JP4621966B2 - ガス抽気装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼設備等から排出されたダストを含む排ガスから排ガスを抽気するガス抽気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ボイラやごみ焼却器等の燃焼設備から排出される排ガスには硫黄酸化物や窒素酸化物等の有害な成分が含まれている。これらの排ガスを大気に放出するには、排煙脱硫装置や排煙脱硝装置等の排煙処理装置で無害化することが必要である。
【0003】
一般的な燃焼設備を、図を参照して、説明する。図4は、一般的な燃焼設備の概念図である。
燃焼設備200では、アスファルトタンク201に貯蔵された燃料を、加熱器202で加熱し、ボイラ203で燃焼する。燃焼した後のガスには、燃料に由来するダストが混じっている。ダストが混じったガスは、ガスダクト101を介して、脱硝装置204、予熱器205、集塵機206を経由して、吸収搭207でSOx等を吸収され、煙突208から大気開放される。
【0004】
例えば、SO2とSO3が、ガスダクト101を通過するガスに含まれている。
SOxが結露してガスダクト101を腐食するのを防止するために、酸露点以上の温度にガス温度を維持している。SO3の含有量が減ると酸露点が下降するので、排煙処理装置のダクトの温度を下げることができる。しかし、従来の分析装置はSO3を連続測定する事ができなかったので、SO3の含有量を大目に予測してダクトの温度を維持していた。そのため、SO3の含有量を正確に把握できる場合に比べて、ガスダクト101の温度を高くしなければならなかった。
また、SO3をアンモニアに吸収させて処理している。SO3の含有量が減るとアンモニアの量が少なくして、アンモニア消費量を減らすことができる。しかし、従来の分析装置はSO3を連続測定する事ができなかったので、SO3の含有量を大目に予想してアンモニアを処理装置に供給していた。
【0005】
このため、燃焼設備や排煙処理装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物等の分析装置の開発が盛んに行われている。
この分析装置の一つとしてSO3ガスの連続分析装置がある。従来の分析方法ではSO3ガスをリアルタイムに連続測定することができなかった。
そこで、出願人は、SO3を連続測定できる計測装置を開発した。出願人は、特願平11年第374103号において、煙道から排ガスを吸入する吸入用配管及び上記煙道に排ガスを排出する排出用配管を有すると共に、対向する二つの透明窓を有するキャビテイと、該キャビテイ内に光を照射するための光源と、上記キャビテイの外部に配置され、上記光源からの光を上気キャビテイ内に複数回往復させるための反射ミラーと、往復後の光のうち波長200nm〜260nmの光を分光分析することにより上記排ガス中のSO3濃度を算出する算出手段とを備えたSO3濃度計の発明を出願した。
【0006】
上記構成により煙道から排ガスが吸入されたキャビティ内に光源からの光を複数回往復させ、往復後の光を分光分析することにより排ガス中のSO3濃度を計測することができる。
この際に、吸入用配管の途中にフィルタを設けてガスのダストを除去している。排ガスがダストを含む場合に、キャビティ内に進入したダストが光源からの光を散乱させて計測誤差を生じさせることを防止している。
【0007】
上述のガス分析装置を使用すれば、燃焼設備や排煙処理装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物等の分析を連続して行うことができ、ボイラやごみ焼却器等の燃焼設備の運転を適切に行うことができる。
例えば、SO2とSO3とが同時に含まれている排ガスの場合、SO2とSO3の成分割合を連続して測定することができ、酸露点の温度を的確に把握でき、SO2とSO3とが結露しないようにダクトの温度を適切に制御することで、ダクトの腐食を防止できる。
また、SO3の量を連続して測定すれば、SO3の処理のためのアンモニアの量を適切に管理できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、触媒能力を有するダストが排ガス中に混ざっている場合がある。
従来のフィルタを用いたガス分析装置の場合、ダストがガスを抽気するガス抽気装置のフィルタに捕捉される。ダストはフィルタの目に詰まったままとなる。そのダストが分析対象である成分に対して触媒能力がある場合、フィルタを通過したガスの成分が変化してしまう。ガスの成分が変化してしまうと、ガス分析装置の測定データが、実際にガスダクトを通過するガスの成分と異なってしまうという問題があった。
