固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置及检测方法与流程

1.本发明涉及固定污染源环保监测分析技术领域，具体涉及一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置及检测方法。


背景技术：

2.重金属砷、汞等对水、大气以及土壤等生态环境会造成严重的威胁，影响生态环境和人类健康，人们针对相关重金属及其化合物的排放、迁移、转化、沉降和控制开展了大量的研究工作，砷和汞是煤中广泛存在的一种高挥发性的有毒重金属元素，我国大量的煤炭燃烧是砷和汞的主要人为排放源之一，因此控制燃煤过程中重金属的排放至关重要，国标gb20475煤中有害元素含量分级对砷和汞进行严格分级，gb7562发电煤粉锅炉用煤也对砷和汞含量进行了使用限制，煤炭燃烧过程砷、汞等重金属高温区域析出，随着烟气冷却降温易于吸附在飞灰颗粒上，赋存状态包括气态和颗粒态，由于重金属易于吸附在飞灰上，在样品采集过程难以避免大量气态重金属在飞灰上吸附，使得固定污染源监测到的气态重金属浓度低于颗粒态重金属浓度；目前，国内外没有可以有效避免飞灰吸附重金属的环保监测系统，一些文献和专利提出了滤膜隔离去除飞灰的方法，但相关装置存在滤膜隔离的飞灰对气态重金属的吸附问题，基础数据的失真势必影响对重金属迁移、转化、控制规律正确认识。因此亟需开发出一种固定污染源气态和颗粒态重金属浓度监测系统，解决以上问题；基于以上分析，在现有技术领域内，尚无一种方案能解决固定污染源气态和颗粒态重金属监测数据失真问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置及检测方法，该结构及方法可以高效分离固定污染源气态和颗粒态重金属样品，确保固定污染源气态和颗粒态重金属监测数据准确可靠。
4.上述的目的通过以下的技术方案实现：一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，其组成包括：凸形采样嘴，所述的凸形采样嘴上方与旋风分离器连接，其下方与粗灰仓连接，所述的旋风分离器顶部插有p型连接弯管的一端，所述的p型连接弯管另一端与石英滤筒连接，所述的石英滤筒内部安装有过滤罩，所述的石英滤筒通过管路与旋叶真空泵连接，所述的旋叶真空泵通过管路与质量流量计，所述的质量流量计通过管路与气液接触球连接，所述的气液接触球安装在撞击瓶的下部。
5.所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，所述的撞击瓶上方安装有排气口，所述的凸形采样嘴外部为锥形，其内部为圆柱形通道结构，所述的p型连接弯管为半圆弯流线结构，所述的气液接触球外表面具有一组圆孔，并且均匀布置。
6.所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，所述的凸形采样嘴、所述的旋风分离器、所述的p型连接弯管、所述的石英滤筒固定在源烟道壁内部。
7.一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置及检测方法，该方法包括如下步骤：首先是旋风分离器内烟气等速进入，旋风分离器下端连接呈接切割下来大颗粒飞灰的粗灰仓，即大颗粒飞灰在离心力和重力作用下旋转下沉进入粗灰仓， p型连接弯管的一端插入旋风分离器，另一端连接过滤小颗粒飞灰的石英滤筒，凸形采样嘴根据烟气流速，配套内径尺寸规格，保证等速采样，根据凸形采样嘴的计算结果选择，凸形采样嘴、旋风分离器、p型连接弯管、石英滤筒及过滤罩固定源烟道壁内，确保大颗粒飞灰和小颗粒飞灰样品具有代表性，撞击瓶盛有规定浓度的双氧水和硝酸溶液，与烟气中的气态重金属反应吸收；凸形采样嘴内径d选择公式为：其中，qs为样品采集流量，vs为样品采集流量；其中，k
p
为测速皮托管修正系数，pa、pd分别为烟气的动压、静压，ms为固定源烟气分子量，ts为固定源烟气温度，ba为大气压；凸形采样嘴垂直迎这烟气流向，固定源烟气等速进入旋风分离器内，烟气中大颗粒飞灰在离心力和重力作用下旋转下沉进入粗灰仓，粗灰仓收集大颗粒飞灰样品质量为m1，用于飞灰中重金属含量分析；除去大颗粒飞灰的烟气进入p型连接弯管，并进入石英滤筒过滤小颗粒飞灰，作为重金属含量分析样品质量为m2，用于飞灰中重金属含量分析。
