一种汞的在线多点监测系统的制作方法

本发明属于汞的监测，具体涉及一种汞的在线多点监测系统。

背景技术：

1、对烟气中的汞排放浓度和形态的精确监测是脱汞控制的一个重要前提，近年来，汞的实时在线监测技术取得了较大进展及实际应用。该技术主要是基于冷蒸气原子吸收光谱(cvaas)、冷蒸气原子荧光光谱(cvafs)、塞曼调制原子吸收光谱(zvaa)和新兴的化学微传感器等先进技术，由于这些技术的发展，汞的实时在线监测技术也取得了较大的进步。该技术的优点是能获得实时在线的分析结果。随着该技术的不断发展与燃煤电厂汞污染控制标准的实施，汞在线连续监测技术有望在我国燃煤电厂中大规模应用。

2、国内在现有技术中，《固定污染源废汞的测定冷原吸收分光光度法(暂

3、)》中态汞通过在烟采样装置上串联的2个装有10ml吸收液的型泡吸收管吸收，吸收液为0.1mol/l锰酸钾溶液与10％硫酸溶液的等体积混合液体。但该法试剂空，如果烟中含有浓度的so2体，会影响态汞的吸收效率。《固定污染源废态汞的测定活性炭吸附/热裂解原吸收法》中采活性炭吸收管法测定固定污染源废中态汞的浓度，适于加装效脱硫、脱硝和除尘的燃煤电废中态汞的测定。该方法仅能吸附一段时间内的汞，而且吸附的汞必须送回验室进行分析，此工程中不能防止汞的再次逆转。

4、国外现有技术中，本标准《污染源废汞的测定》介绍了2种不同的汞

5、测定法，包括湿法吸收-还原化原吸收分析法和汞富集-加热化原吸收分析法。该两种方法消耗时间长、稳定性能低、不能连续监测、自动化程度低。美国epa method 29采等速取样法进行汞的测定，使烟通过加热的英纤维滤膜和组冰浴中的吸收瓶，使烟中颗粒汞被吸附于滤膜上，态汞通过滤膜进吸收溶液中。该方法工艺复杂繁琐，催化剂量大，仅能吸附一段时间内的汞，而且吸附的汞必须送回验室加以分析。

技术实现思路

1、本发明提供一种汞的在线多点监测系统，用于解决现有技术中汞的监测方法无法防止汞的逆转、工艺复杂繁琐、维护繁琐、缺乏稳定性和不能连续监测的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提出了一种汞的在线多点监测系统，该系统包括采样单元、探头反吹单元、采样泵、气体转化单元、渗透单元、冷凝除湿单元、流量控制单元和汞分析仪单元，系统的前端为采样单元，采样单元通过伴热管线分别连接探头反吹单元和采样泵，采样泵用于驱动烟气在伴热管线内流动；系统的前端至末端通过伴热管线依次串连有采样泵、气体转化单元、渗透单元、冷凝除湿单元、流量控制单元和汞分析仪单元；伴热管线是对样气传输的管道进行加热处理的管线，防止在传输过程中样气冷凝或吸附。

4、在一些实施例中，气体转化单元采用高温裂解还原装置，用于将离子汞还原成元素态汞；气体转化单元无需使用化学试剂和催化剂，将样气加热至800℃以上，离子汞被还原成元素态汞并产生氯气，氯气被渗透单元吸收，防止汞发生逆转反应；高温裂解还原装置的加热腔体为耐高温材料，耐高温材料内部为惰性不锈钢材料，用于防止酸性气体腐蚀和元素汞的吸附；高温裂解还原装置温度控制精度达到±1℃。

5、在一些实施例中，汞分析仪单元采用冷原子吸收光谱法检测汞的浓度，冷原子吸收光谱法通过汞灯光线强度的减弱来检测汞的浓度。汞分析仪单元的入射光源是汞灯，由于分析样气中的汞离子还原成元素态汞，蒸气相中的基态原子在汞特征电磁辐射253.65nm波长处被吸收，因此汞灯强度的减弱和样气中汞的浓度满足正比例关系。

