JP6030083B2

JP6030083B2 - 採取管の清掃方法

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Publication number: JP6030083B2
Application number: JP2014049454A
Authority: JP
Inventors: 賢治 ▲徳▼政
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: JP2015175597A

Description

本発明は、排ガス採取装置および採取管の清掃方法に関する。

排ガスに含まれるアンモニア濃度を測定するための排ガス採取装置が知られている。特許文献１には、採取管の内壁を洗浄液で洗い流し、使用した洗浄液も測定対象としての試料に含める分析用排ガス採取方法が記載されている。特許文献１には、採取管の一部が外管で覆われており、採取管と外管の間に洗浄液が供給され、採取管の外周面に設けられた細孔から採取管の内壁に洗浄液が供給されることが記載されている。特許文献１の技術によれば、排ガスに含まれるアンモニア濃度の測定精度を向上させることができる。

特開２００４−１１７２７１号公報

上述した従来技術を用いた場合、排ガスに含まれるアンモニア濃度の測定精度は向上するが、測定結果が安定するまでに時間がかかる場合があった。このため、アンモニア濃度の測定結果が安定するまでの時間を短縮できる排ガス採取装置が望まれる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定結果が安定するまでの時間を短縮できる排ガス採取装置および採取管の清掃方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る排ガス採取装置は、排ガスが流れる排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置される中空部材である外管と、前記外管を貫通し、前記排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置されて、前記排気流路側の端部に設けられる開口部と、前記外管の内部に位置する外壁に設けられる孔と、を備える採取管と、前記外管に洗浄液を導入できる導入管と、前記孔よりも前記排気流路側に位置する前記採取管の内壁の温度を測定する温度計と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る排ガス採取装置は、排ガスを採取する前に、導入管および外管を通じて洗浄液を採取管に導入することができる。排気流路の内部が３５０℃程度の高温であるため、採取管も高温になっている。このため、採取管に導入された洗浄液は、最初のうちは蒸発して気体になる。採取管に洗浄液が導入され続けると、採取管が徐々に冷却される。採取管の内壁の温度が洗浄液の沸点以下になると、洗浄液が液体の状態で採取管を通過する。採取管の内壁に付着する可能性があるアンモニア化合物は、液体の状態の洗浄液に溶解して、採取管の内壁から除去される。排ガス採取装置は、温度計を備えているので、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に洗浄液が液体の状態で通過することを確認できる。よって、排ガス採取装置は、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスに混ざる可能性が低くなる。したがって、本発明に係る排ガス採取装置は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

本発明の望ましい態様として、前記採取管に前記洗浄液を導入できる補助管と、前記補助管に設けられる第１バルブと、をさらに備えることが好ましい。これにより、排ガス採取装置は、外管に洗浄液を導入する導入管だけを用いる場合に比較して、より早く洗浄液を採取管に導入することができる。また、第１バルブを閉めることで、採取管が排ガスを採取する際に、排ガスが採取管の孔を通じて導入管の方向に導かれる可能性が抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記採取管が前記開口部から採取した前記排ガスを、前記採取管の外部に搬送する搬送管と、前記搬送管に設けられる第２バルブと、をさらに備えることが好ましい。これにより、排ガス採取装置は、搬送管に設けられた第２バルブを閉めることで、採取管に導入された洗浄液が搬送管の方向へ移動する可能性を抑制することができる。このため、排ガス採取装置は、採取管に導入された洗浄液を、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に導きやすくなる。

本発明の望ましい態様として、前記採取管の内部で前記孔よりも前記排気流路側に配置される加熱部を備えるヒーターをさらに備えることが好ましい。これにより、排ガス採取装置は、ヒーターを備えるので、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁を効率的に加熱することができる。ヒーターで加熱し続けると、採取管の内壁の温度が上昇する。採取管の内壁の温度が、付着している可能性のあるアンモニア化合物の分解温度以上になると、アンモニア化合物が分解され、採取管の内壁から除去される。排ガス採取装置は、温度計を備えているので、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁の温度がアンモニア化合物の分解温度以上であることを確認できる。よって、排ガス採取装置は、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスに混ざる可能性が低くなる。したがって、排ガス採取装置は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

本発明に係る採取管の清掃方法は、排ガスが流れる排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置される中空部材である外管と、前記外管を貫通し、前記排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置されて、前記排気流路側の端部に設けられる開口部と、前記外管の内部に位置する外壁に設けられる孔と、を備える採取管と、前記外管に洗浄液を導入できる導入管と、前記採取管に前記洗浄液を導入できる補助管と、前記孔よりも前記排気流路側に位置する前記採取管の内壁の温度を測定する温度計と、を備える排ガス採取装置における前記採取管の清掃方法であって、前記導入管および前記補助管を通じて前記洗浄液を前記採取管に導入するステップと、前記温度計の測定結果が１００℃以下の場合、前記洗浄液の導入を停止するステップと、を含むことを特徴とする。

温度計の測定結果が１００℃以下になるまで採取管に洗浄液が導入されるので、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁を、洗浄液が液体の状態で通過している可能性が高くなる。よって、採取管の清掃方法は、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。したがって、採取管の清掃方法は、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスに混ざる可能性が低くなる。したがって、本発明に係る採取管の清掃方法は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

