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PSA Stack Gas Online Hg CEM System 煙氣Hg連續(xù)測(cè)定儀
PSA10.680 Hg-CEMS煙氣Hg連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

        
系統(tǒng)描述
        PSA10.680是一款領(lǐng)域內(nèi)證實(shí)的利用50.036調(diào)節(jié)模塊測(cè)定多種廢氣中Hg總含量和不同形態(tài)Hg連續(xù)排放在線監(jiān)測(cè)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Hg的測(cè)定。立足于成熟的技術(shù)，并結(jié)合PSA在Hg連續(xù)排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (Hg-CEM) 多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，PSA為測(cè)定（Hg）的用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、可靠、容易使用、高性價(jià)比的系統(tǒng)。
        該系統(tǒng)還能被設(shè)計(jì)成可短時(shí)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(gè)合適的探頭和樣品調(diào)節(jié)器，PSA 10.680能夠?yàn)橐巴鉁y(cè)試或?qū)嶒?yàn)室規(guī)模和中試規(guī)模的研究提供一個(gè)適合而完整的系統(tǒng)。該系統(tǒng)不會(huì)對(duì)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(zhǔn)確的具有選擇性的原子熒光(AFS)測(cè)量技術(shù)。Sir Galahad加勒哈德是PSA在線或離線測(cè)定氣相樣品中（Hg）的所有儀器中的核心部件。該儀器的zui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Hg的檢測(cè)下限達(dá)到0.1皮克，超過(guò)了7個(gè)數(shù)量級(jí)。
        自從1996年起PSA就開始與許多伙伴合作，包括美國(guó)的EPA，北達(dá)科他大學(xué)能源與環(huán)境中心（EERC）及西肯塔基大學(xué)（WKU, ICSET），共同開發(fā)能夠準(zhǔn)確可靠測(cè)定燒煤設(shè)備中Hg含量的儀器。PSA專業(yè)連續(xù)排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) (Hg-CEM System)便是這一合作的結(jié)果。

系統(tǒng)概觀
標(biāo)準(zhǔn)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(cè)顯示器
Computer 計(jì)算機(jī)
Sir Galahad　加勒哈德Hg分析儀
Stream selector　分流器
Hg Vapour Generator  Hg蒸汽發(fā)生器(Hg校準(zhǔn)器)

        PSA 10.680Hg連續(xù)排放在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)和控制軟件，一臺(tái)測(cè)定Hg濃度的Sir Galahad加勒哈德檢測(cè)器，一個(gè)選擇被分析樣品的分流器和一個(gè)提供校對(duì)和系統(tǒng)完整性檢查的Hg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(gè)系統(tǒng)通過(guò)PSA C210S007在線軟件進(jìn)行控制。該軟件對(duì)系統(tǒng)的所有基本操作進(jìn)行全程控制，并通過(guò)輸出選項(xiàng)提供數(shù)據(jù)處理和外部系統(tǒng)通信。作為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，10.680支持Modbus RTU，TCP / IP協(xié)議，RS232及RS485，繼電器觸點(diǎn)閉合和模擬4 - 20mA。
該軟件的功能是控制所有模塊的運(yùn)作順序和管理所有數(shù)據(jù)采集。