6、在一些实施例中，采样单元包括采样探头、烟尘吸入管和尾气排放管，采样探头分别连接烟尘吸入管和尾气排放管，烟尘吸入管通过法兰与烟道固定，样气通过烟尘吸入管进入设备管路中进行分析，分析结束后通过尾气排放管排放尾气；采样探头内部安装颗粒物过滤器，过滤器能够完全滤除直径大于2μm的烟尘，颗粒物过滤器采用烧结钛材料；采样探头金属部件和采样单元与样气接触的部件采用316l不锈钢材料，采样探头金属部件包括颗粒过滤器内的螺纹连接件、过滤气体内腔和过滤气体进气口的连接件。采样单元的其他所有元件采用304不锈钢材料；探头反吹单元用于对采样单元进行反吹清扫，反吹清扫时反吹气体被加热，保证颗粒物过滤器处不产生结露，反吹气量瞬间最大达到100l/min。

7、在一些实施例中，渗透单元内设有碱性液体，样气通过渗透单元时，样气中的so2、hcl和氯气等酸性气体被渗透单元吸收。

8、在一些实施例中，系统还设有稀释探头控制器，采样探头通过稀释管线连接稀释探头控制器，稀释探头控制器用于监测系统内部状态和配气。

9、在一些实施例中，冷凝除湿单元采用电制冷的方法进行冷凝除湿，凝除湿单元设有蠕动泵和储液罐，冷凝后产生的水分通过蠕动泵排到储液罐中。

10、在一些实施例中，伴热管线的温度在120-140℃；连接各单元的伴热管线内径为6mm，伴热管线外径为9mm。

11、在一些实施例中，采样泵和采样单元之间的伴热管线设有切换阀；冷凝除湿单元和流量控制单元之间的伴热管线上设有三通阀a，三通阀a通过伴热管线依次连接汞标气发生单元、三通阀b和截止阀，汞标气发生单元用于产生汞源，汞源通入汞分析仪单元对汞分析仪进行校准。

12、在一些实施例中，流量控制单元控制样气流量为1～2l/min；系统在线测量频次连续点位之间间隔不超过30分钟。

13、实施本发明具有以下有益效果：

14、本发明提出了一种汞的在线多点监测系统，具有以下有益效果：

15、1、该系统采用高温裂解还原装置将离子汞还原成元素态汞，该装置无需定期更换催化剂，可靠性高、维护量小，并通过渗透单元吸收产生的氯气，防止汞的再次逆转。

16、2、该系统设有渗透单元，能够有效的去除so2、hcl等酸性气体。

17、3、该系统使用冷原子吸收光谱法来检测汞的浓度，该方法具有高精确度，稳定性极强。

18、4、该系统能采用高温裂解还原装置将多种形态汞还原为元素态汞，并使用汞分析仪单元进行测量，该设计能够对多种形态的汞进行测量。

19、5、该系统采用模块化集成设计，扩展性强，可实现对多个采样点进行监测，在线测量频次连续点位之间间隔不超过30分钟内一个。

20、附图说明

21、图1为本发明提出的一种汞的在线多点监测系统的系统流程图；

22、图2为本发明提出的一种汞的在线多点监测系统的汞的形态浓度比例随温度变化图；

23、图3为本发明提出的一种汞的在线多点监测系统的汞的采样单元示意图；

技术特征：

1.一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述系统包括采样单元、探头反吹单元、采样泵、气体转化单元、渗透单元、冷凝除湿单元、流量控制单元和汞分析仪单元，所述系统的前端为采样单元，所述采样单元通过伴热管线分别连接所述探头反吹单元和所述采样泵，所述采样泵用于驱动烟气在所述伴热管线内流动；所述系统的前端至末端通过伴热管线依次串连有采样泵、气体转化单元、渗透单元、冷凝除湿单元、流量控制单元和汞分析仪单元；所述伴热管线是对样气传输的管道进行加热处理的管线，防止在传输过程中样气冷凝或吸附。

