[发明专利]烟气中气态总汞的监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及烟气监测，特别涉及烟气中气态总汞的监测系统及方法。

背景技术

汞是一种有毒的重金属，常存在于化石燃料、垃圾中，随之出现在燃烧或垃圾焚烧时排出的烟气中，排放在大气中的汞对人和动物的毒害很大。因此，需要监测烟气中的汞含量，并及时作出治理措施。

目前，对汞的监测通常采用原子吸收光谱分析方法、原子荧光光谱分析方法，但都只能监测烟气中元素态汞。因此，如果要监测烟气中的气态总汞，必须在样气进入光学分析室以前，将其中的离子态汞全部转换为元素态的汞。高温裂解是将离子态汞转换为元素态汞的一种常用方法，但是由于受转换之后重结合的影响，离子态汞通常不能完全转换为元素态汞。

为了防止重结合的产生，通常会向转换炉中填充一定的还原剂或者吸酸剂，但是采用这些方法普遍存在维护周期短、使用一段时候后转换效率下降等问题，不利于在现场的长期应用。

例如：Nippon公司采用亚硫酸盐和磷酸盐作为剂组分，实现了将化合态汞转化为元素汞的基本要求，但是维护周期只有2个月。Thermo公司的离子汞转换器中则采用Ca(OH)₂作为吸酸剂，除掉反应后的气体中的酸性气体，但是使用Ca(OH)₂时会存在两个问题，第一：高温时Ca(OH)₂会分解掉，从而不利于长期使用；第二：吸收酸性气体与其反应后，Ca(OH)₂自身会在使用中慢慢消耗掉，导致其使用寿命有限。从而使得采用该方案的离子汞转换器使用3-6个月即需要更换一次。

还有，可以通过向热反应器中注入H₂的方法来阻止原子态汞的再氧化。注入到热反应器中的H2与O2、Cl₂发生反应，生成的水分子同时还可以吸附气体中的HCl，当反应后的气体通过冷凝器时，即可除去，使得进入光学分析室的气体中不含有水蒸汽以及HCl气体。但这种方法存在的问题是，氢气的加入使得气体中有新生成的HCl，没有被水吸收并通过冷凝除去的的HCL又会造成元素态汞被氧化。

针对上述问题，Tekran在转换炉的末尾设计了液体清洗的装置，清洗液体(如高纯水)在高温条件下将酸性气体带走，从而防止重结合。采用这种样气处理装置结构非常复杂，同时由于清洗液本身就是消耗品，因此需要定期维护；此外采用液体吸酸还需要考虑气液分离效率对监测结果造成的影响。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种汞转换效率高、成本低、测量准确、维护周期长的烟气中气态总汞的监测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种烟气中气态总汞的监测系统，所述监测系统包括取样单元、转换单元、检测单元；所述转换单元包括：

气体容器，所述气体容器具有进口端和出口端；

加热部件，所述加热部件设置在所述气体容器上；

小孔，所述小孔设置在所述气体容器的进口端；

本体，所述本体内部设有连通的收缩孔和扩张孔，所述收缩孔连通所述出口端，所述扩张孔连通所述检测单元；所述收缩孔和扩张孔的轴线间的夹角是钝角；

气体管道，所述气体管道的出口端设置在所述收缩孔内。

根据上述的监测系统，优选地，垂直于所述收缩孔和/或扩张孔的中心轴线的截面是圆或椭圆。

根据上述的监测系统，优选地，所述收缩孔和/或扩张孔呈锥台状。

根据上述的监测系统，优选地，所述收缩孔的锥度为15～30度，所述扩张孔的锥度为7～15度。

根据上述的监测系统，优选地，所述收缩孔的锥度为20～25度，所述扩张孔的锥度为9～13度。

本发明还提供了一种汞转换效率高、成本低、测量准确、维护周期长的烟气中气态总汞的监测方法。

本发明的目的还通过以下技术方案实现的：

一种烟气中气态总汞的监测方法，所述移动式监测方法包括取样步骤、转换步骤及检测步骤；所述转换步骤进一步包括以下步骤：

(A1)气体进入本体内的收缩孔内，之后进入扩张孔内膨胀，使得待测烟气通过小孔而进入容器内；

(A2)加热部件加热所述容器内的待测烟气，使得烟气中的离子态汞转换为元素态汞；

(A3)所述容器内的待测烟气进入所述收缩孔、扩张孔，与所述气体混合，且温度下降到50-150度。

根据上述的监测方法，优选地，待测烟气以音速通过所述小孔而进入容器内。