惯性采样装置和汞监测系统的制作方法

1.本发明涉及汞监测的技术领域，尤其涉及惯性采样装置和汞监测系统。


背景技术：

2.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。其中，燃煤电厂、燃煤工业锅炉、水泥生产、有色金属冶炼、废物焚烧等五个行业，是国际汞公约针对大气汞排放控制的主要管控源，也是开展汞监测的重点行业。而汞排放在线监测，是准确实时掌握固定源汞排放浓度变化规律，进而准确获得汞排放测量总量的关键。烟气中的颗粒物、酸性气体组分、水分、温度波动等都会对测量结果造成影响，测量难度非常大。相关技术中烟气的采样器容易受烟气中的飞灰堵塞，难以实现烟气汞持续监测取样。同时，采样器内累积的飞灰对汞具有吸附性，容易导致烟气汞监测数据的准确性。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明的实施例提出一种惯性采样装置，该惯性采样装置具有飞灰对汞的吸附少、不易堵塞的优点。
4.根据本发明实施例的惯性采样装置，惯性采样装置包括采样器、稀释器和空气压缩机，所述采样器为u型采样器，所述采样器的第一端为样气入口，第二端为样气出口，所述采样器的两端均位于排放源内，所述第一端上设置收口段，所述收口段远离第一端的一端设有样品气管，所述第二端设有引流器，所述稀释器与所述样品气管通过管路连通，所述空气压缩机通过管路与所述引流器相连通。
5.根据本发明实施例的惯性采样装置具有的飞灰对汞的吸附少、不易堵塞的优点。本技术通过引流器形成负压将烟气顺利排出，烟气进入样品气管后经过稀释器稀释得到待测样气，待测样气输送至汞分析仪进行汞的在线测量。
6.在一些实施例中，采样器还包括滤料层，所述滤料层位于所述样品气管与所述收口段之间。
7.在一些实施例中，所述空气压缩机通过管路与所述样品气管相连通，所述空气压缩机和样品气管之间的管路上设置反吹阀。
8.在一些实施例中，所述空气压缩机与所述引流器之间的管路上设置引流气阀。
9.在一些实施例中，所述引流器包括第一壳体、引流管、烟气管和混合腔，所述烟气管和所述引流管位于所述壳体内，多个引流管在所述烟气管的周向上均匀分布，所述烟气管和所述引流管的出口与所述混合腔连通，所述混合腔与所述壳体的出口相连通。
10.在一些实施例中，所述稀释器包括第二壳体、压强采集管和细管段，所述第二壳体上分别设置样品气入口、零气入口和稀释气出口，所述第二壳体内具有第一空腔和第二空腔，所述样品气入口和零气入口与第一空腔相连通，稀释气出口与第二空腔相连通，第一空腔和第二空腔通过细管段相连通。
11.在一些实施例中，所述压强采集管与真空计相连通。
12.在一些实施例中，惯性采样装置还包括净化器，所述净化器通过管路与所述稀释器相连通，所述净化器与所述空气压缩机相连。
13.在一些实施例中，所述净化器与所述稀释器之间的管路上设置稀释比调节阀。
14.根据本发明实施例的汞监测系统，汞监测系统包括惯性采样装置、第一路管路、第二路管路和汞分析仪，第一路管路和第二路管路并联，惯性采样装置通过第一路管路和第二路关于与汞分析仪相连通，第一路管路为二价汞还原段，第二路管路为二价汞吸附段，第一路设置还原器，第二路设置吸附器。
附图说明
15.图1是根据本发明实施例中汞监测系统的结构示意图。
16.图2是根据本发明实施例中惯性采样装置的稀释器的剖面示意图。
17.图3是根据本发明实施例中惯性采样装置的引流器的侧视示意图。
18.图4是根据本发明实施例中惯性采样装置的引流器的剖面示意图。
