一種煤中汞含量測量裝置制造方法及圖紙

一種煤中汞含量測量裝置，該裝置包括流量計、Hg2+轉化器、測汞儀、A/D轉換器、工控機和煙氣發生器；所述流量計、Hg2+轉化器和測汞儀通過導管連接；所述煙氣發生器包括煙氣發生爐和氣體燃料供給系統，該氣體燃料供給系統包括CO氣罐、O2氣罐、混合氣室和燃料噴嘴；所述的燃料噴嘴對稱布置在所述的煙氣發生爐的內壁上；在煙氣發生爐的底部安裝有云臺，云臺上方設置煤樣皿，煤樣皿中置有煤樣；在煙氣發生爐的頂部分別設有熱電偶和通流孔，通流孔通過導管與流量計相連；本發明專利技術具有校準，標定簡便,測量范圍大,檢測時間短等優點，能實現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。

【技術實現步驟摘要】
一種煤中汞含量測量裝置
本專利技術涉及一種煤中汞含量測量裝置，屬于煤質檢驗

技術介紹
我國是煤炭貿易大國，2013年煤炭進口3.27億噸，占全國年煤炭消耗量的近9％。目前，從宏觀層面看，對煤質的控制仍舊是通過“優質優價”原則依靠市場自發調節，商品煤買、賣雙方往往只關注水分、灰分、硫份等影響煤炭定價的常規工業分析指標，對煤中有害痕量元素如Hg、Pb等含量關注較少，對于長距離運輸的煤炭，尤其是進口煤，加強對痕量元素檢測與監管非常有必要。2015年1月1日開始實施的《商品煤質量管理暫行辦法》首次將汞納入到商品煤質量監管中，隨著環保的日益趨嚴，政府對煤中有害痕量元素也將愈來愈重視。對于煤中汞含量的檢測，目前一般是采用化學消解+原子吸收光譜技術，該方法需要配置不同濃度、不同種類的化學試劑，通過對煤樣進行化學消解、離心、過濾等步驟獲得氣態汞原子，再用測汞儀來測量汞的濃度。如國標GB/T16659-2008、專利CN101839900B都是采用此種測量方法，化學消解主要缺點在于：一是需要配置不同濃度、不同種類的化學試劑，不夠簡便，二是測量時間較長，一個樣品的測量往往需要數小時甚至一天；通常的測汞儀的測量氣室都是固定長度，這樣，在標定時，需要配置至少三種以上(越多標定效果越好)的不同濃度的標準樣，另外，在測量低濃度時，往往還需要配合汞齊富集等其他技術來達到測量效果，不夠簡便。
技術實現思路
針對上述不足，本專利技術的目的是提供一種煤中汞含量測量裝置，一是縮短測量時間，實現煤中汞含量的快速測量；二是進一步增大汞濃度的測量范圍。本專利技術的技術方案如下：一種煤中汞含量測量裝置，該裝置依次包括流量計、Hg2+轉化器、測汞儀、A/D轉換器和工控機；所述流量計、Hg2+轉化器和測汞儀通過導管連接，所述裝置還包括煙氣發生器，所述煙氣發生器包括煙氣發生爐和氣體燃料供給系統，該氣體燃料供給系統包括CO氣罐、O2氣罐、混合氣室和燃料噴嘴；所述的燃料噴嘴對稱布置在所述的煙氣發生爐的內壁上；在煙氣發生爐的底部安裝有云臺，云臺上方設置煤樣皿，煤樣皿中置有煤樣；在煙氣發生爐的頂部分別設有熱電偶和通流孔，通流孔通過導管與流量計相連；所述的流量計和熱電偶分別通過信號線與工控機相連。所述裝置的測汞儀包含低壓汞燈、第一透鏡、外套管、密封圈、內套管、第二透鏡、光電轉換器、排氣導管、氣室；低壓汞燈出射光依次經過第一透鏡、氣室和第二透鏡后由光電轉換器接收；所述氣室由外套管和內套管組成；內套管和外套管均為一側封閉，另一側開口結構；內套管封閉側套有密封圈，并在封閉側上開有小孔連接排氣導管。