der Filtermembran zwischen allen Subsystemen; und das Steuerungs-Aufnahme-System wird zur Umsetzung eines koordinierten Betriebs aller Systeme und zum Aufnehmen, Verarbeiten und Speichern aller Daten verwendet.
• Das Adsorptionsmittelfüllsystem umfasst eine Reagenzflasche 1 zum Enthalten von pulverförmigem Adsorptionsmittel, einen Luftverdichter 2, ein erstes elektromagnetisches Ventil 3, eine ausstoßende Vorrichtung 4, ein zweites elektromagnetisches Ventil 5, eine puffernde und mischende Flasche 6, ein drittes elektromagnetisches Ventil 7, einen Füllrohr anhebenden Motor 8, eine Füllprobenplattform 9, eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10 und eine Füllpumpe 11. In die Reagenzflasche 1 wird ein PTFE-Rohr eingeführt und eine Öffnung am unteren Ende des Rohrs wird mit pulverförmigem Adsorptionsmittel gefüllt. Die Reagenzflasche 1, das erste elektromagnetische Ventil 3 und die ausstoßende Vorrichtung 4 sind durch PTFE-Schlauchleitungen miteinander verbunden. Der Luftverdichter 2, die ausstoßende Vorrichtung 4, das zweite elektromagnetische Ventil 5, die puffernde und mischende Flasche 6 und das dritte elektromagnetische Ventil 7 sind durch PTFE-Rohre miteinander verbunden. Der Füllrohr anhebende Motor 8 steuert ein PTFE-Rohr so, dass es sich auf und ab bewegt, indem er das Äußere des PTFE-Rohrs einspannt. Die Füllprobenplattform 9, die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10 und die Füllpumpe 11 sind über Gasleitungen miteinander verbunden. Das System führt hauptsächlich das gleichförmige Füllen des pulverförmigen Adsorptionsmittels auf die Oberfläche der Filtermembran durch.
• Das Probenanreicherungsüberführungssystem umfasst ein viertes elektromagnetisches Ventil 12, einen Probennahmerohr anhebenden Motor 13, eine Proben nehmende Probenplattform 14, eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10, eine Durchflussüberwachung 15 und eine Probennahmepumpe 16. Das vordere und hintere Ende des vierten elektromagnetischen Ventils 12 sind jeweils mit einem PTFE-Rohr verbunden. Der Probennahmerohr anhebende Motor 13 steuert ein PTFE-Rohr so, dass es sich auf und ab bewegt, indem er das Äußere des PTFE-Rohrs einspannt. Die Proben nehmende Probenplattform 14, die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10, die Durchflussüberwachung 15 und die Probennahmepumpe 16 sind über Gasleitungen miteinander verbunden. Die Filtermembran wird nach dem Passieren des Adsorptionsmittelfüllsystems angepasst und oben auf die Proben nehmende Probenplattform 14 überführt; und das Anreicherungssystem ist in der Lage, das Gesamtquecksilber durch eine kontinuierliche Aufnahme von Probengas anzureichern.
• Das Nachweissystem umfasst eine Röntgenröhre 17 und ein Hochspannungsnetzgerät der Röhre (18) für die Röntgenröhre 17, einen Röntgenfluoreszenzdetektor 19 und eine Nachweis-Probenplattform 20. Die Röntgenröhre 17 ist mit dem Hochspannungsnetzgerät der Röhre 18 durch eine Hochspannungsleitung verbunden. Der Röntgenfluoreszenzdetektor 19 ist durch eine Datenleitung mit einem Industrie-PC 30 verbunden.
• Das Filtermembranüberführungssystem umfasst ein Filtervorschubrad 21, ein Filterfaltungsrad 22, flachdrückende Räder 23-26, ein Filterpressrad 27 und einen Überführungsschaft 28. Die oben genannten Komponenten sind durch eine Platte auf einer Ebene befestigt. Zwei Enden eines Filterbands sind auf dem Filtervorschubrad 21 und dem Filterfaltungsrad 22 aufgewickelt, wobei die gegenseitige Überführung der Filtermembran zwischen dem Adsorptionsmittelfüllsystem, dem Probenanreicherungssystem und dem Nachweissystem durch Reibungskräfte zwischen dem Filterpressrad 27 und dem Überführungsschaft 28 durchgeführt wird. Das Filtervorschubrad 21 und das Filterfaltungsrad 22 falten und entfalten die Filtermembran entsprechend entlang der Überführung der Filtermembran und die flachdrückenden Räder 23-26 gewährleisten die Flachheit der Filtermembran im Überführungsprozess.
