一种烟气痕量重金属半连续快速采样装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种烟气痕量重金属半连续快速采样装置，属于污染物监测领域，该装置包括采样枪、集尘室、吸附室、抽气泵、缓冲室和排空阀，其中：采样枪与集尘室连接，用于采集采样烟气并送入集尘室；集尘室与吸附室连接，用于过滤采样烟气中的灰尘并送入吸附室；吸附室包括吸附管，吸附室通过抽气泵与缓冲室连接形成闭环回路，用于使采样烟气在吸附室与缓冲室之间循环，保证采样烟气中的重金属完全被吸附管吸附，以实现痕量金属测量；排空阀设置在抽气泵与缓冲室之间，用于排空吸附室与缓冲室内部的采样烟气。本发明专利技术可将小时级浓度值缩短为分钟级浓度值，极大缩短了烟气采样时间，提高采样结果的准确性和实时性，降低烟气重金属的检出限。出限。出限。

【技术实现步骤摘要】
一种烟气痕量重金属半连续快速采样装置


[0001]本专利技术属于污染物监测领域，更具体地，涉及一种烟气痕量重金属半连续快速采样装置。

技术介绍

[0002]重金属是对人体及环境具有重大危害性的污染物之一，重金属的过量摄入将导致人体器官紊乱、神经系统失常，轻则导致脱发、脱甲，重则导致水俣病、佝偻、偏瘫、脱甲等症状。自然界中重金属大部分位于土壤、岩石等地质结构中，少量随风化、火山喷发等活动进入大气环境，但人为活动极大加速了重金属的释放和迁移过程。目前，人类活动环境中的重金属大部分来源于各类固体燃料的燃烧，如煤、生活垃圾、工业垃圾、污泥等。在高温燃烧条件下，燃料中的重金属发生氧化、气化，以气态形式随燃烧烟气排入环境，进入大气循环体系，危害全球生物健康。必须对各类工业燃烧过程中的重金属排放进行严格控制，降低重金属污染物对人类生存的威胁。
[0003]燃烧烟气中重金属的监测是开展重金属排放控制的先决条件，与其他常规污染物不同，燃烧烟气中重金属污染物浓度极低(比SO2、NO
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低2
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6个数量级)，并且重金属种类复杂，性质各异，难以实现众多重金属元素的同时在线测量。目前重金属的监测思路为利用固/液介质实现烟气中重金属的富集，再对固/液介质中重金属浓度进行检验，进而获得烟气中重金属浓度。现有关于烟气重金属监测技术中，主要包括：(1)美国环境保护署公布的《METHOD29—DETERMINATION OF METALS EMISSIONS FROM STATIONARY SOURCES》中提出了一种固定源重金属排放测量方法，从污染源处等速抽取烟气样本，将颗粒物利用过滤器收集，然后将气态重金属利用酸性双氧水和酸性高锰酸钾溶液吸收，最后对回收的样品进行消解，实现对Sb、As、Ba、Be、Cd、Cr、Co、Cu、Pb、Mn、Ni、P、Se、Ag、Tl和Zn的测定，该方法基于溶液吸收原理实现重金属富集，受限于溶液吸收速率，吸收液的体积不可过低，导致该方法对重金属的检出限高，无法实现对痕量浓度重金属的测量(例如，该方法中汞的检出限为0.56μg/m3，硒的检出限为0.8μg/m3，砷的检出限为0.4μg/m3)；并且，该方法采样时间过长，每组测试需1～2h，无法实时反映烟气中重金属浓度的变化情况，导致该方法只可用于稳定烟气测量，无法监测炉膛负荷或燃料波动剧烈的场景；此外，该方法需使用多种化学吸收液(共7个吸收瓶)，操作流程复杂，对操作人员具有极高要求，否则将导致测量误差增大；(2)美国环境保护署另公布的《METHOD 30B—DETERMINATION OF TOTAL VAPOR PHASE MERCURY EMISSIONS FROM COAL
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FIRED COMBUSTION SOURCES USING CARBON SORBENT TRAPS》中提出了一种利用碳基吸附阱进行燃煤源汞的测量方法，以适当的流速将烟气中烟囱或烟道中抽出，使汞在吸附阱上富集，进而对吸附阱进行消解测试以获得烟气中汞浓度，该方法仍存在以上类似的问题，受限于吸附阱的吸附速率，为实现采集烟气中汞的完全吸附，吸附阱的填充量不可过低，导致该方法的汞检出限较高，无法用于极低浓度场景；并且，该方法采样时间需1～2h，无法实时反映烟气中重金属变化情况；此外，该方法吸附阱位于采样枪顶部，采样时置于烟道内，导致需将采样枪完全从烟道中拔出，更换吸附阱后再重新安装采样枪，
方可开始下一组测试，操作繁琐，且无法实现重金属的连续测量；(3)CN103822934A公布了一种烟道气体中重金属含量的在线检测装置及方法，利用X
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射线荧光能谱法对烟道气体中的有害元素进行定性和定量分析，避免了化学方法测试的繁冗，同时测试精度达到ppm级别，通过设计带式活性过滤膜的材料可实现多种状态重金属的富集和检测；检测及时，且效率高，但该方法采用X射线荧光能谱法的原理进行测量，测量结果仅为颗粒表相重金属含量，无法获得体相(即颗粒物内部)重金属浓度值，测量结果存在一定局限性。
[0004]经研究发现，现有的烟气重金属监测技术中，主要存在以下问题：(1)重金属监测检出限高，无法实现对痕量浓度重金属的准确测量，特别是对于经过污染物净化装置之后的烟气，其含有的重金属浓度极大降低，但其重金属浓度值是评估该排放源重金属排放状况的关键参数，必须获得准确的痕量重金属排放值；(2)采样时间过长，取决于待测烟气中重金属浓度，现有方法需采集1～2h方可满足重金属测量所需量，相应的测量结果为该采样周期内的重金属浓度平均值，无法反应负荷快速波动和燃料切换场景下重金属的排放特性，测量数值的指导意义有限；(3)操作流程繁琐，仪器参数设置复杂，要求操作人员具有丰富的采样经验和较高的专业素养，否则将降低测量结果可靠性，且无法实现重金属连续测量。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种烟气痕量重金属半连续快速采样装置，旨在解决现有的烟气重金属监测中无法对痕量浓度重金属准确测量、采样时间长、操作流程繁琐的问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提供了一种烟气痕量重金属半连续快速采样装置，该装置包括采样枪、集尘室、吸附室、抽气泵、缓冲室和排空阀，其中：所述采样枪与集尘室连接，用于伸入烟道采集采样烟气并送入集尘室；所述集尘室与吸附室连接，用于过滤采样烟气中的灰尘并送入吸附室；所述吸附室包括吸附管，用于吸附采样烟气中的重金属，同时所述吸附室通过抽气泵与缓冲室连接形成闭环回路，用于使采样烟气在吸附室与缓冲室之间循环，保证采样烟气中的重金属完全被所述吸附管吸附，以实现痕量金属测量；所述排空阀设置在抽气泵与缓冲室之间，用于排空吸附室与缓冲室内部的采样烟气。
