JPH10227782A - アンモニアガス分析計 - Google Patents

アンモニアガス分析計

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JPH10227782A
JPH10227782A JP9266788A JP26678897A JPH10227782A JP H10227782 A JPH10227782 A JP H10227782A JP 9266788 A JP9266788 A JP 9266788A JP 26678897 A JP26678897 A JP 26678897A JP H10227782 A JPH10227782 A JP H10227782A
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JP
Japan
Prior art keywords
ammonia
concentration
gas
exhaust gas
catalyst
Prior art date
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Pending
Application number
JP9266788A
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English (en)
Inventor
Akira Tanabe
亮 田辺
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラが比較的短期間に運転、停止を繰り返
した場合であっても、アンモニア濃度を正確に計測でき
るアンモニアガス分析計を提供する。 【解決手段】 制御手段6は、NO分析計7bからの計
測結果を監視し、NOガス濃度が予め定めたリミット値
より下がったか否かを判断する。NOガス濃度がリミッ
ト値より下がった場合、制御手段6は、電磁弁3bを切
り換えることなくポンプ5aを停止させる(動作a)、
または、ポンプ5aを動作させたままで、電磁弁3bを
バイパス管1f側に切り換える(動作b)のいずれかを
行い、この状態をNO濃度がリミット値を再び超えるま
で持続させる。これにより、アンモニアガス分析計の動
作状態を保持したままで、ボイラを停止させても、NO
濃度の薄く、アンモニアを含んだ排ガスが触媒1bを通
過することを阻止でき、触媒1bに吸着されたNOの脱
着および還元触媒においてはアンモニアの吸着が阻止さ
れるため、ボイラなどの運転再開時当初から正確なアン
モニアガス分析が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所などの
脱硝装置において排出される排ガス中のアンモニア成分
を連続的に測定するアンモニアガス分析計に関する。
【0002】
【従来の技術】火力発電所では、燃焼排ガス中に含まれ
る窒素酸化物を除去するため還元剤としてアンモニアを
注入し、触媒の存在下でNOx を窒素と水に分解する選
択接触還元法の脱硝装置が多く用いられているが、脱硝
反応により消費されないで脱硝装置を通過するリークア
ンモニアはSOx を含む排ガスでは酸性硫安などを生ぜ
しめ、下流に存在する各種機器に対して障害を与える。
このため、脱硝反応に必要最小限のアンモニアのみを注
入すべく、排ガス中のアンモニア濃度を連続的に測定す
るアンモニアガス分析計が広く用いられている。
【0003】かかるアンモニアガス分析計では、煙道内
に挿入された2つのガス採取用のパイプから、脱硝装置
などより排出された排ガスをそれぞれ採取し、一方のパ
イプからアンモニアの酸化或いは還元触媒を介して採取
した排ガスについて計測したNO濃度と、他方のパイプ
から採取した排ガスについて計測したNO濃度との差を
求めることでアンモニア濃度が連続的に測定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、火力発
電所では日々の電力需要に対応するため、比較的短期間
に運転、停止を繰り返されることが多いが、長期間停止
させる場合以外は、アンモニアガス分析計は動作状態が
保持される。
【0005】かかる場合、ボイラなどの停止時に煙道内
に存在するガスは、NO濃度が希薄となるため、アンモ
ニアの酸化或いは還元触媒からそれまで吸着していたN
Oガスの脱着が生じる。
【0006】このため、ボイラなどの運転を再開する
と、再度前記酸化或いは還元触媒にNOガスが吸着され
るため、吸着動作が飽和状態に達するまで、アンモニア
