JP2012093156A - 排ガス採取器具及びこれを用いたアンモニア採取方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス中に含まれるアンモニアを確実に採取することができる排ガス採取器具を提供すること。
【解決手段】アンモニアを含む排ガスＧが流通する排ガス流路１から排ガスＧの一部を採取し、排ガスＧに含まれるアンモニアを採取する採取装置１００へ導入する排ガス採取器具１０であって、排ガスＧの一部を導入する開口部１３を有して管状に構成され、排ガス流路１に設けられるプローブ１２と、プローブ１２に導入された排ガスＧを導入する開口部２１を一端２０ａ側に有して管状に構成され、且つ、一端２０ａ側がプローブ１２の内部に着脱自在に挿通されると共に他端２０ｂ側がプローブ１２から導出されて採取装置１００に接続される採取チューブ２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンモニアを含む排ガスが流通する排ガス流路から排ガスの一部を採取する排ガス採取器具及びこれを用いたアンモニア採取方法に関する。

従来より、ボイラの排ガス中から窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）を脱硝する脱硝装置が用いられてきた。このような脱硝装置は、排ガス中にアンモニアガスを注入して排ガスとアンモニアガスとを混合し、その混合ガスを脱硝触媒に接触させることにより窒素ガスと水蒸気とに還元する（例えば、特許文献１参照）。

このようなアンモニアガスの注入を過不足なく行うためには、例えば、脱硝装置の出口側の排ガス流路において排ガスの一部を採取し、これに含まれるアンモニア量（濃度）を精度よく測定する必要がある。そのため、排ガス流路内に排ガス採取管（以下、プローブという）を設け、このプローブを介して排ガスの一部を採取していた。

特開平５−１６３９３３号公報

しかし、プローブを介して排ガスの一部を採取すると、プローブの内部に低量のアンモニアが付着し、残留してしまう。そのため、排ガス中に含まれるアンモニアを確実に採取することが困難となり、アンモニア濃度を精度よく測定することが困難となっていた。

本発明は、排ガス中に含まれるアンモニアを確実に採取することができる排ガス採取器具及びこれを用いたアンモニア採取方法を提供することを目的とする。

本発明は、アンモニアを含む排ガスが流通する排ガス流路から該排ガスの一部を採取し、該排ガスに含まれるアンモニアを採取する採取装置へ導入する排ガス採取器具であって、前記排ガスの一部を導入する開口部を有して管状に構成され、前記排ガス流路に設けられるプローブと、前記プローブに導入された前記排ガスを導入する開口部を一端側に有して管状に構成され、且つ、該一端側が前記プローブの内部に着脱自在に挿通されると共に他端側が該プローブから導出されて前記採取装置に接続される採取チューブと、を備える排ガス採取器具に関する。

また、前記採取チューブは、フッ素樹脂からなることが好ましい。

また、前記採取チューブの他端を前記採取装置に着脱自在に接続する接続部材を備えることが好ましい。

また、前記接続部材は、前記プローブから導出された前記採取チューブを覆う被覆チューブを備えることが好ましい。

また、前記被覆チューブは、可撓性を有することが好ましい。

また、前記接続部材は、前記プローブに設けられ且つ前記被覆チューブの一端を該プローブに着脱自在に接続する継ぎ手部を更に備えることが好ましい。

また、前記プローブは、作業員が把持可能な取手部を備えることが好ましい。

本発明は、排ガス採取器具を用いて、排ガス流路を流通する排ガスの一部を採取し、該排ガスの一部に含まれるアンモニアを採取するアンモニア採取方法であって、前記排ガス流路から前記排ガスの一部を採取し、該排ガスの一部を前記採取装置へ導入する排ガス導入工程と、前記排ガス導入工程の後に、前記プローブの内部に挿通された前記採取チューブの一端を該プローブから取り外す採取チューブ取り外し工程と、前記採取チューブ取り外し工程によって前記プローブから取り外された前記採取チューブの前記開口部から洗浄水を注入し、該採取チューブの内部に付着した前記アンモニアを該洗浄水と共に前記採取装置へ導入する採取チューブ洗浄工程と、を含むアンモニア採取方法に関する。

