JP3854516B2 - Ashes unburnt measurement device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力プラント等のボイラに用いて好適な灰中未燃分計測装置に関し、排ガス中の灰中未燃分の平均的な値を計測することができるように工夫したものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、微粉炭,フライアッシュ(灰)等の発熱量,未燃分,成分組成を計測する装置として、化学分析装置が良く知られている。ところが、これらの分析装置は試料を採取してから分析結果が得られるまでに、かなりの時間(20〜120分)を必要とするため、計測結果を用いてボイラー等(火力プラントの場合)の制御を行うことは困難であった。
【0003】
そこで、本発明者等は先に、特開平10−185817号公報等で提案したレーザ誘起ブレークダウン法(Laser Induced Breakdown Spectroscopy :LIBS法)を採用し、装置化することを想起した。
【0004】
このLIBS法は、例えば図7に示すように装置化される。
即ち、各種プラント等の配管1内には、測定対象物が存在(流通)している。測定対象物としては、微粉炭,フライアッシュ等がある。この配管1のうち測定場2の部分には、パージ空気通路3aを備えた計測窓3が設置されている。
【0005】
そして、LIBS装置4を構成するパルスレーザ装置5から出力されたレーザ光は、レンズ6及び計測窓3を介して測定場2に集光される。このため、測定場2に存在する微粒子がプラズマ化し、プラズマ化した成分物質からはプラズマ光が発生する。
【0006】
発生したプラズマ光は、測定場2の計測窓3から外部に出力され、ミラー7で反射され、さらにレンズ8で集光されて分光器9に入射される。分光器9は、波長が190nm〜500nm(或いはこの範囲内の一部の波長域)のプラズマ光を分光し、分光した光成分をCCDカメラ10に入力する。
【0007】
高速ゲートが可能なCCDカメラ10は、分光器9にて分光された分光プラズマ光を検出し、この分光プラズマ光に応じた信号をコンピュータ11に転送する。なお、CCDカメラ10は、同期ライン12を介してパルスレーザ装置5と接続されており、CCDカメラ10のゲート制御と、パルスレーザ装置5の発振とを同期させている。
【0008】
コンピュータ11は、転送されてきた信号(各成分からの発光強度情報を有している)を情報処理演算することにより、測定場2に存在する組成成分の種類や濃度を検出することができ、この組成成分の種類・濃度から微粉炭,フライアッシュの発熱量,未燃分,成分組成等をリアルタイムで算出する。
【0009】
このようにLIBS装置4は、測定現場にてリアルタイムで測定対象物の組成成分の計測ができるので、計測結果に基づき、プラント等の運転制御を良好に実行することができるようになる。
【0010】
そこで、本発明者は、前述したLIBS装置を用いてボイラにおける灰中の未燃分をリアルタイムで計測することができる新規な灰中未燃分計測システムを開発して出願した(特願2001−184516)。
【0011】
ここで、先に出願した特願2001−184516の内容を、説明する。図4は先に出願した灰中未燃分計測システムの概略構成図、図5はその作用説明図で同図(a)は通常モードの流路説明図、同図(b)は流量計測モードの流路説明図、図6は同じく作用説明図で同図(a)はパージモードの流路説明図、同図(b)はサンプルモードの流路説明図である。
【0012】
図4に示すように、図示しないボイラの燃焼ガス(排ガス)ラインから適宜弁装置を介して分岐した主サンプリングラインA中に、灰の入ったサンプルガスを吸引する第1のイジェクタ20a,20bと、該第1イジェクタ20a,20bで吸引されたサンプルガス中から灰分を分離・捕集する第1のサイクロン21と、該第1サイクロン21で分離・捕集された灰分を吸引する第2のイジェクタ22とがライン上流側から下流側に順次介装されている。
【0013】
前記第1サイクロン21と第2イジェクタ22との間のライン中には、当該ラインを流れる灰分にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、該プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分を計測するLIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)装置4が介装される。
【0014】
尚、前記第1サイクロン21で遠心分離されたガス成分は、第1の副サンプリングラインA1 を通って、前記第2イジェクタ22下流の主サンプリングラインA中に合流される。
【0015】
また、前記第1イジェクタ20a,20bの上流の主サンプリングラインAの途中には、三方弁23a,23bを介して第2の副サンプリングラインA2 が分離形成され、この第2副サンプリングラインA2 の途中にサンプルガスの流量を計測する流量計24が介装される。
【0016】
また、前記第1イジェクタ20a,20bは前,後二段に亙って設けられ、これら前段のイジェクタ20aと後段のイジェクタ20bとの間の主サンプリングラインA中に、必要時に当該ラインを遮断する遮断弁25が介装される。