8.有益效果：1.本发明是一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置及其检测方法，该结构及方法能够高效分离固定污染源气态和颗粒态重金属样品，确保固定污染源气态和颗粒态重金属监测数据准确可靠，具体采用两级飞灰过滤，避免大量气态重金属在飞灰上吸附导致监测数据失真，提高了不同形态重金属监测数据的代表性，具有准确度高等优点。
9.本发明具有两级过滤飞灰功能，可以高效分离固定污染源的气态和颗粒态重金属样品，避免大量气态重金属在飞灰上吸附导致监测数据失真，提高固定污染源不同形态重金属监测数据的代表性和可靠性，是一种稳定的固定污染源气态和颗粒态重金属监测系统，具有准确度高的优点。
10.本发明的p型连接弯采用半圆弯流线结构，其目的是防止小飞灰颗粒的凝并或散裂，将另一端连接的石英滤筒，并通过内置的过滤罩过滤小颗粒飞灰作为用于重金属含量分析样品，结构简单实用。
11.本发明的气液接触球上设置多个圆孔，并均匀布置，该结构能够增加烟气与溶液质量传递，保证烟气重金属与吸收液充分反应，将叶真空泵靠前布置抽取固定源样品，防止固定源因负压导致液体回流倒吸。
12.本发明采用的凸形采样嘴的进气口薄壁，能够避免烟气紊乱扰动，保证采样代表性。
13.附图说明：附图1是本发明的结构示意图。
14.附图2是附图1中凸形采样嘴的结构示意图。
15.其中：1、凸形采样嘴，2、粗灰仓，3、旋风分离器，4、p型连接弯管，5、过滤罩，6、石英滤筒，7、旋叶真空泵，8、质量流量计，9、撞击瓶，10、气液接触球，11、排气口，12、烟道壁。
16.具体实施方式：实施例1：一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，其组成包括：凸形采样嘴1，所述的凸形采样嘴上方与旋风分离器3连接，其下方与粗灰仓2连接，所述的旋风分离器顶部插有p型连接弯管4的一端，所述的p型连接弯管另一端与石英滤筒6连接，所述的石英滤筒内部安装有过滤罩5，所述的石英滤筒通过管路与旋叶真空泵7连接，所述的旋叶真空泵通过管路与质量流量计8，所述的质量流量计通过管路与气液接触球10连接，所述的气液接触球安装在撞击瓶9的下部。
17.实施例2：根据实施例1所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，所述的撞击瓶上方安装有排气口11，所述的凸形采样嘴外部为锥形，其内部为圆柱形通道结构，所述的p型连接弯管为半圆弯流线结构，所述的气液接触球外表面具有一组圆孔，并且均匀布置。
18.实施例3：根据实施例2所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，所述的凸形采样嘴、所述的旋风分离器、所述的p型连接弯管、所述的石英滤筒固定在源烟道壁12内部。
19.实施例4：根据实施例1-3所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置的检测方法，该方法包括如下步骤：首先是旋风分离器内烟气等速进入，旋风分离器下端连接呈接切割下来大颗粒飞灰的粗灰仓，即大颗粒飞灰在离心力和重力作用下旋转下沉进入粗灰仓， p型连接弯管的一端插入旋风分离器，另一端连接过滤小颗粒飞灰的石英滤筒，凸形采样嘴根据烟气流速，配套内径尺寸规格，保证等速采样，根据凸形采样嘴的计算结果选择，凸形采样嘴、旋风分离器、p型连接弯管、石英滤筒及过滤罩固定源烟道壁内，确保大颗粒飞灰和小颗粒飞灰样品具有代表性，撞击瓶盛有规定浓度的双氧水和硝酸溶液，与烟气中的气态重金属反应吸收；凸形采样嘴内径d选择公式为：其中，qs为样品采集流量，vs为样品采集流量；
其中，k
p
为测速皮托管修正系数，pa、pd分别为烟气的动压、静压，ms为固定源烟气分子量，ts为固定源烟气温度，ba为大气压；凸形采样嘴垂直迎这烟气流向，固定源烟气等速进入旋风分离器内，烟气中大颗粒飞灰在离心力和重力作用下旋转下沉进入粗灰仓，粗灰仓收集大颗粒飞灰样品质量为m1，用于飞灰中重金属含量分析；除去大颗粒飞灰的烟气进入p型连接弯管，并进入石英滤筒过滤小颗粒飞灰，作为重金属含量分析样品质量为m2，用于飞灰中重金属含量分析；质量流量计对记录的温度和压力数值修正采样体积至标准状态vb；颗粒态重金属含量用下式计算：其中，h1为大颗粒飞灰中重金属含量，h2为小颗粒飞灰中重金属含量；气态重金属含量用下式计算：其中，v为撞击瓶中吸收液体积，y为吸收液重金属含量；vb为采样体积至标准状态。