濃度を正確に計測できないという問題があった。
【0007】また、還元触媒ではボイラ停止時には脱硝
反応が進むために、触媒表面のNOが還元され、アンモ
ニアのみが存在する状態となり、アンモニアが多量に吸
着するので、ボイラの運転を再開すると排ガス中のNO
は触媒表面に吸着していたアンモニアの分解に使われ
る。
【0008】このため、ボイラ停止時に還元触媒に吸着
したアンモニアが完全に分解されるまでは、アンモニア
濃度を正確に測定できないという問題もあった。
【0009】本発明は、これらの課題を解決するために
創案されたもので、ボイラやゴミ焼却場等が比較的短期
間に運転、停止を繰り返した場合であっても、アンモニ
ア濃度を正確に計測できるアンモニアガス分析計の提供
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、アンモニアの酸化或いは還元触媒を有す
る第1経路を介して採取した排ガスのNO濃度と、前記
触媒を有しない第2の経路を介して採取した前記排ガス
のNO濃度との差から排ガス中のアンモニア濃度を算出
するアンモニアガス分析計であって、排ガス発生源の停
止時に、前記第1の経路からのガス採取を停止するガス
採取停止手段を備えたことを特徴とする。
【0011】前記アンモニアガス分析計は還元触媒の加
熱温度を変化させる温調装置を備えたことを特徴とす
る。
【0012】前記アンモニアガス分析計は、前記第1の
経路に配設されたポンプを介してガス採取を行うと共
に、前記ガス採取停止手段は、前記ポンプを停止させる
停止手段により、前記第1の経路からのガス採取を停止
する。
【0013】また、前記アンモニアガス分析計は、前記
アンモニアの酸化或いは還元触媒を介さず第1の経路に
排ガスを供給するためのバイパス経路を有し、ガス採取
停止手段は、前記アンモニアの酸化或いは還元触媒を介
する第1の経路と前記バイパス経路とからの排ガスの採
取を切り換える切換弁を有し、当該切換弁を前記バイパ
ス経路側に切り換えることにより、前記第1の経路から
のガス採取を停止する。
【0014】前記ガス採取停止手段は、前記アンモニア
の酸化或いは還元触媒を介さずに採取された排ガスのN
O濃度が所定値以下に、或いはO2 濃度が所定値以上に
なったか否かを検知することで、前記排ガス発生源が停
止状態にあるか否かを判断する。
【0015】前記アンモニアガス分析計は、排ガス発生
源の運転再開時に、前記アンモニア酸化或いは還元触媒
にNOガスをパージするNOパージ手段を備えたことを
特徴とする。
【0016】前記NOパージ手段は、前記第1の経路に
接続されたNOガスボンベと、前記第1の経路とNOガ
スボンベとの接続、非接続を行う流路弁と、からなるこ
とを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図1及び図
2に基づいて説明する。ここで、図1は、本発明の一実
施形態であるアンモニアガス分析計の全体概略図であ
る。
【0018】同図において、煙道1には、触媒1bを介
して排ガス採取を行う第1のガス採取管1aと、触媒を
介さず排ガス採取を行う第2のガス採取管1cが挿入さ
れており、煙道1内の排ガスは、ポンプ5a、5bによ
り吸引採取され、それぞれ第1管路1d、第2管路1e
及び除湿、徐塵を行う前処理装置4a、4bを介してN
O分析計7a、7bに供給される。
【0019】触媒1bの回りには、反応を活性化するた
めに温調装置としてヒータ1gが設けられており、約4
00℃に保たれている。
【0020】触媒1bは、アンモニアの酸化触媒或いは
還元触媒を用いることができ、酸化触媒を用いた場合、
以下の化学反応、 NH3 +O2 −>NO+H2 O が、また、還元触媒を用いた場合、以下の化学反応 NO+NH3 +1/4O2 −>N2 +3/2H2 O が、それぞれ触媒内で生じ、排ガス中のアンモニア成分
は、排ガス中のNOを増加させ或いは減少させる。
【0021】なお、還元触媒には、バナジウム、タング
ステン、モリブデンなどの酸化物を活性成分として、多
孔質のチタニア、アルミナ等の担体に担持させた脱硝触
媒が用いられる。また、酸化触媒には、酸化コバルト等
が用いられる。
【0022】第1管路1d、第2管路1e間には、バイ
パス管1fが配設されており、これにより第2管路1e
から採取された排ガスNO分析計7bに供給され、煙道
1内の排ガスを触媒1bをバイパスして採取することが
可能となる。なお、電磁弁3bは、第1管路1d或いは
第2管路1eからの排ガスの採取を切り換える。
【0023】また、第1管路1dには、触媒1bにNO
