一種火電廠煙氣no和汞同時采樣和檢測的系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)境檢測采樣設備，具體涉及一種火電廠煙氣N0和汞同時采樣和檢測的系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]燃煤排放的汞是一種劇毒污染物，當汞排放到大氣中，就會造成嚴重的危害。汞是一種神經(jīng)毒素，可以累積在大腦組織中，導致人體運動失調、語言障礙等?；痣姀S煙氣在脫硝、除塵和脫硫的同時，可對汞產(chǎn)生協(xié)同脫除的效應。歐盟《大型燃燒裝置的最佳可行技術參考文件》建議汞的脫除優(yōu)先考慮采用高效除塵、煙氣脫硫和脫硝協(xié)同控制的技術路線。
[0003]選擇性催化還原技術(SCR工藝)已成為中國火電廠脫硝的主流技術。根據(jù)中電聯(lián)發(fā)布的2012年度火電廠煙氣脫硝產(chǎn)業(yè)信息顯示，2012年新投運火電廠煙氣脫硝機組容量約9000萬千瓦，其中，采用選擇性催化還原技術(SCR工藝)的脫硝機組容量占當年投運脫硝機組總容量的98%。截至2012年底，已投運火電廠煙氣脫硝機組總容量超過2.3億千瓦，占全國現(xiàn)役火電機組容量的28%，而根據(jù)國家的法律要求，預測2014年7月1日脫硝機組普及率達到80%以上。
[0004]立足現(xiàn)有的SCR設施，謀求汞在SCR中高效氧化脫除，從而低成本地實現(xiàn)汞脫除，是一個適合我國當前國情的研究方向。在不影響或提高脫硝效率的前提下，篩選出能高效氧化汞的SCR催化劑活性組分及制備方法，同時能降低催化劑的成本。
[0005]從脫硝工藝中各種材料和能源的成本耗費來看，還原劑約占總成本的21%，催化劑占總成本的40%，其余為電耗、水耗、設備維修和人工成本等。由此可見，催化劑的開發(fā)是降低成本和提高脫硝效率的關鍵。雖然釩基SCR催化劑已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)應用，但其仍存在一些缺陷，譬如比表面積較低、溫度窗口較窄、V205有劇毒、對汞的氧化效率依賴HC1和受到SOx和順3的抑制等。因此有必要研究能夠克服商業(yè)SCR催化劑的這些缺點的新型SCR催化劑。
[0006]為了研究新型SCR催化劑對汞的氧化脫除效率和對N0的還原效率，最終開發(fā)出既能高效還原N0又能高效氧化汞的SCR催化劑，要實現(xiàn)這樣的研究目標，汞和N0的采樣和檢測是一個重要的基礎問題。只有建立一套準確、可信、低成本的汞和N0采樣和監(jiān)測系統(tǒng)，對SCR脫硝裝置前后煙氣中的N0、汞進行采樣和測量，摸清使用不同的SCR催化劑時N0、汞的分布規(guī)律，才能闡明不同的活性組分和制備方法對催化劑脫硝性能、脫汞性能的影響；闡明不同操作溫度、空速比、HC1、02、S02、NH3等因素對汞氧化及脫除的影響。最終在不影響或者提高脫硝效率的前提下，篩選出在惡劣環(huán)境下仍能高效氧化汞的、成本更低的SCR催化劑活性組分及制備方法。
[0007]但現(xiàn)有技術中，只有對煙氣中N0或汞單獨采樣和檢測的系統(tǒng)，還沒有開發(fā)出能夠實現(xiàn)對N0和汞同時采樣和檢測的系統(tǒng)，導致采樣和檢測成本高。同時由于無法對同一個取樣點同時檢測N0和汞，導致得到的汞和N0濃度值不是同一采樣點的，這嚴重影響了 N0和汞采樣和檢測的代表性、重復性和效率。另外，用來采集煙氣中汞的吸附劑為活性炭，而本領域技術人員認為活性炭對NO是有吸附作用的，這也很大程度上制約了對煙氣中NO和汞同時采樣和檢測的系統(tǒng)的發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提出了一種火電廠煙氣N0和汞同時采樣和檢測的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時實現(xiàn)電廠煙氣中N0和汞兩種污染物的采樣和檢測，在對汞進行采樣時可以分形態(tài)捕集，而且還能實現(xiàn)流量平行采樣和恒流采樣，檢測結果相互校準。
