專利名稱：燃燒排氣分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將火力發(fā)電廠的燃燒排氣等燃燒氣體作為試樣氣體，對試樣氣體中的SO2及NOx、CO的濃度進行連續(xù)測量的燃燒排氣分析裝置。
背景技術(shù)：
火力發(fā)電廠等所產(chǎn)生的燃燒排氣中的SO2及NOx、CO等成分的濃度一般利用紅外線吸收式氣體分析儀來連續(xù)地進行測量。紅外線吸收式氣體分析儀的檢測部包括:用于使作為試樣氣體的燃燒排氣流通的試樣室；對試樣室照射測量光的光源；和根據(jù)透過試樣室的測量光，來對試樣室中的規(guī)定成分的濃度進行檢測的測量傳感器(參見專利文獻I。)。在檢測部中設(shè)有對SO2及NOx、CO等各自成分的濃度進行測量的測量傳感器。各測量傳感器具備將各測量對象成分的氣體封入的室，通過使透過了試樣室的測量光經(jīng)過該室內(nèi)，選擇性地對測量對象成分的吸收波長區(qū)域的紅外線進行測量。燃燒排氣中還含有C02。存在CO2的紅外線吸收波長帶與SO2及NO、CO的吸收波長帶部分重疊，CO2的濃度對SO2及N0、C0的濃度的測量值產(chǎn)生干擾影響的問題。為了抑制因CO2而引起的對測量值的干擾，在檢測器的室的入射側(cè)，一般配置有將CO2的紅外線吸收波長區(qū)域的光去除的過濾器或?qū)O2氣體封入的氣體過濾器。但是，在這些過濾器中，由于沒有能夠?qū)O2的紅外線吸收波長區(qū)域的光完全去除，因而另行設(shè)置對試樣氣體中的CO2濃度進行測量的CO2傳感器，用測得的CO2濃度來對SO2及NO、CO的濃度的測量值進行修正。另外，作為CO2傳感器，采用熱電傳感器等?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I日本特開平10-82740號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題由于作為測量對象成分的SO2及NO、CO的濃度要求較高的測量精度，對這些成分進行檢測的各測量傳感器往往采用標準氣體定期地進行校正。相反，對用來進行SO2及NO、CO的濃度修正的CO2的濃度卻并未重視其測量精度，因而對CO2傳感器幾乎不進行費功夫的定期校正。CO2傳感器的零點校正可以在對SO2及NO、CO等測量對象成分的傳感器進行零點校正的時候一起進行。但是，由于SPAN校正另外需要CO2標準氣體，因而往往是在較長期間(例如數(shù)月或數(shù)年)未進行SPAN校正的狀態(tài)下而被使用。為此，即使因CO2傳感器的漂移或故障等的異常而導致CO2測量值產(chǎn)生較大的誤差，測量者也無法識別該異常。由于測量者無法識別CO2傳感器的測量值異常，所以存在用包含較大誤差的CO2濃度的測量值對SO2及NO、CO的測量值進行修正，因而使SO2及NO、CO的測量精度變差的問題。因此，本發(fā)明是以使測量者能夠識別CO2傳感器的測量值產(chǎn)生的誤差為目的的。
用于解決課題的手段本發(fā)明的燃燒排氣分析裝置，其特征在于，包括:測量傳感器，其具備用于使試樣氣體流通的試樣室,通過對該試樣室照射測量光,發(fā)出來自試樣氣體中的測量對象成分的濃度的信號；二氧化碳傳感器，其根據(jù)透過試樣室的測量光，發(fā)出來自試樣氣體中的二氧化碳濃度的信號；氧氣傳感器，其發(fā)出來自試樣氣體中的氧氣濃度的信號；運算處理部，包括:根據(jù)測量傳感器的信號來求出試樣氣體中的測量對象成分濃度的測量對象成分運算單元；根據(jù)二氧化碳傳感器的信號來求出試樣氣體中的二氧化碳濃度的二氧化碳濃度運算單元；根據(jù)氧氣傳感器的信號來求出試樣氣體中的氧氣濃度的氧氣濃度運算單元；以及用二氧化碳濃度運算單元求得的二氧化碳濃度來對測量對象成分濃度進行修正的修正單元，運算處理部具備:將試樣氣體中的氧氣濃度和二氧化碳濃度的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)進行保持的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部；根據(jù)相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部所保持的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)，由氧氣濃度運算單元求得的氧氣濃度來對試樣氣體中的二氧化碳濃度進行推定的二氧化碳濃度推定單元；以及將二氧化碳濃度推定單元所推定的二氧化碳濃度與二氧化碳濃度運算單元所求得的二氧化碳濃度進行比較，在兩個二氧化碳濃度的差超過預(yù)先設(shè)定的基準值的情況下，判定為異常的二氧化碳濃度誤差判定單元。