2.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述气体转化单元采用高温裂解还原装置，用于将离子汞还原成元素态汞；所述气体转化单元无需使用化学试剂和催化剂，将样气加热至800℃以上，离子汞被还原成元素态汞并产生氯气，所述氯气被所述渗透单元吸收，防止汞发生逆转反应；所述高温裂解还原装置的加热腔体为耐高温材料，耐高温材料内部为惰性不锈钢材料，用于防止酸性气体腐蚀和元素汞的吸附；所述高温裂解还原装置温度控制精度达到±1℃。

3.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述汞分析仪单元采用冷原子吸收光谱法检测汞的浓度，所述冷原子吸收光谱法通过汞灯光线强度的减弱来检测汞的浓度。所述汞分析仪单元的入射光源是汞灯，由于分析样气中的汞离子还原成元素态汞，蒸气相中的基态原子在汞特征电磁辐射253.65nm波长处被吸收，因此汞灯强度的减弱和样气中汞的浓度满足正比例关系。

4.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述采样单元包括采样探头、烟尘吸入管和尾气排放管，所述采样探头分别连接烟尘吸入管和尾气排放管，所述烟尘吸入管通过法兰与烟道固定，样气通过所述烟尘吸入管进入设备管路中进行分析，分析结束后通过所述尾气排放管排放尾气；所述采样探头内部安装颗粒物过滤器，所述过滤器能够完全滤除直径大于2μm的烟尘，所述颗粒物过滤器采用烧结钛材料；所述采样探头金属部件和所述采样单元与样气接触的部件采用316l不锈钢材料，所述采样探头金属部件包括颗粒过滤器内的螺纹连接件、过滤气体内腔和过滤气体进气口的连接件。所述采样单元的其他所有元件采用304不锈钢材料；所述探头反吹单元用于对所述采样单元进行反吹清扫，反吹清扫时反吹气体被加热，保证所述颗粒物过滤器处不产生结露，反吹气量瞬间最大达到100l/min。

5.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述渗透单元内设有碱性液体，样气通过所述渗透单元时，样气中的so2、hcl和氯气等酸性气体被所述渗透单元吸收。

6.根据权利要求4所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述系统还设有稀释探头控制器，所述采样探头通过稀释管线连接所述稀释探头控制器，所述稀释探头控制器用于监测系统内部状态和配气。

7.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述冷凝除湿单元采用电制冷的方法进行冷凝除湿，所述凝除湿单元设有蠕动泵和储液罐，冷凝后产生的水分通过所述蠕动泵排到所述储液罐中。

8.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述伴热管线的温度在120-140℃；连接各单元的伴热管线内径为6mm，伴热管线外径为9mm。

9.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述采样泵和所述采样单元之间的伴热管线设有切换阀；所述冷凝除湿单元和所述流量控制单元之间的伴热管线上设有所述三通阀a，所述三通阀a通过伴热管线依次连接汞标气发生单元、三通阀b和截止阀，所述汞标气发生单元用于产生汞源，所述汞源通入汞分析仪单元对汞分析仪进行校准。

10.根据权利要求1所述的一种汞的在线多点监测系统，其特征在于，所述流量控制单元控制样气流量为1～2l/min；所述系统在线测量频次连续点位之间间隔不超过30分钟。

技术总结
本发明属于汞的监测技术领域，具体涉及一种汞的在线多点监测系统，该系统包括采样单元、探头反吹单元、采样泵、气体转化单元、渗透单元、冷凝除湿单元、流量控制单元和汞分析仪单元，系统的前端为采样单元，采样单元通过伴热管线分别连接探头反吹单元和采样泵，采样泵用于驱动烟气在伴热管线内流动；采样泵、气体转化单元、渗透单元、冷凝除湿单元、流量控制单元和汞分析仪单元从系统前端到末端依次通过伴热管线连接；伴热管线是对样气传输的管道进行加热处理的管线，防止在传输过程中样气冷凝或吸附。该系统采用模块化集成设计，扩展性强，可实现对多个采样点进行监测，在线测量频次连续点位之间间隔不超过30分钟内一个。

技术研发人员：陈旭,李厚平,蔡元恒,蒋晓云,黄北平
受保护的技术使用者：中核建中核燃料元件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10