JP2001188039A - 煙道中のｓｏ３ガスの濃度算出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 煙道内の排ガス中のＳＯ₃ 濃度をｐｐｍ単位
で、しかも連続して計測できる煙道中のＳＯ₃ ガスの濃
度算出方法を提供する。 【解決手段】 ＳＯ₂ を含む排ガス中のＳＯ₃ を紫外線
吸収分析する方法において、妨害ガスとなるＳＯ₂ の濃
度を段階的に変化させたガスに、ＳＯ₃ の濃度を変化さ
せた組成のガスの吸光度スペクトルを多数採取し、その
ＳＯ₂ の濃度範囲ごとに区切った吸光度スペクトルよ
り、目的変数ｙに各測定サンプルのＳＯ₃ 濃度をとり、
説明変数Ｘに各測定スペクトルをとってＰＬＳによる回
帰分析を行って、ＳＯ₂ の濃度範囲ごとに区切った、潜
在変数ｔ、回帰ベクトル、検量線を作成し、煙道中の排
ガスを紫外線吸収分析して排ガス中のＳＯ₂ 濃度を求
め、その求めたＳＯ₂ 濃度から使用する回帰ベクトル及
び検量線を選択して、測定すべき排ガスの吸光度スペク
トルの各波長における吸光度から排ガス中のＳＯ₃ 濃度
を計測するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ、ごみ焼却
設備の煙道中のＳＯ₃ ガスの濃度算出方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボイラの排煙処理は、排ガスを脱
硝装置でＮＯx を除去し、ガス−エアヒータを通した
後、電気集塵機で除塵した後、湿式脱硫装置に導入して
排ガス中のＳＯx を吸収除去した後、大気に放出する。

【０００３】ところで、オリマルジョンや重質油を燃料
とするボイラは、石炭焚きボイラに比べて排ガス中に含
まれるＳＯ₃ 濃度は、約２００ｐｐｍと高く、これが約
１６０℃以下となると露点となり、硫酸腐食の問題を発
生するため、湿式脱硫装置に導入する前に、アンモニア
等のアルカリ剤を煙道に注入してＳＯ₃ を中和して硫安
とし、これを後流の電気集塵機等で回収するようにして
いる。

【０００４】しかし、排ガス中に多量のアルカリ剤を噴
霧することは未反応のアルカリ剤が排ガス中に残るた
め、排ガスのＳＯ₃ 濃度をリアルタイムで計測し、その
濃度に見合ったアルカリ剤を噴霧することが重要であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、ＳＯ₂ 濃度の計
測は、赤外線吸収法により比較的容易に求めることがで
きるが、吸収スペクトルからＳＯ₃ を分析することは不
可能であり、このため、ＳＯ₃ 濃度が、ＳＯ₂ 濃度（２
０００ｐｐｍ）に対して約１／１０の量であることか
ら、その計測したＳＯ₂ 濃度を基に概算でＳＯ₃ 濃度を
求めている。

【０００６】また脱硝装置で、ＳＯ₂ の一部が酸化され
てＳＯ₃ に転化することに着目し、赤外線吸収法を用い
て、脱硝装置前後のＳＯ₂ 濃度変化から、転化したＳＯ
₃ 量をｐｐｍ単位で計測することも知られているが、こ
れは排ガス中の実際のＳＯ₃濃度を計測するものではな
い。

【０００７】ＳＯ₃ 濃度を定量分析するには、酸露点法
やイソプロピル吸収法などにて、ＳＯ₂ からＳＯ₃ を分
離して計測することがなされているが、これら計測法
は、サンプルガスを採取して行うもので連続した計測が
なされないと共に排ガス中に含まれる水蒸気や他の成分
の影響があり精度よく計測するには難点があると共に、
実際に排ガス中で計測する排ガスの温度約３００〜４０
０℃であり、これらガスをそのままの状態で、しかも連
続的にＳＯ₃ 濃度を定量分析するものではない問題があ
る。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、煙道内の排ガス中のＳＯ₃ 濃度をｐｐｍ単位で、し
かも連続して計測できる煙道中のＳＯ₃ ガスの濃度算出
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、ＳＯ₂ を含む排ガス中のＳＯ₃
を紫外線吸収分析する方法において、妨害ガスとなるＳ
Ｏ₂ を混入したガスで、ＳＯ₃ の組成比を変えながら吸
光度スペクトルをとり、その吸光度スペクトルデータを
基に多変量解析によりＳＯ₂ の濃度範囲ごとの複数の検
量線を作成し、煙道中の排ガスを紫外線吸収分析して排
ガス中のＳＯ₂ 濃度を求め、その求めたＳＯ₂ 濃度から
使用する検量線を選択し、その検量線を基にしてＳＯ₃
濃度を求めるようにした煙道中のＳＯ₃ ガスの濃度算出
方法である。

