一种火电厂烟气中汞采样装置的制作方法

本发明涉及环保领域，具体涉及一种火电厂烟气中汞采样装置，其用于火电厂烟气中汞采样，可同时准确采集烟气中颗粒态汞、氧化态汞、元素汞。

背景技术：

我国燃煤电厂汞排放量占大气汞排放总量的33.6％，位居各行业之首，已成为继粉尘、so2、nox之后的第四大污染物。为了有效控制燃煤烟气汞的排放，《火电厂大气污染排放标准》(gb13223-2011)首次明确规定了燃煤电厂烟气汞及其化合物的排放指标。自2015年1月1日起，对现有和新建的火力发电燃煤锅炉，汞及其化合物都需要执行0.03mg/m3的污染物排放限值。

相对于其他污染物而言，燃煤烟气中的测定存在以下难点，首先，汞在烟气中存在的形态复杂，分为元素汞(hg0)、氧化态汞(hg2+)和颗粒态汞(hgp)3种形态，而且3种形态的汞之间还存在相互转化。其次，检出限低，烟气中汞的排放浓度一般比so2、nox等低四五个数量级，达到10-9级。

目前国内燃煤电厂烟气汞排放测量技术方法归纳为两大类：一类是在线分析法，另一类是取样分析法。取样分析方法又分为液体吸收取样分析法和干吸收剂取样分析法。液体吸收取样法主要有：安大略法、美国epa-method30b法、英国bsen13211法等。

安大略法已作为标准方法使用，灵敏度较高，且能够同时准确得到烟气中气态单质汞、气态二价汞、颗粒态汞的含量，用于校核在线采样分析系统。基于安大略法的汞测试仪为美国热电的esca-2000全自动烟气汞采样系统，价格昂贵，目前只有大型科研院所采购。日常汞监测不适用，主要用于科研领域。

美国epa-method30b法为活性炭吸附管法，能够进行烟气中排放总汞，即(hg0+hg2+)。无法hgp测试。

英国bsen13211法在中国没有应用。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种火电厂烟气中汞采样装置，可同时准确采集烟气中颗粒态汞、氧化态汞、元素汞。

(二)技术方案

根据本发明提出的火电厂烟气中汞采样装置，该装置包括：采样管，用于对烟气进行采样；滤筒，用于接收采样管采集的烟气，捕获其中的颗粒态汞；吸收瓶组，用于对经过滤筒的烟气进行接收，采集其他形态的汞。

优选地，吸收瓶组进一步包括：kcl溶液吸收瓶，hno3-h2o2溶液吸收瓶，kmno4-h2so4溶液吸收瓶，硅胶吸收瓶15。

优选地，所述吸收瓶组设置在冰浴箱中，保持温度在零摄氏度以下。

优选地，所述滤筒包括装有吸收液的吸收瓶，用于对烟气中单质汞、二价汞进行吸收。

优选地，所述滤筒进一步包括干燥器，用于对经过吸收瓶的烟气进行干燥。

优选地，该装置进一步包括传感器，用于检测烟气状态。

优选地，该装置进一步包括微处理系统，用于接收所述传感器传送的信息，并对所述信息进行处理。

优选地，该装置进一步包括：抽气泵，用于抽取一定体积的烟气；流量调节装置，用于根据微处理系统计算结果来调节抽气泵的出力，从而调节抽气量，实现等速采样。

优选地，该装置进一步包括：皮托管，用于测量烟气中静、动压，其一端连接烟道中烟气，另一端连接微处理系统，微处理系统根据皮托管测量的信息进行烟气流速计算。

优选地，该装置进一步包括：热电偶，用于测量烟气温度，其一端接触烟道中烟气经过温度传感器后进行温度测量，另一端连接微处理系统，微处理系统利用热电偶测量的信息进行采样体积计算。

(三)有益效果

利用发明的方案，可以对烟气中汞各种形态的全分析。即可以用到科研也可以用于日常监测。为燃煤锅炉及火电厂提供一种高效可行的采样方法。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1示出了根据本发明提出的汞采样装置的实务图片。

图2示出了根据本发明提出的汞采样装置的原理图。

图3示出了根据本发明提出的汞采样装置中冰浴箱的结构图。

图4示出了根据本发明提出的汞采样装置中冰浴箱的实物图。

图5示出了利用本发明的汞采样装置对火电厂烟气中汞现场采样的图片。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明提出一种汞采样装置，主要用于燃煤锅炉或火电厂烟气中汞的采样。该装置可同时采集颗粒态汞、二价态汞及元素态汞。图2示出了该装置的原理图，该装置包括：热电偶1，皮托管2，采样3，吸收瓶、干燥器4，微压传感器5，压力传感器6，温度传感器7，流量传感器8，流量调节装置9，抽气泵10，微处理系统11。

