(57)【要約】【課題】  応答時間差を容易に調整することができるアンモニア分析計の提供。【解決手段】  サンプリングプローブ４０と、分析部５０と、アンモニア濃度を算出する演算部６１とを備え、吸引流路２１の途中にはパージエア流路３２が連結されており、パージエア流路３２から吸引口２１ａに向かってパージエアを流通させるか流通させないかのいずれの状態にもすることが可能なアンモニア分析計１であって、閾値を記憶する記憶部６４を備え、演算部６０は、パージエアの流通を停止させた時間から、アンモニア系分析計５３から得られたＮＯ濃度が閾値を越えた時間と、窒素酸化物系分析計４３から得られたＮＯ濃度が閾値を越えた時間とに基づいて、応答時間差を算出して、応答時間差と、アンモニア系分析計５３から得られたＮＯ濃度と、窒素酸化物系分析計４３から得られたＮＯ濃度とを用いて、アンモニア濃度を算出する。【選択図】  図１
2012127840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道管内に挿入される吸引口を有する吸引流路と、当該吸引流路からアンモニア系と窒素酸化物系との２系統に分かれた流路とを有し、当該アンモニア系流路にはアンモニア酸化触媒又はアンモニア還元触媒が配置されているサンプリングプローブと、
前記アンモニア系流路のＮＯ濃度を測定するアンモニア系分析計と、前記窒素酸化物系流路のＮＯ濃度を測定する窒素酸化物系分析計とを有する分析部と、
前記アンモニア系分析計から得られたＮＯ濃度と、前記窒素酸化物系分析計から得られたＮＯ濃度との濃度差から、アンモニア濃度を算出する演算部とを備え、
前記吸引流路の途中にはパージエア流路が連結されており、当該パージエア流路から吸引口に向かってパージエアを流通させるか流通させないかのいずれの状態にもすることが可能なアンモニア分析計であって、
ＮＯ濃度に関する閾値を記憶する記憶部を備え、
前記演算部は、前記パージエアの流通を停止させた時間から、前記アンモニア系分析計から得られたＮＯ濃度が閾値を越えた時間と、前記窒素酸化物系分析計から得られたＮＯ濃度が閾値を越えた時間とに基づいて、応答時間差を算出して、
前記応答時間差と、前記アンモニア系分析計から得られたＮＯ濃度と、前記窒素酸化物系分析計から得られたＮＯ濃度とを用いて、アンモニア濃度を算出することを特徴とするアンモニア分析計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス中に含まれるアンモニア(ＮＨ３)濃度を連続的に測定するＮＨ３分析計に関する。このようなＮＨ３分析計は、例えば、油焚ボイラの空気予熱器以降の低温部排ガス処理を行う排煙脱硝装置やＮＨ３注入付集塵装置の出口に設置され、排ガス処理後の排ガス中のＮＨ３濃度を測定するのに利用される。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来のＮＨ３分析計の一例を示す概略構成図である。煙道管排ガス用のＮＨ３分析計１０１は、ＮＨ３系とＮＯＸ系（窒素酸化物系）との２系統のサンプリングプローブラインからなるサンプリングプローブ４０と、ＮＨ３系流路５２のＮＯ濃度を測定するＮＨ３系分析計５３とＮＯＸ系流路４２のＮＯ濃度を測定するＮＯＸ系分析計４３とを有する分析部５０と、ＮＨ３系分析計５３から得られたＮＯ濃度とＮＯＸ系分析計４３から得られたＮＯ濃度とよりＮＨ３濃度を算出する演算部１６０とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。
なお、ＮＨ３分析計１０１では、サンプリングプローブ４０のＮＨ３系流路５２には触媒Ｃが設けられており、触媒Ｃには酸化形と還元形とがあり、酸化形にはアンモニア酸化触媒、還元形にはアンモニア還元触媒が用いられている。
