特許 5876614 分析試料採取装置及びその使用方法、採取試料分析装置及び採取試料分析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5876614

(24)【登録日】2016年1月29日

(45)【発行日】2016年3月2日

(54)【発明の名称】分析試料採取装置及びその使用方法、採取試料分析装置及び採取試料分析方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/22 20060101AFI20160218BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20160218BHJP

【ＦＩ】

   G01N1/22 D

   G01N1/22 P

   G01N1/22 Q

   G01N1/00 101X

【請求項の数】13

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-513538(P2015-513538)

(86)(22)【出願日】2013年10月23日

(86)【国際出願番号】JP2013078658

(87)【国際公開番号】WO2015059781

(87)【国際公開日】20150430

【審査請求日】2015年3月11日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128277

【弁理士】

【氏名又は名称】専徳院 博

(72)【発明者】

【氏名】徳政 賢治

【審査官】 萩田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０８３０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／１００９４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１１７２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０１９４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２１０９５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １／００ − １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

先端部側がガス流通路に挿入され前記ガス流通路内のガスを採取するガス採取管と、
前記ガス採取管を所定の温度に保持する温度保持手段と、
前記ガス採取管内及び／又は前記ガス採取管の出口部に接続される部材に液を供給する液供給手段と、
前記ガス採取管を介して採取される採取ガスと前記液供給手段を通じて前記ガス採取管内及び／又は前記ガス採取管の出口部に接続される部材に供給される前記液とを分離する気液分離手段と、
前記ガス採取管と前記気液分離手段とを結ぶ導管と、
を含み、
前記ガスは、温度が低下するとガスに含まれる一部の化合物が析出するガスであり、
前記温度保持手段がヒートパイプであり、
前記導管は、内壁面が親水性であり、前記導管内を流通する前記液は、前記導管の内壁面に液膜を形成しながら流通することを特徴とする分析試料採取装置。

【請求項2】

前記ヒートパイプの作動流体の加熱源が、前記ガス流通路内を流通するガスであり、前記ヒートパイプの作動流体の冷却源が、前記ガス流通路外の大気であることを特徴とする請求項１に記載の分析試料採取装置。

【請求項3】

前記ガス採取管は、前記ヒートパイプにより前記化合物が析出しない温度領域と前記化合物が析出する温度領域とに区分けされ、
前記液は、前記ガス採取管に対しては化合物が析出する温度領域にのみ供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の分析試料採取装置。

【請求項4】

前記ガス採取管は、少なくとも前記ガス流通路の壁を跨ぐ部分及びその前後が、前記ヒートパイプにより前記化合物が析出しない温度に保持されていることを特徴とする請求項３に記載の分析試料採取装置。

【請求項5】

前記ガス採取管は、少なくとも前記ガス流通路の壁を跨ぐ部分及びその前後が、前記ヒートパイプにより前記化合物が析出する温度に保持されていることを特徴とする請求項３に記載の分析試料採取装置。

【請求項6】

前記ヒートパイプは、前記ガス採取管の外壁面に前記ガス採取管と一体的に設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の分析試料採取装置。

【請求項7】

前記ガスが、アンモニアを含むガスであり、分析対象成分がアンモニアであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の分析試料採取装置。

【請求項8】

前記ガス流通路が、ボイラ排ガスを処理する排煙脱硝装置の出口部の煙道であり、前記ガス流通路内のガスが、前記煙道内のボイラ排ガスであることを特徴とする請求項７に記載の分析試料採取装置。

【請求項9】

前記液供給手段を介して洗浄用の液を、前記ガス採取管の先端部側に流し、前記ガス採取管のうち前記化合物が析出しない温度領域と前記化合物が析出する温度領域との境界部を洗浄することを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の分析試料採取装置の使用方法。

【請求項10】

請求項１から８のいずれか１項に記載の分析試料採取装置と、
さらにガス体に含まれる分析対象成分を分析する分析装置と、を備え、
請求項１から８のいずれか１項に記載の分析試料採取装置における前記液が、前記化合物を溶解させ、かつ前記分析対象成分を吸収しない液であり、
前記分析装置は、前記液で洗浄された採取ガスを分析することを特徴とする採取試料分析装置。

【請求項11】

請求項１から８のいずれか１項に記載の分析試料採取装置と、
さらに液体に含まれる分析対象成分を分析する分析装置と、を備え、
請求項１から８のいずれか１項に記載の分析試料採取装置における前記液が、前記化合物を溶解させ、かつ前記分析対象成分を吸収する吸収液であり、
前記分析装置は、前記分析対象成分を吸収した吸収液を分析することを特徴とする採取試料分析装置。

【請求項12】

請求項１０に記載の採取試料分析装置を用い、前記ガス採取管を介して一定流量のガスを連続的に採取しつつ、前記液供給手段を介して一定流量の前記液を連続的に前記ガス採取管内に供給し、前記液で洗浄された採取ガスをオンラインで分析することを特徴とする採取試料分析方法。

【請求項13】

請求項１１に記載の採取試料分析装置を用い、前記ガス採取管を介して一定流量のガスを連続的に採取しつつ、前記液供給手段を介して一定流量の前記吸収液を連続的に前記ガス採取管内に供給し、前記分析対象成分を吸収した吸収液をオンラインで分析することを特徴とする採取試料分析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分析用試料を採取する分析試料採取装置及びその使用方法、採取試料を分析する採取試料分析装置及び採取試料分析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な火力発電所では、排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を除去するため選択接触還元法（ＳＣＲ法）を使用した脱硝装置が設置されている。選択接触還元法は、排ガス中にアンモニアを吹き込み、脱硝触媒上でＮＯ_Ｘとアンモニアとを反応させＮＯ_Ｘを窒素と水とに分解する方法である。脱硝触媒は、使用に伴い性能が劣化するため、脱硝触媒から未反応のまま排出されるアンモニア（リークアンモニアと呼ばれる）の濃度を測定することで性能監視が行われる。

【0003】

脱硝装置出口排ガス中のアンモニア濃度は、脱硝触媒の劣化把握、さらには酸性硫安によるエアーヒーターの閉塞に大きく関係しているため高精度で測定することが求められる。しかしながら脱硝装置出口排ガスの場合、排ガス中に多量に含まれる煤塵、さらに硫黄酸化物（ＳＯ_Ｘ）、ＮＯ_Ｘがアンモニアの正確な分析を困難にしている。煤塵が多い場合、サンプリング系統の閉塞、コンタミネーションの原因となる。またＳＯ_Ｘを含むため、温度が低下すると酸性硫安が生成する。

【0004】

これに対し、本件出願人らは、排ガス中のアンモニア濃度を高精度で分析する方法として、２重構造のガス採取管を採用し、内管側に洗浄液を流し内管内を洗浄し、その洗浄液も吸収液と一緒に分析対象とする方法を開発している。（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−１１７２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の方法は、アンモニア（含むアンモニア化合物）の付着の可能性のある部分を洗浄し、その洗浄液も分析対象とするので、洗浄によりアンモニア（含むアンモニア化合物）が完全に除去されている場合、アンモニア濃度を高精度で分析することができる。しかしながら実際には、ガス採取管に付着したアンモニア（含むアンモニア化合物）を洗浄操作により完全に除去することができない場合もある。

