Mercury Stack Gas Monitor
SM-4

Surveillance des émissions totales de mercure
dans les gaz de fumées

Fonctionnement continu
Dilution d'échantillon directement au niveau de la cheminée - fonctionne avec n'importe quelle matrice d'échantillon
Convertisseur sans entretien directement sur la cheminée - pas de transport de mercure réactif
Principe thermo-catalytique à faible température
Détecte le mercure élémentaire, ionique et organique
Systèmes de calibrage automatique (ionique et élémentaire)
QAL3 automatique en option
Homologué et certifié par : (QAL1)

Champs d'application

Le SM-4 de Mercury Instruments a été spécialement conçu pour mesurer les concentrations très basses de mercure dans les gaz de fumées avec précision et fiabilité, grâce à une matrice complexe (SO2, NOx, HCl et autres).

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Les domaines d’application typiques comprennent:

Surveillance des émissions pour les installations de la 13e et 17e BImSchV
Centrales thermiques à charbon
Installations d’incinération des déchets
Installations d’incinération des boues d’épuration
Fours à ciment
Détermination de la situation en termes d’émissions de mercure et identification de l’efficacité des techniques d’atténuation de la teneur en mercure
Traitement thermique des sols contaminés, déchets spéciaux, etc.
Installations métallurgiques avec émissions potentielles de mercure

Un exemple:

Centrale électrique de
Valmy Sation, Nevada, USA

Principe de fonctionnement

Une sonde d'échantillonnage chauffée est montée sur la cheminée. Une pompe à éjecteur sans entretien extrait continuellement des échantillons de gaz vers une unité de dilution, qui passent ensuite dans un filtre à particule chauffé. Un orifice à écoulement critique stabilise le flux d'échantillon, ce qui le rend indépendant de la pression de la cheminée. La dépression provoquée par aspiration est continuellement surveillée par un capteur de pression pour que le fonctionnement soit fiable. Un flux partiel de l'échantillon dilué passe par un catalyseur, où les différentes formes du mercure contenues dans l'échantillon sont converties à l'état élémentaire. Cet échantillon traité est ensuite transporté vers le détecteur de mercure, à travers un tube en PFA légèrement chauffé, qui peut être situé à des dizaines voire des centaines de pieds de la sonde d'échantillonnage. Le détecteur (Mercury Ultratracer UT-3000), un des appareils de détection de mercure les plus sensibles et sélectifs du marché, utilise une technique de pré-concentration avec le collecteur GoldTrap de Mercury Instruments.

Pour la détermination des quantités de mercure élémentaire et ionique, une fonction pour la spéciation est disponible en option.

Réacteur thermo-catalytique

Dans les gaz de fumées, le mercure est présent principalement sous forme élémentaire, bien que le mercure ionique et le mercure organique soient également présents. Pour mesurer le mercure total, il faut que toutes les spéciations soient déterminées de manière analytique. Pour arriver à ce résultat, le SM-4 utilise la méthode thermo-catalytique pour convertir tout le mercure dans sa forme élémentaire. Le réacteur thermo-catalytique fonctionne sans chimie par voie humide à une température légèrement supérieure à 200 °C. Cela garantit une plus grande fiabilité et un besoin d’entretien plus faible.

Toutes les surfaces qui entrent en contact avec les échantillons de gaz sont chauffées à des températures de >200 °C afin d’empêcher une adsorption du mercure.

La ligne d’échantillonnage est composée de perfluoroalkoxy (Teflon-PFA), un matériau qui se distingue par son interaction extrêmement faible avec le mercure.

La réduction des composés mercuriques se produit à des températures largement supérieures au point de rosée. Aucun condensat ne peut donc se former, ce qui provoquerait un bruit de fond plus élevé et des pics non spécifiques.

Détecteur

Le SM-4 utilise un détecteur haute sensibilité basé sur le principe de l'absorption atomique, et contient une unité d'amalgamation (GoldTrap) connectée en amont. La surface en or ultra-pur capture le mercure qui est ensuite relâché brusquement lorsque le collecteur en or est chauffé rapidement à une température de 700ºC.

Il n’est pas nécessaire de recourir à des gaz porteurs car l’air filtré est utilisé comme porteur. Cela sert de l'autopurification au collecteur en or et augmente sa durée de vie.

Sonde d'échantillonnage

La sonde d'échantillonnage joue un rôle clé : elle extrait un échantillon représentatif de gaz et l'envoie vers le système de conditionnement de l'échantillon. Toutes les parties qui entrent en contact avec l'échantillon sont fabriquées en PFA (perfluoroalkoxy) ou revêtues de silice, ce qui garantit un effet de mémoire minimum. Toutes les pièces sont chauffées afin que le mercure ne soit pas retenu dans la sonde. Un filtre à rétrobalayage automatique enlève les particules de la trajectoire d'analyse de l'échantillon. Une vanne automatique permet au gaz de calibrage d'être introduit en amont du filtre à échantillon. L'unité de dilution et le catalyseur sont intégrés dans la sonde d'échantillon, ce qui assure une longueur minimale de leurs lignes de connexion.

Prévention des interférences

SO2, NOx, HCl, et VOC (hydrocarbures volatils) interfèrent avec les techniques classiques de mesure du mercure (AAS, AFS).

