PSA Stack Gas Online Hg CEM System 煙氣Hg連續測定儀
PSA10.680 Hg-CEMS煙氣Hg連續監測系統
系統描述
PSA10.680是一款領域內證實的利用50.036調節模塊測定多種廢氣中Hg總含量和不同形態Hg連續排放在線監測系統（CEM）。該系統已被許多電廠用于排放控制技術和規范排放中Hg的測定。立足于成熟的技術，并結合PSA在Hg連續排放在線監測系統 (Hg-CEM) 多年的研發經驗，PSA為測定（Hg）的用戶提供了一個簡單、可靠、容易使用、高性價比的系統。
該系統還能被設計成可短時安裝的便攜模式。這種模式使用戶在不同地方安裝該儀器有了許多選擇。采用一個合適的探頭和樣品調節器，PSA 10.680能夠為野外測試或實驗室規模和中試規模的研究提供一個適合而完整的系統。該系統不會對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。
采用準確的具有選擇性的原子熒光(AFS)測量技術。Sir Galahad加勒哈德是PSA在線或離線測定氣相樣品中（Hg）的所有儀器中的核心部件。該儀器的***成功之處歸因于PSA將加勒哈德金質膜Amasil吸附/解吸附系統和原子熒光光譜系統相結合，從而使Hg的檢測下限達到0.1皮克，超過了7個數量級。
自從1996年起PSA就開始與許多國際伙伴合作，包括美國的EPA，北達科他大學能源與環境中心（EERC）及西肯塔基大學（WKU, ICSET），共同開發能夠準確可靠測定燒煤設備中Hg含量的儀器。PSA*連續排放在線監測系統 (Hg-CEM System)便是這一合作的結果。
系統概觀
標準系統示意圖如圖1所示。
Stack 煙道氣
PROBE 探頭
Heated sample Line 熱樣品輸送管
Conditioning Module 調節模塊
Monitor 監測顯示器
Computer 計算機
Sir Galahad 加勒哈德Hg分析儀
Stream selector 分流器
Hg Vapour Generator Hg蒸汽發生器(Hg校準器)
PSA 10.680Hg連續排放在線監測系統由一臺工業計算機和控制軟件，一臺測定Hg濃度的Sir Galahad加勒哈德檢測器，一個選擇被分析樣品的分流器和一個提供校對和系統完整性檢查的Hg蒸汽發生器組成。具有探頭和調節模塊的完整系統介紹如下。
PSA Hg-CEMS的工作原理示意圖如下。圖中列出系統主要部件及其功能。
系統控制System control：
整個系統通過PSA C210S007在線軟件進行控制。該軟件對系統的所有基本操作進行全程控制，并通過輸出選項提供數據處理和外部系統通信。作為標準系統，10.680支持Modbus RTU，TCP / IP協議，RS232及RS485，繼電器觸點閉合和模擬4 - 20mA。
該軟件的功能是控制所有模塊的運作順序和管理所有數據采集。
可選擇項Optional
取樣探頭Sampling probe：
幾種適合Hg測定的不同類型探頭可供選擇。探頭選擇可以與系統*整合以便能夠對關鍵數據進行連續監測。慣性過濾器稀釋取樣探頭50.125 非常適合ESP上方或集塵室等含灰塵場所的取樣。這一點也可以用一個采用加熱泵的*抽提系統來實現。當在一個使用顆粒控制技術的下游位置取樣時傍路稀釋探頭通常用50.104。另外有一種非常緊湊的實驗室規模稀釋探頭50.117，這種探頭十分適合諸如模擬煙氣等非常低灰塵的實驗室環境或中試研究取樣。所有探頭都可以用來調零及通過過濾器進行范圍檢查，以便進行校對和系統完整性檢查。經過濾的樣品隨后經加熱Teflon管向下傳送并以高速進入樣品調節器，以保證能夠快速響應。
探頭的作用是從分析對象中提取有代表性的樣本而不改變氣態Hg濃度。探頭采用受保護的加熱針，以盡量減少飛沫進入。噴射泵用于產生源源不斷的樣品，從而使代表性樣品可從旁管中獲得。樣氣采用鈦燒結過濾消除粉煤灰，并使用壓縮空氣反吹脈沖清潔。兩個blowbacks分別用于過濾器和加熱針。過濾后的樣氣通常會用40:1的壓縮空氣稀釋，然后通過加熱線輸送到分析儀。探頭設有校準端口使過濾器可雙向接收零點氣體、單質和O化Hg量程氣體。此功能允許用戶測試濾芯完整性。所有組件被加熱和O化硅涂層，以防止酸性氣體和Hg凝結。探頭頭部和針的溫度被持續監測和警報，所有這些數據都記錄在分析儀中。10.680采樣探頭結合M&C設計，維持了M&C的所有原始功能。