本発明に係る採取管の清掃方法は、排ガスが流れる排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置される中空部材である外管と、前記外管を貫通し、前記排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置されて、前記排気流路側の端部に設けられる開口部と、前記外管の内部に位置する外壁に設けられる孔と、を備える採取管と、前記外管に洗浄液を導入できる導入管と、前記採取管が前記開口部から採取した前記排ガスを、前記採取管の外部に搬送する搬送管と、前記孔よりも前記排気流路側に位置する前記採取管の内壁の温度を測定する温度計と、前記採取管の内部で前記孔よりも前記排気流路側に配置される加熱部を備えるヒーターと、を備える排ガス採取装置における前記採取管の清掃方法であって、前記開口部から前記排気流路の内部に排出されるように空気を前記採取管に導入するステップと、前記ヒーターによって前記採取管を加熱するステップと、前記温度計の測定結果が５００℃以上の場合、前記ヒーターによる加熱を停止するステップと、前記ヒーターによる加熱が停止した後、前記空気の前記採取管への導入を停止するステップと、を含むことを特徴とする。

温度計の測定結果がアンモニア化合物の分解温度以上の状態で採取管に空気が導入されるので、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に付着する可能性のあるアンモニア化合物が分解する。また、採取管に導入される空気は、アンモニア化合物が分解して生成されるアンモニアとともに排気流路側に排出される。よって、採取管の清掃方法は、孔よりも排気流路側に位置する採取管の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスに混ざる可能性が低くなる。したがって、本発明に係る採取管の清掃方法は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

本発明によれば、測定結果が安定するまでの時間を短縮できる排ガス採取装置および採取管の清掃方法を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る排ガス採取装置を示す模式図である。図２は、実施形態１に係る採取管の周辺を拡大して示す模式図である。図３は、実施形態１に係る採取管の清掃方法を示すフローチャートである。図４は、実施形態１に係る排ガス採取装置を用いたアンモニア濃度の測定方法を示すフローチャートである。図５は、実施形態２に係る排ガス採取装置を示す模式図である。図６は、実施形態２に係る採取管の周辺を拡大して示す模式図である。図７は、実施形態２に係る採取管の清掃方法を示すフローチャートである。図８は、実施形態２に係る排ガス採取装置を用いた採取方法を示すフローチャートである。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る排ガス採取装置を示す模式図である。図２は、実施形態１に係る採取管の周辺を拡大して示す模式図である。排ガス採取装置１は、例えば火力発電所等の排ガスＧに含まれるアンモニア濃度を測定するために、排ガスＧが流れる排気流路１０から排ガスＧを採取する装置である。

排気流路１０の内部を流れる排ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を取り除くために、脱硝装置が用いられている。脱硝装置は、排ガスにアンモニア（ＮＨ_３）を注入し触媒に接触させることによって、窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）に分解する。

脱硝装置が排ガスＧ中に注入するアンモニアの一部は、窒素酸化物と反応せずに触媒を通過することがある。脱硝装置を通過した排ガスＧに含まれるアンモニア（未反応のアンモニア）は、排ガスＧに含まれる硫黄酸化物（ＳＯｘ）と反応して硫酸水素アンモニウム（ＮＨ_４ＨＳＯ_４）を生成する。生成された酸性硫安は、脱硝装置の下流に配置されるエアヒーターを閉塞させる可能性がある。このため、火力発電所を円滑に運転するために、脱硝装置を通過した排ガスＧに含まれるアンモニア濃度を把握する必要がある。

排ガス採取装置１に採取された排ガスＧのアンモニア濃度は、例えばＪＩＳＫ００９９に規定される「排ガス中のアンモニア分析方法」に基づいて測定される。排ガス採取装置１は、採取した排ガスＧを、図１に示す吸収ビン１３に貯留される吸収液１３１に吸収させる。吸収液１３１は、ほう酸溶液である。そして、排ガスＧ中のアンモニア濃度が、インドフェノール青吸光光度法によって測定される。

図１に示すように、排ガス採取装置１は、外管３と、採取管２と、搬送管２３と、吸収ビン１３と、接続管２４と、吸引ポンプ１４と、接続管２５と、ガスメータ１５と、導入管２１と、洗浄液ポンプ１１と、接続管２２と、洗浄液ビン１２と、を備える。外管３は、排ガスＧが流れる排気流路１０の内部に一端が配置され、排気流路１０の外部に他端が配置される中空部材である。外管３は、例えば円柱状であり、外周面から径方向に突出するフランジ４を備える。フランジ４は、図１に示すように、排気流路１０と外管３との間の隙間を密閉している。採取管２は、排気流路１０の内部に一端が配置され、排気流路１０の外部に他端が配置されるように外管３を貫通している。採取管２は、図２に示すように、排気流路１０の内部で開口する開口部２ａと、外管３の内部に位置する外壁に設けられる孔２ｈと、を備える。

搬送管２３は、一端が採取管２に接続されており、他端が吸収ビン１３に貯留された吸収液１３１に浸かっている。接続管２４は、吸収ビン１３と吸引ポンプ１４を接続している。接続管２４の吸収ビン１３側の端部は、内部空間に配置されており、吸収液１３１に浸かっていない。吸収ビン１３は、搬送管２３および接続管２４が通過する部分を除き密閉されている。このため、吸引ポンプ１４が稼働すると、吸収ビン１３の内部および採取管２の内部が負圧となり、採取管２の開口部２ａから排ガスＧが吸引される。搬送管２３は、採取管２が開口部２ａから採取した排ガスＧを、吸収ビン１３に搬送する。吸収ビン１３に搬送された排ガスＧは、吸収液１３１を通過し、接続管２５を介してガスメータ１５に搬送される。ガスメータ１５は、吸引ポンプ１４が吸入した排ガスＧの流量を測定する。

