一種煤中汞含量測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤中汞含量測量裝置，屬于煤質(zhì)檢驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是煤炭貿(mào)易大國，2013年煤炭進(jìn)口 3.27億噸，占全國年煤炭消耗量的近9%。目前，從宏觀層面看，對(duì)煤質(zhì)的控制仍舊是通過“優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)”原則依靠市場自發(fā)調(diào)節(jié)，商品煤買、賣雙方往往只關(guān)注水分、灰分、硫份等影響煤炭定價(jià)的常規(guī)工業(yè)分析指標(biāo)，對(duì)煤中有害痕量元素如Hg、Pb等含量關(guān)注較少，對(duì)于長距離運(yùn)輸?shù)拿禾?，尤其是進(jìn)口煤，加強(qiáng)對(duì)痕量元素檢測與監(jiān)管非常有必要。2015年I月I日開始實(shí)施的《商品煤質(zhì)量管理暫行辦法》首次將汞納入到商品煤質(zhì)量監(jiān)管中，隨著環(huán)保的日益趨嚴(yán)，政府對(duì)煤中有害痕量元素也將愈來愈重視。
[0003]對(duì)于煤中汞含量的檢測，目前一般是采用化學(xué)消解+原子吸收光譜技術(shù)，該方法需要配置不同濃度、不同種類的化學(xué)試劑，通過對(duì)煤樣進(jìn)行化學(xué)消解、離心、過濾等步驟獲得氣態(tài)汞原子，再用測汞儀來測量汞的濃度。如國標(biāo)GB/T 16659-2008、專利CN101839900B都是采用此種測量方法，化學(xué)消解主要缺點(diǎn)在于:一是需要配置不同濃度、不同種類的化學(xué)試劑，不夠簡便，二是測量時(shí)間較長，一個(gè)樣品的測量往往需要數(shù)小時(shí)甚至一天；通常的測汞儀的測量氣室都是固定長度，這樣，在標(biāo)定時(shí)，需要配置至少三種以上(越多標(biāo)定效果越好)的不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣，另外，在測量低濃度時(shí)，往往還需要配合汞齊富集等其他技術(shù)來達(dá)到測量效果，不夠簡便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種煤中汞含量測量裝置，一是縮短測量時(shí)間，實(shí)現(xiàn)煤中汞含量的快速測量；二是進(jìn)一步增大汞濃度的測量范圍。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種煤中汞含量測量裝置，該裝置依次包括流量計(jì)、Hg2+轉(zhuǎn)化器、測汞儀、A/D轉(zhuǎn)換器和工控機(jī)；所述流量計(jì)、Hg2+轉(zhuǎn)化器和測汞儀通過導(dǎo)管連接，所述裝置還包括煙氣發(fā)生器，所述煙氣發(fā)生器包括煙氣發(fā)生爐和氣體燃料供給系統(tǒng)，該氣體燃料供給系統(tǒng)包括CO氣罐、O2氣罐、混合氣室和燃料噴嘴；所述的燃料噴嘴對(duì)稱布置在所述的煙氣發(fā)生爐的內(nèi)壁上；在煙氣發(fā)生爐的底部安裝有云臺(tái)，云臺(tái)上方設(shè)置煤樣皿，煤樣皿中置有煤樣；在煙氣發(fā)生爐的頂部分別設(shè)有熱電偶和通流孔，通流孔通過導(dǎo)管與流量計(jì)相連；所述的流量計(jì)和熱電偶分別通過信號(hào)線與工控機(jī)相連。
[0006]所述裝置的測汞儀包含低壓汞燈、第一透鏡、外套管、密封圈、內(nèi)套管、第二透鏡、光電轉(zhuǎn)換器、排氣導(dǎo)管、氣室；低壓汞燈出射光依次經(jīng)過第一透鏡、氣室和第二透鏡后由光電轉(zhuǎn)換器接收；所述氣室由外套管和內(nèi)套管組成；內(nèi)套管和外套管均為一側(cè)封閉，另一側(cè)開口結(jié)構(gòu)；內(nèi)套管封閉側(cè)套有密封圈，并在封閉側(cè)上開有小孔連接排氣導(dǎo)管。
