本申請涉及氣態(tài)汞監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器。

背景技術(shù)：

隨著國家對污染物排放控制要求不斷加嚴，燃煤電廠煙氣污染物排放已經(jīng)進入超凈排放階段，汞排放監(jiān)測技術(shù)和汞排放控制技術(shù)研究與應(yīng)用已經(jīng)初具規(guī)模。2016年人大會議已經(jīng)通過批準我國簽署的《關(guān)于汞的水俁公約》生效，其中明確提出燃煤電廠、石化行業(yè)作為減少汞排放的目標。

在汞排放控制技術(shù)研究過程中，研究者需要建立燃煤電廠、石化行業(yè)汞產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化的模擬系統(tǒng)，以此作為技術(shù)試驗平臺，因此需要氣態(tài)汞發(fā)生器尤其是高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器產(chǎn)生含有一定濃度的氣態(tài)汞作為汞源，輸入到模擬試驗系統(tǒng)中。

如圖1所示，是典型氣態(tài)汞發(fā)生器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用小型腔室6，把液態(tài)汞封裝在內(nèi)部，腔室包含進氣口和出氣口，腔室可放置在外部的恒溫器5內(nèi)部。進氣口和出氣口分別與氣路1和氣路2相連，氣路中配備流量計實時計量流量值。該汞發(fā)生器根據(jù)一定溫度下汞的氣態(tài)平衡濃度計算得到含汞氣體濃度，但因液態(tài)汞凝聚成一體，沒有分散，氣液接觸面積有限等限制，只適合制作低濃度輸出汞發(fā)生器，不滿足高濃度輸出的要求。

如圖2所示，是另一種氣態(tài)汞發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用氣路1(稀釋氣)和氣路2(汞源載氣)混合，恒溫水浴3、U形玻璃管4、汞滲透管7實現(xiàn)氣態(tài)汞輸出。溫度流量計5和6分別用于計量兩個氣路的氣體流量，玻璃珠8用于使含汞氣體混合均勻并溫度穩(wěn)定。該種汞發(fā)生器裝置多用于小型實驗室裝置，因汞滲透管的輸出能力受限于滲透管外部的滲透膜，可輸出的含汞氣體流量有限。同時，汞滲透管外部的滲透膜容易臟污被堵住，對進氣的潔凈度要求較高。

綜上，現(xiàn)有市場上的汞發(fā)生器普遍設(shè)計為低濃度(一般在1ug/m3-100ug/m3范圍)輸出方式，不適用于模擬試驗平臺的需求。因此，如何設(shè)計生產(chǎn)一種高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器，使其能夠滿足模擬試驗平臺的需求，已成為業(yè)界研究的主要課題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的一個目的是提供一種高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器，解決現(xiàn)有汞發(fā)生器因低濃度輸出方式，無法滿足模擬試驗平臺對高濃度氣態(tài)汞需求的問題。