Heated Line加熱線
加熱線的功能是將含微量Hg元素和O化Hg的稀釋樣本輸送到分析儀上。加熱線還包含運輸校準氣體的管束和探頭運作所需的氣體，還有信號線。
樣品調節器Sample Conditioner：
進入調節器之前樣品被分成進入傍路和進入冷凝管兩部分。一部分進入熱裂化器將所有O化態的Hg（Hg）轉變成元素態的Hg，另一部分傳送至選擇性吸附劑以除去O化態的Hg。O化態的Hg因此通過元素態Hg和總Hg之間的不同來進行測定。當要使用全部抽提的樣品時，可以用一個Peltier冷凝器以便在測定之前凝結水。當使用稀釋探頭時沒有這方面的要求，除非是為了進一步凈化高難度的樣品使用了一個水洗刷。樣品調節器是一個標準獨立部件，可以安裝在探頭附近，也可以安裝在分析器的附近。
轉換模塊的功能是通過熱分解將Hg元素轉化成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專用催化劑/吸附劑來除去鹽酸酸性氣體。該模塊還含有氯化Hg吸附劑，使樣本形態得以衡量。該模塊產生相應的氚化Hg和Hg元素，這樣O化Hg就被區分開來了。這一模塊是全干的，極易維護。不會產生水需求和堿性試劑流。
圖2 Hg形態的典型調節單元
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 至轉換器的總Hg
Hg0 to Switching Unit 至轉換器的元素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用方面，PSA加勒哈德一直規范著Hg（Hg）測定的行業標準。該系統由一個融合步驟組成（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行原子熒光光度計檢測。在通過金的選擇性預濃縮使該系統具有極低的檢測下限和寬廣的線性范圍。這與原子熒光光度計相結合提供了一種與AAS系統不同的干涉測定。因有機氣體和SO非選擇性吸附而使AAS系統飽受困擾。本系統能與AFS結合提供干擾測量。
Hg分析儀的功能是測定樣氣中的Hg濃度。該分析儀結合了Hg合金和原子熒光光譜（AFS）。Hg合金是用來分離和預濃縮樣品的Hg氣體。它提供了極低的檢測限和抗干擾檢測。AFS的優點是具有選擇性，相對于其他檢測系統它提供了*的檢測限和線性。該分析儀多年來深受眾多應用程序的青睞，具有良好的穩定性，可靠性和低儲存效應。
分流器Stream Selector：
該系統為單探頭或雙探頭檢測設計，多種不同設計的分流器可供選擇。雙探頭的特點通常適合各種污染控制設備中不同類型Hg的測定。分流器同時也是控制空白氣體和校準氣體傳送的控制閥。
交換模塊的功能是在不同的測量數據流之間切換。舉個典型例子，我們需要探測總Hg、元素Hg、零氣體和標準氣體。如果有多個樣本需要分析，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，以減少Hg的損失并縮短反應時間。
Hg蒸汽發生器(Hg校準器)Hg Vapour Generator：
通常PSA10.536Hg（Hg）蒸汽發生器會隨系統提供氣相元素Hg標樣。該儀器通過質量流速控制器對飽和來源的已知溫度元素Hg的控制而達到精確稀釋的。其準確性已被美國國家標準技術研究所NIST證實，也被英國的國家物理實驗室證實。該系統能夠提供20l/min的多種濃度Hg蒸汽。該系統可以直接用來校對加勒哈德分析儀，也可通過探頭校對系統，進行系統偏差測試或對樣品峰進行加和（樣品流的動態增加值）。
該Hg發生器的功能是產生一個含有已知Hg元素濃度的校準標準氣體。該發生器的工作原理是基于已知溫度稀釋飽和Hg元素。質量流量控制器是在Hg庫中產生精確Hg流以作稀釋。產生的氣體用于校準、日常跨度和零檢查、動態峰值分析。
HgCl2 generator氯化Hg發生器
該氯化Hg發生器功能是產生一個包含已知的氯化Hg濃度的校準標準氣體。操作原理是基于已知氯化Hg水溶液標準量和已知載氣流量。產生的氣體用于校準、日常跨度和零檢查、動態峰值分析。
產品的閃亮之處：
檢測限： 0.01ug/m3?
