JP2016191615A - N2o分析装置および分析方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】N2OおよびH2OおよびCO2を含む排ガス5にレーザ光を照射する光源11と、前記排ガスに照射された前記レーザ光を受光する受光器13と、前記光源11が照射する前記レーザ光の波長を3.84μm〜4.00μmに制御する制御装置14の光源制御部14aと、前記受光器13が受光した前記レーザ光と制御装置14の光源制御部14aが制御した前記レーザ光とを用いて赤外分光法によりN2O濃度を演算する制御装置14の信号解析部14bとを備えるようにした。
【選択図】図1
Description
さらに、長波長中赤外(8μm)を利用するQCLでは、窓材に潮解性の高いCaF2やMgF2などしか利用できないため、大量のH2Oを含む燃焼排ガスの直接計測は、不可能であった。
N2OおよびH2OおよびCO2を含む排ガスに対しレーザ光を照射する照射手段と、
前記排ガスに照射された前記レーザ光を受光する受光手段と、
前記照射手段が照射する前記レーザ光の波長を3.84μm〜4.00μm帯に制御する波長制御手段と、
前記受光手段が受光した前記レーザ光と、前記波長制御手段が制御した前記レーザ光とを用いて赤外分光法によりN2O濃度を演算するN2O濃度演算手段と
を備える
ことを特徴とする。
前記波長制御手段は、前記レーザ光の波長を3.9034μm〜3.9060μm、3.9090μm〜3.9116μmまたは3.9122μm〜3.9148μmに制御する
ことを特徴とする。
前記波長制御手段は、前記レーザ光の波長を3.9047μm、3.9103μmまたは3.9135μmに制御する
ことを特徴とする。
前記照射手段は、非線形光学結晶からなり、波長λ1のレーザ光と波長λ2のレーザ光の入力による差周波発生により1/λ3=1/λ1−1/λ2を満たす波長λ3のレーザ光を発生し、該λ3のレーザ光を出力する
ことを特徴とする。
前記排ガスの温度を計測する温度計測手段を備え、
前記N2O濃度演算手段は、前記温度計測手段が計測した前記排ガスの温度も用いて、赤外分光法によりN2O濃度を演算する
ことを特徴とする。
前記排ガスを抽出する抽出手段を備え、
前記照射手段は、前記抽出手段が抽出した前記排ガスに前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする。
前記抽出手段により抽出された前記排ガスを加熱する加熱手段を備える
ことを特徴とする。
N2OおよびH2OおよびCO2を含む排ガスに対し、照射手段により波長3.84μm〜4.00μmのレーザ光を照射し、
前記排ガスに照射された前記レーザ光を受光する受光し、
受光した前記レーザ光と3.84μm〜4.00μmに制御された前記レーザ光とを用いて赤外分光法によりN2O濃度を演算する
ことを特徴とする。
前記照射手段により照射される前記レーザ光の波長は、3.9034μm〜3.9060μm、3.9090μm〜3.9116μmまたは3.9122μm〜3.9148μmに制御される
ことを特徴とする。
前記照射手段により照射される前記レーザ光の波長は、3.9047μm、3.9103μmまたは3.9135μmに制御される
ことを特徴とする。
前記照射手段として、非線形光学結晶からなり、波長λ1のレーザ光と波長λ2のレーザ光の入力による差周波発生により1/λ3=1/λ1−1/λ2を満たす波長λ3のレーザ光を発生し、該λ3のレーザ光を出力する機器を用いる
ことを特徴とする。
前記排ガスの温度を計測し、
計測された前記排ガスの温度も用いて赤外分光法による前記N2O濃度の演算を行う
ことを特徴とする。
前記レーザ光を照射する前記排ガスは抽出されたものである
ことを特徴とする。
抽出された前記排ガスを加熱する
ことを特徴とする。
本発明の第一の実施形態に係るN2O濃度分析装置の、汚泥焼却炉内N2O計測への応用について、図1、図2、図3、図4(a)〜(c)、図5、図6(a)〜(c)および図7を用いて説明する。
前記N2O濃度分析装置10Aは、図1に示すように、光源11、窓部12a,12b、受光器13、制御装置14、温度計測器15a、温度信号発生器15bを備える。前記制御装置14は、光源制御部14a、受光器13からの受光信号と、信号発生器15bからの温度信号と、光源制御部14aからの参照信号とを基に、N2O濃度を演算する信号解析部14bを備える。
図2に示すように、光源11は、発振波長が異なる2つの近赤外半導体レーザ(以後、NIR−LDと称す)11a,11b、ミラー(反射鏡)11c、合波器11dおよび非線形光学結晶11eを備える。このような構成の光源11では、第一(一方)のNIR−LD11aから発振された波長λ1のレーザ光がミラー11cおよび合波器11dを介して非線形光学結晶11eに入力されると共に、第二(他方)のNIR−LD11bから発振された波長λ2(λ2>λ1)のレーザ光が合波器11dを介して非線形光学結晶11eに入力されて、その差周波数光である短波長中赤外波長λ3のレーザ光(1/λ3=1/λ1−1/λ2)を照射する。この差周波発生は、二次非線形光学効果に基づいており、二次非線形光学結晶で起こる。二次非線形光学結晶としては、非線形定数が大きいニオブ酸リチウム(LN)やタンタル酸リチウム(LT)、リン酸チタニルカリウム(KTP)がよく知られている。
