(57)【要約】【課題】簡易な装置において、酸化水銀と金属水銀とを効率よく計測することができる水銀計測装置及びこれを用いた燃焼設備を提供する。【解決手段】煙道管内を流れる排ガス１１中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、排ガス１１の一部において吸引管１２を介して吸引する吸引手段である吸引ポンプ１３と、該吸引された排ガス１１中の全水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から全水銀濃度を計測する水銀計測手段１４と、を具備し、酸化水銀と金属水銀とを併せた全水銀量を計測する。【選択図】        図１
2005083882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、
前記排ガス中の全水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から全水銀濃度を計測する水銀計測手段を具備してなることを特徴とする水銀計測装置。
【請求項２】
排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、
前記排ガス中の全水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から全水銀濃度を計測する第１の水銀計測手段と、
第１の水銀計測手段の後流側に設けられ、排ガス中の酸化水銀を吸収する吸収手段と、
該吸収手段の後流側に設けられ、排ガス中の金属水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から金属水銀濃度を計測する第２の水銀計測手段と、を具備してなることを特徴とする水銀計測装置。
【請求項３】
排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、
前記排ガス中の酸化水銀を吸収する吸収手段と、
該酸化水銀が除去された排ガス中の金属水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から金属水銀濃度を計測する第１の水銀計測手段と、
前記酸化水銀を吸収した吸収液中の酸化水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から酸化水銀濃度を計測する第２の水銀計測手段と、を具備してなることを特徴とする水銀計測装置。
【請求項４】
排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、
前記排ガス中の水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から水銀濃度を計測する水銀計測手段と、
水銀計測手段の前流側に設けられ、排ガス中の酸化水銀を吸収する吸収手段と、
該吸収手段と水銀計測手段との間に設けれ、排ガス流路を切り替える流路切替え手段と、を具備してなることを特徴とする水銀計測装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記水銀計測手段が、水銀をプラズマ化させるレーザを照射するレーザ照射手段と、プラズマ光を受光する受光手段とからなることを特徴とする水銀計測装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記水銀計測手段が、水銀をプラズマ化させる放電電極と、プラズマ光を受光する受光手段とからなることを特徴とする水銀計測装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記排ガス中の煤塵を除去するフィルタを有することを特徴とする水銀計測装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一つの水銀計測装置を有することを特徴とする燃焼設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中の水銀計測装置及びこれを用いた燃焼設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃焼設備等からの排ガス中の水銀を計測する方法として、ＪＩＳには、Ｋ０２２２として規格された測定方法がある。このＪＩＳＫ０２２２の測定では、排ガス中のガス状水銀を分析するものであり、測定排ガスを還元気化させて原子吸光分析法により連続的に定量している。定量範囲としては水銀濃度として１μｇ／ｍ3〜５ｇ／ｍ3程度である。
【０００３】
前述したＪＩＳＫ０２２２の測定方法では、排ガスを還元気化させる還元気化手段により、排ガス中の酸化水銀（ＨｇＣｌ2等）を金属水銀に還元する必要がある。
【０００４】
また、ＪＩＳＫ０２２２の測定方法のほかに、例えば不溶性の金属水銀と水溶性の酸化水銀とを吸収溶液を用いて分離して計測する方法の提案がある（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８２１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したような水銀測定方法では、共に酸化水銀を測定するには還元気化手段により、酸化水銀を金属水銀に還元処理する必要があり、金属水銀と酸化水銀とを別々に測定することは困難である、という問題がある。また、還元気化部で用いる還元剤を定期的に調合することが必要である、という問題がある。
