(57)【要約】【課題】煙道を流れる燃焼排ガスの三酸化硫黄（SO3）濃度を簡易且つ連続的に測定するのに好適なSO3濃度測定装置及び前記煙道から通じる煙突においてSO3由来の紫煙が放出される可能性を通知するのに好適な紫煙警報装置を提供する。【解決手段】煙突に通じる煙道からSO3及び水蒸気を含むガスの一部を抜き取る手段、  抜き取ったガスを冷やして硫酸ミストを発生させる手段、  硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定する手段、  測定された透過光の強度に基づいてSO3濃度を算定する手段、  算定されたSO3濃度の値を設定値と比較する手段、および  比較した結果を示す手段を有する、煙突においてSO3由来の紫煙が放出される可能性を通知する装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三酸化硫黄および水蒸気を含むガスを冷やして硫酸ミストを発生させ、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定し、
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定することを含む
三酸化硫黄濃度の測定方法。
【請求項２】
三酸化硫黄及び水蒸気を含むガスを冷やして硫酸ミストを発生させる手段、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定する手段、および
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定する手段を有する、
三酸化硫黄濃度の測定装置。
【請求項３】
煙突に通じる煙道を流れる三酸化硫黄及び水蒸気を含むガスの一部を抜き取り、
抜き取ったガスを冷やして硫酸ミストを発生させ、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定し、
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定し、
算定された三酸化硫黄濃度の値を設定値と比較することを含む、
煙突において三酸化硫黄由来の紫煙が放出される可能性を判断する方法。
【請求項４】
煙突に通じる煙道から三酸化硫黄及び水蒸気を含むガスの一部を抜き取る手段、
抜き取ったガスを冷やして硫酸ミストを発生させる手段、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定する手段、
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定する手段、
算定された三酸化硫黄濃度の値を設定値と比較する手段、および
比較した結果を示す手段を有する、
煙突において三酸化硫黄由来の紫煙が放出される可能性を通知する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三酸化硫黄(以下SO3)濃度測定装置及び紫煙警報装置に関する。より詳細に、本発明は、煙道を流れる燃焼排ガスのSO3濃度を簡易且つ連続的に測定するのに好適なSO3濃度測定装置及び前記煙道から通じる煙突においてSO3由来の紫煙が放出される可能性を通知するのに好適な紫煙警報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラで燃やされる石炭や石油などの化石燃料や、ゴミ焼却施設で燃やされる可燃ゴミには、量に多い少ないの差があるけれども、硫黄分が含まれている。硫黄分が燃えると、そのほとんどがSO2になる。そしてその一部がさらに酸化してSO3に転化する。SO3は排ガス中の水分と反応して硫酸になり、排ガス温度が低くなると煙道内で硫酸ミストになる。硫酸ミストは非常に小さい粒子であるので煙突から紫煙として放出されることがある。SO2やSO3は、環境に悪影響を与える物質なので、それらの排出量が厳しく規制されている。燃焼排ガス中のSO2やSO3は、通常、脱硫装置や湿式電気集塵装置等を備えた排煙処理設備によって除去されるが、各国の排出量規制を守るために、排ガス成分濃度のモニタリングが欠かせない。
【０００３】
SO3濃度を測定する方法としては、例えば、SO3ガスを水露点以上酸露点以下に設定された測定管に通して管壁に凝縮捕集し、捕集した硫酸を滴定してSO3濃度を決定する方法（酸凝縮法）、SO3ガスとNaClとを反応させ塩酸を生成させ、生成した塩酸を滴定してSO3濃度を決定する方法（加熱食塩法）、イソプロピルアルコールでSO3ガスを吸収捕集し、捕集したSO3を滴定してSO3濃度を決定する方法（イソプロピルアルコール吸収法）、分光分析によって得られる吸収スペクトルからSO3濃度を決定する方法（紫外分光法〔特許文献１参照〕）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，酸凝縮法、加熱食塩法およびイソプロピルアルコール吸収法は、滴定操作を要するので排ガスのSO3濃度の連続的な自動計測が困難である。また、紫外分光法による測定方法はSO3濃度を連続的に測定できる方法として一部製品化されているが、装置が高価であることなどからSO3濃度の測定方法として標準化されていない。
