一种火电厂烟气no和汞同时采样和检测的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种环境检测采样设备，具体涉及一种火电厂烟气N0和汞同时采样和检测的系统。
【背景技术】
[0002]燃煤排放的汞是一种剧毒污染物，当汞排放到大气中，就会造成严重的危害。汞是一种神经毒素，可以累积在大脑组织中，导致人体运动失调、语言障碍等。火电厂烟气在脱硝、除尘和脱硫的同时，可对汞产生协同脱除的效应。欧盟《大型燃烧装置的最佳可行技术参考文件》建议汞的脱除优先考虑采用高效除尘、烟气脱硫和脱硝协同控制的技术路线。
[0003]选择性催化还原技术(SCR工艺)已成为中国火电厂脱硝的主流技术。根据中电联发布的2012年度火电厂烟气脱硝产业信息显示，2012年新投运火电厂烟气脱硝机组容量约9000万千瓦，其中，采用选择性催化还原技术(SCR工艺)的脱硝机组容量占当年投运脱硝机组总容量的98%。截至2012年底，已投运火电厂烟气脱硝机组总容量超过2.3亿千瓦，占全国现役火电机组容量的28%，而根据国家的法律要求，预测2014年7月1日脱硝机组普及率达到80%以上。
[0004]立足现有的SCR设施，谋求汞在SCR中高效氧化脱除，从而低成本地实现汞脱除，是一个适合我国当前国情的研究方向。在不影响或提高脱硝效率的前提下，筛选出能高效氧化汞的SCR催化剂活性组分及制备方法，同时能降低催化剂的成本。
[0005]从脱硝工艺中各种材料和能源的成本耗费来看，还原剂约占总成本的21%，催化剂占总成本的40%，其余为电耗、水耗、设备维修和人工成本等。由此可见，催化剂的开发是降低成本和提高脱硝效率的关键。虽然钒基SCR催化剂已经实现工业应用，但其仍存在一些缺陷，譬如比表面积较低、温度窗口较窄、V205有剧毒、对汞的氧化效率依赖HC1和受到SOx和順3的抑制等。因此有必要研究能够克服商业SCR催化剂的这些缺点的新型SCR催化剂。
[0006]为了研究新型SCR催化剂对汞的氧化脱除效率和对N0的还原效率，最终开发出既能高效还原N0又能高效氧化汞的SCR催化剂，要实现这样的研究目标，汞和N0的采样和检测是一个重要的基础问题。只有建立一套准确、可信、低成本的汞和N0采样和监测系统，对SCR脱硝装置前后烟气中的N0、汞进行采样和测量，摸清使用不同的SCR催化剂时N0、汞的分布规律，才能阐明不同的活性组分和制备方法对催化剂脱硝性能、脱汞性能的影响；阐明不同操作温度、空速比、HC1、02、S02、NH3等因素对汞氧化及脱除的影响。最终在不影响或者提高脱硝效率的前提下，筛选出在恶劣环境下仍能高效氧化汞的、成本更低的SCR催化剂活性组分及制备方法。
[0007]但现有技术中，只有对烟气中N0或汞单独采样和检测的系统，还没有开发出能够实现对N0和汞同时采样和检测的系统，导致采样和检测成本高。同时由于无法对同一个取样点同时检测N0和汞，导致得到的汞和N0浓度值不是同一采样点的，这严重影响了 N0和汞采样和检测的代表性、重复性和效率。另外，用来采集烟气中汞的吸附剂为活性炭，而本领域技术人员认为活性炭对NO是有吸附作用的，这也很大程度上制约了对烟气中NO和汞同时采样和检测的系统的发展。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提出了一种火电厂烟气N0和汞同时采样和检测的系统，该系统能够同时实现电厂烟气中N0和汞两种污染物的采样和检测，在对汞进行采样时可以分形态捕集，而且还能实现流量平行采样和恒流采样，检测结果相互校准。
[0009]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:包括离线测汞装置以及用于伸入烟道中的取样探枪，取样探枪的烟气管线为若干条独立设置的石英管线，每条石英管线的出口依次与烟气除尘、除酸、除湿装置、流量控制装置以及N0检测仪相连通，流量控制装置和N0检测仪均与用于流量检测、数据监控、记录和处理的电脑相连；其中，取样探枪的内壁上还布置有使取样探枪维持在120°C以上的加热层，每条石英管线上安装有活性炭吸附管，活性炭吸附管内填充有吸附剂，吸附剂按照烟气通过顺序分为氧化汞捕获层和单质汞吸附层，氧化汞捕获层的吸附剂为KC1，单质汞吸附层的吸附剂为脱汞活性炭。