• Das Steuerungs-Aufnahme-System umfasst eine Steuerplatine 29, den Industrie-PC 30 und intelligente Software. Die Steuerplatine 29 und der Industrie-PC 30 sind durch eine Datenleitung miteinander verbunden und die intelligente Software kann automatisch Zeitabfolgesteuerung, Datenaufnahme, Analyse und Aufbereitung des Röntgenfluoreszenzspektrums sowie die Speicherung aller Daten im Arbeitsprozessor des Analysators abschließen.
• Die Nutzleistung der Röntgenröhre 17 beträgt 10-100 W und der Röntgenfluoreszenzdetektor 19 ist vom SDD-Typ.
• Die Nachweisgrenze des Analysators für das Quecksilber beträgt 1,1 µg/m³.
• Außerdem wird erfindungsgemäß ein Analyseverfahren gemäß Patentanspruch 5 bereit gestellt,, das den Online-Analysator gemäß Patentanspruch 1 zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers in Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess nutzt. Das Analyseverfahren umfasst die folgenden Schritte:
• (1) Füllen des Adsorptionsmittels: Aufeinanderfolgendes Einschalten des Luftverdichters 2, des zweiten elektromagnetischen Ventils 5 und des ersten elektromagnetischen Ventils 3, um Luft zu verdichten, um die ausstoßende Vorrichtung 4 basierend auf dem Venturi-Prinzip anzutreiben, um so eine bestimmte Menge des pulverförmigen Adsorptionsmittels aus der Reagenzflasche 1 (es ist sicherzustellen, dass sich das Rohr in der Reagenzflasche in das pulverförmige Adsorptionsmittel erstreckt) in die puffernde und mischende Flasche 6 zu extrahieren; Steuerung einer bestimmten Ausstoßdauer und Sicherstellen, dass eine bestimmte Menge des pulverförmigen Adsorptionsmittels in der puffernden und mischenden Flasche 6 suspendiert wird; dann aufeinanderfolgendes Ausschalten des ersten elektromagnetischen Ventils 3, des zweiten elektromagnetischen Ventils 5 und des Luftverdichters 2, wobei das dritte elektromagnetische Ventil 7 während dieses Prozesses die ganze Zeit ausgeschaltet ist; dann Steuerung einer Rohrleitung durch den Füllrohr anhebenden Motor 8, sodass diese hinunterfällt, und Einschließen der Filtermembran zwischen der Rohrleitung und der Probe; aufeinanderfolgendes Anschalten der Füllpumpe 11 und des dritten elektromagnetischen Ventils 7; Beladen des pulverförmigen, in der puffernden und mischenden Flasche 6 suspendierten Adsorptionsmittels auf die Oberfläche der Filtermembran, um das Füllen des Adsorptionsmittels durchzuführen; aufeinanderfolgendes Ausschalten des dritten elektromagnetischen Ventils 7 und der Füllpumpe 11 nach Beenden des Beladens; und Steuerung der Rohrleitung durch den Füllrohr anhebenden Motor 8, um hochgehoben zu werden. Die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10 kann das Adsorptionsmittel entfernen, das möglicherweise die Filtermembran passiert und die Füllpumpe 11 in diesem gesamten Prozess effizient schützt.
• 2) Anreichern des Probengases: Der mit Adsorptionsmittel gefüllten Filtermembran ermöglichen, mittels der Überführungsvorrichtung zur der Position der Proben nehmenden Probenplattform 14 zu laufen; Steuern einer Rohrleitung durch den Probennahmerohr anhebenden Motor 13, um nach unten zu fallen, und wiederum aufeinanderfolgendes Anschalten der Probennahmepumpe 16 und des vierten elektromagnetischen Ventils 12, ebenso werden partikelförmige Stoffe, die möglicherweise die Filtermembran passieren, durch die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10 entfernt, um die Probennahmepumpe 16 zu schützen; und im gesamten Anreicherungsprozess werden der Probendurchfluss und das Probenvolumen von der Durchflussüberwachung 15 gesteuert und aufgezeichnet; aufeinanderfolgendes Ausschalten des vierten elektromagnetischen Ventils 12 und der Probennahmepumpe 16, nachdem ein bestimmtes Volumen der Probe angereichert wurde; und Steuern der Rohrleitung durch den Probennahmerohr anhebenden Motor 13, um angehoben zu werden, um den Probenanreicherungsprozess zu vollenden.
