(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動排ガス測定装置であって、煙道における分析用排ガス採取工程において、排ガス採取管に付着するガス成分を回収採取するため採取管を、内側管と外側管との二重とし、その内側管は採取ガスを流し、外側管と内側管との間隙には内側の排ガス採取管と排ガス経路管に結露して付着する排ガス成分を洗浄する洗浄液を注入するものとし、その洗浄液を排ガスが通過する内側管の途中に開孔した細孔から流出させ、この洗浄液を排ガス経路管の終端にある排ガス吸収びんへ回収することおよび当該洗浄液の流出を分析用排ガス採取途中に排ガス吸引ポンプを作動させながら行うことを特徴とする吸着性の高いガス成分を含む分析用排ガス採取方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガスの脱硝装置において添加されるアンモニアガス濃度の調整のため、排ガス中に微量に含まれるアンモニアガスを高精度に分析することを目的とした吸着性の高いガス成分を含む分析用排ガス採取方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排ガス中のガス成分の測定は現場で試料採取を行い湿式分析を行うか、ガスモニタにて測定することが一般的に行われてきている。この排ガス測定の中で、窒素酸化物硫黄酸化物などのようなガス成分は、このガス採取工程で特に採取技術に関する問題はなく比較的容易に目標の精度にて測定可能である。
【０００３】
ここで対象とするアンモニアガス等は、吸着性の高いガスであり、排ガス採取中に排ガスの採取管に成分ガスが吸着する現象が著しく、通常の方法では採取時に吸着ロスが発生し精度の高い測定値を得ることに障害があった。
【０００４】
その対策として、従来はガス採取管を加熱することで吸着の低減をはかる方法が行われるのが一般的であった。またＪＩＳ規格においても排ガス中のアンモニア分析方法がＪＩＳ  Ｋ００９９に規定されていて排ガスを導入する道入管の加熱が必要であるなど吸着防止対策が示されている。当ＪＩＳ  Ｋ００９９は通常規模の排ガス採取現場において手分析にて行う標準的方法である。
【０００５】
我々は比較的規模の大きい発電所ボイラ−煙道などの排ガス採取現場において、監視用に自動連続測定をする場合は、大規模な加熱機構付き排ガス採取管を備え、しかも、大量に排ガスを吸引し自動分析装置に連結する方法を採用している。この方法は、特許第３２２９０８８号および特許第３３２２４２０号の方法である。
【０００６】
しかし、さらに高精度を求める濃度範囲１００〜１ｐｐｍ付近の微量分析の範囲の測定においては充分でなく、排ガス採取管の加熱不足や部分的な加熱不充分箇所の発生で吸着ロスを起こすという支障があった。
また石炭焚ボイラのような施設の場合、排ガスには多量のダストが存在し、それが採取管分岐の部分や切り替え弁の部分に詰まり、測定不能となると言う支障があった。
【０００７】
すなわち、排ガスを吸引し、これをガス中のアンモニアガス成分を吸収する吸収液を通過させ、その吸収液に補足されたアンモニアを分析して排ガス中の濃度を測定する工程において、排ガス採取管等へアンモニアガスの一部が付着するため、このガス成分のみが吸収びんへ補足されないという現象である。
また大量のダストが存在する排ガスを採取する場合、採取管内の分岐部での曲がり部分や排ガス切り替え弁の細い部分でダストが詰まり排ガス吸引不能となり、測定不可能となる。
【０００８】
このため、分析値は期待する値より低値を示すこととなる。本発明は特許第３２２９０８８号および特許第３３２２４２０号の排ガス採取管部分の改良に関するものである。
【０００９】
アンモニアガスは水に溶解し易い成分であり、また、排ガス採取管に吸着し易いため、通常採取管を加熱し水分の凝結やアンモニア自身の吸着を少なくしてガス採取を行っている。この場合ガス採取管全体を充分加熱する必要があり、一部分たりとも加熱不充分な部分があってはならず、採取管の接続部分等で特に充分な加熱効果を得るにはノウハウと熟練が必要である。
また大量のダストが存在する排ガスを採取する場合、採取管内の分岐部での曲がり部分や排ガス切り替え弁の細い部分でダストが詰まり排ガス吸引不能となり、測定不可能となる現象である。
【００１０】
排ガス中の微量成分分析のためにはこのような従来の方法では不充分であり、さらに確実な方法を求めるための排ガス採取管に付着したガス成分を回収することによって分析精度を高めることが一つの課題である。