發(fā)明的效果本發(fā)明是基于燃燒排氣中所含氧氣的濃度與二氧化碳的濃度之間成立一定的相關(guān)關(guān)系這一知識而做出的。以往，在燃燒排氣分析裝置中一般設(shè)有對試樣氣體中所含有的氧氣的濃度進行測量的氧氣傳感器，基于該氧氣傳感器的測量值，可以對試樣氣體中所含有的二氧化碳的濃度進行推測。在本發(fā)明中，是將基于氧氣傳感器的測量值所得到的試樣氣體中的二氧化碳濃度的推定值作為二氧化碳傳感器的測量值的準確性的判定基準來進行利用的。S卩，本發(fā)明的燃燒排氣分析裝置，其基于測量傳感器和二氧化碳傳感器的信號來求出各成分的濃度而進行運算的運算處理部包括:對試樣氣體中的氧氣濃度和二氧化碳濃度的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)進行保持的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部；基于氧氣傳感器的信號來求出試樣氣體中的氧氣濃度的氧氣濃度運算單元；基于相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部所保持的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)由氧氣濃度運算單元求得的氧氣濃度來對試樣氣體中的二氧化碳濃度進行推定的二氧化碳濃度推定單元；以及將二氧化碳濃度推定單元推定的二氧化碳濃度與二氧化碳濃度運算單元求得的二氧化碳濃度進行比較，當兩二氧化碳濃度的差超過預(yù)先設(shè)定的基準值時，則判定為異常的二氧化碳濃度誤差判定單元。由此，當對測量對象成分濃度的測量值的修正所使用的二氧化碳濃度的誤差為一定以上時，就可以判定為異常，能夠容易地識別二氧化碳濃度的測量精度的惡化。


圖1是示出燃燒排氣分析裝置的一個實施例的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是示出檢測部的結(jié)構(gòu)的一個例子的概略結(jié)構(gòu)圖。圖3是用來說明煙道排氣中的氧氣濃度和二氧化碳濃度之間的相關(guān)關(guān)系的圖表。
具體實施方式
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，還包括:當二氧化碳濃度誤差判定單元判定為異常時，對該異常情況進行顯示的異常顯示部。由此，測量者能夠更容易地識別二氧化碳濃度的測量值的異常。以下，參照圖1對燃燒排氣分析裝置的一個實施例進行說明。設(shè)有用于將試樣氣體導入的試樣氣體流路2和用于將基準氣體導入的基準氣體流路3。試樣氣體流路2和基準氣體流路3都與流路連接切換機構(gòu)16相連接。流路連接切換機構(gòu)16由二個電磁閥16a和16b構(gòu)成。電磁閥16a是將試樣氣體流路2切換到測量流路4或者氣體排氣流路5中的某一方而連接的；電磁閥16b是將基準氣體流路3切換到氣體排氣流路5或者測量流路4中的某一方而連接的。對電磁閥16a和16b進行控制，以使當試樣氣體流路2與測量流路4連接時，基準氣體流路3與氣體排氣流路5連接；當試樣氣體流路2與氣體排氣流路5連接時，基準氣體流路3則與測量流路4連接。在氣體排氣流路5上設(shè)有針閥20。針閥20是為了在進行試樣氣體和基準氣體切換時進行調(diào)整，以使O2傳感器24中流動的試樣氣體流量不會因流路阻力之差而發(fā)生變化而設(shè)置的。在測量流路4上配置有檢測部10。在測量流路4上的檢測部10的下游側(cè)設(shè)有流量計18。關(guān)于檢測部10將在后面進行敘述。在試樣氣體流路2上連接有具備O2傳感器24的氧氣測量流路6。氧氣測量流路6是用來將試樣氣體流路2中流動的試樣氣體的一部分取出以對試樣氣體中的氧氣濃度進行測量的流路。O2傳感器24發(fā)出與氧氣濃度相應(yīng)的信號；02傳感器24發(fā)出的信號被取入運算處理部32。在氧氣測量流路6上還設(shè)有針閥26。在基準氣體流路3上連接有流量調(diào)整流路8的一端。流量調(diào)整流路8通往排泄管30，且具有毛細管28，是為了對向檢測部10側(cè)供給的基準氣體的流量進行調(diào)整而設(shè)置的。檢測部10包括:對試樣氣體中所含有的SO2及N0、C0等的成分的濃度進行檢測的測量傳感器12和對試樣氣體中所含有的二氧化碳的濃度進行檢測的CO2傳感器14。利用測量傳感器12可以得到與測量對象成分的濃度相應(yīng)的信號；利用CO2傳感器14可以得到與二氧化碳濃度相應(yīng)的信號。由測量傳感器12及CO2傳感器14得到的信號被取入運算處理部32。