本實(shí)用新型屬于煙氣汞取樣分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及煙氣汞預(yù)處理裝置。
背景技術(shù)：
汞在環(huán)境中是一種重金屬污染物，進(jìn)入生物體后很難被排出，并會(huì)在生物體內(nèi)的作用下轉(zhuǎn)化為甲基汞，產(chǎn)生極強(qiáng)的生物毒性。同時(shí)由于生物體內(nèi)汞的累積作用，汞會(huì)沿食物鏈逐漸由低端向高端累集，最終影響到人類(lèi)的健康。排放到水體中的汞嚴(yán)重污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境，而排放到大氣中的元素汞可在區(qū)域和全球范圍內(nèi)隨著大氣環(huán)流進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。并且沉降到一些遠(yuǎn)離污染源的地區(qū)，導(dǎo)致生物體內(nèi)汞或甲基汞含量增加，造成不可估量的健康和經(jīng)濟(jì)損失。目前，汞已經(jīng)成為溫室氣體和持久性有機(jī)物后又一引人關(guān)注的全球性化學(xué)污染物。汞污染和控制問(wèn)題成為目前全球環(huán)境問(wèn)題的新熱點(diǎn)和前沿研究領(lǐng)域。
2002年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)專(zhuān)門(mén)對(duì)全球汞污染狀況進(jìn)行了評(píng)估，指出“人為活動(dòng)的汞排放已經(jīng)明顯改變了全球汞的自然循環(huán)，對(duì)人類(lèi)健康和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅”。目前，UNEP已經(jīng)將汞作為一種全球性污染物，正式納入到環(huán)境外交的考察中。在2009年2月召開(kāi)的UNEP第25屆理事會(huì)會(huì)議上，與會(huì)各方就制定具有法律約束力的汞污染國(guó)際條約達(dá)成共識(shí)。2010年6月，政府間談判委員會(huì)啟動(dòng)了全球汞公約談判，擬于2013年初完成公約制定。
我國(guó)是目前全球汞使用量和排放量最大的國(guó)家。根據(jù)UNEP的研究報(bào)告顯示，2005年中國(guó)的大氣汞排放達(dá)到890噸，約占世界人為源汞排放量的40％。如此大量的汞排放給我國(guó)乃至全球造成的人體健康和生態(tài)影響是不可預(yù)知的，也給我國(guó)環(huán)境外交帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。燃煤是我國(guó)大氣汞排放的最重要來(lái)源，及時(shí)開(kāi)展燃煤電廠大氣汞排放控制對(duì)緩解國(guó)際汞減排壓力和改善國(guó)內(nèi)大氣環(huán)境都至關(guān)重要。
目前，比較流行的煙氣汞監(jiān)測(cè)方法是汞的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)方法，即汞的CEMS。汞的CEMS由煙氣取樣系統(tǒng)、煙氣加熱與傳輸系統(tǒng)、汞形態(tài)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和汞檢測(cè)與標(biāo)定系統(tǒng)4部分組成。該法能夠直接測(cè)定目標(biāo)污染物(測(cè)量總汞含量)，提供及時(shí)的在線結(jié)果，跟蹤汞在煙道內(nèi)的變化，可用于系統(tǒng)優(yōu)化處理，以達(dá)到即時(shí)反饋汞的控制信息，以便控制汞的排放。
目前的汞CEMS系統(tǒng)中，會(huì)自帶預(yù)處理裝置。煙氣中的離子態(tài)汞通過(guò)該裝置時(shí)，在催化劑和高溫的作用下，轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞。然后再經(jīng)過(guò)預(yù)處理裝置后可以將樣氣中的水汽、干擾氣體、顆粒物等去除。最后通入分析儀進(jìn)行分析。但是，該預(yù)處理裝置體積較大，只能固定安裝于汞CEMS機(jī)柜中，不利于便攜設(shè)備的采用。
為了提高采樣和分析的便攜性，需要一款便攜式的汞分析儀?？梢詫?shí)現(xiàn)快速采樣和分析，這就需要一種便攜式的煙氣汞預(yù)處理裝置。該裝置在現(xiàn)有預(yù)處理裝置的基礎(chǔ)上，利用離子汞催化反應(yīng)、冷凝除水、干燥管除水等，將煙氣中的離子態(tài)的汞轉(zhuǎn)化為單質(zhì)汞，同時(shí)去除煙氣中的干擾氣體(如二氧化硫)、水蒸氣、顆粒物等。同時(shí)縮小催化反應(yīng)裝置、冷凝裝置的體積，大大提高其便攜性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型提出煙氣汞預(yù)處理裝置，能夠有效的縮小煙氣汞預(yù)處理裝置的體積，增強(qiáng)了裝置的便攜性，同時(shí)具有良好的除水效果。