【００１０】請求項２の発明は、ＳＯ₂ の濃度を段階的
に変化させたガスに、ＳＯ₃ の濃度を変化させた組成の
ガスの吸光度スペクトルを多数採取し、そのＳＯ₂ の濃
度範囲ごとに区切った吸光度スペクトルより、目的変数
ｙに各測定サンプルのＳＯ₃濃度をとり、説明変数Ｘに
各測定スペクトルをとってＰＬＳによる回帰分析を行っ
て、ＳＯ₂ の濃度範囲ごとに区切った、潜在変数ｔ、回
帰ベクトル、検量線を作成し、煙道中の排ガスを紫外線
吸収分析して排ガス中のＳＯ₂ 濃度を求め、その求めた
ＳＯ₂ 濃度から使用する回帰ベクトル及び検量線を選択
して、測定すべき排ガスの吸光度スペクトルの各波長に
おける吸光度から排ガス中のＳＯ₃ 濃度を計測する請求
項１記載の煙道中のＳＯ₃ ガスの濃度算出方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１２】先ず、図２により、本発明における煙道中
の排ガスの紫外線吸収分析装置を説明する。

【００１３】図２において、１０は、ボイラからの排ガ
スが流れる煙道で、その煙道１０にガス吸込管１１とガ
ス排出管１２が接続され、そのガス吸込管１１とガス排
出管１２にセル１３が接続されて、煙道１０からのガス
をセル１３に導入し、分析後、セル１３から煙道１０に
排出するようになっている。

【００１４】ガス吸込管１１には、排ガス中のダストを
除去するフィルタ１４が接続されると共に、排ガスを予
熱する予熱器１５が接続され、その予熱器１５に予熱温
度調節器１６が接続される。また、ガス排出管１２に
は、煙道１０中の排ガスをガス吸込管１１を介してセル
１３に導入すると共に煙道１０に戻すためのポンプ１７
が接続される。

【００１５】セル１３には、セル１３内に導入された排
ガス温度を所定の温度に保つためのヒータ１８が設けら
れ、そのヒータ１８がセル温度調節器１９で制御される
ようになっている。

【００１６】セル１３の一方には、Ｘｅランプなど紫外
線を照射する光源２０が設けられると共に分光器２２が
設けられ、そのセル１３の両側に、その光源２０からセ
ル１３内に照射された紫外線２１を複数回反射させて紫
外線２１のマルチパスを形成すると共に分光器２２に入
射するための全反射ミラー２３，２４，２５が設けられ
る。

【００１７】この全反射ミラー２３，２４，２５は、図
示のようにセル１３の他方に２枚、照射側に１枚配置
し、光源２０からの紫外線２１が、セル１３を透過し
て、他方のセル１３側に配置した全反射ミラー２３で、
反射され、一方の全反射ミラー２４で、他方に反射さ
れ、他方の全反射ミラー２５で反射されて分光器２２に
入射するようにされる。

【００１８】このように、セル１３内でマルチパスを形
成することで紫外線の吸光路長が長くすることができ測
定感度を向上できる。

【００１９】分光器２２は、紫外線（領域２００〜４０
０ｎｍ）中の２００〜２６０ｎｍの範囲の波長を分光
し、それを検出素子２６に入射し、その検出素子２６で
検出された吸光度データが演算装置２７に入力されて演
算される。

【００２０】この図２において、セル１３内には、煙道
１０内の排ガスが導入され、予熱器１５とヒータ１８
で、所定の温度（ＳＯ₃ の露点温度以上）に保たれ、そ
の状態で、光源２０からの紫外線２１がセル１３内でマ
ルチパスを形成してセル１３内の排ガスを透過し、分光
器２２で分光され、その吸光度が検出素子２６で検出さ
れて演算装置２７に取り込まれる。