本発明の目的は、煙道を流れる燃焼排ガスのSO3濃度を簡易且つ連続的に測定するのに好適なSO3濃度測定装置及び前記煙道から通じる煙突においてSO3ガス由来の紫煙が放出される可能性を通知するのに好適な紫煙警報装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記目的を達成するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
【０００７】
〔１〕三酸化硫黄および水蒸気を含むガスを冷やして硫酸ミストを発生させ、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定し、
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定することを含む
三酸化硫黄濃度の測定方法。
〔２〕三酸化硫黄及び水蒸気を含むガスを冷やして硫酸ミストを発生させる手段、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定する手段、および
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定する手段を有する、
三酸化硫黄濃度の測定装置。
【０００８】
〔３〕煙突に通じる煙道を流れる三酸化硫黄及び水蒸気を含むガスの一部を抜き取り、
抜き取ったガスを冷やして硫酸ミストを発生させ、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定し、
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定し、
算定された三酸化硫黄濃度の値を設定値と比較することを含む、
煙突において三酸化硫黄由来の紫煙が放出される可能性を判断する方法。
〔４〕煙突に通じる煙道から三酸化硫黄及び水蒸気を含むガスの一部を抜き取る手段、
抜き取ったガスを冷やして硫酸ミストを発生させる手段、
硫酸ミストの発生したガスに光を当て、透過する光の強度を測定する手段、
測定された透過光の強度に基づいて三酸化硫黄濃度を算定する手段、
算定された三酸化硫黄濃度の値を設定値と比較する手段、および
比較した結果を示す手段を有する、
煙突において三酸化硫黄由来の紫煙が放出される可能性を通知する装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の測定装置は、煙道を流れる燃焼排ガスのSO3濃度を簡易に且つ連続的に計測するのに好適である。本発明の紫煙警報装置は、煙突から大気に高濃度のSO3ガスが放出されてしまった場合、それをすぐに検知し、オペレータに知らせるので、SO3ガスの規制値超えの放出などに対して速やかな対処ができる。また、設定値を低めにしておけば、煙突からの紫煙放出を未然に防止することも可能である。
【００１０】
本発明に係るSO3濃度測定装置の原理を以下に説明する。
SO3と水蒸気を含むガスを冷却すると下記の反応によって硫酸ミストが発生する。硫酸ミストは非常に微細な粒子なので、それを多数含むガスは白煙のように見える。
SO3(g)  ＋  H2O(g)  →  SO3・H2O（硫酸ミスト）
【００１１】
硫酸ミストによって生じる白煙の濃さは、元々のガスに含まれていたSO3の濃度と相関関係がある（例えば、図３参照）。白煙の濃さは、白煙に光を照射してその透過光の強度を計測することによって定量化できる。定量化された白煙の濃さからガスに含まれていたSO3の濃度を算定することができる。
【００１２】
煙突に通じる煙道を流れる燃焼排ガスのSO3濃度が所定値よりも高くなると煙突において紫煙を放出する可能性が高くなる。そこで、煙道を流れる燃焼排ガスの一部を本発明の測定装置に引き込み、同装置でSO3濃度を連続的に測定し、その測定値と設定値とを比較することによって、煙突において紫煙が放出される可能性を音、光、文字、電気信号などで速やかに通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のSO3濃度測定装置及び紫煙警報装置の構成例を示す図である。
【図２】実施例で使用したSO3濃度測定装置の構成を示す図である。
【図３】図２に示す装置で得られたSO3濃度と透過光減衰率との相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明のSO3濃度測定装置及び紫煙警報装置の構成例を示す図である。
【００１５】
本発明の一実施形態に係るSO3濃度測定装置及び紫煙警報装置では、煙道中の排ガスの一部をポンプ7を用いて装置内に引き込む。そして、引き込まれた排ガス中の煤塵がフィルタ1で除去される。
【００１６】
