PSA Stack Gas Online Hg CEM System 煙氣汞連續(xù)測定儀
PSA10.680 Hg-CEMS煙氣汞連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)

       
系統(tǒng)描述
        PSA10.680是一款領(lǐng)域內(nèi)證實的利用50.036調(diào)節(jié)模塊測定多種廢氣中汞總含量和不同形態(tài)汞連續(xù)排放在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEM）。該系統(tǒng)已被許多電廠用于排放控制技術(shù)和規(guī)范排放中汞的測定。立足于成熟的技術(shù)，并結(jié)合PSA在汞連續(xù)排放在線監(jiān)測系統(tǒng) (Hg-CEM) 多年的研發(fā)經(jīng)驗，PSA為測定汞（Hg）的用戶提供了一個簡單、可靠、容易使用、高性價比的系統(tǒng)。
        該系統(tǒng)還能被設(shè)計成可短時安裝的便攜模式。這種模式使用戶在不同地方安裝該儀器有了許多選擇。采用一個合適的探頭和樣品調(diào)節(jié)器，PSA 10.680能夠為野外測試或?qū)嶒炇乙?guī)模和中試規(guī)模的研究提供一個適合而完整的系統(tǒng)。該系統(tǒng)不會對典型煙道氣中的任何一種組成成份具有與其他成份不同的傾向性。
        采用準確的具有選擇性的原子熒光(AFS)測量技術(shù)。Sir Galahad加勒哈德是PSA在線或離線測定氣相樣品中汞（Hg）的所有儀器中的核心部件。該儀器的最成功之處歸因于PSA將加勒哈德金質(zhì)膜Amasil吸附/解吸附系統(tǒng)和原子熒光光譜系統(tǒng)相結(jié)合，從而使汞的檢測下限達到0.1皮克，超過了7個數(shù)量級。
        自從1996年起PSA就開始與許多國際伙伴合作，包括美國的EPA，北達科他大學能源與環(huán)境中心（EERC）及西肯塔基大學（WKU, ICSET），共同開發(fā)能夠準確可靠測定燒煤設(shè)備中汞含量的儀器。PSA專業(yè)連續(xù)排放在線監(jiān)測系統(tǒng) (Hg-CEM System)便是這一合作的結(jié)果。

系統(tǒng)概觀
標準系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

 
Stack 煙道氣
PROBE　探頭
Heated sample Line 熱樣品輸送管
Conditioning Module 調(diào)節(jié)模塊
Monitor 監(jiān)測顯示器
Computer 計算機
Sir Galahad　加勒哈德汞分析儀
Stream selector　分流器
Hg Vapour Generator 汞蒸汽發(fā)生器(汞校準器)

        PSA 10.680汞連續(xù)排放在線監(jiān)測系統(tǒng)由一臺工業(yè)計算機和控制軟件，一臺測定汞濃度的Sir Galahad加勒哈德檢測器，一個選擇被分析樣品的分流器和一個提供校對和系統(tǒng)完整性檢查的汞蒸汽發(fā)生器組成。具有探頭和調(diào)節(jié)模塊的完整系統(tǒng)介紹如下。

        PSA Hg-CEMS的工作原理示意圖如下。圖中列出系統(tǒng)主要部件及其功能。

系統(tǒng)控制System control：
        整個系統(tǒng)通過PSA C210S007在線軟件進行控制。該軟件對系統(tǒng)的所有基本操作進行全程控制，并通過輸出選項提供數(shù)據(jù)處理和外部系統(tǒng)通信。作為標準系統(tǒng)，10.680支持Modbus RTU，TCP / IP協(xié)議，RS232及RS485，繼電器觸點閉合和模擬4 - 20mA。
該軟件的功能是控制所有模塊的運作順序和管理所有數(shù)據(jù)采集。