所述裝置中，連接流量計、Hg2+轉化器和測汞儀的導管采用特氟龍管，云臺上設有高度調節桿。所述裝置的測汞儀的外套管壁上有刻度標尺，內套管可沿管的軸線方向來回滑動。本專利技術與現有技術相比，具有以下優點及突出性的技術效果：①本專利技術通過將煤樣燃燒，汞充分析出后，進行價態轉化，直接測量汞濃度，能實現煤中汞含量的快速測量，而不需要耗時較長的化學消解過程。②由于本專利技術的測汞儀采用了新型結構，使得氣室長度可調節，所以能增大汞濃度的測量范圍；另外，在測汞儀校準時，只需要用一種濃度的標準樣品就能實施校準，與常規校準(標定)需要至少三種以上不同濃度標準樣品相比，可大大減少標準樣品數量。因此，具有校準標定簡便，測量范圍大，檢測時間短，能實現煤中汞含量的快速測量。附圖說明圖1是本專利技術測量裝置的結構原理示意圖。圖2是測汞儀結構原理示意圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。圖中：1—煙氣發生爐；2—混合氣室；3—流量計；4—Hg2+轉化器；5—測汞儀；6—A/D轉換器；7—熱電偶；8—工控機；9—煤樣；10—煤樣皿；11—燃料噴嘴；12—通流孔；13—高度調節桿；14—云臺；15—CO氣罐；16—O2氣罐；17—低壓汞燈；18—第一透鏡；19—外套管；20—密封圈；21—內套管；22—第二透鏡；23—光電轉換器；24—排氣導管；25—刻度標尺；26—氣室。具體實施方式為了使本專利技術更好地被理解，下面結合附圖對本專利技術作進一步的說明。圖1是本專利技術測量裝置的結構原理示意圖，該裝置依次包括流量計3、Hg2+轉化器4、測汞儀5、A/D轉換器6、工控機8和煙氣發生器；所述流量計3、Hg2+轉化器4和測汞儀5通過導管連接，導管優選采用特氟龍管。煙氣發生器包括煙氣發生爐1和氣體燃料供給系統，該氣體燃料供給系統包括CO氣罐15、O2氣罐16、混合氣室2和燃料噴嘴11；所述的燃料噴嘴對稱布置在所述的煙氣發生爐1的內壁上；在煙氣發生爐的底部安裝有云臺14，云臺上方設置煤樣皿10，煤樣皿10中置有煤樣9；在煙氣發生爐的頂部分別設有熱電偶7和通流孔12，通流孔12通過導管與流量計3相連；所述的流量計和熱電偶7分別通過信號線與工控機8相連。煙氣發生爐由CO氣罐15和O2氣罐16供燃氣，在混合氣室2充分混合后，送入煙氣發生爐1中的燃料噴嘴11，在煙氣發生爐1中燃燒。根據燃用煤樣種類、粒徑等不同，云臺14可通過高度調節桿13進行調節，使煤樣充分燃燒，汞完全析出。燃燒煙氣經過流量計3，流量數據被傳輸至工控機8，煙氣經過Hg2+轉化器4，Hg2+轉換為Hg0，進入測汞儀5，測出汞濃度。圖2是本專利技術提供的測汞儀結構原理示意圖，圖3是圖2的A-A剖視圖。本專利技術的測汞儀5包含低壓汞燈17、氣室26、排氣導管24、第一透鏡18、第二透鏡22和光電轉換器23；低壓汞燈17發出的光依次經過第一透鏡18、氣室26和第二透鏡24后由光電轉換器23接收；所述氣室由外套管19和內套管21組成；內套管21和外套管19均為一端封閉、另一端開口，內套管21沿管的軸線方向來回滑動；在內套管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管24連接。外套管19壁上有刻度標尺25，內套管21可沿管的軸線方向來回滑動，調節氣室26大小，氣室26長度能直接從刻度標尺25上讀出。