【0017】
また、前記第2イジェクタ22下流の主サンプリングラインAからは、三方弁26を介して第3の副サンプリングラインA3 が分岐され、この第3副サンプリングラインA3 中に灰分を分離・捕集する第2のサイクロン28がポット29とともに介装される。前記第3副サンプリングラインA3 の下流端は必要時に当該ラインを遮断する遮断弁27を介して前記三方弁26下流の主サンプリングラインAに接続される。
【0018】
前記三方弁23a,23b,26及び遮断弁25,27は、例えば電磁弁で構成され、図示しない制御装置により後述する各種モードに応じて切換(開閉)制御されるようになっている。また、前記第1イジェクタ20a,20b及び第2イジェクタ22と主サンプリングラインAの第1サイクロン21直下及びLIBS装置4計測部の5箇所には図示しない流量計が設置され、当該部位を流れるサンプルガス及び灰の流量が適正になるよう監視している。
【0019】
このように構成されるため、先ず、図5の(a)に示す通常モードでは、三方弁23a,23b,26は主サンプリングラインA側に切り換えられると共に、遮断弁25は開かれる一方遮断弁27は閉じられる。
【0020】
これにより、第1イジェクタ20a,20bで主サンプリングラインA中に吸引されたサンプルガスは第1サイクロン21に導かれ、ここでガス中の灰分が分離・捕集される。分離・捕集された灰分は第2イジェクタ22により吸引されてその後第1副サンプリングラインA1 を通ってきたガスと合流して主サンプリングラインA外へと排出される。
【0021】
そして、前記第1サイクロン21で分離・捕集された灰分は、同第1サイクロン21から第2イジェクタ22に至る間に、LIBS装置4により、その灰中未燃分が計測される。即ち、LIBS装置4では、灰中の主成分であるSi,Al,Ca,Fe 及び未燃分に起因するC 成分を計測し、Si,Al,Ca,Fe とC の比より未燃分を算出するのである。
【0022】
ボイラでは、前記LIBS装置4の計測結果に基づいて、例えば微粉炭の粉砕度を増減する等ボイラ火炉における燃焼条件を変化させて未燃分を制御する。
【0023】
次に、図5の(b)に示す流量計測モードでは、三方弁23a,23bが第2副サンプリングラインA2 側に切り換えられ、その他は図5の(a)の状態と同様である。
【0024】
これにより、第1イジェクタ20a,20bで吸引されるサンプルガスは第2副サンプリングラインA2 を通り、流量計24でその流量を計測されつつ第1サイクロン21に導かれる。
【0025】
この結果、サンプルガスの流量をモニタリングしながら灰中の未燃分を計測することができる。尚、この流量計測モードは通常1時間位運転され、それ以上の運転は流量計24の詰まりなどの原因となるので、回避される。
【0026】
次に、図6の(a)に示すパージモードでは、遮断弁25は閉じられると共に、三方弁23a,23b,26は主サンプリングラインA側に切り換えられる一方遮断弁27は閉じられる。
【0027】
これにより、前段のイジェクタ20aより導入されたエアは同イジェクタ20a上流の主サンプリングラインAを逆流し(図中矢印参照)、同ラインの管内壁や三方弁23a,23bの部品等に付着した灰をパージする一方、後段のイジェクタ20bより導入されたエアは同イジェクタ20b下流の主サンプリングラインAと第1副サンプリングラインA1 とを流れ、同ラインの管内壁や各種機器の部品等に付着した灰をパージする。
【0028】
尚、このパージモードにおいて、三方弁23a,23b,26と遮断弁27を逆に切り換えることで、第2副サンプリングラインA2 と第3副サンプリングラインA3 の灰もパージすることができる。また、このパージモードはシステムのエラー発生時に自動的に当該モードになると好適である。
【0029】
最後に、図6の(b)に示すサンプルモードでは、三方弁23a,23bは主サンプリングラインA側に切り換えられて遮断弁25が開かれる一方、三方弁26は第3副サンプリングラインA3 側に切り換えられて遮断弁27が開かれる。
【0030】
これにより、第1イジェクタ20a,20bで主サンプリングラインA中に吸引されたサンプルガスは第1サイクロン21に導かれ、ここでガス中の灰分が分離・捕集される。分離・捕集された灰分は第2イジェクタ22により吸引されてその後第3副サンプリングラインA3 に導かれ、第2サイクロン28で再びガス中の灰分が分離されてポット29内に捕集される。第2サイクロン28で分離されたガス成分は遮断弁27を経て主サンプリングラインAに合流される。
【0031】
前記モードで約2時間運転した後、ポット29内に捕集・取得された灰は、化学分析装置やX線分析装置で成分分析され、未燃分が計測される。この計測結果と前記LIBS装置4の計測結果とを比較し、計測値が異なっていればLIBS装置4の計測値に較正をかければ良い。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】
ところで先に出願した特願2001−184516の灰中未燃分計測システムでは、排ガスをサンプリングする点が一点であるため、排ガス中の灰中未燃分や灰組成成分の平均的な値を正確に測定することができない虞があった。
【0033】