[0010]所述的氧化汞捕获层与单质汞吸附层之间还设置有氧化汞穿透层，氧化汞捕获层前端设置有酸性气体去除层，单质汞吸附层的后端设置有单质汞穿透层，且酸性气体去除层中的吸附剂为Na2C03，氧化汞穿透层的吸附剂为KC1，单质汞穿透层的吸附剂均为脱汞活性炭。
[0011]所述的石英管线上还安装有用于过滤烟气和收集颗粒态汞的过滤器，过滤器包括石英砂芯和石英纤维滤膜，且过滤器和活性炭吸附管沿烟气流向依次安装在石英管线上。
[0012]所述的取样探枪的烟气入口处加装有测试取样部位温度的热电偶，加热层为外层包裹有铝制散热器的加热丝。
[0013]所述的烟气除尘、除酸、除湿装置、流量控制装置、N0检测仪之间的管路采用耐酸腐蚀性的聚四氟乙烯材料。
[0014]所述的每条石英管线的出口均布置有烟气除尘、除酸、除湿装置、流量控制装置与N0检测仪，且烟气除尘、除酸、除湿装置包括与石英管线出口相连的除酸瓶，除酸瓶的出口依次与冷凝器、干燥瓶以及二次除尘器相连通，二次除尘器连接在流量控制装置上，石英管线的出口和除酸瓶之间通过伴热管线连通，伴热管线包括聚四氟乙烯内管以及能够使加热温度在0_180°C之间可调的电阻丝，电阻丝缠绕在聚四氟乙烯内管外部。
[0015]所述的流量控制装置包括相互连通的质量流量控制器和智能真空栗，二次除尘器的出口与智能真空栗的入口相连通，质量流量控制器的出口分别与N0检测仪和电脑相连。
[0016]所述的取样探枪上部设置有用于将取样探枪固定到烟道壁上的支撑机构。
[0017]所述的支撑机构包括固定在烟道壁上的支撑链和支撑轨道，支撑轨道与用于拉紧支撑轨道的支撑链相连，支撑轨道连接在取样探枪上。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0019]1、本发明在取样探枪内设置有安装在石英管线上的活性炭吸附管以及使取样探枪维持在120°C以上的加热层，在120°C以上时，活性炭吸附管内填充的活性炭对N0没有吸附作用，因此，烟气通过活性炭吸附管时只捕获烟气中的汞，而不会吸附N0，采集的汞通过离线测汞装置即可实现测量。另外，由于活性炭在120°C以上对N0没有吸附作用，因此在汞采样后，烟气中NO的含量没有变化，可以实现烟气中汞与NO的分离，同时烟气进入NO检测仪后所检测的NO含量是不受影响的。所以，本发明在针对同一烟道采样点的分时多次采样或同一烟道不同采样点的多次采样时，不需要额外进行NO的采样和检测。在同一采样点完成汞采样的同时，实现了 NO的浓度监测，这样确保得到的汞和NO浓度值是同一采样点的，提高了采样的代表性、重复性和采样效率。
[0020]2、本发明取样探枪内设置有若干石英管线，因此，每条石英管线中的烟气都是来源于同一采样点的，同时由于每条石英管线均安装有活性炭吸附管，且每条石英管线的出口均布置有烟气除尘、除酸、除湿装置，流量控制装置，确保了采样结果的一致性。另外由于流量控制装置和N0检测仪均与用于流量检测、数据监控、记录和处理的电脑相连，因此，从每条石英管线的出口出来的烟气流量以及烟气中N0含量检测能够在电脑中进行比较，如果比较的误差超过所设定的标准，则判定此次采样无效，实现流量平行采样，检测结果相互校准。
[0021]3、本发明活性炭吸附管内填充有吸附剂，吸附剂按照烟气通过顺序分为氧化汞捕获层和单质汞吸附层，氧化汞捕获层的吸附剂为KC1固体颗粒，用于吸收二价汞；单质汞吸附层的吸附剂为脱汞活性炭，能够吸收单质汞；因此，本发明对汞采样时，能够实现对单质汞和二价汞的单独捕集。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的系统结构示意图；
[0023]图2是活性炭吸附管结构图；
[0024]图3脱汞活性炭对单质汞的脱除效率图；其中，纵坐标为脱除效率，横坐标为