本発明によれば、排ガス中に含まれるアンモニアを確実に採取することができる排ガス採取器具及びこれを用いたアンモニア採取方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る排ガス採取器具１０が適用されるアンモニア採取システムを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る排ガス採取器具１０を示す部分断面図である。

以下に、本発明の実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排ガス採取器具１０が適用されるアンモニア採取システムを示す模式図である。

本実施形態に係る排ガス採取器具１０は、例えば、脱硝装置（図示せず）の出口側の排ガス流路に設けられる。図１に示すように、排ガス採取器具１０は、アンモニアを含む排ガスＧが流通する排ガス流路１から排ガスＧの一部を採取し、排ガスＧに含まれるアンモニアの量（アンモニア濃度）を分析するために採取する採取装置１００へ導入するものである。

先ず、採取装置１００の概要について図１を参照しながら説明する。採取装置１００は、ＪＩＳＫ００９９に規定される「排ガス中のアンモニア分析方法」を実施するための装置である。この採取装置１００は、例えば、吸収液によるアンモニアガスの吸収後、インドフェノール法によってアンモニア濃度を分析（測定）できるように構成される。

図１に示すように、採取装置１００は、導入管１０５と、吸収液１１０が入れられた第１吸収瓶１２０及び第２吸収瓶１２５と、第１接続管１２７と、空瓶１３０と、第２接続管１３２と、ポンプ１４０と、第３接続管１４２と、ガスメータ１５０と、第４接続管１５２と、を主体として備える。

導入管１０５は、排ガス採取器具１０から導出される排ガスＧを第１吸収瓶１２０に導入する管である。吸収液１１０は、所定濃度のほう酸溶液である。
第１吸収瓶１２０及び第２吸収瓶１２５は、密閉可能なガラス製の瓶である。第１吸収瓶１２０及び第２吸収瓶１２５には、それぞれ所定量の吸収液１１０が入っている。
第１接続管１２７は、第１吸収瓶１２０と第２吸収瓶１２５とを接続する。第１接続管１２７の一端は、第１吸収瓶１２０内の吸収液１１０に浸っていない。第１接続管１２７の他端は、第２吸収瓶１２５内の吸収液１１０に浸っている。

空瓶１３０は、排ガスＧや吸収液１１０等による汚損等からポンプ１４０及びガスメータ１５０を保護する空の瓶である。第２接続管１３２は、第２吸収瓶１２５と空瓶１３０とを接続する。第２接続管１３２の一端は、第２吸収瓶１２５内の吸収液１１０に浸っていない。第２接続管１３２の他端は、空瓶１３０に接続される。

ポンプ１４０は、排ガスＧ（試料ガス）を吸引して、第１吸収瓶１２０、第２吸収瓶１２５及び空瓶１３０に導入し、更にガスメータ１５０に送出する。ガスメータ１５０は、吸引される排ガスＧ（試料ガス）の流量を測定する。第３接続管１４２は、空瓶１３０とポンプ１４０とを接続する。第４接続管１５２は、ポンプ１４０とガスメータ１５０とを接続する。なお、排ガスＧ中のダストが採取装置１００に混入するのを防ぐため、導入管１０５、第１接続管１２７及び第２接続管１３２の適宜位置には、所定のフィルタ（図示せず）が設けられる。

次に、本発明の実施形態に係る排ガス採取器具１０について図１及び図２を参照しながら詳しく説明する。図２は、本発明の実施形態に係る排ガス採取器具１０を示す部分断面図である。
図１に示すように、排ガス流路１は、流路壁２によって構成された管路である。
図１及び図２に示すように、排ガス採取器具１０は、プローブ１２と、採取チューブ２０と、接続部材３０と、を備える。

プローブ１２は、図１及び図２に示すように、管状に構成される金属部材である。プローブ１２は、採取チューブ２０を覆うことにより、採取チューブ２０が高温の排ガスＧに直接曝されないようにする。プローブ１２は、耐蝕性の観点から、例えばステンレスからなることが好ましい。

図２に示すように、プローブ１２は、開口部１３（図１参照）と、大径部１４と、取手部１５と、を備える。図１に示すように、開口部１３は、プローブ１２の一端１２ａ側に設けられ、排ガスＧの一部を導入する。図２に示すように、大径部１４は、プローブ１２の他端１２ｂ側に設けられ、プローブ１２の他の部分よりも肉厚に構成される。

