一种测试吸附剂脱汞效率的装置及方法

本发明属于环保除污、烟气脱汞技术领域，具体涉及一种测试吸附剂脱汞效率的装置及方法。

背景技术：

重金属汞是继粉尘、sox、nox之后的燃煤第四大污染物，具有神经剧毒性、生物累积性和隐蔽潜伏性等特征，对自然环境和人类健康构成了严峻危害。煤燃烧是大气人为汞排放的最主要来源。目前我国的能源结构仍以煤炭为主，因而基于我国的能源利用结构及雾霾问题的顽固性与长期性，燃煤汞减排不仅是我国火力发电厂“超低排放”总体目标中不可分割的一部分，更是减少雾霾危害不可或缺的重要组成部分。因此，研发燃煤电站高效经济脱汞技术，实现燃煤烟气气态单质汞的近零排放是治理燃煤大气汞污染，改善环境质量的必由之路。

各类脱汞吸附剂由于理化特性与吸附机理的不同各具优势。其中，活性炭化学性质稳定，具有较大的比表面积、良好的孔隙结构以及表面特性，是应用最广泛的脱汞吸附剂，然而其自身固有的非选择吸附特性使得烟气中其它成分易于抢占活性中心，降低了吸附剂利用率。且烟道活性炭喷射技术对吸附剂使用量需求较大，高昂的原料成本降低了其工业适用性。燃煤电厂飞灰具有粒径小，含炭、较为丰富的空隙结构和表面特性，富含多种能够催化氧化汞吸附的金属化合物和矿物组分，作为一种潜在的高效脱汞吸附剂而被广泛研究。因而，具有广泛来源的廉价高效脱汞吸附剂的研发一直以来都是燃煤烟气汞污染控制研究领域的热点。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种测试吸附剂脱汞效率的装置，该装置能有效模拟脱汞过程，能实时监测脱汞过程中汞的形态和浓度的变化，能为吸附剂的动态汞脱除特性研究提供实验基础；该方法步骤简单、实施成本低，能为脱汞技术研究提供理论基础。

为了实现上述目的，本发明提供一种测试吸附剂脱汞效率的装置，包括空气压缩机、氮气罐、测汞仪和计算机；

所述空气压缩机的出气口分别与第一输送管路的进气端和第二输送管路的进气端连接，所述第一输送管路的出气端与空气预热器的进气口连接，空气预热器的出气口通过排气管路与预混室的进气口连接；第二输送管路的出气端与微量螺旋给料器的进气口连接，微量螺旋给料器的进料口与密封料仓的出料端相连通，密封料仓内装有待测的脱汞吸附剂；微量螺旋给料器的出料口与喷射口的进料端连接，所述喷射口的出料端穿入混合管道上游侧的内腔中；

所述氮气罐的出气口通过管路与汞发生器的进气端连接，所述汞发生器的出气端通过管路与预混室的进气口连接；所述预混室的出气口与混合管道的进气端连接，所述混合管道上沿其长度方向均匀的连接有与其内腔连通的多个取样管路，混合管道的出气端与布袋除尘器的进气口连接，所述布袋除尘器的出气口通过管路与吸附筒的进气口连接，吸附筒的出气口与大气连通，吸附筒中装填有活性炭柱；

所述测汞仪的多个采样端分别与多个取样管路对应的连通；

所述计算机与测汞仪连接。

为了提高脱汞的效果，所述混合管道呈连续折弯的弯管。

进一步，为了更好的模拟燃煤过程中产生的烟气温度，所述空气预热器的加热温度范围为150～160℃。

作为一种优选，所述排气管路上设置有流量计、流量控制阀和温度传感器。

作为一种优选，所述测汞仪为vm3000测汞仪。

本发明中，空气压缩机通过第一、第二输送管路分别与空气预热器和微量螺旋给料器连接，从而不仅可以为热空气的供给提供动力，还可以为脱汞吸附剂的填加提供动力；通过氮气作为承载气将汞发生器产生的汞输送至预混室中，并与经过空气预热器加热后的空气混合，能更真实有效的生成模拟烟气。通过多个取样管路、测汞仪和计算机的设置，能实时监测各个取样点处汞的形态及浓度，从而可以方便快速的获得吸附剂的动态汞脱除特性。

本发明还提供了一种测试吸附剂脱汞效率的方法，包括以下步骤：

步骤一：启动空气压缩机和空气预热器，利用空气压缩机将外界空气压缩成高速气流，并将高速气流分成两部分；将一部分高速气流通过空气预热器进行加热形成热空气并供入预混室中；

同时，通过氮气罐释放氮气作为载汞气将汞发生器中的气态汞输送至预混室中，并与热空气混合形成模拟烟气；

步骤二：将另一部分高速气流输送到微量螺旋给料器中，并将密封料仓内的脱汞吸附剂送至喷射口中，脱汞吸附剂通过喷射口喷射到混合管道的内腔中，并与进入混合管道中的模拟烟气混合后进行脱汞过程；