• 3) Nachweis der Probe: Ermöglichen der Filtermembran, die die Anreicherung vollendet, durch die Überführungsvorrichtung zu der Position der Nachweisprobenplattform 20 überführt zu werden; automatisches Steuern und Einschalten des Hochspannungsnetzgeräts der Röntgenröhre 18, der Röntgenröhre 17 und des Röntgenfluoreszenzdetektors 19 durch den Industrie-PC 30; Abschließen des Aufnehmens und Verarbeiten des Spektrogramms durch Software auf dem Industrie-PC 30; und schließlich Berechnen der Konzentration des Gesamtquecksilbers in dem Probengas gemäß einer eingebauten Arbeitskurve in Kombination mit den aufgenommenen Daten.
• Die Adsorptionsmittelfülldauer, die Probennahmedauer, das Probennahmevolumen und die Nachweisdauer in den oben genannten Schritten werden alle durch das Software-System im Industrie-PC 30 konfiguriert. Die auf der Filtermembran gespeicherten Proben können für einen weiteren Nachweis des Labors einbehalten werden.
• Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Füllen des Adsorptionsmittels, Anreichern der Probe und Nachweis der Probe. Der erfindungsgemäße Analysator hat die Vorteile, dass das effiziente pulverförmige Adsorptionsmittel eingeführt wird und eine Filtermembran-anreichernde Technologie kombiniert wird, sodass die gesamte Anreicherung des gasförmigen Quecksilbers und des partikelförmigen Quecksilbers im Verbrennungsgas oder der Umweltatmosphäre gleichzeitig durchgeführt werden kann, und zum Nachweis wird eine Online-Röntgenfluoreszenztechnik verwendet, um schließlich die Online-Analyse des Gesamtquecksilbers in dem Verbrennungsgas oder der Umweltatmosphäre auszuführen. Die nachgewiesenen Proben können direkt gespeichert werden, sodass die weitere Validierung der Labordaten erleichtert wird.
• Die Erfindung hat die folgenden nützlichen Wirkungen:
1. 1. Die Erfindung bietet einen Online-Analysator zum Anreichern von Gesamtquecksilber in Verbrennungsgas basierend auf einem Trockenprozess, wobei das Adsorptionsmittel erstens auf die Filtermembran geladen wird, dann kann das Adsorptionsmittel bei der Durchführung der Probenanreicherung gasförmiges Quecksilber auffangen und sammeln und die Filtermembran kann das partikelförmige Quecksilber einfangen und sammeln, sodass die Funktion der Anreicherung von Gesamtquecksilber schließlich aufgrund der Kombination aus dem Adsorptionsmittel und der Filtermembran realisiert wird. Das gesamte Verfahren ist frei von einer Hochtemperaturumwandlung oder einer thermokatalytischen Umwandlung, sodass der Energieverbrauch des Analysators offensichtlich verringert wird; der nachfolgende Nachweis ist auch frei von einem Spülen mit einem hochreinen Trägergas, sodass die Kosten größtenteils verringert werden und weniger Materialien verbraucht werden.
2. 2. Die Erfindung wendet die Online-Röntgenfluoreszenz-Nachweistechnik an und führt die quantitative Analyse des Gesamtquecksilbers im Verbrennungsgas durch; die Probe der Verunreinigungsquelle und der Nachweisteil sind physikalisch getrennt, sodass die Online-Röntgenfluoreszenz-Nachweistechnik für die Betriebsbedingungsstelle anwendbarer ist; und auch die Wartungskosten sind verglichen mit dem bestehenden etablierten Verfahren verringert, die Röntgenfluoreszenz-Nachweistechnik ist eine nicht destruktive Nachweismethode und kann die Testproben recyceln, um die Rückgewinnung, Aufbewahrung und den erneuten Nachweis der gleichen Probe im Labor durchzuführen.
3. 3. Die Nachweisgrenze des erfindungsgemäßen Analysators für Gesamtquecksilber in Verbrennungsgas beträgt 0,1 µg/m³ und kann die Überwachung gemäß der Anforderung zur Emission von Quecksilber und seinen Verbindungen in Verbrennungsgas von Wärmekraftwerken in der nationalen Norm ( GB 13223-2011 ) erfüllen.
4. 4. Die Erfindung kann auch eine Online-Überwachung von Schwermetallen in Wasser durch Austauschen verschiedener Adsorptionsmittel und den passenden Probennahmepumpen durchführen.
• Figurenliste
• 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems des Online-Analysators zum Anreichern von Gesamtquecksilber in Verbrennungsgas basierend auf einem Trockenprozess.
• 2 ist ein Vergleichsspektrogramm im Gehalt von Gesamtquecksilber zwischen einem Online-Analysator für Vor-Ort-Quecksilber in Wärmekraftwerken mit und ohne Anwendung des Verfahrens.
• Wobei,