【００２１】この紫外線吸収スペクトルは、ＳＯ₃ とＳ
Ｏ₂ の吸収帯がほとんど重なったスペクトルとなり、両
者が混在した条件では、直ちにＳＯ₃ ガスの濃度を求め
ることができない。

【００２２】図２１は、ＳＯ₃ 濃度が１０００ｐｐｍ、
ＳＯ₂ 濃度が３００ｐｐｍ、セル温度２２０℃、光路長
１ｍでの波長２００〜２６０ｎｍのＳＯ₃ ガスとＳＯ₂
ガスの吸光度を、それぞれ独立に測定し、これをまとめ
て示した吸光度スペクトルである。

【００２３】この図２１の計測結果が示すように、ＳＯ
₃ とＳＯ₂ は、ほぼ同じところに吸収があり通常の方法
ではＳＯ₃ 濃度だけを求めることはできない。

【００２４】そこで、本発明の前提として、ＳＯ₃ とＳ
Ｏ₂ を混合したガスで組成を変えながらスペクトルを取
り、そのスペクトルデータを基に多変量解析の手法によ
り検量線を作成し、未知濃度のＳＯ₃ ガスの濃度を算出
した。

【００２５】すなわち、ＳＯ₂ の濃度が０ｐｐｍでＳＯ
₃ ガスの濃度を変化させて、スペクトルを採取し、次
に、ＳＯ₂ の濃度が２００ｐｐｍでＳＯ₃ ガスの濃度を
変化させて、スペクトルを採取し、同様に、ＳＯ₂ の濃
度が４００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍでＳＯ₃ ガスの濃度
を変化させて、スペクトルを採取した。

【００２６】そして、これらＳＯ₂ の各濃度におけるＳ
Ｏ₃ ガスの濃度変化のスペクトルを基に多変量解析の手
法により検量線を作成した。

【００２７】以下、これを更に詳しく説明する。

【００２８】計測するサンプル：ＳＯ₃ とＳＯ₂ を以下
の濃度で組み合わせて混合ガスを作成する。

【００２９】ＳＯ₂ 濃度 ；０、２００、４００、６０
０、８００、１０００ｐｐｍＳＯ₃ 濃度 ；０、１０
０、２００、３００、５００、８００、１０００ｐｐｍ 図４〜図９は、それぞれＳＯ₂ 濃度毎（０、２００、４
００、６００、８００、１０００ｐｐｍ）のＳＯ₃ （０
〜約１０００ｐｐｍ）とＳＯ₂ の混合ガス吸収スペクト
ルを示したものである。

【００３０】この図４〜図９より、ＳＯ₂ 吸光度スペク
トルに、ＳＯ₃ 吸光度スペクトルが足し合わされている
ことが確認できる。

【００３１】ここで、図４〜図９のデータより、従来の
手法に基づき、波長２３０ｎｍの吸光度の大きさを縦軸
に、ＳＯ₃ の濃度を横軸にした、一般的に行われている
検量線のグラフを作成すると図２２のようになる。

【００３２】この図２２の検量線が示すように、ＳＯ₂
の濃度が異なると、ＳＯ₃ の検量線も大きく相違し、Ｓ
Ｏ₂ の存在下では、ＳＯ₃ の濃度の濃度が求められない
ことが分かる。

【００３３】そこで、本発明においては、図４〜図９の
スペクトルデータを基に多変量解析手法により検量線を
作成することで統一の検量線を作成することが可能とし
たものである。

【００３４】この多変量解析には、重回帰分析、主成分
回帰分析、ＰＬＳ、ＣＬＳ、ニューラルネットなどを用
いることができるが、ＰＬＳ（Partial Least Squares
）を例に説明する。

【００３５】ＰＬＳモデルの計算理論 Ｘを説明変数、ｙを目的変数とするＰＬＳモデルを数１
に示す。

【００３６】

【数１】

【００３７】吸光度スペクトル波形解析による濃度推定
モデルの場合、数１における、ｘ（ｎ，ｄ）は、波長
ｄ、計測番号ｎのときの吸光度である。ｙ（ｎ）は、計
測番号ｎのとき濃度である。Ｎは計測数（サンプル
数）、Ｄは波長の分割数（説明変数の数）である。