步骤三：将经过脱汞后的含有固态颗粒的混合气体供入布袋除尘器中进行除尘；

步骤四：将经过除尘的混合气体供入吸附筒中，通过活性炭柱除去未被吸附的气态汞。

作为一种优选，在步骤二中，通过测汞仪实时采集混合管道上不同位置的取样管路中的汞的形态及浓度数据，并将数据发送给计算机，计算机通过所接收到的数据获得吸附剂的动态汞脱出特性。

本方法步骤简单，实施成本低，能便于通过数据采集来研究烟气组分、汞浓度等吸附剂脱汞的影响规律，同时，能便于实时监测吸附剂的动态汞脱除特性，为各类脱汞吸附剂的研发提供数据支持，便于优化工艺参数。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、空气压缩机，2、空气预热器，3、氮气罐，4、汞发生器，5、预混室，6、密封料仓，7、微量螺旋给料器，8、喷射口，9、混合管道，10、取样管路，11、测汞仪，12、计算机，13、布袋除尘器，14、吸附筒，15、第一输送管路，16、第二输送管路，17、排气管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种测试吸附剂脱汞效率的装置，包括空气压缩机1、氮气罐3、测汞仪11和计算机12；

所述空气压缩机1的出气口分别与第一输送管路15的进气端和第二输送管路16的进气端连接，所述第一输送管路15的出气端与空气预热器2的进气口连接，空气预热器2的出气口通过排气管路17与预混室5的进气口连接；第二输送管路16的出气端与微量螺旋给料器7的进气口连接，微量螺旋给料器7的进料口与密封料仓6的出料端相连通，密封料仓6内装有待测的脱汞吸附剂；微量螺旋给料器7的出料口与喷射口8的进料端连接，所述喷射口8的出料端穿入混合管道9上游侧的内腔中；

所述氮气罐3中充有高浓度的氮气，氮气罐3的出气口通过管路与汞发生器4的进气端连接，所述汞发生器4的出气端通过管路与预混室5的进气口连接；所述预混室5的出气口与混合管道9的进气端连接，所述混合管道9上沿其长度方向均匀的连接有与其内腔连通的多个取样管路10，混合管道9的出气端与布袋除尘器13的进气口连接，所述布袋除尘器13的出气口通过管路与吸附筒14的进气口连接，吸附筒14的出气口与大气连通，吸附筒14中装填有活性炭柱；

为了更好的监测混合管道中汞的形态及浓度的变化情况，多个取样管路10中有一个取样管路10位于喷射口8处，还有一个位于混合管道9的出气端。

作为一种优选，汞发生器4产生的气体中汞的含量为9～23μg/m3，从而可以更好的模拟燃煤烟气中的汞含量。

所述测汞仪11的多个采样端分别与多个取样管路10对应的连通；

所述计算机12与测汞仪11连接。

为了提高脱汞的效果，所述混合管道9呈连续折弯的弯管。

为了更好的模拟燃煤过程中产生的烟气温度，所述空气预热器2的加热温度范围为150～160℃。

作为一种优选，所述排气管路17上设置有流量计、流量控制阀和温度传感器。

作为一种优选，所述测汞仪11为vm3000测汞仪。

本发明中，空气压缩机通过第一、第二输送管路分别与空气预热器和微量螺旋给料器连接，从而不仅可以为热空气的供给提供动力，还可以为脱汞吸附剂的填加提供动力；通过氮气作为承载气将汞发生器产生的汞输送至预混室中，并与经过空气预热器加热后的空气混合，能更真实有效的生成模拟烟气。通过多个取样管路、测汞仪和计算机的设置，能实时监测各个取样点处汞的形态及浓度，从而可以方便快速的获得吸附剂的动态汞脱除特性。

本发明还提供了一种测试吸附剂脱汞效率的方法，包括以下步骤：

步骤一：启动空气压缩机1和空气预热器2，利用空气压缩机1将外界空气压缩成高速气流，并将高速气流分成两部分；将一部分高速气流通过空气预热器2进行加热形成热空气并供入预混室5中；

作为一种优选，通过流量控制阀控制经过空气预热器2预热的热空气的流量为58l/min。

同时，通过氮气罐3释放氮气作为载汞气将汞发生器4中的气态汞输送至预混室5中，并与热空气混合形成模拟烟气；

步骤二：将另一部分高速气流输送到微量螺旋给料器7中，并将密封料仓6内的脱汞吸附剂送至喷射口8中，脱汞吸附剂通过喷射口8喷射到混合管道9的内腔中，并与进入混合管道9中的模拟烟气混合后进行脱汞过程；

步骤三：将经过脱汞后的含有固态颗粒的混合气体供入布袋除尘器13中进行除尘；

步骤四：将经过除尘的混合气体供入吸附筒14中，通过活性炭柱除去未被吸附的气态汞。

作为一种优选，在步骤二中，通过测汞仪11实时采集混合管道9上不同位置的取样管路10中的汞的形态及浓度数据，并将数据发送给计算机12，计算机12通过所接收到的数据获得吸附剂的动态汞脱出特性。

本方法步骤简单，实施成本低，能便于通过数据采集来研究烟气组分、汞浓度等吸附剂脱汞的影响规律，同时，能便于实时监测吸附剂的动态汞脱除特性，为各类脱汞吸附剂的研发提供数据支持，便于优化工艺参数。