また大量のダストが存在する排ガスを採取する場合にはこのような方法では測定不可能であり、ダストの詰まりの生じないようにすることが課題である。さらに脱硝装置性能管理のためのアンモニア測定は、触媒を通過した後の未反応アンモニア濃度を正確に測定する必要があり、ダストの性状によってはアンモニアを吸着するものもあるため、ダストに吸着したアンモニアについても測定対象とする必要がある。採取管内に採取されたダストも洗浄液により吸収瓶に洗い込み、それに吸着しているＮＨ3 も回収され、このことによってＮＨ3 全量が定量されるようにすることが課題である。
【００１１】
本発明は、ダストの詰まりを防止する方法と、採取中の付着ガスによる分析精度の低下を防止する方法として、まず採取管末端にある切り替え弁を無くしてダストの詰まりを防止し、また採取管の先端から内面を洗浄水にて洗い流し、この洗浄水も試料水として分析の対象に含める方法とする。このことによって採取ガスと付着ガスを含めた全体のガス組成を分析することとなり、結果として微量分析の領域で格段の分析精度の向上がはかられる。
【００１２】
排ガス採取時排ガス管など設置の状態にて自動的に管内を洗浄できる装置とするため、採取管の構造上装置として利便性の高いものとする必要があり、採取管を二重にすること。内管外管の中間に洗浄水を流す構造とすること。採取管途中に洗浄水を注入する細孔を設けること排ガス吸引ポンプにて吸引することで吸収びんに回収できること。さらに洗浄水は排ガス採取管にポンプで押し込む構造とすることによって可能としたものである。そこで本発明はさらに、洗浄水を注入する細孔部分の位置などを水量および洗浄時間などの条件を設計することで採取可能とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明すると、図１は本発明に係わる自動測定装置の概念図である。また図２はガス採取管部分の拡大図である。ガス採取管（２）は先端は煙道（１）内にて排ガス（３）と接触していてこの部分は単管である。このガス採取管の材質は排ガスの温度に耐えられるステンレスを用いるのが普通である。また、採取管の管径は約５ｍｍ程度である。
【００１４】
煙道のフランジ（７）の取り付け付近から煙道外部に向けて採取管は二重構造（４、５）となっている。ガス採取管（２）は排ガスの吸収びん（１２）に接続されさらに吸引ポンプ（１４）およびガス流量メ−タ（１５）に接続される。その後ここでは省略しているがさらに排ガス成分を吸収した試料水を自動的に採取し自動分析装置に接続される。
【００１５】
また、二重管構造部分（４、５）の内部すなわち内側管と外側管の中間には洗浄液が注入される構造である。洗浄液は洗浄液ポンプ（１１）によって二重管構造部分（４、５）の尾端にある洗浄液注入口（９）から洗浄液を注入する構造である。
【００１６】
ガス採取方法について説明する。まず、排ガス吸引ポンプ（１４）を作動させる。これによって煙道の排ガスの吸引が開始されるが排ガスは採取管を通過しさらにガス吸収びん（１２）で分析対象となる成分すなわちこの場合はアンモニアガスを吸収反応後排ガスはさらに吸引されガスメ−タ（８）を経由して廃棄される。
【００１７】
所定量の排ガス採取を完了する直前に、排ガス吸引ポンプ（１４）は作動のまま洗浄液ポンプ（１１）を作動させ、採取管の二重構造部分へ洗浄液（１３）を注入する。
ただし、例えば排ガス採取の途中段階ですでに結露が発生するなど排ガス経路管の状況によっては所定量の排ガス採取の中間点付近において洗浄液ポンプ（１１）を作動させることにより洗浄液流出も可能である。この場合も排ガス吸引ポンプ（１４）は作動のまま行う。
【００１８】
洗浄液は内側管と外側管の間の二重構造部分（４、５）を通過し、その先端部の細孔（６）から洗浄液が内側管、すなわち、排ガス採取管（２）の内部に注入される。
その後この洗浄液は、下流に向けて排ガス経路管内を約１０，０００ｍｍ流れて吸収液とともに合流捕集されることとなる。
【００１９】
排ガス採取管内部に注入された洗浄液は、排ガス吸引ポンプ（１４）が作動しているため、ガス吸収びん（１２）に向かって吸引方向へ流され、これによって採取管の内面が洗浄されて内面に付着したアンモニア成分を洗浄移送し排ガスから直接アンモニア成分をすでに吸収している吸収液と合流してガス吸収びん（１２）へ貯留される。
この採取管の内面の洗浄を行う方法によってアンモニアを効率よく確実に回収できる。
【００２０】
排ガス採取管の二重構造部分に発生する現象をさらに解説すると、二重管の煙道側の先端付近においては排ガスと接触するため２００〜３００℃に加熱されて洗浄液が注入された初期は洗浄液（この場合は純水）はこの部分で沸騰するが、沸騰した水蒸気は、細孔（６）から排ガス吸引方向へ吸引されて経路通過中に冷却され液体となり吸収びんへ回収される。