【００３８】ＰＬＳ法では、説明変数Ｘと目的変数ｙ
は、以下の二つの基本式（数２、数３）で求める。

【００３９】

【数２】

【００４０】ここで、Ｔは潜在変数、Ｐはローディン
グ、Ｅは、説明変数Ｘの残差、ローディングＰの上添え
字Ｔは転置行列である。

【００４１】

【数３】

【００４２】ここで、ｑは係数、ｆは目的変数ｙの残差
である。

【００４３】また潜在変数Ｔ、ローディングＰ及び係数
ｑとは数４、数５、数６で示される。

【００４４】

【数４】

【００４５】

【数５】

【００４６】

【数６】

【００４７】数４，５で示した、後半の式ｔ_a は潜在変
数Ｔのａ成分目の潜在変数ベクトル、ｐ_a は、ローディ
ングＰのａ成分目のローディングベクトルである。

【００４８】ｔ（ｎ，ａ）は、ａ成分目の計測番号ｎの
潜在変数である。Ａは成分数で、１〜Ｎの範囲内を選択
できる。

【００４９】モデルの特徴を表すのは、上位６番目くら
い間での成分であり、それ以上は、予測誤差を低下させ
る。最適な成分数Ａの決定は、クロスバリエーションを
行うことで決定する。

【００５０】ｐ（ａ，ｄ）は、ａ成分目の波長ｄのロー
ディングであり、ｑ（ａ）は、ａ成分目の係数である。

【００５１】ＰＬＳ法では、説明変数Ｘの情報を目的変
数ｙのモデリングに直接用いるのではなく、説明変数Ｘ
の情報の一部を潜在定数ｔに変換して潜在定数ｔを用い
て目的変数ｙをモデリングする。

【００５２】潜在定数ｔ；ｔ_a は、説明変数Ｘの線形結
合であるとすれば、数７で表される。

【００５３】

【数７】

【００５４】ここで数７のｗ_a は重みベクトルと呼ば
れ、数８で表される。

【００５５】

【数８】

【００５６】数８中、ｗ（ｄ，ａ）は、ａ成分目の波長
ｄの重み係数である。

【００５７】第１成分の計算；先ず、成分が一つの場合
（ａ＝１）を計算する。

【００５８】成分ａが一つの場合、数２，数３は以下の
数９，１０で表される。

【００５９】

【数９】

【００６０】

【数１０】

【００６１】数７より潜在定数ｔは、数１１になる。

【００６２】

【数１１】

【００６３】数１１のｗのノルムは、１になるように設
定すると、数１２になる。

【００６４】

【数１２】

【００６５】ＰＬＳのモデルは、目的変数ｙと潜在定数
ｔとの相関を大きくすると同時にｔの分散を大きくする
ことである。これを満たす条件は、数１３の目的変数ｙ
と潜在定数ｔの共分散Ｓが最大になるポイントである。

【００６６】

【数１３】

【００６７】ここで、ｗのノルムを１とする制約条件で
Ｓが最大になる条件をLagrangeの未定乗数法を用いて数
１４のように求める。

【００６８】

【数１４】

【００６９】関数Ｇは、変数ｗの関数なので、Ｇをｗ
（ｄ，１）について偏微分して、次の数１５，数１６の
関係を得る。

【００７０】

【数１５】

【００７１】

【数１６】

【００７２】数１６の両辺にｗ（ｄ，１）を掛ける数１
７となる。

【００７３】

【数１７】

【００７４】さらにｄについて総和を取ると数１８とな
る。

【００７５】

【数１８】

【００７６】ここで、‖ｗ₁ ‖＝０の制約条件より、数
１９となる。

【００７７】

【数１９】

【００７８】数１５の左辺は、数１３のＳ＝ｙ^T ｔの定
義なので、２μはｙ^T ｔの値となる。従って、Ｓ＝ｙ^T
ｔが最大になる最大のｗの値は数２０で与えられる。