本発明の第二の実施形態に係るN2O濃度分析装置による汚泥焼却炉内N2O計測への応用に関して、図9を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第一の実施形態に係るN2O濃度分析装置に、サンプリング装置を追加しており、これ以外は概ね第一の実施形態と同様になっている。
上記では、100ppmのN2Oと50%のH2Oと12%のCO2濃度とを含む排ガス中のN2O濃度を計測する場合について説明したが、前記排ガス中のN2O濃度は、100ppmに限らず、100ppmよりも高い場合であれば、レーザに対する吸光度が大きくなることから、上述の場合と同様の作用効果を得られる。
2,7a 燃焼用空気
3 助燃料
4,7b 2次空気
5,9 排ガス
6 燃料
8 流動材
10A,10B N2O濃度分析装置
11 光源(照射手段)
12a,12b 窓板部
13 受光器(受光手段)
14 制御装置
14a 光源制御部(波長制御手段)
14b 信号解析部(N2O濃度演算手段)
15a 温度計測器(温度計測手段)
100A,100B 汚泥燃焼炉
101 燃焼炉本体
102 流動層
103 フリーボード
105 煙道
Claims (14)
- N2OおよびH2OおよびCO2を含む排ガスに対しレーザ光を照射する照射手段と、
前記排ガスに照射された前記レーザ光を受光する受光手段と、
前記照射手段が照射する前記レーザ光の波長を3.84μm〜4.00μm帯に制御する波長制御手段と、
前記受光手段が受光した前記レーザ光と、前記波長制御手段が制御した前記レーザ光とを用いて赤外分光法によりN2O濃度を演算するN2O濃度演算手段と
を備える
ことを特徴とするN2O分析装置。 - 請求項1に記載されたN2O分析装置であって、
前記波長制御手段は、前記レーザ光の波長を3.9034μm〜3.9060μm、3.9090μm〜3.9116μmまたは3.9122μm〜3.9148μmに制御する
ことを特徴とするN2O分析装置。 - 請求項1または請求項2に記載されたN2O分析装置であって、
前記波長制御手段は、前記レーザ光の波長を3.9047μm、3.9103μmまたは3.9135μmに制御する
ことを特徴とするN2O分析装置。 - 請求項1から請求項3の何れか一項に記載されたN2O分析装置であって、
前記照射手段は、非線形光学結晶からなり、波長λ1のレーザ光と波長λ2のレーザ光の入力による差周波発生により1/λ3=1/λ1−1/λ2を満たす波長λ3のレーザ光を発生し、該λ3のレーザ光を出力する
ことを特徴とするN2O分析装置。 - 請求項1から請求項4の何れか一項に記載されたN2O分析装置であって、
前記排ガスの温度を計測する温度計測手段を備え、
前記N2O濃度演算手段は、前記温度計測手段が計測した前記排ガスの温度も用いて、赤外分光法によりN2O濃度を演算する
ことを特徴とするN2O分析装置。 - 請求項1から請求項5の何れか一項に記載されたN2O分析装置であって、
前記排ガスを抽出する抽出手段を備え、
前記照射手段は、前記抽出手段が抽出した前記排ガスに前記レーザ光を照射する
ことを特徴とするN2O分析装置。 - 請求項6に記載されたN2O分析装置であって、
前記抽出手段により抽出された前記排ガスを加熱する加熱手段を備える
ことを特徴とするN2O分析装置。 - N2OおよびH2OおよびCO2を含む排ガスに対し、照射手段により波長3.84μm〜4.00μmのレーザ光を照射し、
前記排ガスに照射された前記レーザ光を受光する受光し、
受光した前記レーザ光と3.84μm〜4.00μmに制御された前記レーザ光とを用いて赤外分光法によりN2O濃度を演算する
ことを特徴とするN2O分析方法。 - 請求項8に記載されたN2O分析方法であって、
前記照射手段により照射される前記レーザ光の波長は、3.9034μm〜3.9060μm、3.9090μm〜3.9116μmまたは3.9122μm〜3.9148μmに制御される
ことを特徴とするN2O分析方法。 - 請求項8または請求項9に記載されたN2O分析方法であって、
前記照射手段により照射される前記レーザ光の波長は、3.9047μm、3.9103μmまたは3.9135μmに制御される
ことを特徴とするN2O分析方法。 - 請求項8から請求項10の何れか一項に記載されたN2O分析方法であって、
前記照射手段として、非線形光学結晶からなり、波長λ1のレーザ光と波長λ2のレーザ光の入力による差周波発生により1/λ3=1/λ1−1/λ2を満たす波長λ3のレーザ光を発生し、該λ3のレーザ光を出力する機器を用いる
ことを特徴とするN2O分析方法。 - 請求項8から請求項11の何れか一項に記載されたN2O分析方法であって、
前記排ガスの温度を計測し、
計測された前記排ガスの温度も用いて赤外分光法による前記N2O濃度の演算を行う
ことを特徴とするN2O分析方法。 - 請求項8から請求項12の何れか一項に記載されたN2O測定方法であって、
前記レーザ光を照射する前記排ガスは抽出されたものである
ことを特徴とするN2O分析方法。 - 請求項13に記載されたN2O分析方法であって、
抽出された前記排ガスを加熱する
ことを特徴とするN2O分析方法。
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