運算處理部32包括:運算單元34、修正單元36、相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部37、二氧化碳濃度推定單元38及二氧化碳濃度誤差判定單元40。運算單元34進行根據(jù)由測量傳感器12或CO2傳感器14及O2傳感器24得到的信號來求出SO2及NO、CO等測量對象成分濃度、二氧化碳濃度以及氧氣濃度的運算。該運算單元32包含二氧化碳濃度運算單元和氧氣濃度運算單元。修正單元36是對由運算單元34求得的測量對象成分濃度利用同樣求得的二氧化碳濃度來進行修正的。通過修正單元36修正的測量對象成分濃度作為測量值被實時地顯示于顯示部42。相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部37、二氧化碳濃度推定單元38及二氧化碳濃度誤差判定單元40用來對修正單元36使用于測量對象成分濃度的修正的二氧化碳濃度的測量值的精度進行評價。為了對根據(jù)由CO2傳感器14得到的信號求出的試樣氣體中的二氧化碳濃度是否正確進行判斷，使用裝置中設(shè)有的O2傳感器24的測量值。另外，該評價可以設(shè)定為每隔一定的期間(例如，一個月)進行，測量者也可以在任意時刻進行。燃燒氣體中的二氧化碳濃度與氧氣濃度之間有一定的相關(guān)關(guān)系。圖3是表示煤炭、重油及天然氣體的燃燒氣體中的二氧化碳濃度與氧氣濃度的相關(guān)關(guān)系的圖表。如該圖表所示，燃燒氣體中的二氧化碳濃度與氧氣濃度大致為直線關(guān)系，例如，煤炭的燃燒氣體中的二氧化碳濃度與氧氣濃度之間的關(guān)系可以由下式(I)近似地表示。CO2 濃度=-0.9XO2 濃度 +18.7 (I)對于重油或天然氣體的燃燒氣體也可以由同樣的線性式來近似地表示。在相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部37中保持有與如煤炭或重油、天然氣體這樣的燃料的種類相應(yīng)的式(I)那樣的近似式，開始測量之前，測量者通過將燃料的種類輸入運算處理部32，選擇與該燃料的燃燒氣體對應(yīng)的相關(guān)關(guān)系的近似式，使用于后述的二氧化碳濃度的推定。二氧化碳濃度推定單元38是使用保持于相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部37中的近似式，并根據(jù)運算單元34求得的氧氣濃度對試樣氣體中的二氧化碳濃度進行推定的。二氧化碳濃度誤差判定單元40把二氧化碳濃度推定單元38求得的推定值作為判斷基準，對根據(jù)由CO2傳感器14得到的信號求出的試樣氣體中的二氧化碳濃度是否正確進行判斷。具體地，對根據(jù)由CO2傳感器14得到的信號所求出的二氧化碳濃度與二氧化碳濃度推定單元38所求出的二氧化碳濃度的誤差是否在一定的允許范圍內(nèi)(例如二氧化碳濃度的推定值的±3Vol%以內(nèi))進行判定，如果在允許范圍外的話，就判定為“異常”，在顯示部42中對該異常情況進行顯示。例如在試樣氣體為煤炭的燃燒氣體的情況下，由CO2傳感器14的信號求得的二氧化碳濃度(CO2濃度測量值)滿足下式(2)或者(3)時，則判定為“異常”。CO2 濃度測量值> -0.9XO2 濃度 + (18.7+3) (2)CO2 濃度測量值< -0.9XO2 濃度 + (18.7-3) (3)運算處理部32可以通過例如該分析裝置的專用的計算機或者個人計算機的CPU(中央運算處理裝置)和數(shù)據(jù)存儲器來實現(xiàn)，顯示部42可以通過專用的計算機或者個人計算機的監(jiān)視器來實現(xiàn)。另外，作為檢測部10可以列舉具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)。下面，對圖2中檢測部10的結(jié)構(gòu)進行說明。檢測部10為非分散型紅外吸收光度計，包括:光源44、試樣室46、CO2過濾器48、測量傳感器12a、12b、12c以及CO2傳感器14。試樣氣體或者基準氣體流經(jīng)試樣室46，由光源44對試樣室46進行測量光照射。在隔著試樣室46與光源44相反的一側(cè),從試樣室44側(cè)依次配置有CO2過濾器48、測量傳感器12a、12b、12c及CO2傳感器14。CO2過濾器48由封入有CO2的室組成，通過使透過試樣室46的測量光經(jīng)過，從測量光中去除CO2的吸收波長成分。測量傳感器12a、12b、12c包括分別封入有SO2及NO、CO中的某一個的室。各測量傳感器12a、12b及12c通過讓穿過試樣室46及CO2過濾器48的測量光經(jīng)過各自的室，來得到與流經(jīng)試樣室46的氣體中的測量對象成分的濃度相應(yīng)的信號。各測量傳感器12a、12b及12c的測量對象成分為，例如，測量傳感器12a為SO2 ;測量傳感器12b為NO ;測量傳感器12c為CO。由各測量傳感器12a、12b及12c得到的信號被取入運算處理部32，通過運算處理部32的運算單元24來進行求出各測量對象成分的濃度的運算。
