燃煤烟气测汞仪.doc

版本号 1.0, 2002.10 燃煤烟气测汞仪 使 用 说 明 书 北京恒奥德仪器仪表有限公司 地址 北京市海淀区阜成路42号院 邮编 100142 电话 010－51658042/18911231089 传真 010－51717696 网址 E 目 录 第一章 主要用途及适用范围 2 1.1 主要用途及适用范围 2 1.2 主要技术指标 2 第二章 安装 2 2.1 验收 2 2.2 仪器适用的工作环境 3 2.3 仪器适用的工作条件 3 2.4 组装 3 第三章 基本原理 4 3.1 基本原理 4 3.2 气路系统 5 第四章 仪器的使用方法 5 4.1 仪器面板结构 5 4.2 使用步骤 6 4.3 测定条件的设定 6 4.4 测试操作过程 6 4.5 测定结束后的处理 8 4.6 数据处理 8 第五章 维护保养 9 5.1 保修期 9 5.2 注意事项 9 5.3 仪器故障原因及排除 9 附录一 试验用试剂和器皿 11 附录二 易损件的更换 11 附录三 玻璃仪器的清洗 12 附录四 流量计流量值的修正 12 附录五 调试准备事项 13 第一章 主要用途及适用范围 1.1 主要用途及适用范围 QM201H燃煤烟气测汞仪是用来连续监测痕量气体汞的专用测定仪器。它操作简易，灵敏度高，并可与计算机相连接，实时储存测量数据。相应的计算机软件界面友好，操作方便，适用于Windows 98、Windows Me和Windows 2000。 QM201H燃煤烟气测汞仪可以方便的实时监测各种工业废气中汞的含量，也能采集大气中的汞并对其进行测定。该仪器可广泛应用于科学研究、环境监测、石油化工、地质勘测、发电厂以及其它一些厂矿企业对大气中的微量汞的测定。 1.2 主要技术指标 1. 零点漂移小于0.2mV 2. 噪声小于0.08mV 3. 标准曲线的相关系数不小于0.995 4. 重复性、变异系数不大于8 5. 检测下限不大于1μg/m3 6. 测量范围050μg/m3 第二章 安装 2.1 验收 开箱后，请核对仪器的设备和附件与装箱单是否相符。如有损坏或缺件，请立即与厂方联系。 2.2 仪器适用的工作环境 1. 远离强电磁场及冲击振动源 2. 避免灰尘，潮湿和腐蚀性气体 3. 避免阳光直射 4. 室温535C 5. 环境湿度小于90 2.3 仪器适用的工作条件 1. 电源要求电压交流22020V，频率50Hz，消耗功率200W 2. 气源要求用氩气或氮气作为载气和屏蔽气，其纯度要求在99.99以上 2.4 组装 把仪器平稳的安放在工作台上后组装下列部件 1. 反应瓶（仅校准用） 从包装盒里取出反应瓶，把附件的两根乳胶管与反应瓶上端两个玻璃管口相接。接在反应瓶顶端的乳胶管直接与“汞气进口”相接（无需干燥管），接在反应瓶一侧的乳胶管与“载气出口”相接。 2. 组装气路 将氩气减压阀可用氧气减压阀装到气体钢瓶上，用内径为8mm的塑料管从氩气表的流量计出口端与仪器后面板的进气口相连接。 使用气体钢瓶时须严格遵守下列各点 a. 安装氩气减压阀之前，确认钢瓶出口端无人后将钢瓶总阀打开，先放一点气以除去瓶口上的灰尘。 b. 在打开钢瓶总阀之前要把氩气表流量计的调节阀关紧，然后将钢瓶总阀打开，使用时总阀要全开。 c. 钢瓶要直立放置。 d. 可用肥皂水检查各连接处，检查有否漏气。 图一、压力表 e. 使用后要先关紧钢瓶总阀，待压力表指针回零后，方可将氩气表的流量计调节阀关紧。 3. 压力表的使用 压力表分高压表和低压表高压表用来指示当前气瓶内气体的压力；低压表用来指示调节输出气体的压力。 使用压力表时，应先将调节螺杆调节至不受压为止，然后缓缓打开气瓶总阀，直至高压表指示出瓶内压力，一般满瓶气压不超过15MPa。