Mercury Stack Gas Monitor
SM-4

Monitorização contínua de emissões totais de mercúrio em gases de combustão (CEM)

Funcionamento contínuo
Diluição da amostra diretamente na chaminé - funciona praticamente com qualquer matriz de amostra
Conversor sem manutenção diretamente na chaminé - sem transporte de mercúrio reativo durante o percurso
Princípio termocatalítico a baixa temperatura
Deteta mercúrio elementar, iónico e endurecido
Sistemas de calibração automática (iónico e elementar)
QAL3 automático como opção
Teste de adequação e certificação
por (QAL1)

Campos de aplicação

O SM-4 da Mercury Instruments foi desenvolvimento especialmente para medir, de modo preciso e confiável, até mesmo as mais baixas concentrações de mercúrio em gases de combustão com uma matriz complexa (SO2, NOx, HCl e outros).

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Campos de aplicação típicos:

Monitoramento de emissões para sistemas do 13º e do 17º decreto alemão relativo à proteção de emissões. BImSchV
Centrais a carvão
Incineradoras de lixo
Incineradoras de lodo de clarificação
Fornos de cimento
Percepção da situação de emissões de Hg e determinação da eficiência
de técnicas de redução de Hg
Tratamento térmico de solos contaminados, resíduos especiais, etc.
Sistemas metalúrgicos com potenciais emissões de Hg

Um exemplo:

Central Elétrica do Nevada,
Valmy Sation, USA

Princípio de Funcionamento

A sonda de amostragem aquecida está instalada na chaminé. Uma bomba ejetora sem manutenção libera continuamente o gás de amostra para uma unidade de diluição e passa através de um filtro de partículas aquecidas. Um orifício crítico estabiliza o fluxo da amostra, tornando-a independente da pressão na chaminé. O vácuo de sucção é continuamente monitorando por um sensor de pressão para tornar a operação confiável. Um fluxo parcial da amostra diluída é passado através de um catalisador onde as diferentes formas de mercúrio contidas na amostra são convertidas para o estado elementar. Esta amostra tratada é depois transportada para o detetor de mercúrio através de tubulação PFA ligeiramente aquecida, que pode estar algumas dezenas ou mesmo centenas de metros afastada da sonda de amostragem. O detetor (Mercury Ultratracer UT-3000) utiliza uma técnica de pré-concentração apresentada pelo exclusivo Mercury Instruments GoldTrap, um dos mais sensíveis e seletivos dispositivos de deteção de mercúrio no mercado.

Para determinar o teor de mercúrio elementar e iónico, encontra-se disponível opcionalmente uma função destinada à especiação.

Reator termocatalítico

O mercúrio está presente no gás de combustão principalmente numa forma elementar, apesar de também existir mercúrio iónico e composto. Para medir o mercúrio total, é necessário recolher analiticamente todas as especiações. Para tal, o SM-4 recorre à termocatálise que reduz todo o mercúrio à sua forma elementar. O reator termocatalítico funciona sem reagentes químicos húmidos, a uma temperatura ligeiramente superior a 200 °C. Isto garante uma elevada fiabilidade e uma manutenção reduzida.

Todas as superfícies que entram em contacto com o gás de amostra são aquecidas a temperaturas >200 °C para evitar uma adsorção do mercúrio.

O tubo de amostragem é feito de perfluoro-alcóxi-alcano (PFA), um material que se distingue por ter uma interação extremamente baixa com o mercúrio.

A redução de ligações de Hg ocorre a temperaturas muito superiores ao ponto de condensação. Isto impede a formação de condensação, que provocaria mais interferências de sinal e picos inespecíficos.

Detetor

O SM-4 utiliza um detetor altamente sensível baseado no princípio da absorção atómica e apresenta uma unidade de fusão (GoldTrap) ligada a montante. A superfície de ouro ultrapuro captura o mercúrio que é depois abruptamente libertado quando a armadilha de ouro é rapidamente aquecida até aos 700º C aproximadamente.

Não é necessário usar gases portadores especiais porque o ar filtrado é usado como agente portador. Isto também se destina à autolimpeza da GoldTrap, aumentando a sua vida útil.

Sonda de amostragem

A sonda de amostragem tem um papel fundamental: extrair uma amostra significativa de gás e fornecê-la ao sistema de tratamento da amostra. Todos os componentes que entram em contato com a amostra são feitas de PFA (perfluoralkoxy) ou revestidos a sílica, garantindo um efeito de memória mínimo. Todos os componentes são aquecidos para que o mercúrio não fique retido na sonda. Um filtro ativado automaticamente mantém as partículas afastadas do caminho analítico da amostra. Uma válvula automática permite que o gás de calibração seja introduzido a montante do filtro de amostra. A unidade de diluição e o catalisador são incorporados na sonda de amostragem, garantindo assim o comprimento mínimo para as suas linhas de ligação.

Prevenção de interferências

O SO2, NOx, HCl e VOCs (hidrocarbonetos voláteis) interferem todos com as técnicas de medição de mercúrio standard.