技术特征：
1.一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，其组成包括：凸形采样嘴，其特征是：所述的凸形采样嘴上方与旋风分离器连接，其下方与粗灰仓连接，所述的旋风分离器顶部插有p型连接弯管的一端，所述的p型连接弯管另一端与石英滤筒连接，所述的石英滤筒内部安装有过滤罩，所述的石英滤筒通过管路与旋叶真空泵连接，所述的旋叶真空泵通过管路与质量流量计，所述的质量流量计通过管路与气液接触球连接，所述的气液接触球安装在撞击瓶的下部。2.根据权利要求1所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，其特征是：所述的撞击瓶上方安装有排气口，所述的凸形采样嘴外部为锥形，其内部为圆柱形通道结构，所述的p型连接弯管为半圆弯流线结构，所述的气液接触球外表面具有一组圆孔，并且均匀布置。3.根据权利要求2所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置，其特征是：所述的凸形采样嘴、所述的旋风分离器、所述的p型连接弯管、所述的石英滤筒固定在源烟道壁内部。4.根据权利要求1-3之一所述的固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置及检测方法，其特征是：该方法包括如下步骤：首先是旋风分离器内烟气等速进入，旋风分离器下端连接呈接切割下来大颗粒飞灰的粗灰仓，即大颗粒飞灰在离心力和重力作用下旋转下沉进入粗灰仓， p型连接弯管的一端插入旋风分离器，另一端连接过滤小颗粒飞灰的石英滤筒，凸形采样嘴根据烟气流速，配套内径尺寸规格，保证等速采样，根据凸形采样嘴的计算结果选择，凸形采样嘴、旋风分离器、p型连接弯管、石英滤筒及过滤罩固定源烟道壁内，确保大颗粒飞灰和小颗粒飞灰样品具有代表性，撞击瓶盛有规定浓度的双氧水和硝酸溶液，与烟气中的气态重金属反应吸收；凸形采样嘴内径d选择公式为：其中，q
s
为样品采集流量，v
s
为样品采集流量；其中，k
p
为测速皮托管修正系数，p
a
、p
d
分别为烟气的动压、静压，m
s
为固定源烟气分子量，t
s
为固定源烟气温度，b
a
为大气压；凸形采样嘴垂直迎这烟气流向，固定源烟气等速进入旋风分离器内，烟气中大颗粒飞灰在离心力和重力作用下旋转下沉进入粗灰仓，粗灰仓收集大颗粒飞灰样品质量为m1，用于飞灰中重金属含量分析；除去大颗粒飞灰的烟气进入p型连接弯管，并进入石英滤筒过滤小颗粒飞灰，作为重金属含量分析样品质量为m2，用于飞灰中重金属含量分析。

技术总结
一种固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置及检测方法。现有技术存在滤膜隔离的飞灰对气态重金属的吸附问题，基础数据的失真势必影响对重金属迁移、转化、控制规律正确认识。本发明组成包括：凸形采样嘴（1），凸形采样嘴上方与旋风分离器（3）连接，其下方与粗灰仓（2）连接，旋风分离器顶部插有P型连接弯管（4）的一端，P型连接弯管另一端与石英滤筒（6）连接，石英滤筒内部安装有过滤罩（5），石英滤筒通过管路与旋叶真空泵（7）连接，旋叶真空泵通过管路与质量流量计（8），质量流量计通过管路与气液接触球（10）连接，气液接触球安装在撞击瓶（9）的下部。本发明用于固定污染源气态和颗粒态重金属采集检测装置。态重金属采集检测装置。态重金属采集检测装置。


技术研发人员：韩立鹏 钟犁 屈志强 陈飞云 彭文乾 唐荣富 李昱喆
受保护的技术使用者：华能重庆珞璜发电有限责任公司
技术研发日：2021.11.12
技术公布日：2022/3/8