JP2003042915A

JP2003042915A - 排ガスサンプリング装置

Info

Publication number: JP2003042915A
Application number: JP2001229285A
Authority: JP
Inventors: Taketo Yagi; 武人八木; Takeshi Kobayashi; 健小林; Takao Kurata; 孝男倉田; Masataka Obara; 正孝小原
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP4613461B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ダストの付着・堆積がほとんど無く、ダスト
による触媒反応を回避して高いガス分析精度を得ること
ができ、かつフィルタ性能を長時間維持し、そのメンテ
ナンス間隔を大幅に延長することができる排ガスサンプ
リング装置を提供する。【解決手段】中空円筒部１４ａを有する旋回チャンバ
ー１４と、中空円筒部の軸線に沿って延び通気性を有し
かつ内部が中空なろ過フィルタ１６と、中空円筒部の一
端部に接続され接線方向に排気ガスを導入するガス導入
管１８と、中空円筒部の他端部に接続され接線方向に排
気ガスを排出するガス排気管２０と、ろ過フィルタの内
側からガスを外部に取り出すガスサンプリング管２２と
を備える。ガスサンプリング管２２には、測定装置が連
通しており、取り出したガスをガス分析する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排ガスダクト（煙
道）からダストを除去して排ガスをガスサンプリングす
るための排ガスサンプリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、ボイラ設備の一例を示す図であ
る。この図において、１は燃料タンク、２は加熱器、３
はボイラ、４は脱硝装置、５は予熱器、６は集塵器、７
は脱硫装置、８はスタック（煙突）である。

【０００３】ボイラ設備やゴミ焼却設備等（以下、ボイ
ラ設備等という）の燃焼排ガスには、硫黄化合物（例え
ばＳＯｘ）や窒素化合物（例えばＮＯｘ）等の有害成分
が含まれている。そのためボイラ設備等では、これらを
除去するために、脱硫装置７や脱硝装置４が設置されて
いる。また、これらの設備を最適条件で運転するため
に、例えば、図中のａ〜ｅで示す箇所において、燃焼排
ガス中の排ガスをサンプリングし、ＳＯｘ，ＮＯｘ等の
濃度をガス分析する必要がある。

【０００４】従来、かかる排ガスのサンプリングは、煙
道ガス採取装置が用いられていた。この装置は、一次濾
過器、冷却器、二次濾過器を通過したガスをサンプルビ
ン内に採取し、これをガスクロマトグラフ等で分析する
ものである。一次濾過器は、高温の煙道（排ガスダク
ト）内に挿入するので、濾材（フィルタ）として、耐熱
性の多孔質材が用いられる。また、二次濾過器は、ダス
トを完全に除去するために、フィルタとして、ガラスウ
ール、石英ウール、濾紙、焼結金属等が用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】排ガス中のＳＯ₃ガス
は水蒸気と反応して硫酸ミストを形成する。そのため、
例えば硫酸ミストの発生を防止するために、ＳＯ₃の濃
度の高いダクト部では、排ガス温度を例えば約４００℃
以上の高温に保持する必要があり、その分、予熱器５等
のエネルギーロスが大きくなる。

【０００６】そのため、エネルギーロスを最小限度に抑
えるためにも、ダクト中のＳＯ₃濃度を正確に計測する
必要がある。ところが、排ガス中のＳＯｘは、大部分が
ＳＯ ₂ガスであり、その１０％程度がＳＯ₃ガスであるに
すぎない。そのため、ＳＯ₃ガスの濃度分析を行う場
合、大量のガスをサンプリングする必要がある。

【０００７】しかし、従来のようなフィルタを用いた場
合、ダストがフィルタに付着して蓄積され、フィルタ性
能が急速に低下するため、頻繁にメンテナンスする必要
がある問題点があった。また、フィルタで捕獲されるダ
ストは、ほとんどが燃焼灰であり、これに含まれるＶ₂
Ｏ₅（五酸化バナジウム）等の触媒作用によりＳＯ₂ガス
がＳＯ₃ガスになり、ＳＯ₃ガスの濃度が増大する問題点
があった。そのため、従来のガス分析では、頻繁にメン
テナンスを必要とするにもかかわらず、ダストの触媒反
応の影響で、ガス分析の精度が低下する問題点があっ
た。