図２に示すように、取手部１５は、大径部１４に設けられる。取手部１５は、大径部１４の延びる方向と交差する方向に延びる一対の金属棒であり、作業員が把持できるようになっている。
このように構成されるプローブ１２は、開口部１３を排ガス流路１内に位置させた状態で、流路壁２に取り付けられる。

図１及び図２に示すように、採取チューブ２０は、両端が開口された合成樹脂製のチューブであり、可撓性を有する。採取チューブ２０は、一端２０ａ側に開口部２１（図１参照）を有し、他端２０ｂ側に開口部２２を有する。開口部２１は、プローブ１２に導入された排ガスＧを導入する。また、開口部２２は、採取チューブ２０に導入された排ガスＧを採取装置１００へ排出する。採取チューブ２０の一端２０ａ側は、プローブ１２の内部に着脱自在に挿通される。また、採取チューブ２０の他端２０ｂ側の一部は、プローブ１２の外部に出ている（図２参照）。

採取チューブ２０は、耐熱性及び耐薬品性に優れていることが好ましく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂からなる。
採取チューブ２０の肉厚は、耐熱性の観点からできるだけ厚く設定されることが好ましい。また、採取チューブ２０の内径は、排ガスＧの流量を確保できるように、できるだけ大きく設定されることが好ましい。

図１及び図２に示すように、接続部材３０は、採取チューブ２０の他端２０ｂを採取装置１００の導入管１０５に着脱自在に接続する。図２に示すように、接続部材３０は、被覆チューブ３２と、第１継ぎ手部３５と、第２継ぎ手部３８と、接続チューブ４０と、を備える。
被覆チューブ３２は、採取チューブ２０のうち、プローブ１２の外部に出ている部分を覆う。被覆チューブ３２は、可撓性を有する。被覆チューブ３２は、例えば、シリコンからなる。

第１継ぎ手部３５は、被覆チューブ３２の一端３２ａをプローブ１２に着脱自在に接続する部材である。第１継ぎ手部３５は、管状に構成される。第１継ぎ手部３５には、採取チューブ２０を挿通することができる。第１継ぎ手部３５は、一端側に設けられた雄ねじ部（図示せず）と、他端側に設けられた接続部３６と、を有する。
雄ねじ部は、プローブ１２の大径部１４に螺合される。接続部３６は、円筒状に構成される。接続部３６は、被覆チューブ３２の一端３２ａ側に、着脱自在にはめ込まれる。

第２継ぎ手部３８は、採取チューブ２０の他端２０ｂ及び被覆チューブ３２の他端３２ｂと接続チューブ４０の一端４０ａとを接続する部材である。第２継ぎ手部３８は、管状に構成される。第２継ぎ手部３８は、係止部３８ａと、この係止部３８ａと反対側に延びる接続部３８ｂと、を有する。

係止部３８ａは、採取チューブ２０の外周面と被覆チューブ３２の内周面との間に所定の隙間が形成されるように、採取チューブ２０の他端２０ｂ及び被覆チューブ３２の他端３２ｂを係止する。接続部３８ｂは、円筒状に構成される。接続部３８ｂの外周面には、接続チューブ４０の一端４０ａが装着される。

接続チューブ４０は、第２継ぎ手部３８の接続部３８ｂと、採取装置１００の導入管１０５とを接続する部材である。接続チューブ４０は、可撓性を有する。接続チューブ４０は、例えば、シリコンからなる。
なお、採取チューブ２０や接続チューブ４０を接続する箇所には、気密性を確保するシール部材を適宜設けることが好ましい。

以上のように構成された排ガス採取器具１０は、流路壁２に設けられたフランジ部（図示せず）等に取り付けられる。

次に、本実施形態に係る排ガス採取器具１０を用いたアンモニア採取方法について、図１を参照しながら説明する。アンモニア採取方法は、排ガス採取器具１０の採取チューブ２０を介して、排ガス流路１を流通する排ガスＧの一部を採取し、この排ガスＧに含まれるアンモニアを採取する方法である。
アンモニア採取方法は、排ガス導入工程と、採取チューブ取り外し工程と、採取チューブ洗浄工程と、を含んで構成される。