【００７９】

【数２０】

【００８０】ｗ₁ のノルムは１なので、ｗは数２１とな
る。

【００８１】

【数２１】

【００８２】潜在変数ｔは、数２２によって求まる。

【００８３】

【数２２】

【００８４】数９のローディングベクトルｐ₁ は、説明
変数Ｘの残差Ｅの要素の二乗和が最小になるように数２
３で求める。

【００８５】

【数２３】

【００８６】数１０の係数ｑ_a は、目的変数ｙの残差ベ
クトルｆの要素の二乗和が最小になるように条件から数
２４で求める。

【００８７】

【数２４】

【００８８】第２成分以降の計算；第２成分のモデル式
は数２５、数２６のように書ける。

【００８９】

【数２５】

【００９０】

【数２６】

【００９１】ここで、成分数１のモデリングで、Ｘのう
ち数２５のｔ₁ ｐ₁ ^T が使われ、ｙのうちｔ₁ ｑ₁ が説
明に使われたので、残っている情報を数２７、数２８と
置き換えることができる。

【００９２】

【数２７】

【００９３】

【数２８】

【００９４】Ｘ_new とｙ_new を用いると、数２５、数２
６は、数２９、数３０となる。

【００９５】

【数２９】

【００９６】

【数３０】

【００９７】これは、成分番号が一つ増えた以外は、数
９、数１０と同じ式である。

【００９８】従って、第１成分と同様にｔ₂ 、ｐ₂ 、ｑ
₂ を求めることができる。

【００９９】このループを繰り返すことで、第３成分以
降の算出ができる。

【０１００】回帰ベクトルの算出；必要な成分数Ａ回繰
り返し計算をしたモデル式は数３１、数３２のように書
ける。

【０１０１】

【数３１】

【０１０２】

【数３２】

【０１０３】数３２の潜在変数ｔに数７のｔ₁ ＝Ｘｗ₁
を代入すると、推定するモデル式は、数３３となる。

【０１０４】

【数３３】

【０１０５】この数３３に数７のｔ₁ ＝Ｘｗ₁ を代入し
てＸでまとめると。数３４となる。

【０１０６】

【数３４】

【０１０７】ここで、数３５のように、ある説明するベ
クトル（ｘ’）に対して、目的変数（ｙ’）を推定する
モデル式に変換する。

【０１０８】

【数３５】

【０１０９】数３５で、ｂは回帰ベクトル呼ばれるもの
で、数３６で示される。

【０１１０】

【数３６】

【０１１１】回帰ベクトルｂは、数３４から数３７のよ
うに求められる。

【０１１２】

【数３７】

【０１１３】以上のＰＬＳ法のアルゴリズムをまとめ
て、図３に示した。

【０１１４】先ず、ＰＬＳ法による計算の開始３０か
ら、成分をａ＝１に設定３１して第１成分を求め、次に
数２１で説明した第１成分の重みベクトルｗ_a を演算３
２したのち、そのｗ_a を基に数２１の潜在変数ｔを演算
３３し、数２３のローディングベクトルＰ_a を演算３４
し、数２４の係数ｑ_a を演算３５し、求めたローディン
グベクトルＰ_a と係数ｑ_a から数２７，２８で説明した
第２成分のモデルを設定３６し、成分ａをａ＝ａ＋１と
インクリメント３７し、ｓｔｅｐ１で、次の成分の演算
が必要かどうかを判断し、あれば（ｙｅｓ）、すなわち
第２成分の重みベクトルｗ_a の演算３２に戻して、上述
の演算３２〜３５を行った後、次の成分のの設定３６を
行うと共にインクリメント３７し、ｓｔｅｐ１で、成分
の演算が必要数行い必要でないとき（ｎｏ）、数３７で
説明した回帰ベクトルｂを演算３８して終了３９する。

【０１１５】次に、この図３のフローチャートにおける
ローディングベクトルの計算、潜在変数ｔ、回帰ベクト
ルｂを、図４〜９に示した測定サンプルから実際に求め
る手順を、更に説明する。

【０１１６】ローディングベクトルの計算；目的変数ｙ
を図４〜９に示した測定サンプルから、ＳＯ₃ 濃度をと
り、説明変数Ｘに各測定スペクトルをとってＰＬＳによ
る回帰分析を行う。

