アンモニア分析計はなぜそれほど重要なのでしょうか？

アンモニアは水に溶けやすい気体です。様々な一般的な検出方法がありますが、アンモニアは毒性があり腐食性があります。現在、測定は主にTDLAS直接測定法を用いて行われています。TDLASは、本質的に分光吸収分析技術です。ガス分子が特定の波長のレーザーを選択的に吸収する特性を利用し、レーザー吸収強度の変化を分析することでガス濃度を求めます。TDLAS分光吸収法は、アンモニアガスの濃度を直接測定でき、%からPPmまでの測定が可能です。

TDLASガスアナライザーの原理

ランベルト・ベールの法則

TDLAS技術は、高分解能の分光吸収技術です。レーザーが測定ガスを通過する際の光強度の減衰は、ランベルト・ベールの法則で表すことができます。この式において、IV、0、IVは、周波数Vのレーザー、入射レーザー、および圧力P、濃度X、光路長Lのガスを通過したレーザーを表します。S(T)は吸収線の強度を表し、線形関数g(v-v0)は吸収線の形状を表します。ガスの吸収は一般的に小さく、これらの関係は、ガス濃度が高いほど光の減衰が大きいことを示しています。したがって、ガスによるレーザーの減衰を測定することで、ガスの濃度を測定できます。

レーザーガスアナライザーの動作手順

レーザーガスアナライザーの原理は、レーザースペクトルと光吸収の原理に基づいています。その動作プロセスは、以下の主要なステップに分けられます。

レーザー光源：レーザーガスアナライザーは、単色でコヒーレントなレーザービームを光源として使用します。レーザービームが測定ガスを通過する際の光強度の減衰は、ランベルト・ベールの法則で表すことができます。この式において、IV、0、IVは、周波数Vのレーザー、入射レーザー、および圧力P、濃度X、光路長Lのガスを通過したレーザーを表します。S(T)は吸収線の強度を表し、線形関数g(v-v0)は吸収線の形状を表します。ガスの吸収は一般的に小さく、これらの関係は、ガス濃度が高いほど光の減衰が大きいことを示しています。したがって、ガスによるレーザーの減衰を測定することで、ガスの濃度を測定できます。

レーザーガスアナライザーのデータ処理：アナライザーは、吸収された光強度と吸収されていない光強度の比率を計算して、ターゲット分子の濃度を決定します。

環境保護における応用

バイオマスを燃料として使用する冶金、コークス、発電、セメントなどの産業では、燃焼排ガスからの窒素酸化物の除去と環境汚染の防止の重要性が広く認識されており、また、挑戦的な課題でもあります。窒素酸化物の除去（脱硝）は、主にSCRとSNCRという2つの主流プロセスに分けられます。SCRおよびSNCRの運転に必要な薬剤はアンモニアと尿素です（尿素が使用される主な理由は、保管と必要時の使用が可能であり、尿素は使用時にアンモニアに分解されるためです）。SCRおよびSNCRの運転効率を監視するには、アンモニアガスオンライン分析システムを採用して、アンモニアガス分析システムを通じてアンモニア水の消費量を制御する必要があります。

SCR出口からのアンモニア逃失の監視は非常に重要です。脱硝プロセス中、アンモニアの消費量はNOxの総量に対して化学量論比で0.8から1.2の範囲です。したがって、アンモニアの注入量を制御することは非常に重要です。アンモニアの注入量は、NOxの排出量を削減するためにNOxと反応するのに十分なNH3を含み、汚染源の排出要件を満たす必要があります。また、過剰なNH3を排ガスに注入することは避ける必要があります。過剰なアンモニア注入は、腐食を増加させるだけでなく、SCR触媒の寿命を縮め、排ガスダストを汚染し、空気予熱器へのアンモニア塩の堆積を増加させ、大気へのNH3排出量を増加させます。