可選擇項(xiàng)Optional

取樣探頭Sampling probe：
        幾種適合Hg測(cè)定的不同類型探頭可供選擇。探頭選擇可以與系統(tǒng)*整合以便能夠?qū)﹃P(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。慣性過(guò)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(chǎng)所的取樣。這一點(diǎn)也可以用一個(gè)采用加熱泵的*抽提系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)在一個(gè)使用顆?？刂萍夹g(shù)的下游位置取樣時(shí)傍路稀釋探頭通常用50.104。另外有一種非常緊湊的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室環(huán)境或中試研究取樣。所有探頭都可以用來(lái)調(diào)零及通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)行范圍檢查，以便進(jìn)行校對(duì)和系統(tǒng)完整性檢查。經(jīng)過(guò)濾的樣品隨后經(jīng)加熱Teflon管向下傳送并以高速進(jìn)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(duì)象中提取有代表性的樣本而不改變氣態(tài)Hg濃度。探頭采用*受保護(hù)的加熱針，以盡量減少飛沫進(jìn)入。噴射泵用于產(chǎn)生*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(guò)濾消除粉煤灰，并使用壓縮空氣反吹脈沖清潔。兩個(gè)blowbacks分別用于過(guò)濾器和加熱針。過(guò)濾后的樣氣通常會(huì)用40:1的壓縮空氣稀釋，然后通過(guò)加輸送到分析儀。探頭設(shè)有校準(zhǔn)端口使過(guò)濾器可雙向接收零點(diǎn)氣體、單質(zhì)和O化Hg量程氣體。此功能允許用戶測(cè)試濾芯完整性。所有組件被加熱和O化硅涂層，以防止酸性氣體和Hg凝結(jié)。探頭頭部和針的溫度被持續(xù)監(jiān)測(cè)和警報(bào)，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(jì)，維持了M&C的所有原始功能。
Heated Line加
        加的功能是將含微量Hg元素和O化Hg的稀釋樣本輸送到分析儀上。加還包含運(yùn)輸校準(zhǔn)氣體的管束和探頭運(yùn)作所需的氣體，還有信號(hào)線。
樣品調(diào)節(jié)器Sample Conditioner：
        進(jìn)入調(diào)節(jié)器之前樣品被分成進(jìn)入傍路和進(jìn)入冷凝管兩部分。一部分進(jìn)入熱裂化器將所有O化態(tài)的Hg（Hg）轉(zhuǎn)變成元素態(tài)的Hg，另一部分傳送至選擇性吸附劑以除去O化態(tài)的Hg。O化態(tài)的Hg因此通過(guò)元素態(tài)Hg和總Hg之間的不同來(lái)進(jìn)行測(cè)定。當(dāng)要使用全部抽提的樣品時(shí)，可以用一個(gè)Peltier冷凝器以便在測(cè)定之前凝結(jié)水。當(dāng)使用稀釋探頭時(shí)沒有這方面的要求，除非是為了進(jìn)一步凈化高難度的樣品使用了一個(gè)水洗刷。樣品調(diào)節(jié)器是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)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(guò)熱分解將Hg元素轉(zhuǎn)化成O化Hg。為了防止Hg元素被O化還原，熱分解室含有一種大容量催化劑/吸附劑來(lái)除去鹽酸酸性氣體。該模塊還含有氯化Hg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Hg和Hg元素，這樣O化Hg就被區(qū)分開來(lái)了。這一模塊是全干的，極易維護(hù)。不會(huì)產(chǎn)生水需求和堿性試劑流。

圖2　Hg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Hg（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Hg
Hg0 to Switching Unit   至轉(zhuǎn)換器的元素Hg
Hg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Hg（Hg）測(cè)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)由一個(gè)融合步驟組成（Hg齊化原子熒光原理，Amalgamation AFSHg齊-原子熒光法），以便從已知體積樣品氣體中采集氣相Hg。采集的Hg被熱吸附后便立即進(jìn)行原子熒光光度計(jì)檢測(cè)。在通過(guò)金的選擇性預(yù)濃縮使該系統(tǒng)具有極低的檢測(cè)下限和寬廣的線性范圍。這與原子熒光光度計(jì)相結(jié)合提供了一種與AAS系統(tǒng)不同的干涉測(cè)定。因有機(jī)氣體和SO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(cè)量。
Hg分析儀的功能是測(cè)定樣氣中的Hg濃度。該分析儀結(jié)合了Hg合金和原子熒光光譜（AFS）。Hg合金是用來(lái)分離和預(yù)濃縮樣品的Hg氣體。它提供了極低的檢測(cè)限和抗干擾檢測(cè)。AFS的優(yōu)點(diǎn)是具有選擇性，相對(duì)于其他檢測(cè)系統(tǒng)它提供了*的檢測(cè)限和線性。該分析儀多年來(lái)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(chǔ)存效應(yīng)。

