JP2010151649A - セメント製造設備の排ガス臭気測定方法及び測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セメントキルン4からの排ガスの一部を抽出するサンプリング部13に、排ガス中の全炭化水素量を測定する全炭化水素測定器14と、排ガス中の一酸化炭素量を測定する一酸化炭素量測定器15と、排ガス中の窒素酸化物量を測定する窒素酸化物測定器16と、全炭化水素測定器14の測定値を一酸化炭素量測定器15の測定値によって補正する全炭化水素量補正手段17と、窒素酸化物測定器16の測定結果から所定時間後の二酸化窒素量を推定する二酸化窒素推定手段18と、全炭化水素量補正手段17で補正された全炭化水素量及び二酸化窒素推定手段18で推定された二酸化窒素量から排ガスの臭気指数を推定する臭気指数推定手段19とが設けられている。
【選択図】 図1
Description
一方、臭気指数を三点比較式臭袋法で直接測定するのでは、測定の都度、ガスのサンプリングと被検者の確保が必要であり、連続的な測定は不可能である。
一方、有機物以外の臭い物質としては窒素酸化物(NOx)の中の二酸化窒素(NO2)が考えられるが、セメント製造設備から排出されるガス中の窒素酸化物はほとんどが無臭の一酸化窒素(NO)であり、これを測定しても意味がない。本発明者は、臭袋法での測定を繰り返すうちに、一酸化窒素が大気中の酸素と反応して二酸化窒素に変化していくことを見出した。つまり、発生直後の排ガスの窒素酸化物は、ほとんどが無臭の一酸化窒素であるが、大気に放出されて所定時間経過すると、臭い物質の二酸化窒素に変化し、これが刺激臭の原因となるのである。この二酸化窒素は、排ガスの窒素酸化物中の一酸化窒素が大気と反応して形成されるものであるから、一酸化窒素が減っても、その分二酸化窒素が増えてモル数としては変わらないので、初期の一酸化窒素量から二酸化窒素の量を導きだすことができる。
すなわち、排ガス中の窒素酸化物はほぼ一酸化窒素と二酸化窒素であるが、初期には二酸化窒素は微量で、一酸化窒素がほとんどであり、その一酸化窒素が所定時間後に二酸化窒素に変化し、二酸化窒素の総量の大半を占めることになる。したがって、初期の一酸化窒素量から二酸化窒素量を推定しても、臭気指数の推定値が大きく変わることはなく、実用上十分である。もちろん、初期の二酸化窒素量も測定しておき、一酸化窒素から所定時間後に変化する二酸化窒素量を加えて、二酸化窒素量を推定してもよい。
つまり、全炭化水素量の測定値が急激に変化してピーク部が生じるような場合は、燃焼等の運転状況によるものであり、臭気をもつ有機物量に起因するものではない。したがって、このピーク部を補正した後の全炭化水素量を用いて臭気指数を推定するのである。
全炭化水素量と二酸化窒素量とから臭気指数を推定する場合、そのいずれかの成分が多量である場合には、人間の官能による臭気指数に偏りが生じ易く、これを反映するため、臭気指数を推定するための関係式を変えた方が、臭気指数のより正確な推定が可能となる。
また、前記サンプリング部に、排ガス中の一酸化炭素又は酸素のいずれかの特定気体の量を測定する特定気体量測定器と、該特定気体量測定器の測定値によって前記全炭化水素量測定器の測定値を補正する全炭化水素量補正手段とが設けられ、前記臭気指数推定手段は、前記全炭化水素量補正手段によって補正された後の全炭化水素量を用いて前記臭気指数を推定することとしてもよい。
さらに、前記臭気指数推定手段は、全炭化水素量及び二酸化窒素量のしきい値がそれぞれ設定されるとともに、前記全炭化水素量と前記二酸化窒素量とから前記臭気指数の推定値を求めるための関係式について、全炭化水素量がしきい値以上で二酸化窒素量がしきい値未満の場合と、全炭化水素量がしきい値未満で二酸化窒素量がしきい値以上の場合と、全炭化水素量及び二酸化窒素量の両方ともがしきい値以上の場合との三種類設定され、前記全炭化水素量及び二酸化窒素量に基づいて前記三種類のいずれかの関係式に基づいて臭気指数を推定することとしてもよい。