排ガス導入工程は、排ガス流路１から排ガスＧの一部を、採取チューブ２０を介して採取し、この排ガスＧの一部を採取装置１００へ導入する工程である。具体的には、ポンプ１４０を作動させることにより、排ガス流路１内の排ガスＧの一部が吸引される。すると、プローブ１２の開口部１３及び採取チューブ２０の開口部２１を介して、排ガスＧが採取チューブ２０内に導入される。

そして、排ガスＧは、接続部材３０及び導入管１０５を介して、第１吸収瓶１２０及び第２吸収瓶１２５の吸収液１１０に順に導入され、排ガスＧに含まれるアンモニアが吸収液１１０によって吸収される。これにより、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアを考慮していない分析用試料溶液（以下、「通常分析用試料溶液」という。）を得ることができる。

採取チューブ取り外し工程は、前記排ガス導入工程の後に、プローブ１２の内部に挿通された採取チューブ２０の一端２０ａをプローブ１２から取り外す工程である。具体的には、先ず、被覆チューブ３２を第１継ぎ手部３５の接続部３６から取り外し、次に、採取チューブ２０をプローブ１２から引き出すことにより、採取チューブ２０の開口部２１をプローブ１２の外部に露出させる。

採取チューブ洗浄工程は、前記採取チューブ取り外し工程によってプローブ１２から取り外された採取チューブ２０の開口部２１に、洗浄水（例えば、純水）を注入し、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアをこの洗浄水と共に採取装置１００へ導入する工程である。

具体的には、例えば、ポリエチレン洗浄瓶を用いて洗浄水を採取チューブ２０の開口部２１に注入する。すると、この洗浄水によって、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアが洗い流され、第１吸収瓶１２０に導入される。つまり、従来、採取が困難であった、プローブに残留していた低量のアンモニアをも採取することができる。

第１吸収瓶１２０においては、洗浄液に含まれるアンモニアが、吸収液１１０によって吸収される。これにより、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアを分析するための分析用試料溶液（以下、「高精度分析用試料溶液」という。）を得ることができる。

以上のように、上記通常分析用試料溶液を、例えばインドフェノール青吸光光度法により分析することにより、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアを考慮していない場合のアンモニア濃度を測定することができる。更に、上記高精度分析用試料溶液を、例えばインドフェノール青吸光光度法により分析することにより、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアの量を測定することができる。

以上に説明した本実施形態の排ガス採取器具によれば、以下に示す各効果が奏される。
本実施形態の排ガス採取器具１０は、排ガス流路１に設けられるプローブ１２と、一端２０ａ側がプローブ１２の内部に着脱自在に挿通されると共に他端２０ｂ側がプローブ１２から導出されて採取装置１００に接続される採取チューブ２０と、を備える。

そのため、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアを考慮していない場合のアンモニアを採取することができる。また、プローブ１２から取り外した採取チューブ２０の内部を洗浄水で洗浄することにより、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアをも確実に採取することができる。つまり、本来、排ガスＧ中に含まれるが、プローブ内部に付着して採取できなかったアンモニアを、採取チューブ２０の内部に付着させ、これを洗浄水で洗浄して回収（採取）することができる。

従って、本実施形態に係る排ガス採取器具１０によれば、従来、採取が困難であった、プローブに残留していた低量のアンモニアをも採取することができ、排ガスＧに含まれるアンモニアを確実に採取することができる。これにより、排ガスＧのアンモニア濃度を精度よく測定することができる。

また、採取チューブ２０は、フッ素樹脂からなる。フッ素樹脂は、耐熱性及び耐薬品性が優れている。そのため、採取チューブ２０が高温の排ガスＧによって熱変形したり、排ガスＧに含まれる化学物質によって浸食されることを抑制することができる。

また、本実施形態の排ガス採取器具１０は、採取チューブ２０の他端２０ｂを採取装置１００の導入管１０５に着脱自在に接続する接続部材３０を備える。そのため、採取装置１００と接続する際の作業性及びその接続を解除する際の作業性を向上することができる。

また、接続部材３０は、プローブ１２から導出された採取チューブ２０を覆う被覆チューブ３２を備える。そのため、採取チューブ２０の断熱性を確保することができ、採取チューブ２０を流れる排ガスＧが凝縮することを抑制することができる。

