JPH0354437A - 排煙脱硫用のスラリ吸収液中の石灰濃度の測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、湿式脱硫装置で使用される吸収液の石灰濃度
等を測定するスラリ中の特定物質濃度のｆ！続測定方法
及びその装置に関する．［従来の技術］ 一般に、石炭焚きボイラ等に備えられる湿式脱流装置に
おいては、スラリ状の吸収液を使って排ガスを脱硫する
ようになっている．第４図に示すように、従来この種の
湿式脱硫装置１は、ボイラ２から排出される排ガスを、
一旦冷却して除塵した後、吸収塔３において循環路４に
より循環される石灰（炭酸カルシウム．ＣａＣＯｓ）の
吸収液と接触反応させてから、大気中に放出するように
なっている． この吸収液の原料となる石灰粉末は、ホッパ等を有した
投入部５おいて吸収塔３に供給されるようになっており
、また、反応により生じる石膏（ＣａＳＯ，）は、別経
路にて回収されるようになっている。

［発明が解決しようとする課ＭＥ ところで、吸収液は、ボイラ２の運転状況等に対応して
最良の状態で脱硫反応を行うために、その濃度を常時管
理しておく必要がある．しかしながら、吸収液中には難
溶性の石灰のほか、石膏、亜硫酸カルシウム（ＣａＳＯ
ｔ　＞　、石炭灰、未燃分などの固体が含まれているた
めに、石灰分を抽出して定量分析を行うことは難しく、
時間がかかるという問題があった。

例えば吸収液中の水分を除いて、その固体成分を化学的
手法で定量分析するとなれば、一日程度の期間が必要で
、リアルタイムで濃度を測定するという課題に応えるこ
とができなかった。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、スラリたる吸収液の
石灰濃度を迅速に、しかも連続的に測定できる方法及び
装置を提供すべく創案されたものである． ［課題を解決するための手段コ 本発明の第〜は、スラリに含まれる特定物質の固有の赤
外線吸収スペクトルを測定しておき、スラリを内面反射
本の周囲に均一に流通させ、内面反射体に赤外線を多重
反射させてスペクトルの強度を検出する一方、スラリの
密度を測定して、この密度とスペクトル強度とにより特
定物質の濃度を算出するものである。

また、本発明の第二は、上記方法を実施するための装置
であって、スラリが注入される試料セル内に内面反射体
を有した赤外分光光度計と、試料セルに設けられたスラ
リ攪拌手段と、スラリの密度を測定するための密度計と
、この密度計及び赤外分光光度計の情報によりスラリに
含まれる特定物質の濃度を算出する演算処理装置とを備
えたものである。

［作　用１ 上記方法によって、検出された特定物質のスペクトル強
度が、スラリの固体成分中の特定物質の含有率を示し、
その時の密度を加味することにょり濃度が算出されるこ
とになる． また、上記構成によって、赤外分光光度計は、赤外線を
内面反射体の内面を繰り返し反射させて、その周囲のス
ラリの成分分析を行う．攪拌手段は、試料セル内に流入
してきたスラリを、・内面反射体の周囲に均等に配分す
る．演算処理装置は、所定波長が予め求められたスペク
トルを抽出してその強度を積算分析し、密度計によって
測定されたスラリの密度から、特定物質の濃度を算出す
る．［実施例］ まず、本発明に係わる全反射吸収測定法（ＡＴＲ法）の
原理を第３図により説明する．試料中の成分を反射光の
透過スペクトルで判定する方法は種々知られているが、
ＡＴＲ法では反射面として通常の反射スペクトルの空気
一試料面の代りに、試料とそれより屈折率の大きい赤外
領域に透明な媒質を用い、入射角θを臨界角θｅより大
きくとり、媒質一試料界面で全反射が起こるようにする
ものである． 第３図において触質（ＡＴＲ結晶）Ａおよび試料Ｂの屈
折率をｎｌ　，ｎ２　とすると、臨界角θｅは次の式で
表わされる。

ｎ１ この全反射の様子を微視的に見ると、光は界面で反射す
るのではなく、ある深さｄｐだけ試ｎＢ側に入り込んで
から全反射する。このとき、試料Ｂに吸収のない波数領
域では光は全反射するが、吸収のある領域では１００％
全反射するのではなく、吸収の強さに応じて全反射光の
強度が落ちる。したがって、この反射エネルギを測定す
れば、透過スペクトルに類似した全反射スペクトルが得
られる． 次に、本発明の実姥例を説明ナる。