可選擇項Optional

取樣探頭Sampling probe：
        幾種適合汞測定的不同類型探頭可供選擇。探頭選擇可以與系統(tǒng)完全整合以便能夠?qū)﹃P(guān)鍵數(shù)據(jù)進行連續(xù)監(jiān)測。慣性過濾器稀釋取樣探頭50.125 非常適合ESP上方或集塵室等含灰塵場所的取樣。這一點也可以用一個采用加熱泵的完全抽提系統(tǒng)來實現(xiàn)。當在一個使用顆?？刂萍夹g(shù)的下游位置取樣時傍路稀釋探頭通常用50.104。另外有一種非常緊湊的實驗室規(guī)模稀釋探頭50.117，這種探頭十分適合諸如模擬煙氣等非常低灰塵的實驗室環(huán)境或中試研究取樣。所有探頭都可以用來調(diào)零及通過過濾器進行范圍檢查，以便進行校對和系統(tǒng)完整性檢查。經(jīng)過濾的樣品隨后經(jīng)加熱Teflon管向下傳送并以高速進入樣品調(diào)節(jié)器，以保證能夠快速響應(yīng)。
        探頭的作用是從分析對象中提取有代表性的樣本而不改變氣態(tài)汞濃度。探頭采用尖端受保護的加熱針，以盡量減少飛沫進入。噴射泵用于產(chǎn)生源源不斷的樣品，從而使代表性樣品可從旁管中獲得。樣氣采用鈦燒結(jié)過濾消除粉煤灰，并使用壓縮空氣反吹脈沖清潔。兩個blowbacks分別用于過濾器和加熱針。過濾后的樣氣通常會用40:1的壓縮空氣稀釋，然后通過加熱線輸送到分析儀。探頭設(shè)有校準端口使過濾器可雙向接收零點氣體、單質(zhì)和氧化汞量程氣體。此功能允許用戶測試濾芯完整性。所有組件被加熱和氧化硅涂層，以防止酸性氣體和汞凝結(jié)。探頭頭部和針的溫度被持續(xù)監(jiān)測和警報，所有這些數(shù)據(jù)都記錄在分析儀中。10.680采樣探頭結(jié)合M&C設(shè)計，維持了M&C的所有原始功能。
Heated Line加熱線
        加熱線的功能是將含微量汞元素和氧化汞的稀釋樣本輸送到分析儀上。加熱線還包含運輸校準氣體的管束和探頭運作所需的氣體，還有信號線。
樣品調(diào)節(jié)器Sample Conditioner：
        進入調(diào)節(jié)器之前樣品被分成進入傍路和進入冷凝管兩部分。一部分進入熱裂化器將所有氧化態(tài)的汞（Hg）轉(zhuǎn)變成元素態(tài)的汞，另一部分傳送至選擇性吸附劑以除去氧化態(tài)的汞。氧化態(tài)的汞因此通過元素態(tài)汞和總汞之間的不同來進行測定。當要使用全部抽提的樣品時，可以用一個Peltier冷凝器以便在測定之前凝結(jié)水。當使用稀釋探頭時沒有這方面的要求，除非是為了進一步凈化高難度的樣品使用了一個水洗刷。樣品調(diào)節(jié)器是一個標準獨立部件，可以安裝在探頭附近，也可以安裝在分析器的附近。
        轉(zhuǎn)換模塊的功能是通過熱分解將汞元素轉(zhuǎn)化成氧化汞。為了防止汞元素被氧化還原，熱分解室含有一種大容量專用催化劑/吸附劑來除去鹽酸酸性氣體。該模塊還含有氯化汞吸附劑，使樣本形態(tài)得以衡量。該模塊產(chǎn)生相應(yīng)的氚化汞和汞元素，這樣氧化汞就被區(qū)分開來了。這一模塊是全干的，極易維護。不會產(chǎn)生水需求和堿性試劑流。

圖2　汞形態(tài)的典型調(diào)節(jié)單元
Figure 2 Typical Conditioning Unit for Hg Speciation

 
Flue Gas　廢氣
Heated Sample line熱樣品輸送管　
Selective Adsorbent To adsorb HgCl2 吸附HgCl2的選擇吸附劑
Thermo Catalyst Hg (Total) 熱催化汞（總的）
Heated Oven 180 c  180度加熱爐
Peltier Cooler　珀耳帖冷凝器
EXTRACTIVE ONLY  只有抽提的
HgT to Switching Unit  至轉(zhuǎn)換器的總汞
Hg0 to Switching Unit   至轉(zhuǎn)換器的元素汞
汞分析儀Hg Analyser：
        PSA Sir Galahad在包括天然氣、空氣、氫化物和煙道氣等許多應(yīng)用方面，PSA加勒哈德一直規(guī)范著汞（Hg）測定的行業(yè)標準。該系統(tǒng)由一個融合步驟組成（汞齊化原子熒光原理，Amalgamation AFS汞齊-原子熒光法），以便從已知體積樣品氣體中采集氣相汞。采集的汞被熱吸附后便立即進行原子熒光光度計檢測。在通過金的選擇性預(yù)濃縮使該系統(tǒng)具有極低的檢測下限和寬廣的線性范圍。這與原子熒光光度計相結(jié)合提供了一種與AAS系統(tǒng)不同的干涉測定。因有機氣體和SO2非選擇性吸附而使AAS系統(tǒng)飽受困擾。本系統(tǒng)能與AFS結(jié)合提供干擾測量。
汞分析儀的功能是測定樣氣中的汞濃度。該分析儀結(jié)合了汞合金和原子熒光光譜（AFS）。汞合金是用來分離和預(yù)濃縮樣品的汞氣體。它提供了極低的檢測限和抗干擾檢測。AFS的優(yōu)點是具有選擇性，相對于其他檢測系統(tǒng)它提供了優(yōu)越的檢測限和線性。該分析儀多年來深受眾多應(yīng)用程序的青睞，具有良好的穩(wěn)定性，可靠性和低儲存效應(yīng)。