1.

Reagenzflasche;

2.

Luftverdichter;

3.

erstes elektromagnetisches Ventil;

4.

ausstoßende Vorrichtung;

5.

zweites elektromagnetisches Ventil;

6.

puffernde und mischende Flasche;

7.

drittes elektromagnetisches Ventil;

8.

Füllrohr anhebende Vorrichtung;

9.

Füllprobenplattform;

10.

Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung;

11.

Füllpumpe;

12.

viertes elektromagnetisches Ventil;

13.

Probennahmerohr anhebender Motor;

14.

Proben nehmende Probenplattform;

15.

Gas-Durchflussüberwachung;

16.

Probennahmepumpe;

17.

Röntgenröhre;

18.

Hochspannungsnetzgerät der Röhre;

19.

Röntgenfluoreszenzdetektor;

20.

Nachweis-Probenplattform;

21.

Filtervorschubrad;

22.

Filterfaltungsrad;

23-26.

flachdrückende Räder;

27.

Filterpressrad;

28.

Überführungsschaft;

29.

Steuerplatine;

30.

Industrie-PC.

• Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
• Im Folgenden werden besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gemäß der beigefügten Abbildungen weiter beschrieben.
• Der erfindungsgemäße Online-Analysator zum Anreichern von Gesamtquecksilber in Verbrennungsgas basierend auf einem Trockenprozess, ist dadurch gekennzeichnet, dass er ein Adsorptionsmittelfüllsystem, ein Probenanreicherungssystem, ein Nachweissystem, ein Filtermembranüberführungssystem und ein Steuerungs-Aufnahme-System umfasst, wobei das Adsorptionsmittelfüllsystem das Füllen eines pulverförmigen Adsorptionsmittels auf der Oberfläche einer Filtermembran ausführt und das pulverförmige Adsorptionsmittel gleichförmig und kompakt auf die Oberfläche der Filtermembran füllen kann und eine Adsorptionsschicht für das gasförmige Quecksilber bilden kann, wobei das Adsorptionsmittel Adsorptionsmodifikationsmaterialien sein können, die aus Makromolekülen, Aktivkohle, Molekularsieben und Kieselgel ausgewählt sind, wobei die Größe des Pulvers von Nanometer zu Millimetern variiert, wobei das Probenanreicherungssystem zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers im Probengas, zur gleichzeitigen Anreicherung von gasförmigem Quecksilber und partikelförmigem Quecksilber im Verbrennungsgas aufgrund der Einführung des Adsorptionsmittels und der Kombination der Filtermembran und zur vollständigen Anreicherung von Gesamtquecksilber im Verbrennungsgas verwendet wird; wobei das Nachweissystem verwendet wird, um einen nicht destruktiven Online-Nachweis an der erhaltenen Probe durchzuführen; wobei das Filtermembranüberführungssystem zum Überführen der Filtermembran zwischen allen Subsystemen verwendet wird und wobei das Steuerungs-Aufnahme-System verwendet wird, um einen koordinierten Betrieb aller Systeme und von Aufnehmen, Verarbeiten und Speichern aller Daten auszuführen.
• Das Adsorptionsmittelfüllsystem führt im Wesentlichen die Beschichtung und das Füllen des Adsorptionsmittels auf die Oberfläche der Filtermembran durch, sodass die Filtermembran die Fähigkeit aufweist, das Gesamtquecksilber in dem Verbrennungsgas anzureichern.
• Wie in 1 gezeigt, umfasst das Adsorptionsmittelfüllsystem eine Reagenzflasche 1, einen Luftverdichter 2, ein erstes elektromagnetisches Ventil 3, eine ausstoßende Vorrichtung 4, ein zweites elektromagnetisches Ventil 5, eine puffernde und mischende Flasche 6, ein drittes elektromagnetisches Ventil 7, einen Füllrohr anhebenden Motor 8, eine Füllprobenplattform 9, eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10 und eine Füllpumpe 11. Die oben genannten Komponenten sind über Schläuche miteinander verbunden; nachdem der Füllrohr anhebende Motor außer Betrieb ist, ist der dichte Verschluss zwischen der Rohrleitung und der Füllprobenplattform sichergestellt. Das untere Ende des Schlauchs in der Reagenzflasche 1 muss sich bis in das pulverförmige Adsorptionsmittel erstrecken, wodurch sichergestellt ist, dass eine bestimmte Menge Adsorptionsmittel in jedem Prozess des Füllens des Adsorptionsmittels extrahiert werden kann.
• Das Probenanreicherungssystem wird zum Anreichern des Gesamtquecksilbers im Verbrennungsgas auf der Oberfläche der Filtermembran verwendet, wodurch die Konzentration des nachgewiesenen Ziels erhöht wird und die untere Nachweisgrenze und die Stabilität des gesamten Analysators verbessert wird.
• Wie in 1 gezeigt, umfasst das Probenanreicherungsüberführungssystem im Wesentlichen ein viertes elektromagnetisches Ventil 12, einen Probennahmerohr anhebenden Motor 13, eine Proben nehmende Probenplattform 14, eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10, eine Durchflussüberwachung 15 und eine Probennahmepumpe 16. Die oben genannten Komponenten werden ebenfalls über Schläuche miteinander verbunden; nachdem der Probennahmerohr anhebende Motor 13 außer Betrieb ist, kann das dichte Verschließen der Rohrleitungen sichergestellt werden.
• Das Anreicherungsprinzip des Gesamtquecksilbers auf der Filtermembran ist wie folgt: Das erforderliche pulverförmige Adsorptionsmittel wird durch das Füllsystem auf die Oberfläche der Filtermembran gefüllt und die entworfene Zeitablaufsteuerung kann die Angleichung der Füllmenge für jeden Zeitraum sicherstellen. Das Filtermembranüberführungssystem wird für die sorgfältige Überführung der gefüllten Filtermembran in den Anreicherungsteil verwendet; durch Extraktion des Probengases wird gasförmiges Quecksilber im Probengas abgefangen und von dem pulverförmigen Adsorptionsmittel gesammelt; das partikelförmige Quecksilber wird durch die Filtermembran abgefangen und schließlich ist das Gesamtquecksilber vollständig auf der Oberfläche der Filtermembran angereichert. In dem Anreicherungsprozess kann der Industrie-PC 30 das Probenvolumen V_g aufzeichnen, wobei die Konzentration des nachgewiesenen Gesamtquecksilbers C_g ist. Anschließend sind die Konzentration und die Probenfläche, die vom Nachweissystem erhalten werden C_s bzw. S_s. Wobei C_s, C_g, S_s und V_g die folgende Formel erfüllen: $${\text{C}}_{\text{s}}\times {\text{S}}_{\text{s}}={\text{C}}_{\text{g}}\times {\text{V}}_{\text{g}}$$

  

  
  