根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器，該汞發(fā)生器包括：

封裝液態(tài)汞的汞源容器，該汞源容器內(nèi)設(shè)置至少一層隔離裝置，所述隔離裝置上留有氣體通孔；

容置汞源容器的溫控裝置；

連通汞源容器的小流量載氣管路；

小流量載氣攜帶汞蒸氣與大流量稀釋氣管路連通。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述隔離裝置為帶凹孔的玻璃板。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述溫控裝置包括溫控加熱爐以及支撐溫控加熱爐的支架。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述溫控加熱爐內(nèi)設(shè)有風扇、溫度傳感器和溫度控制器，所述溫度傳感器和溫度控制器連接。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述小流量載氣管路通過流量控制箱與汞源容器連通，所述大流量稀釋氣管路通過流量控制箱與汞源容器的輸出端連通。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述流量控制箱內(nèi)包括：分別與小流量載氣管路和大流量稀釋氣管路連通的載氣質(zhì)量流量計和稀釋氣質(zhì)量流量計，以及連通載氣質(zhì)量流量計和汞源容器的第一單向閥，和連通稀釋氣質(zhì)量流量計和汞源容器輸出端的第二單向閥。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，還包括：與汞源容器輸出端連通的模擬氣體管路，所述模擬氣體管路通過流量控制箱與汞源容器的輸出端連通。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述流量控制箱內(nèi)還包括：與模擬氣體管路連通的稀釋氣浮子流量計，以及連通稀釋氣浮子流量計和汞源容器輸出端的第三單向閥。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，還包括：置于小流量載氣管路與汞源容器之間的預(yù)熱盤管，所述預(yù)熱盤管置于溫控裝置內(nèi)。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，還包括：與汞源容器輸出端連通的后端反應(yīng)系統(tǒng)、泄壓閥和尾氣凈化器。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述汞源容器采用石英玻璃容器。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述小流量載氣和大流量稀釋氣的氣源采用氮氣N₂或者壓縮空氣，所述小流量載氣的流量范圍為10ml/min-100ml/min，大流量稀釋氣的流量范圍為2L/min-30L/min。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述溫控裝置內(nèi)溫度范圍為30-200℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑母邼舛葰鈶B(tài)汞發(fā)生器，包括封裝液態(tài)汞的汞源容器，該汞源容器內(nèi)設(shè)置至少一層隔離裝置，所述隔離裝置上留有氣體通孔。所述隔離裝置為帶凹孔的玻璃板。本申請將液態(tài)汞分散在凹孔內(nèi)，增大了載氣與液態(tài)汞的接觸面積，載氣在汞源容器中流動，可攜帶出高濃度的氣態(tài)汞。本申請采用小流量載氣和大流量稀釋氣組成的雙氣路混合得到所需高濃度的含汞氣體，小流量氣體流經(jīng)汞源，可以保證汞源內(nèi)部的氣液平衡，產(chǎn)生飽和汞蒸氣，而大流量稀釋氣可以滿足用戶大流量范圍內(nèi)的用氣需求。本申請利用兩個氣路的流量配比調(diào)節(jié)和溫度控制即可產(chǎn)生所需的高濃度含汞氣體。本申請?zhí)峁┑母邼舛葰鈶B(tài)汞發(fā)生器可以滿足燃煤發(fā)電行業(yè)、石化行業(yè)大型汞排放控制平臺對于高濃度氣態(tài)汞輸出的需求。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中典型氣態(tài)汞發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中另一種氣態(tài)汞發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3示出根據(jù)本申請一個方面的高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器原理圖；

圖4示出根據(jù)本申請一個方面的高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中汞源容器的主視圖；

圖5示出根據(jù)本申請一個方面的高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中汞源容器的俯視圖；

附圖標記：

1溫控加熱爐，2溫度傳感器，3風扇，4溫度控制器，5汞源容器，6預(yù)熱盤管，7尾氣凈化器，8流量控制箱，9稀釋氣浮子流量計，10稀釋氣質(zhì)量流量計，11載氣質(zhì)量流量計，12模擬氣體管路，13大流量稀釋氣管路，14小流量載氣管路，15第一單向閥，16第二單向閥，17第三單向閥，18泄壓閥，19加熱爐支架，20后端反應(yīng)系統(tǒng)；

附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。

具體實施方式

為了使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本申請作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本申請保護的范圍。

下面結(jié)合附圖對本申請作進一步詳細描述。

本申請可應(yīng)用于高濃度氣態(tài)汞輸出的試驗平臺，尤其是燃煤發(fā)電行業(yè)和石化行業(yè)汞排放控制技術(shù)研究項目。

根據(jù)本申請的一個方面，提供一種高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器，該汞發(fā)生器包括：封裝液態(tài)汞的汞源容器，該汞源容器內(nèi)設(shè)置至少一層隔離裝置，所述隔離裝置上留有氣體通孔。

進一步的，上述隔離裝置為帶凹孔的玻璃板，使得汞源容器內(nèi)部液態(tài)汞較為分散，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定濃度的含汞氣體。

本申請汞源容器內(nèi)部設(shè)計為包括至少一層隔離裝置，且該隔離裝置上上還留有氣體通孔，以便載氣在容器中流動，本申請將液態(tài)汞分散在凹孔內(nèi)，增大了載氣與液態(tài)汞的接觸面積，載氣在汞源容器中流動，可攜帶出高濃度的氣態(tài)汞。

進一步的，上述汞源容器采用石英玻璃容器。由于石英玻璃屬酸性材料，除氫氟酸和熱磷酸外，對其它任何酸均表現(xiàn)為惰性，本申請將液態(tài)汞儲存在惰性的容器中，在常溫下液態(tài)汞對石英玻璃的腐蝕程度是極微的。

本申請?zhí)峁┑囊环N高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器，該汞發(fā)生器還包括：

容置汞源容器的溫控裝置。所述溫控裝置包括溫控加熱爐以及支撐溫控加熱爐的支架。本申請溫控加熱爐主要用于控制汞源溫度。

本申請?zhí)峁┑囊环N高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器，該汞發(fā)生器還包括：

