JP2006112787A - アンモニアガス測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試料流路内でのＮＯ_２の損失による測定誤差の発生を抑えて測定精度を高めたアンモニアガス測定装置を提供する。
【解決手段】試料採取用のプローブ１１内に設けられたアンモニアを酸化或いは還元する触媒１３至近の下流側試料ガス経路（第１の経路１８）中にＮＯ_２をＮＯに還元する触媒１６を設けた。これにより、アンモニアを酸化或いは還元する触媒１３でＮＯがＮＯ_２に酸化されても、ＮＯ_２が損失する前に再度ＮＯに還元することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼排ガス中のアンモニアガス等の濃度を測定する装置に関する。

石油等を燃焼する装置から排出される燃焼排ガスには有害な一酸化窒素（ＮＯ）や二酸化窒素（ＮＯ_２）等の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）が含まれているため、大気に放出される前にこれらを除去する脱硝処理を施さなければならない。この処理を行う脱硝装置では、燃焼排ガスにアンモニアガスを加えることにより、窒素酸化物を無害な窒素ガスと水に変換する。しかし、この処理により窒素酸化物が残らず変換されるとは限らず、また未反応のアンモニアガスが大気中に放出されると二次公害を引き起こすことにもなるため、脱硝装置から排出されるガス中の窒素酸化物とアンモニアの有無およびその濃度を監視する必要がある。

このために用いられる従来の排ガス用アンモニア濃度測定装置は、図３に示すように、大別してプローブ１１と処理部２０とから構成される（例えば、特許文献１参照）。プローブ１１は煙道の壁１７に貫設され、煙道の中を流れる燃焼排ガスを吸入口１４から吸入して試料ガスとする。吸入された試料ガスは２分され、その一方の試料ガスはプローブ１１内に設けられた触媒反応器１２を通過した後、第１の経路１８を通って処理部２０へ送られ、もう一方の試料ガスはそのまま第２の経路１９を通って処理部２０へ送られる。触媒反応器１２にはヒータと触媒１３が備えられており、試料ガス中のアンモニアガスは触媒１３の存在下で次のように反応する。

触媒１３には酸化型と還元型があり、酸化型の場合は、反応温度約７００〜８００°Ｃにおいて次式によりアンモニアが酸化されて等モルのＮＯが生じる。
４ＮＨ_３＋５Ｏ_２→４ＮＯ＋６Ｈ_２Ｏ
還元型の場合は、反応温度約４００°Ｃにおいて次式によりアンモニアが窒素と水に分解される過程で等モルのＮＯが消費される。
ＮＨ_３＋ＮＯ＋１／４Ｏ_２→Ｎ_２＋３／２Ｈ_２Ｏ
従って、いずれの場合もＮＯ濃度の増加分または減少分を測定すれば、アンモニア濃度が測定できる。

このような測定を行うために、処理部２０は、同一性能の２台のＮＯ_Ｘ計２３、２４を並置し、それぞれ第１の経路１８および第２の経路１９からの試料ガスを導入して各々の窒素酸化物濃度を測定し、演算器２５で両者の出力の差をとることによりアンモニア濃度を測定するように構成されている。試料ガス中のＮＯ_Ｘ濃度は第２の経路１９からの試料ガスが導入されるＮＯ_Ｘ計２４の出力により測定できる。なお、２１、２２は試料ガスを吸引してそれぞれＮＯ_Ｘ計２３、２４に導入するためのポンプである。

特開２０００−８８８３７号公報

上記のように構成された従来のアンモニアガス測定装置では、触媒反応器１２において試料ガス中のＮＯの一部が酸化されてＮＯ_２が生じる。ＮＯ_２はドレンに溶けやすいので、処理部２０に至る経路の途中で失われることがあり、その結果、酸化型の場合はアンモニア濃度の測定値が低めに、還元型の場合は高めに出る傾向があった。特に、試料ガス中の酸素濃度が高い場合や触媒が劣化した場合にＮＯがＮＯ_２に酸化される割合が高くなり、時に数ｐｐｍの測定誤差を生じることもあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上記の要因による測定誤差の発生を抑えて測定精度を高めたアンモニアガス測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、アンモニアを酸化或いは還元する触媒至近の下流側試料ガス経路中にＮＯ_２をＮＯに還元する触媒を設ける。これにより、アンモニアを酸化或いは還元する触媒でＮＯがＮＯ_２に酸化されても、ＮＯ_２が損失する前に再度ＮＯに還元することができるので、ＮＯ_Ｘ濃度、さらにはアンモニア濃度の測定が正確になる。