例えば、五酸化バナジウムはダストの主要成分の一つである。五酸化バナジウムは、所定温度でSO2とO2を反応させてSO3を生成させる触媒能力がある。五酸化バナジウムのダストが吸入用配管の途中に設けられたフィルタの目に捕捉されると、SO2とSO3とが混じったガスがフィルタを通過した際に、一部のSO2がO2と反応してSO3になるので、ガス中のSO3の濃度が上昇する。ガス分析装置の分析したSO2とSO3の比が、ガスダクトを流れるガスの真のSO2とSO3の比と異なってしまう。
この例の様に、ガス分析装置の測定データが、ガスダクトを通過するガスの真のガス成分を分析できないと、上述の様なボイラやごみ焼却器等の燃焼設備の運転を適切に行うことができなくなる。
【0009】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、従来のガス抽気装置にかわって、連続的にガス中に含まれるダストを除去し、かつ触媒能力のあるダストが混じっていてもガス成分に変化を与えずにガスを抽気できるガス抽気装置を提供しようとする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るダストの混じったガスが流れるガスダクトからサンプルガスを抽気するガス抽気装置は、ガスが流入するガス流入口とガスが流出するガス流出口とを有するガス室と、ガスからダストを除去してサンプルガスを通過させる多孔質フィルタと、サンプルガスが流出するサンプルガス流出口を有するサンプルガス室と、前記多孔質フィルタを振動させる加振手段とを備え、前記多孔質フィルタが前記ガス室と前記サンプルガス室とを間仕切っており、
前記加振手段は、上下方向に伸縮を自由にすることができる上部伸縮継ぎ手及び下部伸縮継ぎ手を有しているものとした。
【0011】
上記本発明の構成により、ダストの混じったガスが、ガス流入口からガス室に流入し、ガス流出口から流出する。ガス室のガスの一部が多孔質フィルタを通過してダストを除去されてサンプルガス室へ移る。サンプルガスは、サンプルガス流出口から流出する。加振手段が、多孔質フィルタを振動させ、ダストを振るい落とすので、多孔質フィルタにダストが溜まらず、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【0012】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記多孔質フィルタの面が前記ガス室内を流れるガスの流れ方向と平行になっているものとした。
上記本発明の構成により、多孔質フィルタの面がガスの流れ方向と平行で、ガス中のダストが多孔質フィルタの面にぶつかることが少ないので、多孔質フィルタの面がダストを捕捉しにくい。
【0013】
また、本発明に係るガス抽気装置は、さらに、前記ガス室内を流れるガスが上から下へ流れるものとした。
上記本発明の構成により、ガスがガス室を上から下へ流れ、ガスに含まれるダストが、重力に乗って落ちるので、多孔質フィルタの面がダストをさらに捕捉しにくい。
【0014】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記ガス室が端部を対向させて同軸に配置されるガス流入配管とガス流出配管とを有し、該ガス流入配管が前記ガス流入口を形成し、該ガス流出配管が前記ガス流出口を形成し、前記サンプルガス室が前記ガス流入配管と前記ガス流出配管とが連通する気密のサンプルガス容器と該サンプルガス容器の外壁に連通するサンプルガス流出配管とを有し、該サンプルガス流出配管が前記サンプルガス流出口を形成し、前記多孔質フィルタが円筒形状フィルタであり、前記円筒形状フィルタの一端がガス流入配管に連通し、前記円筒形状フィルタの他端がガス流出配管に連通しているものとした。
上記本発明の構成により、ガスが、ガス流入配管から流入して多孔質フィルタの円筒内部を通り、ガス流出配管から流出し、そのガスの一部が、多孔質フィルタでダストを除去されてサンプルガス容器に入り、そのサンプルガスが、サンプルガス流出配管から流出するので、シンプルな構造であり、ダストが溜まりにくく、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【0015】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記加振手段が前記多孔質フィルタに固着した電圧駆動振動子を有するものとした。
上記本発明の構成により、電圧駆動振動子が多孔質フィルタを直接に加振するので、多孔質フィルタに捕捉されたダストが多孔質フィルタから振るい落とされ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【0016】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記加振手段が前記サンプルガス室または前記ガス室を形成する壁に固着した機械式振動器を有するものとした。