【０１１７】ここで最適な成分数は、クロスバリデーシ
ョンによって求めた。

【０１１８】計算された、ローディンベクトルを図１０
に示す。

【０１１９】ローディングスペクトルは、スペクトルを
分割し、ＳＯ₂ の吸収に影響されずに、ＳＯ₃ 濃度に相
関がある成分を抽出している。各ローディングベクトル
同士は直交して干渉していないように計算している。

【０１２０】潜在変数ｔ；潜在変数ｔは、一般にスコア
又はＰＬＳ得点と呼ばれている。各サンプルのスペクト
ルは、元々Ｄ個（本例では５７０個）の波長による吸光
度の配列で表現されているものである。潜在変数ｔは、
Ｄ個よりも十分少ないＡ個（４個）の成分で表現したも
のである。

【０１２１】回帰ベクトル；ＰＬＳ法によって、最終的
には、図１１に示す回帰ベクトルが求められる。未知の
スペクトルは、回帰ベクトルとの積をとることにより、
濃度の予測を行うことができる。

【０１２２】検量線（回帰線）；図１２は、横軸に実測
値（調整ＳＯ₃ 濃度；０、１００、２００、３００、５
００、８００、１０００ｐｐｍ）をとり、縦軸にモデル
で計算した予測濃度の値をグラフ化したものである。

【０１２３】この図１２より、調整濃度と予測濃度の値
は、一致しており、ＰＬＳ法で計算すると、ＳＯ₂ 存在
下でもＳＯ₃ 濃度が計算できることが分かる。

【０１２４】またＳＯ₂ の検量線も図１３に示した。

【０１２５】ここで図１２を検量線として説明したが、
これはＰＬＳ法で予め濃度調整した調整濃度と予測濃度
の整合性を見るためであり、この検量線（回帰線）が得
られれば、回帰ベクトルから未知の未知のＳＯ₃ 濃度を
容易に計測することができる。

【０１２６】未知のＳＯ₃ 濃度の計測；数３７で回帰ベ
クトルｂが求まったならば、これを図２に示した演算装
置２７に予め入力しておき、新たに採取した吸光度スペ
クトル（ｘ’）から、未知のＳＯ₃ 濃度（ｙ’）は、数
３５で説明した通り、数３８のようにして求められる。

【０１２７】

【数３８】

【０１２８】これは、数３９のように、波長の分割数Ｄ
とそれに対応した波長ｄの吸光度ｘ（ｎ，ｄ）を回帰ベ
クトルｂから求めて演算することで未知のＳＯ₃ 濃度を
求めることができる。

【０１２９】

【図３９】

【０１３０】さて、この図１２の検量線結果において、
予測濃度の標準偏差（ＳＥＣ）が２３ｐｐｍあり、ＳＯ
₂ の濃度０〜１０００ｐｐｍの範囲の濃度変化に対して
かなりの誤差があることが判る。

【０１３１】この原因は、図４〜９の吸収スペクトルを
みれば分かるように、ＳＯ₂ の濃度は、波長２３０ｎｍ
より短い領域では、吸光度スペクトルに変化が大きく、
それ以上の領域では、吸光度スペクトルに変化が少ない
ことから、ＳＯ₂ の濃度が高くなる２３０ｎｍより短い
波長において、飽和していることが読みとれる。

【０１３２】ＳＯ₃ の吸収は、ＳＯ₂ の波形の上に重畳
しているため、飽和に近いところと、そうでないところ
とでは、吸収の大きさに違いがでてくることが想定され
る。

【０１３３】そこで、本発明においては、上述した多変
量解析を行うにおいて、ＳＯ₂ の濃度をその濃度範囲ご
とに区切って行い、その範囲で多変量解析を行ってロー
ディングベクトル、回帰ベクトル、検量線を作成するよ
うにしたものである。

【０１３４】これを、先ず、図１により説明すると、検
量線の作成で、ＳＯ₂ の濃度が、０〜２００ｐｐｍで、
多変量解析を用いて、ＳＯ₃ の検量線を作成（工程Ｓ
１）する。

【０１３５】以下、同様にして、ＳＯ₂ の濃度が、２０
０〜４００ｐｐｍで、多変量解析を用いて、ＳＯ₃ の検
量線を作成（工程Ｓ２）、４００〜６００ｐｐｍ、８０
０〜１０００ｐｐｍでの検量線の作成（工程３、工程
４）する。