導入管２１は、一端が外管３に接続され、他端が洗浄液ポンプ１１に接続されている。接続管２２は、一端が洗浄液ポンプ１１に接続され、他端が洗浄液ビン１２に貯留された洗浄液１２１に浸かっている。洗浄液１２１は、例えば純水である。このため、洗浄液ポンプ１１が稼働すると、接続管２２によって洗浄液１２１が吸い上げられ、導入管２１を介して外管３の内部に洗浄液１２１が導入される。このため、導入管２１は、外管３に洗浄液１２１を導入できる。

排ガスＧに含まれるアンモニア濃度を測定するとき、まず吸引ポンプ１４が稼働する。これにより、排ガスＧが吸収液１３１を通過するので、排ガスＧに含まれるアンモニアが吸収液１３１に吸収される。アンモニアを吸収された排ガスＧは、ガスメータ１５によって流量を測定されたのち、廃棄される。所定流量の排ガスＧが採取されたのち、吸引ポンプ１４が稼働した状態のまま洗浄液ポンプ１１が稼働する。これにより、外管３の内部に洗浄液１２１が導入される。外管３の内部に導入された洗浄液１２１は、孔２ｈを通じて採取管２の内部に導入される。吸引ポンプ１４が稼働しているので、採取管２の内部に導入された洗浄液１２１は、吸収ビン１３の方向に向かって吸引される。このため、採取管２の内壁に付着していたアンモニアが洗浄液１２１に吸収される。その後、アンモニアを吸収した洗浄液１２１が吸収ビン１３に搬送される。吸収ビン１３は、吸収液１３１とともにアンモニアを吸収した洗浄液１２１を貯留する。その後、吸収ビン１３に貯留された液体が、図示しない分析装置に搬送され、アンモニア濃度が測定される。

ところで、火力発電所の発電機が稼働している間、排ガスＧが流れる排気流路１０の内部の温度は３５０℃程度の高温に保たれるが、発電機が停止すると排気流路１０の内部の温度は低下するので、採取管２が冷却される。その後、発電機が再び稼働し始めると、排ガスＧが発生し、排気流路１０の内部にアンモニアが供給される。アンモニアが冷却された採取管２の内壁に接触すると、アンモニアが硫黄酸化物等と反応して、硫酸水素アンモニウム、ピロ硫酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２Ｓ_２Ｏ_７）、および硫酸アンモニウムアルミニウム（ＡＬＮＨ_４（ＳＯ_４）_２）等のアンモニア化合物が採取管２の内壁に生成される可能性がある。これらのアンモニア化合物は、水に溶解しやすいため、水による洗浄で除去される。また、これらのアンモニア化合物は、高温で分解する。

上述したように、排ガスＧに含まれるアンモニア濃度を測定するとき、吸引ポンプ１４が稼働している状態で採取管２に洗浄液１２１を供給するので、採取管２に導入された洗浄液１２１は孔２ｈから吸収ビン１３に向かう方向へ流れる。これにより、排ガスＧに含まれるアンモニア濃度を測定する工程の中では、採取管２のうち孔２ｈよりも排気流路１０側の部分には洗浄液１２１が達しにくい。このため、採取管２のうち孔２ｈよりも排気流路１０側の部分に付着したアンモニア化合物は、洗浄液１２１を用いたアンモニア濃度の測定を繰り返しても、付着したままである可能性がある。

発電機が稼働している間の排気流路１０の内部の温度は、３５０℃程度の高温である。このため、採取管２のうち孔２ｈよりも排気流路１０側の部分に付着したアンモニア化合物は、徐々に分解してアンモニアを生成する。これにより、アンモニア化合物が分解しきらない間、アンモニア化合物から生成されたアンモニアが排気流路１０内から採取される排ガスＧに混ざる可能性がある。このため、アンモニア濃度の測定結果が安定するまで時間がかかる可能性があった。そこで、実施形態１に係る排ガス採取装置１は、アンモニア濃度の測定結果が安定するまで時間を短縮できることを以下で説明する。

実施形態１に係る排ガス採取装置１は、図１に示すように、温度計５と、制御部３０と、補助管２６と、を備える。温度計５は、図２に示すように、先端に測温部５１を有するプローブ５２を備えている。測温部５１およびプローブ５２は、採取管２の内部に挿入される。測温部５１は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁の温度を測定する。温度計５の測温部５１は、例えば、採取管２の開口部２ａとは反対側の端部から採取管２の内部に挿入されている。採取管２の開口部２ａとは反対側の端部において、温度計５と採取管２の内壁の間に生じる隙間は密閉される。図２に示すように、温度計５は、先端にばね状の測温部５１を備える。これにより、測温部５１が採取管２の内壁に接触しやすくなるので、温度計５は、採取管２の内壁の温度を容易に測定することができる。また、測温部５１は、採取管２の内壁のうちより排気流路１０側に配置されていることが望ましい。温度計５は、制御部３０に接続されており、測定結果を制御部３０に送信できる。