連通汞源容器的小流量載氣管路；小流量載氣攜帶汞蒸氣與大流量稀釋氣管路連通。

本申請采用小流量載氣和大流量稀釋氣組成的雙氣路混合得到所需高濃度的含汞氣體，小流量氣體流經(jīng)汞源，可以保證汞源內(nèi)部的氣液平衡，產(chǎn)生飽和汞蒸氣，而大流量稀釋氣可以滿足用戶大流量范圍內(nèi)的用氣需求。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述溫控加熱爐內(nèi)設(shè)有風扇，具體用于使溫控加熱爐內(nèi)部的氣流分布均勻。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述溫控加熱爐內(nèi)還設(shè)有溫度傳感器和溫度控制器，分別用于監(jiān)測加熱爐內(nèi)溫度和調(diào)節(jié)控制加熱爐內(nèi)溫度。所述溫度傳感器和溫度控制器連接。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述小流量載氣管路通過流量控制箱與汞源容器連通。所述大流量稀釋氣管路通過流量控制箱與汞源容器的輸出端連通。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述流量控制箱內(nèi)包括：分別與小流量載氣管路和大流量稀釋氣管路連通的載氣質(zhì)量流量計和稀釋氣質(zhì)量流量計。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述流量控制箱內(nèi)還包括：連通載氣質(zhì)量流量計和汞源容器的第一單向閥，以及連通稀釋氣質(zhì)量流量計和汞源容器輸出端的第二單向閥。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，還包括：與汞源容器輸出端連通的模擬氣體管路，所述模擬氣體管路通過流量控制箱與汞源容器的輸出端連通。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述流量控制箱內(nèi)還包括：與模擬氣體管路連通的稀釋氣浮子流量計。

本申請當采用復雜成分的模擬氣體(如含有SO₂，NOx，HCl等多種混合氣體)作為稀釋氣時，則應(yīng)采用模擬氣體管路和小流量載氣管路同時工作產(chǎn)生含汞氣體。

本申請與模擬氣體管路連通的稀釋氣流量計采用稀釋氣浮子流量計，以免質(zhì)量流量計計量復雜氣體時產(chǎn)生不可估計的誤差。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述流量控制箱內(nèi)還包括：連通稀釋氣浮子流量計和汞源容器輸出端的第三單向閥。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，還包括：置于小流量載氣管路與汞源容器之間的預(yù)熱盤管，具體用于為小流量載氣增加預(yù)熱，使其受熱均勻。所述預(yù)熱盤管置于溫控裝置內(nèi)。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，還包括：與汞源容器輸出端連通的后端反應(yīng)系統(tǒng)，用于小流量載氣攜帶汞蒸氣與大流量稀釋氣混合后的含汞氣體參與反應(yīng)。

本申請小流量載氣把汞源容器內(nèi)的飽和汞蒸氣攜帶出來，和大流量稀釋氣混合后作為含汞氣體輸送到后端反應(yīng)系統(tǒng)，參與反應(yīng)。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，還包括：泄壓閥和尾氣凈化器，具體用于當輸送到后端反應(yīng)系統(tǒng)的含汞氣體氣路發(fā)生堵塞時，氣體壓力超過設(shè)定氣壓，泄壓閥即自動打開，使含汞氣體經(jīng)過尾氣凈化器凈化后排放。

本申請系統(tǒng)配備尾氣凈化器，當輸送到后端反應(yīng)系統(tǒng)的含汞氣體氣路發(fā)生堵塞等情況時，氣體壓力超過大氣壓10psi，泄壓閥自動打開，使含汞氣體經(jīng)過凈化后排放，保證系統(tǒng)安全運行。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述小流量載氣和大流量稀釋氣的氣源采用氮氣N₂或者凈化的壓縮空氣。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述小流量載氣的流量范圍為10ml/min-100ml/min，大流量稀釋氣的流量范圍為2L/min-30L/min。

進一步的，上述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器中，所述溫控裝置內(nèi)溫度范圍為30-200℃。

本申請采用小流量(流量10ml/min-100ml/min)載氣和大流量(2L/min-30L/min)稀釋氣組成的雙氣路混合得到所需高濃度的含汞氣體。本申請利用兩個氣路的流量配比調(diào)節(jié)和溫度控制(溫度范圍30-200℃)即可產(chǎn)生所需的高濃度含汞氣體(100ug/m³-20000ug/m³)。

如圖3所示，為本發(fā)明提供的一種高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器的具體實施例。該實施例中，所述高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器包括：溫控加熱爐1、溫度傳感器2、風扇3、溫度控制器4、汞源容器5、預(yù)熱盤管6、尾氣凈化器7、流量控制箱8、稀釋氣浮子流量計9、稀釋氣質(zhì)量流量計10和載氣質(zhì)量流量計11、模擬氣體管路12、大流量稀釋氣管路13和小流量載氣管路14、第一單向閥15、第二單向閥16以及第三單向閥17、泄壓閥18、加熱爐支架19、后端反應(yīng)系統(tǒng)20。