まず第１図によって、本発明に係るスラリ中の特定物質
濃度の測定装置の一実施例を説明する，本実施例は、石
炭焚きボイラ等に備えられる脱硫装置１に適用した場合
を示しており、スラリとしての脱硫装置の吸収液中の、
特定物質としての石灰（炭酸カルシウム）の濃度を測定
するものである。

この測定装置は、吸収液Ｓが注入される試料セル１１及
び試料セル１１内にセットされた内面反射体１２を有し
た赤外分光光度計１３と、試料セルｉｔに設けられた攪
拌手段１４と、吸収液Ｓの密度を計測するための密度計
１５と、密度計１５及び赤外分光光度計１３の情報によ
り石灰濃度を算出する演算処理装置１６とにより主とし
て構成されている、 赤外分光光度計１３は、赤外線がある物質に当るとその
分子構造によって特有の振動エネルギの吸収を行うこと
（赤外分光法）を利用して、水溶液中の有機成分の分析
等を行う公知のものである，この光度計１３には、内面
反射体１２への赤外線Ｒを発生させるための光源装置ｌ
７と、内面反射体ｌ２から出た赤外線Ｒを受けてこれを
演算処理装置１６へ情報伝達する検出器ｌ８とが備えら
れている． 内面反射体ｌ２は、略円柱状の硬質な結晶体で或り、赤
外線Ｒの光路に沿って設けられている，そして一端側か
ら入ってきた赤外線Ｒを、その内面ｌ９及び内面反射＃
１２の外周近傍である分析有効層２０において繰り返し
反射（多重反射冫させることにより、ｆｌｌ！！＃１曲
から出る赤外＠Ｒにスペクトル情報を付与させるように
なっている．即ち、上記ＡＴＲ法を実施するための「媒
質」となる．試料セル１１は、吸収液Ｓを密閉状に収容
する殻体で成り、その中心で内面反射体１２を保持して
いる．そしてその開部である内面反射体１２の径方向外
方には、脱硫装置ｌの吸収塔３に備えられた循環路４か
ら分岐された吸収液注入管２ｌと吸収液注出管２２とが
接続され、循環中の吸収液Ｓを、試料セル１１内に導入
できるようになっている． これら注入出管２１．２２との接続部である注入口２３
及び注出口２４は、試料セル１１め中心から互いに反対
方向に信位されて形戒されている．そして吸収液注入管
２１の途中には、吸収？？！Ｓに所定の流速を与えるた
めのボンプ２５が設けられている．即ち、注入された吸
収液Ｓが旋回流を形成ずるようになっており、これら注
入出口２３，２４とボンプ２５とが、攪拌手段１４を形
成していることになる． 演算処理装置１６は、検出器１８が受けた赤外線吸収ス
ペクトルの内から、石灰のスペクトルを抽出して、その
ピーク面積によって強度を演算（積算）すると共に、こ
れを固体成分の比に換算するようになっている．そして
、その時の吸収液の密度（比重）から、吸収液中の石灰
濃度（重量％）を算出して、データ表示するようになっ
ている。

この他、内面反射体１２の近傍に、その表面の汚れを洗
浄するための洗浄手段２６が設けられている．この洗浄
手段２６は、内面反射体１２の外周に臨んで設けられた
複数のノズル２７と、ノズル２７に清水を導くパイブ２
８とで成り、清水を間欠的に噴出させることで、内面反
射体ｌ２の光学的な健全性を維持させるようになってい
る。

また、循環路４と注人出管２１．２２との接続部には、
切換弁２９が設けられ、適宜開閉されることで、連続し
て或いは必要に応じて、吸収液Ｓの濃度測定ができるよ
うになっている，次に本発明に係わるスラリ中の特定物
質濃度のｉ１１Ｊ定方法の一実施例を、上記実施例の作
用として説明する． 第２図に示すように、まず、石灰のみが混入された標準
吸収液を作製して、これを試料セルｌｌ内に注入し、そ
の赤外線吸収スペクトルの波長を測定して、これを演算
処理装置１６に記憶させておく．（第２図（ａ）参照） そして、切換弁２９を操作して、試料セル１１内に循環
する吸収液Ｓの一部を吸収液注入菅２ｌを介して試料セ
ル１１内に注入すると同時に、ボンプ２５を作動させて
加圧し、内面反射体１２の長手軸廻りの旋回流を形或す
る， この状態で、赤外分光光度計１３を作動させる．即ち、
光源装置１７から赤外線Ｒを発射し、内面反射＃１２に
おいて多重反射させることで、その外周の分析有効層２
０内の吸収液Ｓの吸収スペクトルを検出する． 演算処理装置１６は、検出された全スペクトルから、該
当波長のスペクトル、即ち石灰（炭酸カルシウム）の吸
収スペクトルを抽出してその強度を積算し（第２図（ｂ
）参照）、さらに吸収液Ｓ中の固＃戒分比を算出する。

