本發(fā)明涉及一種氣體采樣裝置，屬于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種用于固定污染源的顆粒汞和氣態(tài)汞的等速采樣裝置及采樣方法。
背景技術(shù)：
固定污染源的汞排放對環(huán)境造成巨大影響，直接威脅到人類的身體健康，人們迫切需要研究固定污染源汞排放污染物的濃度和組成。我國固定污染源的顆粒汞和氣態(tài)汞采樣設備主要依賴進口，目前國際上認可的采樣方法主要有美國EPA的30B方法和美國的ASTM的安大略法，兩種方法具有各自特點，同時存在一些不足之處。
1.EPA30B活性炭吸附采樣法，僅用于采集氣態(tài)汞，無法采集顆粒汞。
2.EPA30B活性炭吸附采樣法，適用于采樣低溫環(huán)境，高溫容易導致吸附的汞釋放，造成采樣誤差。
3.EPA30B活性炭吸附采樣法，吸附管置于采樣槍頂端，在固定污染源含塵量高環(huán)境下，會造成吸附管堵塞，該法不能用于高塵環(huán)境采樣。
4.安大略采樣法屬于濕法化學吸收，現(xiàn)場采樣操作要求繁瑣，玻璃器皿清洗復雜，引入誤差可能性大。氣密性要求高，漏氣容易出現(xiàn)液體倒吸現(xiàn)象，導致采樣失敗。
5.安大略采樣法化學吸收液消解過程繁瑣，試劑不純會影響低濃度汞(100ng/l)的檢測，需要及時調(diào)整吸收液氧化還原性，否則容易導致吸收液中二價汞損失，影響采樣代表性。
6.安大略采樣法要求固定源中二氧化硫低于限值，二氧化硫含量高會導致吸收液中汞的價態(tài)變化，影響分析結(jié)果，導致采樣失敗。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
基于上述現(xiàn)狀，本發(fā)明設計了一種固定污染源顆粒汞和氣態(tài)汞等速采樣裝置及采樣方法，其采用二級除塵得到顆粒汞樣品，同時避免了氣態(tài)汞的吸附損失；顆粒汞和氣態(tài)汞的采樣過程保持高溫，防止結(jié)露造成的汞吸附損失。根據(jù)本發(fā)明的固定污染源顆粒汞和氣態(tài)汞采樣裝置的技術(shù)指標完全滿足美國EPA30B質(zhì)量保證和控制要求，提高了固定源汞采樣的代表性，具有適用范圍廣、操作簡便、采樣效率高等優(yōu)點。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題主要通過下屬技術(shù)方案得到解決：
一種固定污染源的顆粒汞和氣態(tài)汞的等速采樣裝置，包括依次連接的采樣嘴、采樣槍、旋風分離器、細顆粒過濾器、氣態(tài)汞采樣管、制冷器、干燥器、流量控制器、活性炭除汞器、真空泵和累積體積表，其中，所述采樣槍包裹在鎳鉻網(wǎng)格線伴熱套內(nèi)，所述伴熱套安裝有溫度探頭；所述旋風分離器、細顆粒過濾器、氣態(tài)汞采樣管置于保溫箱內(nèi)；其中所述采樣嘴和所述采樣槍之間連接有皮托管，所述采樣槍與所述旋風分離器相連接的一端還連接有測速儀，其中，所述測速儀根據(jù)皮托管壓差計算采樣嘴處煙氣的流速。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述采樣槍包括石英采樣桿，所述鎳鉻網(wǎng)格線伴熱套包裹在所述石英采樣桿外。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述保溫箱內(nèi)安裝有加熱絲和溫控探頭，且所述保溫箱外包裹有隔熱材料。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述旋風分離器下部連接灰斗，所述旋風分離器的出口與所述細顆粒過濾器相通，所述細顆粒過濾器內(nèi)有濾膜，所述細顆粒過濾器出口連接兩路所述氣態(tài)汞采樣管，所述氣態(tài)汞采樣管內(nèi)置活性炭吸附采樣管，其出口與所述制冷器相連。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述制冷器包括制冷鋁錠和與制冷鋁錠相連的制冷片，所述制冷器的出口通過集液瓶與所述干燥器相連。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述干燥器包括干燥筒和其內(nèi)設置的吸濕劑。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述流量控制器設置有位于進氣通道上的溫度測點、流速和流量調(diào)整閥。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述真空泵為旋葉真空泵。
優(yōu)選地，發(fā)明其中所述活性炭除汞器包括含有鹵素改性活性炭的除汞管，所述除汞管的出口端與所述真空泵相通。
優(yōu)選地，發(fā)明所述累計體積表包括光電檢測器和皮膜流量計。
所述的固定污染源的顆粒汞和氣態(tài)汞的等速采樣裝置的等速采樣方法，其特征在于，