制御部３０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のコンピュータであり、入力インターフェースと、出力インターフェースと、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、内部記憶装置と、を含んでいる。入力インターフェース、出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び内部記憶装置は、内部バスで接続されている。制御部３０は、入力信号の変化に応じて、出力信号を変化させることができる。温度計５の測定結果は、一定時間毎に内部記憶装置に記憶される。

補助管２６は、一端が導入管２１に接続され、他端が採取管２に接続されている。補助管２６は、中間部に第１バルブ１６を備える。第１バルブ１６は、例えば制御部３０に接続されており、制御部３０の出力信号に応じて開閉する。また、搬送管２３は、中間部に第２バルブ１７を備える。第２バルブ１７は、例えば制御部３０に接続されており、制御部３０の出力信号に応じて開閉する。また、制御部３０は、洗浄液ポンプ１１および吸引ポンプ１４に接続されている。制御部３０は、洗浄液ポンプ１１および吸引ポンプ１４を稼働または停止することができる。

排ガス採取装置１は、排ガスＧを採取する前に、導入管２１および外管３を通じて洗浄液１２１を採取管２に導入することができる。排気流路１０の内部が３５０℃程度の高温であるため、採取管２も高温になっている。このため、採取管２に導入された洗浄液１２１は、蒸発して気体になる。採取管２に洗浄液１２１が導入され続けると、採取管２が徐々に冷却される。採取管２の内壁の温度が洗浄液１２１の沸点である１００℃以下になると、洗浄液１２１が液体の状態で採取管２を通過する。採取管２の内壁に付着する可能性があるアンモニア化合物は、液体の状態の洗浄液１２１に溶解して、採取管２の内壁から除去される。排ガス採取装置１は、温度計５を備えているので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に洗浄液１２１が液体の状態で通過することを確認できる。よって、排ガス採取装置１は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスＧの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスＧに混ざる可能性が低くなる。したがって、排ガス採取装置１は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

（採取管の清掃方法）
図３は、実施形態１に係る採取管の清掃方法を示すフローチャートである。排ガス採取装置１は、アンモニア濃度の測定を行う前に、採取管２を清掃することができる。まず、火力発電所の発電機が停止後に再起動される（ステップＳ１０１）。これにより、採取管２が冷却されるため、採取管２の内壁にアンモニア化合物が付着する可能性がある。

次に、温度計５の測温部５１が採取管２に挿入される（ステップＳ１０２）。その後、採取管２の開口部２ａとは反対側の端部において、温度計５と採取管２の内壁の間に生じる隙間は密閉される。なお、温度計５の測温部５１は、ステップＳ１０１以前から、予め採取管２に挿入されていてもよい。

次に、温度計５が採取管２の内壁の温度測定を開始する（ステップＳ１０３）。温度計５は、例えば一定時間毎に測定結果を制御部３０に送信する。制御部３０は、温度計５から取得した測定結果を記憶する。

次に、制御部３０が、温度計５の測定結果が２５０℃以上であるかどうかを判断する。温度計５の測定結果が２５０℃以上でない場合、制御部３０は採取管２の内壁の温度を取得し続ける（ステップＳ１０４、Ｎｏ）。温度計５の測定結果が２５０℃以上である場合、ステップＳ１０５に進む（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）。温度計５の測定結果が２５０℃以上である場合、排気流路１０の内部が３５０℃程度の高温になっている可能性が高い。排気流路１０の内部が高温であれば、清掃により採取管２が冷却された後、採取管２が高温になるまでの時間が短くなる。これにより、採取管２の清掃後において採取管２の内壁にアンモニア化合物が再び付着する可能性が低減される。

次に、制御部３０が、吸引ポンプ１４が停止しているかどうかを判断する。吸引ポンプ１４が停止している場合、ステップＳ１０６に進む（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）。吸引ポンプ１４が停止していない場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、制御部３０が吸引ポンプ１４を停止し（ステップＳ１０７）、その後ステップＳ１０６に進む。

次に、制御部３０が、第１バルブ１６および第２バルブ１７の切替を行う（ステップＳ１０６）。制御部３０は、第１バルブ１６を開け、第２バルブ１７を閉める。ステップＳ１０６の前に吸引ポンプ１４は停止しているので、第２バルブ１７は容易に閉められる。第１バルブ１６が開けられると、導入管２６が開通する。第２バルブ１７が閉められると、搬送管２３が封鎖される。

次に、制御部３０が洗浄液ポンプ１１を稼働させ、洗浄液１２１が導入管２１に導入される（ステップＳ１０８）。これにより、洗浄液１２１は、導入管２１を通じて外管３の内部に導入されるとともに、補助管２６を通じて採取管２の内部に導入される。外管３の内部に導入された洗浄液１２１は、孔２ｈを通じて採取管２の内部に導入される。すなわち、導入管２１および補助管２６を通じて洗浄液１２１が採取管２に導入される。第２バルブ１７が閉められているので、採取管２の内部に導入された洗浄液１２１は、排気流路１０側へ移動する。排気流路１０の内部が３５０℃程度の高温であるため、採取管２も高温になっている。このため、採取管２に導入された洗浄液１２１は、蒸発して気体になる。採取管２に洗浄液１２１が導入され続けると、採取管２の温度が徐々に低下する。