一方密度計１５は、試料セル１１から吸収液注出管２２
によって循環路４に戻る途中の吸収液Ｓの密度を測定し
、この測定値情報を演算処理装置１６に入力させる． そして演算処理装置１６は、スペクトル強度と密度とか
ら、吸収液Ｓ中の石灰濃度を算出し、データ表示する． このように、本発明はＡＴＲ法と赤外分光法の光度計と
を組み合せ、スラリ中の特定物質の濃度を精度よく、し
かもリアルタイムで測定できるようにしたところに特長
を有する．即ち、内面反射体１２を備えた赤外分光光度
計１３の試料セル１１に、内面反射体１２の周囲でスラ
リの混合状態を常に均一とするための撹拌千段１４及び
密度計１５を設けて、赤外線吸収スペクトルにより石灰
濃度を測定するようにしたので、循環中の吸収液Ｓ中の
石灰濃度が直ちに判明し、しかも切換弁２９を操作する
だけで、続けて測定することもできる．即ち、迅速かつ
連続的な吸収液管理ができ、脱硫装置１の最良の制御の
実現に貢献できる．そして撹拌手段１４を設けたことで
、内面反射体１２の周りの不均一性（沈澱や滞留）が防
止できる．即ち吸収液Ｓのスラリ特性に応じた測定が可
能になった． なお、内面反射体の硬質な材料としては、吸収液によっ
て摩耗しないような物質、例えばゲルマニウム製とする
ことが望ましい．具体的にはＡＴＲ装置で利用されてい
る液体用円筒形結晶体を応用すればよい。

また撹拌手段としては、旋回流を与えるものであればよ
く、回転翼等を試料セルに備えるようにしてもよい。

さらに洗浄手段としては、本実施例のようなウォータジ
ェットのほか、超音波を内面反射本ｌ２の外周に沿って
形或する、或いは酸によって洗浄４ するようにしても楕わない． ［発明の効果］ 以上要するに本方法及び装置の発明によれば、内面反射
体に多重反射する赤外線によってスラリの吸収スペクト
ルを得ることができ、スラリ中の特定物質の濃度を迅速
かつ連続的に測定できるという、優れた効果を発揮する
．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるスラリ中の特定物質濃度の測定
装置の一実施例を示した構成図、第２図は本発明に係わ
るスラリ中の特定物質濃度の測定方法の一実施例を示し
たフローチャート、第３図はＡＴＲ法原理を説明するた
めの概念図、第４図は従来の技術を説明ずるためのボイ
ラの湿式脱流装置を示した構成図である。 図中、１１は試料セル、１２は内面反射体、１３は赤外
分光光度計、１４はスラリ撹拌手段、１５は密度計、１
６は演算処理装置、Ｓはスラリたる吸収液である． 第３図 第 ２ 図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スラリに含まれる特定物質の固有の赤外線吸収スペ
   クトルを測定しておき、上記スラリを内面反射体の周囲
   に均一に流通させ、該内面反射体に赤外線を多重反射さ
   せて上記スペクトルの強度を検出する一方、上記スラリ
   の密度を測定して、該密度と上記スペクトル強度とによ
   り上記特定物質の濃度を算出することを特徴とするスラ
   リ中の特定物質濃度の測定方法。 ２、スラリが注入される試料セル内に内面反射体を有し
   た赤外分光光度計と、上記試料セルに設けられたスラリ
   攪拌手段と、上記スラリの密度を測定するための密度計
   と、該密度計及び上記赤外分光光度計の情報により上記
   スラリに含まれる特定物質の濃度を算出する演算処理装
   置とを備えたことを特徴とするスラリ中の特定物質濃度
   の測定装置。