【0007】

洗浄操作を十分に行うべく、多量の洗浄液で洗浄することも考えられるが、多量の洗浄液で洗浄すると回収された洗浄液中のアンモニア濃度が低く、分析精度が低下する。また廃液を増やす原因となる。以上のように、特許文献１に記載の方法は優れた方法ではあるが、より安定的に、またより正確に排ガス中のアンモニア濃度を測定するには更なる改善が必要である。このような課題は、排ガス中のアンモニア濃度測定に限らず、他の分析用ガスの採取及び分析の際にも当てはまる。

【0008】

本発明の目的は、簡単な装置構成で、ガスに含まれる分析対象成分を正確に採取することが可能な分析試料採取装置、分析試料採取装置の使用方法、ガスに含まれる分析対象成分を正確に分析することができる採取試料分析装置及び採取試料分析方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、先端部側がガス流通路に挿入され前記ガス流通路内のガスを採取するガス採取管と、前記ガス採取管を所定の温度に保持する温度保持手段と、前記ガス採取管内及び／又は前記ガス採取管の出口部に接続される部材に液を供給する液供給手段と、前記ガス採取管を介して採取される採取ガスと前記液供給手段を通じて前記ガス採取管内及び／又は前記ガス採取管の出口部に接続される部材に供給される前記液とを分離する気液分離手段と、前記ガス採取管と前記気液分離手段とを結ぶ導管と、を含み、前記ガスは、温度が低下するとガスに含まれる一部の化合物が析出するガスであり、前記温度保持手段がヒートパイプであり、前記導管は、内壁面が親水性であり、前記導管内を流通する前記液は、前記導管の内壁面に液膜を形成しながら流通することを特徴とする分析試料採取装置である。

【0010】

ヒートパイプを介してガス採取管を所定温度に保持することのできる本発明の分析試料採取装置は、化合物が析出する領域を限定することができる。このような分析試料採取装置の場合、化合物が析出する領域が特定されているので洗浄液による洗浄も容易である。さらに液供給手段を介して化合物が析出する温度領域に常時、液を流しておくことで化合物の析出及び／又は付着を防止することが可能であり、分析試料を安定的に採取可能であると共にガスに含まれる分析対象成分を正確に採取することができる。またヒートパイプは、熱伝達性、温度の均一性に優れる一方で、温度を均一化させるための手段さらには電源も不要であるから分析試料採取装置を簡素化することができる。
ガス採取管の出口部に接続され、ガス採取管から排出される採取ガスと液とを気液分離手段に導く導管に、内壁面が親水性を有する導管を使用すると、導管の内壁面側を液が、中心部側を採取ガスが流れる。このため液と採取ガスとの接触面積が大きくなり、少ない液で採取ガスに含まれる分析対象成分を効率的に吸収し、又は少ない液量で採取ガスを効率的に洗浄することができる。

【0011】

本発明において、前記ヒートパイプの作動流体の加熱源が、前記ガス流通路内を流通するガスであり、前記ヒートパイプの作動流体の冷却源が、前記ガス流通路外の大気であることが好ましい。

【0012】

ヒートパイプの作動流体の加熱源にガス流通路内を流通するガスを、ヒートパイプの作動流体の冷却源に大気を使用することができれば、特別の熱源を用意する必要がなく現場で直ちに使用することができる。このような分析試料採取装置は、実用性に優れる。

【0013】

本発明において、前記ガス採取管は、前記ヒートパイプにより前記化合物が析出しない温度領域と前記化合物が析出する温度領域とに区分けされ、前記液は、前記ガス採取管に対しては化合物が析出する温度領域にのみ供給されることが好ましい。

【0014】

本発明において、前記ガス採取管は、少なくとも前記ガス流通路の壁を跨ぐ部分及びその前後が、前記ヒートパイプにより前記化合物が析出しない温度に保持されているのが好ましい。

【0015】

本発明において、前記ガス採取管は、少なくとも前記ガス流通路の壁を跨ぐ部分及びその前後が、前記ヒートパイプにより前記化合物が析出する温度に保持されているのが好ましい。

【0016】

本発明のようにヒートパイプを介して化合物が析出しない温度領域と化合物が析出する温度領域とに区分されたガス採取管の場合、ガス採取管に対し化合物が析出する温度領域にのみ、常時、洗浄液又は吸収液を供給すれば、少ない洗浄液量又は吸収液量で化合物の析出及び／又は付着を防止することができる。また少ない吸収液量で採取ガス中の分析対象成分を吸収すれば分析対象成分の濃度が低下せず、分析精度を高く維持することができる。さらに化合物が析出しない温度領域には、液が供給されないのでその領域の温度が低下せず、その領域に化合物が析出することはない。これにより予期せぬ場所への化合物の析出が防止される。

【0017】

本発明において、前記ヒートパイプは、前記ガス採取管の外壁面に前記ガス採取管と一体的に設けられていることが好ましい。

【0018】

本発明の分析試料採取装置のようにガス採取管とヒートパイプとを一体化すれば伝熱性能に優れ、さらに分析試料採取装置の構成がシンプルになる。

【0021】

本発明において、前記ガスが、アンモニアを含むガスであり、分析対象成分がアンモニアである。

【0022】

本発明において、前記ガス流通路が、ボイラ排ガスを処理する排煙脱硝装置の出口部の煙道であり、前記ガス流通路内のガスが、前記煙道内のボイラ排ガスである。

【0023】

火力発電所等に設置される排煙脱硝装置の出口部の煙道を流れるボイラ排ガスには、排煙脱硝装置に供給されたアンモニアのうち未消費のアンモニア、いわゆるリークアンモニアが低濃度で含まる。さらにボイラ排ガスには、硫黄酸化物ＳＯ_ｘ、多くの煤塵が含まれ、温度が低下するとアンモニア化合物が析出する。これに対して本発明の分析試料採取装置は、常時、ガス採取管に液を流すことでアンモニア化合物の析出及び／又は付着を防止することができる。さらに煤塵、硫黄酸化物ＳＯ_ｘが除去された採取ガスが得られるので、分析装置に妨害物の存在を嫌う高感度の分析装置が使用可能となり、これらにより低濃度のアンモニアを精度よく分析することができる。

【0024】

また本発明は、前記液供給手段を介して洗浄用の液を、前記ガス採取管の先端部側に流し、前記ガス採取管のうち前記化合物が析出しない温度領域と前記化合物が析出する温度領域との境界部を洗浄することを特徴とする前記分析試料採取装置の使用方法である。