次に、制御部３０が、温度計５の測定結果が１００℃以下であるかどうかを判断する。温度計５の測定結果が１００℃以下でない場合、ステップＳ１０８に戻り、洗浄液１２１の導入が継続される（ステップＳ１０９、Ｎｏ）。温度計５の測定結果が１００℃以下である場合、ステップＳ１１０に進む（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）。温度計５の測定結果が１００℃以下である場合、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に洗浄液１２１が液体の状態で供給されている。これにより、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物が洗浄液１２１に吸収されて除去される。

次に、制御部３０は、洗浄液ポンプ１１を停止させ、採取管２の清掃を終了する（ステップＳ１１０）。以上に述べた清掃方法により、排ガス採取装置１は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。したがって、排ガス採取装置１は、アンモニア濃度の測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

（アンモニア濃度の測定方法）
図４は、実施形態１に係る排ガス採取装置を用いたアンモニア濃度の測定方法を示すフローチャートである。図４に示すステップＳ２０１からステップＳ２１０までの工程は、図３に示したステップＳ１０１からステップＳ１１０までの工程と同じ工程であるため、ステップＳ２０１からステップＳ２１０までの説明は省略する。

ステップＳ２１０の次に、制御部３０が、第１バルブ１６および第２バルブ１７の切替を行う（ステップＳ２１１）。制御部３０は、第１バルブ１６を閉め、第２バルブ１７を開ける。

次に、制御部３０が、温度計５の測定結果が３００℃以上であるかどうかを判断する。温度計５の測定結果が３００℃以上でない場合、温度計５は採取管２の内壁の温度を測定し続ける（ステップＳ２１２、Ｎｏ）。温度計５の測定結果が３００℃以上である場合、ステップＳ２１３に進む（ステップＳ２１２、Ｙｅｓ）。温度計５の測定結果が３００℃以上である場合、排気流路１０から排ガスＧを採取しても、採取管２の内壁にアンモニア化合物が付着しにくい。これにより、採取管２の清掃後において採取管２の内壁にアンモニア化合物が再び付着する可能性が低減される。

次に、制御部３０は、吸引ポンプ１４を稼働させる（ステップＳ２１３）。第２バルブ１７が既に開けられているので、排ガスＧが搬送管２３を通じて吸収ビン１３に搬送される。これにより、排ガスＧに含まれるアンモニアが吸収液１３１に吸収される。

次に、制御部３０が洗浄液ポンプ１１を稼働させ、洗浄液１２１が導入管２１に導入される（ステップＳ２１４）。これにより、外管３の内部に洗浄液１２１が導入される。外管３の内部に導入された洗浄液１２１は、孔２ｈを通じて採取管２の内部に導入される。吸引ポンプ１４が稼働しているので、採取管２の内部に導入された洗浄液１２１は、吸収ビン１３の方向に向かって吸引される。このため、採取管２の内壁に付着していたアンモニアが洗浄液１２１に吸収される。その後、アンモニアを吸収した洗浄液１２１が吸収ビン１３に搬送される。吸収ビン１３は、吸収液１３１とともにアンモニアを吸収した洗浄液１２１を貯留する。

次に、吸収ビン１３に貯留された液体が、図示しない分析装置に搬送され、アンモニア濃度が測定される（ステップＳ２１５）。以上に述べた測定方法により、排ガス採取装置１は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物が除去された状態で、アンモニア濃度を測定することができる。したがって、排ガス採取装置１は、アンモニア濃度の測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

以上述べたように、実施形態１に係る排ガス採取装置１は、排ガスＧが流れる排気流路１０内に一端が配置され、排気流路１０の外部に他端が配置される中空部材である外管３を備える。排ガス採取装置１は、外管３を貫通し、排気流路１０内に一端が配置され、排気流路１０の外部に他端が配置されて、排気流路１０側の端部に設けられる開口部２ａと、外管３の内部に位置する外壁に設けられる孔２ｈと、を備える採取管２を備える。排ガス採取装置１は、外管３に洗浄液１２１を導入できる導入管２１と、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁の温度を測温部５１により測定する温度計５と、備える。

これにより、排ガス採取装置１は、排ガスＧを採取する前に、導入管２１および外管３を通じて洗浄液１２１を採取管２に導入することができる。排気流路１０の内部が３５０℃程度の高温であるため、採取管２も高温になっている。このため、採取管２に導入された洗浄液１２１は、蒸発して気体になる。採取管２に洗浄液１２１が導入され続けると、採取管２が徐々に冷却される。採取管２の内壁の温度が洗浄液１２１の沸点以下になると、洗浄液１２１が液体の状態で採取管２を通過する。採取管２の内壁に付着する可能性があるアンモニア化合物は、液体の状態の洗浄液１２１に溶解して、採取管２の内壁から除去される。排ガス採取装置１は、温度計５を備えているので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に洗浄液１２１が液体の状態で通過することを確認できる。よって、排ガス採取装置１は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスＧの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスＧに混ざる可能性が低くなる。したがって、排ガス採取装置１は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

また、実施形態１に係る排ガス採取装置１は、採取管２に洗浄液１２１を導入できる補助管２６と、補助管２６に設けられる第１バルブ１６と、を備える。このため、排ガス採取装置１は、外管３に洗浄液１２１を導入する導入管２１だけを用いる場合に比較して、より早く洗浄液１２１を採取管２に導入することができる。また、第１バルブ１６を閉めることで、採取管２が排ガスＧを採取する際に、排ガスＧが採取管２の孔２ｈを通じて導入管２１の方向に導かれる可能性が抑制される。