また、二酸化窒素量推定手段18は、窒素酸化物量測定器16で測定された一酸化窒素量及び二酸化窒素量のうち、一酸化窒素が大気に放出されてから所定時間経過後に酸素と反応して二酸化窒素に変化することを想定し、その所定時間経過後の二酸化窒素量を推定するものであり、窒素酸化物量測定器16で測定した初期二酸化窒素量と、所定時間経過後に一酸化窒素が反応してできる二酸化窒素量との合算となる。
なお、これら図5及び図6では、全炭化水素量と臭気指数との相関を見るために、排ガスとして窒素酸化物量の少ないものを使用している。
この二酸化窒素量の推定方法について説明すると、図7は、排ガス採取後の採取袋内のガス組成の経時変化を調べた結果であり、排ガス採取後の短時間で組成が大きく変化していることがわかる。排ガス採取直後は、一酸化窒素濃度(量)の方が二酸化窒素濃度(量)より多い状態であったが、60分後には、二酸化窒素濃度の方が多くなっている。これは、一酸化窒素が大気中の酸素と反応して二酸化窒素に変化したためである。そして、この場合に、窒素酸化物としての全体量(濃度)は変化しないから、60分後の二酸化窒素濃度は、初期の二酸化窒素濃度に、一酸化窒素が大気中の酸素と反応したことにより増加した二酸化窒素濃度を加えたものとなる。なお、60分経過後には、変化が微量でほぼ安定した状態となっており、その後の微量変化は臭気の変動に影響ないと考えられる。そこで、所定時間を60分として二酸化窒素量を推定することとした。
60分後を求めるため、t=3600秒、速度定数kは、実際のセメント製造設備からの排ガスでは例えばk=0.0004であり、これらを代入すると、60分後の二酸化窒素濃度の推定式は、次の通りとなる。
具体的には、全炭化水素量と二酸化窒素量とにそれぞれしきい値を設定しておき、これらのいずれか一方の成分がしきい値未満である場合(それぞれの単独臭と認められる場合)と、両方ともしきい値以上の場合(複合臭の場合)との三種類につき、パイロット運転等によって推定式を求めた。しきい値としては、例えば、全炭化水素量としては22ppm、二酸化窒素量としては30ppmが設定される。
(a)臭気指数=10×LOG(192×THC量+23×NO2量−5952)
(b)臭気指数=10×LOG(−471×THC量+25×NO2量+8812)
(c)臭気指数=10×LOG(530×THC量+2433×NO2量−47793)
そして、これらの推定式に基づいて推定した臭気指数と実測の推定指数との相関をみたのが図8であり、この図8の(a)(b)(c)と、上記で場合分けした(a)(b)(c)とが対応している。また、図中のプロットの形状(○△□×+)は、対象としたセメント製造設備の設置場所を示す。
この図8に示す通り、ほぼ±2の範囲内に入っており、約99%の確率で推定できている。
しかも、全炭化水素量については、全炭化水素量補正手段17において燃焼等の運転状況に起因するピーク値は除外されているので、有機物量に応じた全炭化水素量のみに補正され、また、二酸化窒素量については、発生直後の排ガスから所定時間経過後の量を推定しており、これら補正された全炭化水素量及び推定された二酸化窒素量により、臭気指数の正確な推定をすることができる。
また、その推定に際しては、複合臭である場合と単独臭に近い場合とで人間の感応性に差が生じることを考慮し、これらの場合分けした三種類の関係式により臭気指数を求めるようにしており、極めて精度良い臭気指数を求めることができる。
2 原料ミル及びドライヤ
3 プレヒータ
4 キルン
5 集塵機
6 煙突
11 排ガス臭気測定装置
12 配管
13 サンプリング部
14 全炭化水素量測定器
15 一酸化炭素量測定器(特定気体測定器)
16 窒素酸化物量測定器
17 全炭化水素量補正手段
