[实用新型]燃煤烟气重金属吸附与烟气组分分析一体取样装置

说明书

本实用新型公开了一种燃煤烟气重金属吸附与烟气组分分析一体取样装置，包括内管(2)，所述内管(2)内设有一级台阶挡板(7)将其分为取样段和烟气通道段；第一高温滤芯(4)与第一内芯短管(3)之间为颗粒物收集室；第二高温滤芯(6)与第二内芯短管(5)之间为气相重金属吸附室，所述气相重金属吸附室灌注有吸附剂颗粒；所述烟气通道段尾端与输气管(13)固定连接，所述输气管(13)上设有抽气泵(15)，且其出气端与在线检测烟气成分的设备连接，在燃煤燃气重金属吸附的同时实现烟气成分一体化分析，本实用新型解决重金属取样过程容易反应难题，具有较高重复性。

技术领域

本实用新型属于燃煤装置技术领域，更具体地，涉及一种燃煤烟气重金属吸附与烟气组分分析一体取样装置。

背景技术

煤炭在我国一次能源消费中占主导地位，2017年煤炭消费约占中国一次能源消费总量的69％，尤其是在火力发电领域，燃煤发电占90％。煤中元素根据浓度可分为大量元素C、H、O、N、S等，其浓度大于1000ppm；微量元素Si、Al、Ca、Mg、K、Na、Fe、Mn、Ti、F、Cl、Br、I等，其浓度为100-1000ppm；痕量元素As、Se、Pb等，其浓度低于100ppm。煤中重金属包括砷(As)、镉(Cd)、锰(Mn)、钴(Co)、铅(Pb)、汞(Hg)、硒(Se)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、锑(Sb) 等，这些元素的含量较低，但由于燃煤电厂巨大的煤耗量，造成的排放量亦十分巨大。随着环保要求的提高，国内社会对重金属等污染物排放限制也提上日程。但国内现行的火电厂大气污染物排放标准仅对Hg的排放进行了明确的限定，而对其他痕量元素的排放限制还处于空白阶段。对比国外实施的先进标准以及国内严峻的环保压力，相关标准的制定亟需完成。

目前对火电厂重金属的迁徙、转化、释放、吸附的研究包括采用实验室装置研究和电厂取样研究，电厂取样装置多为取样管和间接取样。

取样管取样是将开有气孔的不锈钢管放入锅炉烟气通道内，通过采样管末端抽气泵将烟气抽出，烟气经溶液浸洗，重金属溶于溶液。新型的取样管增加了保温装置和烟气冷却系统，成本高昂，仅一根取样管就价值上万元，且适用试验条件苛刻，难以满足锅炉现场试验的要求。且传统取样管装置简陋，采用化学溶液完全吸收，吸收溶液多为强酸，需消耗大量化学试剂，溶液更换操作复杂且容易造成二次污染和危害操作人员健康，新型采样装置设置保温和冷却系统，成本高昂，对实验操作有较高要求，装置应用于高温环境是个难题，此外新型装置复杂，一旦遇到颗粒物堵塞，装置的修复将严重耽误试验进程；

间接取样包括对底灰、脱硫石膏、静电除尘器等区域分别取样，工作量大，实施较困难，此外无论是传统取样管和改良后的新型取样管还是间接取样，其目标都是将烟气中重金属尽可能全部取出，而不能对不同存在形态的重金属进行分离。实际上，燃煤烟气中重金属部分以气相存在于烟气中，部分固存于颗粒物中，气相和富集于细小颗粒物的重金属难以被除尘设备捕获，对环境危害较大，因此研究重金属在不同温度下的存在形式，对理解真实燃煤锅炉内重金属的迁徙转化规律至关重要，为重金属治理方案和标准的提出提供更加可靠的指导。

采用现有试验取样装置研究Pb、As、Se等重金属，电厂实际高温条件下的稳定反应、取样过程中重金属和取样器反应及冷凝到取样器上的重金属影响试验结果和对气相、固相重金属在高温条件下的分离是个难题。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种燃煤烟气重金属吸附与烟气组分分析一体取样装置，通过一级台阶挡板将内管分为取样段和烟气通道段，其中，烟气通道段内采用交错设置的高温滤芯和内芯短管实现烟气中颗粒物与气相重金属的分离，同时取样段内的吸附剂直接实现对烟气重金属的吸附取样；烟气通道段通过输气管依次与抽气泵和烟气在线分析设备连接，实现在重金属取样的同时完成烟气的组分分析。

为实现上述目的，提供一种燃煤烟气重金属吸附与烟气组分分析一体取样装置，包括内管，所述内管内设有一级台阶挡板将其分为取样段和烟气通道段；其中，