【0025】

本発明に係る分析試料採取装置を長時間使用すると、ガス採取管において化合物が析出しない温度領域と化合物が析出する温度領域との境界部に化合物が付着する恐れがある。このため定期的に洗浄用の液をガス採取管の先端部側に流し、前記境界部を洗浄することが好ましい。

【0026】

また本発明は、前記分析試料採取装置と、さらにガス体に含まれる分析対象成分を分析する分析装置と、を備え、前記分析試料採取装置における前記液が、前記化合物を溶解させ、かつ前記分析対象成分を吸収しない液であり、前記分析装置は、前記液で洗浄された採取ガスを分析することを特徴とする採取試料分析装置である。

【0027】

また本発明は、前記分析試料採取装置と、さらに液体に含まれる分析対象成分を分析する分析装置と、を備え、前記分析試料採取装置における前記液が、前記化合物を溶解させ、かつ前記分析対象成分を吸収する吸収液であり、前記分析装置は、前記分析対象成分を吸収した吸収液を分析することを特徴とする採取試料分析装置である。

【0028】

本発明の採取試料分析装置は、試料の形態がガスであっても液であってもよいので、実用的で使い勝手がよい。

【0029】

本発明の採取試料分析方法において、前記採取試料分析装置を用い、前記ガス採取管を介して一定流量のガスを連続的に採取しつつ、前記液供給手段を介して一定流量の前記液を連続的に前記ガス採取管内に供給し、前記液で洗浄された採取ガスをオンラインで分析することができる。

【0030】

本発明の採取試料分析方法において、前記採取試料分析装置を用い、前記ガス採取管を介して一定流量のガスを連続的に採取しつつ、前記液供給手段を介して一定流量の前記吸収液を連続的に前記ガス採取管内に供給し、前記分析対象成分を吸収した吸収液をオンラインで分析することができる。

【0032】

本発明の採取試料分析方法によれば、採取試料の分析をオンラインで行うことが可能であり、さらに試料の形態がガスであっても液であってもよいので種々の分析計を使用することが可能であり、使い勝手がよい。

【発明の効果】

【0033】

本発明の分析試料採取装置は、簡単な装置構成であり、本発明の分析試料採取装置及びその使用方法を用いることによりガスに含まれる分析対象成分を正確に採取することができる。また採取試料分析装置及び採取試料分析方法によりガスに含まれる分析対象成分を正確に分析することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の第１実施形態に係る採取試料分析装置１の概略構成図である。

【図2】図１のＩＩ部の拡大図である。

【図3】図１のＩＩＩ部の模式図である。

【図4】図１の採取試料分析装置１の使用先である火力発電所１００の概略構成図である。

【図5】ボイラ排ガス中の硫黄酸化物濃度と酸性硫安（硫酸水素アンモニウム）生成温度との関係を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る採取試料分析装置２の概略構成図である。

【図7】本発明の第３実施形態に係る採取試料分析装置３の概略構成図である。

【図8】本発明の第３実施形態に係る採取試料分析装置３を用いた分析手順を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第４実施形態に係る採取試料分析装置４の概略構成図である。

【図10】本発明の第５実施形態に係る採取試料分析装置５の概略構成図である。

【図11】本発明の第６実施形態に係る採取試料分析装置６の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図１は、本発明の第１実施形態に係る採取試料分析装置１の概略構成図である。図２及び図３は、図１のＩＩ部拡大図、図１のＩＩＩ部の模式図である。また図４は、本発明の第１実施形態に係る採取試料分析装置１の使用先である火力発電所１００の概略構成図である。

【0036】

本発明の第１実施形態の採取試料分析装置１は、分析用の試料ガスを採取するガス採取管１１と、ガス採取管１１を一定の温度に保持するヒートパイプ２５と、ガス採取管１１に洗浄液を供給する液供給装置６５と、分析可能に採取ガスと洗浄液とを分離するサイクロン６０と、試料ガスを分析する分析装置８１とを含む。

【0037】

採取試料分析装置１は、火力発電所１００のボイラ排ガスの分析、特にボイラ排ガスに含まれる窒素酸化物ＮＯｘを除去する排煙脱硝装置１０９の出口側の排ガス中のアンモニア濃度測定に好適に使用することができる。以下、本発明の第１実施形態の採取試料分析装置１を用いて、排煙脱硝装置１０９の出口側の排ガス中のアンモニア濃度を測定する場合を例にとり、採取試料分析装置１の構成を詳細に説明する。但し、本発明の第１実施形態に係る採取試料分析装置１は、排煙脱硝装置１０９の出口側の排ガス中のアンモニア濃度の測定以外にも使用することが可能であり、火力発電所１００の構成も以下に示す構成に限定されるものではない。

【0038】

火力発電所１００は、微粉炭焚きボイラ１０１を有し、火炉１０３で発生する燃焼ガスは、加熱器などの伝熱管１０５を加熱し、さらに後部煙道部に設置された節炭器１０７で熱回収され、ボイラ１０１から排出される。ボイラ１０１から排出される温度を低下させた燃焼ガス（排ガス）は、排煙脱硝装置１０９に送られ、ここで排ガスに含まれる窒素酸化物ＮＯｘが除去される。

【0039】

排煙脱硝装置１０９は、選択接触還元方式の排煙脱硝装置であり、脱硝反応器内に脱硝触媒を収納し、脱硝反応器の上流側において排ガス中にアンモニアが供給される。排ガスに含まれる窒素酸化物ＮＯｘは、脱硝触媒上でアンモニアと反応し、窒素と水に還元される。

【0040】

排煙脱硝装置１０９で窒素酸化物ＮＯｘが除去された排ガスは、空気予熱器１１１に送られ、ここでボイラ１０１の燃焼用空気を予熱する。その後、電気集塵機１１３で排ガス中の煤塵が徐塵され、さらに排煙脱硫装置１１５で排ガス中の硫黄酸化物ＳＯｘが除去され、煙突１１７から大気中に放散される。

【0041】

ボイラ１０１、排煙脱硝装置１０９、空気予熱器１１１、電気集塵機１１３、排煙脱硫装置１１５及び煙突１１７は、煙道１１９で結ばれており、本実施形態では排煙脱硝装置１０９の出口側の排ガス中のアンモニア濃度を測定すべく、ガス採取管１１が排煙脱硝装置１０９の出口部の煙道１１９に設置されている。

【0042】

ガス採取管１１は、煙道１１９内を流れる排ガスを採取する装置であり、金属製の円筒パイプからなり、煙道壁（ダクト壁）１２１に設けられた採取口から先端部１２が煙道１１９内に挿入されており、基端部１３は、煙道壁１２１の外側（大気側）に位置している。煙道１１９を流れる排ガスは、温度が約３００〜４００℃であり、排ガス中には、窒素酸化物ＮＯｘ、硫黄酸化物ＳＯｘ、アンモニアの他、多量の煤塵を含むので、ガス採取管１１は、それに耐えるものでなければならない。