分流器Stream Selector：
        該系統(tǒng)為單探頭或雙探頭檢測(cè)設(shè)計(jì)，多種不同設(shè)計(jì)的分流器可供選擇。雙探頭的特點(diǎn)通常適合各種污染控制設(shè)備中不同類型Hg的測(cè)定。分流器同時(shí)也是控制空白氣體和校準(zhǔn)氣體傳送的控制閥。
        交換模塊的功能是在不同的測(cè)量數(shù)據(jù)流之間切換。舉個(gè)典型例子，我們需要探測(cè)總Hg、元素Hg、零氣體和標(biāo)準(zhǔn)氣體。如果有多個(gè)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Hg的損失并縮短反應(yīng)時(shí)間。

Hg蒸汽發(fā)生器(Hg校準(zhǔn)器)Hg Vapour Generator：
        通常PSA10.536Hg（Hg）蒸汽發(fā)生器會(huì)隨系統(tǒng)提供氣相元素Hg標(biāo)樣。該儀器通過(guò)質(zhì)量流速控制器對(duì)飽和來(lái)源的已知溫度元素Hg的控制而達(dá)到精確稀釋的。其準(zhǔn)確性已被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所NIST證實(shí)，也被英國(guó)的國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室證實(shí)。該系統(tǒng)能夠提供20l/min的多種濃度Hg蒸汽。該系統(tǒng)可以直接用來(lái)校對(duì)加勒哈德分析儀，也可通過(guò)探頭校對(duì)系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)偏差測(cè)試或?qū)悠贩暹M(jìn)行加和（樣品流的動(dòng)態(tài)增加值）。
        該Hg發(fā)生器的功能是產(chǎn)生一個(gè)含有已知Hg元素濃度的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)氣體。該發(fā)生器的工作原理是基于已知溫度稀釋飽和Hg元素。質(zhì)量流量控制器是在Hg庫(kù)中產(chǎn)生精確Hg流以作稀釋。產(chǎn)生的氣體用于校準(zhǔn)、日?？缍群土銠z查、動(dòng)態(tài)峰值分析。
HgCl2 generator氯化Hg發(fā)生器
        該氯化Hg發(fā)生器功能是產(chǎn)生一個(gè)包含已知的氯化Hg濃度的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)氣體。操作原理是基于已知氯化Hg水溶液標(biāo)準(zhǔn)量和已知載氣流量。產(chǎn)生的氣體用于校準(zhǔn)、日?？缍群土銠z查、動(dòng)態(tài)峰值分析。