本発明は、上記従来技術に鑑み、排ガス中の灰中未燃分や灰組成成分の平均的な値を正確に測定することができる灰中未燃分計測装置を提供することを目的とする。
【0035】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、ボイラの火炉から発生する排ガスが存在する煙道内の複数箇所から、前記排ガスをサンプリングして搬送するサンプリングラインと、
このサンプリングラインが接続されて排ガスが供給されており、搬送空気が供給されると排ガスを吸引して搬送空気と共に下流側に送り出すイジェクタと、
前記煙道内を通過してから前記イジェクタに接続されるように配管されており、搬送空気を前記イジェクタに供給する搬送空気供給ラインと、
前記煙道内を通過してから煙道外に出る状態で配管されて粉体用搬送空気を搬送する粉体用搬送空気供給ラインと、
この粉体用搬送空気供給ラインに介装・接続されており組成成分の種類と組成成分の濃度が予め分かっている粉体を粉体用搬送空気に混入する粉体フィーダと、
前記イジェクタから送り出された排ガスと、前記粉体用搬送空気供給ラインから粉体が混入した粉体用搬送空気が供給され、イジェクタから送り出された排ガスと粉体が混入した粉体用搬送空気の一方を切換・選択して送り出す三方バルブと、
前記三方バルブから供給された、排ガスまたは粉体用搬送空気の中から灰分または粉体を分離・捕集するサイクロンと、
前記サイクロンで分離・捕集した灰分または粉体が供給され、この灰分または粉体にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、このプラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分または組成成分を計測する計測装置とを備えたことを特徴とする。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る灰中未燃分計測装置の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0037】
<第1の実施の形態>
図1及び図2は本発明の第1の実施の形態にかかる灰中未燃分計測装置を示す。図1において、101はボイラの煙道であり、102は煙道内部の煙道内空間である。
【0038】
図1に示すように、煙道101の外部には、イジェクタ103,粉体フィーダ104,三方バルブ105,サイクロン106,LIBS装置107,イジェクタ108,109が備えられている。
【0039】
サンプリングラインL1の入口には、図2に示すサンプリングプローブ121,122,123によりサンプリングした煙道101内に存在する排ガスが供給され、この排ガスGはサンプリングラインL1を介して煙道内空間102を通ってから、煙道外のイジェクタ103に搬送される。このイジェクタ103には、搬送空気供給ラインL2を介して搬送空気A1が供給される。
【0040】
図2において排ガスGは、紙面の表面側から裏面側に流れており、煙道101には複数本のサンプリングプローブ121,122,123が挿入されている。
【0041】
サンプリングプローブ121には3つのサンプリング孔121a,121b,121cが、サンプリングプローブ122には3つのサンプリング孔122a,122b,122cが、サンプリングプローブ123には3つのサンプリング孔123a,123b,123cが形成されている。つまり、9個のサンプリング孔が、煙道101の面内に均一に分散して配置されている。このため、煙道101内において、排気ガスG中に含まれている灰分に濃度分布が存在していたとしても、複数のサンプリング孔から排気ガスGをサンプリングするため、サンプリングした排気ガスG中の灰分は平均的なものとなる。
【0042】
各サンプリングプローブ121,122,123にてサンプリングした排ガスGは、合流してから、図1におけるサンプリングラインL1に接続され、煙道内空間102にて加熱されてから、イジェクタ103に吸引される。
【0043】
図1に戻り説明をすると、搬送空気供給ラインL2は、煙道外空間から煙道内空間102に入り、煙道内空間102にて反転してから煙道外空間に出るように、即ち、煙道内空間102を通過してからイジェクタ103に接続するように配管されている。煙道内空間102は300°C程度の高温になっているため、搬送空気A1は、煙道内空間102内に存在する搬送空気供給ラインL2を通過する際に加熱され、100°C以上(例えば150°C)となって、イジェクタ103に供給される。
【0044】
イジェクタ103は、搬送空気A1が供給されると、サンプリングラインL1からの排ガスGを吸引して、排ガスGを搬送空気A1と共に、三方バルブ105に向かって搬送する。
【0045】
粉体用搬送空気供給ラインL3は、煙道内空間102を通過してから煙道外に出て、三方バルブ105に接続されている。このため、搬送空気A2は、煙道内空間102内に存在する粉体用搬送空気供給ラインL3を通過する際に加熱され、100°C以上(例えば150°C)となって、三方バルブ105に供給される。
【0046】
粉体供給フィーダ104は、粉体用搬送空気供給ラインL3に介装・接続されており、組成成分の種類と組成成分の濃度が予め分かっている、校正用の粉体を搬送空気A2に混入する。
【0047】