脱硝プロセスにおけるアンモニア逃失NH3検出 排ガス脱硝とは、NOXをN2に還元して排ガスからNOXを除去することです。主流の脱硝プロセスは、SCR脱硝とSNCR脱硝です。SCR脱硝技術は選択的触媒還元法です。触媒の存在下で（SNCR脱硝技術は、触媒なしで高温で行われる選択的非触媒還元法です）、液体アンモニアまたは尿素の分解から得られるアンモニアを還元剤として使用して、排ガス中の窒素酸化物を還元します。還元プロセス中、残留還元剤によるアンモニア逃失は避けられません。逃失したアンモニアは、排ガス中のSO3と容易に硫酸水素アンモニウムを形成します。硫酸水素アンモニウムは、強い付着性、腐食性、タール状固体であり、空気予熱器の腐食、閉塞、およびダストの蓄積を引き起こし、集塵効果に影響を与えます。下流の集塵装置を損傷する可能性さえあります。同時に、液体アンモニア/尿素の消費量の増加を意味し、脱硝装置の経済的利益を減少させます。残りのアンモニアガスが大気中に排出され、大気の二次汚染を引き起こします。

したがって、逆硝化プロセス中の逃失アンモニアの検出は、アンモニア注入制御の最適化と汚染物質排出量の削減に大きな意義があります。

環境保護における応用

冶金、コークス、発電、セメントなどのバイオマスを燃料として使用する産業では、燃焼排ガスからの窒素酸化物の除去と環境汚染の防止の重要性が広く認識されています。また、これは困難な問題でもあります。窒素酸化物の除去（脱硝）の最も主流なプロセスはSCRとSNCRです。SCRとSNCRを運転するには、アンモニアと尿素が必要です（尿素は入手が容易であるため主に利用され、使用時にはアンモニアに分解されて使用されます）。SCRとSNCRの効率を監視するには、アンモニアオンライン分析システムを使用してアンモニア水の消費量を制御する必要があります。

SCR出口でのアンモニアスリップの監視は非常に重要です。脱硝プロセス中、アンモニア消費量の化学量論比は、NOxの総量に対して0.8から1.2の間であるべきです。したがって、注入するアンモニアの量を制御することは非常に重要です。注入するアンモニアの量は、NOxと反応してNOx排出量を削減し、汚染源の排出要件を満たすのに十分でなければなりません。同時に、排ガスに過剰な量のNH3を注入することは避ける必要があります。過剰なアンモニア注入は、腐食を増加させるだけでなく、SCR触媒の寿命を縮めるだけでなく、排ガスダストを汚染し、空気予熱器へのアンモニア塩の堆積を増加させ、大気へのNH3排出量を増加させます。

脱硝プロセスにおけるアンモニアスリップ検出 排ガス脱硝とは、生成されたNOxをN2に還元し、排ガスからNOxを除去することです。最も主流なプロセスはSCR脱硝とSNCR脱硝です。SCR脱硝技術は選択的触媒還元法です。触媒の存在下で（SNCR脱硝技術は、触媒なしで高温で行われる選択的非触媒還元法です）、液体アンモニアまたは尿素から分解されたアンモニアを還元剤として使用して、排ガス中の窒素酸化物を窒素と水に還元します。還元プロセス中、残留還元剤によるアンモニアスリップは避けられません。逃失したアンモニアは、排ガス中のSO3と容易に硫酸水素アンモニウムを形成します。硫酸水素アンモニウムは、付着性が高く、腐食性があり、タール状の固体であり、空気予熱器の腐食、閉塞、およびダストの蓄積を引き起こし、集塵効率に影響を与えます。下流の集塵装置を損傷する可能性さえあります。同時に、液体アンモニア/尿素の消費量の増加を意味し、脱硝ユニットの経済的効率を低下させます。残りのアンモニアが大気中に排出され、二次的な大気汚染を引き起こします。

したがって、脱硝中のアンモニアスリップの検出は、アンモニア注入制御の最適化と汚染物質排出量の削減に大きな意義があります。