產(chǎn)品的閃亮之處：
檢測(cè)限：           0.01ug/m3?
線性范圍：         可達(dá)3000 ug/m3（未經(jīng)稀釋）
典型樣品體積：     0.5升
典型分析時(shí)間：     2.5分鐘和5分鐘
分析物：           總Hg（HgT）
元素Hg（Hg0）
O化Hg
通過(guò)內(nèi)部Hg源自動(dòng)校準(zhǔn)
通過(guò)內(nèi)部源自動(dòng)檢測(cè)量程和零點(diǎn)
通過(guò)汽缸檢查零點(diǎn)和量程
全面控制和檢測(cè)探頭、調(diào)節(jié)系統(tǒng)和分析儀的所有重要參數(shù)
多個(gè)采樣點(diǎn)
具有報(bào)警功能
尺寸
109Hx5456D（無(wú)顯示器）
165Hx5456D（配顯示器）
重量：65公斤
電源要求：805VA
PSA10.680 Stack Gas Online Hg CEM System煙氣Hg連續(xù)測(cè)定儀
技術(shù)參數(shù):
煙氣溫度范圍（zui大/分鐘）（℃）：350-0℃
設(shè)備的振動(dòng)要求：無(wú)
采樣系統(tǒng)流量：10升/分鐘
整個(gè)系統(tǒng)的壓縮空氣要求（每個(gè)Hg-CEMS）
zui大耗氣量：100升/分鐘
平均耗氣量：60升/分鐘
每分鐘壓2強(qiáng)：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(Hg齊化原子熒光)  PSA10.525 Series
1. 實(shí)時(shí)檢測(cè)Hg0和總HgHgT ；
2. 測(cè)量范圍（高/低）: 
HgT總Hg：8000?0.04ug/m3帶稀釋探頭，直接測(cè)量范圍3000 - 0.001ug/m3
3. Hg0單質(zhì)Hg：0.001-3000ug/m3 ；
4. 檢測(cè)限：：小于1ng/m3直接檢測(cè)，40ng/m3帶稀釋探頭
5. *：小于1ng/m3
6. 零點(diǎn)漂移：小于2 ng/m3 
7. 相應(yīng)時(shí)間: 小于300秒（周期時(shí)間）
8. 監(jiān)測(cè)方式: 全自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)，且具有遠(yuǎn)傳功能； 
9. 分析方法：分析系統(tǒng)根據(jù)Hg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(jìn)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（zui小/zui大）：1?50℃
16. 功率：192W
17. 儀表空氣需要量：340 - 410KPa，0-20L/min根據(jù)測(cè)量周期的階段
18. 輸出信號(hào)類型：USB - 分析儀，4-20ma - HgCEM（可選的數(shù)字）
19. 報(bào)警輸出：觸點(diǎn)閉合（可選的數(shù)字）
20. 系統(tǒng)同時(shí)符合下列標(biāo)準(zhǔn)：
安全               IEC1010-1（EN61010-1）
                   控制和 實(shí)驗(yàn)室用電氣設(shè)備安全要求
EMC                EN50081-1
EN50081-1           通用標(biāo)準(zhǔn)居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中的排放標(biāo)準(zhǔn)
EN50082-1           通用住宅、輕工業(yè)環(huán)境中使用之電機(jī)電子設(shè)備的電磁免疫性標(biāo)準(zhǔn)
21. Hg校準(zhǔn)器（Hg蒸氣發(fā)生器）：
設(shè)備制造商：PS Analytical Ltd
儀器類型：10.536Hg蒸氣發(fā)生器
Hg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；
Hg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（zui小/zui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(guò)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(dòng)器輸出卡
5). Sir Galahad, Hg分析儀（可單獨(dú)作為便攜式離線Hg分析儀使用）
6). calibration kit, 校準(zhǔn)包
7). mercury vapour generator, Hg校準(zhǔn)器（Hg蒸氣發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)Hg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(dòng)19"機(jī)柜
24. 尺寸：
109Hx5456D（無(wú)顯示器）
165Hx5456D（配顯示器）
重量：65公斤
電源要求：805VA
PSA氣態(tài)Hg污染物（HgT、Hg0、Hg+2）連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
（HgT），（Hg0），（Hg+2）
監(jiān)測(cè)方法
Hg合金和原子熒光光譜（AFS）。總Hg（HgT）的檢測(cè)是對(duì)已稀釋的煙氣結(jié)合Hg合金和原子熒光光譜（AFS），利用熱轉(zhuǎn)換把Hg離子轉(zhuǎn)化成單質(zhì)Hg。單質(zhì)Hg的測(cè)量則先是從樣品氣體中收集Hg離子，再采用與總Hg相同的測(cè)量方法。O化Hg就可以通過(guò)與總Hg和單質(zhì)Hg的區(qū)別來(lái)測(cè)量。
技術(shù)參數(shù)
（HgT），（Hg0），（Hg 2），分析儀