提高烟气中无机元素在线监测精度的装置及其检测无机元素的方法

摘要

本发明属于烟气在线监测技术领域。本发明提供了一种提高烟气中无机元素在线监测精度的装置，包括：颗粒物取样装置、流量检测及调解单元、射流泵、电磁三通阀、烟气取样管道、水溶液漏斗和电磁球阀、传输烘干检测单元；所述颗粒物取样装置、流量检测及调解单元、射流泵、电磁三通阀、烟气取样管道、水溶液漏斗和电磁球阀依次通过管路连接；所述传输烘干检测单元设置在电磁球阀固体物出口下方。本发明的装置节能环保、准确度高。

说明书

技术领域

本发明属于烟气在线监测技术领域,具体为烟气中无机元素连续采样测量技术领域。

背景技术

重金属成为继NO

目前常见的在线监测方法为分析单元采用XRF模块，可多元素同时检测，速度快，结构简单。

目前采用XRF原理进行在线监测的方法中，存在以下缺点：(1)采样管路的吸附，会造成颗粒物的损失，导致测量结果失真；(2)采样管路需要进行加热或者冷凝，增加系统的能耗；(3)样品的均一性较差，导致测量准确性差；

专利或文献中也有在线监测装置中分析单元采用ICP-AES或ICP-MS的，此类装置复杂，需要进行样品消解，才能进行分析。采用ICP-AES/ICP-MS或吸收液等方法的系统，存在以下缺点：(1)采样管路的吸附，会造成颗粒物的损失，导致测量结果失真；(2)吸附液吸收不完全或者消解流程复杂耗时长；(3)ICP-AES/ICP-MS分析仪需配备相关气体，对环境要求高，在现场使用容易发生故障，不适合用于现场在线分析。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种提高烟气中无机元素在线监测精度的装置，包括：颗粒物取样装置、流量检测及调节单元、射流泵、电磁三通阀、烟气取样管道、水溶液漏斗和电磁球阀、传输烘干检测单元；所述颗粒物取样装置、流量检测及调节单元、射流泵、电磁三通阀、烟气取样管道、水溶液漏斗和电磁球阀依次通过管路连接；所述传输烘干检测单元包括滤膜、烘干装置、XRF检测单元、供带盘、收带盘、定位轮、密封圈和升降压头；所述滤膜设置在电磁球阀液体出口正下方。滤膜的下方布置有压头升降装置，压头上方安装有密封圈，压头升起可将滤膜夹紧在密封圈和电磁球阀下方的出水口之间；滤膜夹紧后所述电磁球阀打开、水溶液漏斗与水箱形成通路，漏斗中的水溶液经过滤膜过滤后重新流回到水箱；所述液位探测器用来检测漏斗中液面的高度，液面高度降为零后，电磁球阀关闭，滤膜过滤完毕；所述滤膜过滤完水溶液后会在滤膜上形成一个圆形的颗粒物斑点，通过所述传输烘干检测单元将颗粒物斑点传送到烘干装置下面，经烘干后继续传送到所述的XRF检测单元下方对收集到的颗粒物斑点检测分析。

在本发明的具体实施例中，还包括水处理单元；所述水处理单元包括通过管路依次连接的水箱、水过滤器、抽水泵；所述水箱底部的出水口通过管路与水过滤器相连通，所述水箱上部的进水口通过管路并结合压头升降装置的升起操作会与电磁球阀的液体出口相连通；所述抽水泵一端通过管路与水过滤器相连通，另一端通过管路与电磁三通阀相连通。

在本发明的具体实施例中，本发明还提供了一种提高烟气中无机元素在线监测精度的的方法，包括如下步骤：设置电磁三通阀连通烟气取样管道和抽水泵，打开循环抽水泵，往水溶液漏斗中注水，通过液位探测器探测到漏斗内液面没过烟气管道排气口后关闭抽水泵；设置电磁三通阀连通烟气取样管道和射流泵，按等速采样流速，抽取10分钟烟道中气体；取样完毕后，再次设置电磁三通阀连通烟气取样管道和抽水泵，打开循环抽水泵，往烟气取样管中注水5分钟，将气路管清洗干净；抽取的烟气样气中的颗粒物经过水溶液后会被完全吸收；抽水泵关闭后，升降压头升起，通过升降压头顶部的密封圈将滤膜夹紧在电磁球阀下面的液体出口之间，然后打开电磁球阀，水溶液漏斗中的固液混合物开始经过滤膜过滤下流到水箱中；等液位探测器探测到漏斗中的液面下降到零后，水溶液过滤完毕后，滤膜上过滤的颗粒物会形成一个圆形的斑点；形成颗粒物斑点后，滤膜传送装置会首先将斑点传送到烘干装置下面进行斑点烘干，然后将斑点传送到XRF检测单元下面进行检测分析。