19.附图标记：1、排放源；2、u型采样器；5、样品气回流管；6、收口段；7、引流器；71、引流管；72、烟气管；73、引流气入口；74、混合气出口；8、样品气管；9、稀释器；91、零气入口；92、稀释气出口；93、样品气入口；94、细管段；95、压强采集管；10、真空计；11、空气压缩机；12、引流气阀；13、反吹阀；14、净化器；15、稀释比调节阀；16、元素汞控制阀；17、吸附器；18、总汞控制阀；19、还原器；20、汞分析仪；21、废气排放口；22、滤料层。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.根据本发明实施例的惯性采样装置，如图1至图4所示，惯性采样装置包括采样器、稀释器和空气压缩机，采样器为u型采样器，采样器的第一端为样气入口，第二端为样气出口，采样器的两端均位于排放源内，第一端上设置收口段，收口段远离第一端的一端设有样品气管，第二端设有引流器，稀释器与样品气管通过管路连通，空气压缩机通过管路与引流器相连通。采样器的u型结构能够将采样飞灰及时输送回烟道，飞灰不会在采样器内停留能够有效减少飞灰对汞的吸附，保证测试结果的准确性。采样器内设置收口段，收口段的窄口径能使气流加速保证采集烟气样品接近无尘状态，应用在含尘量固定的样品源时能够避免烟尘堵塞采样管。汞分析仪可以采用冷态原子吸收光谱法、冷原子荧光光谱法或塞曼调制原子吸收光谱法的分析仪器。
22.根据本发明实施例的惯性采样装置具有飞灰对汞的吸附少、不易堵塞的优点。
23.在一些实施例中，采样器还包括滤料层，滤料层位于样品气管与收口段之间。
24.具体地，设置滤料层能够对烟气进行过滤，保证进入样品气管的气体的洁净。滤料层的材质可以是烧结的钛合金。
25.在一些实施例中，空气压缩机通过管路与样品气管相连通，空气压缩机和样品气管之间的管路上设置反吹阀。
26.具体地，空气压缩机通过管路和样品气管相连通，当滤料层受烟尘堵塞时，可以开
启反吹阀，空气压缩机将气流送入样品气管流动对滤料层进行冲击实现滤料层清洁。
27.在一些实施例中，空气压缩机与引流器之间的管路上设置引流气阀。
28.具体地，设置引流气阀能够控制空气压缩机对引流器提供气流造成虹吸效应，保证采样器内的烟气和飞灰顺利流动回样品源。
29.在一些实施例中，引流器包括第一壳体、引流管、烟气管和混合腔，烟气管和引流管位于壳体内，多个引流管在烟气管的周向上均匀分布，烟气管和引流管的出口与混合腔连通，混合腔与壳体的出口相连通。
30.具体地，多个引流管环绕烟气管布置，引流管与空气压缩机相连通，来自空气压缩机的高速气流在混合腔形成了低压区对烟气管提供了大抽取吸力，烟气管与采样器连通，保证了烟气快速流出使得采样过程连续进行。来自引流管的气体和烟气管的烟气在混合腔内混合并经采样器的第二端回流至排放源。
31.在一些实施例中，稀释器包括第二壳体、压强采集管和细管段，第二壳体上分别设置样品气入口、零气入口和稀释气出口，第二壳体内具有第一空腔和第二空腔，样品气入口和零气入口与第一空腔相连通，稀释气出口与第二空腔相连通，第一空腔和第二空腔通过细管段相连通。
32.具体地，稀释器通过零气和样品气混合对样品气的浓度进行稀释，第一空腔和第二空腔之间的细管段能够改变气流速度使得零气和样品气充分混合后进入第二空腔，第二空腔与汞分析仪相连将稀释后的样品气送入汞分析仪。压强采集管与第一空腔相连通便于测量第一空腔的压强。
33.在一些实施例中，压强采集管与真空计相连通。
34.具体地，设置真空计，真空计用来测量压强采集管的压强。
35.在一些实施例中，惯性采样装置还包括净化器，净化器通过管路与稀释气相连通，净化器与空气压缩机相连。
36.具体地，净化器能够提供净化后的空气形成零气并对样品气进行稀释。
37.在一些实施例中，净化器与稀释器之间的管路上设置稀释比调节阀。
38.具体地，调节阀设置在净化器和稀释器之间，改变阀门开度来改变进入稀释器的零气流量，能够对样品气进行不同浓度的稀释。