而后再调节螺杆（调节之前，关紧流量计载气旋钮，松开流量计屏气旋钮），使低压表的刻度不超过0.05MPa，一般为0.03MPa。如图一所示。 4. 电源的连接 用电源线将仪器的电源插座与稳压器的输出插座相连接，并且地线接地。 注可以不用稳压器，也可以不用接地。 5. 与计算机的连接 从附件中取出计算机连接线分别接在计算机输入接口和仪器主机的输出接口上。 注意与计算机连接时，一定要关闭计算机电源和仪器主机电源。 第三章 基本原理 QM201H燃煤烟气测汞仪原理如图三。 3.1 基本原理 在常温下，汞原子会被纯金吸附形成金汞剂；而在高温下，汞原子重新被释放，并形成汞蒸气。根据这个原理，将待测气体通过已充填金丝的石英管，气体中的汞被金丝捕集，然后在炉中将充填有金丝的已吸附汞的石英管加热至所需高温并通入氩气。气流进入仪器的荧光箱，在低压汞灯（GP2Hg）253.7nm锐线光源的照射激发下产生荧光，此荧光经聚光镜会聚在光电倍増管的光阴极上而被转换为电信号，该信号经放大后显示测量结果，其原理参照图二。 在一定条件下，荧光强度与汞原子浓度呈正比关系。 IfkC 其中 If荧光强度 k常数 C试样溶液的汞浓度 因此测出荧光强度即可确定被测样品中汞的浓度。 图二、光电原理图 3.2 气路系统 图三、气路原理图 该仪器的气路系统分为三种状态取样状态、测量状态和清洗状态。 取样状态该状态时，三通阀I和三通阀II均是PA通道开启PB通道关闭。在设置好取样时间和流量后，样气由阀I的A口进入，流经金膜时样气中的汞原子被金膜富集。流量可根据用户需要决定，一般控制在0.91.2L/min。 测量状态a. 汞被加热，阀I和阀II均是PA通道关闭PB通道开启，阀III关闭。金膜经高温加热后汞被释放，此时温度在600C以上。 b. 汞测试时，开启阀III，载气（氮气或氩气）由阀III通入，经过阀I的PB通道和金膜炉，将释放后的汞原子带入阀II的PB通道，进入荧光池。 清洗状态清洗的目的一来是冷却金膜炉，使其降到170C以下，恢复吸汞能力；二来是清洗管道单次测量时，用空气作为清洗气，先通过阀I的PB通道、金膜炉、阀II的PB通道和荧光池，再通过阀I的PA通道、金膜炉、阀II的PA通道，这样所有管路都能清洗到。连续测量时，由于无人监控，因此只能用氩气或氮气清洗，所清洗的通路为阀I的PB通道、金膜炉、阀II的PB通道和荧光测量池。 单次测量时，每次清洗过程都将所有管路清洗，而连续测量时，从汞气进口到阀I段的管路清洗不到。所以，在做连续测量之前应当以单次测量的清洗方式清洗管路数次，以减少连续测量时的误差。 第四章 仪器的使用方法 4.1 仪器面板结构 仪器前面板结构参考图四。 图四 仪器前面板总图 图中按键说明 1. 调压光电倍增管负高压调节旋钮，顺时针方向负高压升高。 2. 调零对仪器零位的调节，顺时针方向调节时瞬时数字升高。 3. 切换显示屏各种状态菜单之间的转换。 4. 打印备用。 5. 清洗每次测量结束，按此键将管路中的残汞吹扫出仪器，并使金膜逐渐冷却以备下一次的测量。 6. 测量按此键，仪器将完成一次测量过程。 注显示屏下的四个按键的作用实际上与显示屏最下一行显示的功能相对应。在操作过程中，屏幕显示随着仪器状态的不断变化而变化，因此其对应按键的作用也随之变化。 图五 仪器后面板总图 仪器后面板结构参考图五。 1．泵开关测试后开启，用空气吹扫气路系统的残余汞气。 2．进气口氩气或氮气由此进入仪器，用塑料管将其与气体钢瓶相连。 3．排气口测量时所产生的废气由此排出，将其与塑料管连接，并引向室外。 4．泵排气残余汞气排气口，用塑料管连接，并引向室外。 5．电源插座接220V，50/60Hz交流电源。 6．微机接口用数据线与电脑相连，机器可以直接与电脑通信。 4.2 使用步骤 1. 测定前的准备工作 a. 将光电倍增管的负高压电位调节器逆时针方向旋到较低的位置，以免负高压过高导致开机时损坏光电倍增管。 