上記本発明の構成により、機械式振動器が前記サンプルガス室または前記ガス室を直接、加振するので、サンプルガス室または前記ガス室に溜まったダストをガスの流れに乗せて流出させることができ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい第一の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0018】
本発明の第一の実施形態に係るガス抽気装置付きガス分析装置の構造を説明する。図1は、本発明の第一の実施形態の概念図である。図3は、本発明の第一の実施形態のガス抽気装置を設けたガス分析装置の概念図である。
【0019】
最初に、ガス分析器の構造を簡単に説明する。ガス分析装置100は、ガス抽気装置102と予熱温度調整器104と予熱器105とキャビティー106と循環ポンプ107と光源108と反射ミラー109と分光器110と光検出素子111と演算器112とヒータ113と温度調節器114とを備える。
【0020】
ガス抽気装置102は、ガスダクト101の中を流れるダストを含んだガス1を抽気する装置であり、抽気したガス2からダストを除去し、サンプリングガス4を予熱器105に送る。予熱器105は、予熱調節器104により制御され、サンプリングガス4を計測に必要な温度に予熱する装置であり、予熱したガスをキャビティー106へ送る。キャビティー106は、所定の温度になったガスを密閉する部屋であり、対向する2つの透明窓を有する。循環ポンプ107が、抽気されたサンプリングガスが、キャビティー106内を連続的に通過できる様にしている。光源108は、キャビティー106内に所望の周波数の光を照射するためのものである。反射ミラー109は、光源108からの光をキャビティー106内で複数回往復させるためのミラーであり、透明窓に面して設けられる。分光器110は、入射した光を分光する装置である。光検出素子111は、分光された光を電気信号に変換する素子であり、分光器110の内部に設けられる。演算器112は、光検出素子111の出力した電気信号を元に、ガス成分の濃度(例えばSO3の濃度)を演算する装置である。ヒータ113は、温度調節器114により制御され、キャビティー106内のガス温度を所望の温度に維持する装置である。
【0021】
次に、ガス分析器の作用を簡単に説明する。ダストを含んだガス1が、ガスダクト101を流れる。そのガス1がガス抽気装置102に抽気され、ダストが除去されたサンプルガス4となる。サンプルガス4は、予熱器105により所定の温度に予熱され、キャビティー106に入る。光源108からの光がキャビティー106内を通過し、分光器110により分光をされる。分光された光は、光検出素子111により電気信号に変換さる。演算器112は電気信号からガス成分を演算する。サンプルガス4は、循環ポンプ107により、ガスダクト101に戻される。
【0022】
次に、第一の実施形態に係るガス抽気装置を詳述する。
ガス抽気装置102は、ガス室10とサンプルガス室20と多孔質フィルタ30と加振手段40とガスダクト60と抽気ポンプ70とを備える。
ガス室10は、ガスダクトから抽気したダストを含んだガスを通過させる部屋であり、ガス流入口11とガス流出口12とを有する。ガス流入口11は、ガス流入配管13により形成される。ガス流出口12はガス流出配管14により形成される。ガス流入配管13は、ガス室にガスを流入させるための配管であり、所定の直径Dの円管である。ガス流出配管14は、ガス室からガスを流出させる配管であり、所定の直径Dの円管である。ガス流入配管13とガス流出配管14の軸心が一致しており、その軸心は直立している。ガス流入配管13の下端とガス流出配管14の上端が所定の距離だけ離れて対向する。
【0023】
多孔質フィルタ30は、ガスの中のダスト5を除去して、サンプルガス4のみを通過させるフィルタである。多孔質フィルタ30は、高温で所定の強度を有し、耐腐食性があり、触媒能力を有しない材料(例えば、ステンレス鋼、ガラス)でできた多孔質板であるのが好ましい。多孔質フィルタ30は、ガス流入配管13とガス流出配管14と同断面の円管である。その円管の上端が、ガス流入配管13の下端と結合している。その円管の下端が、ガス流出配管14の上端と結合している。
【0024】
サンプルガス室20は、多孔質フィルタ30を通過したサンプルガス4を通過させる部屋であり、サンプルガス流出口21を有する。サンプルガス室20は、上部フランジ22aと円筒22bと下部フランジ22cとで囲まれる空間である。上部フランジ22aは、環状板であり、内穴をガス流入配管13の外周に固着する。下部フランジ22cは、環状板であり、内穴をガス流出配管14の外周に固着する。円筒22bは、筒状構造物であり、上端を上部フランジ22aの外周と固着し、下端を下部フランジ22cの外周に固着する。サンプルガス流出配管23が円筒22bの一ヶ所に連通している。