【００２１】
さらに、洗浄液を継続注入すると二重管全体が冷却し、今度は液体の状態で細孔（６）から洗浄液が注入される。この洗浄液は同様に吸収びんに回収されアンモニア（以下ＮＨ３とする）が捕集される。
【００２２】
本実施例で得られた排ガス分析のうちＮＨ３ガスの分析精度に関して以下に説明する。実験は脱硝装置の設備された火力発電所の発電ボイラ−の煙道に設けた排ガス採取孔において、同一フランジに異なる３種類の方法の採取管を併設した大がかりなもので行った。煙道内の採取管の長さは、１１５０ｍｍの一定に揃え、さらに採取時間、間隔など条件を統一した。比較する排ガス採取方法は、連続測定法として本発明の方法および加熱方法（特許第３２２９０８８号および特許第３３２２４２０号の方法に係わる従来法の意である）と同時に基準とするため、手分析方法としてＪＩＳ方法（ＪＩＳ  Ｋ００９９による方法）の３種類の方法である。いずれも連続測定法１種類とＪＩＳ方法と同時測定したものである。
【００２３】
【表１】
0003616876.tif 000002
【００２４】
【表２】
0003616876.tif 000003
【００２５】
【表３】
0003616876.tif 000004
【００２６】
なお、加熱方法は加熱程度を２水準とした。それぞれの排ガス採取条件を［表１］に示す。これらの測定条件を整えて実験した結果を［表２］、図３および［表３］、図４に示す。［表２］、図３は比較的高いＮＨ３濃度範囲１３０ｐｐｍ程度の水準における比較実験で連続試験Ｎｏ．は実験のバラツキをできるだけ避けるため連続的に実験した順番である。また、連続測定方法と手分析ＪＩＳ方法は同時測定したものである。［表３］、図４は比較的低いＮＨ３濃度範囲１５ｐｐｍ程度の水準における比較実験である。
【００２７】
それぞれのデ−タの特徴は、図３、図４をみればほぼ明らかであるが、さらに分かりやすくするために連続測定方法に対して基準としたＪＩＳ方法との測定値の差をヒストグラムとして図にしたものが図５、図６である。図５によれば高濃度範囲では加熱法１はＪＩＳ方法に対して低値を示し多少ＮＨ３ガスを捕捉しきれなかったものと推定されるが連続測定方法は安定した結果が得られている。
【００２８】
加熱法２はＪＩＳ方法に対してほぼ同値を示し加熱方法１に比較してヒ−トアップの効果がでているものと考えられる。また、本発明の方法はＪＩＳ方法に対して相当高い値を示し、ＮＨ３ガスを充分に捕捉したものと推定される。同様に図６における低濃度範囲についてみれば加熱方法１は明らかに低値を示している。また、本発明の方法は高濃度範囲同様に高値を示している。すなわち、本発明による方法は、ＮＨ３ガス濃度の高い範囲から低い範囲にわたって極めて優れた方法であることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明になる排ガス採取方法によれば排ガスのアンモニアガス成分の濃度を極めて精度よく分析することができる。本発明による方法と従来の方法によるものを比較すれば図３、図４、図５、図６に示すごとく、極めて優れた方法であり、この方法を連続測定の自動分析装置に導入することによって優れた自動分析装置となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる排ガス採取方法の概念図。
【図２】本発明の実施例に係わる図１における排ガス採取管部分の拡大図。
【図３】本発明の実施例に係わるＮＨ３ガス高濃度の場合における各種排ガス採取方法の実験結果を示す線図。
【図４】本発明の実施例に係わるＮＨ３ガス低濃度の場合における各種排ガス採取方法の実験結果を示す線図。
【図５】本発明の実施例に係わるＮＨ３ガス高濃度の場合における各種排ガス採取方法の比較実験結果を示す頻度図。
【図６】本発明の実施例に係わるＮＨ３ガス低濃度の場合における各種排ガス採取方法の比較実験結果を示す頻度図。
【符号の説明】
１  煙道
２  採取管
３  排ガス
４  内管
５  外管
６  細孔
７  フランジ
８  シ−ル
９  洗浄液注入口
１０  ガス吸引口
１１  洗浄液ポンプ
１２  ガス吸収びん
１３  洗浄液
１４  吸引ポンプ
１５  ガスメ−タ
【図１】
0003616876.tif 000005
【図２】
0003616876.tif 000006
【図３】
0003616876.tif 000007
【図４】
0003616876.tif 000008
【図５】
0003616876.tif 000009
【図６】
0003616876.tif 000010