[0007]作为进一步优选地，所述烟气痕量重金属半连续快速采样装置还包括检验吸附管，所述检验吸附管与排空阀连接，用于检验采样烟气中的重金属是否完全被吸附室吸附。
[0008]作为进一步优选地，所述烟气痕量重金属半连续快速采样装置还包括吹扫阀，所述吹扫阀设置在抽气泵与缓冲室之间，用于通入空气以对集尘室进行吹扫，同时所述吸附室还包括预设数量并联连接的吸附管、与吸附管并联连接的吸附管旁路和控制吸附室各管路开闭的多路电磁阀，正向测量时，开启吸附管，关闭吹扫阀、吸附管旁路；反向吹扫时，开启吹扫阀、吸附管旁路，关闭吸附管。
[0009]作为进一步优选地，所述采样枪包括采样枪头、采样枪管、保温套管、固定法兰盘和密封塞，其中所述采样枪头为弧形并且入口正对烟气来流方向；所述采样枪管的一端与采样枪头连接，其另一端与集尘室连接，以将采集的采样烟气送入集尘室；所述保温套管套设在采样枪管的外部，用于保证采样烟气温度；所述固定法兰盘和密封塞设置在保温管套的外部，用于与烟道连接并进行密封。
[0010]作为进一步优选地，所述集尘室包括加热箱以及设置在所述加热箱内部的集尘瓶、滤膜支架、滤膜，同时还包括集尘室进口阀、集尘室出口阀和集尘室排空阀，其中：所述加热箱用于维持采样烟气温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟气痕量重金属半连续快速采样装置，其特征在于，该装置包括采样枪(1)、集尘室(2)、吸附室(3)、抽气泵(4)、缓冲室(6)和排空阀(8)，其中：所述采样枪(1)与集尘室(2)连接，用于伸入烟道采集采样烟气并送入集尘室(2)；所述集尘室(2)与吸附室(3)连接，用于过滤采样烟气中的灰尘并送入吸附室(3)；所述吸附室(3)包括吸附管(3
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1)，用于吸附采样烟气中的重金属，同时所述吸附室(3)通过抽气泵(4)与缓冲室(6)连接形成闭环回路，用于使采样烟气在吸附室(3)与缓冲室(6)之间循环，保证采样烟气中的重金属完全被所述吸附管(3
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1)吸附，以实现痕量金属测量；所述排空阀(8)设置在抽气泵(4)与缓冲室(6)之间，用于排空吸附室(3)与缓冲室(6)内部的采样烟气。2.如权利要求1所述的烟气痕量重金属半连续快速采样装置，其特征在于，所述烟气痕量重金属半连续快速采样装置还包括检验吸附管(7)，所述检验吸附管(7)与排空阀(8)连接，用于检验采样烟气中的重金属是否完全被吸附室(3)吸附。3.如权利要求1所述的烟气痕量重金属半连续快速采样装置，其特征在于，所述烟气痕量重金属半连续快速采样装置还包括吹扫阀(9)，所述吹扫阀(9)设置在抽气泵(4)与缓冲室(6)之间，用于通入空气以对集尘室(2)进行吹扫，同时所述吸附室(3)还包括预设数量并联连接的吸附管(3
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1)、与吸附管(3
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1)并联连接的吸附管旁路(3
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2)和控制吸附室(3)各管路开闭的多路电磁阀(3
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3)，正向测量时，开启吸附管(3
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1)，关闭吹扫阀(9)、吸附管旁路(3
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2)；反向吹扫时，开启吹扫阀(9)、吸附管旁路(3
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2)，关闭吸附管(3
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1)。4.如权利要求1所述的烟气痕量重金属半连续快速采样装置，其特征在于，所述采样枪(1)包括采样枪头(1
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1)、采样枪管(1
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2)、保温套管(1
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3)、固定法兰盘(1
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4)和密封塞(1
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5)，其中所述采样枪头(1
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1)为弧形并且入口正对烟气来流方向；所述采样枪管(1
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2)的一端与采样枪头(1
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1)连接，其另一端与集尘室(2)连接，以将采集的采样烟气送入集尘室(2)；所述保温套管(1
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3)套设在采样枪管(1
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【专利技术属性】
技术研发人员：邹仁杰，罗光前，方灿，张浩宇，孙瑞泽，余鸣宇，李明达，陈凌轩，孙春辉，李泽华，李显，姚洪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：