ガスをパージするためのNOガスボンベ2が接続されて
おり、電磁弁3aを切り換えることで、NOガスボンベ
2と第1管路1dが接続状態となり、触媒1bにNOが
パージされる。
【0024】NO分析計7a,7bは、例えば、赤外線
式ガス分析計や、化学発光式窒素酸化物濃度計を用いる
ことができ、ポンプ5a,5bを介してそれぞれ供給さ
れた排ガス中のNO濃度を計測し、演算手段8にそれぞ
れ計測結果を出力する。
【0025】演算手段8は、NO分析計7a、7bで計
測されたNO濃度の差を求めることで、採取した排ガス
中のアンモニア濃度を計測する。
【0026】制御手段6は、NO分析計7bよりNO濃
度の計測結果を受け、NO濃度が予め定めたリミット値
以下となった場合は、ガス発生源であるボイラ等が停止
したと判断し、ポンプ5aを停止させ、または、電磁弁
3bをバイパス管1f側に切り換えることで、希薄なN
Oを包含した排ガスが触媒1bを通過するのを阻止し、
ヒータ1gをオフにして触媒1bの温度を下げ、脱硝反
応を抑制する。
【0027】これらは、ボイラや燃焼炉などが停止した
場合、排ガスが空気などにより希釈されNO濃度が減少
するという性質を利用して、ボイラや燃焼炉などの停止
状態の有無を判断したものである。
【0028】なお、ボイラ停止時は、煙道のNO濃度が
ほぼゼロとなるため、リミット値は数ppm に設定されて
る。
【0029】また、制御手段6は、NO濃度が再度リミ
ット値を超えた場合には、ガス発生源であるボイラ等の
運転が再開されたと判断し、電磁弁3aを一定時間だけ
切り換え、NOガスボンベ2からのNOガスで触媒1b
を飽和させ、さらに、還元触媒に対しては、ボイラ停止
中に触媒に吸着したアンモニアを分解させるとともに、
ヒータ1gをオンにして触媒1bの温度を上げて反応を
活性化させる。
【0030】次に、本発明の作用を図2に示すタイムチ
ャートに基づいて説明する。
【0031】まず、制御手段6は、NO分析計7bから
の計測結果を監視し、NOガス濃度が予め定めたリミッ
ト値より下がったか否かを判断する。
【0032】図2に示されるように、NOガス濃度(実
線で表示)がリミット値より下がった場合、制御手段6
は、電磁弁3bを切り換えることなくポンプ5aを停止
させる(動作a:実線)、または、ポンプ5aを動作さ
せたままで、電磁弁3bをバイパス管1f側に切り換え
る(動作b:2点鎖線)のいずれかを行うとともに、ヒ
ータ1gをオフにして、この状態をNO濃度がリミット
値を再び超えるまで持続させる。
【0033】これにより、アンモニアガス分析計を動作
状態を保持したままで、ボイラを停止させても、NO濃
度の薄い排ガスが触媒1bを通過しないため、触媒1b
に吸着されたNOの脱着を阻止することができる。ま
た、ガスの流れが抑制されるため、触媒にアンモニアが
吸着するのを防ぐことができ、触媒1bの温度を下げる
ことができるので、脱硝反応を抑制し、アンモニアの増
加を防ぐことができる。そして、制御手段6は、再度N
O濃度がリミット値を超えたと判断した場合、ポンプ5
a或いは電磁弁3bを基の動作状態に戻すと共に、ヒー
タ1gをオフにし、所定時間だけ電磁弁3aを切り換
え、NOガスを第1管路1dに供給することで、触媒1
bをNOガスでパージし、NO濃度計測を再開する。
【0034】かかる、再度触媒1bを介して排ガスを採
取した場合、既に触媒1bには、NOが吸着され飽和状
態になっており、また、還元触媒では、吸着されていた
アンモニアは分解されるため、採取した排ガス中のNO
が触媒1bに吸着されないため、ボイラの運転再開当初
からアンモニア濃度の正確な計測が可能となる。
【0035】なお、上述した実施の形態では、ボイラ等
排ガス発生源の運転状態の有無を判断するのにNO濃度
を監視したが、NO分析計7bにO2 センサを併設し
て、煙道1内のO2 濃度を監視するようにしてもよい。
すなわち、図2に点線で示されるように、排ガス発生源
の停止時にはO2 濃度が上昇するため、O2 濃度が予め
定めたリミット値を超えたか否かを判断することで、上
述の実施の形態と同様に、ガス発生源の運転状態の有無
を判断できるのである。かかる場合、ボイラ運転時で濃
度が数vol %、停止時には約21vol %となるため、リ
ミット値は10数vol %に設定される。
【0036】また、上述した実施の形態では、制御手段
6により、ポンプ5a、電磁弁3b、及び電磁弁3aの
動作制御を行ったが、本発明は、これに限らず、例え
ば、煙道1内のNOまたはO2 濃度をリアルタイムでC
RTなどの表示手段に表示し、操作者が目視で、ボイラ
が運転状態にあるか否かを判断し、手動でポンプ5a、