b. 检查气路是否都已连接好。 2. 开启电源。 3. 进入测量状态，当显示屏显示已准备好，可调整负高压电位器，使负高压升至所需要的值。 4. 调零，调整调零电位器，使仪器显示屏上的瞬态值达到“0”。 *注该值在0和3之间，均可视为零。 5. 仪器预热30分钟，由于光源、电子元件及光电倍增管等需要预热30分钟后才能进入稳定状态，所以30分钟后到测试前需再次调整负高压和零位值。 6. 开通气源 a. 打开钢瓶总阀，缓慢调节减压器输出表调节阀，载气及屏蔽流量计调节阀流量控制在测定需要的范围。调节载气流量须先进入测量界面的清洗状态，才可调节载气流量计。 b. 气路稳定，气路系统从打开气源到所需流量，经过10分钟以后，才能达到稳定工作状态。 4.3 测定条件的设定 由于测定条件直接影响仪器的灵敏度和稳定性，还影响仪器的使用寿命，所以测定条件需认真选定。 1. 负高压的设定光电倍增管的负高压对仪器的灵敏度和稳定性影响最直接，灵敏度随负高压的增加而急剧增加。但太高会增加暗电流和噪声，基线随之漂移，严重影响稳定性。当然也不能过低，否则灵敏度太低，检测下限变差。可根据待测试样中汞含量高低，在300550V之间选定。 2. 流量设定为了保证待测元素的原子在激发区有足够的密度和停留时间，载气流量要适当，过大或过小都会使荧光强度值下降。因此载气流量最好由试验确定，一般以0.10.3L/min为宜。仪器灵敏度在一定范围内随着屏蔽气流量的增大而增加，屏蔽气流量一般以0.40.8L/min为宜。 4.4 测试操作过程 1. 在菜单选择状态时，中间二键即“打印”和“清洗”键将作为上下键使用，以选择菜单，选定后按“确定”功能键确定。 2. 做校准曲线。（规定每天必做，测试时间较长时，中间要插入校准点） A. 标准溶液校准法 a. 按说明书2.4组装部分的说明装好反应瓶。取100毫升容量瓶6个，用浓度为25g/L的汞标准溶液依次加入0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00毫升，加固定液至刻度（100mL），即标准溶液的浓度依次为0、0.25g/L、0.5g/L、0.75g/L、1.00g/L、1.25g/L。 b. 取此溶液5mL，用移液管移入反应瓶中，再加入1mLSnCl2溶液（要当天配制）。迅速盖紧瓶塞，按测量键，仪器显示正在测量。约1分钟后，仪器显示峰值。 c. 以峰高为纵坐标，以汞浓度（g/L）为横坐标绘制工作曲线，求出yaxb曲线。 d. 待测样品做出后，其值与此工作曲线比较而得出其汞含量值。 图六 汞标准气体校准法 B. 标准气体校准法 在两个50mL药液瓶中加入几滴99.9纯汞，旋紧瓶盖，然后用不锈钢管（或PVC管两端带注射器针）将两个瓶连接，如图六。 在采样口覆上橡皮膜，载气入口通入氩气。从药液瓶的顶部空间气中抽取标准样品洗涤注射器至少3次。然后再用注射器取适量标准样品从前面板上“汞气进口”注入气路系统，在标样注入前，请一定要使仪器处在取样状态中。测定温度并精确到1C，再根据下表记录汞的浓度，单位为ng/mL。将药液瓶和注射器保持在相同的恒定温度下。 注为了提高方法的准确度， 推荐样品中汞量与所取汞饱和蒸气中的汞量尽可能接近。 不同温度下汞的饱和蒸气浓度表 温度C 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 浓度ng/mL 9.4 11.2 13.2 15.6 18.3 21.5 25.2 29.5 34.4 40.1 46.6 54.0 62.5 图七 单次测量界面显示 3. 选择“设置”菜单，进入时间设置界面，变为设时状态。不断按向上箭头键，所设时间将不断切换，切换至您所需时间后确定。