測量汞濃度較低時，氣室26長度應調大，測量汞濃度較大時，氣室26長度可調小，以保證測量效果。根據比爾-朗博定律，A＝KCL,其中，A為吸光度，K為吸收常數，C為汞濃度，L為氣室長度；在進行測汞儀校準時，只需配置一種汞標氣濃度，然后通過調節不同的氣室長度，得到一系列對應的吸光度，進而求得吸收常數K完成標定。本專利技術具體測量步驟如下：1)首先進行管路氣密性檢查；2)測量測汞儀背景光強；低壓汞燈17發出的光依次經過第一透鏡18、氣室26和第二透鏡24后由光電轉換器23接收，再由A/D轉換器6轉換為數字信號，傳輸到工控機8，得到初始光強信號；3)取一定粒徑的煤樣(優選為0.05-0.2mm)煤樣，稱重后，置入煤樣皿10，煤樣重量數據輸入工控機8；4)CO與O2在煙氣發生爐1中被點燃，煤樣9燃燒產生煙氣，監控熱電偶7溫度，調節CO與O2流量，控制溫度至815-1000℃，煙氣依次經過流量計12和Hg2+轉化器4后進入測汞儀5，低壓汞燈17出射光被氣室中的Hg0吸收，經光電轉換器23、A/D轉換器6后轉換為數字信號，傳輸到工控機8，得到吸光度，再結合流量、煤樣重量等數據，工控機8計算出煤樣中的汞含量。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤中汞含量測量裝置，該裝置依次包括流量計(3)、Hg2+轉化器(4)、測汞儀(5)、A/D轉換器(6)和工控機(8)；所述流量計(3)、Hg2+轉化器(4)和測汞儀(5)通過導管連接，其特征在于：所述裝置還包括煙氣發生器，該煙氣發生器包括煙氣發生爐(1)和氣體燃料供給系統，該氣體燃料供給系統包括CO氣罐(15)、O2氣罐(16)、混合氣室(2)和燃料噴嘴(11)；所述的燃料噴嘴對稱布置在所述的煙氣發生爐(1)的內壁上；在煙氣發生爐的底部安裝有云臺(14)，云臺上方設置煤樣皿(10)，煤樣皿(10)中置有煤樣(9)；在煙氣發生爐的頂部分別設有熱電偶(7)和通流孔(12)，通流孔(12)通過導管與流量計(3)相連；所述的流量計(3)和熱電偶(7)分別通過信號線與工控機(8)相連。

【技術特征摘要】
1.一種煤中汞含量測量裝置，該裝置依次包括流量計(3)、Hg2+轉化器(4)、測汞儀(5)、A/D轉換器(6)和工控機(8)；所述流量計(3)、Hg2+轉化器(4)和測汞儀(5)通過導管連接，其特征在于：所述裝置還包括煙氣發生器，該煙氣發生器包括煙氣發生爐(1)和氣體燃料供給系統，該氣體燃料供給系統包括CO氣罐(15)、O2氣罐(16)、混合氣室(2)和燃料噴嘴(11)；所述的燃料噴嘴對稱布置在所述的煙氣發生爐(1)的內壁上；在煙氣發生爐的底部安裝有云臺(14)，云臺上方設置煤樣皿(10)，煤樣皿(10)中置有煤樣(9)；在煙氣發生爐的頂部分別設有熱電偶(7)和通流孔(12)，通流孔(12)通過導管與流量計(3)相連；所述的流量計(3)和熱電偶(7)分別通過信號線與工控機(8)相連；所述的測汞儀(5)包含低壓汞燈(17)、氣室(26)、排氣導管(2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁艷軍，熊小鶴，彭志敏，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京;11