• Da S_s und V_g gegeben sind, kann C_g basierend auf C_s, die durch das Nachweissystem erhalten wurde, berechnet und erhalten werden, wodurch die Konzentration des Gesamtquecksilbers in dem vorliegenden Probengas erhalten wird.
• Das Nachweissystem basiert auf der Online-Röntgenfluoreszenztechnik und umfasst eine Röntgenröhre 17 mit der Nutzleistung von 10-100 W und einen SDD-Typ-Detektor 19; der SDD-Typ-Detektor 19 nutzt eine elektrische Kühlung, hat ein hohes Integrationsniveau, eine ausgereifte Technologie, eine hohe Nachweiseffizienz und Energieauflösungsrate und kann den wirksamen Nachweis an der charakteristischen Röntgenfluoreszenz von Quecksilber durchführen; die Röntgenröhre 17 und der Detektor 19 sind jeweils oben auf der Nachweisprobenplattform 20 befestigt. Die Röntgenröhre 17 ist mit dem Hochspannungsnetzgerät der Röhre 18 verbunden und das Hochspannungsnetzgerät der Röhre 18 ist über eine Datenleitung mit dem Industrie-PC 30 verbunden. Der Detektor 19 ist über eine Datenleitung mit dem Industrie-PC 30 verbunden; die Software, die in dem Industrie-PC 30 installiert ist, kann die Röntgenröhre 17, das Hochspannungsnetzgerät der Röhre 18 und den Detektor 19 steuern und so wird die ordnungsgemäße Arbeit des Nachweissystems ausgeführt.
• Das Nachweisprinzip des Quecksilberelements mittels Röntgenstrahlung ist wie folgt: Wenn Röntgenstrahlung eine Probe bestrahlt, wird das Quecksilberelement in der Probe angeregt, um charakteristische Röntgenstrahlen zu erzeugen; die Strahlungsenergie ist direkt proportional zum Quadrat der Ordnungszahl Z des Elements; der Gehalt des nachzuweisenden Elements hängt mit der Intensität der emittierten charakteristischen Röntgenspektrallinien zusammen; ein im Detektor 19 vorgesehener FPGA-Datenverarbeitungsschaltkreis wird zur Verarbeitung der digitalen Signale, die einer Aufnahme, Verstärkung und AD-Wandlung unterzogen werden, und zur Ausführung der Datenübermittlung und Steuerungskommunikation durch eine SUB-Schnittstelle mit dem Industrie-PC 30 verwendet. Im Analyseprozess kann die Software automatisch die spektralen Peaks von Quecksilber und anderen Elementen identifizieren und eine Verarbeitung wie etwa ein Glätten oder ein Abziehen des Hintergrunds durchführen; das gesamte Spektrogramm wird in Echtzeit auf dem Bildschirm des Industrie-PCs 30 angezeigt. Die Datenverarbeitung des Verfahrens nutzt eine Peakflächenmethode, die die folgenden Schritte umfasst: automatisches Identifizieren des charakteristischen Peaks von Quecksilber und Abziehen des Hintergrunds, um die Netto-Peakintensität I⁰ _Hg zu erhalten; dann Ausführen einer Interferenzkorrektur mittels der Software, um die neue korrigierte Intensität |_Hg zu erhalten. Durch Erhalten korrespondierender Daten für die spektralen Peaks |_Hg mittels der verwendeten Standardmembranprobe von Quecksilber; Nehmen von n Proben mit verschiedenen Quecksilbergehalten, um eine Gruppe von |_Hg(n) zu erhalten, wobei n ≥ 3; Zeichnen eines Funktionsdiagramms zwischen |_Hg und der Elementkonzentration C_Hg in den Proben, um eine Arbeitskurve zu erhalten; Durchführen der Rückrechnung der Konzentration (C_s) von Quecksilber auf der Filtermembran mittels der relativen Intensität, die während des tatsächlichen Nachweises erhalten wurde; Berechnen von C_g mittels der oben aufgeführten Formel, um die Konzentration des Gesamtquecksilbers im Probengas zu erhalten. Durch eine Upgrade-Wahl der Software und Lichtweg-Hardware kann das Verfahren auch eine quantitative Analyse verschiedener Elemente wie etwa Cadmium, Blei, Arsen, Kupfer, Chrom, Zink und so weiter durchführen.
• Das Filtermembranüberführungssystem umfasst ein Filtervorschubrad 21, ein Filterfaltungsrad 22, flachdrückende Räder 23-26, ein Filterpressrad 27 und einen Überführungsschaft 28. Die Filtermembran wird zwischen das Filterpressrad 27 und den Überführungsschaft 28 geklemmt und kann durch den Überführungsschaft 28 vorwärts und rückwärts drehen. Die Überführung der Filtermembran zwischen den Subsystemen Probenanreicherungssystem und Nachweissystem wird durchgeführt. Das Filtervorschubrad 21, das Filterfaltungsrad 22 und der Überführungsschaft 28 sind mit der Steuerplatine 29 verbunden; die Steuerplatine 29 ist durch eine Datenleitung mit dem Industrie-PC 30 verbunden; schließlich wird der Zeitablauf der Filtermembran beweglich durch die Software gesteuert.
• Das Steuerungs-Aufnahme-System umfasst den Industrie-PC 30 und die Steuerplatine 29; die automatische Steuerung von Prozessen der Gaswege, Schaltungen und dergleichen im Gesamtsystem sowie das Aufnehmen, Verarbeiten und Speichern verschiedener Daten in dem System werden im Wesentlichen durch Software und der logischen Schaltung im Industrie-PC 30 durchgeführt.