再选择“切换”，此时将进入流量设置状态。不断按箭头键，所设流量将不断变换，切换至您所需流量后确定（注意在显示屏上设置流量完毕后，必须将进样流量计的流量值也调至与刚才所设相同。由于环境的变化，气体的流量也随之变化，具体修正方法见附录）。设置完时间和流量，即能确定气体的进样体积。 4. 测量有两种单次测量和连续测量。 a. 单次测量 选择进入单次测量菜单，界面如图七所示。首行显示刚才所设的时间值和流量值，二行显示清洗时的瞬态值，三行提示仪器所处状态。按取样功能键时，状态栏显示“正在取样”字样，取样结束后消失。再按测量键测量，状态栏显示“正在测量”，测量结束时实时栏显示测量峰值，同时设定数据和测量结果将输入到PC机中参与计算。按“清洗”键进行测量后的清洗，一般清洗23次，可进行下一次测量。 b. 连续测量 在菜单栏上选择“连续测量”，仪器就进入自动循环测量状态。一个循环过程为取样〉测量〉清洗。连续测量时，显示屏显示与单次测量时类似，首行显示时间和流量，二行显示瞬态值和峰值，三行实时显示仪器状态，四行有“退出”功能键，在清洗时按此键才能退出测量状态。每测量一次，其数据都将输入PC机中。 4.5 测定结束后的处理 1. 切断进样气源，按清洗键用空气吹扫管路数次，以排空残余汞气。 2. 关闭钢瓶总阀，使其气压降至零后，再将载气流量计和氩气表调节阀关紧（实际是旋松）。 4.6 数据处理 通过石英管的气体体积用下式换算为20C和101.325kPa状态下的体积V，单位为m3 VV1 293.15 P 273.15t 101.325 式中V1所设进样时间和流量的乘积，m3 t进样气体的温度（即室温），C P取样中的大气压力，kPa 20C和101.325kPa状态下气体中汞含量ρHg用下式计算，单位是g/m3 ρHg hsm hcV 式中hs样品峰高，标尺刻度 hc标准物的平均峰高，标尺刻度 m所取标准物的汞量，g V标样的体积，m3 第五章 维护保养 5.1 简单的调试和维护 1. 光源位置调节 将负高压调节器逆时针方向旋到底，使其负高压显示最低值。打开荧光池盖板，用黑色厚纸板挡住通向光电倍增管的光路（参考图二）。开启电源，用张白纸对准光源，检查光轴中心是否与原子嘴平面中心线相重合。否则，需松开光源的调节螺钉转动光源固定座，调整使其两中心线重合。 2. 原子嘴位置调节 原子嘴平面一般应低于挡光圈上端面2mm为宜，仪器出厂时厂方已调好，不需操作人员再调节。 3. 荧光池清洗 仪器长期测定后，特别是高浓度汞样品测定后，荧光池易被积累汞污染，影响仪器回复本底值，此时需要清洗荧光池。清洗时应关机，打开荧光池盖板，用热吹风吹洗荧光池内部，使污染汞迅速逸出。 5.2 保修期 厂方对本仪器给予为期一年（自装运之日起）的保修。保修仅限于修理或更换由于制造或工艺使用材料的缺陷而造成的有故障部件，或者是在保修期内变坏的部件，则保证给予免费修理直至更换。但因用户使用不当或保管不妥人为造成而出现故障，修理酌收成本费。一年以后至十年之内，本厂给予零配件及维修保证。 5.3 注意事项 1. 仪器工作过程中，如出现异常声响或显示屏和按键不反应，必须马上关机，重新启动后如还不正常则应停止工作进行维修。 2. 单次测定试样时，一般应按照从低浓度至高浓度的顺序进行。测定较高浓度样品后，应该撤去通往样气的管路，用干净空气清洗管路。 3. 机箱内有1000V负高压，因此拆机维修时应关闭电源。 4. 气体流量一旦选好后，在测定过程中要保持相对稳定，以防影响灵敏度和稳定性。由于气路分支在调节流量时互相影响，因而流量计调节时要与气瓶氩气压力表配合反复调节。 5. 在测定过程中切勿按其它按键，以防止出现异常。 6. 校准工作液一定要现用现配。 7. 在测定过程中切勿开动仪器的排污泵，以避免空气进入荧光池而造成灵敏度下降和和峰值不稳。