また、実施形態１に係る排ガス採取装置１は、採取管２が開口部２ａから採取した排ガスＧを、採取管２の外部に搬送する搬送管２３と、搬送管２３に設けられる第２バルブ１７と、を備える。このため、排ガス採取装置１は、搬送管２３に設けられた第２バルブ１７を閉めることで、採取管２に導入された洗浄液１２１が、搬送管２３の方向へ移動することを抑制することができる。このため、排ガス採取装置１は、採取管２に導入された洗浄液１２１を、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に導きやすくなる。

また、実施形態１に係る採取管２の清掃方法は、導入管２１および補助管２６を通じて洗浄液１２１を採取管２に導入するステップと、温度計５の測定結果が１００℃以下の場合、洗浄液１２１の導入を停止するステップと、を含む。これにより、温度計５の測定結果が１００℃以下になるまで採取管２に洗浄液１２１が導入されるので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁を、洗浄液１２１が液体の状態で通過している可能性が高くなる。よって、採取管２の清掃方法は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。したがって、採取管２の清掃方法は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスＧの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスＧに混ざる可能性が低くなる。したがって、採取管２の清掃方法は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る排ガス採取装置を示す模式図である。図６は、実施形態２に係る採取管の周辺を拡大して示す模式図である。なお、上述した実施形態１で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施形態２に係る排ガス採取装置１Ａは、図５に示すように、ヒーター６と、制御部３０Ａと、を備える。ヒーター６は、加熱部６１を備え、加熱部６１が採取管２の開口部２ａとは反対側の端部から採取管２の内部に挿入されている。加熱部６１は、図６に示すように、採取管２の内部で孔２ｈよりも排気流路１０側に配置される。これにより、ヒーター６は、加熱部６１により、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁を効率的に加熱することができる。また、制御部３０Ａは、ヒーター６に接続されており、ヒーター６を稼働または停止できる。

ヒーター６で加熱された採取管２の内壁は、例えば、５００℃以上になる。採取管２の内壁に付着する可能性のあるアンモニア化合物は、上述したように、例えば硫酸水素アンモニウム、ピロ硫酸アンモニウム、および硫酸アンモニウムアルミニウムである。硫酸水素アンモニウムの分解温度は２５０℃程度であり、ピロ硫酸アンモニウムの分解温度は３５０℃程度であり、硫酸水素アンモニウムの分解温度は５００℃程度である。このため、採取管２の内壁が５００℃以上に加熱された場合、採取管２の内壁に付着する可能性のあるアンモニア化合物が分解する。

排ガス採取装置１Ａは、ヒーター６を備えるので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁を効率的に加熱することができる。ヒーター６で加熱し続けると、採取管２の内壁の温度が上昇する。採取管２の内壁の温度が、付着している可能性のあるアンモニア化合物の分解温度である５００℃以上になると、アンモニア化合物が分解され、採取管２の内壁から除去される。排ガス採取装置１Ａは、温度計５を備えているので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁の温度が５００℃以上であることを確認できる。よって、排ガス採取装置１Ａは、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスＧの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスＧに混ざる可能性が低くなる。したがって、排ガス採取装置１Ａは、アンモニア濃度の測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

また、排ガス採取装置１Ａは、図５に示すように、第３バルブ１９と、空気導入管２７と、を備える。第３バルブ１９は、例えば三方弁であり、接続管２２に設けられている。空気導入管２７は、第３バルブ１９によって接続管２２から分岐して設けられている。空気導入管２７の一端は第３バルブ１９に接続され、他端は開口している。第３バルブ１９は、制御部３０Ａに接続されている。第３バルブ１９は、制御部３０Ａにより、洗浄液ポンプ１１と洗浄液ビン１２とを接続する洗浄液導入状態、または洗浄液ポンプ１１と空気導入管２７とを接続する空気導入状態のいずれかの状態に保たれる。第３バルブ１９が空気導入状態のときに洗浄液ポンプ１１が稼働すると、空気導入管２７に空気が導入される。なお、空気導入管２７は、導入する空気に含まれる不純物を除去するために、フィルターを備えていることが望ましい。

（採取管の清掃方法）
図７は、実施形態２に係る採取管の清掃方法を示すフローチャートである。排ガス採取装置１Ａは、アンモニア濃度の測定を行う前に、採取管２を清掃することができる。まず、火力発電所の発電機が停止後に再起動される（ステップＳ３０１）。これにより、採取管２が冷却されるため、採取管２の内壁にアンモニア化合物が付着する可能性がある。

次に、温度計５の測温部５１およびヒーター６の加熱部６１が採取管２に挿入される（ステップＳ３０２）。その後、採取管２の開口部２ａとは反対側の端部において、温度計５と採取管２の内壁の間に生じる隙間は密閉される。なお、温度計５の測温部５１およびヒーター６の加熱部６１は、ステップＳ３０１以前から、予め採取管２に挿入されていてもよい。

次に、温度計５が採取管２の内壁の温度測定を開始する（ステップＳ３０３）。温度計５は、例えば一定時間毎に測定結果を制御部３０Ａに送信する。制御部３０Ａは、温度計５から取得した測定結果を記憶する。