Les CEM de mercure les plus récents essaient de réduire cet effet négatif avec une étape d'amalgamation ou une dilution de l'échantillon. Cependant, l'amalgamation seule atteint ses limites lorsque la surface en or est modifiée par les composants de la matrice, alors que la dilution de l'échantillon ne réduit pas les interférences à un niveau acceptable.

Le SM-4 utilise ces deux méthodes pour éliminer totalement les interférences.

Calibrage automatique

Le SM-4 est équipé d’un générateur de gaz de calibrage automatique (IAS HovaCAL pour le mercure ionique ou Mercury Instruments MC-3000 pour le mercure élémentaire) . Cela rend possible aussi bien un contrôle du gaz de référence qu’un calibrage automatique à des intervalles de temps prédéfinis.

Afin de respecter également les exigences actuelles d’assurance qualité, la QAL3 peut être automatisée, conformément à la norme DIN EN 14181, avec le HovaCAL intégré dans le SM-4.

Avantages spéciaux du SM-4

Méthode thermo-catalytique par voie sèche : aucun besoin de réactif, de remplissage d'eau ni de remplacement de cartouche de réactif solide
Convertisseur à basse température (200 °C)
La dilution de l'échantillon élimine les interférences des gaz de la matrice tels que SO2, NOx, et HCl et fournit une grande plage de mesure
Aucun déchet liquide ou condensat n'est créé
Très haute sensibilité : la plage de mesure inférieure est de 0,05 µg/m³
Nettoyage automatique du filtre à particules
Réponse rapide : t(90) temps, en général 180 sec
Longueur de la ligne d'échantillonnage atteignant 100 m)
Le générateur de gaz de calibrage ionique disponible en option permet une assurance qualité automatique (QAL3)
Possibilité d'installer un générateur de gaz de calibrage de mercure élémentaire, traçable par NIST, à l'intérieur de la cabine de l'analyseur
Très faible entretien
(L’intervalle d’entretien de 3 mois, selon l'essai de qualification) peut être automatisé)

Composants système

Système de conditionnement d'échantillon avec sonde d'échantillonnage amovible
Faisceau chauffé contenant la ligne d'échantillonnage, la ligne d'alimentation en air, la ligne d'alimentation en gaz de calibrage
Module de contrôle de sonde
Cabine d'analyse avec détecteur et calibreur (option)

Mercury Stack Gas Monitor SM-4:
Spécifications techniques

Composant de mesure:

Mercure total (spéciation ionique et élémentaire en option)

Principe de mesure:

Sonde de dilution avec convertisseur thermo-catalytique sur la cheminée,
Amalgamation (MI GoldTrap),
Spectrométrie d'absorption atomique à vapeur froide CVAAS),
Longueur d’onde: 253,7 nm

Convertisseur:

Type de basse température (200 °C) ; directement au niveau de la cheminée

Plage de mesure:

0,05 μg/m³ - 500 μg/m³ Hg
(à 1000 µg/m³ en option)

Limite de détection:

0,0001 μg/m³ (détecteur);
< 0,01 μg/m³ (système)

Temps de réponse:

180 – 360 seconds t[90]

Température maximale d'échantillon de gaz:

250 °C

Plage de température ambiante autorisée:

-5 à 40 °C

Longueur de la ligne d'échantillonnage:

Jusqu'à 30 m; jusqu'à 100 m en option

Sortie du signal:

analogue: 4-20 mA (500 Ω max.)
en série: RS 232
Modbus RTU/RS485 (en option)
Ethernet (en option)

Sortie d'état:

3 x paires de contacts de relais
(contacts secs)

Accès à distance:

via modem et logiciel de communication SM-4 (en option)

Alimentation électrique:

230 V / 50 Hz;
(110 V / 60 Hz en option)

Consommation électrique:

Cabine d'analyseur: 450 VA;
Sonde-convertisseur: 1000 VA;
ligne d'échantillonnage chaufée: 30 VA / m

Dimensions:

Cabine d'analyseur:
161 x 60 x 60 cm (H x L x P)
Sonde:
36 x 36 x 66 cm (H x L x P)
Contrôleur de sonde:
48 x 44 x 27 cm (H x L x P)

Poids:

Analyseur (calibreur automatique inclus): 130 kg
Sonde: 28 kg
Contrôleur de sonde: 14 kg

Consommation d'air:

env. 16 l/min (6.5 bar)

Calibrage:

automatique, générateur de gaz de calibrage pour mercure élémentaire intégré (en option)
automatique, générateur de gaz de calibrage pour mercure ionique, intégré (en option)
manuel, raccord chauffant pour la connexion à une source de gaz de calibrage (par ex. HOVACAL®) disponible

Certifications:

Conforme à US EPA 40CFR60 PS-12A Mercury CEMS

ISO 9001

En tant que principal fournisseur d'équipement d'analyse haute précision, nous cherchons à offrir constamment des solutions d'excellente qualité. Nos produits sont fabriqués conformément à la norme de qualité ISO 9001.

Encouragé par le Ministère Fédéral de l’Économie et des Technologies par décision de la Diète fédérale allemande