测定好之后，打开排污泵，以防残留汞吸附在荧光池上。 5.4 仪器故障原因及排除 仪器在使用过程中，由于种种原因可能会出现某些故障，其原因和排除的方法可参看“常见故障及排除一览表” 常见故障及排除一览表 故障现象 一般原因 排除方法 基线漂移 1 负高压过高 2 光电管座接触不良 3 光电管损坏 4 接地不良 1 调整负高压 2 光电管重新插紧 3 换光电管 4 检查接地 零点高 1 荧光室内有灰尘。 1 清除荧光室内灰尘。 无信号 1高压开路； 2光电信号短路； 3金膜电炉玻璃管破裂； 4气路堵塞或接头脱下 1检查电路 2检查电路 3更换金膜电炉 4检查气路 灵敏度低 1 光源位置不当 2负高压过低 3气体流量不适宜； 4放大器出故障 1调整光源位置 2适当提高负高压 3调整气体流量 4检修放大器 回基点慢 1湿度太大 2样品浓度太高 1大流量载气和屏蔽气开通数分钟； 2减少进样时间。 稳定性差 1屏蔽气流量大低； 2外电压不稳 3电路接地不良 4负高压不稳 5光电管插座不干净 6放大器性能不稳 1加大屏蔽气流量； 2加接稳压器； 3检查接地 4检查负高压电路 5拆下管座，用酒精或丙酮擦干净 6检修放大器。 附录一 试验用试剂和器皿 全部试剂应是分析纯，其含汞量尽可能低。对所有提到水的场合，均应使用适宜纯度的水，最好是去离子水，其汞含量极微；水的各种类型在GB/T6682中都有描述。 a. 纯氮或纯氩纯度不低于99.99 b. 汞纯度不低于99.9 c. 两个药液瓶50mL，橡皮膜上钻两孔，孔内装玻璃管或不锈钢管，作汞饱和蒸气发生用 d. 注射器1mL e. 管子不锈钢材料，内径1.4mm外径2.0mm或注射器针，用于校正仪器 f. 压力表量程010MPa，分度值0.1MPa g. 汞标准溶液称取0.1354克氯化汞，用固定液溶解，稀释至1000毫升。此溶液每毫升含100.0微克汞。将其用硝酸重铬酸钾溶液逐级稀释，随用随配。 h. 硝酸重铬酸钾溶液（固定液）称取0.05g重铬酸钾，溶于去离子水，加入5mL硝酸，再用去离子水稀释到100mL。 i. 10氯化亚锡溶液称取10g氯化亚锡于小烧杯内，加入10mL浓盐酸，稍加热到透明。冷却后，再用去离子水稀释至100mL（必要时通氮气除汞），随用随配。 附录二 易损件的更换 1. 金膜电炉 金膜电炉由金丝、石英管、电热丝、石棉布及金属外壳等组成。 电热丝易损耗。其更换方法如下 关闭电源，打开机箱顶盖，在仪器的后半部可看到一金属圆柱筒，两端有橡胶管接出，该圆筒即是金膜电炉。拔去两端的橡胶管，在其座架底部将螺钉旋下。金属外壳由两半合成，将其螺钉旋下即可打开金属外壳。将绕在管外的石棉布除去，露出电热丝，电热丝是绕在石英管外的云母片上的。换上新的电热丝时，须按原样将其绕好，并重新包上石棉布。石棉布所包的厚度应使金属外壳能将其夹紧，旋上螺丝后将电热丝两端接在陶瓷接线块上，再按原样将电炉装回仪器。 若石英玻璃管破损，可向本司购买整套金膜电炉装置，重新换上。石英管内的金丝本司将有偿回收。 2. 反应瓶 反应瓶为易碎物品，若有损坏，可向本厂购买。 附录三 玻璃仪器的清洗 所有玻璃仪器使用前应在11硝酸溶液中浸泡过夜，然后冲洗干净。如仍不能满足要求，可将玻璃仪器置于0.1KMnO42H2SO4溶液中煮30分钟，然后用水冲洗干净。如器壁上沾有色MnO2，可放入稀草酸溶液中浸泡洗去。 附录四 流量计流量值的修正 本仪器的流量计 气体标定状态为 压力 PN760mmHg 温度 TN20273K 被测介质密度 ρAir1.205kg/m3 ρH20.084kg/m3 ρO21.331kg/m3 ρN21.165kg/m3 液体标定状态为 温度 TN20273K 密度 ρH2O998.23kg/m3 标定时，流量计的技术参数等均是一定的，如使用时条件与上述不符，可采用下述各式修正 （1）被测介质密度改变时的修正式 QSQN√ ρf-ρsρN ρf-ρNρS （2）被测气体压力、温度改变时的修正式 QSQN√ PNTS PSTN 上述式中 QN，QS分别为标定时和修正后的容积流量。 