[发明专利]一种适用于高灰烟气条件下的汞排放取样监测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤电厂环保及污染物排放监测技术领域，特别涉及一种适用于高灰烟气条件下的汞排放取样监测装置及方法。

背景技术

汞污染具有剧毒性、持久性、全球性和生物累积性。人为源大气汞排放是全球汞污染的重要成因。2013年，全球各国在日本正式签署了《关于汞的水俣公约》，这标志着全球汞污染防治进入到了一个新的阶段，该公约在2016年4月已正式经我国政府批准生效。其中，燃煤电厂、燃煤工业锅炉等五个行业，是国际汞公约针对大气汞排放控制的主要管控源。

摸清燃煤电厂汞排放底数、阐明生产过程中汞的行为特征、掌握燃煤电厂的汞污染迁移规律是实现大气汞排放控制的基础，而实现不同烟道位置、不同烟气条件下汞浓度及形态的准确监测，则是以上工作的前提。

烟气汞浓度监测的主要方法包括在线和离线方法两大类。

其中，在线监测方法以美国EPA 30A方法为代表，主要采用汞排放在线连续监测系统Hg‐CEMS，该仪器价格昂贵，一台机组往往只安装一台，并且探头一旦安装在某烟道位置后难以移动，基本都用于固定烟道位置的烟气汞监测，并以烟囱排放烟气的汞监测为主，因此不便于测量不同烟道位置的烟气汞浓度。

离线方法则是采用液体吸收液或者固体吸附剂作为介质，将烟气汞从气态转化为液体或固体形式然后加以测定。液体吸收法的代表性方法包括美国Ontario Hydro方法、EPA29方法等，固体吸附法的代表性方法包括美国EPA 30B方法(又称为吸附炭管法)等。吸附炭管法采用管中的活性炭对烟气中的汞进行吸附，然后进行分析测定，而为了保证测量结果的可靠，需同时采用两只活性炭管进行取样，此外还有其它的质量控制措施。与液体吸收法相比较，吸附炭管法的主要优势在于操作简便，对于测试人员的要求较低，操作误差产生概率小，得到了迅速的推广，已成为国内外进行燃煤电厂大气汞排放监测的主要方法。

吸附炭管法作为手工监测方法，所用仪器易于搬运，理论上可用于对不同烟道的汞浓度进行取样监测。但是，EPA 30B方法在建立之初针对的烟气条件为低温(100～150℃)、微尘条件，这往往只有在工业生产过程中，烟气流经所有的污染控制设施，排入大气时才能达到。较高的飞灰浓度会导致活性炭管堵塞，较高的温度会导致活性炭管对烟气汞的吸附效率下降，影响烟气汞浓度监测结果的准确性。而当飞灰进入活性炭管后，当对活性炭管进行分析时，一方面难以做到将这些飞灰单独分离出来，分别测定飞灰和活性炭中的汞浓度；另一方面，活性炭管里的飞灰会形成厚厚的一层，在EPA 30B方法的使用温度(100～150℃)条件下，这一层飞灰会继续吸附气态汞，降低活性炭所吸附的汞的浓度，严重影响对汞形态的测量。

因此，如何实现吸附炭管法在高灰烟气条件下准确进行汞排放取样监测，对掌握燃煤电厂或其它固定源的汞污染迁移规律，继而进行汞污染控制，具有非常重要的意义。所述的高灰烟气条件，具体包括SCR脱硝前后烟道的高温(300～400℃)高灰烟气，以及空预器后、除尘器前的低温(100～150℃)高灰烟气。

发明内容

为了突破现有EPA 30B汞排放监测方法的局限性，实现吸附炭管法在高灰烟气条件下也能准确进行汞排放取样监测，本发明在现有EPA 30B方法的基础上，设计了前端采样装置，并针对高温高灰和低温高灰的不同特点，采用了不同的方案，从而提出了一种适用于高灰烟气条件下的汞排放取样监测装置及方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于高灰烟气条件下的汞排放取样监测装置，在高温高灰条件下，在采样枪1的前端安装有高温高灰采样头10，在低温高灰条件下，在采样枪1的前端安装有低温高灰采样头18；在采样枪1的前段内安装有活性炭管2，利用高温高灰采样头10和低温高灰采样头18对采样烟气进行除尘降温，使得低温微尘的烟气通过活性炭管2，满足汞的取样条件；

所述高温高灰采样头10的入口，设有过滤罩7和多孔板9，在过滤罩7和多孔板9之间，装有高温滤膜8，用于过滤飞灰；当采样烟气温度下降后，利用活性炭管2对烟气中的汞吸附取样；

所述低温高灰采样头18的前端侧方设有进行取样的采样口17，低温高灰采样头18内中段，设有多级粗灰挡板19，利用惯性对粗灰进行过滤；低温高灰采样头18内后段，设有多孔板21，并在多孔板21上装有低温滤膜20，用于过滤细灰；微尘的烟气通过活性炭管2采样。

所述过滤罩7前端设有采样嘴15，实现等速取样；所述过滤罩7内设有储灰槽16，用于当飞灰较多时，储存高温滤膜8滤下的飞灰。