【0043】

ガス採取管１１に鉄Ｆｅ、バナジウムＶ、モリブデンＭｏなどの触媒成分が含まれる場合、排ガス中のアンモニアが、ガス採取管１１内で分解する恐れがある。特に排ガス中のアンモニア濃度は、０．１〜５ｐｐｍ程度と低いためアンモニアの分解には十分注意する必要がある。このためガス採取管１１には、ステンレス製パイプ内にアルミニウム製パイプを挿入したガス採取管、又はステンレス製パイプの内面にアルミニウムを蒸着させたガス採取管が好ましい。

【0044】

ガス採取管１１の長さ及び大きさは、特に限定されるものではない。ガス採取管１１の内径を例示すれば、５〜２５ｍｍφ程度である。

【0045】

ガス採取管１１のうち煙道壁１２１を跨ぐ部分及びその前後部分は、ヒートパイプ２５を介して所定の温度に保持されている。以下、ヒートパイプ２５を介して所定の温度に保持されている領域を温度保持領域１５と言う。ガス採取管１１の温度保持領域１５の長さを例示すれば、煙道壁１２１を挟み、煙道１１９内側に１００〜３００ｍｍ程度、煙道１１９外側に１００〜３００ｍｍ程度であり、全長で４００〜６００ｍｍ程度である。なお、煙道壁１２１の厚さは２００ｍｍ程度である。本実施形態においてガス採取管１１の先端部１２及び基端部近傍１４は、非温度保持領域である。非温度保持領域は、ヒートパイプ２５を介して所定の温度に保持されていない領域である。

【0046】

本実施形態では、温度保持領域１５は、約３００℃に保持される。この温度は、ガス採取管１１の温度保持領域１５でアンモニア化合物が析出しない温度である。なお、ガス採取管１１の温度保持領域１５の温度は、必ずしも３００℃に限定されるものではなく、アンモニア化合物が析出しない温度であればよい。

【0047】

排煙脱硝装置１０９の出口側の排ガスの場合、アンモニア化合物として酸性硫安（硫酸水素アンモニウム）が生成する。図５は、ボイラ排ガスにおける硫黄酸化物ＳＯ_３の濃度と酸性硫安（硫酸水素アンモニウム）生成温度との関係を示す。図５より排ガス中のアンモニア濃度が１ｐｐｍで、排ガス中の硫黄酸化物ＳＯ_３の濃度が１０ｐｐｍであれば、酸性硫安（硫酸水素アンモニウム）は、約２３０℃で生成することが分かる。酸性硫安は、アンモニア濃度及び硫黄酸化物ＳＯ_３濃度が高い程、高い温度で生成する。

【0048】

ヒートパイプ２５は、ガス採取管１１のうち温度保持領域１５を覆うように、ガス採取管１１に設けられており、煙道壁１２１を跨ぎ、煙道１１９内及び煙道１１９外に位置している。本実施形態では、ガス採取管１１とヒートパイプ２５とが一体化しており、ヒートパイプ２５の外周壁３５に設けられた固定用フランジ４１を介して煙道壁１２１に固定されている。なお、ガス採取管１１及びヒートパイプ２５の煙道壁１２１に対する固定方法は、他の方法であってもよい。

【0049】

ヒートパイプ２５は、ウィック式ヒートパイプであり、ガス採取管１１と一体化された２重管構造であり、ガス採取管１１の外壁１９にコンテナと呼ばれる密閉容器を有する。密閉容器は、両端が封止された円筒パイプ２７が、ガス採取管１３の外壁１９に気密状態で固着され形成されている。円筒パイプ２７とガス採取管１１とで形成される空間部２９は、ウィックと呼ばれる毛細管構造となっており、当該空間部２９には、作動流体３１が充填されている。また円筒パイプ２７には、作動流体３１の作動状態を確認するために、前記空間部２９内の圧力を検出する圧力計３９が設けられている。

【0050】

ヒートパイプ２５とガス採取管１１とを一体化した構造とすると、ヒートパイプ２５とガス採取管１１との伝熱性に優れる。但し、ヒートパイプは、ガス採取管１１と別体であってもよい。ヒートパイプの形状を、中心部をガス採取管１１が挿通する挿通孔を設けたパイプ形状とし、ヒートパイプの中心部にガス採取管１１を挿通させてもよい。さらにはガス採取管１１を覆うようにヒートパイプを巻き付けてもよい。このような構成とすれば、ヒートパイプの製作が容易となり、又は市販のヒートパイプを使用することも可能である。この場合、ヒートパイプとガス採取管１１との間に隙間が生じ、ヒートパイプとガス採取管１１との間の伝熱性能が低下しないようにする必要がある。

【0051】

ヒートパイプは、ガス採取管１３内に配置することも可能であるが、段差が生じるので、本実施形態のように煤塵が多い場合には、段差部に煤塵が溜まり好ましくない。

【0052】

ヒートパイプ２５で使用する作動流体は、ガス採取管１１を３００℃に保持可能であればよい。作動流体としては、熱媒油が例示される。

【0053】

煙道１１９内に位置するヒートパイプ２５の外周壁３５には、煙道１１９内を流れる排ガスとヒートパイプ２５との間の伝熱を促進すべく、加熱用フィン４５が取り付けられている。加熱用フィン４５を設けなくてもよいが、加熱用フィン４５を設けることで煙道１１９内を流れる排ガスとヒートパイプ２５との間の伝熱が促進され、結果、ヒートパイプ２５をコンパクトにすることができる。

【0054】

上記ヒートパイプ２５は、加熱用フィン４５が取付けられた部分も含め煙道１１９内に位置する部分が加熱部となり、煙道１１９外に位置する部分が冷却部となる。

【0055】

ガス採取管１１の基端部近傍１４は、ヒートパイプ２５で覆われていない。ガス採取管１１の基端部近傍１４の外壁には、大気によりガス採取管１１内の採取ガス（試料ガス）を冷却すべく、冷却用フィン２１が取り付けられている。

【0056】

ガス採取管１１は、導管５１を介して気液分離装置であるサイクロン６０と接続する。またガス採取管１１には、液供給装置６５を介して洗浄液が送られる。

【0057】

導管５１は、ガス採取管１１の出口部にアダプタ５８を介して接続され、ガス採取管１１から送られる採取ガス及び洗浄液を気液分離装置であるサイクロン６０に導く。導管５１は、４フッ化エチレン樹脂の円筒チューブ５２からなり、内面が親水性処理されている。円筒チューブ５２の内面の親水性処理は、例えば内面に酸化チタンをコーティングし、親水性のコーティング層５３を設けることで行える。なお、導管５１は、４フッ化エチレン樹脂以外の円筒チューブ５２であってもよく、内面の親水性処理もコーティング処理以外の方法であってもよい。

