JP2014232017A - Measurement apparatus for metal carbonyl in gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばボイラ燃料排ガス中に含まれる金属カルボニルの計測装置に関するものである。 The present invention relates to a measuring device for metal carbonyl contained in, for example, boiler fuel exhaust gas.
例えば、発電用ボイラなどの燃焼装置排ガスや、石炭ガス化複合発電(IGCC)用の石炭ガス化ガスと、高炉ガスなどのガスタービンコンバインドサイクル発電(GTCC)用の燃料ガスには、金属カルボニル化合物(テトラカルボニルニッケル(Ni(CO)4)、ペンタカルボニル鉄(Fe(CO)5)の有害物質が含まれるので、その計測技術が提案されている(特許文献1、2)。 For example, combustor exhaust gas such as a boiler for power generation, coal gasification gas for coal gasification combined power generation (IGCC), and fuel gas for gas turbine combined cycle power generation (GTCC) such as blast furnace gas include metal carbonyl compounds. Since harmful substances such as (tetracarbonylnickel (Ni (CO) 4 ) and pentacarbonyl iron (Fe (CO) 5 ) are contained, measurement techniques thereof have been proposed (Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、従来技術の金属カルボニルの測定方法は、金属カルボニルを吸収する吸収液を入れた吸収ビンを用いてのバッチ処理であるので、以下のような問題がある。
1) 金属カルボニル化合物の内、特に主となる、テトラカルボニルニッケルNi(CO)4、ペンタカルボニル鉄Fe(CO)5に着目した計測を実施しているが、オンライン・リアルタイムでの計測ではなく、プラント内の現場においては採取のみであり、その後の分析室における分析が必要なために、現場での連続監視ができない。
2) また、上述の2種の金属カルボニル以外に、例えばCo2(CO)8、Mn2(CO)10、Cr(CO)6、V(CO)6などがある。
However, since the conventional method for measuring metal carbonyl is a batch process using an absorption bottle containing an absorption liquid that absorbs metal carbonyl, there are the following problems.
1) Of the metal carbonyl compounds, the main measurements are tetracarbonyl nickel Ni (CO) 4 and pentacarbonyl iron Fe (CO) 5 . Since only the sampling is performed at the site in the plant and the subsequent analysis in the analysis room is required, continuous monitoring at the site is not possible.
2) Besides the above-mentioned two kinds of metal carbonyls, there are, for example, Co 2 (CO) 8 , Mn 2 (CO) 10 , Cr (CO) 6 , V (CO) 6 and the like.
よって、プラント内の現場での金属カルボニル化合物の連続監視が可能な金属カルボニル化合物計測装置の出現が切望されている。 Therefore, the appearance of a metal carbonyl compound measuring apparatus capable of continuously monitoring metal carbonyl compounds at the site in the plant is eagerly desired.
本発明は、前記問題に鑑み、金属カルボニル化合物の連続監視が可能な金属カルボニル化合物計測装置を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a metal carbonyl compound measuring apparatus capable of continuously monitoring a metal carbonyl compound.
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、ガス煙道内の被測定ガスを吸引する吸引手段と、吸引された排ガスを金属カルボニルが液化する温度以下に冷却する冷却器と、前記冷却器内に設けられ、液化した金属カルボニルを被測定ガスから分離する分離器と、前記冷却器内に設けられ、前記分離器内の液体状の金属カルボニルを所定量捕集する液体セルと、前記液体セル中の金属カルボニルを計測する赤外分光分析手段と、を具備することを特徴とするガス中の金属カルボニルの計測装置にある。 A first invention of the present invention for solving the above-described problems includes a suction means for sucking a gas to be measured in a gas flue, a cooler for cooling the sucked exhaust gas to a temperature below which the metal carbonyl is liquefied, A separator provided in the cooler for separating the liquefied metal carbonyl from the gas to be measured; a liquid cell provided in the cooler for collecting a predetermined amount of the liquid metal carbonyl in the separator; And an infrared spectroscopic analysis means for measuring metal carbonyl in the liquid cell.
第1の発明によれば、金属カルボニル化合物を排ガス中から冷却器内で液化させて分離し、分離した金属カルボニルを液体状で赤外吸収分析することで、オンライン・リアルタイムで計測することが可能となり、現場での排ガス中に金属カルボニルの連続監視ができる。 According to the first invention, the metal carbonyl compound can be liquefied and separated from the exhaust gas in a cooler, and the separated metal carbonyl can be measured in online and real-time by performing a liquid infrared absorption analysis. Therefore, continuous monitoring of metal carbonyl in the exhaust gas at the site is possible.