CO2傳感器14接受經(jīng)過了試樣室46、C02過濾器48、測量傳感器12a、12b、12c的測量光，對二氧化碳具有吸收波長的光的強度進行檢測。根據(jù)試樣氣體流經(jīng)試樣室46時與基準氣體流經(jīng)試樣室46時的CO2傳感器14的信號強度之差可以求出試樣氣體中的CO2濃度。二氧化碳濃度誤差判定單元40的結(jié)構(gòu)為:將運算單元34求得的試樣氣體中的二氧化碳濃度與二氧化碳濃度推定單元38推定出的二氧化碳濃度進行比較，當兩二氧化碳濃度之差為一定值以上(例如3%以上)的時候，則判定為異常。另外，CO2傳感器14可以通過例如熱電型傳感器來實現(xiàn)。符號說明2試樣氣體流路3基準氣體流路4測量流路5氣體排氣流路6氧氣測量流路8旁通流路10檢測部

12測量傳感器14CO2 傳感器16流路連接切換機構(gòu)18流量計20,26 針閥24O2 傳感器28毛細管30排泄管32運算處理部34運算單元36修正單元37相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部38二氧化碳濃度推定單元40二氧化碳濃度誤差判定單元42顯示部。
權(quán)利要求
1.一種燃燒排氣分析裝置，其特征在于，包括: 測量傳感器，其具備用于使試樣氣體流通的試樣室，通過對該試樣室照射測量光，發(fā)出與試樣氣體中的測量對象成分的濃度相應(yīng)的信號； 二氧化碳傳感器，其根據(jù)透過了所述試樣室的測量光，發(fā)出與試樣氣體中的二氧化碳濃度相應(yīng)的信號； 氧氣傳感器，其發(fā)出與所述試樣氣體中的氧氣濃度相應(yīng)的信號； 運算處理部，其包括:根據(jù)所述測量傳感器的信號來求出試樣氣體中的測量對象成分濃度的測量對象成分運算單元；根據(jù)所述二氧化碳傳感器的信號來求出試樣氣體中的二氧化碳濃度的二氧化碳濃度運算單元；根據(jù)所述氧氣傳感器的信號來求出試樣氣體中的氧氣濃度的氧氣濃度運算單元；以及用所述二氧化碳濃度運算單元求得的二氧化碳濃度來對所述測量對象成分濃度進行修正的修正單元，且所述運算處理部包括:將試樣氣體中的氧氣濃度和二氧化碳濃度的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)進行保持的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部；根據(jù)所述相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部所保持的相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)，由所述氧氣濃度運算單元求得的氧氣濃度來對試樣氣體中的二氧化碳濃度進行推定的二氧化碳濃度推定單元；以及將所述二氧化碳濃度推定單元所推定的二氧化碳濃度與所述二氧化碳濃度運算單元所求得的二氧化碳濃度進行比較，在兩個二氧化碳濃度的差超過預(yù)先設(shè)定的基準值的情況下，判定為異常的二氧化碳濃度誤差判定單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒排氣分析裝置，還包括異常顯示部，當所述二氧化碳濃度誤差判定單元判定為異常時，對該異常情況進行顯示。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃燒排氣分析裝置，使測量者能夠?qū)O2傳感器的測量值所產(chǎn)生的誤差進行識別。運算處理部(32)包括運算單元(34)、修正單元(36)、相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部(37)、二氧化碳濃度推定單元(48)及二氧化碳濃度誤差判定單元(40)。相關(guān)關(guān)系數(shù)據(jù)保持部(37)、二氧化碳濃度推定單元(38)及二氧化碳濃度誤差判定單元(40)用來對修正單元(36)在進行測量對象成分濃度的修正中使用的二氧化碳濃度的測量值的精度進行評價。為了判斷根據(jù)由CO2傳感器(14)得到的信號而求得的試樣氣體中的二氧化碳濃度是否正確，使用設(shè)于裝置中的02傳感器(24)的測量值。
文檔編號G01N21/35GK103149171SQ201210507048
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者田邊亮, 中島和義 申請人:株式會社島津制作所