【0058】

導管５１は、必ずしも内面が親水性の導管である必要はないが、内面が親水性を有する導管を使用すると、採取ガスと親水性の洗浄液とを同時に流したとき、洗浄液は、導管５１の内周面を覆うように液膜５４を形成し流れ、採取ガスは、導管５１の中心部５５を流れる。このように導管５１内を洗浄液が液膜５４を形成しながら流れる場合、採取ガスとの接触面積が大きく、採取ガスを効率的に洗浄することができる。またアンモニア化合物が析出し、導管５１に付着することを防止することができる。

【0059】

アダプタ５８は、ゴム弾性を有するフッ素樹脂系の円筒体であり、ガス採取管１１及び導管５１を差し込むことでガス採取管１１及び導管５１が連結される。アダプタは、上記アダプタ５８に限定されるものではなく、ガス採取管１１と導管５１、さらには液供給管６８を気密及び液密可能に連結できれば他のアダプタであってもよい。またガス採取管１１と導管５１、さらには液供給管６８を気密及び液密可能に連結できればアダプタ以外の方法を用いてもよい。

【0060】

気液分離装置であるサイクロン６０は、導管５１から送られる採取ガスと洗浄液との混合物を、採取ガスと洗浄液とに分離する。サイクロン６０は、内部にボール６３を有し、サイクロンの円錐部６２とボール６３とでトラップを形成し、円錐部６２に所定量の洗浄液が溜まると、ボール６３が浮き洗浄液が排出され、洗浄液が排出されるとボール６３が円錐部６２に接し採取ガスの排出を防止する。これにより採取ガスを排出させることなく、洗浄液を排出することができる。

【0061】

サイクロン６０で分離された採取ガス及び洗浄液は、それぞれ分析装置８１及び液供給タンク６６へ送られる。採取ガスと洗浄液とを分離する気液分離装置は、サイクロン６０の他、慣性力を利用した衝突式気液分離装置、ルーバー式気液分離装置などを使用することができる。２台以上の気液分離装置を直列に配置してもよく、異なる型式の気液分離装置を直列に配置してもよい。

【0062】

液供給装置６５は、液供給タンク６６、液供給ポンプ６７及び液供給管６８とで構成され、液供給管６８を通じて洗浄液をガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域に供給する。液供給管６８は、Ｌ字型の管体７０を有しこれがアダプタ５８に突き刺され固定されている。液供給管６８の先端６９は、ガス採取管１１の温度保持領域１５とガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域との境界に位置するように設置されている。

【0063】

洗浄液は、循環使用されており、ガス採取管１１に供給された洗浄液は、採取ガスと一緒に導管５１を通じてサイクロン６０に送られ、採取ガスと分離され、液供給タンク６６に返送される。液供給タンク６６は、密閉式のタンクであり、サイクロン６０ともパイプ６４を通じて気密可能に連結する。

【0064】

洗浄液には、アンモニア化合物を溶解可能でかつ、アンモニアを吸収しない洗浄液が使用される。本実施形態では、アンモニア化合物として酸性硫安（硫酸水素アンモニウム）が挙げられ、洗浄液としてアルカリ性の水、例えば水酸化ナトリウム水溶液が挙げられる。洗浄液で洗浄された採取ガスは、アンモニア化合物及び煤塵を含まず、アンモニアガスを含むこととなる。

【0065】

分析装置８１は、サイクロン６０で洗浄液が分離された採取ガス（試料ガス）に含まれるアンモニアを分析する。ここで使用可能な分析装置は、採取ガスに含まれるアンモニアをオンラインで分析可能であれば、特定の分析装置に限定されるものではない。要求される精度に応じた分析装置を使用することが必要なことは当然である。分析装置８１に送られる採取ガス（試料ガス）は、煤塵、ＳＯ_ｘが除去されているため高精度の分析装置を使用することができる。

【0066】

ここで使用可能な分析装置としては、公知のガス分析計を使用することができる。ガス分析計としては、光源にレーザーを使用し吸光強度からアンモニア濃度を検出するレーザー式ガス分析計、ＮＯ_ｘ−ＮＨ_３の還元反応によるＮＯ_ｘ濃度の減少を測定することでＮＨ_３濃度を検出するＮＯ_ｘ−ＮＨ_３還元差動方式の煙道排ガスアンモニア測定装置（例えば株式会社島津製作所製）、酸化触媒処理後の増加窒素酸化物成分をアンモニア濃度として科学発効法により測定するアンモニア測定装置（例えば株式会社堀場製作所製）が例示される。

【0067】

分析装置８１には、ガス流量計、吸引ポンプを備えないタイプの分析装置があるが、そのような分析装置の場合、別途、ガス流量計、吸引ポンプを設ければよい。

【0068】

次に上記採取試料分析装置１の排ガス中のアンモニア濃度測定要領について説明する。

【0069】

分析装置８１を作動させ、ガス採取管１１を通じて排ガスを連続的に一定の流量で採取する。同時に、液供給装置６５を通じて、ガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域に洗浄液を一定の流量で連続的に供給する。ガス採取管１１を通じて採取された採取ガスは、ガス採取管１１及びサイクロン６０につながる導管５１を流通する過程で、洗浄液と接触し洗浄される。この過程で煤塵、ＳＯ_ｘは、洗浄液に吸収される。サイクロン６０で洗浄液が分離された採取ガスは、ガス分析装置８１でアンモニア濃度が測定される。

【0070】

以上のように採取試料分析装置１を使用し、一定流量の採取ガスを採取し、かつ一定流量の洗浄液を供給することで、オンラインで排ガス中のアンモニアガスを分析することができる。分析装置８１に送られる採取ガスは、洗浄液で洗浄され、アンモニア化合物及び煤塵が除去されているので精度よく分析することができる。排ガスに含まれる煤塵がアンモニアを吸着している場合もあるが、本採取試料分析装置１を使用することで煤塵も洗浄されるので、煤塵に吸着するアンモニアも分析対象とすることができる。

【0071】

従来の採取試料分析装置においても、洗浄液による洗浄が行われているが、従来のガス採取管は、温度保持領域と非温度保持領域とに区分けされておらず、本実施形態の温度保持領域に該当する部分にも洗浄液が供給されていた。このため従来の方法では、ガス採取管の同じ場所が、約３００℃の温度となったり１００℃以下の温度になったりする。このように加温、冷却を繰り返すと、アンモニア化合物が析出し、ガス採取管内に付着し易くなる。さらに温度が大きく変化するため洗浄液による洗浄も難しく、析出したアンモニア化合物を十分に洗浄することができない。

【0072】

これに対して、本採取試料分析装置１は、ガス採取管１１が温度保持領域１５と非温度保持領域とに区分けされ、温度保持領域１５は常に一定温度に保持されているのでこの領域にアンモニア化合物が析出することはない。一方、基端部１３側の非温度保持領域は、アンモニア化合物が析出する温度領域であるが、この部分には洗浄液が常時供給されているので、アンモニア化合物が析出することはない。仮に析出したとしても洗浄液に溶解するためガス採取管１１内にアンモニア化合物が付着することはない。これによりアンモニア化合物の析出、付着による不具合を解消することができる。