次に、制御部３０Ａが、温度計５の測定結果が２５０℃以上であるかどうかを判断する。温度計５の測定結果が２５０℃以上でない場合、制御部３０Ａは採取管２の内壁の温度を取得し続ける（ステップＳ３０４、Ｎｏ）。温度計５の測定結果が２５０℃以上である場合、ステップＳ３０５に進む（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）。温度計５の測定結果が２５０℃以上である場合、排気流路１０の内部が３５０℃程度の高温になっている可能性が高い。排気流路１０の内部が高温であれば、清掃により採取管２が冷却された後、採取管２が高温になるまでの時間が短くなる。これにより、採取管２の清掃後において採取管２の内壁にアンモニア化合物が再び付着する可能性が低減される。

次に、制御部３０Ａが、吸引ポンプ１４が停止しているかどうかを判断する。吸引ポンプ１４が停止している場合、ステップＳ３０６に進む（ステップＳ３０５、Ｙｅｓ）。吸引ポンプ１４が停止していない場合（ステップＳ３０５、Ｎｏ）、制御部３０Ａが吸引ポンプ１４を停止し（ステップＳ３０７）、その後ステップＳ３０６に進む。

次に、制御部３０Ａが、第１バルブ１６および第２バルブ１７の切替を行う（ステップＳ３０６）。制御部３０Ａは、第１バルブ１６を開け、第２バルブ１７を閉め、第３バルブ１９を空気導入状態にする。ステップＳ３０６の前に吸引ポンプ１４は停止しているので、第２バルブ１７は容易に閉められる。第１バルブ１６が開けられると、導入管２６が開通する。第２バルブ１７が閉められると、搬送管２３が封鎖される。

次に、制御部３０Ａが洗浄液ポンプ１１を稼働させ、空気導入管２７を通じて導入管２１に空気が導入される（ステップＳ３０８）。これにより、空気が、導入管２１を通じて外管３の内部に導入されるとともに、補助管２６を通じて採取管２の内部に導入される。外管３の内部に導入された空気は、孔２ｈを通じて採取管２の内部に導入される。すなわち、導入管２１および補助管２６を通じて空気が採取管２に導入される。第２バルブ１７が閉められているので、採取管２の内部に導入された空気は、排気流路１０側へ移動する。これにより、採取管２の内部に、排気流路１０側に向かう空気の流れが形成される。

次に、制御部３０Ａがヒーター６を稼働させ、採取管２の内壁が加熱される（ステップＳ３０９）。これにより、採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物の分解が促進される。

次に、制御部３０Ａが、温度計５の測定結果が５００℃以上であるかどうかを判断する。温度計５の測定結果が５００℃以上でない場合、ステップＳ３０９に戻り、ヒーター６による加熱が継続される（ステップＳ３１０、Ｎｏ）。温度計５の測定結果が５００℃以上である場合、ステップＳ３１１に進む（ステップＳ３１０、Ｙｅｓ）。温度計５の測定結果が５００℃以上である場合、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物が十分に分解される。また、アンモニア化合物が分解して生成されるアンモニアは、空気の流れによって排気流路１０に排出される。これにより、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物が除去される。

次に、制御部３０Ａは、ヒーター６を停止させる（ステップＳ３１１）。次に、制御部３０Ａは、洗浄液ポンプ１１を停止させ、採取管２の清掃を終了する（ステップＳ３１２）。以上に述べた清掃方法により、排ガス採取装置１Ａは、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。したがって、排ガス採取装置１Ａは、アンモニア濃度の測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

（アンモニア濃度の測定方法）
図８は、実施形態２に係る排ガス採取装置を用いた採取方法を示すフローチャートである。図８に示すステップＳ４０１からステップＳ４１２までの工程は、図７に示したステップＳ３０１からステップＳ３１２までの工程と同じ工程であるため、ステップＳ４０１からステップＳ４１２までの説明は省略する。

ステップＳ４１２の次に、制御部３０Ａが、第１バルブ１６および第２バルブ１７の切替を行う（ステップＳ４１３）。制御部３０Ａは、第１バルブ１６を閉め、第２バルブ１７を開ける。

次に、制御部３０Ａが、温度計５の測定結果が３００℃以上であるかどうかを判断する。温度計５の測定結果が３００℃以上でない場合、温度計５は採取管２の内壁の温度を測定し続ける（ステップＳ４１４、Ｎｏ）。温度計５の測定結果が３００℃以上である場合、ステップＳ４１５に進む（ステップＳ４１４、Ｙｅｓ）。温度計５の測定結果が３００℃以上である場合、排気流路１０から排ガスＧを採取しても、採取管２の内壁にアンモニア化合物が付着しにくい。これにより、採取管２の清掃後において採取管２の内壁にアンモニア化合物が再び付着する可能性が低減される。

次に、制御部３０Ａは、吸引ポンプ１４を稼働させる（ステップＳ４１５）。第２バルブ１７が既に開けられているので、排ガスＧが搬送管２３を通じて吸収ビン１３に搬送される。これにより、排ガスＧに含まれるアンモニアが吸収液１３１に吸収される。