【０００７】
また、前述の水銀計測方法は、常圧において計測するものであり、加圧された排ガス中の水銀量を計測することは困難である、という問題がある。
【０００８】
このようなことから、本発明は、簡易な装置において、酸化水銀と金属水銀とを効率よく計測することができる水銀計測装置及びこれを用いた燃焼設備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】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、前記排ガス中の全水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から全水銀濃度を計測する水銀計測手段を具備してなることを特徴とする水銀計測装置にある。
【００１０】
第２の発明は、排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、前記排ガス中の全水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から全水銀濃度を計測する第１の水銀計測手段と、第１の水銀計測手段の後流側に設けられ、排ガス中の酸化水銀を吸収する吸収手段と、該吸収手段の後流側に設けられ、排ガス中の金属水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から金属水銀濃度を計測する第２の水銀計測手段と、を具備してなることを特徴とする水銀計測装置にある。
【００１１】
第３の発明は、排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、前記排ガス中の酸化水銀を吸収する吸収手段と、該酸化水銀が除去された排ガス中の金属水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から金属水銀濃度を計測する第１の水銀計測手段と、前記酸化水銀を吸収した吸収液中の酸化水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から酸化水銀濃度を計測する第２の水銀計測手段と、を具備してなることを特徴とする水銀計測装置にある。
【００１２】
第４の発明は、排ガス中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、前記吸引された排ガス中の水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から水銀濃度を計測する水銀計測手段と、水銀計測手段の前流側に設けられ、排ガス中の酸化水銀を吸収する吸収手段と、該吸収手段と水銀計測手段との間に設けれ、排ガス流路を切り替える流路切替え手段と、を具備してなることを特徴とする水銀計測装置にある。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記水銀計測手段が、水銀をプラズマ化させるレーザを照射するレーザ照射手段と、プラズマ光を受光する受光手段とからなることを特徴とする水銀計測装置にある。
【００１４】
第６の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記水銀計測手段が、水銀をプラズマ化させる放電電極と、プラズマ光を受光する受光手段とからなることを特徴とする水銀計測装置にある。
【００１５】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記排ガス中の煤塵を除去するフィルタを有することを特徴とする水銀計測装置にある。
【００１６】
第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの水銀計測装置を有することを特徴とする燃焼設備にある。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように、本発明によれば、排ガス中の水銀をプラズマ化して水銀を計測することができるので、従来法のような還元気化部を省略することができ、計測コストを安価にすることができる。また、還元気化部で用いる還元剤を定期的に調合することが不要となり、測定を迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１９】
本発明による洗浄装置の実施例について図１を用いて説明する。図１は、水銀計測装置の概略図である。
本実施例にかかる水銀計測装置１０−１は、煙道管内を流れる排ガス１１中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、排ガス１１の一部について吸引管１２を介して吸引する吸引手段である吸引ポンプ１３と、該吸引された排ガス１１中の全水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から全水銀濃度を計測する水銀計測手段１４と、を具備してなるものである。また、本実施例では、ガス吸引ポート１５内には、除塵フィルタ１６を有しており、排ガス１１を吸引する際に当該排ガス中の煤塵を除塵している。また、図１中、符号１７は圧力センサを図示する。
