(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２９２３３７号公報
【特許文献２】特開２００１−３０５０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【実施例１】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【実施例２】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
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
【図１】
2014232017.tif 000003
【図２】
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