• Das erfindungsgemäße Analyseverfahren gemäß Patentanspruch 5, das den Online-Analysator gemäß Patentanspruch 1 zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers in Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess nutzt, umfasst die folgenden Schritte:
• (1) Füllen des Adsorptionsmittels: Aufeinanderfolgendes Einschalten des Luftverdichters 2, des zweiten elektromagnetischen Ventils 5 und des ersten elektromagnetischen Ventils 3, um Luft zu verdichten, um die ausstoßende Vorrichtung 4 basierend auf dem Venturi-Prinzip anzutreiben, um so eine bestimmte Menge des pulverförmigen Adsorptionsmittels aus der Reagenzflasche 1 (das Rohr in der Reagenzflasche stellt sicher, sich in das pulverförmige Adsorptionsmittel zu erstrecken) in die puffernde und mischende Flasche 6 zu extrahieren; Steuern einer bestimmten Ausstoßdauer und Sicherstellen, dass eine bestimmte Menge des pulverförmigen Adsorptionsmittels in der puffernden und mischenden Flasche 6 suspendiert wird; dann aufeinanderfolgendes Ausschalten des ersten elektromagnetischen Ventils 3, des zweiten elektromagnetischen Ventils 5 und des Luftverdichters 2, wobei das dritte elektromagnetische Ventil 7 während dieses Prozesses die ganze Zeit ausgeschaltet ist; dann Steuern einer Rohrleitung durch den Füllrohr anhebenden Motor 8, sodass diese hinunterfällt, und Einschließen der Filtermembran zwischen der Rohrleitung und der Probe; aufeinanderfolgendes Anschalten der Füllpumpe 11 und des dritten elektromagnetischen Ventils 7; Beladen des pulverförmigen, in der puffernden und mischenden Flasche 6 suspendierten Adsorptionsmittels auf die Oberfläche der Filtermembran, um das Füllen des Adsorptionsmittels durchzuführen; aufeinanderfolgendes Ausschalten des dritten elektromagnetischen Ventils 7 und der Füllpumpe 11 nach Beenden des Beladens; und Steuern der Rohrleitung durch den Füllrohr anhebenden Motor 8, um hochgehoben zu werden. Die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10 kann das Adsorptionsmittel entfernen, das möglicherweise die Filtermembran passiert, und die Füllpumpe 11 in diesem gesamten Prozess effizient schützen.
• 2) Anreichern des Probengases: Der mit Adsorptionsmittel gefüllter Filtermembran ermöglichen, mittels der Überführungsvorrichtung zur der Position der Proben nehmenden Probenplattform 14 zu laufen, Steuern einer Rohrleitung durch den Probennahmerohr anhebenden Motor 13, um nach unten zu fallen, und wiederum nacheinander Anschalten der Probennahmepumpe 16 und des vierten elektromagnetischen Ventils 12, ebenso werden partikelförmige Stoffe, die möglicherweise die Filtermembran passieren, durch die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung 10 entfernt, um die Probennahmeprobe 16 zu schützen; im gesamten Anreicherungsprozess werden der Probendurchfluss und das Probenvolumen von der Durchflussüberwachung 15 gesteuert und aufgezeichnet; aufeinanderfolgendes Ausschalten des vierten elektromagnetischen Ventils 12 und der Probennahmepumpe 16, nachdem ein bestimmtes Volumen der Probe angereichert wurde, und Steuern der Rohrleitung durch den Probennahmerohr anhebenden Motor 13, um angehoben zu werden, um den Probenanreicherungsprozess zu vollenden;
• 3) Nachweis der Probe: Ermöglichen der Filtermembran, die die Anreicherung vollendet, mithilfe der Überführungsvorrichtung zu der Position der Nachweisprobenplattform 20 zu laufen, automatisches Steuern und Einschalten des Röntgenröhren-Hochspannungsnetzgeräts 18, der Röntgenröhre 17 und des Röntgenfluoreszenzdetektors 19 durch den Industrie-PC 30, Abschließen des Aufnehmens und Verarbeiten des Spektrogramms durch Software auf dem Industrie-PC 30; und schließlich Berechnen der Konzentration des Gesamtquecksilbers in dem Probengas gemäß einer eingebauten Arbeitskurve in Kombination mit den aufgenommenen Daten.
• Durch die Upgrade-Kombination aus Software und Lichtweg-Hardware können der erfindungsgemäße Online-Analysator und das erfindungsgemäße Analyseverfahren zur Anreicherung von Gesamtquecksilber in Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess auch eine quantitative Analyse verschiedener Elemente wie etwa Cadmium, Blei, Arsen, Kupfer, Chrom und Zink oder eine gleichzeitige quantitative Analyse einer Vielzahl von Metallelementen durchführen und der Anwendungsbereich ist breit.
• Was Quecksilber in Verbrennungsgas angeht, so beträgt die Nachweisgrenze des erfindungsgemäßen Online-Analysators und des erfindungsgemäßen Analyseverfahrens zur Anreicherung von Gesamtquecksilber in dem Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess 0,1 µg/m³ und kann die Anforderung des Schwellenwerts von 30 µg/m³ der Quecksilberemission in Wärmekraftwerken in der nationalen Norm in China ( GB 13223-2011 ) voll erfüllen.