附图说明

图1是提高烟气中无机元素在线监测精度的装置图。

其中，1是颗粒物取样装置、2是流量检测及调节单元、3是射流泵、4是电磁三通阀、5是烟气取样管道、6是液位探测器、7是排气装置、8是水溶液漏斗、9是电磁球阀、10是烘干装置、11是XRF检测单元、12是滤膜、13是定位轮、14是收带盘、15是密封圈、16是升降压头、17是供带盘、18是补水电磁阀、19是水箱、20是水过滤器、21是循环抽水泵。

具体实施方式

实施例

所述提高烟气中无机元素在线监测精度的装置，包括依次通过管路连接的颗粒物取样装置、流量检测及调节单元、射流泵、电磁三通阀、烟气取样管道、水溶液漏斗和电磁球阀，还包括传输烘干检测单元和水处理单元，所述传输烘干检测单元包括滤膜、烘干装置、XRF检测单元、供带盘、收带盘、定位轮、密封圈、升降压头，所述水处理单元包括通过管路依次连接的水箱、水过滤器、抽水泵。

所述水溶液漏斗顶部还设置有排气装置和液位探测器。

所述升降压头顶部设置有密封圈。

所述传输烘干检测单元的滤膜设置在电磁球阀液体出口和密封圈中间，从电磁球阀液体出口出来的液体流到滤膜上固体被过滤留在滤膜上后，被传送到烘干装置烘干后供XRF检测单元检测。

所述水箱底部出水口通过管路与水过滤器相连通，所述水箱上部的进水口通过管路与升降压头相连通且位于电磁球阀的液体出口正下方，水溶液漏斗的液体通过电磁球阀的液体出口、升降压头和管路进入水箱；所述水箱顶部还设有补水口。

所述抽水泵一端通过管路与水过滤器相连通，另一端通过管路与电磁三通阀相连通。

本发明的装置节能环保、准确度高。

所述提高烟气中无机元素在线监测精度的方法，主要步骤如下：

1、首先设置电磁球阀关闭、电磁三通阀连通烟气管道与抽水泵，实现切换到抽水通路，然后打开抽水泵往水溶液漏斗中蓄水，通过液位探测器探测到水平面没过烟气管道排气口后关闭抽水泵；

设置电磁三通阀连通烟气管道与抽水泵，切换到取样通路，等速流量抽取一定时间(例如10分钟)烟道中气体。

2、取样完毕后，设置电磁三通球阀连通烟气管道与抽水泵，再次切换到抽水通路，打开抽水泵，往烟气取样管中注水5分钟，将气路管清洗干净，抽水泵关闭，最后水溶液中收集了抽气10分钟气体所含的全部颗粒物。

3、抽水泵关闭后，升降压头升起，通过升降压头顶部的密封圈将滤膜夹紧在电磁球阀下面的液体出口之间；

然后打开电磁球阀，水溶液漏斗中的液体开始经过滤膜过滤下流到水箱中；等液位探测器探测到漏斗中的液面下降到零后，水溶液过滤完毕后，滤膜上过滤的颗粒物会形成一个圆形的斑点。

4、形成颗粒物斑点后，滤膜传送装置会首先将斑点传送到烘干装置下面进行斑点烘干，然后将斑点传送到XRF检测单元下面进行检测分析。

5、重复上述过程，形成连续在线监测。

本发明的装置和方法通过将取样管道出气口浸没在漏斗水溶液中，实现颗粒物完全采样，同时无需对管路进行高温加热或者制冷除水，显著降低能耗；同时，水溶液可让颗粒物均匀的富集在滤膜上，提高了分析检测精度。在此基础上延伸的关于管路的清洗方式改变、液体改变、分析单元原理改变，均在本发明专利的范畴之内。

如下表所示，使用本发明的方法测量某冶炼厂总排口颗粒物中无机元素质量浓度，并同时用手工采样标准方法、以及常规的XRF分析方法进行对比测试，本发明的装置与方法能最大程度的接近污染源烟气中颗粒物的真实数值，测得的结果更接近手工标准方法。以锰、铁、铜、锌、铅元素为例，通过本实施例和方法测得的数据更接近手工标准方法，而常规XRF分析方法与手工标准方法偏差＞20％，造成数据失真。

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