三方バルブ105は、通常の計測モード(未燃分計測モード)の時には、イジェクタ103から送られてくる、搬送空気A1が混入した排ガスGを、サイクロン106に送るように、バルブの切換・選択をする。一方、校正モードの時には、粉体用搬送空気供給ラインL3から供給されてくる、搬送空気A2に混入した粉体(粉体フィーダ104から供給された粉体)を、サイクロン106に送るように、バルブの切換・選択をする。
【0048】
サイクロン106は、搬送空気A1が混入した排ガスGが供給された場合には、排ガスG中の灰分を分離・捕集して灰分をLIBS装置107に送る。また、搬送空気A2に混入した粉体が供給された場合には、搬送空気A2から粉体を分離・捕集して粉体をLIBS装置107に送る。なお、灰分や粉体が分離された気体は、イジェクタ109が介装された排出ラインL4を介して煙道内空間102に送られる。なお、イジェクタ109には、煙道内空間102を通過する状態で配置された搬送空気供給ラインL5により、搬送空気A3が供給される。この搬送空気A3は、煙道内空間102に存在する搬送空気供給ラインL5を通過する際に加熱される。
【0049】
LIBS(Laser Induced Breakdown Spectroscopy)装置107は、分離・捕集された灰分や粉体に、レーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、該プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分を計測したり、粉体の組成の同定や組成濃度を計測する。
【0050】
LIBS装置107を通過した灰分や粉体は、イジェクタ108が介装された排出ラインL6を介して煙道内空間102に送られる。なお、イジェクタ108には、煙道内空間102を通過する状態で配置された搬送空気供給ラインL7により、搬送空気A4が供給される。この搬送空気A4は、煙道内空間102に存在する搬送空気供給ラインL7を通過する際に加熱される。
【0051】
通常の計測モードの時(未燃分計測時)には、イジェクタ103から送られてくる、搬送空気A1が混入した排ガスGを、サイクロン106に送るように、三方バルブ105の切換・選択をする。このため、サイクロン106にて捕集・分離した灰分がLIBS装置107に送られて、灰中の未燃分の計測ができる。このとき、イジェクタ103に供給する搬送空気A1は、煙道内空間102内に存在する搬送空気供給ラインL2を通過する際に加熱され、100°C以上(例えば150°C)となっている。このため、排ガスGに混入しても排ガスGの温度を下げることはない。したがって、灰分が水分を吸収することはなく、灰分が凝固することもない。これにより、LIBS装置107にて正確に未燃分の計測ができる。この場合、排ガスGに含まれている灰分は平均的なものであるため、平均的な未燃分の計測ができる。
【0052】
一方、校正モードの時には、粉体用搬送空気供給ラインL3から供給されてくる、搬送空気A2に混入した粉体(粉体フィーダ104から供給された粉体)を、サイクロン106に送るように、三方バルブ105の切換・選択をする。このため、サイクロン106にて捕集・分離した粉体がLIBS装置107に送られて、粉体の組成の同定や組成濃度が計測される。この粉体の組成や濃度は予め分かっているため、測定した組成同定や組成濃度を、予め分かっている実際の組成や濃度と合わせるようにLIBS装置107の計測値に校正をかけることができる。この校正調整はリアルタイムで行うことができる。
【0053】
また校正調整をするためには、粉体フィーダ104や粉体用搬送空気供給ラインL3を付加するだけでよいため、校正用の余分なサイクロン等が不要になり、校正用の装置構成が簡単になる。
【0054】
<第2の実施の形態>
図3は、図1に示す第1の実施の形態を改良した第2の実施の形態にかかる灰中未燃分計測装置を示す。第2の実施の形態では、サンプリングラインL1が、煙道内空間102にて3分岐されて、分岐サンプリングラインL1a,L1b,L1cとなっており、各分岐サンプリングラインL1a,L1b,L1cの入口は、煙道内空間102の異なる位置に開口している。そして各分岐サンプリングラインL1a,L1b,L1cには、イジェクタ103a,103b,103cが介装されている。
【0055】
各イジェクタ103a,103b,103cには、搬送空気供給ラインL2a,L2b,L2cを介して、搬送空気A1a,A1b,A1cがそれぞれ供給される。この搬送空気A1a,A1b,A1cは、搬送空気供給ラインL2a,L2b,L2cのうち煙道内空間102に存在する部分を通過する際に加熱されてから、イジェクタ103a,103b,103cに供給される。しかも、搬送空気A1a,A1b,A1cの供給量を調整して、各分岐サンプリングラインL1a,L1b,L1cからの吸引ガス量を等しくしているので、イジェクタ103a,103b,103cは等速吸引で排ガスGを吸引する。吸引された排ガスGは、サンプリングラインL1にて合流して三方バルブ105に搬送される。なお、各分岐サンプリングラインL1a,L1b,L1cよりサンプリングした排ガスを合流した排ガスの成分は、多点サンプリングした排ガスのため、この煙道内空間102に存在する排ガスの成分と同じになっている。
【0056】