線性范圍： 可達3000 ug/m3（未經稀釋）
典型樣品體積： 0.5升
典型分析時間： 2.5分鐘和5分鐘
分析物： 總Hg（HgT）
元素Hg（Hg0）
O化Hg
通過內部Hg源自動校準
通過內部源自動檢測量程和零點
通過汽缸檢查零點和量程
全面控制和檢測探頭、調節系統和分析儀的所有重要參數
多個采樣點
具有報警功能
尺寸
109Hx54Wx56D（無顯示器）
165Hx54Wx56D（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連續測定儀
技術參數:
煙氣溫度范圍（***大/分鐘）（℃）：350-0℃
設備的振動要求：無
采樣系統流量：10升/分鐘
整個系統的壓縮空氣要求（每個Hg-CEMS）
***大耗氣量：100升/分鐘
平均耗氣量：60升/分鐘
每分鐘壓2強：620千帕
系統功率（千伏安）：4千瓦
分析儀設備類型：
Sir Galahad - Amalgamation with AFS(Hg齊化原子熒光) PSA10.525 Series
1. 實時檢測Hg0和總HgHgT ；
2. 測量范圍（高/低）:
HgT總Hg：8000?0.04ug/m3帶稀釋探頭，直接測量范圍3000 - 0.001ug/m3
3. Hg0單質Hg：0.001-3000ug/m3 ；
4. 檢測限：：小于1ng/m3直接檢測，40ng/m3帶稀釋探頭
5. *：小于1ng/m3
6. 零點漂移：小于2 ng/m3
7. 相應時間: 小于300秒（周期時間）
8. 監測方式: 全自動連續檢測，且具有遠傳功能；
9. 分析方法：分析系統根據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，均可以進行分析。
11. 跨度漂移：小于+ / - 5％FSD
12. 線性：100 + / - 2％，相關度> 0.998
13. 采樣流量:分析儀0.2 - 0.8LPM
14. 抽樣方法：稀釋
15. 環境溫度界限（***小/***大）：1?50℃
16. 功率：192W
17. 儀表空氣需要量：340 - 410KPa，0-20L/min根據測量周期的階段
18. 輸出信號類型：USB - 分析儀，4-20ma - HgCEM（可選的數字）
19. 報警輸出：觸點閉合（可選的數字）
20. 系統同時符合下列標準：
安全 IEC1010-1（EN61010-1）
控制和 實驗室用電氣設備安全要求
EMC EN50081-1
EN50081-1 通用標準居住、商業和輕工業環境中的排放標準
EN50082-1 通用住宅、輕工業環境中使用之電機電子設備的電磁免疫性標準
21. Hg校準器（Hg蒸氣發生器）：
設備制造商：PS Analytical Ltd
儀器類型：10.536Hg蒸氣發生器
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；
主流重復性：0.2％％滿量程；
Hg源的溫度控制： 40℃，但可在30-60℃之間調整；
線性：100 + / -2％，相關度co-eff.> 0.998％
環境溫度界限（***小/***大）：1?50℃
功率:260W
22.數據采集系統
設備類型：PSA C210S007
23. 系統組成：
1). industrial PC, 工業電腦
2). process control software, 過程控制軟件
3). 8 channel 4-20 mA output card, 8通道4-20 mA輸出卡
4). relay driver output card, 繼電器驅動器輸出卡
5). Sir Galahad, Hg分析儀（可單獨作為便攜式離線Hg分析儀使用）
6). calibration kit, 校準包
7). mercury vapour generator, Hg校準器（Hg蒸氣發生器、標準Hg源）
8). 8 valve selection box with pump and mass flow controller, 內置泵和質量流量控制器的8閥選擇箱
9). housed in a 19" cabinet.可移動19"機柜
24. 尺寸：
109Hx54Wx56D（無顯示器）
165Hx54Wx56D（配顯示器）
重量：65公斤
電源要求：805VA
PSA氣態Hg污染物（HgT、Hg0、Hg+2）連續監測系統
監測項目
（HgT），（Hg0），（Hg+2）
監測方法
Hg合金和原子熒光光譜（AFS）。總Hg（HgT）的檢測是對已稀釋的煙氣結合Hg合金和原子熒光光譜（AFS），利用熱轉換把Hg離子轉化成單質Hg。單質Hg的測量則先是從樣品氣體中收集Hg離子，再采用與總Hg相同的測量方法。O化Hg就可以通過與總Hg和單質Hg的區別來測量。
技術參數
（HgT），（Hg0），（Hg 2），分析儀