【００２０】
前記水銀計測手段１４としては、例えばレーザにより水銀のプラズマ発光を行うレーザ誘起ブレークダウン法（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ 、以下「ＬＩＢＳ」という。）による計測手段と、放電により水銀のプラズマ発光を行う放電発光法とを挙げることができる。
【００２１】
図２はＬＩＢＳ法によるＬＩＢＳ装置１４Ａの概略を示す。
図２に示すように、ＬＩＢＳ装置１４Ａは、恒温槽２１内に設けられた水銀計測用ＬＩＢＳセル（以下、「計測セル」という）２２と、該計測セル２２の排ガス中の水銀にレーザ光２３を照射するレーザ照射手段２４と、照射されたレーザ光２３により排ガス１１中の微粒子がプラズマ化されて発光したプラズマ光２５を検出する光検出手段２６と、光信号を情報処理する情報処理手段（ＣＰＵ）２７とを具備してなるものである。
【００２２】
図２に示すように、前記計測セル２２内には、測定対象物である水銀を含む排ガスが存在（流通）している。レーザ照射手段２４から出力されたレーザ光２３は、レンズ３１及び計測窓３２を介して測定場である計測セル２２内に集光される。このため、計測セル２２内に存在する微粒子がプラズマ化し、プラズマ化した成分物質からはプラズマ光２５が発生する。ここで発生したプラズマ光２５は、計測窓３２から外部に出力され、ミラー３３で反射され、フィルタ３４を通過し、水銀のプラズマ光の光成分を光検出手段２６で検出する。また、ハーフミラー３５を介して分離された光はフィルタ３６を通過させ、バックグランド光を光検出手段２６で検出する。
【００２３】
なお、光検出手段２６は、図示しない同期ラインを介してレーザ照射手段２４と接続されており、光検出手段のゲート制御と、パルスレーザの発振とを同期させている。
【００２４】
また、情報処理手段２７では、転送されてきた信号を情報処理演算することにより、計測セル２２に存在する水銀量をリアルタイムで算出する。
【００２５】
ここで、図１２にＬＩＢＳ装置により水銀を検出した計測チャートを示す。なお、水銀の測定波長は２５４ｎｍ近傍である。
【００２６】
このＬＩＢＳ装置１４Ａを用いることで、排ガス１１中の水銀の全量を計測することができることになる。よって、従来のような全量の水銀量を計測する場合のような還元気化手段を用いることがないので、装置が簡便となり、迅速計測が可能となる。
【００２７】
図３は放電電極を用いてプラズマを発生させる放電計測装置１４Ｂであ。図３に示すように、放電計測装置１４Ｂは計測セル２２内に放電電極３７が対向して設けられており、放電を利用することによりプラズマ光２５を発光させている。なお、その他の装置構成は図２の装置と同様であるので、その説明は省略する。
また、本放電計測装置１４Ｂによれば、図２に示すようなＬＩＢＳ装置１４−１のようにレーザ光を照射させるレーザ照射手段２４を用いることがないので、装置構成を安価にすることができる。
【実施例２】
【００２８】
本発明による洗浄装置の実施例について図４を用いて説明する。図４は、本実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。前述した実施例と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図４に示す水銀計測装置１０−２は、前述した第１の実施例において、排ガス１１を吸引する吸引ポート１５内に除塵フィルタ１６を設置しないようにしたものである。これにより、排ガス１１中における微粒子等に付着している水銀を捕捉することがなくなる。
この結果、排ガス１１に浮遊している微粒子中における水銀もプラズマ化させて計測することができるので、排ガス中の酸化水銀、金属水銀のみならす、煙突から排出する際の全ての水銀の濃度を計測することができる。
なお、この計測は微細な煤塵による装置設備の劣化を最小限におさえるために、常時計測するものではなく、必要に応じて又は定期的に計測することで、演算処理において、全水銀濃度を修正するようにすればよい。よって、図１の装置において、フィルタ１６をバイパスするようなバイパス通路を設け、フィルタ１６を通過する場合と、フィルタ１６を通過しない場合とで計測を行うようにすればよい。
【実施例３】
【００２９】