热电偶1用于测量烟气温度，其一端(图1中左端)接触烟道中烟气经过温度传感器后进行温度测量，另一端(图1中右端)连接微处理系统进行采样体积计算。皮托管2用于测量烟气中静、动压，其一端(图1中左端)连接烟道中烟气，另一端(图1中右端)连接微处理系统进行烟气流速计算。采样管3用于对烟气进行采样，采样管3通向滤筒，用于进行颗粒态汞捕集。滤筒包括吸收瓶4a和干燥器4b，吸收瓶4a中装入吸收液对烟气中单质汞、二价汞进行吸收，即捕获颗粒态汞。被吸收瓶4a过滤后的烟气经管道进入干燥器4b干燥后，再经管道进入冰浴箱16。

微压传感器5，压力传感器6，温度传感器7，流量传感器8，将检测到的压力、温度、流量转换为电信号或其他形式输出。流量调节装置9，根据微处理系统计算结果来调节抽气泵的出力，从而调节抽气量。抽气泵10，用于抽取一定体积的烟气，捕集、吸收烟气中汞。微处理系统11根据各传感器提供的数据计算采样烟气量，实现等速采样。

冰浴箱16中布置有吸收瓶组，图3所示为结构图，图4所示为实物图片。

参照图3和图4，该设置包括冰浴箱16，冰浴箱16中设置有kcl溶液吸收瓶12，hno3-h2o2溶液吸收瓶13，kmno4-h2so4溶液吸收瓶14，硅胶吸收瓶15。冰浴箱16将吸收瓶组控制在零摄氏度以下，有利于烟气中汞的吸收。kcl溶液吸收瓶12用于吸收二价态汞(hg²⁺)。hno3-h2o2溶液吸收瓶13，kmno4-h2so4溶液吸收瓶14用于吸收元素态汞(hg⁰)。硅胶吸收瓶15用于吸收烟气中水分。

利用图1所示的汞采样装置在进行现场烟气中汞采样流程为：首先将采样管3由采样孔放入到烟道中，将采样嘴置于测点上，正对气流方向，按等速采样要求抽取一定量的烟气。颗粒态汞被图2中滤筒3捕集，单质汞及二价态汞被图3吸收瓶组中吸收液吸收。取样结束送实验室分析，根据抽取气体体积及各种态汞含量，计算颗粒态汞、单质汞、二价汞排放浓度及排放总量。

该装置的优点是能够同时采集烟气中颗粒态汞、二价态汞和单质汞，烟气中各形态汞均完全被捕集或吸收。目前国内烟气中汞测量为汞及其化合物依据标准为hj543固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法。只能测试烟气中总汞(即汞及其化合物)。

上述用于烟气中汞的采样装置的搭建，符合国家标准gb/t16157《固定污染源排气中颗粒物与气态污染物采样方法》关于排气中污染物的测定要求。取样位置选择在锅炉尾部水平烟道中取得有代表性的断面，采样方式为等速采样，即气体进入采样嘴的速度应与采样点的烟气速度相等。通过采样烟枪上的皮托管及温湿度计经传感器将监测到的压力、温度及湿度等参数，由微处理器控制系统计算出烟气流速，根据等速跟踪流量，控制抽气泵的抽气能力，从而实现实际流量和计算采样流量相等。

采样前准备工作：在实验室里将玻璃纤维滤筒烘干并称重至恒重。配制吸收液1mol/lkcl、5％v/vhno3-10％v/vh2o2、4％w/vkmno4-10％v/vh2so4。

现场采样工作：根据烟道尺寸确定采样点的数目和位置，先预测流速选定合适的采样嘴，测量烟气温度及水分含量，将滤筒(过滤或是截留烟气中颗粒态汞的装置)装入采样枪中，吸收液装入吸收瓶组，预热采样枪及管路，检查气密性后，采样枪及采样管路保持120～150℃，利用等速采样装置进行采样，采样时间设定为5min，烟气经过滤后进入8个浸在冰浴锅中的洗气瓶收集；最后由盛有硅胶的吸收瓶吸收烟气中的水分。采样结束后，镊子将滤筒放入玻璃皿中保存，进行吸收液的转移、消解和测定。并记录采样烟气量、采样时间及锅炉负荷等参数。

实验室将滤筒放入盛有hf和王水的消解罐中进行消解。所有回收液及消解液均采用syg-1型冷原子荧光光谱仪(cvafs)进行测定并计算烟气中各种形态汞含量。试验人员现场采样如图4所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。