【０００３】
酸化形の測定原理は、下記式（１）に示すように、ＮＨ３系流路５２を流れるＮＨ３を酸化触媒Ｃの働きで等モルのＮＯに酸化し、このＮＯの濃度をＮＨ３系分析計５３で検出することにより、ＮＨ３濃度を測定する。ところで、煙道管を流れる排ガス（試料ガス）には、一般にＮＯＸも含まれているので、ＮＨ３系分析計５３とＮＯＸ系分析計４３との上流で排ガス中のＮＯ２をＮＯ２−ＮＯコンバータ（図示せず）によりＮＯに還元する。これにより、ＮＯＸ系流路４２では、ＮＯＸ濃度だけがＮＯＸ系分析計４３で検出され、一方、ＮＨ３系流路５２では、ＮＨ３とＮＯＸとの合計の濃度が検出されるので、この２つの流路４２、５２の分析計４３、５３の検出値の差がＮＨ３濃度となる。
ＮＨ３＋Ｏ２→ＮＯ＋Ｈ２Ｏ  ・・・（１）
【０００４】
還元形の測定原理は、下記式（２）に示すように、ＮＨ３系流路５２を流れるＮＨ３を還元触媒Ｃの働きで等モルのＮＯＸと反応を行わせ、反応により欠損したＮＯＸ濃度をＮＨ３系分析計５３で検出することにより、ＮＨ３濃度を測定する。この場合、ＮＯＸ系流路４２では、ＮＯＸ濃度だけがＮＯＸ系分析計４３で検出され、一方、ＮＨ３系流路５２では、ＮＨ３濃度の分だけ減少したＮＯＸ濃度がＮＨ３系分析計５３で検出され、この２つの流路４２、５２の分析計４３、５３の検出値の差がＮＨ３濃度となる。
ＮＯ＋ＮＨ３＋１／４Ｏ２→Ｎ２＋３／２Ｈ２Ｏ  ・・・（２）
【０００５】
よって、このようなＮＨ３分析計１０１では、煙道管にＮＨ３系流路５２とＮＯＸ系流路４２とに分かれた２本のサンプリングパイプを挿入し、ＮＯＸ系分析計４３とＮＨ３系分析計５３とにそれぞれ備えられたポンプ（図示せず）によりサンプリングパイプの先端の吸引口２１ａから排ガスを吸引している。また、排ガス中に含まれるダストが排ガスとともに分析計４３、５３まで達するのを防止するために、サンプリングプローブの吸引口２１ａ付近の吸引流路２１内に、予め除塵用フィルタ１１が設置されている。
【０００６】
演算部１６０は、ＣＰＵ１６１とメモリ（記憶部）１６４とを備え、さらに入力装置６２と表示装置６３とが連結されている。ＣＰＵ１６１が処理する機能をブロック化して説明すると、ＮＨ３系分析計５３から検出値を取得するＮＨ３系検出値取得部６１ａと、ＮＯＸ系分析計４３から検出値を取得するＮＯＸ系検出値取得部６１ｂと、パージ電磁弁３１と電磁弁４１、５１と２台のポンプとを制御する電磁弁制御部６１ｃと、ＮＨ３濃度を算出する濃度算出部１６１ｄとを有する。なお、メモリ１６４には、ＮＨ３系分析計５３から取得した検出値とＮＯＸ系分析計４３から検出値とを記憶するための検出値記憶領域６４ａとを有する。
【０００７】
ところで、ＮＨ３系分析計５３から得られる検出値とＮＯＸ系分析計４３から得られる検出値とに応答時間差ｔｄがあると、濃度算出部１６１ｄで算出されたＮＨ３濃度に誤差が生じる。このような応答時間差ｔｄは、ＮＨ３系流路５２とＮＯＸ系流路４２との配管容量の差や、ＮＨ３系流路５２とＮＯＸ系流路４２との吸引ガス流量の差や、ＮＨ３系流路５２の触媒Ｃでの吸脱着等により生じる。
ここで、図５及び図６は、ＮＨ３系流路５２とＮＯＸ系流路４２とに同じ試料ガスを流したときに得られる検出値（指示）と時間との関係を示すグラフである。図５は、応答時間差ｔｄがないときに得られる検出値（指示）と時間との関係を示すグラフであり、一方、図６は、応答時間差ｔｄがあるときに得られる検出値（指示）と時間との関係を示すグラフである。
【０００８】