他の部分の構成は、図1に示す第1の実施の形態と同様である。
【0057】
第2の実施の形態では、煙道内空間102の異なる位置から排ガスGを吸引(多点吸引)するため、煙道内のサンプリング点での灰性状が異なっていても、煙道内の平均的な灰中未燃分の測定をすることができる。
【0058】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。
【0060】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ボイラの火炉から発生する排ガスが存在する煙道内の複数箇所から、前記排ガスをサンプリングして搬送するサンプリングラインと、このサンプリングラインが接続されて排ガスが供給されており、搬送空気が供給されると排ガスを吸引して搬送空気と共に下流側に送り出すイジェクタと、前記煙道内を通過してから前記イジェクタに接続されるように配管されており、搬送空気を前記イジェクタに供給する搬送空気供給ラインと、前記煙道内を通過してから煙道外に出る状態で配管されて粉体用搬送空気を搬送する粉体用搬送空気供給ラインと、この粉体用搬送空気供給ラインに介装・接続されており組成成分の種類と組成成分の濃度が予め分かっている粉体を粉体用搬送空気に混入する粉体フィーダと、前記イジェクタから送り出された排ガスと、前記粉体用搬送空気供給ラインから粉体が混入した粉体用搬送空気が供給され、イジェクタから送り出された排ガスと粉体が混入した粉体用搬送空気の一方を切換・選択して送り出す三方バルブと、前記三方バルブから供給された、排ガスまたは粉体用搬送空気の中から灰分または粉体を分離・捕集するサイクロンと、前記サイクロンで分離・捕集した灰分または粉体が供給され、この灰分または粉体にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、このプラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分または組成成分を計測する計測装置とを備えた構成とした。
このような構成としたため、複数の各サンプリング点における灰性状が異なっていても、合流した排ガスの灰性状は平均的なものとなり、計測精度が向上する。
更に、既知の粉体を用いて校正をするため、計測装置の校正をリアルタイムで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる灰中未燃分計測装置を示す構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態にかかる灰中未燃分計測装置の要部を示す構成図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態にかかる灰中未燃分計測装置を示す構成図である。
【図4】先に出願した灰中未燃分計測システムを示す構成図。
【図5】先に出願した灰中未燃分計測システムの作用説明図で同図(a)は通常モードの流路説明図、同図(b)は流量計測モードの流路説明図である。
【図6】先に出願した灰中未燃分計測システムの作用説明図で同図(a)はパージモードの流路説明図、同図(b)はサンプルモードの流路説明図である。
【図7】LIBS装置の説明図である。
【符号の説明】
101 煙道
102 煙道内空間
103 イジェクタ
104 粉体フィーダ
105 三方バルブ
106 サイクロン
107 LIBS装置
108,109 イジェクタ
121,122,123 サンプリングプローブ
L1 搬送空気供給ライン
L2 サンプリングライン
L2a,L2b,L2c 分岐サンプリングライン
L3 粉体用搬送空気供給ライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an unburned ash measurement apparatus suitable for use in a boiler such as a thermal power plant, and is devised so that an average value of unburned ash in exhaust gas can be measured.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, chemical analyzers are well known as devices for measuring calorific values, unburnt components, and component compositions of pulverized coal, fly ash (ash), and the like. However, since these analyzers require a considerable amount of time (20 to 120 minutes) from taking a sample to obtaining an analysis result, the measurement results are used for boilers (in the case of a thermal power plant). It was difficult to control.
