[发明专利]一种用于测量煤热解气单质汞含量的装置及方法

说明书

本发明属于气体单质汞检测技术领域，具体涉及煤热解利用过程中热解气中汞的测量。本发明的用于测量煤热解气单质汞含量装置包括汞蒸气发生装置、吸附剂、固定床吸附反应单元、吸收单元。汞蒸气发生装置包括标准气发生装置、汞渗透管、过滤器、流量计、流量控制箱、恒温控制单元、渗透室。装置单元间共同服务于汞测量装置，层级简单、操作便捷、成本低；数据测量结果准确度和精密度高。

技术领域

本发明属于气体单质汞检测技术领域，具体涉及煤热解利用过程中热解气中汞的测量。

背景技术

固定污染源-汞排放的测量技术，国内外目前还在进一步的发展和完善之中。对于汞排放的测量方法，研究者们做了大量研究，提出了以下方法：（1）在线分析法，（2）离线取样分析法。

Hg的在线分析法（Hg-ContinuousEmissionsMonitor，CEM）主要基于以下四大类技术建立起来：冷原子荧光光谱、冷原子吸收光谱、原子放射光谱和化学微传感器，适用于将仪表安装在固定位置进行在线监测的情形。CEM是从烟气中采样消除潜在干扰气体（如三氧化硫、二氧化硫、氯化氢等酸性气体）后，通过检测室测量Hg的含量，在线烟气汞测量技术是汞排放研究领域的一种非常有效的测量方法，而且也被广泛应用在汞排放监测的工业应用中，可以实时地在线监测烟气中Hg的含量。

目前，较为成熟的Hg-CEM装置有加拿大产的Tekran3300；美国产的DuragHM-1400TR；俄罗斯产的OhioLumexRA-915+；日本产的DM-6A/MS-1A等。在线分析方法目前仍然有不足之处，虽然它可以实时检测烟气中Hg含量，但研究表明取样管的长度对Hg测量的结果影响很大，因为气态Hg尤其是Hg2+有在管壁上冷凝的趋势，从而使汞测量结果比实际低。烟气中含有的一些其他气体如二氧化硫，也会在Hg的特征波长处有吸收峰，从而造成对汞的测试结果干扰：对于烟气中的气态Hg，在使用CEM时，Hg的分布形态可能会被吸附在过滤器上的灰颗粒改变；另外，在线分析法使用的仪器价格较高，维护复杂，且对待测烟气的要求较高，离商业化应用仍有一段距离。

离线取样分析方法根据吸收剂的形态可分为固体吸附剂取样分析法和湿化学吸收法，适用于将仪表设备携带至不同电厂进行离线采样监测。湿化学吸收法主要包括OntarioHydro方法（安大略法OHM）、EPAMethod2、EPAMethod101A。OHM法近来应用比较广泛，它的特点在于可以测量任何烟道位置的Hg浓度、Hg形态，被认为是采集和分析燃煤烟气中不同形态汞的标准方法。然而，安大略法OHM取样测试可能产生污染，而且操作繁琐，同时费用高，而且极易引入人为误差，如化学预处理、现场取样、样品消解、样品分析、分析计算、瓶子清洗不干净等，这对操作人员要求也很高，因此应用安大略法OHM对我国燃煤电站进行大规模的Hg排放测试还存在较大困难。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种用于测量煤热解气单质汞含量的装置。

用于测量煤热解气单质汞含量的装置包括汞蒸气发生装置、吸附剂、固定床吸附反应单元、吸收单元；

所述汞蒸气发生装置包括标准气发生装置、汞渗透管、过滤器、流量计、流量控制箱、恒温控制单元、渗透室；标准气发生装置产生气体为空气或氮气，气流分两路，一路作载气流，流量为80mL/min，依次经过滤器、流量计、汞渗透管后携带汞蒸气，另一路作稀释气，流量为50-80mL/min，不经汞渗透管为单一的空气或氮气，由流量控制箱调节流量达到稀释载气流的作用；汞渗透管是汞蒸气发生装置的核心部件，汞渗透率满足177±5ng/min，位于过滤器、流量计、流量控制箱之后的渗透室内，由恒温控制单元控温在25.0℃~110.0℃，优选70~79.9℃，控温精度为0.1℃；

固定吸附反应单元由吸附管、吸附剂、石英棉、活性炭、电炉组成；吸附管为石英材质，吸附管内径为6mm~10mm；外径为10~15mm；两端用石英棉堵住、密封，吸附管中间填充吸附剂，吸附管分吸附段、穿透段、预加标段；