JP2712471B2 - スラリ中の炭酸カルシウム濃度測定方法 - Google Patents

スラリ中の炭酸カルシウム濃度測定方法

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は湿式排煙脱硫法の吸収剤として使用されてい
る炭酸カルシウムの濃度を測定する場合等の如き炭酸カ
ルシウムを含有するスラリ中の炭酸カルシウム濃度を測
定する方法に関するものである。
[従来の技術] 従来、この種、スラリ中の炭酸カルシウム濃度を測定
する方法としては、超音波濃度計を用いる方法、あるい
は、特開昭59−150339号公報に記載されている如きキャ
リヤ用空気中の炭酸ガスの濃度をもとに測定するように
したもの、等がある。
前者の超音波濃度計を用いてスラリ中の炭酸カルシウ
ム濃度を測定する方法は、超音波の減衰量が懸濁液の固
形物量と比例関係にあることを利用して、発信器の送信
子から発射する超音波が懸濁液中を伝播し散乱・減衰し
て受信子に受信された減衰量を検出し濃度を計測するも
のである。
また、後者の特開昭59−150339号公報に記載されてい
るものは、炭酸カルシウムを含有するスラリを密閉反応
容器内に連続定量採取し、且つ該反応容器内の液のpHが
3を越えないように硫酸を必要量供給して反応容器でCO
2とSO2のガス生成させ、該生成されたCO2とSO2ガスを搬
送するためのキャリヤ用空気を上記反応容器に供給さ
せ、該反応容器から抜き出されるキャリヤ用空気中に含
まれるCO2の濃度とSO2の濃度を別個の濃度計で検出し、
この検出値と、上記採取時のスラリ流量値と、上記キャ
リヤ用空気流量値を演算処理してスラリ中の炭酸カルシ
ウム濃度を測定するようにしたものである。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記従来の方法のうち、超音波濃度計を用
いる方法の場合は、粒子等の固形物の径が違うことによ
り濃度に差が生じるという問題があり、又、特開昭59−
150339号公報に記載されている方法の場合は、キャリヤ
用空気中のCO2の濃度をCO2濃度計で求めると共に、SO2
濃度をSO2濃度計で求め、これらの検出値と反応容器へ
供給される採取液流量及び空気流量値とからスラリ中の
炭酸カルシウム濃度を求めるものであり、複雑化してい
る。又、CO2、SO2放散用添加剤としてH2SO4を用いてい
るため、反応生成物(CaSO4)の溶解度が低く、これら
のガスの放散が不十分である。
そこで、本発明は、CO2の放散用添加剤としてHCl(塩
酸)を用い又ガス中のCO2濃度を赤外線吸収スペクトル
方式で分析すると共に、このCO2濃度と、上記ガスの流
量などからスラリ中の炭酸カルシウム濃度を測定しよう
とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記課題を解決するために、炭酸カルシウ
ムを含むスラリをサンプルとしてプレミキサに導入し、
放散器のpHを2以下に保つように塩酸をプレミキサに導
入し、上記サンプル中の炭酸カルシウムと反応を行わせ
てCO2を放散させ、次いで上記プレミキサから気液混合
物を上記放散器に導入して、該放散器に導入される放散
ガスにより放散器内で気液分離し、次に、分離されたガ
スをヒータにて露点以上の温度に加熱した後、ガス濃度
測定装置の測定ガスセルにガスを導き、しかる後、光を
ビームスプリッタで反射させて標準ガスセル内の標準ガ
ス中に通し第1検出器に導いて標準ガスの光強度を求め
ると同時に、上記ビームスプリッタを通過した光を上記
測定ガスセル内の測定ガス中に通して反射鏡で反射させ
て再び該測定ガスセル内の測定ガス中に通してから第2
検出器に導いて測定ガスの光強度を求め、該測定ガスの
光強度と上記標準ガスの光強度とを計算機に導入して測
定ガス中のCO2濃度を求め、更に、該計算機にてCO2濃度
と、上記サンプルの量と、上記測定ガスセルに入るガス
の量と該ガスの温度とをもとにスラリ中の炭酸カルシウ
ム濃度を測定する方法とする。
[作用] 放散器で放散させられたガスを測定ガスセルに入れ
て、ビームスプリッタを通過したレーザ光を該測定セル
中のガスに通して第2検出器で測定ガスの光強度を求
め、この測定ガスの光強度と標準ガスの光強度とから測
定ガス中のCO2濃度を求めるようにするので、正確なCO2
濃度の測定ができ、このCO2濃度測定値に基づきスラリ
中の炭酸カルシウムの濃度が求められるので、正確な測
定ができる。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の実施例を示すもので、炭酸カルシウ
ムを含む一定量のスラリと塩酸とを反応させるプレミキ
サ1と、該プレミキサ1での反応により得られた気液混
合物から炭酸ガスCO2を放散させる放散器2と、放散器
2から放散されたCO2を含むガスを加熱するヒータ3
と、該ヒータ3で露点以上の温度で処理されたCO2を含
むガスの全部又は一部を取り入れてガス中のCO2濃度を
赤外線吸収スペクトル方式で分析するガス濃度測定装置
4とを備える。5は炭酸カルシウムを含むスラリである