第2の発明は、ガス煙道内の被測定ガスを吸引する吸引手段と、吸引された排ガスを金属カルボニルが液化する温度以下に冷却する冷却器と、前記冷却器内に設けられ、液化した金属カルボニルを被測定ガスから分離する分離器と、分離器内の液体状の金属カルボニルを、前記冷却器の外部で加熱する加熱器と、加熱されたガス成分を所定量捕集する気体セルと、前記気体セル中の金属カルボニルを計測する赤外分光分析手段と、を具備することを特徴とするガス中の金属カルボニルの計測装置にある。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a suction means for sucking a gas to be measured in a gas flue, a cooler for cooling the sucked exhaust gas to a temperature lower than a temperature at which metal carbonyl is liquefied, and a liquefied metal provided in the cooler. A separator for separating carbonyl from the gas to be measured, a heater for heating the liquid metal carbonyl in the separator outside the cooler, a gas cell for collecting a predetermined amount of the heated gas component, And an infrared spectroscopic analyzing means for measuring metal carbonyl in the gas cell.
第2の発明によれば、金属カルボニル化合物を排ガス中から冷却器内で液化させて分離し、分離した金属カルボニルを液体状から加熱器で気化させて気体状で赤外吸収分析することで、オンライン・リアルタイムで計測することが可能となり、現場での排ガス中に金属カルボニルの連続監視ができる。 According to the second invention, the metal carbonyl compound is liquefied and separated in the cooler from the exhaust gas, and the separated metal carbonyl is vaporized from the liquid state by the heater and analyzed in the gaseous infrared absorption, It is possible to measure on-line and in real time, and it is possible to continuously monitor metal carbonyl in the exhaust gas on site.
本発明によれば、金属カルボニル化合物の計測を、オンライン・リアルタイムで計測することが、プラント設備の現場において可能となり、現場での排ガス中に金属カルボニルの連続監視ができる。 According to the present invention, it is possible to measure a metal carbonyl compound on-line and in real time at the site of plant equipment, and continuous monitoring of metal carbonyl in exhaust gas at the site can be performed.
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this Example, Moreover, when there exists multiple Example, what comprises combining each Example is also included.
図1は、実施例1に係る金属カルボニルの計測装置の概略図である。図1に示すように、本実施例に係る金属カルボニルの計測装置は、ガス煙道12内の被測定ガスである排ガス11を吸引するガス吸引手段10と、吸引された排ガス11を金属カルボニルが液化する温度以下に冷却する冷却器30と、前記冷却器30内に設けられ、液化した金属カルボニル31を排ガス11から分離する分離器32と、前記冷却器30内に設けられ、分離器32内の液体状の金属カルボニル31を所定量捕集する液体セル33と、前記液体セル33中の金属カルボニル(液体)31を計測する赤外発光部34と受光部35からなる赤外分光分析手段と、を具備するものである。
FIG. 1 is a schematic diagram of a metal carbonyl measuring apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the metal carbonyl measuring device according to the present embodiment includes a gas suction means 10 for sucking an
排ガス11は吸引ポンプP1により吸引され、ガスメータ37によりガス吸引量を計測している。また、液体セル33には、金属カルボニル31を吸引する吸引ポンプP2が接続されており、所定量の金属カルボニル(液体)31を液体セル33中に導入して、赤外発光分析をしている。
The
ここで、ガス吸引手段10としては、排ガス11が流入する煙道12内に、ガス採取管13を設けている。このガス採取管13は、先端に円筒ろ紙14を有し、アルミ製保護外筒で囲まれたガラス製ダストフィルター15と、このダストフィルター15に接続され、内側にガラス管が位置するガラス製の採取管本体16から構成されている。
Here, as the gas suction means 10, a
また、ガス採取管13の後流側の一端側は、蛇腹状の管17を介して冷却槽18内に入れたドレンビン19に接続されている。この冷却槽18内では、ドレンビン19は投込みクーラーにより0℃に冷却される。ドレンビン19には、塩化カルシウム20を充填した塩化カルシウ塔21が接続されている。ドレンビン19及び塩化カルシウム塔21は共に排ガス11中の水分を除去するためのものであり、塩化カルシウム塔21を通過させることにより、排ガス11中の水分が完全に除去される。
In addition, one end side of the wake side of the
次に、こうした構成の装置を用いてニッケルカルボニルを測定する方法について説明する。 Next, a method for measuring nickel carbonyl using an apparatus having such a configuration will be described.
