JPH01312460A

JPH01312460A - 石炭灰中未燃分測定装置

Info

Publication number: JPH01312460A
Application number: JP63143061A
Authority: JP
Inventors: Shohei Noda; 野田　松平; Kimiyo Tokuda; 君代徳田; Yasunori Miyazaki; 康則宮崎; Nobuya Watanabe; 渡辺　暢弥
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1989-12-18

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１石炭焚きボイラ等で発生するプライアラツユ
やクリンカー等の石炭灰中に存在する未燃分量を測定す
るだめの石炭灰中未燃分測定装置に関する。

〔従来の技術〕

石炭焚きボイラにおいては、その燃焼状態を把握するた
めに未燃分の測定が特に重要である。

このため現在は電気炉によって石炭灰を加熱・燃焼させ
、日本工業規格ＪＩＳ　Ｍ　８８１５　　ｒ石炭灰およ
びコークス灰の分析試験方法」に準じて石炭灰を８１５
℃に加熱したときの重量減少を減量パーセントとして求
めている。しかし、このような方法では、■試験前後の
試料量の秤量に時間がかかる、■未燃分が完全に燃焼し
て恒量になったことを確認するために時間がかかる、等
の不具合がある。　　、また、このような不具合を解消するために、未燃分を完
全に燃焼させて炭酸ガス（ＣＣｈ）　　とし、発生した
炭酸ガス（ＣＯ２）量を赤外線ガス分析計で検出するよ
うにした石炭灰中未燃分測定方法もある。以下、赤外線
ガス分析計を用いた石炭灰中未燃分測定方法の一実施例
を第３図に示す。

図中、１は石英管であり、該石英管１の両端ｌａξｌｂ
にはゴム栓２．３が取り付けられ、更にそれらのゴム栓
２．３にはガラス管４．５が取り付けられている。一方
のガラス管５は更にゴム管６を介して赤外線ガス分析計
７に接続されている。石英管１の内部には試料８が載置
された磁製ボート９が挿入されている。石英管１の周囲
には、赤外線加熱炉１０が配置され、その赤外線加熱炉
１０は温度制御ユニット１１に接続されている。また石
英管１の中の試料８付近には熱電対１２が挿入され、更
に熱電対１２は上記温度制御ユニット１１に接続されて
いる。赤外線ガス分析計７および温度制御ユニット１１
は記録ユニット１３に接続されている。

このような装置を用いて石炭灰中の未燃分量を求めるた
めには次の手順による。

■試料８を一定量秤り取り、磁製ボート９に入れる。

■磁製ボート９を石英管１の内部に挿入したあと、両端
にゴム栓２．３およびガラス管４゜５を取り付は第１図
のような構成にする。

■ガラス管４を通じてキャリアガス（通常ｃｏ！を除去
し７た空気）を流しなから、赤外線加熱炉１０内の温度
を上げて所定の温度（通常８１５±１０℃）に保持する
。

■試料８が加熱され、その中の未燃分が燃焼すると、Ｃ
Ｏ２が発生し、その下流側に配設された赤外線ガス分析
計７を通って排出される。

この際Ｃｏ、は特定の波長（２３５０ｃｒｎ−’、６７
０ｃｒｎ−’等）の赤外線を選択的に吸収するため、こ
の赤外線の吸収量を求めることによってＣＯｘ量を求め
る。同、通常赤外線ガス分析計７は定常的な流れの中の
ガス濃度（ここではＣｏｔ濃度）を測定するために用い
られるが、ここでは燃焼に伴なって発生する全ＣＯを量
を求める必要があるため、赤外線ガス分析計７の出力信
号の積分値を測定することになる。尚、実際の赤外線ガ
ス分析計ではこの出力信号は通常０〜１ｖの直流電圧と
して得られる。

■上記出力信号の積分値から、あらかじめ作成しておい
た検量線（出力信号の積分値と未燃分量との関係曲線）
を用いて未燃分量を求める。同、この検量線は同一の試
料について前述した日本工業規格に規定する方法と上記
の方法とによって未燃分量を測定し、これらの測定結果
の関係を求めることによって得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような赤外線ガス分析計を用いた石
炭灰中未燃分測定方法においても次のような欠点がある
。

■石炭灰中の未燃分を完全に燃焼させるためには、酸素
との接触面積を大きくする必要がある。このだめには大
面積の試料皿上に石炭灰を薄く広げる必要があり、大型
の電気炉が必要になる。