Claims (5)

1. Online-Analysator zum Anreichern des Gesamtquecksilbers in Verbrennungsgas basierend auf einem Trockenprozess, wobei der Online-Analysator ein Adsorptionsmittelfüllsystem, ein Probenanreicherungssystem, ein Nachweissystem, ein Filtermembranüberführungssystem und ein Steuerungs-Aufnahme-System umfasst, wobei: - das Adsorptionsmittelfüllsystem das Füllen eines pulverförmigen Adsorptionsmittels auf die Oberfläche einer Filtermembran ausführt, und das pulverförmige Adsorptionsmittel gleichförmig und kompakt auf die Oberfläche der Filtermembran füllen kann, um eine Adsorptionsschicht für gasförmiges Quecksilber zu bilden, wobei das Adsorptionsmittel Adsorptionsmodifikationsmaterialien sein kann, die aus Makromolekülen, Aktivkohle, Molekularsieben und Kieselgel ausgewählt sind, wobei die Größe des Pulvers von Nanometer zu Millimetern variiert, wobei das Probenanreicherungssystem zur Anreicherung des Gesamtquecksilbers im Probengas, zur gleichzeitigen Anreicherung von gasförmigem Quecksilber und partikelförmigem Quecksilber im Verbrennungsgas aufgrund der Kombination aus dem Adsorptionsmittel und der Filtermembran verwendet wird; wobei das Nachweissystem verwendet wird, um einen nicht destruktiven Online-Nachweis an der erhaltenen Probe durchzuführen; wobei das Filtermembranüberführungssystem zum Überführen der Filtermembran zwischen allen Subsystemen verwendet wird und wobei das Steuerungs-Aufnahme-System zur Umsetzung eines koordinierten Betriebs aller Systeme und zum Aufnehmen, Verarbeiten und Speichern aller Daten verwendet wird, wobei das Adsorptionsmittelfüllsystem eine Reagenzflasche (1) zum Enthalten des pulverförmigen Adsorptionsmittels, einen Luftverdichter (2), ein erstes elektromagnetisches Ventil (3), eine ausstoßende Vorrichtung (4), ein zweites elektromagnetisches Ventil (5), eine puffernde und mischende Flasche (6), ein drittes elektromagnetisches Ventil (7), einen Füllrohr anhebenden Motor (8), eine Füllprobenplattform (9), eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10) und eine Füllpumpe (11) umfasst, wobei ein PTFE-Rohr in die Reagenzflasche (1) eingeführt wird, wobei gewährleistet ist, dass eine Öffnung am unteren Ende des PFTE-Rohrs mit dem pulverförmigen Adsorptionsmittel gefüllt ist; wobei die Reagenzflasche (1), das erste elektromagnetische Ventil (3) und die ausstoßende Vorrichtung (4) durch PTFE-Rohre miteinander verbunden sind; wobei der Luftverdichter (2), die ausstoßende Vorrichtung (4), das zweite elektromagnetische Ventil (5), die puffernde und mischende Flasche (6) und das dritte elektromagnetische Ventil (7) durch PTFE-Rohre miteinander verbunden sind; wobei der Füllrohr anhebende Motor (8) ein PTFE-Rohr dabei steuert, sich nach oben und unten zu bewegen, indem er das Äußere des PTFE-Rohrs einspannt, und wobei die Füllprobenplattform (9), die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10) und die Füllpumpe (11) durch Gasleitungen miteinander verbunden sind; wobei das Probenanreicherungssystem ein viertes elektromagnetisches Ventil (12) einen Probennahmerohr anhebenden Motor (13), eine Proben nehmende Probenplattform (14), eine Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10), eine Durchflussüberwachung (15) und eine Probennahmepumpe (16) umfasst, wobei die Vorderseite und die Rückseite des vierten elektromagnetischen Ventils (12) jeweils mit einem PTFE-Rohr verbunden sind, wobei der Probennahmerohr anhebende Motor (13) ein PTFE-Rohr dabei steuert, sich nach oben und unten zu bewegen, indem er das Äußere des PTFE-Rohrs einspannt, wobei die Proben nehmende Probenplattform (14), die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10), die Durchflussüberwachung (15) und die Probennahmepumpe (16) miteinander durch Gasleitungen verbunden sind; wobei die Filtermembran nach dem Passieren des Adsorptionsmittelfüllsystems oben auf die Proben entnehmende Probenplattform (14) überführt wird, und wobei das Probenanreicherungssystem in der Lage ist, das Gesamtquecksilber durch kontinuierliches Erhalten von Probengas anzureichern; wobei das Nachweissystem eine Röntgenröhre (17), ein Hochspannungsnetzgerät der Röhre (18) für die Röntgenröhre (17), einen Röntgenfluoreszenzdetektor (19) und eine Nachweis-Probenplattform (20) umfasst, wobei die Röntgenröhre (17) durch eine Hochspannungsleitung mit dem Hochspannungsnetzgerät der Röhre (18) verbunden ist und der Röntgenfluoreszenzdetektor (19) über eine Datenleitung mit einem Industrie-PC (30) verbunden ist.