1.金属カルボニルの捕集準備
上記したように先端に円筒ろ紙14を有するガラス製ダストフィルター15と、このダストフィルター15に接続されたガラス製の採取管本体16から構成されたガス採取管13を煙道12内に配置する。また、排ガス11中の水分を除去するため、ドレンビン19を投込みクーラーにより0℃に冷却するとともに、塩化カルシウム20を充填した塩化カルシウム塔21を配置し、この塩化カルシウム塔21を通過させることにより完全に排ガス11中の水分を除去する。
1. Preparation for collecting metal carbonyl As described above, the
次に、分離器32を内部に設置した冷却器30を配置する。この冷却器は、金属カルボニルが液化する−20℃以下に温調する。
Next, the
2.金属カルボニルの補集
前準備として、冷却器30を−20℃以下に冷却する(2時間)。
次に、ガス採取管13を慎重に煙道12内に挿入、固定する。
冷却器30をバイパスするバイパスライン(図示する)で、充分に空引きを行い、配管中を排ガス11で置換する。
2. As a preparation before collection of metal carbonyl, the
Next, the
The bypass line (illustrated) that bypasses the
その後バイパスラインから冷却器30内の分離器32内を通過させるように切り替える。吸引速度2L/minで50L(リットル)の排ガス11を吸引する。吸引は吸引ポンプP1により行い、ガスメータ37により吸引したガス量を求める。
Thereafter, switching is performed so as to pass through the
冷却器30を通過するガス中でCOガスは、液化されず、そのまま通過する。金属カルボニルは液化され、分離器32内に液状で捕集される。この捕集された金属カルボニル(液体)31をこれ以降の分析に用いる試料とする。
In the gas passing through the cooler 30, the CO gas passes through without being liquefied. The metal carbonyl is liquefied and collected in liquid form in the
3.金属カルボニルの測定
液体セル33に試料である液状金属カルボニル31を所定量、吸引ポンプP2で液体セル33に導入する。赤外発光部34の光源から放射された赤外光を液体セル33に通過させ、液体セル33を通過した光を受光部35で検出する。カルボニル(CO)に起因する赤外吸収波長(λ:4.7μm)を検知・測定することで、金属カルボニルの総金属量(μg)を求める。
3. Measurement of Metal Carbonyl A predetermined amount of
ガスメータ37の計測により、ガスの吸引量(L)が既知であるので、金属カルボニルの濃度(μg/m3)換算ができる。
なお、赤外発光分析では、ニッケルカルボニルと鉄カルボニルとの両者の総量を求めている。
Since the gas suction amount (L) is known by the measurement of the
In the infrared emission analysis, the total amount of both nickel carbonyl and iron carbonyl is obtained.
よって、ニッケルカルボニルと鉄カルボニルとの構成割合に応じた、赤外発光分析チャートを予め求めておき、そのチャートに照合して、構成割合を決定する。決定された構成割合から、両者のカルボニルの換算係数を乗じて、実際の存在割合を求める。 Therefore, an infrared emission analysis chart corresponding to the composition ratio of nickel carbonyl and iron carbonyl is obtained in advance, and the composition ratio is determined by collating with the chart. From the determined composition ratio, the actual existence ratio is obtained by multiplying the conversion factors of both carbonyls.
例えば両者の存在割合が5:5であるとすると、総量がYμgである場合、Y×1.524×0.5がニッケルカルボニルの重量となり、Y×1.399×0.5が鉄カルボニルの重量となる。 For example, when the ratio of both is 5: 5, when the total amount is Y μg, Y × 1.524 × 0.5 is the weight of nickel carbonyl, and Y × 1.399 × 0.5 is iron carbonyl. It becomes weight.
なお、上述2種の金属カルボニル以外に、Co2(CO)8, Mn2(CO)10,Cr(CO)6,V(CO)6があるが、いずれも、52〜210℃で分解してしまうため、排ガス中での存在は極微量であり、しかも有害性が薄いので、テトラカルボニルニッケルNi(CO)4、ペンタカルボニル鉄Fe(CO)5を確認することが排ガス中の有害性の有無の判断では重要となる。 In addition to the above two types of metal carbonyl, there are Co 2 (CO) 8 , Mn 2 (CO) 10 , Cr (CO) 6 and V (CO) 6 , all of which decompose at 52 to 210 ° C. Therefore, the presence in the exhaust gas is extremely small, and the hazard is low. Therefore, it is important to confirm tetracarbonyl nickel Ni (CO) 4 and pentacarbonyl iron Fe (CO) 5 in the exhaust gas. It is important for the presence / absence judgment.
よって、本実施例によれば、金属カルボニル化合物の内、特に主となる、テトラカルボニルニッケルNi(CO)4、ペンタカルボニル鉄Fe(CO)5に着目した計測を、オンライン・リアルタイムで計測することが、プラント設備の現場において可能となり、現場での排ガス中に金属カルボニルの連続監視ができる。 Therefore, according to the present embodiment, the measurement mainly focusing on tetracarbonyl nickel Ni (CO) 4 and pentacarbonyl iron Fe (CO) 5 among the metal carbonyl compounds is measured in real time online. However, it becomes possible at the site of plant equipment, and continuous monitoring of metal carbonyl in the exhaust gas at the site is possible.
