專利名稱：一種雙通道氣態汞煙氣采樣系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種環境監測領域的采樣設備，具體涉及一種用于煙氣中氣態汞的采集設備。
背景技術：
我國是世界第一產煤大國，煤炭長期以來在中國能源生產與消費結構中的比重一直在70%左右，而據美國環保署的數據資料，大氣環境中約31%的汞來自于燃煤電廠的煤燃燒，居人為汞排放源第一。UNEP的研究報告顯示，2005年中國的大氣汞排放達到825噸，約占世界人為源汞排放的40%。我國已然成為汞使用量和排放量最大的國家。如此大量的汞排放給我國乃至全球造成的人體健康和生態影響是不可預知的，也給我國環境外交帶來了新的挑戰。燃煤是我國大氣汞排放的最重要來源，及時開展燃煤電廠大氣汞排放控制對緩解國際汞減排壓力和改善國內大氣環境都至關重要。環保部新近頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB132232011)規定自2015年I月I日起，將汞及其化合物列入污染物總量控制指標。為達到對煙氣汞排放的控制就必須對煙氣汞進行準確采樣分析，根據不同的濃度選擇適當的治理措施。燃煤煙氣中的汞排放主要以氣態零價汞(Hg°，g)、氣態二價汞(Hg2+，g)和顆粒態汞(Hg，P)三種形式存在。由于這三種形態的汞會因溫度或催化劑等因素的不同而發生互相的轉化，因此對汞污染物的檢測是一件有難度的事情。目前針對煙氣中汞的采樣方法主要有汞連續排放監測系統法以及安大略煙道氣態濕法取樣方法等，其中基于EPA30B標準的吸附管法，由于便于攜帶、精密度高等優點被作為標準方法對煙氣中的汞進行常規檢測。我國燃煤電廠大氣汞監測還處于試點監測階段，現有煙氣汞采樣主要使用基于EPA30B的采樣設備。但是EPA30B方法的采樣設備主要有以下幾個缺點:第一，其將吸附管直接安裝在采樣槍前端，插入煙道中進行采樣，吸附管一般采用玻璃材質，在插入煙道或管道中容易出現碰碎從而導致采樣失敗；第二，煙氣中含有一定量的顆粒物，在采集煙氣中汞過程中吸附管直接接觸煙氣，煙氣中顆粒物容易進入吸附管造成監測數據的不準確；第三，現有的采樣設備計前溫檢測點放在干式氣體流量計外殼處，流量計外殼主要是鋁合金材料，存在傳導溫度差和受室外溫度干擾大等缺點，不能很好地反應煙氣實際溫度；第四，煙氣中含有大量SO2等酸性物質，這些物質不經處理直接進入采樣系統后會對儀表造成損壞。附圖中圖1為目前30B方法采樣槍前端局部放大示意圖。圖2為吸附管安裝后使用狀態局部放大示意圖，可以看到，吸附管實際實用中，為了方便吸附管安裝與卸載，吸附管需要外露出采樣槍一部分，原采樣槍對吸附管的保護作用有限，容易造成玻璃吸附管碎裂等，進而導致采樣失敗。圖3為南京埃森環境技術有限公司設計的專利，此發明將吸附管安裝在采樣槍后端，其能夠避免采樣管損壞，但吸附管前端還有一段采樣管路距，即使涂有PFA、FEP等材質，也會造成一部分汞吸附損失。EPA30B法是使用成對吸附管按照適當流量從煙囪或煙道抽取已知體積的煙氣，通過分析計算出煙氣中汞的含量。目前依據EPA30B方法的采樣設備主要將吸附管直接安裝在采樣槍前端，插入煙道中進行采樣，吸附管一般采用玻璃材質，屬于易碎品，在插入煙道或管道中容易出現碰碎而導致采樣失敗，為避免這種現象也有發明采用將吸附管安裝在采樣槍后部，但采樣管線會對汞造成吸附損失，同時這兩種方式都有可能使煙氣中顆粒態汞進入采樣管，造成監測數值偏高不能準確測量氣態汞含量。在計前溫測量方面，目前采樣設備都將檢測點放在干式氣體流量計外殼處，流量計外殼主要是鋁合金材料，存在傳導溫差和受室外溫度干擾大等缺點，而且煙氣中含有大量酸性物質，這些物質沒有經過去除直接進入采樣設備容易造成采樣設備腐蝕損壞。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提供一種能夠實現氣體流量的精確計量、能夠有效保護采樣管的氣態汞采樣系統。