分流器Stream Selector：
        該系統(tǒng)為單探頭或雙探頭檢測設(shè)計，多種不同設(shè)計的分流器可供選擇。雙探頭的特點通常適合各種污染控制設(shè)備中不同類型汞的測定。分流器同時也是控制空白氣體和校準氣體傳送的控制閥。
        交換模塊的功能是在不同的測量數(shù)據(jù)流之間切換。舉個典型例子，我們需要探測總汞、元素汞、零氣體和標準氣體。如果有多個樣本需要分析，交換模塊可含有其他閥門。所以閥門都是絕緣材料基本不反應(yīng)，以減少汞的損失并縮短反應(yīng)時間。

汞蒸汽發(fā)生器(汞校準器)Hg Vapour Generator：
        通常PSA10.536汞（Hg）蒸汽發(fā)生器會隨系統(tǒng)提供氣相元素汞標樣。該儀器通過質(zhì)量流速控制器對飽和來源的已知溫度元素汞的控制而達到精確稀釋的。其準確性已被美國國家標準技術(shù)研究所NIST證實，也被英國的國家物理實驗室證實。該系統(tǒng)能夠提供20l/min的多種濃度汞蒸汽。該系統(tǒng)可以直接用來校對加勒哈德分析儀，也可通過探頭校對系統(tǒng)，進行系統(tǒng)偏差測試或?qū)悠贩暹M行加和（樣品流的動態(tài)增加值）。
        該汞發(fā)生器的功能是產(chǎn)生一個含有已知汞元素濃度的校準標準氣體。該發(fā)生器的工作原理是基于已知溫度稀釋飽和汞元素。質(zhì)量流量控制器是在汞庫中產(chǎn)生精確汞流以作稀釋。產(chǎn)生的氣體用于校準、日常跨度和零檢查、動態(tài)峰值分析。
HgCl2 generator氯化汞發(fā)生器
        該氯化汞發(fā)生器功能是產(chǎn)生一個包含已知的氯化汞濃度的校準標準氣體。操作原理是基于已知氯化汞水溶液標準量和已知載氣流量。產(chǎn)生的氣體用于校準、日?？缍群土銠z查、動態(tài)峰值分析。