采樣前，檢查采樣裝置氣密性，采樣體積至少2nm3以上；鎳鉻網(wǎng)格線伴熱套(4)加熱使采樣槍(3)恒溫，控制采樣槍(3)中的石英采樣桿的溫度在120℃以上，以防止煙氣結(jié)露而堵塞；皮托管(2)向測速儀(16)反饋采樣嘴(1)處的壓差值，測速儀(16)再根據(jù)煙氣參數(shù)計算煙氣流速，調(diào)整兩路采樣的流量控制器(12)至設定流量，保證等速采樣；控制保溫箱的溫度在120℃以上，防止結(jié)露堵塞管路；旋風分離器(6)、細顆粒過濾器(8)和氣態(tài)汞采樣管(9)是顆粒汞和氣態(tài)汞的采樣部件，煙氣在旋風分離器(6)中分離出大部分顆粒，經(jīng)過細顆粒過濾器(8)二級除塵，兩部分顆粒物為采集的顆粒汞樣品；煙氣經(jīng)過細顆粒過濾器(8)分為兩路，各自連接至氣態(tài)汞采樣管(9)，采集氣態(tài)汞；制冷器(10)通過自身冷卻片，將流經(jīng)的煙氣冷卻到30℃以下，根據(jù)流量控制器(12)的實時流量測量和時間積分求得實際采樣體積，換算到標況干基狀態(tài)下的煙氣體積；累計體積表(15)對得到煙氣體積進行核算校對；活性炭除汞器(13)內(nèi)置鹵素改性活性炭，吸附流經(jīng)的氣態(tài)汞，保護環(huán)境和人體健康。
和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
1.采樣槍全程伴熱，能夠防止采樣過程中二價汞的吸附損失；2.旋風分離器和細顆粒過濾器等速同步采集顆粒汞樣品，二級除塵使得采樣器能夠適應高塵采樣環(huán)境；3.保溫箱保持高溫可防止旋風分離器和細顆粒過濾器內(nèi)汞形態(tài)的轉(zhuǎn)化，保證氣態(tài)汞的采樣代表性；4.測速儀根據(jù)皮托管壓差測得流速，流量控制器根據(jù)測速儀的流速調(diào)整流量，保證等速采樣；5.流量控制器和累計體積表提高了采樣體積的計量精度；6.活性炭除汞器用于防止煙氣中的氣態(tài)汞排入大氣，污染環(huán)境和人體健康。
附圖說明
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的一種固定污染源的顆粒汞和氣態(tài)汞的等速采樣裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步具體說明。圖1中，采樣嘴1、皮托管2、采樣槍3、鎳鉻網(wǎng)格線伴熱套4、保溫箱5、旋風分離器6、灰斗7、細顆粒過濾器8、氣態(tài)汞采樣管9、制冷器10、干燥器11、流量控制器12、活性炭除汞器13、真空泵14、累積體積表15、測速儀16。
在本發(fā)明中，如圖1所示，等速采樣裝置的前端結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成如下：采樣嘴1、采樣槍3、鎳鉻網(wǎng)格線伴熱套4、皮托管2和測速儀16。采樣嘴1和采樣槍3之間采用特氟龍卡套連接和密封；伴熱套4加熱使采樣槍3恒溫，控制采樣槍3中的石英采樣桿的溫度在120℃以上，以防止煙氣結(jié)露而堵塞；皮托管2向測速儀16反饋采樣嘴1處的壓差值，測速儀16再根據(jù)煙氣參數(shù)計算煙氣流速，調(diào)整兩路采樣的流量控制器12至設定流量，保證等速采樣。
采樣槍3尾部連接旋風分離器6，旋風分離器6、灰斗7、細顆粒過濾器8和氣態(tài)汞采樣管9位于保溫箱5內(nèi)，保溫箱5還內(nèi)置加熱絲，外置隔熱材料，以控制保溫箱的溫度在120℃以上，防止結(jié)露堵塞管路。
旋風分離器6、細顆粒過濾器8和氣態(tài)汞采樣管9是顆粒汞和氣態(tài)汞的采樣部件，煙氣在旋風分離器6中分離出大部分顆粒，經(jīng)過細顆粒過濾器8二級除塵，兩部分顆粒物為采集的顆粒汞樣品；煙氣經(jīng)過細顆粒過濾器8分為兩路，各自連接至氣態(tài)汞采樣管9，采集氣態(tài)汞。
制冷器10通過自身冷卻片，將流經(jīng)的煙氣冷卻到30℃以下，根據(jù)流量控制器12的實時流量測量和時間積分求得實際采樣體積，換算到標況干基狀態(tài)下的煙氣體積。累計體積表15對得到煙氣體積進行核算校對。
活性炭除汞器13內(nèi)置鹵素改性活性炭，吸附流經(jīng)的氣態(tài)汞，保護環(huán)境和人體健康。
采樣前，檢查采樣裝置氣密性，采樣體積至少2nm3以上。
根據(jù)本發(fā)明的固定污染源的顆粒汞和氣態(tài)汞的等速采樣裝置整機結(jié)構(gòu)合理緊湊，首先全程伴熱的煙氣經(jīng)過分離除塵，采集顆粒汞樣品，煙氣除塵后分兩路進入氣態(tài)汞采樣管，隨后煙氣經(jīng)過除濕通過流量控制器，再進入活性炭除汞器，經(jīng)真空泵吸出后進入累計體積表。整個流程先除塵，防止顆粒物對氣態(tài)汞的吸附，然后再進行氣態(tài)汞樣品的采集，有效防止采樣過程中汞形態(tài)轉(zhuǎn)化和汞損失，并且可同時采集到顆粒汞和氣態(tài)汞。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神做舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多的使用了采樣嘴1、皮托管2、采樣槍3、伴熱套4、保溫箱5、旋風分離器6、灰斗7、細顆粒過濾器8、氣態(tài)汞采樣管9、制冷器10、干燥器11、流量控制器12、活性炭除汞器13、真空泵14、累積體積表15、測速儀16、顆粒汞、氣態(tài)汞等術(shù)語，但并不排除使用其他術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了方便的描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
以上所述僅以實施例來進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以便于更容易理解，但不代表本發(fā)明的實施方式僅限于此，任何依本發(fā)明所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造，均受本發(fā)明的保護。