本發明的技術方案如下:一種雙通道氣態汞煙氣采樣系統，包括能夠安裝兩個采樣管(3)的采樣槍(4)、伴熱管道(5)和采樣主機(15)，在伴熱管道(5)與采樣主機之間依次連接有除水裝置(6)和除酸裝置(7)，其中，所述的采樣主機包括通過管道連通的采樣泵(9)、用于調節采樣流量的流量調節閥(12)和氣體流量計量裝置(13);在采樣泵(9)的兩端并聯有真空度調節閥(8);所述的氣體流量計裝置包括干式氣體流量計(19)、旋轉編碼器(18)和計數器(20)，所述的旋轉編碼器(18)固定于干式氣體流量計計數盤的傳動軸上，其輸出的信號被送入計數器(20)，計數器(20)根據旋轉編碼器(18)的輸出信號計量氣體的體積；在采樣槍(4)的前端設置有保護套(1)，所述的保護套(I)包括采樣保護管(16)和與其固定連接的螺母(17)，螺母(17)用于固定采樣管(3)。作為優選實施方式，在干式氣體流量計(19)的入口處設置有計前溫度傳感器
(10);所述的采樣主機還包括設置在氣體流量計裝置(13)的上游的轉子流量計(11)。本發明的有益效果如下:1、本發明改進了干式氣體流量計，利用計數器和旋轉編碼器實現了氣體流量的精確計量。2、保護吸附管。現場采樣時，現有采用EPA30B方法的氣體采樣器，吸附管裝在探桿前端的，會有部分裸露出來，極易碰到硬物而損毀，導致采樣失敗，而本發明在采樣槍前部設計保護裝置，將采集氣態汞的玻璃吸附管置于不銹鋼管內部，可起到有效保護采樣管的作用，避免了玻璃吸附管因碰管壁等情況導致的破碎。2、防止顆粒態汞進入采樣管。現有采樣器采完樣品后，會有顆粒物進入吸附管內壁，加裝本發明采樣槍前部保護裝置后，起到了顆粒物隔離效果，避免了顆粒物進入吸附管。3、提高計前溫測量精度。通過改變溫度檢測點位置達到煙溫精確測量，使溫度檢測精度達到±2.5%。4、避免采樣設備受到腐蝕。通過引入酸霧去除裝置來保護采樣設備不受酸性氣體腐蝕，使得S02等酸性物質與高錳酸鉀反應得到有效去除，避免了腐蝕情況的發生。
圖1為目前30B方法采樣槍前端局部放大示意圖。圖2為吸附管安裝后使用狀態局部放大示意圖。圖3為南京埃森環境技術有限公司設計的專利示意圖。圖4為本發明采樣系統示意圖。圖5為本發明的采樣槍前端局部放大示意圖。圖6為本發明的氣體流量計量裝置的結構示意圖。附圖標記對應如下:1、保護套；2、煙道壁；3、吸附管；4、采樣槍；5、伴熱管線；6、除水裝置；7、除酸裝置；8、真空度調節閥；9、采樣泵；10、計前溫度傳感器；11、轉子流量計；12、流量調節閥；13、氣體流量計量裝置；14、煙氣出口 ；15、采樣主機。16、不銹鋼管；17螺母、18、旋轉編碼器；19、干式氣體流量計；20、計數器；21計數盤封蓋；22、封蓋開孔；23、24旋轉編碼器的電源線；25、26旋轉編碼器的數據線；27、28計數器的兩個接線端；29、編碼盤
30、傳動軸。A為煙氣進氣口，B為系統排空口，箭頭為煙氣流動方向。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進行說明。圖4為本發明的采樣系統的結構示意圖。采樣槍4被固定在煙道壁2上，前端的細部放大圖如圖5所示。本發明將吸附管3安裝位置設計在采樣槍4的前部，能夠直接接觸所要采集的煙氣，避免經過一段管路才能夠吸附采樣，減少管路對汞的吸附影響。為減少吸收管破損和顆粒態汞進入采樣管，本發明在采樣槍前部設計一個保護套1，由O22mmX70mm不銹鋼管16和MlO的螺母17組成，將不銹鋼管16和螺母17焊接在一起，螺母用于固定吸附管3，采樣過程中吸附管完全置于保護裝置內，能夠有效防止吸附管在移動過程中碰損情況。同時吸附管口距不銹鋼管口 5cm，采樣時采樣槍垂直于煙氣流速方向，根據動能原理顆粒物能夠沿不銹鋼管口垂直通過，有效避免顆粒物進入采樣管。本采樣系統具有雙通道采樣功能，每個通道可以單獨控制且互不干擾，還可進行樣品平行采樣測試和加標回收試驗。