本発明による洗浄装置の実施例について図５を用いて説明する。図５は、本実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。前述した実施例と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例にかかる水銀計測装置１０−３は、排ガス１１中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、排ガス１１の一部について吸引管１２を介して吸引する吸引手段である吸引ポンプ１３と、該吸引された排ガス１１中の全水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から全水銀濃度を計測する第１の水銀計測手段１４−１と、第１の水銀計測手段１４−１の後流側に設けられ、排ガス１１中の酸化水銀を吸収する吸収手段１８と、該吸収手段１８の後流側に設けられ、排ガス１１中の金属水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から金属水銀濃度を計測する第２の水銀計測手段１４−２と、を具備してなる。本実施例では、吸収手段１８から排出される吸収液は気液分離部１９を介して気体成分と液体成分とに分離され、気体成分を第２の水銀計測手段１４−２に導いて水銀を計測するようにしている。また、液体成分は廃液タンク２０において回収され、別途処理される。
【００３０】
ここで、吸収手段１８で用いる吸収液として例えば水、塩化カリウム、水酸化ナトリウム等を例示することができる。この吸収液に排ガス１１を導入してバブリングさせることで、酸化水銀を吸収液側に吸収させ、ガス成分を第２の水銀計測手段１４−２で計測するようにしてもよい。
【００３１】
これにより、同一排ガス中の全水銀濃度と金属水銀濃度とを個別に計測することができ、演算より酸化水銀濃度を求めることができる。
【実施例４】
【００３２】
本発明による洗浄装置の実施例について図６を用いて説明する。図６は、本実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。前述した実施例と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例にかかる水銀計測装置１０−４は、排ガス１１中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、排ガス１１の一部について吸引管１２を介して吸引する吸引手段である吸引ポンプ１３と、排ガス１１中の酸化水銀を吸収する吸収手段１８と、該吸収手段１８により酸化水銀が除去された排ガス中の金属水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から金属水銀濃度を計測する第１の水銀計測手段１４−３と、前記酸化水銀を吸収した吸収液中の酸化水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から酸化水銀濃度を計測する第２の水銀計測手段１４−４と、を具備してなる。
【００３３】
本実施例の水銀計測装置によれば、第３の実施例と同様に、同一排ガス中の酸化水銀濃度と金属水銀濃度とを個別に計測することができる。
【実施例５】
【００３４】
本発明による洗浄装置の実施例について図７を用いて説明する。図７は、本実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。図５にかかる第３の実施例と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
図７に示すように、本実施例にかかる水銀計測装置１０−５は、実施例３にかかる水銀計測装置１０−３において、レーザ照射装置２４を１台用い、ハーフミラー４１と、ミラー４２を用いて２台の水銀測定装置１４−１，１４−２でレーザ光を共用化するようにしている。これにより、高価なレーザ照射装置を個別に設置せずに、装置構成を簡略化し、水銀計測装置全体を安価とするようにしてもよい。
【実施例６】
【００３５】
本発明による洗浄装置の実施例について図８を用いて説明する。図８は、本実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。前述した実施例と同一部材については同一符号を付してその説明は省略する。
本実施例にかかる水銀計測装置１０−６は、排ガス１１中の水銀濃度を計測する水銀計測装置であって、排ガス１１の一部について吸引管１２を介して吸引する吸引手段である吸引ポンプ１３と、該吸引された排ガス中の水銀をプラズマ化させてプラズマ光を発生させ、該プラズマ光から水銀濃度を計測する水銀計測手段１４と、水銀計測手段１４の前流側に設けられ、排ガス中の酸化水銀を吸収する吸収手段１８と、該吸収手段１８と水銀計測手段１４との間に設けれ、バイパス流路４３側に排ガスの流路を切り替える流路切替え手段４４と、を具備してなる。
【００３６】
本実施例では、前記流路切替え手段１７の切替えにより、排ガス１１の流路を切替えることで、排ガス１１を直接水銀計測手段１４へ導く場合には、排ガス中の全水銀を計測することができ、一方、吸収手段１８を経由することで、排ガス１１中の酸化水銀を吸収させて金属水銀のみとし、この金属水銀を水銀計測手段１４で計測するようにしている。
【００３７】
これにより、１台の水銀計測手段１４により、金属水銀と全量水銀を分離計測することができ、計測設備のコストダウンを図ることができる。
【実施例７】
【００３８】
以下の実施例では、本発明の水銀計測装置を適用して燃焼設備の排ガス中に水銀を計測することができる設備の実施例について説明する。
図９はボイラを有する例えば火力プラントにおける排ガスを排出する煙突内の煙道に水銀計測装置を設置したものである。