次に、制御部３０Ａが洗浄液ポンプ１１を稼働させ、洗浄液１２１が導入管２１に導入される（ステップＳ４１６）。これにより、外管３の内部に洗浄液１２１が導入される。外管３の内部に導入された洗浄液１２１は、孔２ｈを通じて採取管２の内部に導入される。吸引ポンプ１４が稼働しているので、採取管２の内部に導入された洗浄液１２１は、吸収ビン１３の方向に向かって吸引される。このため、採取管２の内壁に付着していたアンモニアが洗浄液１２１に吸収され、アンモニアを含む洗浄液１２１が吸収ビン１３に搬送され、吸収液１３１とともに貯留される。

次に、吸収ビン１３に貯留された液体が、図示しない分析装置に搬送され、アンモニア濃度が測定される（ステップＳ４１７）。以上に述べた測定方法により、排ガス採取装置１Ａは、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物が除去された状態で、アンモニア濃度を測定することができる。したがって、排ガス採取装置１Ａは、アンモニア濃度の測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

以上述べたように、実施形態２に係る排ガス採取装置１Ａは、採取管２の内部で孔２ｈよりも排気流路１０側に配置される加熱部６１を備えるヒーター６を備える。排ガス採取装置１Ａは、ヒーター６を備えるので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁を効率的に加熱することができる。ヒーター６で加熱し続けると、採取管２の内壁の温度が上昇する。採取管２の内壁の温度が、付着している可能性のあるアンモニア化合物の分解温度以上になると、アンモニア化合物が分解され、採取管２の内壁から除去される。排ガス採取装置１Ａは、温度計５を備えているので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁の温度がアンモニア化合物の分解温度以上であることを確認できる。よって、排ガス採取装置１Ａは、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスＧの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスＧに混ざる可能性が低くなる。したがって、排ガス採取装置１Ａは、アンモニア濃度の測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

また、実施形態２に係る採取管２の清掃方法は、開口部２ａから排気流路１０の内部に排出されるように空気を採取管２に導入するステップと、ヒーター６によって採取管２を加熱するステップと、温度計５の測定結果が５００℃以上の場合、ヒーター６による加熱を停止するステップと、ヒーター６による加熱が停止した後、空気の採取管２への導入を停止するステップと、を含む。これにより、温度計５の測定結果がアンモニア化合物の分解温度である５００℃以上の状態で採取管２に空気が導入されるので、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着する可能性のあるアンモニア化合物が分解する。また、採取管２に導入される空気は、アンモニア化合物が分解して生成されるアンモニアとともに排気流路１０側に排出される。よって、採取管２の清掃方法は、孔２ｈよりも排気流路１０側に位置する採取管２の内壁に付着したアンモニア化合物を容易に除去することができる。このため、排ガスＧの採取中に、アンモニア化合物が分解することで生成されるアンモニアが排ガスＧに混ざる可能性が低くなる。したがって、実施形態２に係る採取管２の清掃方法は、測定結果が安定するまでの時間を短縮することができる。

１、１Ａ排ガス採取装置
１０排気流路
１１洗浄液ポンプ
１２洗浄液ビン
１２１洗浄液
１３吸収ビン
１３１吸収液
１４吸引ポンプ
１５ガスメータ
１６第１バルブ
１７第２バルブ
１９第３バルブ
２採取管
２１導入管
２２、２４、２５接続管
２３搬送管
２６補助管
２７空気導入管
２ａ開口部
２ｈ孔
３外管
３０、３０Ａ制御部
４フランジ
５温度計
５１測温部
５２プローブ
６ヒーター
６１加熱部
Ｇ排ガス

Claims

排ガスが流れる排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置される中空部材である外管と、
前記外管を貫通し、前記排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置されて、前記排気流路側の端部に設けられる開口部と、前記外管の内部に位置する外壁に設けられる孔と、を備える採取管と、
前記外管に洗浄液を導入できる導入管と、
前記採取管に前記洗浄液を導入できる補助管と、
前記孔よりも前記排気流路側に位置する前記採取管の内壁の温度を測定する温度計と、
を備える排ガス採取装置における前記採取管の清掃方法であって、
前記導入管および前記補助管を通じて前記洗浄液を前記採取管に導入するステップと、
前記温度計の測定結果が１００℃以下の場合、前記洗浄液の導入を停止するステップと、
を含むことを特徴とする採取管の清掃方法。
硫黄酸化物及びアンモニアを含む排ガスが流れる排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置される中空部材である外管と、
前記外管を貫通し、前記排気流路内に一端が配置され、前記排気流路の外部に他端が配置されて、前記排気流路側の端部に設けられる開口部と、前記外管の内部に位置する外壁に設けられる孔と、を備える採取管と、
前記外管に洗浄液を導入できる導入管と、
前記採取管が前記開口部から採取した前記排ガスを、前記採取管の外部に搬送する搬送管と、
前記孔よりも前記排気流路側に位置する前記採取管の内壁の温度を測定する温度計と、
前記採取管の内部で前記孔よりも前記排気流路側に配置される加熱部を備えるヒーターと、
を備える排ガス採取装置における前記採取管の清掃方法であって、
前記開口部から前記排気流路の内部に排出されるように空気を前記採取管に導入するステップと、
前記ヒーターによって前記採取管を加熱するステップと、
前記温度計の測定結果が５００℃以上の場合、前記ヒーターによる加熱を停止するステップと、
前記ヒーターによる加熱が停止した後、前記空気の前記採取管への導入を停止するステップと、
を含むことを特徴とする採取管の清掃方法。