【0025】
加振手段40は、電圧駆動振動子41と駆動装置42とを有する。電圧駆動振動子41は、例えばピエゾ素子で、多孔質フィルタ30の外周に固着している。
所定の周波数の電圧の変動により、収縮と伸長を繰り返して、多孔質フィルタ30の表面を振動させる。駆動装置42は、電圧駆動振動子41を駆動する電気機器で、所定の周波数の電圧変動を電圧駆動振動子41に加える。
【0026】
ガスダクト60は、ダストを含んだガスをガスダクトから吸い込み、ガス室を経由して、ガスダクトにもどすための配管である。ガスダクト60は、抽気ダクト60aと吸込ダクト60bと吐出ダクト60cとを有する。
【0027】
抽気ポンプ70は、ガスダクト101からガスを抽気するポンプである。抽気ダクト60aが、ガスダクト101とガス流入配管13を連通する。吸込ダクト60bが、ガス流出配管14と抽気ポンプ70の吸い込み口を連通する。吐出ダクト60cが、抽気ポンプ70の吐出口とガスダクト101を連通する。
【0028】
以下に、ガス抽気装置の作用を説明する。抽気ポンプ70が作動し、ガスダクト内のダストを含んだガス1が抽気ダクト60aを経由して、ガス流入口11に入る。ガス2は、ガス流入口11からガス室20へ入る。ガス2の一部が多孔質フィルタ30でダストを除去され、サンプリングガス4となって、サンプリングガス室20へ入る。サンプリングガス4は、サンプリングガス流出口から流出し、ガス分析装置へ送られる。多孔質フィルタ30で除去されたダストは残りのガスと共にガス流出口12と吸込ダクト60bとを経由して、抽気ポンプ70の吸い込み口に入る。加振手段40の駆動装置42に駆動されて、電圧駆動振動子41が振動し、多孔質フィルタ30が振動する。多孔質フィルタ30に捕捉されたダストは、その振動により、多孔質フィルタ30から離れ、さらに重力によりガス流出口12へ落ちる。ダスト5とガス3は、ガス流出口12に集まり、抽気ポンプ70で昇圧され、ガスダクト101へ戻る。
【0029】
次に、本発明の第二の実施形態に係るガス抽気装置付きガス分析装置の構造を説明する。ガス抽気装置以外の構造と作用は同じなので、異なる部分のみ説明する。本発明の第二の実施形態に係るガス抽気装置を詳述する。図2は、本発明の第一の実施形態の概念図である。
【0030】
加振装置50以外は同じなので、異なる部分のみ説明する。
加振装置50は、上部伸縮継ぎ手51と下部伸縮継ぎ手52と機械式加振機53と駆動装置54とを有する。
上部伸縮継ぎ手51は、上下方向の伸縮を自由にすることのできる伸縮継ぎ手であり、ガス流入配管13に接続される。
下部伸縮継ぎ手52は、上下方向の伸縮を自由にすることのできる伸縮継ぎ手であり、ガス流出配管14に接続される。
機械式加振機53は、サンプルガス室を機械的に振動させる機器であり、例えば、偏心ロータまたは電磁ソレノイド等である。機械式加振機53は、サンプルガス室を上下に振動させる。
駆動装置54は、機械式加振機53を駆動する装置である。
【0031】
第二の実施形態のガス抽気装置の作用は、第一の実施形態と同じなので省略する。
【0032】
上述の実施形態のガス抽気装置を用いれば、ダストを除去したガスをガス分析装置に送ることができ、ガス分析装置は精度の高いガス分析をすることができる。
また、多孔質フィルタにダストがたまるのを防止できるので、ダストが触媒効果を有する場合でも、ガスが触媒作用により変化することを防止でき、ガス分析装置は精度の高いガス分析をすることができる。
また、加振機の種類を選び最適の加振周波数、加振モードで加振することができ、多孔質フィルタに捕捉されたダストの物性によって、最適の加振をすることができる。
【0033】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のダストの混じったガスが流れるガスダクトからサンプルガスを抽気するガス抽気装置は、その構成により、以下の効果を有する。
ダストの混じったガスが、ガス流入口からガス室に流入し、ガス流出口から流出する。ガス室のガスの一部が多孔質フィルタを通過してダストを除去されてサンプルガス室へ移る。サンプルガスは、サンプルガス流出口から流出する。加振手段が、多孔質フィルタを振動させ、ダストを振るい落とすので、多孔質フィルタにダストが溜まらず、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
また、多孔質フィルタの面がガスの流れ方向と平行で、ガス中のダストが多孔質フィルタの面にぶつかることが少ないので、多孔質フィルタの面がダストを捕捉しにくい。
また、ガス室内を流れるガスが上から下へ流れ、ガスに含まれるダストが、重力に乗って落ちるので、多孔質フィルタの面がダストをさらに捕捉しにくい。