【０１３６】これら濃度ごとにＰＬＳ回帰分析で求めた
検量線を図１４〜図１９に示した。すなわち、図１４
は、ＳＯ₂ の濃度が０ｐｐｍ、図１５はＳＯ₂ の濃度が
２００ｐｐｍ、図１６はＳＯ₂ の濃度が４００ｐｐｍ、
図１７はＳＯ₂ の濃度が６００ｐｐｍ、図１８は、ＳＯ
₂ の濃度が８００ｐｐｍ、図１９はＳＯ₂ の濃度が１０
００ｐｐｍの検量線を示している。

【０１３７】また、これら図１４〜図１９の検量線を基
に、濃度別に作成した検量線をまとめたものを図２０に
に示した。

【０１３８】この図２０より、予測濃度の標準偏差（Ｓ
ＥＣ）が、図１２の２３ｐｐｍから７．６５ｐｐｍとな
り、改善されていることがわかる。

【０１３９】そこで、図１に示すように、実際の測定で
は、先ず、ＳＯ₂ 濃度を算出し（工程Ｓ６）、次に、そ
の算出したＳＯ₂ 濃度から、ＳＯ₃ の検量線を選択（工
程Ｓ７）し、その検量線を基に、ＰＬＳ回帰分析で、求
めた回帰ベクトルを基に、そのＳＯ₃ の吸光度を基に、
ＳＯ₃ の濃度を算出する（工程Ｓ８）。

【０１４０】このようにＳＯ₂ の濃度範囲ごとに、ＰＬ
Ｓ回帰分析してＳＯ₃ の濃度を算出することで、より精
度の高いＳＯ₃ 濃度を算出することが可能となる。

【０１４１】上述の実施の形態では、多変量解析とし
て、ＰＬＳ法を例に説明したが、一般の重回帰分析で
も、主成分回帰分析、ＣＬＳあるいはニューラルネット
などを用いて解析を行うようにしてもよい。

【０１４２】また、上述の実施の形態では、排ガスの測
定温度を２２０℃の計測例で説明したが、実際には煙道
１０内の排ガス温度（３００〜４００℃）に合わせて、
セル１３内温度を調整して測定するようにする。

【０１４３】この排ガス中のＳＯ₃ は、約１６０℃以下
となると露点となって硫酸となり、また露点以上に保っ
ていても、ＳＯ₃ の一部とＨ₂ Ｏとが反応して硫酸ガス
となり、温度と圧力でＳＯ₃ ガスとＨ₂ ＳＯ₄ ガスが平
衡状態で混在し、測定結果は、温度をパラメータに微妙
に変化するため、セル内温度は、極力、多変量解析に使
用した温度となるように調整しておく。

【０１４４】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、排ガス中
に大量に妨害ガスとしてのＳＯ₂ が存在していても、そ
の妨害ガスの吸収スペクトルの影響を受けることなく、
ＳＯ₃濃度の算出が可能となると共に、ＳＯ₂ 濃度が広
範囲に変化しても、濃度に応じて多変量解析を区切って
回帰分析することで、より精度の高いＳＯ₃ 濃度の算出
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における濃度算出方法の工程を説明する
図である。