【0073】

ガス採取管１１の温度保持領域１５をヒートパイプ２５に代え、電気ヒータ、熱媒装置を使用して行うことも考えられるが、共に温度保持手段として好ましくない。

【0074】

電気ヒータの場合、温度分布の大きさが懸念される。局所的に温度が低下するとアンモニア化合物が析出する。一方で、アンモニア化合物が析出しないように温度を高めに設定した場合、５００℃以上の場所ができるとアンモニアが分解してしまう。さらに通常、煙道１１９付近には、電源がないため電気ヒータは使い難い。熱媒装置は、電気ヒータに比較して温度の均一性に優れるが、熱媒を加熱する装置、熱媒を循環又は撹拌する装置が必要となり、装置が大型化し、かつ構成が複雑化する。

【0075】

これに対してヒートパイプ２５は、簡単な構造でコンパクトながら温度の均一性、熱伝達性に優れる。さらには電源も不要であり、ガス採取管１１の温度保持手段として優れる。ヒートパイプ２５を動作させるには、加熱源と冷却源が必要であるが、加熱源には煙道１１９内を流れる排ガスを、冷却源には大気を利用することができるので簡単に実用化することができる。

【0076】

本採取試料分析装置１も長期間の運転に伴い、ガス採取管１１の温度保持領域１５とガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域との境界部にアンモニア化合物が付着する恐れがある。よって定期的に、液供給装置６５を介して洗浄用の液を、ガス採取管１１の先端部１２側に流し、ガス採取管１１の温度保持領域１５とガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域との境界部さらには温度保持領域１５を洗浄することが好ましい。洗浄用の液としては、水が挙げられる。なおこの洗浄操作は、後述の他の実施形態に係る採取試料分析装置にも当てはまる。

【0077】

図６は、本発明の第２実施形態に係る採取試料分析装置２の概略構成図である。本発明の第１実施形態に係る採取試料分析装置１と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

【0078】

第２実施形態に係る採取試料分析装置２は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１と同様に、連続的に排ガスを採取しオンラインで分析する。但し、第１実施形態に係る採取試料分析装置１が洗浄後の採取ガスを分析するのに対して、第２実施形態に係る採取試料分析装置２では、吸収液を分析する。このため第１実施形態に係る採取試料分析装置１では、ガス採取管１１に洗浄液を供給するが、第２実施形態に係る採取試料分析装置２では、ガス採取管１１に吸収液を供給する。

【0079】

第２実施形態に係る採取試料分析装置２では、採取ガスと吸収液とを接触させ、採取ガスに含まれるアンモニアを吸収液で吸収し、この吸収液を分析装置で分析しアンモニア濃度を求める。吸収液は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１の洗浄液と同様に供給される。供給された吸収液は、採取ガスに含まれるアンモニアを吸収する役目の他、ガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域内にアンモニア化合物が析出しないように当該領域を洗浄し、あるいは当該領域に析出したアンモニア化合物を溶解する役目を担う。

【0080】

ここで使用される吸収液は、採取ガスに含まれるアンモニアガスを吸収し、アンモニア化合物を溶解させ、アンモニア化合物に含まれるアンモニア、アンモニウムイオン等を吸収する必要がある。このような吸収液には、ホウ酸水溶液など酸性の水溶液が例示される。

【0081】

吸収液は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１と同様にガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域に供給された後、導管５１を介してサイクロン６１に送られ、ここで採取ガスと分離されるが、分離された吸収液は、循環使用されることなく分析装置８３に送られる。ここで使用されるサイクロン６１は、ボール６３が装着されておらず、吸収液は連続的に排出される。

【0082】

図１に示す第１実施形態に係る採取試料分析装置１では、基本的に分析装置８１が備える吸引ポンプを使用し採取ガスを吸引するため、吸引ポンプが設けられていないが、第２実施形態に係る採取試料分析装置２では、サイクロン６１の後流側に吸引ポンプ７５を設置し、この吸引ポンプ７５を用いて採取ガスを吸引する。さらに吸引ポンプ７５の後流側にガスメータ７６を設置し、吸引ガス量を測定する。

【0083】

分析装置８３は、吸収液に含まれるアンモニアをオンラインで分析可能な公知の分析計を使用可能であり、分析精度等に応じて適宜選択して使用すればよい。分析装置８３としては、フローインジェクション（ＦＩＡ）分析装置が例示される。ＦＩＡ分析装置は、分析対象成分を含む液体試料、本実施形態では、アンモニアを含む吸収液と試薬とにより発色（退色）反応を生じさせ、この溶液の吸光光度からアンモニア濃度を測定する。

【0084】

次に上記採取試料分析装置２の排ガス中のアンモニア濃度測定要領について説明する。

【0085】

吸引ポンプ７５を作動させ、ガス採取管１１を通じて排ガスを連続的に一定の流量で採取する。同時に、液供給装置６５を通じて、ガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域に吸収液を一定の流量で連続的に供給する。ガス採取管１１を通じて採取された採取ガスは、ガス採取管１１及びサイクロン６１につながる導管５１を流通する過程で、吸収液と接触しアンモニアは吸収液に吸収される。サイクロン６１で分離された吸収液は、分析装置８３によりアンモニア濃度が測定される。

【0086】

以上のように採取試料分析装置２を使用し、一定流量の採取ガスを採取し、かつ一定流量の吸収液を供給することで、オンラインで排ガス中のアンモニアガスを分析することができる。ヒートパイプ２５の効果、吸収液を供給することによるアンモニア化合物の析出防止効果は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１のところで説明した通りである。また内面が親水性を有する導管５１の作用効果も、第１実施形態に係る採取試料分析装置１のところで説明した通りであり、吸収液量を少なくすることができるので液中のアンモニア濃度が高まり、分析精度が向上する。

【0087】

図７は、本発明の第３実施形態に係る採取試料分析装置３の概略構成図である。図８は、採取試料分析装置３を用いた採取ガスの分析手順を示すフローチャートである。本発明の第１及び第２実施形態に係る採取試料分析装置１、２と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

【0088】

第３実施形態に係る採取試料分析装置３は、第１及び第２実施形態に係る採取試料分析装置１、２と異なり、排ガスの採取及び分析をバッチ操作で行う。このため第３実施形態に係る採取試料分析装置３は、ガス採取管１１を介して採取された採取ガスに含まれるアンモニアを吸収液に吸収させるための吸収ビン７７、採取ガスを吸引するための吸引ポンプ７５、及びガスメータ７６を備える。導管５１の一端部が吸収液に浸漬するように吸収ビン７７に挿入され、吸収ビン７７の気相部と吸引ポンプ７５とがチューブ７８を介して接続する。ガスメータ７６は、吸引ポンプ７５の排気側に接続されている。