煤塵が除去された排ガスは硫酸ミスト化部10を通過する。硫酸ミスト化部10内には、冷却器2が備えられており、ここで排ガスが冷やされて排ガス中のSO3が硫酸ミストに転化する。これによって排ガスは白煙化する。ガス中のSO3のほぼ全てを効率よく硫酸ミスト化するために、排ガスの温度を急に下げるように冷却することが好ましい。例えば、煙道中の排ガスの温度は100〜400℃であるが、これを10℃前後にまで急に冷却すると、SO3のほぼすべてが微細な硫酸ミストに転化される。排ガスの冷却によって凝縮した水はドレン受器3で捕集される。排ガスを冷却する方式は、特に限定されず、例えば、冷水循環器13から冷却水を水冷ジャケット12に循環させて冷やす方式、電子クーラを用いて冷やす方式などが挙げられる。
【００１７】
次に、硫酸ミストを含む排ガス（白煙）を、透明のガラスセル4に導く。ガラスセルの一端には光源5、もう一端には光センサ6が備えられている。光源5から照射された光は硫酸ミストで散乱または吸収される。白煙を透過して光センサ6に到達した光を検出する。SO3濃度既知の標準ガスを用いて透過光強度とSO3濃度との関係を事前に検量しておき、その検量線に基づいて、透過光強度からSO3濃度を算定することができる。光センサ6で検出した信号強度を、検量線データが保存されている演算器8に入力すれば、排ガスのSO3濃度を算定することができる。
【００１８】
白煙の濃さは周囲の温度によって変動するため、検出部11は恒温に制御することが好ましい。検出部11の温度は、硫酸ミストが壁に結露しない程度の温度に保持することが好ましく、例えば20〜30℃に保持される。この温度が高すぎると硫酸ミスト中の水分が蒸発して白煙が薄くなり、感度が低下する傾向がある。また、周囲の温度の変動による測定値の変動を補償できるよう検量線データを温度毎に用意しておいてもよい。本発明で使用される光源5および光センサ6は、透過光の強度を測定することができるものであれば、特に限定されない。光源としては白色光または単色光を発するものが好ましい。また、光量の経時的変動が小さいものが望ましい。例えば、光源として、レーザーダイオードや発光ダイオードなどが挙げられる。光センサ6としては半導体検出器、光電管、フォトマルなどが挙げられる。
【００１９】
さらに、演算器8では予めに設定された値との比較を行うことができる。設定値としては、煙突において紫煙が放出されないと思われるSO3濃度値、煙突において紫煙が放出される恐れがあると思われるSO3濃度値、煙突において紫煙が確実に放出されると思われるSO3濃度値などが入力される。そして、比較した結果を音、色、文字、光信号、電気信号、電子信号などで、オペレータなどに示すことができる。
【００２０】
図１に示す装置では、演算器8に警報発信機9が接続されている。この警報発信機9は計測されたSO3濃度が、例えば、煙突において紫煙が確実に放出されると思われるSO3濃度値を超えたときに警報を与えるように設定される。このようにすることによって、大気に高濃度のSO3ガスが放出されてしまった場合でも、それをすぐに検知することができ、速やかな対処ができるようになる。また、設定値を低めに、例えば、煙突において紫煙が放出される恐れがあると思われるSO3濃度値にしておけば、煙突からの紫煙放出を未然に防止することが可能になる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の具体的な実施例を示す。ただし、本実施例は本発明の範囲を制限するものではない。
【００２２】
[模擬ガスの調製]
マスフローコントローラを用いてSO2、O2、H2OおよびN2の混合ガスを調製した。この混合ガスを、380℃に保温した白金系酸化触媒が充填された層に通してSO2の一部を酸化させ、SO3を含む混合ガスを調製した。白金系酸化触媒の充填量を調整することによってSO3濃度を0〜20ppmの範囲で調節した。表１にこの調製で得られた模擬ガスの組成を示す。
【００２３】
【表１】
2014238316.tif 000003
【００２４】
［SO3濃度測定装置］
図２は本実施例で使用したSO3濃度測定装置の構成を示す図である。本実施例では、硫酸ミスト化部の冷却方式として水冷ジャケット12内に10℃の冷却水を循環させてガスを水冷する方式を採った。また、検出部の光源として市販の白色LEDライトを使用し、検出器には(株)マザーツール製のデジタル照度計(LX-1108)を使用した。ガラスセルには石英製で板厚1mm、光路長150mmのものを使用した。
【００２５】
380℃の模擬ガスを、図２に示す装置に導入して、SO3濃度と透過光減衰率との相関を計測した。図３はその結果を示す図である。なお、透過光減衰率は、大気をSO3濃度測定装置に導入した際に測定される透過光の強度I0と、模擬ガスをSO3濃度測定装置に導入した際に測定される透過光の強度I1とから、式：（I0-I1)/I0×100  [%]で算出した値である。図３に示すとおり、SO3濃度と透過光減衰率との間には強い線形相関が認められる。このことから、本発明の装置によってSO3濃度を算定できることがわかる。
【図１】
2014238316.tif 000004
【図２】
2014238316.tif 000005
【図３】
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