図2は、実施例2に係る金属カルボニルの計測装置の概略図である。なお、実施例1に係るシステムの構成と重複する部材には同一符号を付してその説明は省略する。図2に示すように、本実施例に係る金属カルボニルの計測装置は、ガス煙道12内の被測定ガスである排ガス11を吸引する吸引手段10と、吸引された排ガス11を金属カルボニルが液化する温度以下に冷却する冷却器30と、前記冷却器30内に設けられ、液化した金属カルボニル31を排ガス11から分離する分離器32と、分離器32内の液体状の金属カルボニル31を、冷却器30の外部で加熱する加熱器41と、加熱された金属カルボニル(ガス体)のガス成分42を所定量捕集する気体セル43と、前記気体セル43中の金属カルボニルを計測する赤外発光部34と受光部35からなる赤外分光分析手段と、を具備する。
FIG. 2 is a schematic diagram of a metal carbonyl measuring apparatus according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which overlaps with the structure of the system which concerns on Example 1, and the description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 2, the metal carbonyl measuring apparatus according to the present embodiment includes a suction means 10 for sucking the
実施例1とは金属カルボニル(液体)31を捕集するまでは同一であるので、その後の、実施例2の金属カルボニルの測定について、説明する。 Since it is the same as Example 1 until metal carbonyl (liquid) 31 is collected, the subsequent measurement of metal carbonyl of Example 2 will be described.
分離器32内の捕集した試料である液状の金属カルボニル31を、加熱器41内に導入する。
The
加熱器41では、液状の金属カルボニル31を気体状の金属カルボニルにするために、所定温度(例えば150℃)で加熱する。
The heater 41 is heated at a predetermined temperature (for example, 150 ° C.) in order to convert the
この加熱器41で気化された金属カルボニル(ガス状)を含むガス成分42を吸引ポンプP3で気体セル43内に導入する。
A gas component 42 containing metal carbonyl (gaseous) vaporized by the heater 41 is introduced into the
赤外発光部34の光源から放射された赤外光を気体セル43に通過させ、気体セル43を通過した光を受光部35で検出する。カルボニル(CO)に起因する赤外吸収波長(λ:4.7μm)を検知・測定することで、金属カルボニルの総金属量(μg)を求める。
Infrared light emitted from the light source of the infrared light emitting unit 34 is passed through the
ガスメータ37の計測により、ガスの吸引量(m3)が既知であるので、金属カルボニルの濃度(μg/m3)換算ができる。
Since the gas suction amount (m 3 ) is known from the measurement by the
10 吸引手段
11 排ガス
12 ガス煙道
30 冷却器
31 金属カルボニル(液体)
32 分離器
33 液体セル
34 赤外発光部
35 受光部
41 加熱器
42 ガス成分
43 気体セル
10 suction means 11
32
Claims (2)
吸引された排ガスを金属カルボニルが液化する温度以下に冷却する冷却器と、
前記冷却器内に設けられ、液化した金属カルボニルを被測定ガスから分離する分離器と、
前記冷却器内に設けられ、前記分離器内の液体状の金属カルボニルを所定量捕集する液体セルと、
前記液体セル中の金属カルボニルを計測する赤外分光分析手段と、を具備することを特徴とするガス中の金属カルボニルの計測装置。 A suction means for sucking a gas to be measured in the gas flue;
A cooler that cools the sucked exhaust gas below the temperature at which the metal carbonyl liquefies,
A separator provided in the cooler for separating the liquefied metal carbonyl from the gas to be measured;
A liquid cell provided in the cooler and collecting a predetermined amount of liquid metal carbonyl in the separator;
Infrared spectroscopic analysis means for measuring metal carbonyl in the liquid cell, and a device for measuring metal carbonyl in gas.
吸引された排ガスを金属カルボニルが液化する温度以下に冷却する冷却器と、
前記冷却器内に設けられ、液化した金属カルボニルを被測定ガスから分離する分離器と、
分離器内の液体状の金属カルボニルを、前記冷却器の外部で加熱する加熱器と、
加熱されたガス成分を所定量捕集する気体セルと、
前記気体セル中の金属カルボニルを計測する赤外分光分析手段と、を具備することを特徴とするガス中の金属カルボニルの計測装置。 A suction means for sucking a gas to be measured in the gas flue;
A cooler that cools the sucked exhaust gas below the temperature at which the metal carbonyl liquefies,
A separator provided in the cooler for separating the liquefied metal carbonyl from the gas to be measured;
A heater for heating the liquid metal carbonyl in the separator outside the cooler;
A gas cell for collecting a predetermined amount of heated gas components;
Infrared spectroscopic analysis means for measuring metal carbonyl in the gas cell, and a device for measuring metal carbonyl in gas.
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