產(chǎn)品的閃亮之處：
檢測限：           0.01ug/m3•
線性范圍：         可達3000 ug/m3（未經(jīng)稀釋）
典型樣品體積：     0.5升
典型分析時間：     2.5分鐘和5分鐘
分析物：           總汞（HgT）
元素汞（Hg0）
氧化汞
通過內(nèi)部汞源自動校準
通過內(nèi)部源自動檢測量程和零點
通過汽缸檢查零點和量程
全面控制和檢測探頭、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和分析儀的所有重要參數(shù)
多個采樣點
具有報警功能
尺寸
109Hx54Wx56D（無顯示器）
165Hx54Wx56D（配顯示器）
重量：65公斤
電源要求：805VA
PSA10.680 Stack Gas Online Hg CEM System煙氣汞連續(xù)測定儀
技術(shù)參數(shù):
煙氣溫度范圍（最大/分鐘）（℃）：350-0℃
設(shè)備的振動要求：無
采樣系統(tǒng)流量：10升/分鐘
整個系統(tǒng)的壓縮空氣要求（每個Hg-CEMS）
最大耗氣量：100升/分鐘
平均耗氣量：60升/分鐘
每分鐘壓2強：620千帕
系統(tǒng)功率（千伏安）：4千瓦
分析儀設(shè)備類型：
Sir Galahad - Amalgamation with AFS(汞齊化原子熒光)  PSA10.525 Series
1. 實時檢測Hg0和總汞HgT ；
2. 測量范圍（高/低）:
HgT總汞：8000?0.04ug/m3帶稀釋探頭，直接測量范圍3000 - 0.001ug/m3
3. Hg0單質(zhì)汞：0.001-3000ug/m3 ；
4. 檢測限：：小于1ng/m3直接檢測，40ng/m3帶稀釋探頭
5. 零噪音：小于1ng/m3
6. 零點漂移：小于2 ng/m3
7. 相應(yīng)時間: 小于300秒（周期時間）
8. 監(jiān)測方式: 全自動連續(xù)檢測，且具有遠傳功能；
9. 分析方法：分析系統(tǒng)根據(jù)汞齊化原子熒光原理( Amalgamation with AFS)
10 取樣煙氣在稀釋或不稀釋的情況下，均可以進行分析。
11. 跨度漂移：小于+ / - 5％FSD
12. 線性：100 + / - 2％，相關(guān)度> 0.998
13. 采樣流量:分析儀0.2 - 0.8LPM
14. 抽樣方法：稀釋
15. 環(huán)境溫度界限（最小/最大）：1?50℃
16. 功率：192W
17. 儀表空氣需要量：340 - 410KPa，0-20L/min根據(jù)測量周期的階段
18. 輸出信號類型：USB - 分析儀，4-20ma - HgCEM（可選的數(shù)字）
19. 報警輸出：觸點閉合（可選的數(shù)字）
20. 系統(tǒng)同時符合下列標準：
安全               IEC1010-1（EN61010-1）
                   控制和 實驗室用電氣設(shè)備安全要求
EMC                EN50081-1
EN50081-1           通用標準居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的排放標準
EN50082-1           通用住宅、輕工業(yè)環(huán)境中使用之電機電子設(shè)備的電磁免疫性標準
21. 汞校準器（汞蒸氣發(fā)生器）：
設(shè)備制造商：PS Analytical Ltd
儀器類型：10.536汞蒸氣發(fā)生器
汞輸出濃度：1-1300ug/m3；
采樣流量:0-20 LPM；
主流量精度:+ / - 0.2％滿量程；
主流線性：100+ / - 0.2滿量程；
主流重復(fù)性：0.2％％滿量程；
汞源的溫度控制： 40℃，但可在30-60℃之間調(diào)整；
線性：100 + / -2％，相關(guān)度co-eff.> 0.998％
環(huán)境溫度界限（最小/最大）：1?50℃
功率:260W
22.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
設(shè)備類型：PSA C210S007
23. 系統(tǒng)組成：
1). industrial PC, 工業(yè)電腦
2). process control software, 過程控制軟件
3). 8 channel 4-20 mA output card, 8通道4-20 mA輸出卡
4). relay driver output card, 繼電器驅(qū)動器輸出卡
5). Sir Galahad, 汞分析儀（可單獨作為便攜式離線汞分析儀使用）
6). calibration kit, 校準包
7). mercury vapour generator, 汞校準器（汞蒸氣發(fā)生器、標準汞源）
8). 8 valve selection box with pump and mass flow controller, 內(nèi)置泵和質(zhì)量流量控制器的8閥選擇箱
9). housed in a 19" cabinet.可移動19"機柜
24. 尺寸：
109Hx54Wx56D（無顯示器）
165Hx54Wx56D（配顯示器）
重量：65公斤
電源要求：805VA
PSA氣態(tài)汞污染物（HgT、Hg0、Hg+2）連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)
監(jiān)測項目
總汞（HgT），零價汞（Hg0），氧化汞（Hg+2）
監(jiān)測方法
汞合金和原子熒光光譜（AFS）?？偣℉gT）的檢測是對已稀釋的煙氣結(jié)合汞合金和原子熒光光譜（AFS），利用熱轉(zhuǎn)換把汞離子轉(zhuǎn)化成單質(zhì)汞。單質(zhì)汞的測量則先是從樣品氣體中收集汞離子，再采用與總汞相同的測量方法。氧化汞就可以通過與總汞和單質(zhì)汞的區(qū)別來測量。
技術(shù)參數(shù)
總汞（HgT），零價汞（Hg0），氧化汞（Hg 2），分析儀

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