[0009]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:包括離線測汞裝置以及用于伸入煙道中的取樣探槍，取樣探槍的煙氣管線為若干條獨立設置的石英管線，每條石英管線的出口依次與煙氣除塵、除酸、除濕裝置、流量控制裝置以及N0檢測儀相連通，流量控制裝置和N0檢測儀均與用于流量檢測、數(shù)據(jù)監(jiān)控、記錄和處理的電腦相連；其中，取樣探槍的內壁上還布置有使取樣探槍維持在120°C以上的加熱層，每條石英管線上安裝有活性炭吸附管，活性炭吸附管內填充有吸附劑，吸附劑按照煙氣通過順序分為氧化汞捕獲層和單質汞吸附層，氧化汞捕獲層的吸附劑為KC1，單質汞吸附層的吸附劑為脫汞活性炭。
[0010]所述的氧化汞捕獲層與單質汞吸附層之間還設置有氧化汞穿透層，氧化汞捕獲層前端設置有酸性氣體去除層，單質汞吸附層的后端設置有單質汞穿透層，且酸性氣體去除層中的吸附劑為Na2C03，氧化汞穿透層的吸附劑為KC1，單質汞穿透層的吸附劑均為脫汞活性炭。
[0011]所述的石英管線上還安裝有用于過濾煙氣和收集顆粒態(tài)汞的過濾器，過濾器包括石英砂芯和石英纖維濾膜，且過濾器和活性炭吸附管沿煙氣流向依次安裝在石英管線上。
[0012]所述的取樣探槍的煙氣入口處加裝有測試取樣部位溫度的熱電偶，加熱層為外層包裹有鋁制散熱器的加熱絲。
[0013]所述的煙氣除塵、除酸、除濕裝置、流量控制裝置、N0檢測儀之間的管路采用耐酸腐蝕性的聚四氟乙烯材料。
[0014]所述的每條石英管線的出口均布置有煙氣除塵、除酸、除濕裝置、流量控制裝置與N0檢測儀，且煙氣除塵、除酸、除濕裝置包括與石英管線出口相連的除酸瓶，除酸瓶的出口依次與冷凝器、干燥瓶以及二次除塵器相連通，二次除塵器連接在流量控制裝置上，石英管線的出口和除酸瓶之間通過伴熱管線連通，伴熱管線包括聚四氟乙烯內管以及能夠使加熱溫度在0_180°C之間可調的電阻絲，電阻絲纏繞在聚四氟乙烯內管外部。
[0015]所述的流量控制裝置包括相互連通的質量流量控制器和智能真空栗，二次除塵器的出口與智能真空栗的入口相連通，質量流量控制器的出口分別與N0檢測儀和電腦相連。
[0016]所述的取樣探槍上部設置有用于將取樣探槍固定到煙道壁上的支撐機構。
[0017]所述的支撐機構包括固定在煙道壁上的支撐鏈和支撐軌道，支撐軌道與用于拉緊支撐軌道的支撐鏈相連，支撐軌道連接在取樣探槍上。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0019]1、本發(fā)明在取樣探槍內設置有安裝在石英管線上的活性炭吸附管以及使取樣探槍維持在120°C以上的加熱層，在120°C以上時，活性炭吸附管內填充的活性炭對N0沒有吸附作用，因此，煙氣通過活性炭吸附管時只捕獲煙氣中的汞，而不會吸附N0，采集的汞通過離線測汞裝置即可實現(xiàn)測量。另外，由于活性炭在120°C以上對N0沒有吸附作用，因此在汞采樣后，煙氣中NO的含量沒有變化，可以實現(xiàn)煙氣中汞與NO的分離，同時煙氣進入NO檢測儀后所檢測的NO含量是不受影響的。所以，本發(fā)明在針對同一煙道采樣點的分時多次采樣或同一煙道不同采樣點的多次采樣時，不需要額外進行NO的采樣和檢測。在同一采樣點完成汞采樣的同時，實現(xiàn)了 NO的濃度監(jiān)測，這樣確保得到的汞和NO濃度值是同一采樣點的，提高了采樣的代表性、重復性和采樣效率。
[0020]2、本發(fā)明取樣探槍內設置有若干石英管線，因此，每條石英管線中的煙氣都是來源于同一采樣點的，同時由于每條石英管線均安裝有活性炭吸附管，且每條石英管線的出口均布置有煙氣除塵、除酸、除濕裝置，流量控制裝置，確保了采樣結果的一致性。另外由于流量控制裝置和N0檢測儀均與用于流量檢測、數(shù)據(jù)監(jiān)控、記錄和處理的電腦相連，因此，從每條石英管線的出口出來的煙氣流量以及煙氣中N0含量檢測能夠在電腦中進行比較，如果比較的誤差超過所設定的標準，則判定此次采樣無效，實現(xiàn)流量平行采樣，檢測結果相互校準。
[0021]3、本發(fā)明活性炭吸附管內填充有吸附劑，吸附劑按照煙氣通過順序分為氧化汞捕獲層和單質汞吸附層，氧化汞捕獲層的吸附劑為KC1固體顆粒，用于吸收二價汞；單質汞吸附層的吸附劑為脫汞活性炭，能夠吸收單質汞；因此，本發(fā)明對汞采樣時，能夠實現(xiàn)對單質汞和二價汞的單獨捕集。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結構示意圖；
[0023]圖2是活性炭吸附管結構圖；
[0024]圖3脫汞活性炭對單質汞的脫除效率圖；其中，縱坐標為脫除效率，橫坐標為