PSA Stack Gas Online Hg CEM System 烟气汞连续测定仪
PSA10.680 Hg-CEMS烟气汞连续监测系统

       
系统描述
        PSA10.680是一款领域内证实的利用50.036调节模块测定多种废气中汞总含量和不同形态汞连续排放在线监测系统（CEM）。该系统已被许多电厂用于排放控制技术和规范排放中汞的测定。立足于成熟的技术，并结合PSA在汞连续排放在线监测系统 (Hg-CEM) 多年的研发经验，PSA为测定汞（Hg）的用户提供了一个简单、可靠、容易使用、高性价比的系统。
        该系统还能被设计成可短时安装的便携模式。这种模式使用户在不同地方安装该仪器有了许多选择。采用一个合适的探头和样品调节器，PSA 10.680能够为野外测试或实验室规模和中试规模的研究提供一个适合而完整的系统。该系统不会对典型烟道气中的任何一种组成成份具有与其他成份不同的倾向性。
        采用准确的具有选择性的原子荧光(AFS)测量技术。Sir Galahad加勒哈德是PSA在线或离线测定气相样品中汞（Hg）的所有仪器中的核心部件。该仪器的最成功之处归因于PSA将加勒哈德金质膜Amasil吸附/解吸附系统和原子荧光光谱系统相结合，从而使汞的检测下限达到0.1皮克，超过了7个数量级。
        自从1996年起PSA就开始与许多国际伙伴合作，包括美国的EPA，北达科他大学能源与环境中心（EERC）及西肯塔基大学（WKU, ICSET），共同开发能够准确可靠测定烧煤设备中汞含量的仪器。PSA专业连续排放在线监测系统 (Hg-CEM System)便是这一合作的结果。

系统概观
标准系统示意图如图1所示。

 
Stack 烟道气
PROBE　探头
Heated sample Line 热样品输送管
Conditioning Module 调节模块
Monitor 监测显示器
Computer 计算机
Sir Galahad　加勒哈德汞分析仪
Stream selector　分流器
Hg Vapour Generator 汞蒸汽发生器(汞校准器)

        PSA 10.680汞连续排放在线监测系统由一台工业计算机和控制软件，一台测定汞浓度的Sir Galahad加勒哈德检测器，一个选择被分析样品的分流器和一个提供校对和系统完整性检查的汞蒸汽发生器组成。具有探头和调节模块的完整系统介绍如下。

        PSA Hg-CEMS的工作原理示意图如下。图中列出系统主要部件及其功能。

系统控制System control：
        整个系统通过PSA C210S007在线软件进行控制。该软件对系统的所有基本操作进行全程控制，并通过输出选项提供数据处理和外部系统通信。作为标准系统，10.680支持Modbus RTU，TCP / IP协议，RS232及RS485，继电器触点闭合和模拟4 - 20mA。
该软件的功能是控制所有模块的运作顺序和管理所有数据采集。

可选择项Optional

取样探头Sampling probe：
        几种适合汞测定的不同类型探头可供选择。探头选择可以与系统完全整合以便能够对关键数据进行连续监测。惯性过滤器稀释取样探头50.125 非常适合ESP上方或集尘室等含灰尘场所的取样。这一点也可以用一个采用加热泵的完全抽提系统来实现。当在一个使用颗粒控制技术的下游位置取样时傍路稀释探头通常用50.104。另外有一种非常紧凑的实验室规模稀释探头50.117，这种探头十分适合诸如模拟烟气等非常低灰尘的实验室环境或中试研究取样。所有探头都可以用来调零及通过过滤器进行范围检查，以便进行校对和系统完整性检查。经过滤的样品随后经加热Teflon管向下传送并以高速进入样品调节器，以保证能够快速响应。
        探头的作用是从分析对象中提取有代表性的样本而不改变气态汞浓度。探头采用尖端受保护的加热针，以尽量减少飞沫进入。喷射泵用于产生源源不断的样品，从而使代表性样品可从旁管中获得。样气采用钛烧结过滤消除粉煤灰，并使用压缩空气反吹脉冲清洁。两个blowbacks分别用于过滤器和加热针。过滤后的样气通常会用40:1的压缩空气稀释，然后通过加热线输送到分析仪。探头设有校准端口使过滤器可双向接收零点气体、单质和氧化汞量程气体。此功能允许用户测试滤芯完整性。所有组件被加热和氧化硅涂层，以防止酸性气体和汞凝结。探头头部和针的温度被持续监测和警报，所有这些数据都记录在分析仪中。10.680采样探头结合M&C设计，维持了M&C的所有原始功能。
Heated Line加热线
        加热线的功能是将含微量汞元素和氧化汞的稀释样本输送到分析仪上。加热线还包含运输校准气体的管束和探头运作所需的气体，还有信号线。
样品调节器Sample Conditioner：
        进入调节器之前样品被分成进入傍路和进入冷凝管两部分。一部分进入热裂化器将所有氧化态的汞（Hg）转变成元素态的汞，另一部分传送至选择性吸附剂以除去氧化态的汞。氧化态的汞因此通过元素态汞和总汞之间的不同来进行测定。当要使用全部抽提的样品时，可以用一个Peltier冷凝器以便在测定之前凝结水。当使用稀释探头时没有这方面的要求，除非是为了进一步净化高难度的样品使用了一个水洗刷。样品调节器是一个标准独立部件，可以安装在探头附近，也可以安装在分析器的附近。
        转换模块的功能是通过热分解将汞元素转化成氧化汞。为了防止汞元素被氧化还原，热分解室含有一种大容量专用催化剂/吸附剂来除去盐酸酸性气体。该模块还含有氯化汞吸附剂，使样本形态得以衡量。该模块产生相应的氚化汞和汞元素，这样氧化汞就被区分开来了。这一模块是全干的，极易维护。不会产生水需求和碱性试剂流。