2. Online-Analysator zum Anreichern von Gesamtquecksilber im Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess gemäß Anspruch 1, wobei das Filtermembranüberführungssystem ein Filtervorschubrad (21), ein Filterfaltungsrad (22), vier flachdrückende Räder (23-26), ein Filterpressrad (27) und einen Überführungsschaft (28) umfasst, wobei die Filtermembran zwischen das Filterpressrad (27) und den Überführungsschaft (28) geklemmt Überführungsschaft (28) vorwärts wird und durch den und rückwärts drehen kann, wodurch die Überführung der Filtermembran zwischen dem Probenanreicherungssystem und dem Nachweissystem durchgeführt wird.
3. Online-Analysator zum Anreichern von Gesamtquecksilber im Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungs-Aufnahme-System eine Steuerplatine (29) und den Industrie-PC (30) umfasst, die miteinander über eine Datenleitung verbunden sind.
4. Online-Analysator zum Anreichern von Gesamtquecksilber im Verbrennungsgas basierend auf dem Trockenprozess gemäß Anspruch 1, wobei die Nutzleistung der Röntgenröhre (17) 10-100 W beträgt und der Röntgenfluoreszenzdetektor (19) vom SDD-Typ ist.
5. Ein den Online-Analysator des Patentanspruchs 1 nutzendes Analyseverfahren; wobei das Analyseverfahren die folgenden Schritte umfasst: 1) Füllen des Adsorptionsmittels: Aufeinanderfolgendes Einschalten des Luftverdichters (2), des zweiten elektromagnetischen Ventils (5) und des ersten elektromagnetischen Ventils (3), um Luft zu verdichten, um die ausstoßende Vorrichtung (4) basierend auf dem Venturi-Prinzip anzutreiben, um so eine bestimmte Menge des pulverförmigen Adsorptionsmittels aus der Reagenzflasche (1) in die puffernde und mischende Flasche (6) zu extrahieren; Steuern einer bestimmten Ausstoßdauer und Sicherstellen, dass eine bestimmte Menge des pulverförmigen Adsorptionsmittels in der puffernden und mischenden Flasche (6) suspendiert wird; dann aufeinanderfolgendes Ausschalten des ersten elektromagnetischen Ventils (3), des zweiten elektromagnetischen Ventils (5) und des Luftverdichters (2), wobei das dritte elektromagnetische Ventil (7) während dieses Prozesses die ganze Zeit ausgeschaltet ist; dann Steuern einer Rohrleitung durch den Füllrohr anhebenden Motor (8), sodass diese hinunterfällt; aufeinanderfolgendes Anschalten der Füllpumpe (11) und des dritten elektromagnetischen Ventils (7); Beladen des pulverförmigen, in der puffernden und mischenden Flasche (6) suspendierten Adsorptionsmittels auf die Oberfläche der Filtermembran, um das Füllen des Adsorptionsmittels durchzuführen; aufeinanderfolgendes Ausschalten des dritten elektromagnetischen Ventils (7) und der Füllpumpe (11) nach Beenden des Beladens; und Steuern der Rohrleitung durch den Füllrohr anhebenden Motor (8), um hochgehoben zu werden; wobei die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10) das Adsorptionsmittel entfernt, das möglicherweise die Filtermembran passiert, und die Füllpumpe (11) in diesem gesamten Prozess effizient schützen kann. 2) Anreichern des Probengases: Der mit Adsorptionsmittel gefüllten Filtermembran ermöglichen, mittels der Überführungsvorrichtung zu der Position der Proben nehmenden Probenplattform (14) zu laufen, Steuern einer Rohrleitung durch den Probennahmerohr anhebenden Motor (13), um nach unten zu fallen, und wiederum aufeinanderfolgendes Anschalten der Probennahmepumpe (16) und des vierten elektromagnetischen Ventils (12), wobei partikelförmige Stoffe, die möglicherweise die Filtermembran passieren, durch die Verbrennungsgas behandelnde Vorrichtung (10) entfernt werden, um die Probennahmepumpe (16) zu schützen; im gesamten Anreicherungsprozess werden der Probendurchfluss und das Probenvolumen von der Durchflussüberwachung (15) gesteuert und aufgezeichnet; aufeinanderfolgendes Ausschalten des vierten elektromagnetischen Ventils (12) und der Probennahmepumpe (16), nachdem ein bestimmtes Volumen der Probe angereichert wurde, und Steuern der Rohrleitung durch den Probennahmerohr anhebenden Motor (13), um angehoben zu werden, um den Probenanreicherungsprozess zu vollenden; 3) Nachweis der Probe: Ermöglichen der Filtermembran, die die Anreicherung vollendet, mithilfe der Überführungsvorrichtung zu der Position der Nachweis-Probenplattform (20) überführt zu werden, automatisches Steuern und Einschalten des Hochspannungsnetzgeräts der Röhre (18), der Röntgenröhre (17) und des Röntgenfluoreszenzdetektors (19) durch den Industrie-PC (30), Abschließen des Aufnehmens und Verarbeiten eines Spektrogramms durch Software auf dem Industrie-PC (30); und schließlich Berechnen der Konzentration des Gesamtquecksilbers in dem Probengas gemäß einer eingebauten Arbeitskurve in Kombination mit den aufgenommenen Daten.

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