本申請實施例中，所述溫控加熱爐1用于控制汞源溫度，所述溫度傳感器2和溫度控制器4，具體用于監(jiān)測并調(diào)整溫控加熱爐內(nèi)溫度。所述風扇3，用于使溫控加熱爐腔室內(nèi)部的氣流分布均勻。

如圖4至圖5所示，本申請實施例汞源容器5采用石英玻璃作為容器，容器內(nèi)部設(shè)計為多層帶凹孔51的玻璃板52(圖示為三層)，除容器底部這一層，其它層還需留出氣體通孔53，以便載氣在容器中流動。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請實施例汞源容器內(nèi)部液態(tài)汞較為分散，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定濃度的含汞氣體，增大與載氣的接觸面積，以制作出適合高濃度輸出的汞發(fā)生器。

本申請實施中，小流量載氣通過小流量載氣管路14，經(jīng)過載氣質(zhì)量流量計11和第一單向閥15后進入溫控加熱爐1，經(jīng)過預(yù)熱盤管6受熱均勻、溫度穩(wěn)定后進入汞源容器5，把汞源容器內(nèi)的飽和汞蒸氣攜帶出來，和大流量稀釋氣管路13的大流量稀釋氣混合后作為含汞氣體輸送到后端反應(yīng)系統(tǒng)20，參與反應(yīng)。

優(yōu)選的，本申請小流量載氣通過預(yù)熱盤管預(yù)熱，受熱均勻，溫度穩(wěn)定。

可選的，本申請實施例小流量載氣和大流量稀釋氣的氣源采用氮氣N₂或者凈化的壓縮空氣，此時大流量稀釋氣管路13和小流量載氣管路14同時工作產(chǎn)生含汞氣體。

可選的，當采用復雜成分的模擬氣體(如含有SO2，NOx，HCl等多種混合氣體)做為稀釋氣時，則應(yīng)采用模擬氣體管路12和小流量載氣管路14同時工作產(chǎn)生含汞氣體，并通過稀釋氣浮子流量計9計量稀釋氣流量，以免質(zhì)量流量計計量復雜氣體時產(chǎn)生不可估計的誤差。

進一步地，上述實施例中，還配備有尾氣凈化器7，當輸送到后端反應(yīng)系統(tǒng)20的含汞氣體氣路發(fā)生堵塞等情況時，氣體壓力超過大氣壓10psi，泄壓閥18自動打開，使含汞氣體經(jīng)過凈化后排放，保證系統(tǒng)安全運行。

進一步地，上述實施例中，所述流量控制箱8內(nèi)包括：稀釋氣浮子流量計9、稀釋氣質(zhì)量流量計10和載氣質(zhì)量流量計11、模擬氣體管路12、大流量稀釋氣管路13和小流量載氣管路14、第一單向閥15、第二單向閥16以及第三單向閥17。

進一步地，上述實施例中，所述小流量載氣的流量范圍為10ml/min-100ml/min，大流量稀釋氣的流量范圍為2L/min-30L/min。所述溫控裝置內(nèi)溫度范圍為30-200℃。本申請實施例利用兩個氣路的流量配比調(diào)節(jié)和溫度控制即可產(chǎn)生所需的高濃度含汞氣體(100ug/m³-20000ug/m³)。

本申請采用小流量(10ml/min-100ml/min)載氣和大流量(2L/min-30L/min)稀釋氣組成的雙氣路混合得到所需高濃度的含汞氣體。小流量氣體流經(jīng)汞源，可以保證汞源內(nèi)部的氣液平衡，產(chǎn)生飽和汞蒸氣。而大流量稀釋氣可以滿足用戶大流量范圍內(nèi)的用氣需求。

優(yōu)選的，本申請高濃度氣態(tài)汞發(fā)生器可放置在通風柜中，以防止含汞氣體意外泄露對操作人員產(chǎn)生吸入危害。

綜上，本申請?zhí)峁┑母邼舛葰鈶B(tài)汞發(fā)生器可以滿足燃煤發(fā)電行業(yè)、石化行業(yè)大型汞排放控制平臺對于高濃度氣態(tài)汞輸出的需求，同時汞源容器內(nèi)部液態(tài)汞較為分散，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定濃度的含汞氣體。汞源容器中的汞消耗之后，可以通過注射器將液態(tài)汞注入汞源容器，可以長期使用。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本申請不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本申請的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本申請。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申請的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本申請內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數(shù)不排除復數(shù)。裝置權(quán)利要求中陳述的多個單元或裝置也可以由一個單元或裝置通過軟件或者硬件來實現(xiàn)。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。