本発明装置は上記のように構成されているので、アンモニア濃度の測定精度が向上し、その結果、火力発電所などにおいて脱硝装置のアンモニア注入量を正しく制御できるようになるので、プラントの運転コストを下げることができる。また、アンモニアを酸化或いは還元する触媒が劣化してＮＯ_２の発生率が高まっても、アンモニア測定の精度はさほど低下しないので触媒の交換周期が延び、測定装置のランニングコストを下げることができる。

図１に本発明の一実施形態を示す。同図において、図３と同一の構成要素には同符号を付すことで再度の説明を省く。
本実施形態が図３に示す従来例と相違する点は、プローブ１１内の触媒反応器１２の下流側に別の触媒反応器１５を設けたことである。追加されたこの触媒反応器１５は、内容積３ｍＬ程度の管状容器にＮＯ_２をＮＯに還元する触媒１６として例えばリン酸を含浸させた活性炭が充填されており、その触媒作用により、前段の触媒反応器１２においてＮＯが酸化されて発生したＮＯ_２を再びＮＯに還元する。煙道の壁１７に取り付けられたプローブ１１の内部は、この還元反応に必要な１８０°Ｃ以上の高温に維持されているから、触媒反応器１５は特にヒータで加熱する必要はなく、また、触媒反応器１２から触媒反応器１５までの短い経路でドレンが発生することもなく、発生したＮＯ_２は殆ど失われることなく全て触媒反応器１５で還元される。
このような構成により、処理部２０までの長い第１の経路１８の中で、ドレンに溶けやすいＮＯ_２が失われることが避けられ、その結果としてアンモニアの測定精度が向上する。

図２は本発明の他の実施形態を示したもので、追加された触媒反応器１５がプローブ１１外の第１の経路１８の途中に設けられていることが図１と異なる。その他、図１と同符号を付した構成要素は図１と同様である。本実施形態は、既設のアンモニアガス測定装置に触媒反応器１５を追加するに際して、プローブ１１内に十分な設置スペースが確保できない場合に適した形態であって、機能的には図１のものと同じである。但し、前述したように、ＮＯ_２はドレンに溶けて失われやすいので、第１の経路１８のうちプローブ１１から触媒反応器１５までの経路部分は加熱導管１８ａで配管することによりドレンの発生を防ぐ必要がある。

本発明は、燃焼排ガス中のアンモニアガス等の濃度を測定する装置に利用できる。

本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 従来の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１１ プローブ
１２ 触媒反応器
１３ 触媒
１４ 吸入口
１５ 触媒反応器
１６ 触媒
１７ 煙道の壁
１８ 第１の経路
１８ａ 加熱導管
１９ 第２の経路
２０ 処理部
２１ ポンプ
２２ ポンプ
２３ ＮＯ_Ｘ計
２４ ＮＯ_Ｘ計
２５ 演算器

Claims (3)

1. 試料採取用のプローブを介して採取され、該プローブ内に設けられたアンモニアを酸化或いは還元する触媒を通過する第１の経路を経由して導かれる試料ガス中の窒素酸化物濃度と、前記触媒を通過しない第２の経路を経由して導かれる試料ガス中の窒素酸化物濃度との差からアンモニア濃度を求めるように構成されたアンモニアガス測定装置において、前記触媒の下流側経路中で且つ前記プローブに近接した位置に二酸化窒素を一酸化窒素に還元する触媒を設けたことを特徴とするアンモニアガス測定装置。
2. 二酸化窒素を一酸化窒素に還元する触媒をプローブ内に設けたことを特徴とする請求項１に記載のアンモニアガス測定装置。
3. 第１の経路の途中に二酸化窒素を一酸化窒素に還元する触媒を設けると共に、プローブから前記二酸化窒素を一酸化窒素に還元する触媒までの前記第１の経路の部分を加熱導管を以て構成したことを特徴とする請求項１に記載のアンモニアガス測定装置。

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