39.根据本发明实施例的汞监测系统，汞监测系统包括惯性采样装置、第一路管路、第二路管路和汞分析仪，第一路管路和第二路管路并联，惯性采样装置通过第一路管路和第二路关于与汞分析仪相连通，第一路管路为二价汞还原段，第二路管路为二价汞吸附段，第一路设置还原器，第二路设置吸附器。还原器内的还原剂将二价汞还原为元素汞，吸附器内的吸附剂吸附二价汞，第一路管路和第二路管路有效分离烟气中的元素汞和二价汞，通过切换第一路和第二路管路实现对二价汞和元素汞的监测。该系统通过切换管路分别测量气态二价汞汞和气态元素汞满足不同场景测量需要。
40.根据本发明实施例的惯性采样装置的技术优势与上述惯性采样装置的技术优势相同，此处不再赘述。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种惯性采样装置，其特征在于，包括：采样器，所述采样器为u型采样器，所述采样器的第一端为样气入口，第二端为样气出口，所述采样器的两端均位于排放源内，所述第一端上设置收口段，所述收口段远离第一端的一端设有样品气管，所述第二端设有引流器；稀释器，所述稀释器与所述样品气管通过管路连通；空气压缩机，所述空气压缩机通过管路与所述引流器相连通。2.根据权利要求1所述的惯性采样装置，其特征在于，还包括滤料层，所述滤料层位于所述样品气管与所述收口段之间。3.根据权利要求2所述的惯性采样装置，其特征在于，所述空气压缩机通过管路与所述样品气管相连通，所述空气压缩机和样品气管之间的管路上设置反吹阀。4.根据权利要求3所述的惯性采样装置，其特征在于，所述空气压缩机与所述引流器之间的管路上设置引流气阀。5.根据权利要求1所述的惯性采样装置，其特征在于，所述引流器包括第一壳体、引流管、烟气管和混合腔，所述烟气管和所述引流管位于所述壳体内，多个引流管在所述烟气管的周向上均匀分布，所述烟气管和所述引流管的出口与所述混合腔连通，所述混合腔与所述壳体的出口相连通。6.根据权利要求1所述的惯性采样装置，其特征在于，所述稀释器包括第二壳体、压强采集管和细管段，所述第二壳体上分别设置样品气入口、零气入口和稀释气出口，所述第二壳体内具有第一空腔和第二空腔，所述样品气入口和零气入口与第一空腔相连通，稀释气出口与第二空腔相连通，第一空腔和第二空腔通过细管段相连通。7.根据权利要求6所述的惯性采样装置，其特征在于，所述压强采集管与真空计相连通。8.根据权利要求6所述的惯性采样装置，其特征在于，还包括净化器，所述净化器通过管路与所述稀释器相连通，所述净化器与所述空气压缩机相连。9.根据权利要求8所述的惯性采样装置，其特征在于，所述净化器与所述稀释器之间的管路上设置稀释比调节阀。10.汞监测系统，其特征在于，包括惯性采样装置、第一路管路、第二路管路和汞分析仪，第一路管路和第二路管路并联，惯性采样装置通过第一路管路和第二路关于与汞分析仪相连通，第一路管路为二价汞还原段，第二路管路为二价汞吸附段，第一路设置还原器，第二路设置吸附器，所述惯性采样装置为如权利要求1至9任一项所述的惯性采样装置。

技术总结
本发明公开一种惯性采样装置和汞监测系统，惯性采样装置包括采样器、稀释器和空气压缩机，所述采样器为U型采样器，所述采样器的第一端为样气入口，第二端为样气出口，所述采样器的两端均位于排放源内，所述第一端上设置收口段，所述收口段远离第一端的一端设有样品气管，所述第二端设有引流器，所述稀释器与所述样品气管通过管路连通，所述空气压缩机通过管路与所述引流器相连通。本发明提供的惯性采样装置和汞监测系统具备飞灰对汞的吸附少、不易堵塞优点。堵塞优点。堵塞优点。


技术研发人员：韩立鹏 钟犁 余长开 张茂龙 王万杰 陈飞云 苏林
受保护的技术使用者：北京华能长江环保科技研究院有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/9/6