[0007]所述裝置中，連接流量計(jì)、Hg2+轉(zhuǎn)化器和測汞儀的導(dǎo)管采用特氟龍管，云臺(tái)上設(shè)有高度調(diào)節(jié)桿。
[0008]所述裝置的測汞儀的外套管壁上有刻度標(biāo)尺，內(nèi)套管可沿管的軸線方向來回滑動(dòng)。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果:①本實(shí)用新型通過將煤樣燃燒，汞充分析出后，進(jìn)行價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化，直接測量汞濃度，能實(shí)現(xiàn)煤中汞含量的快速測量，而不需要耗時(shí)較長的化學(xué)消解過程。②由于本實(shí)用新型的測汞儀采用了新型結(jié)構(gòu)，使得氣室長度可調(diào)節(jié)，所以能增大汞濃度的測量范圍；另外，在測汞儀校準(zhǔn)時(shí)，只需要用一種濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品就能實(shí)施校準(zhǔn)，與常規(guī)校準(zhǔn)(標(biāo)定)需要至少三種以上不同濃度標(biāo)準(zhǔn)樣品相比，可大大減少標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)量。因此，具有校準(zhǔn)標(biāo)定簡便，測量范圍大，檢測時(shí)間短，能實(shí)現(xiàn)煤中汞含量的快速測量。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型測量裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0011 ] 圖2是測汞儀結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0012]圖3是圖2的A-A剖視圖。
[0013]圖中:1—煙氣發(fā)生爐；2—混合氣室；3—流量計(jì)；4—Hg2+轉(zhuǎn)化器；5—測汞儀；6—A/D轉(zhuǎn)換器；7—熱電偶；8—工控機(jī)；9一煤樣；10—煤樣皿；11 一燃料噴嘴；12—通流孔；13—高度調(diào)節(jié)桿；14一云臺(tái)；15—CO氣罐；16—02氣罐；17—低壓汞燈；18—第一透鏡；19一外套管；20—密封圈；21 —內(nèi)套管；22—第二透鏡；23—光電轉(zhuǎn)換器；24—排氣導(dǎo)管；25—刻度標(biāo)尺；26—?dú)馐摇?br>【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本實(shí)用新型更好地被理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0015]圖1是本實(shí)用新型測量裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖，該裝置依次包括流量計(jì)3、Hg2+轉(zhuǎn)化器4、測汞儀5、A/D轉(zhuǎn)換器6、工控機(jī)8和煙氣發(fā)生器；所述流量計(jì)3、Hg2+轉(zhuǎn)化器4和測汞儀5通過導(dǎo)管連接，導(dǎo)管優(yōu)選采用特氟龍管。
[0016]煙氣發(fā)生器包括煙氣發(fā)生爐I和氣體燃料供給系統(tǒng)，該氣體燃料供給系統(tǒng)包括CO氣罐15、O2氣罐16、混合氣室2和燃料噴嘴11 ;所述的燃料噴嘴對(duì)稱布置在所述的煙氣發(fā)生爐I的內(nèi)壁上；在煙氣發(fā)生爐的底部安裝有云臺(tái)14，云臺(tái)上方設(shè)置煤樣皿10，煤樣皿10中置有煤樣9 ;在煙氣發(fā)生爐的頂部分別設(shè)有熱電偶7和通流孔12，通流孔12通過導(dǎo)管與流量計(jì)3相連；所述的流量計(jì)和熱電偶7分別通過信號(hào)線與工控機(jī)8相連。