【0089】

第３実施形態に係る採取試料分析装置３では、ガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域が極端に短く、ガス採取管１１の基端部１３にボール弁タイプの三方弁７９が取付けられている。本実施形態において、ガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域は、できるだけ短い方が好ましく、三方弁７９を取付けることができるのであればない方がよい。三方弁７９に液供給管６８及び導管５１が接続する。

【0090】

第３実施形態に係る採取試料分析装置３では、排ガス中のアンモニアを吸収した吸収液と三方弁７９及び導管５１を洗浄した洗浄液との混合液を分析する。アンモニアを吸収する吸収液は、第２実施形態に係る採取試料分析装置２で使用する吸収液と同じものを使用することができ、吸収液と洗浄液とは同じ種類の液を使用すればよい。

【0091】

吸収液と洗浄液との混合液に含まれるアンモニアの分析方法は、特定の方法に限定されるものではなく、公知の分析装置、例えば液体クロマトグラフを使用することができる。

【0092】

次に上記採取試料分析装置３の排ガス中のアンモニア濃度測定要領について説明する。

【0093】

ガス採取管１１と導管５１とが連通し、洗浄液は供給不能となるように三方弁７９をセットし、吸引ポンプ７５を作動させ、ガス採取管１１を通じて所定量の排ガスを吸引し、吸収液に通じアンモニアを吸収させる（ステップＳ１：吸収工程）。その後、液供給管６８と導管５１とが連通し、ガス採取管１１と導管５１は連通しない状態となるように三方弁７９を切替え、吸引ポンプ７５を作動させた状態で、洗浄液を供給し三方弁７９及び導管５１を洗浄する（ステップＳ２：洗浄工程）。供給された洗浄液は、吸収ビン７７に送られ吸収液と混合される。洗浄工程終了後、吸収ビン７７の吸収液を十分に撹拌し（ステップＳ３：混合工程）、この吸収液（混合液）を分析する（ステップＳ４：分析工程）。

【0094】

以上のように採取試料分析装置３を使用し、一定量の採取ガスを採取し、かつ三方弁７９及び導管５１を洗浄液で洗浄することで、バッチ操作により排ガス中のアンモニアガスを精度よく分析することができる。本実施形態では、ガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域が非常に短いので、この部分の洗浄を省略することができる。ヒートポンプ２５の効果、洗浄液の効果は、第１及び第２実施形態に係る採取試料分析装置１、２のところで説明した通りである。

【0095】

図７に示す採取試料分析装置３では、ガス採取管１１の基端部１３に三方弁７９を接続し、これに液供給管６８及び導管５１を接続するが、ガス採取管１１の基端部１３に直接、液供給管６８及び導管５１を接続し、各々の管に弁を設け、切替えるようにしてもよい。排ガスには多くの煤塵が含まれるので、使用する弁は、ボール弁などのように煤塵で閉塞し難いものが好ましい。

【0096】

またガス採取管１１の基端部１３側の構造、導管５１及び液供給管６８の接続要領を第１実施形態に係る採取試料分析装置１と同じとし、一定量の排ガスを吸引後、洗浄液を供給してガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域及び導管５１を洗浄するようにしてもよい。また洗浄液を供給するとき、吸引ポンプ７５を作動させてもよい。

【0097】

また図７に示す採取試料分析装置３では、吸収液及び洗浄液にアンモニアを吸収させ、アンモニアを吸収した吸収液（含む洗浄液）を分析するが、採取ガスを分析するようにしてもよい。具体的には、吸収液及び洗浄液に第１実施形態で使用した洗浄液を用い、洗浄液を通過した後の採取ガス及び洗浄時に発生するアンモニアガスをガスホルダー等に集め、このガスに含まれるアンモニアを分析してもよい。

【0098】

図９は、本発明の第４実施形態に係る採取試料分析装置４の概略構成図である。本発明の第１〜第３実施形態に係る採取試料分析装置１、２、３と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

【0099】

第４実施形態に係る採取試料分析装置４は、第１実施形態に係る試料ガス分析装置１と同様に、連続的に排ガスを採取し、かつ連続的に洗浄液を供給し、洗浄液で洗浄された後の採取ガスをオンラインで分析する。このため第４実施形態に係る採取試料分析装置４と第１実施形態に係る採取試料分析装置１とは、装置の基本構成は同一である。但し、第４実施形態に係る採取試料分析装置４と第１実施形態に係る採取試料分析装置１とでは、ガス採取管１１の温度が大きく異なる。これに伴いヒートパイプ２６の構造及び液供給管の先端位置が第１実施形態に係る採取試料分析装置１と異なる。

【0100】

第４実施形態に係る採取試料分析装置４では、ガス採取管１１の温度保持領域の温度を１００℃以下の温度に保持する。これは、ガス採取管１１の温度保持領域をアンモニア化合物が析出する温度でかつ洗浄液が蒸気とならない温度とし、この温度保持領域を洗浄液で確実に洗浄可能とすることで、排ガスの安定採取及び分析精度向上を実現するものである。

【0101】

第４実施形態に係る採取試料分析装置４において、ガス採取管１１の温度保持領域１５は、煙道壁１２１を跨ぐ部分及びその前後部分であり、具体的にはヒートパイプ２６で覆われた領域である。ガス採取管１１の温度保持領域１５の全長は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１のガス採取管１１と同じであるが、第１実施形態に係る採取試料分析装置１のガス採取管１１に比較し、煙道１１９内側の長さが短く、逆に煙道１１９外側の長さが長い。ガス採取管１１の先端部１２及び基端部近傍１４は、非温度保持領域である。非温度保持領域は、ヒートパイプ２６を介して所定の温度に保持されていない領域である。

【0102】

ヒートパイプ２６は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１のヒートパイプ２５と同様に、ガス採取管１１の外壁１９に一体的に設けられている。

【0103】

ヒートパイプ２６は、ウィック式のヒートパイプであり、ガス採取管１１を覆う円筒部２８の他に、円筒部２８に直交するように設けられた冷却部３０を有する。冷却部３０は、煙道１１９外に位置する円筒部２８に、円筒部２８と連通するように円筒部２８と一体的に設けられている。また冷却部３０の外周面には、放熱を促進するための冷却用フィン３７が設けられている。

【0104】

ヒートパイプ２６で使用する作動流体は、ガス採取管１１を１００℃以下に保持可能であればよく、水、メタノール、アセトンが例示される。なお、ヒートパイプ２６とガス採取管１１とを別体としてもよい点などは、第１実施形態に係る採取試料分析装置１のヒートパイプ２５と同じであるので説明を省略する。

【0105】

液供給管６８は、ガス採取管１１の温度保持領域１５全体を洗浄可能に、先端部６９がガス採取管１１の温度保持領域１５の煙道１１９側端部に位置するように設けられている。その他、液供給装置６５、導管５１、サイクロン６０の構造、仕様は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１と同じである。また洗浄液も第１実施形態に係る採取試料分析装置１で使用する洗浄液と同じである。

【0106】

採取試料分析装置４の排ガス中のアンモニア濃度測定要領は、第１実施形態に係る採取試料分析装置１の排ガス中のアンモニア濃度測定要領と同じである。

【0107】

第１実施形態に係る採取試料分析装置１では、ガス採取管１１の温度保持領域１５をアンモニア化合物が析出しない温度とし、アンモニア化合物が析出する恐れがあるガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域を洗浄液で洗浄する。これに対して、第４実施形態に係る採取試料分析装置４では、ガス採取管１１の温度保持領域１５をアンモニア化合物が析出する温度でかつ洗浄液が蒸気とならない温度とし、この温度保持領域１５を洗浄液で確実に洗浄する。なお、第４実施形態に係る採取試料分析装置４においてもガス採取管１１の基端部１３側の非温度保持領域は、洗浄液で洗浄される。

【0108】

上記のように第１実施形態に係る採取試料分析装置１と第４実施形態に係る採取試料分析装置４とでは、ガス採取管１１の温度が大きく異なり、これに伴いヒートパイプ２５、２６の構造及び液供給管の先端部６９の位置が異なる。しかしながらヒートパイプ２５、２６を用いて、ガス採取管１１の特定の領域を温度保持領域１５として常に一定の温度に保持し、かつアンモニア化合物が析出する温度領域を洗浄液で洗浄することで排ガスの安定採取及び分析精度向上を実現する点は同じである。

【0109】

図１０は、本発明の第５実施形態に係る採取試料分析装置５の概略構成図である。本発明の第１〜第４実施形態に係る採取試料分析装置１、２、３、４と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

【0110】

第５実施形態に係る採取試料分析装置５は、第４実施形態に係る採取試料分析装置４と同様の装置を使用し、第２実施形態に係る採取試料分析装置２と同じく、オンラインで吸収液を分析する。このため第５実施形態に係る採取試料分析装置５は、第４実施形態に係る採取試料分析装置４と比較して、サイクロン６１廻りの構成が異なり、サイクロン６１廻りの構成は、第２実施形態に係る採取試料分析装置２と同一である。

【0111】

第５実施形態に係る採取試料分析装置５で使用する吸収液及び洗浄液は、第２実施形態に係る採取試料分析装置２で使用する吸収液及び洗浄液と同じである。

【0112】

第５実施形態に係る採取試料分析装置５の排ガス中のアンモニア濃度測定要領は、第２実施形態に係る採取試料分析装置２と同じである。第２実施形態に係る採取試料分析装置２と比較してガス採取管１１の温度保持領域１５の温度が異なるが、排ガスを安定的に採取できる点及び高い分析精度を実現できる点は同じである。

【0113】

図１１は、本発明の第６実施形態に係る採取試料分析装置６の概略構成図である。本発明の第１〜第５実施形態に係る採取試料分析装置１、２、３、４、５と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

【0114】

第６実施形態に係る採取試料分析装置６は、第４実施形態に係る採取試料分析装置４と同様の装置を使用し、第３実施形態に係る採取試料分析装置３と同様に排ガスの採取及び分析をバッチ操作で行う。このため第６実施形態に係る採取試料分析装置６は、第４実施形態に係る採取試料分析装置４と比較して、ガス採取管１１、ヒートパイプ２６及び液供給管６８の構造、配置は、同一であるが、導管５１よりも下流側及び液供給タンク６６は、第３実施形態に係る採取試料分析装置３と同じである。

【0115】

第６実施形態に係る採取試料分析装置６で使用する吸収液及び洗浄液は、第３実施形態に係る採取試料分析装置３で使用する吸収液及び洗浄液と同じである。

【0116】

分析計は、第３実施形態に係る採取試料分析装置３と同様に液体クロマトグラフを使用することができる。

【0117】

第６実施形態に係る採取試料分析装置６の排ガス中のアンモニア濃度測定要領は、第３実施形態に係る採取試料分析装置３のアンモニア濃度測定要領と基本的に同じである。

【0118】

第６実施形態に係る採取試料分析装置６は、第３実施形態に係る採取試料分析装置３と比較して、ガス採取管１１の温度保持領域１５の温度が低い点、ガス採取管１１の出口部に切換弁である三方弁７９が設けられていない点で、第３実施形態に係る採取試料分析装置３と異なるが、技術的思想、作用効果は基本的に同じであり、排ガスを安定的に採取しさらに高い分析精度を実現できる。

【0119】

また図１１に示す採取試料分析装置６では、吸収液及び洗浄液にアンモニアを吸収させ、アンモニアを吸収した吸収液（含む洗浄液）を分析するが、ガスを分析するようにしてもよい点、その要領は、第３実施形態に係る採取試料分析装置３のところに記した通りである。

【0120】

以上、第１〜第６実施形態に係る採取試料分析装置を用いて説明したように、本発明に係る採取試料分析装置は、ヒートパイプ２５、２６を介してガス採取管１１を所定温度に保持することができるので、化合物が析出する領域が特定され洗浄液による洗浄が容易となる。さらに化合物が析出する温度領域に常時、液を流しておくことで化合物の析出及び／又は付着を防止することが可能であり、分析試料を安定的に採取可能であると共にガスに含まれる分析対象成分を正確に採取することができる。

【0121】

ヒートパイプ２５、２６は、熱伝達性、温度の均一性に優れる一方で、温度を均一化させるための手段さらには電源も不要であり、作動流体の加熱源にガス流通路内を流通するガスを、作動流体の冷却源に大気を使用すれば特別の熱源を用意する必要がなく実用性に優れる。なお、上記実施形態では、ウィック式のヒートパイプを使用する例を示したが、ヒートパイプは、他の種類のヒートパイプ、例えば自励振動ヒートパイプを用いてもよい。

【0122】

また本発明によれば、採取試料の分析をオンライン又はオフラインで行うことが可能なため用途に応じて好ましい方法を採用することができる。さらに試料の形態がガスであっても液であってもよいので種々の分析計を使用することが可能であり、使い勝手がよく実用性に優れる。なお、上記実施形態では、火力発電所の煙道排ガスを例として、本発明に係る採取試料分析装置を説明したが、本発明に係る分析試料採取装置及びその使用方法、採取試料分析装置及び採取試料分析方法は、他のガスの採取及び分析にも適用可能なことは言うまでもない。

【0123】

図面を参照しながら好適な採取試料分析装置及びその使用方法について説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。

【符号の説明】

【0124】

１、２、３、４、５、６ 採取試料分析装置
１１ ガス採取管
１２ ガス採取管の先端部
１３ ガス採取管の基端部
１４ ガス採取管の基端部近傍
１５ 温度保持領域
１９ ガス採取管の外壁
２５、２６ ヒートパイプ
５１ 導管
５３ コーティング層
５４ 液膜
６０、６１ サイクロン
６５ 液供給装置
６９ 液供給管先端部
７７ 吸収ビン
８１、８３ 分析装置
１００ 火力発電所
１０９ 排煙脱硝装置
１１９ 煙道
１２１ 煙道壁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】