一定量のサンプルをプレミキサ1に導入するサンプル導
入ライン、6は該サンプル導入ライン5の途中に設けた
流量コントローラ、7は流量コントローラ6により調節
される流量調節弁、8はプレミキサ1に塩酸HClを導入
する塩酸導入ライン、9は放散器2内のpHを検出するpH
計10により調節される流量調節弁、11は放散器2内に入
った気液混合物を気液分離させるために放散器2内に放
散ガスを導入させるための放散ガス導入ライン、12は該
放散ガス導入ライン11に設けた流量コントローラ、13は
該流量コントローラ12により調節される流量調節弁、14
はヒータ3の温度をコントロールさせる温度コントロー
ラ、15は流量計、16はガス出口ダクトであり、又、2aは
放散ガス取出管、2bは液出口管、11aは放散ガス吹出管
である。
次に、第2図に示すものは、前記ガス濃度測定装置4
の一例図であり、17はヒータ3で加熱されたガスを測定
のために導入させる測定ガスセル、18はレーザ光を発振
する赤外線発光源、19はレーザ光を測定ガスCO2に応じ
た波長のものに調整する分光器、20はシャッタ、21はレ
ーザ光を通過させたり、反射させたりするビームスプリ
ッタ、22はビームスプリッタ21を通過して上記測定ガス
セル17を通ったレーザ光を反射させるための反射鏡、23
は上記ビームスプリッタ21で反射されたレーザ光を第1
検出器24へ反射させて導くためのミラー、25はミラー23
で反射されたレーザ光により基準光強度I0を求めるため
標準ガスを流すための標準ガスセル、26は上記反射鏡22
により反射された光を第2検出器27へ導くためのミラ
ー、28は第1検出器24で求められる標準ガスの光強度と
第2検出器27で求められる測定ガスの光強度とから測定
ガスのガス濃度を求める計算を行う計算機である。
今、第1図において、流量コントローラ6により流量
調節弁7が調節されて一定量のサンプルがプレミキサ1
に導入されると、放散器2のpHを常に2以下に保つよう
にするため塩酸を流量調節して塩酸導入ライン8よりプ
レミキサ1に導入し、ここで、 CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2 の反応を行わせて、CO2を放散させる。なお、プレミキ
サ1への塩酸HClの添加量は、不足の場合はCO2の放散が
十分に行われないので不適であるが、多い場合は問題が
ないので、多少過剰気味に加えるようにセットすれば、
流量調節の必要はなくなり流量調節のための装置を削除
してもよい。
プレミキサ1内で上記の反応が行われて生じた気液混
合物は、プレミキサ1から放散器2内へ導かれ、ここ
で、放散ガス導入ライン11より放散ガスにより完全に気
液分離される。ガスはヒータ3で加熱される。ヒータ3
は水の凝縮を防ぐためのもので、飽和温度より10〜20℃
上の温度となるように制御されるようにしてある。上記
ヒータ3で水分の濃縮がないように加熱されたガスは、
流量計15で測定された所定の量(全部又は一部)がガス
濃度測定装置4の測定ガスセル17中に導かれ、ここで赤
外線吸収スペクトル方式によりガス中のCO2が分析され
る。
詳述すると、上記ガス濃度測定装置4は、ランベルト
−ベール(Lambert−Beer)の法則を利用してガス中に
流された光の強さを測定することにより非接触でガス濃
度を知ろうとする方式であり、 I=I010−αCL の式において、I0、α、Lを予め測定しておき、Iを測
定することによりガス濃度Cを求めようとするものであ
る。
一般には、I=I010−αCLは、 と変形した第3図に示される斜線部分の面積 を求めることにより濃度Cは求められている。
但し、I :測定ガスに吸収された後の光強度 I0 :標準ガス基準光強度 I0′:測定ガス基準光強度 α :吸収係数 L :測定長さ(セル長さ) C :ガス濃度 V :波長 である。
測定ガスセル17中にガスが導かれると、発光源18から
レーザ光を発振させる。発振させられたレーザ光は、分
光器19で分光された後、測定しようとするCO2に応じた
波長のものがシャッタ20より出されてビームスプリッタ
21を通過するものと反射させられるものとに分けられ、
ビームスプリッタ21で反射させられたレーザ光は、ミラ
ー23で反射させられて標準ガスセル25内の標準ガス中に
流された後、第1検出器24に導かれて、ここで標準ガス
の基準光強度I0が求められる。一方、上記ビームスプリ
ッタ21を通過したレーザ光は、測定ガスセル17内のCO2
を含むガス中に通して反射鏡22で反射させて再びセル17
内を通した後、ミラー26で反射させて第2検出器27に導
かれ、測定ガスの光強度Iが求められる。この測定ガス
の光強度Iと上記標準ガスの光強度I0とを計算機28に導
入してガス中のCO2濃度を求めるようにする。
上記のようにガスが測定ガスセル17に導かれてガス中
のCO2濃度が赤外線吸収スペクトル方式により分析され
ると、測定されたCO2濃度をもとに次の計算を計算機28
で行い、スラリ中のCaCO3濃度を求めるようにする。す
なわち、サンプル液中のCaCO3濃度は、 の計算式で求める。