[0017]煙氣發(fā)生爐由CO氣罐15和O2氣罐16供燃?xì)?，在混合氣?充分混合后，送入煙氣發(fā)生爐I中的燃料噴嘴11，在煙氣發(fā)生爐I中燃燒。根據(jù)燃用煤樣種類、粒徑等不同，云臺(tái)14可通過高度調(diào)節(jié)桿13進(jìn)行調(diào)節(jié)，使煤樣充分燃燒，汞完全析出。燃燒煙氣經(jīng)過流量計(jì)3，流量數(shù)據(jù)被傳輸至工控機(jī)8，煙氣經(jīng)過Hg2+轉(zhuǎn)化器4，Hg 2+轉(zhuǎn)換為Hg °，進(jìn)入測汞儀5，測出汞濃度。
[0018]圖2是本實(shí)用新型提供的測汞儀結(jié)構(gòu)原理示意圖，圖3是圖2的A-A剖視圖。本實(shí)用新型的測汞儀5包含低壓汞燈17、氣室26、排氣導(dǎo)管24、第一透鏡18、第二透鏡22和光電轉(zhuǎn)換器23 ;低壓未燈17發(fā)出的光依次經(jīng)過第一透鏡18、氣室26和第二透鏡24后由光電轉(zhuǎn)換器23接收；所述氣室由外套管19和內(nèi)套管21組成；內(nèi)套管21和外套管19均為一端封閉、另一端開口，內(nèi)套管21沿管的軸線方向來回滑動(dòng)；在內(nèi)套管21封閉端套有密封圈20，并在封閉端面上開有小孔，該小孔與所述的排氣導(dǎo)管24連接。
[0019]外套管19壁上有刻度標(biāo)尺25，內(nèi)套管21可沿管的軸線方向來回滑動(dòng)，調(diào)節(jié)氣室26大小，氣室26長度能直接從刻度標(biāo)尺25上讀出。測量汞濃度較低時(shí)，氣室26長度應(yīng)調(diào)大，測量汞濃度較大時(shí)，氣室26長度可調(diào)小，以保證測量效果。
[0020]根據(jù)比爾-朗博定律，A = KCL,其中，A為吸光度，K為吸收常數(shù)，C為汞濃度，L為氣室長度；在進(jìn)行測汞儀校準(zhǔn)時(shí)，只需配置一種汞標(biāo)氣濃度，然后通過調(diào)節(jié)不同的氣室長度，得到一系列對(duì)應(yīng)的吸光度，進(jìn)而求得吸收常數(shù)K完成標(biāo)定。
[0021]本實(shí)用新型具體測量步驟如下:
[0022]I)首先進(jìn)行管路氣密性檢查；
[0023]2)測量測汞儀背景光強(qiáng)；低壓汞燈17發(fā)出的光依次經(jīng)過第一透鏡18、氣室26和第二透鏡24后由光電轉(zhuǎn)換器23接收，再由A/D轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)焦た貦C(jī)8，得到初始光強(qiáng)信號(hào)；
[0024]3)取一定粒徑的煤樣(優(yōu)選為0.05-0.2mm)煤樣，稱重后，置入煤樣皿10，煤樣重量數(shù)據(jù)輸入工控機(jī)8 ;
[0025]4) CO與O2在煙氣發(fā)生爐I中被點(diǎn)燃，煤樣9燃燒產(chǎn)生煙氣，監(jiān)控?zé)犭娕?溫度，調(diào)節(jié)CO與O2流量，控制溫度至815-1000°C，煙氣依次經(jīng)過流量計(jì)12和Hg 2+轉(zhuǎn)化器4后進(jìn)入測汞儀5，低壓汞燈17出射光被氣室中的Hgtl吸收，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器23、A/D轉(zhuǎn)換器6后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸?shù)焦た貦C(jī)8，得到吸光度，再結(jié)合流量、煤樣重量等數(shù)據(jù)，工控機(jī)8計(jì)算出煤樣中的汞含量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤中汞含量測量裝置，該裝置依次包括流量計(jì)(3)、Hg2+轉(zhuǎn)化器(4)、測汞儀(5)、A/D轉(zhuǎn)換器(6)和工控機(jī)⑶；所述流量計(jì)(3)、Hg2+轉(zhuǎn)化器(4)和測汞儀(5)通過導(dǎo)管連接，其特征在于:所述裝置還包括煙氣發(fā)生器，該煙氣發(fā)生器包括煙氣發(fā)生爐(I)和氣體燃料供給系統(tǒng)，該氣體燃料供給系統(tǒng)包括CO氣罐(15)、O2氣罐(16)、混合氣室(2)和燃料噴嘴(11);所述的燃料噴嘴對(duì)稱布置在所述的煙氣發(fā)生爐(I)的內(nèi)壁上；在煙氣發(fā)生爐的底部安裝有云臺(tái)(14)，云臺(tái)上方設(shè)置煤樣皿(10)，煤樣皿(10)中置有煤樣(9);在煙氣發(fā)生爐的頂部分別設(shè)有熱電偶(7)和通流孔(12)，通流孔(12)通過導(dǎo)管與流量計(jì)(3)相連；所述的流量計(jì)(3)和熱電偶(7)分別通過信號(hào)線與工控機(jī)(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤中汞含量測量裝置，其特征在于:所述的測汞儀(5)包含低壓未燈(17)、氣室(26)、排氣導(dǎo)管(24)、第一透鏡(18)、第二透鏡(22)和光電轉(zhuǎn)換器(23);低壓汞燈(17)發(fā)出的光依次經(jīng)過第一透鏡(18)、氣室(26)和第二透鏡(24)后由光電轉(zhuǎn)換器(23)接收；所述氣室由外套管(19)和內(nèi)套管(21)組成；內(nèi)套管(21)和外套管(19)均為一端封閉、另一端開口，內(nèi)套管(21)沿管的軸線方向來回滑動(dòng)；在內(nèi)套管(21)封閉端套有密封圈(20)，并在封閉端面上開有小孔，該小孔與所述的排氣導(dǎo)管(24)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤中汞含量測量裝置，其特征在于:所述外套管(19)壁上有刻度標(biāo)尺(25)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述一種煤中汞含量測量裝置，其特征在于:用于連接流量計(jì)(3)、Hg2+轉(zhuǎn)化器(4)和測汞儀(5)的導(dǎo)管采用特氟龍管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述一種煤中汞含量測量裝置，其特征在于:所述的云臺(tái)(14)上設(shè)有高度調(diào)節(jié)桿(13)。
【專利摘要】一種煤中汞含量測量裝置，該裝置包括流量計(jì)、Hg2+轉(zhuǎn)化器、測汞儀、A/D轉(zhuǎn)換器、工控機(jī)和煙氣發(fā)生器；所述流量計(jì)、Hg2+轉(zhuǎn)化器和測汞儀通過導(dǎo)管連接；所述煙氣發(fā)生器包括煙氣發(fā)生爐和氣體燃料供給系統(tǒng)，該氣體燃料供給系統(tǒng)包括CO氣罐、O2氣罐、混合氣室和燃料噴嘴；所述的燃料噴嘴對(duì)稱布置在所述的煙氣發(fā)生爐的內(nèi)壁上；在煙氣發(fā)生爐的底部安裝有云臺(tái)，云臺(tái)上方設(shè)置煤樣皿，煤樣皿中置有煤樣；在煙氣發(fā)生爐的頂部分別設(shè)有熱電偶和通流孔，通流孔通過導(dǎo)管與流量計(jì)相連；本實(shí)用新型具有校準(zhǔn)，標(biāo)定簡便,測量范圍大,檢測時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)煤中汞含量的快速測量，特別適用于商品煤中汞含量的測量。
【IPC分類】G01N21-31, G01N21-01, G01N1-28
【公開號(hào)】CN204269539
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420697753
【發(fā)明人】丁艷軍, 熊小鶴, 彭志敏
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開日】2015年4月15日
【申請(qǐng)日】2014年11月19日