[0003]
Therefore, the inventors of the present invention have previously conceived of adopting a laser induced breakdown spectroscopy (LIBS method) proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-185817, etc. to make an apparatus.
[0004]
The LIBS method is implemented as shown in FIG.
That is, a measurement object exists (circulates) in the piping 1 of various plants and the like. Measurement objects include pulverized coal, fly ash, and the like. A measurement window 3 having a purge air passage 3a is installed in the
[0005]
The laser beam output from the
[0006]
The generated plasma light is output to the outside from the measurement window 3 of the
[0007]
The
[0008]
The
[0009]
As described above, since the LIBS
[0010]
Therefore, the present inventor has developed and filed a novel unburned ash measurement system that can measure unburned ash in a boiler in real time using the LIBS apparatus described above (Japanese Patent Application No. 2001-2001). 184516).
[0011]
Here, the contents of the previously filed Japanese Patent Application No. 2001-184516 will be described. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the previously applied filing measurement system for unburned ash, FIG. 5 is a diagram for explaining the operation thereof, FIG. 4 (a) is a diagram for explaining a flow path in a normal mode, and FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation, FIG. 6A is an explanatory diagram of the purge mode channel, and FIG. 6B is an explanatory diagram of the sample mode channel.
[0012]
As shown in FIG. 4,
[0013]
In the line between the
[0014]
The gas components centrifuged by the
[0015]
Further, a second sub-sampling line A 2 is separately formed in the middle of the main sampling line A upstream of the
[0016]
The
[0017]
A third sub-sampling line A 3 is branched from the main sampling line A downstream of the
[0018]
The three-
[0019]
Because of such a configuration, first, in the normal mode shown in FIG. 5A, the three-
[0020]
Thus, the sample gas sucked into the main sampling line A by the
[0021]
The ash content separated and collected by the
[0022]
In the boiler, based on the measurement result of the
[0023]
Next, in the flow rate measurement mode shown in (b) of FIG. 5, the three-
[0024]
As a result, the sample gas sucked by the
[0025]
As a result, the unburned component in the ash can be measured while monitoring the flow rate of the sample gas. This flow rate measurement mode is normally operated for about one hour, and further operation is avoided because it causes the clogging of the
[0026]
Next, in the purge mode shown in FIG. 6A, the
[0027]
As a result, the air introduced from the
[0028]
In this purge mode, the ash of the second sub-sampling line A 2 and the third sub-sampling line A 3 can also be purged by switching the three-
[0029]
Finally, in the sample mode shown in FIG. 6B, the three-
[0030]
Thus, the sample gas sucked into the main sampling line A by the
[0031]
After operating for about 2 hours in the mode, the ash collected and acquired in the
[0032]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the unburned ash measurement system of Japanese Patent Application No. 2001-184516 filed earlier, the sampling point of the exhaust gas is one point, so the average values of the unburned ash content and the ash composition components in the exhaust gas are accurately determined. There was a possibility that it could not be measured.
[0033]
An object of the present invention is to provide an unburned ash measurement apparatus capable of accurately measuring the unburned ash content in ash and the average values of ash composition components in view of the above-described conventional technology. .