また、ガスが、ガス流入配管から流入して多孔質フィルタの円筒内部を通り、ガス流出配管から流出し、そのガスの一部が、多孔質フィルタでダストを除去されてサンプルガス容器に入り、そのサンプルガスが、サンプルガス流出配管から流出するので、シンプルな構造で、ダストが溜まりにくく、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
また、電圧駆動振動子が多孔質フィルタを直接、加振するので、多孔質フィルタに捕捉されたダストが多孔質フィルタから振るい落とされ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
また、機械式振動器が前記サンプルガス室または前記ガス室を直接、加振するので、サンプルガス室または前記ガス室に溜まったダストをガスの流れに乗せて流出させることができ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
従って、連続的にガス中に含まれるダストを除去し、かつ触媒能力のあるダストが混じっていてもガス成分に変化を与えずにガスを抽気できるガス抽気装置を提供できる。
【0035】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態の概念図である。
【図2】本発明の第二の実施形態の概念図である。
【図3】本発明の実施形態を設けたガス分析装置の概念図である。
【図4】燃焼設備の一例の概念図である。
【符号の説明】
1 ガス
2 ガス
3 ガス
4 サンプルガス
5 ダスト
10 ガス室
11 ガス流入口
12 ガス流出口
13 ガス流入配管
14 ガス流出配管
20 サンプルガス室
21 サンプルガス流出口
22 サンプルガス容器
23 サンプルガス排出配管
30 多孔質フィルタ
40 加振手段(第一の実施形態)
41 電圧駆動振動子
42 駆動装置
50 加振手段(第二の実施形態)
51 上部伸縮継ぎ手
52 下部伸縮継ぎ手
53 機械式振動器
54 駆動装置
60 ガスダクト
60a 抽気ダクト
60b 吸込ダクト
60c 吐出ダクト
70 抽気ポンプ
100 ガス分析装置
101 ガスダクト
102 ガス抽気装置
103 サンプルガスダクト
104 予熱調節器
105 予熱器
106 キャビティー
107 循環ポンプ
108 光源
109 反射ミラー
110 分光器
111 光検出素子
112 演算器
113 ヒータ
114 温度調節器
200 燃焼装置
201 アスファルトタンク
202 加熱器
203 ボイラ
204 脱硝装置
205 予熱器
206 集塵器
207 吸収搭
208 煙突
Claims (6)
- ダストの混じったガスが流れるガスダクトからサンプルガスを抽気するガス抽気装置であって、ガスが流入するガス流入口とガスが流出するガス流出口とを有するガス室と、ガスからダストを除去してサンプルガスを通過させる多孔質フィルタと、サンプルガスが流出するサンプルガス流出口を有するサンプルガス室と、前記多孔質フィルタを振動させる加振手段とを備え、前記多孔質フィルタが前記ガス室と前記サンプルガス室とを間仕切っており、
前記加振手段は、上下方向に伸縮を自由にすることができる上部伸縮継ぎ手及び下部伸縮継ぎ手を有する、ことを特徴とするガス抽気装置 - 前記多孔質フィルタの面が前記ガス室内を流れるガスの流れ方向と平行になっていることを特徴とする請求項1に記載のガス抽気装置
- 前記ガス室内を流れるガスが上から下へ流れることを特徴とする請求項1または請求項2の一つに記載のガス抽気装置
- 前記ガス室が端部を対向させて同軸に配置されるガス流入配管とガス流出配管とを有し、該ガス流入配管が前記ガス流入口を形成し、該ガス流出配管が前記ガス流出口を形成し、前記サンプルガス室が前記ガス流入配管と前記ガス流出配管とが連通する気密のサンプルガス容器と該サンプルガス容器の外壁に連通するサンプルガス流出配管とを有し、該サンプルガス流出配管が前記サンプルガス流出口を形成し、前記多孔質フィルタが円筒形状フィルタであり、前記円筒形状フィルタの一端がガス流入配管に連通し、前記円筒形状フィルタの他端がガス流出配管に連通している、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載のガス抽気装置
- 前記加振手段が前記多孔質フィルタに固着した電圧駆動振動子を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載のガス抽気装置
- 前記加振手段が前記サンプルガス室または前記ガス室を形成する壁に固着した機械式振動器を有することを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載のガス抽気装置
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