図９に示すように、ボイラ５０からの排ガスを処理する処理システムにおいて、ボイラ５０からの排ガス１１中のフライアッシュ５１を電気集塵機５２で除去した後、排煙処理装置５３で排ガス１１を浄化し、排煙処理装置の後流側に設けた煙突５４内の排ガス排出管に、前述した水銀計測装置１０（水銀計測装置１０−１〜１０−６のいずれか）を設けることにより、排ガス１１の清浄化度合いを常に監視することができる。そして、水銀量の計測結果からボイラの運転制御を図るようにしている。
【実施例８】
【００３９】
図１０は微粉炭焚きボイラを有する例えば火力プラントにおける排煙を排出する煙道に水銀計測装置を設置すると共に、水銀吸着手段を介装したものである。
図１０に示すように、本実施例では、水銀吸着手段６０としてフライアッシュ５１を用い、このフライアッシュ５１により排ガス１１中の水銀を吸着させている。図１０中、符号６１は排ガス１１中の煤塵を除去するバグフィルタを図示する。また、水銀吸着手段６０の前後に水銀計測装置１０（水銀計測装置１０−１〜１０−６のいずれか）を２台設置することにより、フライアッシュ５１に対する水銀の吸着度合いを監視すると共に、常に浄化されたクリーンな排ガスを排出することを確認しつつ運転することができる。
【００４０】
なお、水銀吸着手段６０はフライアッシュ等による物理的吸着手段を用いるほか、水銀吸収液等を用いた化学的吸着手段を用いるようにしてもよい。
【実施例９】
【００４１】
図１１は微粉炭焚きボイラを有する例えば火力プラントにおける排煙を排出する煙道に水銀計測装置を設置すると共に、水銀吸着手段を介装したものである。
前述した実施例８ではフライアッシュは別途供給するようにしたが、本実施例では、電気集塵機（ＥＰ）５２から排出されるフライアッシュ５１を連続して水銀吸着手段６０に供給するようにしたものである。
図１１に示すように、電気集塵機５２から排出されるフライアッシュ５１の一部を分岐管７１により分岐し、該分岐管７１には、フライアッシュ中の未燃分を計測する公知の未燃分計測用ＬＩＢＳ計測装置７２と、水銀計測装置１０−１〜１０−６のいずれかとが介装されており、電気集塵機５２により集塵して排出されるフライアッシュ５１を水銀吸着用材料として有効利用するものである。
なお、未燃分計測用ＬＩＢＳ計測装置７２を分岐管７１に介装したのは、未燃分が１５％程度のフライアッシュの水銀吸着効率が高いので、それを計測するためであり、水銀吸着手段６０の前後に水銀計測装置１０を介装することで、その水銀吸着量を常に監視することができる。
【００４２】
フライアッシュの未燃分や温度等によって水銀の吸着量が異なるので、投入するフライアッシュの未燃分をＬＩＢＳ計測装置７２で計測することで、水銀吸着手段に供給するフライアッシュ量を制御することができる。
なお、未燃分計測用ＬＩＢＳ計測装置７２は、前述した図２に示すようなＬＩＢＳ計測装置を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる水銀計測装置は、排ガス中の水銀の迅速計測に有用であり、特に、ボイラ設備等の燃焼設備における排ガス中の水銀濃度の計測に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。
【図２】ＬＩＢＳ装置の概略図である。
【図３】放電電極を用いたプラズマ化装置の概略図である。
【図４】第２の実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。
【図５】第３の実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。
【図６】第４の実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。
【図７】第５の実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。
【図８】第６の実施例にかかる水銀計測装置の概略図である。
【図９】第７の実施例にかかる燃焼設備に水銀計測装置を設置したシステムの概略図である。
【図１０】第８の実施例にかかる燃焼設備に水銀計測装置を設置したシステムの概略図である。
【図１１】第９の実施例にかかる燃焼設備に水銀計測装置を設置したシステムの概略図である。
【図１２】ＬＩＢＳ装置による水銀の計測チャート図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０−１〜１０−６  水銀計測装置
１１  排ガス
１２  吸引管
１３  吸引ポンプ
１４  水銀計測手段
１５  ガス吸引ポート
１６  除塵フィルタ
１７  圧力センサ
【図１】
2005083882.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005083882.tif 000008
【図７】
2005083882.tif 000009
【図８】
2005083882.tif 000010
【図９】
2005083882.tif 000011
【図１０】
2005083882.tif 000012
【図１１】
2005083882.tif 000013
【図１２】
2005083882.tif 000014