18 二酸化窒素量推定手段
19 臭気指数推定手段
20 モニター
Claims (9)
- セメント製造設備から発生する排ガス中の全炭化水素量と窒素酸化物量とを連続的に測定し、窒素酸化物量の測定値から所定時間後の二酸化窒素量を推定するとともに、この二酸化窒素量と前記全炭化水素量とから排ガスの臭気指数を推定することを特徴とするセメント製造設備の排ガス臭気測定方法。
- 前記窒素酸化物量として少なくとも一酸化窒素量を測定することを特徴とする請求項1記載のセメント製造設備の排ガス臭気測定方法。
- 前記排ガス中の全炭化水素量の測定結果から変化のピーク部を補正し、その補正後の全炭化水素量を用いて排ガスの臭気指数を推定することを特徴とする請求項1又は2記載のセメント製造設備の排ガス臭気測定方法。
- 前記補正後の全炭化水素量は、前記排ガス中の一酸化炭素又は酸素のいずれかの特定気体の量を連続的に測定し、その特定気体の量の変化のピーク部発生時に対応して発生している前記全炭化水素量の変化のピーク部を補正したものであることを特徴とする請求項3記載のセメント製造設備の排ガス臭気測定方法。
- 予め全炭化水素量及び二酸化窒素量のしきい値をそれぞれ設定するとともに、前記全炭化水素量と前記二酸化窒素量とから前記臭気指数の推定値を求めるための関係式について、全炭化水素量がしきい値以上で二酸化窒素量がしきい値未満の場合と、全炭化水素量がしきい値未満で二酸化窒素量がしきい値以上の場合と、全炭化水素量及び二酸化窒素量の両方ともがしきい値以上の場合との三種類設定しておき、前記全炭化水素量及び二酸化窒素量に基づいて前記三種類のいずれかの関係式に基づいて臭気指数を推定することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載のセメント製造設備の排ガス臭気測定方法。
- セメントキルンからの排ガスを移送する配管に、排ガスの一部を抽出するサンプリング部が設けられるとともに、該サンプリング部に、排ガス中の全炭化水素量を測定する全炭化水素量測定器と、排ガス中の窒素酸化物量を測定する窒素酸化物量測定器と、該窒素酸化物量測定器の測定結果から所定時間後の二酸化窒素量を推定する二酸化窒素量推定手段と、該二酸化窒素量推定手段で推定された二酸化窒素量及び前記全炭化水素量測定器で測定された全炭化水素量から排ガスの臭気指数を推定する臭気指数推定手段とが設けられていることを特徴とするセメント製造装置の排ガス臭気測定装置。
- 前記窒素酸化物量測定器は、少なくとも一酸化窒素量を測定するものであることを特徴とする請求項6記載のセメント製造装置の排ガス臭気測定装置。
- 前記サンプリング部に、排ガス中の一酸化炭素又は酸素のいずれかの特定気体の量を測定する特定気体量測定器と、該特定気体量測定器の測定値によって前記全炭化水素量測定器の測定値を補正する全炭化水素量補正手段とが設けられ、前記臭気指数推定手段は、前記全炭化水素量補正手段によって補正された後の全炭化水素量を用いて前記臭気指数を推定することを特徴とする請求項6又は7記載のセメント製造装置の排ガス臭気測定装置
- 前記臭気指数推定手段は、全炭化水素量及び二酸化窒素量のしきい値がそれぞれ設定されるとともに、前記全炭化水素量と前記二酸化窒素量とから前記臭気指数の推定値を求めるための関係式について、全炭化水素量がしきい値以上で二酸化窒素量がしきい値未満の場合と、全炭化水素量がしきい値未満で二酸化窒素量がしきい値以上の場合と、全炭化水素量及び二酸化窒素量の両方ともがしきい値以上の場合との三種類設定され、前記全炭化水素量及び二酸化窒素量に基づいて前記三種類のいずれかの関係式に基づいて臭気指数を推定することを特徴とする請求項6から8のいずれか一項記載のセメント製造設備の排ガス臭気測定装置。
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