■石炭灰の加熱時間と赤外線ガス分析計で得られる出力
信号の変化の一例を第４図に示す。

このピーク面積Ｓ（斜線で示す部分の面積）は石炭灰中
の未燃分量に比例するのでこのピーク面積Ｓを求めるこ
とによって未燃分量を求める。しかし、特に未燃分量が
多い試料においては、発生した炭酸ガスが試料表面を覆
い、酸素と試料の接触を阻害するため、未燃分が完全に
燃焼するまでの時間、すなわち炭酸ガスが完全に放出さ
れるまでの時間（第４図中のｔ）が長くなる。まだ、試
料層が厚くなった場合も下層の未燃分が酸素と接触し難
くなるため未燃分を完全に燃焼させるために長時間を要
する。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので石炭灰
中の未燃分の量を容易かつ短時間に測定することができ
、また未燃分量のオンライン計測に容易に組木込める石
炭灰中未燃分測定装置を提供するものである。すなわち
本発明は、一定量の石炭灰を一定形状（例えば有底円筒
状でかつ測定する石炭灰の体積に比べて底面積が充分小
さいもの、すなわち測定する石炭灰を投入した場合底面
が見えないほど試料容器の断面積が十分に小さいもの）
の試料容器に供給し、所定の温度（例えば８１５℃）に
加熱した際に発生する炭酸ガスを赤外線ガス検出器で検
出するにあたり、赤外線ガス検出器で得られた最大の出
力信号（第４図中のＨに相当する）をもとに石炭灰中の
未燃分量を求めるようにしたものである。

〔作用〕

本発明は以上のように一定の断面積を有する試料容器に
十分な試料を入れるものであるから、試料と酸素の接触
面積はほぼ一定になる。またこのため加熱によって試料
の表層に存在する未燃分のみが燃焼して炭酸ガスになる
。本法は、表層のみの未燃分燃焼の最大発生炭酸ガス量
と石炭灰分中未燃分全体量との間に相関関係がある事を
見い出しこれを利用して、この加熱初期に多ｔＫ発生す
る炭酸ガスを検出することによって未燃分量を求めよう
とするものである。

〔実施例〕

本発明の装置の使用方法は、一定量の石炭灰を一定形状
の試料容器（すなわち測定対象の石炭灰量に比べて十分
に小さい断面積を有するもの）に入れ、該石炭灰と酸素
の接触面積をほぼ一定にしたあと、加熱・燃焼させてほ
ぼ表層の未燃分のみを炭酸ガスとし、その際大量に発生
する炭酸ガスを赤外線ガス分析計で検出し、該赤外線ガ
ス分析計の出力信号の最大値から石炭灰中の未燃分量を
求めるものである。この出力信号の最大値と未燃分量の
関係はあらかじめ本法による出力信号の最大値と、別法
（例えば前記ＪＩＳ法）で得られた未燃分量とにより求
めておく必要がある。

以下本発明の一実施例を説明する。まず本発明の測定装
置の構成を第１図を参照して説明する。図中２０は試料
容器であって、この試料容器２０の中には試料２１が入
れられている。

また、該試料容器２０は電子式上皿天秤２２上に載置さ
れている。この試料容器２０は電子式上皿天秤２２上に
載置されることに限定されるものではなく、あらかじめ
秤量したものであれば適当な架台上に置くことでよい。

上記試料容器２ｏの上方には加熱装置２３があり、該試
料容器２０中の試料２１を加熱できるような幾何学的位
置に配設されている。このような用途を満たす加熱装置
としてはレーザーあるいは赤外線加熱炉等があるが、通
常の抵抗加熱炉で試料容器を囲繞するような構造にして
も何ら差支えない。また、試料２１が加熱されて炭酸ガ
スが発生し飛散していく経路、すなわち試料容器２ｏの
すぐ上方を赤外線が通過するように配設された赤外光源
２４と該赤外線を検出できるような位置に赤外線検出器
２５が配設されている。更に赤外線検出器２５は記録計
等の出力装置２６に接続されている。