[0035]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention that solves the above problems is a sampling line that samples and conveys the exhaust gas from a plurality of locations in the flue where the exhaust gas generated from the furnace of the boiler exists,
The sampling line is connected and exhaust gas is supplied, and when the carrier air is supplied, an ejector that sucks the exhaust gas and sends it to the downstream side together with the carrier air;
A pipe that is connected to the ejector after passing through the flue, and a carrier air supply line that feeds carrier air to the ejector;
A powder carrier air supply line that is piped in a state of passing through the flue and then coming out of the flue and carrying powder carrier air;
A powder feeder connected to and connected to the carrier air supply line for powder and mixing powder into the carrier air for powder whose type and concentration of the component are known in advance;
The exhaust gas sent from the ejector and the carrier air for powder mixed with powder from the carrier air supply line for powder are supplied, and the carrier air for powder mixed with the exhaust gas sent from the ejector and powder. A three-way valve to switch and select one to send out,
A cyclone for separating and collecting ash or powder from the exhaust gas or powder carrier air supplied from the three-way valve;
The ash or powder separated and collected by the cyclone is supplied, the ash or powder is irradiated with a laser to make its composition component into plasma, and the plasma light generated from this plasma is incident on the spectrometer. And a measuring device for measuring unburned components or compositional components in the ash from the spectrum light dispersed in the above.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an unburned ash measurement apparatus according to the present invention will be described in detail based on the drawings.
[0037]
<First Embodiment>
FIG.1 and FIG.2 shows the unburned ash content measuring apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. In FIG. 1, 101 is a boiler flue, and 102 is a space inside the flue.
[0038]
As shown in FIG. 1, an ejector 103, a powder feeder 104, a three-
[0039]
The exhaust gas existing in the
[0040]
In FIG. 2, the exhaust gas G flows from the front surface side to the back surface side of the paper, and a plurality of sampling probes 121, 122, 123 are inserted into the
[0041]
The
[0042]
The exhaust gases G sampled by the sampling probes 121, 122, and 123 are joined, connected to the sampling line L 1 in FIG. 1, heated in the
[0043]
Returning to FIG. 1, the carrier air supply line L <b> 2 enters the
[0044]
When the carrier air A1 is supplied, the ejector 103 sucks the exhaust gas G from the sampling line L1, and transports the exhaust gas G together with the carrier air A1 toward the three-
[0045]
The powder carrier air supply line L <b> 3 passes through the
[0046]
The powder supply feeder 104 is connected to and connected to the carrier air supply line L3 for powder, and the type of composition component and the concentration of the component are known in advance, and calibration powder is mixed into the carrier air A2. To do.
[0047]
The three-
[0048]
When the exhaust gas G mixed with the carrier air A <b> 1 is supplied, the
[0049]
A LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy)
[0050]
The ash and powder that have passed through the
[0051]
In the normal measurement mode (when the unburned amount is measured), the three-
[0052]
On the other hand, in the calibration mode, the powder mixed in the carrier air A2 (powder supplied from the powder feeder 104) supplied from the carrier air supply line L3 for powder is sent to the
[0053]
Further, in order to perform calibration adjustment, it is only necessary to add the powder feeder 104 and the powder carrier air supply line L3, so that an extra cyclone for calibration is unnecessary, and the configuration of the calibration apparatus is simple. Become.
[0054]
<Second Embodiment>
FIG. 3 shows an unburned ash measurement apparatus according to a second embodiment obtained by improving the first embodiment shown in FIG. In the second embodiment, the sampling line L1 is branched into three in the
[0055]
Carrier air A1a, A1b, and A1c are supplied to the
[0056]
The configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0057]
In the second embodiment, since the exhaust gas G is sucked (multi-point suction) from different positions in the
[0058]
Needless to say, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the sampling line that samples and conveys the exhaust gas from a plurality of locations in the flue where the exhaust gas generated from the furnace of the boiler exists, and the sampling line is connected to supply the exhaust gas. And an ejector that sucks exhaust gas when the carrier air is supplied and sends it to the downstream side together with the carrier air, and is piped so as to be connected to the ejector after passing through the flue. A carrier air supply line for supplying to the ejector, a carrier air supply line for powder which is piped in a state of passing through the flue and then coming out of the flue and carrying the carrier air for powder, and the carrier air for powder A powder feeder that is intercalated and connected to the supply line, and that mixes the powder of which the type of composition component and the concentration of the composition component are known in advance into the carrier air for the powder; The exhaust gas sent from the ejector and the carrier air for powder mixed with powder from the carrier air supply line for powder are supplied, and the carrier air for powder mixed with the exhaust gas sent from the ejector and powder. A three-way valve that switches and selects one of them, a cyclone that separates and collects ash or powder from the exhaust gas or powder carrier air supplied from the three-way valve, and a separator that separates and collects the ash or powder. The ash or powder is supplied, laser is irradiated to the ash or powder to make its composition component into plasma, and the plasma light generated from this plasma is incident on the spectroscope, and from the spectrum light spectrally separated by the spectroscope It was set as the structure provided with the measuring device which measures the unburned content in a ash, or a composition component.