本實(shí)用新型提出一種煙氣汞預(yù)處理裝置，包括催化單元、干燥單元以及過(guò)濾單元。
所述催化單元用于在高溫下將離子汞轉(zhuǎn)化為元素汞，同時(shí)去除煙氣中的干擾氣體，包括加熱腔和溫控器，所述加熱腔和所述溫控器位于同一裝置內(nèi)，其間采用高性能隔熱板材將所述加熱腔和所述溫控器分隔開(kāi)來(lái)。
所述干燥單元用于去除煙氣中的水蒸氣。
所述過(guò)濾單元用于去除煙氣中存在的固體雜質(zhì)顆粒。
所述催化單元、干燥單元以及過(guò)濾單元位于同一裝置內(nèi)。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，所述高性能隔熱板材為氣凝膠絕熱材料。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，所述干燥單元采用二次干燥原理。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，進(jìn)一步包括流量計(jì)，所述流量計(jì)用于調(diào)節(jié)所述包括元素汞的煙氣輸出量。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，進(jìn)一步包括三通閥，所述三通閥用于改變所述離子汞的流向。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，進(jìn)一步包括制冷器。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，進(jìn)一步包括蠕動(dòng)泵，所述蠕動(dòng)泵用于排出煙氣經(jīng)過(guò)所述制冷器后所產(chǎn)生的冷凝水。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，進(jìn)一步包括砂芯球，用于過(guò)濾煙氣中存在的顆粒雜質(zhì)。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，進(jìn)一步包括抽氣泵。
如上所述的煙氣汞預(yù)處理裝置，其中，進(jìn)一步包括針閥。
通過(guò)使用本實(shí)用新型所述煙氣汞預(yù)處理裝置，采用高性能隔熱材料將催化反應(yīng)單元與其他部件隔開(kāi)，從而可以將干燥單元、過(guò)濾單元、溫控單元與催化反應(yīng)單元安裝在同一個(gè)殼體中，縮小了體積，提高了裝置的便攜性；
該預(yù)處理裝置單獨(dú)作為一個(gè)設(shè)備，既滿足了煙氣汞預(yù)處理的需求，又實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的模塊化，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)采樣的便捷性；
本裝置內(nèi)設(shè)置有三通閥，通過(guò)切換閥路，可以實(shí)現(xiàn)樣氣經(jīng)過(guò)催化劑和不經(jīng)過(guò)催化劑，這樣可以分別測(cè)量總汞(離子汞和元素汞)含量和元素汞含量。
附圖說(shuō)明
通過(guò)結(jié)合以下附圖所作的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的上述或其他方面的內(nèi)容將變得更清楚和更容易理解，其中，
圖1為本實(shí)用新型煙氣汞預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中各標(biāo)號(hào)表示如下：
1：催化單元；
2：干燥單元；
3：過(guò)濾單元；
4：流量計(jì)；
5：三通閥；
6：制冷器；
7：蠕動(dòng)泵；
8：砂芯球；
9：抽氣泵；
10：針閥；
11：遙控單元。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。
在此記載的實(shí)施例為本實(shí)用新型的特定的具體實(shí)施方式，用于說(shuō)明本實(shí)用新型的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的實(shí)施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請(qǐng)權(quán)利要求書(shū)和說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的內(nèi)容采用顯而易見(jiàn) 的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對(duì)在此記載的實(shí)施例的做出任何顯而易見(jiàn)的替換和修改的技術(shù)方案，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
圖1為本實(shí)用新型煙氣汞預(yù)處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述煙氣汞預(yù)處理裝置，包括催化單元1、干燥單元2以及過(guò)濾單元3。