但し、A:サンプル量(g/min) (流量コントローラ6で求める) B:放散ガス量(/min) (流量計15で求める) T:放散ガス温度(℃) (温度コントローラ14で求める) P:測定ガスセルでのCO2濃度(%) 本発明の方法は、湿式排煙脱硫法の吸収剤として使用
されている炭酸カルシウムの濃度測定等に使用すれば有
効である。
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものでは
なく、たとえば、プレミキサ1は形式はどのようなもの
であってもよく、内部に撹拌機を設置する場合もあるこ
と、放散器2も形式はどのようなものであってもよく、
多孔板式、スプレー塔式、等で気液分離を行わせるよう
にしたものでもよく又、第1図では放散ガスを流量コン
トロールする場合を示したが、流量コントロールは測定
に余り関与せず、十分なCO2の放散が行われればよいの
で、最小流量のチェックのみでよく、更に、CO2放散を
助けるために加熱してもよい。更に、ガス濃度測定装置
4では、赤外線発光源18からレーザ光を発振する場合を
示したが、特にこの形式にこだわるものではないこと、
等は勿論のことである。
[発明の効果] 以上述べた如く、本発明のスラリ中の炭酸カルシウム
濃度測定方法によれば、炭酸カルシウムを含むスラリを
サンプルとしてプレミキサに導入し、放散器のpHを2以
下に保つように塩酸をプレミキサに導入し、上記サンプ
ル中の炭酸カルシウムと反応を行わせてCO2を放散さ
せ、次いで上記プレミキサから気液混合物を上記放散器
に導入して、該放散器に導入される放散ガスにより放散
器内で気液分離し、次に、分離されたガスをヒータにて
露点以上の温度に加熱した後、ガス濃度測定装置の測定
ガスセルにガスを導き、しかる後、光をビームスプリッ
タで反射させて標準ガスセル内の標準ガス中に通し第1
検出器に導いて標準ガスの光強度を求めると同時に、上
記ビームスプリッタを通過した光を上記測定ガスセル内
の測定ガス中に通して反射鏡で反射させて再び該測定ガ
スセル内の測定ガス中に通してから第2検出器に導いて
測定ガスの光強度を求め、該測定ガスの光強度と上記標
準ガスの光強度とを計算機に導入して測定ガス中のCO2
濃度を求め、更に、該計算機にてCO2濃度と、上記サン
プルの量と、上記測定ガスセルに入るガスの量と該ガス
の温度とをもとにスラリ中の炭酸カルシウム濃度を測定
するようにするので、測定ガス中のCO2濃度がより正確
に求められてスラリ中の炭酸カルシウム濃度も正確に測
定でき、又、スラリ中のCaCO3との反応に塩酸HClを用い
ているので、硫酸を用いる場合の如き溶解度が低いCaSO
4が出来てこれが放散器2に付着するおそれがある、と
いう問題も生じない、等の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法の実施例を示す概要図、第2図は
本発明の方法における赤外線吸収スペクトル方式のガス
濃度測定装置の一例を示す概要図、第3図はガス濃度を
求める式を変形して示した図、第4図はダストを含まな
い標準ガスの場合の光強度を示す図である。 1……プレミキサ、2……放散器、3……ヒータ、4…
…ガス濃度測定装置、5……サンプル導入ライン、8…
…塩酸導入ライン、10……pH計、11……放散ガス導入ラ
イン、14……温度コントローラ、15……流量計、17……
測定ガスセル、18……赤外線発光源、21……ビームスプ
リッタ、22……反射鏡、24……第1検出器、25……標準
ガスセル、27……第2検出器、28……計算機。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭酸カルシウムを含むスラリをサンプルと
    してプレミキサに導入し、放散器のpHを2以下に保つよ
    うに塩酸をプレミキサに導入し、上記サンプル中の炭酸
    カルシウムと反応を行わせてCO2を放散させ、次いで上
    記プレミキサから気液混合物を上記放散器に導入して、
    該放散器に導入される放散ガスにより放散器内で気液分
    離し、次に、分離されたガスをヒータにて露点以上の温
    度に加熱した後、ガス濃度測定装置の測定ガスセルにガ
    スを導き、しかる後、光をビームスプリッタで反射させ
    て標準ガスセル内の標準ガス中に通し第1検出器に導い
    て標準ガスの光強度を求めると同時に、上記ビームスプ
    リッタを通過した光を上記測定ガスセル内の測定ガス中
    に通して反射鏡で反射させて再び該測定ガスセル内の測
    定ガス中に通してから第2検出器に導いて測定ガスの光
    強度を求め、該測定ガスの光強度と上記標準ガスの光強
    度とを計算機に導入して測定ガス中のCO2濃度を求め、
    更に、該計算機にてCO2濃度と、上記サンプルの量と、
    上記測定ガスセルに入るガスの量と該ガスの温度とをも
    とにスラリ中の炭酸カルシウム濃度を測定することを特
    徴とするスラリ中の炭酸カルシウム濃度測定方法。
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