【図２】本発明の用いる計測装置の一例を示す図であ
る。

【図３】本発明におけるＰＬＳ法における計算のアルゴ
リズムを示す図である。

【図４】本発明において、ＳＯ₂ 濃度０ｐｐｍでのＳＯ
₃ の吸光度スペクトルを示す図である。

【図５】本発明において、ＳＯ₂ 濃度２００ｐｐｍでの
ＳＯ₃ の吸光度スペクトルを示す図である。

【図６】本発明において、ＳＯ₂ 濃度４００ｐｐｍでの
ＳＯ₃ の吸光度スペクトルを示す図である。

【図７】本発明において、ＳＯ₂ 濃度６００ｐｐｍでの
ＳＯ₃ の吸光度スペクトルを示す図である。

【図８】本発明において、ＳＯ₂ 濃度８００ｐｐｍでの
ＳＯ₃ の吸光度スペクトルを示す図である。

【図９】本発明において、ＳＯ₂ 濃度１０００ｐｐｍで
のＳＯ₃ の吸光度スペクトルを示す図である。

【図１０】本発明において、ＰＬＳ法で求めた全ＳＯ₃
のローディングベクトルを示す図である。

【図１１】本発明において、ＰＬＳ法で求めた全ＳＯ₃
のＰＬＳ回帰ベクトルを示す図である。

【図１２】本発明において、ＰＬＳ法で求めたＳＯ₃ 濃
度検量線を示す図である。

【図１３】本発明において、ＰＬＳ法で求めたＳＯ₂ 濃
度検量線を示す図である。

【図１４】本発明において、ＳＯ₂ 濃度が０ｐｐｍにお
けるＰＬＳ法で求めたＳＯ₃ 濃度検量線を示す図であ
る。

【図１５】本発明において、ＳＯ₂ 濃度が２００ｐｐｍ
におけるＰＬＳ法で求めたＳＯ₃濃度検量線を示す図で
ある。

【図１６】本発明において、ＳＯ₂ 濃度が４００ｐｐｍ
におけるＰＬＳ法で求めたＳＯ₃濃度検量線を示す図で
ある。

【図１７】本発明において、ＳＯ₂ 濃度が６００ｐｐｍ
におけるＰＬＳ法で求めたＳＯ₃濃度検量線を示す図で
ある。

【図１８】本発明において、ＳＯ₂ 濃度が８００ｐｐｍ
におけるＰＬＳ法で求めたＳＯ₃濃度検量線を示す図で
ある。

【図１９】本発明において、ＳＯ₂ 濃度が１０００ｐｐ
ｍにおけるＰＬＳ法で求めたＳＯ₃ 濃度検量線を示す図
である。

【図２０】図１４〜１８の検量線をまとめたＳＯ₃ 濃度
検量線を示す図である。

【図２１】ＳＯ₃ とＳＯ₂ の吸光度スペクトルを示す図
である。

【図２２】従来の手法で求めたＳＯ₃ の吸光度検量線を
示す図である。

【符号の説明】

１０ 煙道 １３ セル ２０ 光源（Ｘｅランプ） ２２ 分光器 ２７ 演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 孝平 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石 川島播磨重工業株式会社機械・プラント開 発センター内 Ｆターム(参考） 2G042 AA01 BB12 CA01 CB01 GA01 HA01 HA05 2G059 AA01 BB01 CC06 DD16 EE01 EE12 FF06 GG10 HH03 HH06 JJ13 KK01 MM01 MM12 NN01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＳＯ₂ を含む排ガス中のＳＯ₃ を紫外線
   吸収分析する方法において、妨害ガスとなるＳＯ₂ を混
   入したガスで、ＳＯ₃ の組成比を変えながら吸光度スペ
   クトルをとり、その吸光度スペクトルデータを基に多変
   量解析によりＳＯ₂ の濃度範囲ごとの複数の検量線を作
   成し、煙道中の排ガスを紫外線吸収分析して排ガス中の
   ＳＯ₂ 濃度を求め、その求めたＳＯ₂ 濃度から使用する
   検量線を選択し、その検量線を基にしてＳＯ₃ 濃度を求
   めることを特徴とする煙道中のＳＯ₃ ガスの濃度算出方
   法。
2. 【請求項２】 ＳＯ₂ の濃度を段階的に変化させたガス
   に、ＳＯ₃ の濃度を変化させた組成のガスの吸光度スペ
   クトルを多数採取し、そのＳＯ₂ の濃度範囲ごとに区切
   った吸光度スペクトルより、目的変数ｙに各測定サンプ
   ルのＳＯ₃ 濃度をとり、説明変数Ｘに各測定スペクトル
   をとってＰＬＳによる回帰分析を行って、ＳＯ₂ の濃度
   範囲ごとに区切った、潜在変数ｔ、回帰ベクトル、検量
   線を作成し、煙道中の排ガスを紫外線吸収分析して排ガ
   ス中のＳＯ₂ 濃度を求め、その求めたＳＯ₂ 濃度から使
   用する回帰ベクトル及び検量線を選択して、測定すべき
   排ガスの吸光度スペクトルの各波長における吸光度から
   排ガス中のＳＯ₃ 濃度を計測する請求項１記載の煙道中
   のＳＯ₃ ガスの濃度算出方法。