所述催化單元1用于在高溫下將離子汞轉(zhuǎn)化為元素汞，同時(shí)去除煙氣中的干擾氣體。所述催化單元1包括加熱腔和溫控器。所述加熱腔和所述溫控器設(shè)置于同一裝置內(nèi)，其間采用高性能隔熱板材將所述加熱腔和所述溫控器分隔開(kāi)來(lái)。
所述干燥單元2用于去除煙氣中的水蒸氣。
所述過(guò)濾單元3用于去除煙氣中存在的固體雜質(zhì)顆粒。
所述催化單元1、干燥單元2以及過(guò)濾單元3位于同一裝置內(nèi)。
具體的，所述煙氣經(jīng)過(guò)干燥單元2進(jìn)行干燥，去除煙氣中存在的水分。干燥后的煙氣經(jīng)過(guò)催化單元1作用，在350℃的高溫下煙氣中的離子汞經(jīng)過(guò)催化劑的作用轉(zhuǎn)化為元素汞，同時(shí)去除煙氣中的干擾氣體，如SO2等酸性氣體。經(jīng)過(guò)催化作用后的煙氣再次進(jìn)入過(guò)濾單元3，除去煙氣中存在的固體雜質(zhì)顆粒。
進(jìn)一步的，所述煙氣汞預(yù)處理裝置還包括遙控單元11。所述遙控單元11用于控制所述催化單元1內(nèi)的反應(yīng)溫度。
所述催化單元1、干燥單元2以及過(guò)濾單元3位于同一裝置內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于縮小煙氣汞預(yù)處理裝置的體積，提高預(yù)處理裝置的便攜性。
進(jìn)一步的，所述高性能隔熱板材為氣凝膠絕熱材料。
所述高性能板材具有一定的厚度。將兩塊表面外形一致的板材的內(nèi)表面加工出凹槽形狀，所述凹槽形狀與所述加熱腔的外表面形狀相同。將兩塊具有凹槽結(jié)構(gòu)的高性能隔熱板材對(duì)稱(chēng)的布置在所述加熱腔的上、下表面，保證兩塊具有凹槽結(jié)構(gòu)的高性能隔熱板材完全包覆在加熱腔的 外表面，防止加熱腔的溫度對(duì)溫控器造成影響。此種結(jié)構(gòu)有效的保證了上、下腔體內(nèi)溫度的獨(dú)立性。
進(jìn)一步的，所述干燥單元2采用二次干燥原理。
所述二次干燥原理采用一種親水高分子材料。其中，水分子可以透過(guò)該材料排出到管子外面，而其他氣體透不過(guò)去。通過(guò)采用二次干燥原理，可以最大化的去除樣氣中的水分，防止水分對(duì)實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)造成干擾。
進(jìn)一步的，所述煙氣汞預(yù)處理裝置包括流量計(jì)4。所述流量計(jì)4用于調(diào)節(jié)所述包括元素汞的煙氣輸出量。
通過(guò)流量劑4的調(diào)節(jié)作用，可以有效的控制排出煙氣汞預(yù)處理裝置的煙氣流量。
進(jìn)一步的。所述煙氣汞預(yù)處理裝置包括三通閥5。所述三通閥5用于改變所述離子汞的流向。
所述三通閥5可以為兩位三通換向閥，也可以為其他形式的三通閥結(jié)構(gòu)。通過(guò)三通閥5的換向作用，可以提供含有離子汞的汞煙氣，也可以提供經(jīng)過(guò)催化單元具有元素汞的汞煙氣。
進(jìn)一步的，所述煙氣汞預(yù)處理裝置包括制冷器6。
通過(guò)制冷器6的作用，可以將空氣中的水分進(jìn)行冷凝，達(dá)到干燥的作用。
進(jìn)一步的，所述煙氣汞預(yù)處理裝置還包括蠕動(dòng)泵7。所述蠕動(dòng)泵7用于排出所述煙氣經(jīng)過(guò)所述制冷器6后所產(chǎn)生的冷凝水。
煙氣經(jīng)過(guò)制冷器6后，其內(nèi)部的水分冷凝形成水溶液。水溶液長(zhǎng)期沉積后會(huì)對(duì)制冷器6的冷凝效果造成一定影響。因此，采用蠕動(dòng)泵7將制冷器6底部的水溶液排出制冷器6。
蠕動(dòng)泵，通過(guò)蠕動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)可以將液體從一個(gè)容器抽入到另一個(gè)容器。
進(jìn)一步的，所述煙氣汞預(yù)處理裝置還包括砂芯球8。所述砂芯球8用于過(guò)濾煙氣中存在的顆粒雜質(zhì)。
進(jìn)一步的，所述煙氣汞預(yù)處理裝置還包括抽氣泵9。所述抽氣泵9提供抽氣動(dòng)力，將煙道中的氣體采集到煙氣汞預(yù)處理裝置，然后再通入分析儀進(jìn)行氣體分析。
進(jìn)一步的，所述煙氣汞預(yù)處理裝置還包括針閥10。所述針閥10用來(lái)調(diào)節(jié)煙氣汞預(yù)處理裝置中氣體的輸出流量。
上述煙氣汞預(yù)處理裝置包括的部件均設(shè)于同一裝置內(nèi)部，以便提高所述煙氣汞預(yù)處理裝置的便攜性。
上述披露的各技術(shù)特征并不限于已披露的與其他特征的組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可根據(jù)實(shí)用新型之目的進(jìn)行各技術(shù)特征之間的其他組合，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型之目的為準(zhǔn)。