图2　汞形态的典型调节单元
Figure 2 Typical Conditioning Unit for Hg Speciation

 
Flue Gas　废气
Heated Sample line热样品输送管　
Selective Adsorbent To adsorb HgCl2 吸附HgCl2的选择吸附剂
Thermo Catalyst Hg (Total) 热催化汞（总的）
Heated Oven 180 c  180度加热炉
Peltier Cooler　珀耳帖冷凝器
EXTRACTIVE ONLY  只有抽提的
HgT to Switching Unit  至转换器的总汞
Hg0 to Switching Unit   至转换器的元素汞
汞分析仪Hg Analyser：
        PSA Sir Galahad在包括天然气、空气、氢化物和烟道气等许多应用方面，PSA加勒哈德一直规范着汞（Hg）测定的行业标准。该系统由一个融合步骤组成（汞齐化原子荧光原理，Amalgamation AFS汞齐-原子荧光法），以便从已知体积样品气体中采集气相汞。采集的汞被热吸附后便立即进行原子荧光光度计检测。在通过金的选择性预浓缩使该系统具有极低的检测下限和宽广的线性范围。这与原子荧光光度计相结合提供了一种与AAS系统不同的干涉测定。因有机气体和SO2非选择性吸附而使AAS系统饱受困扰。本系统能与AFS结合提供干扰测量。
汞分析仪的功能是测定样气中的汞浓度。该分析仪结合了汞合金和原子荧光光谱（AFS）。汞合金是用来分离和预浓缩样品的汞气体。它提供了极低的检测限和抗干扰检测。AFS的优点是具有选择性，相对于其他检测系统它提供了优越的检测限和线性。该分析仪多年来深受众多应用程序的青睐，具有良好的稳定性，可靠性和低储存效应。

分流器Stream Selector：
        该系统为单探头或双探头检测设计，多种不同设计的分流器可供选择。双探头的特点通常适合各种污染控制设备中不同类型汞的测定。分流器同时也是控制空白气体和校准气体传送的控制阀。
        交换模块的功能是在不同的测量数据流之间切换。举个典型例子，我们需要探测总汞、元素汞、零气体和标准气体。如果有多个样本需要分析，交换模块可含有其他阀门。所以阀门都是绝缘材料基本不反应，以减少汞的损失并缩短反应时间。

汞蒸汽发生器(汞校准器)Hg Vapour Generator：
        通常PSA10.536汞（Hg）蒸汽发生器会随系统提供气相元素汞标样。该仪器通过质量流速控制器对饱和来源的已知温度元素汞的控制而达到精确稀释的。其准确性已被美国国家标准技术研究所NIST证实，也被英国的国家物理实验室证实。该系统能够提供20l/min的多种浓度汞蒸汽。该系统可以直接用来校对加勒哈德分析仪，也可通过探头校对系统，进行系统偏差测试或对样品峰进行加和（样品流的动态增加值）。
        该汞发生器的功能是产生一个含有已知汞元素浓度的校准标准气体。该发生器的工作原理是基于已知温度稀释饱和汞元素。质量流量控制器是在汞库中产生精确汞流以作稀释。产生的气体用于校准、日常跨度和零检查、动态峰值分析。
HgCl2 generator氯化汞发生器
        该氯化汞发生器功能是产生一个包含已知的氯化汞浓度的校准标准气体。操作原理是基于已知氯化汞水溶液标准量和已知载气流量。产生的气体用于校准、日常跨度和零检查、动态峰值分析。