Os CEMs de mercúrio mais recentes tentam minimizar este efeito negativo com uma fase de fusão ou diluição da amostra. No entanto, a fusão, por si só, atinge os seus limites quando a superfície do ouro é afetada pelos constituintes da matriz, enquanto que a diluição da amostra sozinha não pode reduzir a interferência para níveis toleráveis.

O SM-4 utiliza a diluição da amostra e a fusão da armadilha de ouro para eliminar completamente a interferência.

Calibração Automática

O SM-4 pode ser equipado com um gerador de gás de calibração automático (IAS HovaCAL para HG iónico ou Mercury Instruments MC-3000 para Hg elementar).

Para atender aos mais recentes requisitos em termos de garantia de qualidade, o QAL3 pode, de acordo com a DIN EN 14181, ser automatizado com um HovaCAL integrado no SM-4.

Vantagens especiais do SM-4

Método termocatalítico seco: não necessita de reagentes, reabastecimentos de água ou substituições da recarga de reagente sólido
A diluição da amostra elimina interferências dos gases de matriz, como o SO2, NOx e HCl e produz um grande intervalo de medição
Não são produzidos resíduos líquidos nem condensados
Sensibilidade extremamente elevada: o intervalo de medição é de 0,05 µg/m³
Limpeza automática do filtro de partículas
Resposta rápida: t(90) tempo habitual de 180 segundos
Comprimento da linha da amostra até 300 pés (aprox. 90 metros)
Como opção, o gerador de gás de calibração iónica permite a garantia de qualidade automática (QAL3)
Opção para instalar um gerador de gás de calibração de mercúrio elementar, com rastreio de NIST, dentro do gabinete do analisador.
Manutenção muito reduzida,
(Intervalo de manutenção segundo a determinação de adequabilidade: 3 meses, programável)

Componentes do sistema

Sistema de tratamento da amostra com sonda de amostragem destacável
Conjunto aquecido com linha de amostra, linha de fornecimento de ar, linha de abastecimento de gás de calibração
Módulo do controlador da sonda
Gabinete do analisador com detetor e calibrador (opção)

Mercury Stack Gas Monitor SM-4:
Especificações técnicas

Componente medido:

Mercúrio total (especiação iónica e elementar opcional)

Princípio de medição:

Sonda de diluição com conversor termocatalítico na chaminé,
Amalgamação (MI GoldTrap),
Espectrómetro de absorção atómica de vapor a frio (CVAAS),
Comprimento de onda: 253,7 nm

Intervalo de medição:

0,05 µg/m³ - 500 µg/m³ Hg
(até 1000 µg/m³ opcionalmente):

Limite de deteção
(detetor / sistema):

0,0001 µg/m³ (detetor);
<0,01 µg/m³ (sistema)

Tempo de resposta:

180 – 360 segundos

Temperatura máx. do gás da amostra:

250°C

Amplitude da temperatura ambiente permitida:

-5°C a 40°C

Comprimento da linha de amostra:

até 30 m (100 pés),
até 100 m (300 pés) opcionalmente

Saída de sinal:

analog: 4-20 mA (500 Ω max.)
protocolo de série: RS 232
Modbus RTU/RS485 (opção)
Ethernet (opção)

Saída de estado:

3 x pares de contactos de relé
(contactos secos)

Acesso remoto:

Modem e software de comunicações SM-4 (opção)

Fonte de alimentação:

230 V / 50 Hz;
(110 V / 60 Hz opcionalmente)

Consumo de energia:

Gabinete do analisador: 450 VA;
Conversor - Sonda: 1000 VA;
linha de amostra aquecida: 30 VA / metro

Dimensões:

Gabinete do analisador:
161 x 80 x 60 cm (63,6”x 31,5”x 23,6”) AxLxP
Sonda:
36 x 36 x 66 cm (14.2”x 14.2”x 26”) AxLxP
Controlador da sonda:
48 x 44 x 27 cm (19”x 17” x 11”) AxLxP

Peso:

Analisador (incluindo calibrador automático): 130 kg (285 lbs)
Controlador da sonda: 14 kg (30 lbs)
Unidade do conversor: 28 kg (62 lbs)

Consumo de ar:

6 bar (85 PSI); 16 l/min aprox.

Calibração:

Automática, gerador de gás de calibração para Hg elementar, montado (opcional)
Automática, gerador de gás de calibração para Hg iónico, integrado (opcional)
Colocação manual e aquecido para ligar uma fonte de gás de calibração (p. ex. HOVACAL®)

Certificações:

Em conformidade com US EPA 40CFR60 PS-12A Mercury CEMS

Certificado (English)

Como fornecedor líder de equipamento de análise de alta precisão, esforçamo-nos por disponibilizar sempre soluções de qualidade superior. Os nossos produtos são fabricados de acordo com as normas de qualidade ISO 9001.

Promovido pelo Ministério de Economia e Tecnologia da Alemanha com base numa decisão do Parlamento Alemão