図中において矢印２７は炭酸ガスを検出するだめの痺外
線の光路であり、矢印２８は試料２１を加熱するための
レーザー光あるいは赤外光の光路である。

次に、このような本発明による装置の使用態様の一実施
例を過程順に説明する。

■電子式上皿天秤２２の指示値を見ながら、試料２１を
所定量試料容器２ｏ中に入れる。

■赤外光源２４のフィラメント（図示せず）に通電して
赤外光を発光させ、赤外線検出器２５で検出し、その出
方信号をデータ処理装置２６に入力する。

■加熱装置２４に通電してレーザー光等を発振させ、該
レーザー光を試料２１面に照射して試料２１を所定の温
度（例えば８１５℃）に加熱する。

■加熱・燃焼によって石炭灰中の未燃分は炭酸ガスにな
るので、該炭酸ガスの赤外線吸収量を前述のように設定
した赤外線検出器２５で検出し、その出力信号をデータ
処理装置２６に入力する。

■このとき得られた出力信号をピークホールドにより最
大値を求めあらかじめ作成しておいた第５図に示す検量
線（出力信号の最大値と未燃分の関係曲線）を用いてデ
ータ処理装置２６で未燃分量を求める。

未燃分量の異なる石炭灰６種（Ａ炭、石炭。

Ｃ炭、石炭、石炭、石炭）を選び、赤外線加熱炉で加熱
して未燃分を燃焼させて炭酸ガスを発生させた。この炭
酸ガスを赤外線ガス分析計で検出し、その出力信号を加
熱時間に対してプロットすると第４図のようになる。こ
の操作を上記６種の石炭灰について行ない、得られた出
力信号の最大値（第４図中のＨ）と面積（第４図中のＳ
）の関係をプロットすると第２図のように良好な直線関
係が得られた。

〔発明の効果Ｊ本発明の装置は、大気もしくは酸素との接触面積をほぼ
一定にして石炭灰中の未燃分を燃焼させ、発生した炭酸
ガスの赤外線吸収量を赤外線ガス分析計で検出するにあ
たり、得られた赤外線ガス分析計の出力信号の最大値を
もとに未燃分量を測定するものであるから、基本的に石
炭灰試料中に存在する未燃分を完全に燃焼させる必要は
なく非常に短時間のうちに未燃分を求めることができる
。すなわち、第４図の時間１゜付近まで燃焼をすればピ
ーク値が得られるのでそれ以後の燃焼は必要ない、その
発側定時間が短縮される。また、試料近傍の大気（ガス
流）は静定していることが望ましいが、発生した炭酸ガ
スを完全に捕集して赤外線ガス分析計に導入する必要が
ないため未燃分のモニタリング装置等へも容易に接続で
きる。

【図面の簡単な説明】

第３図は、従来の赤外線ガス分析計を用いた石炭灰中未
燃分測定方法の一実施例を示す説明図、第４図は加熱時
間に対する上記装置の出力信号の変化を示す特性図、第
１図は本発明の石炭灰中未燃分測定装置の一実施例を示
す説明図、第２図は本発明の装置を使用して得られた赤
外線検出器の出力信号の最大値と面積の関係を示す説明
図、第５図は検量線図である。１・・・石英管、２，３・・・ゴム栓、４，５・・・ガ
ラス管、６・・・ゴム管、７・・・赤外線ガス分析計、
８・・・試料、９・・・磁製ボート、１０・・・赤外線
加熱炉、１１・・・温度制御ユニット、１２・・・熱電
対、１３・・記録ユニット、２０・・・試料容器、２１
・・・試料、２２・・・電子式上皿天秤、２３・・・加
熱装置、２４・・・赤外光源、２５・・・赤外線検出器
、２６・・・データ処理装置。

Claims

【特許請求の範囲】

石炭灰を加熱して石炭灰中の未燃分を燃焼させ、該燃焼
によって生じる炭酸ガスを赤外線ガス分析計で検出する
石炭灰中の未燃分測定装置において、一定量の石炭灰を
入れたときに周囲のガスとの接触面積がほぼ一定となる
ごとく形成された試料容器と該試料容器中の石炭灰を上
部より加熱し未燃分を燃焼させる手段と、該容器から上
昇する雰囲気中に赤外光を照射透過する赤外光源と、赤
外光源から照射され前記燃焼雰囲気中を透過した赤外光
を受光する赤外線受光検出器と該検出器からの出力信号
の最大値を記録する手段とその最大値からあらかじめ求
めておいた検量線との比較において灰分中の未燃分量を
算出する制御器からなる事を特徴とする石炭灰中未燃分
測定装置。