電磁弁3b、及び電磁弁3aの動作切り換えを行うよう
構成してもよい。
【0037】さらに、上述した実施の形態では、煙道1
内のNOまたはO2 濃度から、ボイラ等の排ガス発生源
の運転状態の有無を判断したが、排ガス発生源自体から
運転状態の有無を示す信号を制御手段6に取り込むこと
で、運転状態の有無を判断してもよい。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、ボイラの停止時に、排
ガスが酸化或いは還元触媒を通過しないよう構成したた
め、ボイラが比較的短期間に運転、停止を繰り返した場
合であっても、運転開始直後から煙道内のアンモニア濃
度を正確に計測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるアンモニアガス分析計の全体概
略図である。
【図2】本発明にかかるアンモニアガス分析計の動作を
示す全体概略図である。
【符号の説明】
1 煙道 1a 第1のガス採取管 1b 触媒 1c 第2のガス採取管 1f バイパス管 1g ヒータ 2 NOガスボンベ 3a、3b 電磁弁 4a、4b 前処理装置 5a、5b ポンプ 6 制御手段 7a、7b NO分析計 8 演算手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニアの酸化或いは還元触媒を有す
    る第1経路を介して採取した排ガスのNO濃度と、前記
    触媒を有しない第2の経路を介して採取した排ガスのN
    O濃度との差から排ガス中のアンモニア濃度を算出する
    アンモニアガス分析計において、 ボイラなどの排ガス発生源の停止時に、前記第1の経路
    からのガス採取を停止するガス採取停止手段を備えたこ
    とを特徴とするアンモニアガス分析計。
  2. 【請求項2】 前記還元触媒の加熱温度を変化させる温
    調装置を備えたことを特徴とする請求項1記載のアンモ
    ニアガス分析計。
  3. 【請求項3】 前記ガス採取停止手段は、前記排ガスの
    NO濃度が所定値以下に、或いはO2 濃度が所定値以上
    になったか否かを検知することで、前記排ガス発生源が
    停止状態か否かを判断することを特徴とする請求項1記
    載のアンモニアガス分析計。
  4. 【請求項4】 アンモニアの酸化或いは還元触媒を有す
    る第1経路を介して採取した排ガスのNO濃度と、前記
    触媒を有しない第2の経路を介して採取した排ガスのN
    O濃度との差から排ガス中のアンモニア濃度を算出する
    アンモニアガス分析計において、 ボイラなどの排ガス発生源の運転再開時に、前記酸化或
    いは還元触媒にNOガスをパージするNOガスパージ手
    段を備えたことを特徴とするアンモニアガス分析計。
JP9266788A 1996-12-09 1997-09-30 アンモニアガス分析計 Pending JPH10227782A (ja)

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JP9266788A JPH10227782A (ja) 1996-12-09 1997-09-30 アンモニアガス分析計

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JP8-328294 1996-12-09
JP32829496 1996-12-09
JP9266788A JPH10227782A (ja) 1996-12-09 1997-09-30 アンモニアガス分析計

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012088056A (ja) * 2010-10-15 2012-05-10 Horiba Ltd 触媒を用いた分析装置
US8251133B2 (en) 2004-02-18 2012-08-28 Renewability Energy Inc. Helical coil-on-tube heat exchanger

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8251133B2 (en) 2004-02-18 2012-08-28 Renewability Energy Inc. Helical coil-on-tube heat exchanger
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