また、被覆チューブ３２は、可撓性を有する。そのため、採取チューブ２０を採取装置１００と接続する際に、そのレイアウトの自由度を増加することができる。

また、接続部材３０は、プローブ１２に設けられ且つ被覆チューブ３２の一端３２ａをプローブ１２に着脱自在に接続する第１継ぎ手部３５を更に備える。そのため、プローブ１２と被覆チューブ３２との着脱作業を容易に行うことができる。

また、プローブ１２は、作業員が把持可能な取手部１５を備える。そのため、プローブ１２を排ガス流路１の流路壁２に取り付ける際の作業性を向上することができる。

本実施形態に係る排ガス採取器具１０を用いたアンモニア採取方法は、排ガス導入工程と、採取チューブ取り外し工程と、採取チューブ洗浄工程と、を含んで構成される。そのため、採取チューブ２０の内部に付着したアンモニアを洗浄して容易に採取することができる。
従って、本実施形態に係る排ガス採取器具１０を用いたアンモニア採取方法によれば、従来、採取が困難であった、プローブに残留していた低量のアンモニアをも採取することができ、排ガスＧに含まれるアンモニアの濃度を精度よく測定することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
前記実施形態においては、採取チューブ２０は、フッ素樹脂からなるものとして説明したが、これに限定されない。前記排ガスＧに対して、所定の耐熱性及び耐薬品性が優れていれば、フッ素樹脂以外の素材であってもよい。

また、前記実施形態においては、排ガス採取器具１０は、脱硝装置の出口側の排ガス流路１に設けられるものとして説明したが、これに限定されず、石炭火力発電プラントにおいて、排ガスＧの流路に設置される電気集塵機（図示せず）の出口箇所や入口箇所等に設けられてもよい。

Ｇ 排ガス
１ 排ガス流路
１０ 排ガス採取器具
１２ プローブ
１３，２１ 開口部
１５ 取手部
２０ 採取チューブ
２０ａ 一端
２０ｂ 他端
３０ 接続部材
３２ 被覆チューブ
３２ａ 一端
３５ 第１継ぎ手部（継ぎ手部）
４０ 接続チューブ
１００ 採取装置

Claims (8)

1. アンモニアを含む排ガスが流通する排ガス流路から該排ガスの一部を採取し、該排ガスに含まれるアンモニアを採取する採取装置へ導入する排ガス採取器具であって、
   前記排ガスの一部を導入する開口部を有して管状に構成され、前記排ガス流路に設けられるプローブと、
   前記プローブに導入された前記排ガスを導入する開口部を一端側に有して管状に構成され、且つ、該一端側が前記プローブの内部に着脱自在に挿通されると共に他端側が該プローブから導出されて前記採取装置に接続される採取チューブと、
   を備える排ガス採取器具。
2. 前記採取チューブは、フッ素樹脂からなる請求項１に記載の排ガス採取器具。
3. 前記採取チューブの他端を前記採取装置に着脱自在に接続する接続部材を備える請求項１又は２に記載の排ガス採取器具。
4. 前記接続部材は、前記プローブから導出された前記採取チューブを覆う被覆チューブを備える請求項３に記載の排ガス採取器具。
5. 前記被覆チューブは、可撓性を有する請求項４に記載の排ガス採取器具。
6. 前記接続部材は、前記プローブに設けられ且つ前記被覆チューブの一端を該プローブに着脱自在に接続する継ぎ手部を更に備える請求項４又は５に記載の排ガス採取器具。
7. 前記プローブは、作業員が把持可能な取手部を備える請求項１から６のいずれか一つに記載の排ガス採取器具。
8. 請求項１から７に記載の排ガス採取器具を用いて、排ガス流路を流通する排ガスの一部を採取し、該排ガスの一部に含まれるアンモニアを採取するアンモニア採取方法であって、
   前記排ガス流路から前記排ガスの一部を採取し、該排ガスの一部を前記採取装置へ導入する排ガス導入工程と、
   前記排ガス導入工程の後に、前記プローブの内部に挿通された前記採取チューブの一端を該プローブから取り外す採取チューブ取り外し工程と、
   前記採取チューブ取り外し工程によって前記プローブから取り外された前記採取チューブの前記開口部から洗浄水を注入し、該採取チューブの内部に付着した前記アンモニアを該洗浄水と共に前記採取装置へ導入する採取チューブ洗浄工程と、
   を含むアンモニア採取方法。

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