図５に示すように応答時間差ｔｄがなければ、分析計４３、５３の検出値の差であるＮＨ３濃度（指示）は０（一定）となっており、ＮＯ濃度の差がないように検出されているが、図６に示すように応答時間差ｔｄがあれば、分析計４３、５３の検出値の差であるＮＨ３濃度（指示）は０（一定）となっておらず、同じ試料ガスであるにかかわらずＮＯ濃度の差があるように検出されている。
そこで、作業員がＮＨ３分析計１０１を据付けるときに、作業員がＮＯボンベガスとＮ２ボンベガスとを用いて、パージエア流路３２から分析部５０に向かってＮＯとＮ２とを流していた。そして、表示装置６３を観察しながら分析計４３、５３の応答時間差ｔｄを測定し、応答時間が速い方の分析計に応答時間差ｔｄを考慮して、応答時間が速い方の分析計の応答時間を遅らせるよう、ソフトで応答時間を設定し調整していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−００９６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したような分析計４３、５３の応答時間を調整する調整方法は、作業員がＮＯボンベガスとＮ２ボンベガスと演算部１６０とを用いて行うため、非常に手間がかかっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者は、応答時間差ｔｄを容易に調整することができる方法について検討を行った。サンプリングプローブ４０の吸引流路２１内に除塵用フィルタ１１が設置されているが、使用しているうちに除塵用フィルタ１１が目詰まりするのを防止するため、パージエア入口３２ａからパージエア流路３２を介して吸引口２１ａに向かってパージエアを流通させるか流通させないかのいずれの状態にもできるようになっている。これにより、定期的（所定の時間ごと）にパージエア入口３２ａから吸引口２１ａに向かってパージエアを流通させている。そして、パージエアの流通を停止させると、ＮＨ３系流路５２とＮＯＸ系流路４２とには、一旦空気が流れ、その後、排ガスが流れる。このとき、ＮＨ３系分析計５３から得られたＮＯ濃度と、ＮＯＸ系分析計４３から得られたＮＯ濃度とは、一旦「０」となり、その後、上昇していく。図３は、除塵用フィルタ１１の目詰まりを防止するときに得られる検出値（指示）と時間との関係を示すグラフである。そこで、パージエアの流通を停止させた時間「パージ終了」から、ＮＨ３系分析計５３から得られた検出値（ＮＯ濃度）が閾値Ｔを越えた時間ｔＮＨ３と、ＮＯＸ系分析計４３から得られた検出値（ＮＯ濃度）が閾値Ｔを越えた時間ｔＮＯＸとに基づいて、応答時間差ｔｄを演算部に算出させることを見出した。
【００１２】
すなわち、本発明のアンモニア分析計は、煙道管内に挿入される吸引口を有する吸引流路と、当該吸引流路からアンモニア系と窒素酸化物系との２系統に分かれた流路とを有し、当該アンモニア系流路にはアンモニア酸化触媒又はアンモニア還元触媒が配置されているサンプリングプローブと、前記アンモニア系流路のＮＯ濃度を測定するアンモニア系分析計と、前記窒素酸化物系流路のＮＯ濃度を測定する窒素酸化物系分析計とを有する分析部と、前記アンモニア系分析計から得られたＮＯ濃度と、前記窒素酸化物系分析計から得られたＮＯ濃度との濃度差から、アンモニア濃度を算出する演算部とを備え、前記吸引流路の途中にはパージエア流路が連結されており、当該パージエア流路から吸引口に向かってパージエアを流通させるか流通させないかのいずれの状態にもすることが可能なアンモニア分析計であって、ＮＯ濃度に関する閾値を記憶する記憶部を備え、前記演算部は、前記パージエアの流通を停止させた時間から、前記アンモニア系分析計から得られたＮＯ濃度が閾値を越えた時間と、前記窒素酸化物系分析計から得られたＮＯ濃度が閾値を越えた時間とに基づいて、応答時間差を算出して、前記応答時間差と、前記アンモニア系分析計から得られたＮＯ濃度と、前記窒素酸化物系分析計から得られたＮＯ濃度とを用いて、アンモニア濃度を算出するようにしている。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明のアンモニア分析計によれば、演算部が応答時間差を自動的に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本願実施形態に係るアンモニア分析計の一例を示す概略構成図。