Because of such a configuration, even if the ash properties at each of the plurality of sampling points are different, the ash properties of the combined exhaust gas become average, and the measurement accuracy is improved.
Furthermore, since calibration is performed using a known powder, the measurement apparatus can be calibrated in real time.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing an ashes-unburned fuel measuring device according to a first embodiment of the present invention.
[Fig. 2] Fig. 2 is a configuration diagram showing a main part of the unburned ash measurement apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an ashes-unburned fuel measuring device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an ashes unburned fuel measurement system filed earlier.
FIGS. 5A and 5B are operation explanatory views of the previously filed unburned ash measurement system, in which FIG. 5A is a flow path explanatory view in a normal mode, and FIG. 5B is a flow path explanatory view in a flow rate measurement mode; .
6A and 6B are operation explanatory views of the previously filed unburned ash measurement system, wherein FIG. 6A is a flow path explanatory view in the purge mode, and FIG. 6B is a flow path explanatory view in the sample mode.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a LIBS apparatus.
[Explanation of symbols]
101
Claims (1)
このサンプリングラインが接続されて排ガスが供給されており、搬送空気が供給されると排ガスを吸引して搬送空気と共に下流側に送り出すイジェクタと、
前記煙道内を通過してから前記イジェクタに接続されるように配管されており、搬送空気を前記イジェクタに供給する搬送空気供給ラインと、
前記煙道内を通過してから煙道外に出る状態で配管されて粉体用搬送空気を搬送する粉体用搬送空気供給ラインと、
この粉体用搬送空気供給ラインに介装・接続されており組成成分の種類と組成成分の濃度が予め分かっている粉体を粉体用搬送空気に混入する粉体フィーダと、
前記イジェクタから送り出された排ガスと、前記粉体用搬送空気供給ラインから粉体が混入した粉体用搬送空気が供給され、イジェクタから送り出された排ガスと粉体が混入した粉体用搬送空気の一方を切換・選択して送り出す三方バルブと、
前記三方バルブから供給された、排ガスまたは粉体用搬送空気の中から灰分または粉体を分離・捕集するサイクロンと、
前記サイクロンで分離・捕集した灰分または粉体が供給され、この灰分または粉体にレーザを照射してその組成成分をプラズマ化し、このプラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光から灰中の未燃分または組成成分を計測する計測装置とを備えたことを特徴とする灰中未燃分計測装置。A sampling line for sampling and conveying the exhaust gas from a plurality of locations in the flue where the exhaust gas generated from the furnace of the boiler exists,
The sampling line is connected and exhaust gas is supplied, and when the carrier air is supplied, an ejector that sucks the exhaust gas and sends it to the downstream side together with the carrier air;
A pipe that is connected to the ejector after passing through the flue, and a carrier air supply line that feeds carrier air to the ejector;
A powder carrier air supply line that is piped in a state of passing through the flue and then coming out of the flue and carrying powder carrier air;
A powder feeder connected to and connected to the carrier air supply line for powder and mixing powder into the carrier air for powder whose type and concentration of the component are known in advance;
The exhaust gas sent from the ejector and the carrier air for powder mixed with powder from the carrier air supply line for powder are supplied, and the carrier air for powder mixed with the exhaust gas sent from the ejector and powder. A three-way valve to switch and select one to send out,
A cyclone for separating and collecting ash or powder from the exhaust gas or powder carrier air supplied from the three-way valve;
The ash or powder separated and collected by the cyclone is supplied, the ash or powder is irradiated with a laser to make its composition component into plasma, and the plasma light generated from this plasma is incident on the spectrometer. And a measuring device for measuring unburned components or compositional components in the ash from the spectrum light dispersed in the ash.
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