ρN，ρS分别为标定时和改变后的介质密度。 ρf为标定时转子材质的密度。 PN，PS分别为标定和被测时气体的绝对压力。 TN，TS分别为标定和被测时气体、液体的绝对温度。 附材质密度 不锈钢（1Cr18Ni9Ti）为7900kg/m3 硬铝为2750kg/m3 玛瑙为2600kg/m3 胶木为2200kg/m3 附录五调试准备事项 汞标准溶液 浓硫酸 优级纯 浓盐酸 优级纯 浓硝酸 优级纯 重铬酸钾 光谱纯或基准 氯化亚锡 优级纯，分析纯也可 高锰酸钾 优级纯 氩气（氮气） 纯度99.99以上（纯氮、高纯氮或纯氩、高纯氩） 压力表 总表头（0-25MP），减压表头（0-0.4MPa） 容量瓶 100ml 10 只 1000ml 1-2 只 移液管 1ml 5 根 2ml 10 根 5ml 5 根 10ml 5 根 烧杯 50ml 5 只 100-250ml 2 只 1000ml 1 只 注射器 1ml、2ml、5ml 各2 支 针头 7号、9号、12号 各2 个 说明1、以上化学药品所标的纯度为测试最低要求。 2、压力表的减压表表头最好按以上参数购买，如无法购买最大可选择（0-1.0MPa），或直接向我公司购买。 否则可能会导致仪器内部电磁阀损坏。 3、玻璃器皿的数量仅供用户参考，用户可根据自身情况确定。 4、汞标准溶液购买单位及联系方法 国际标准物资研究中心 电话010-64204432 中国医药（集团）上海化学试剂公司 电话021-63219651 地址上海市宁波路52号 附录六 饱和汞蒸气浓度与温度关系表 温度C 浓度 ng/mL 温度C 浓度 ng/mL 温度C 浓度 ng/mL 温度C 浓度 ng/mL 1.0 2.40 11.0 6.10 21.0 14.43 31.0 31.80 1.5 11.5 6.40 21.5 15.00 31.5 33.00 2.0 2.64 12.0 6.60 22.0 15.70 32.0 34.30 2.5 12.5 7.00 22.5 16.30 32.5 35.60 3.0 2.90 13.0 7.26 23.0 17.00 33.0 37.00 3.5 13.5 7.60 23.5 17.60 33.5 38.50 4.0 3.18 14.0 7.92 24.0 18.40 34.0 40.00 4.5 14.5 8.30 24.5 19.10 34.5 41.60 5.0 3.50 15.0 8.36 25.0 19.90 35.0 43.20 5.5 15.5 9.10 25.5 20.50 35.5 45.00 6.0 3.86 16.0 9.40 26.0 21.50 36.0 46.60 6.5 16.5 9.90 26.5 22.10 36.5 48.30 7.0 4.24 17.0 10.24 27.0 23.20 37.0 50.20 7.5 17.5 10.70 27.5 24.10 37.5 52.00 8.0 4.64 18.0 11.20 28.0 25.10 38.0 54.00 8.5 18.5 11.70 28.5 26.00 38.5 55.90 9.0 5.00 19.0 12.20 29.0 27.20 39.0 58.20 9.5 19.5 12.80 29.5 28.20 39.5 60.00 10.0 5.57 20.0 13.28 30.0 29.50 40.0 62.60 10.5 5.90 20.5 13.90 30.5 30.60 40.5 15