【図２】電磁弁制御部によって実行されるタイムテーブル。
【図３】除塵用フィルタの目詰まりを防止するときに得られる検出値と時間との関係を示すグラフ。
【図４】従来のＮＨ３分析計の一例を示す概略構成図。
【図５】応答時間差がないときに得られる検出値と時間との関係を示すグラフ。
【図６】応答時間差があるときに得られる検出値と時間との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１６】
図１は、本願実施形態に係るアンモニア分析計の一例を示す概略構成図である。なお、上述したアンモニア分析計１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
煙道管排ガス用のＮＨ３分析計１は、ＮＨ３系とＮＯＸ系との２系統のサンプリングプローブラインからなるサンプリングプローブ４０と、ＮＨ３系流路５２のＮＯ濃度を測定するＮＨ３系分析計５３とＮＯＸ系流路４２のＮＯ濃度を測定するＮＯＸ系分析計４３とを有する分析部５０と、ＮＨ３系分析計５３から得られたＮＯ濃度とＮＯＸ系分析計４３から得られたＮＯ濃度とよりＮＨ３濃度を算出する演算部６０とから構成されている。
【００１７】
ＮＨ３系流路５２には、電磁弁５１が設けられている。これにより、電磁弁５１を開閉することで、ＮＨ３系流路５２を排ガスが流通するか流通しないかを制御できるようになっている。
また、ＮＯＸ系流路４２にも電磁弁４１が設けられている。これにより、電磁弁４１を開閉することで、ＮＯＸ系流路４２を排ガスが流通するか流通しないかを制御できるようになっている。
【００１８】
パージエア流路３２には、パージ電磁弁３１が設けられている。また、パージエア流路３２のパージエア入口３２ａには、計装エアが予め連結されている。これにより、パージ電磁弁３１を開閉することで、パージエア流路３２をパージエアが流通するか流通しないかを制御できるようになっている。また、パージ電磁弁３１を開くとともに電磁弁４１、５１を閉めることで、吸引口２１ａに向かってパージエアが流通するように制御できるようになっている。
【００１９】
演算部６０は、ＣＰＵ６１とメモリ（記憶部）６４とを備え、さらに入力装置６２と表示装置６３とが連結されている。ＣＰＵ６１が処理する機能をブロック化して説明すると、ＮＨ３系分析計５３から検出値を取得するＮＨ３系検出値取得部６１ａと、ＮＯＸ系分析計４３から検出値を取得するＮＯＸ系検出値取得部６１ｂと、パージ電磁弁３１と電磁弁４１、５１と２台のポンプとを制御する電磁弁制御部６１ｃと、ＮＨ３濃度を算出する濃度算出部６１ｄと、応答時間差ｔｄを算出する応答時間差算出部６１ｅとを有する。なお、メモリ６４には、ＮＨ３系分析計５３から取得した検出値とＮＯＸ系分析計４３から検出値とを記憶するための検出値記憶領域６４ａと、閾値Ｔを予め記憶する閾値記憶領域６４ｂと、応答時間差ｔｄを記憶するための応答時間差記憶領域６４ｃとを有する。閾値Ｔは、例えば、測定するＮＯＸ濃度の５０％程度に設定する。
【００２０】
電磁弁制御部６１ｃは、「パージエア流通」を実行する所定の時間になると、パージ電磁弁３１と電磁弁４１、５１と２台のポンプとを制御する。