圖4中，在采樣槍4的后部通過伴熱管線5，連接除水裝置6，除酸裝置7與采樣主機15連接；采樣主機15內設置采樣泵9、流量計，真空度調節閥8并聯連接在采樣泵9兩端。采樣主機15內流量調節閥后設置轉子流量計11和計前溫度傳感器10然后接、氣體流量計量裝置13。采樣系統主要部件按照30B標準配置調試。本發明采用的氣體流量計量裝置13，在普通的干式氣體流量計的基礎上進行了改進。參見圖6，本發明的氣體流量計量裝置13最主要的改進部分為旋轉編碼器18，它安裝在干式氣體流量計19的計數盤的傳動軸30上，旋轉編碼器引腳部分分別引出電源線23、24用于電源供應，引出數據線25、26用于信號輸出，所有導線都經計數盤封蓋21上開孔22處引出。引出的數據線25、26分別連接到計數器20的27、28接線端上，由計數器進行脈沖檢測和流量計量。上述器件安裝完成后用硅膠將計數盤封蓋21重新密封。傳動軸旋轉時，編碼盤29與傳動軸30同速旋轉，經光電二極管等電子元件組成的檢測單元檢測輸出若干脈沖信號，其輸出的信號被送入計數器，計數器根據旋轉編碼器的輸出脈沖的個數計量氣體的體積。本發明采用的干式氣體流量計為普通鋁合金外殼燃氣表，可以計量燃煤煙氣、天然氣、液化氣和所有非腐蝕性氣體流量。旋轉編碼器為增量型，通過512線編碼盤轉動輸出脈沖，當編碼器不動或停電時，依靠計數設備的內部記憶來記住位置，來電工作時，編碼器會繼續進行脈沖輸出，不會丟掉脈沖，抗干擾能力強。脈沖計數器采用計數速度快、比率設定范圍寬、帶E2PROM自動掉電保護功能的產品，通過皂泡流量計校準能夠使氣體采樣體積計量的分辨率達到1ml。本裝置還將計前溫測量點，由原來的干式氣體流量計外殼處改為干式氣體流量計入口處，避免傳導溫差和受室外溫度影響，更加準確地計量煙氣溫度。
權利要求
1.一種雙通道氣態汞煙氣采樣系統，包括能夠安裝兩個采樣管(3)的采樣槍(4)、伴熱管道(5)和采 樣主機(15)，在伴熱管道(5)與采樣主機之間依次連接有除水裝置(6)和除酸裝置(7)，其中， 所述的采樣主機包括通過管道連通的采樣泵(9)、用于調節采樣流量的流量調節閥(12)和氣體流量計量裝置(13);在采樣泵(9)的兩端并聯有真空度調節閥(8);所述的氣體流量計裝置包括干式氣體流量計(19)、旋轉編碼器(18)和計數器(20)，所述的旋轉編碼器(18)固定于干式氣體流量計計數盤的傳動軸上，其輸出的信號被送入計數器(20)，計數器(20)根據旋轉編碼器(18)的輸出信號計量氣體的體積； 在采樣槍(4)的前端設置有保護套(I )，所述的保護套(I)包括采樣保護管(16)和與其固定連接的螺母(17)，螺母(17)用于固定采樣管(3)。
2.根據權利要求I所述的雙通道氣態汞煙氣采樣系統，其特征在于，在干式氣體流量計(19)的入口處設置有計前溫度傳感器(10)。
3.根據權利要求I所述的雙通道氣態汞煙氣采樣系統，其特征在于，所述的采樣主機還包括設置在氣體 流量計裝置(13)的上游的轉子流量計(11)。
全文摘要
本發明屬于環境監測技術領域，涉及一種雙通道氣態汞煙氣采樣系統，包括能夠安裝兩個采樣管的采樣槍、伴熱管道和采樣主機，在伴熱管道與采樣主機之間依次連接有除水裝置和除酸裝置。采樣主機包括通過管道連通的采樣泵、用于調節采樣流量的流量調節閥和氣體流量計量裝置；在采樣泵的兩端并聯有真空度調節閥；氣體流量計裝置包括干式氣體流量計、旋轉編碼器和計數器，旋轉編碼器固定于干式氣體流量計計數盤的傳動軸上，其輸出的信號被送入計數器，計數器根據旋轉編碼器的輸出信號計量氣體的體積。本發明能夠實現氣體流量的精確計量、有效保護采樣管。
文檔編號G01N1/24GK103149059SQ201310040739
公開日2013年6月12日 申請日期2013年2月1日 優先權日2013年2月1日
發明者尹彥勛, 高翔, 張驥, 周晶, 孫韌, 張震, 魏恩棋 申請人:天津市環境監測中心