产品的闪亮之处：
检测限：           0.01ug/m3•
线性范围：         可达3000 ug/m3（未经稀释）
典型样品体积：     0.5升
典型分析时间：     2.5分钟和5分钟
分析物：           总汞（HgT）
元素汞（Hg0）
氧化汞
通过内部汞源自动校准
通过内部源自动检测量程和零点
通过汽缸检查零点和量程
全面控制和检测探头、调节系统和分析仪的所有重要参数
多个采样点
具有报警功能
尺寸
109Hx54Wx56D（无显示器）
165Hx54Wx56D（配显示器）
重量：65公斤
电源要求：805VA
PSA10.680 Stack Gas Online Hg CEM System烟气汞连续测定仪
技术参数:
烟气温度范围（最大/分钟）（℃）：350-0℃
设备的振动要求：无
采样系统流量：10升/分钟
整个系统的压缩空气要求（每个Hg-CEMS）
最大耗气量：100升/分钟
平均耗气量：60升/分钟
每分钟压2强：620千帕
系统功率（千伏安）：4千瓦
分析仪设备类型：
Sir Galahad - Amalgamation with AFS(汞齐化原子荧光)  PSA10.525 Series
1. 实时检测Hg0和总汞HgT ；
2. 测量范围（高/低）:
HgT总汞：8000〜0.04ug/m3带稀释探头，直接测量范围3000 - 0.001ug/m3
3. Hg0单质汞：0.001-3000ug/m3 ；
4. 检测限：：小于1ng/m3直接检测，40ng/m3带稀释探头
5. 零噪音：小于1ng/m3
6. 零点漂移：小于2 ng/m3
7. 相应时间: 小于300秒（周期时间）
8. 监测方式: 全自动连续检测，且具有远传功能；
9. 分析方法：分析系统根据汞齐化原子荧光原理( Amalgamation with AFS)
10 取样烟气在稀释或不稀释的情况下，均可以进行分析。
11. 跨度漂移：小于+ / - 5％FSD
12. 线性：100 + / - 2％，相关度> 0.998
13. 采样流量:分析仪0.2 - 0.8LPM
14. 抽样方法：稀释
15. 环境温度界限（最小/最大）：1〜50℃
16. 功率：192W
17. 仪表空气需要量：340 - 410KPa，0-20L/min根据测量周期的阶段
18. 输出信号类型：USB - 分析仪，4-20ma - HgCEM（可选的数字）
19. 报警输出：触点闭合（可选的数字）
20. 系统同时符合下列标准：
安全               IEC1010-1（EN61010-1）
                   控制和 实验室用电气设备安全要求
EMC                EN50081-1
EN50081-1           通用标准居住、商业和轻工业环境中的排放标准
EN50082-1           通用住宅、轻工业环境中使用之电机电子设备的电磁免疫性标准
21. 汞校准器（汞蒸气发生器）：
设备制造商：PS Analytical Ltd
仪器类型：10.536汞蒸气发生器
汞输出浓度：1-1300ug/m3；
采样流量:0-20 LPM；
主流量精度:+ / - 0.2％满量程；
主流线性：100+ / - 0.2满量程；
主流重复性：0.2％％满量程；
汞源的温度控制： 40℃，但可在30-60℃之间调整；
线性：100 + / -2％，相关度co-eff.> 0.998％
环境温度界限（最小/最大）：1〜50℃
功率:260W
22.数据采集系统
设备类型：PSA C210S007
23. 系统组成：
1). industrial PC, 工业电脑
2). process control software, 过程控制软件
3). 8 channel 4-20 mA output card, 8通道4-20 mA输出卡
4). relay driver output card, 继电器驱动器输出卡
5). Sir Galahad, 汞分析仪（可单独作为便携式离线汞分析仪使用）
6). calibration kit, 校准包
7). mercury vapour generator, 汞校准器（汞蒸气发生器、标准汞源）
8). 8 valve selection box with pump and mass flow controller, 内置泵和质量流量控制器的8阀选择箱
9). housed in a 19" cabinet.可移动19"机柜
24. 尺寸：
109Hx54Wx56D（无显示器）
165Hx54Wx56D（配显示器）
重量：65公斤
电源要求：805VA
PSA气态汞污染物（HgT、Hg0、Hg+2）连续监测系统
监测项目
总汞（HgT），零价汞（Hg0），氧化汞（Hg+2）
监测方法
汞合金和原子荧光光谱（AFS）。总汞（HgT）的检测是对已稀释的烟气结合汞合金和原子荧光光谱（AFS），利用热转换把汞离子转化成单质汞。单质汞的测量则先是从样品气体中收集汞离子，再采用与总汞相同的测量方法。氧化汞就可以通过与总汞和单质汞的区别来测量。
技术参数
总汞（HgT），零价汞（Hg0），氧化汞（Hg 2），分析仪

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P S Analytical
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Arthur House, Crayfields Industrial Estate, Main Road, Orpington, Kent, BR5 3HP, UK  Tel: +44 (0) 1689 891211
Fax: +44 (0) 1689 896009