ここで、図２は、電磁弁制御部６１ｃによって実行されるタイムテーブルである。「パージエア流通」を実行する所定の時間になると、２台のポンプをＯＦＦにするとともに、電磁弁４１、５１を閉じる。これにより、ＮＨ３系流路５２とＮＯＸ系流路４２とに排ガスが流通しなくなる。よって、ＮＨ３系分析計５３から得られたＮＯ濃度と、ＮＯＸ系分析計４３から得られたＮＯ濃度とは、一旦「０」となる。そして、所定間隔でパージ電磁弁３１を２回開く。これにより、吸引流路２１の吸引口２１ａに向かってパージエアが流通したり、流通しないようになる。その後、電磁弁３１、４１を開いた後、２台のポンプをＯＮにして流量１．５Ｌ／ｍｉｎでガスを吸引する。これにより、ＮＨ３系流路５２とＮＯＸ系流路４２とに排ガスが流通するようになる。よって、ＮＨ３系分析計５３から得られた検出値（ＮＯ濃度）と、ＮＯＸ系分析計４３から得られた検出値（ＮＯ濃度）とは、「０」から上昇していく。
【００２１】
応答時間差算出部６１ｅは、「パージエア流通」を実行する所定の時間になった後に、応答時間差ｔｄを算出する制御を行う。具体的には、「パージエア流通」を実行する所定の時間になると、電磁弁制御部６１ｃがパージ電磁弁３１と電磁弁４１、５１とポンプとを制御するが、それに伴い、応答時間差算出部６１ｅは、ＮＨ３系分析計５３から得られた検出値が閾値Ｔを超える時間ｔＮＨ３と、ＮＯＸ系分析計４３から得られた検出値が閾値Ｔを超える時間ｔＮＯＸとをメモリ６４に記録する。そして、時間ｔＮＨ３と時間ｔＮＯＸとの差分から応答時間差ｔｄを算出して応答時間差記憶領域６４ｃに更新するように記憶させる。つまり、どちらの分析計の応答時間が速いかを記憶させるとともに、どの程度速いかを記憶させる。
【００２２】
濃度算出部６１ｄは、応答時間差記憶領域６４ｃに一番最新に記憶された応答時間差ｔｄと、ＮＨ３系分析計５３から得られたＮＯ濃度と、ＮＯＸ系分析計４３から得られたＮＯ濃度とを用いて、アンモニア濃度を算出する制御を行う。例えば、ＮＯＸ系分析計４３の応答時間が、ＮＨ３系分析計５３の応答時間より応答時間差ｔｄ速い場合、ＮＯＸ系分析計４３から時間（ｔ）に得られた検出値と、ＮＨ３系分析計５３から時間（ｔ＋ｔｄ）に得られた検出値とを用いて、アンモニア濃度を算出する。一方、ＮＨ３系分析計５３の応答時間が、ＮＯＸ系分析計４３の応答時間より応答時間差ｔｄ速い場合、ＮＨ３系分析計５３から時間（ｔ）に得られた検出値と、ＮＯＸ系分析計４３から時間（ｔ＋ｔｄ）に得られた検出値とを用いて、アンモニア濃度を算出する。
【００２３】
以上のように、本発明のアンモニア分析計１によれば、演算部６０が応答時間差ｔｄを自動的に調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、排ガス中に含まれるアンモニア（ＮＨ３）濃度を連続的に測定するＮＨ３分析計に利用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１：  アンモニア分析計
２１：  吸引流路
２１ａ：  吸引口
３２：  パージエア流路
４０：  サンプリングプローブ
４２：  窒素酸化物系流路
４３：  窒素酸化物系分析計
５２：  アンモニア系流路
５３：  アンモニア系分析計
６０：  演算部
６４：  メモリ（記憶部）
【図１】
2012127840.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012127840.tif 000005
【図４】
2012127840.tif 000006
【図５】
2012127840.tif 000007
【図６】
2012127840.tif 000008