【０００８】この問題点を解決するために、本発明の発
明者等は、図４に示すような「排ガスサンプリング装
置」を創案し出願した（特願平１１−３７４１０１号、
未公開）。この装置は、吸気口１０ａが燃焼設備の煙道
９の上流側に接続され排気口１０ｂが煙道の下流側に接
続されたダクト１０と、ダクトの途中に挿入され内壁が
ダクトと略同一断面形状を有する筒状のフィルタ１１
と、フィルタの外側を覆うと共にろ過された排ガスを取
り出す取り出し口１２ａを有するカバー１２とを備え、
ダストがフィルタ内側に付着、堆積せずそのまま煙道に
戻されるようにしたものである。なお、この図で１３は
ポンプである。

【０００９】しかし、図４の排ガスサンプリング装置の
場合でも、長時間連続的にガスサンプリングを継続する
と、サンプリングガスの流れと共にダストが少しずつフ
ィルタ内面に付着し、その一部がフィルタ内に堆積し
て、ダストの触媒作用により、ガス分析精度が低下する
問題があった。

【００１０】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、ダ
ストの付着・堆積がほとんど無く、ダストによる触媒反
応を回避して高いガス分析精度を得ることができ、かつ
フィルタ性能を長時間維持し、そのメンテナンス間隔を
大幅に延長することができる排ガスサンプリング装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、中空円
筒部（１４ａ）を有する旋回チャンバー（１４）と、該
中空円筒部の軸線に沿って延び通気性を有しかつ内部が
中空なろ過フィルタ（１６）と、前記中空円筒部の一端
部に接続され接線方向に排気ガスを導入するガス導入管
（１８）と、中空円筒部の他端部に接続され接線方向に
排気ガスを排出するガス排気管（２０）と、前記ろ過フ
ィルタの内側からガスを外部に取り出すガスサンプリン
グ管（２２）とを備える、ことを特徴とする排ガスサン
プリング装置が提供される。

【００１２】本発明の構成によれば、ガス導入管（１
８）が中空円筒部（１４ａ）の一端部に接続され接線方
向に排気ガスを導入し、ガス排気管（２０）が中空円筒
部の他端部に接続され接線方向に排気ガスを排出するの
で、排気ガスは中空円筒部で旋回しながら螺旋状に移動
して排出される。従って、排気ガスに含まれるダストは
旋回による遠心力で半径方向外方に移動し、中空円筒部
の軸線に沿った中心部にはダストがほとんど近寄らない
状態となる。また、この中空円筒部の軸線に沿った中心
部に、通気性を有しかつ内部が中空なろ過フィルタ（１
６）が設けられているので、ほとんどダストが浮遊して
いない排気ガスからろ過フィルタの内側にガスを吸引す
ることができる。従って、長時間使用しても、ろ過フィ
ルタの表面（外面）にダストの付着・堆積がほとんど生
じないので、ダストによる触媒反応を回避して高いガス
分析精度を得ることができ、かつフィルタ性能を長時間
維持し、そのメンテナンス間隔を大幅に延長することが
できる。

【００１３】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
旋回チャンバー（１４）は、中空円筒部（１４ａ）の内
面に螺旋状に固定された螺旋板（１４ｂ）を有し、該螺
旋板により導入された排気ガスを螺旋状にガイドする。
この構成により、螺旋板（１４ｂ）により中空円筒部
（１４ａ）に導入された排気ガスを螺旋状にガイドし
て、排気ガスの中空円筒部での旋回と螺旋状の軸移動を
助長することができる。

【００１４】前記ガス導入管（１８）は燃焼設備の煙道
（９）に接続され、前記ガス排気管（２０）はガス導入
管より下流側の前記煙道に接続され、かつガス排気管
（２０）には、煙道から旋回チャンバー内に排気ガスを
吸引しかつ煙道に戻すための吸引ポンプ（１３）を備え
る。この構成により、吸引ポンプ（１３）により、煙道
（９）から旋回チャンバー内に吸引され、旋回チャンバ
ーで螺旋状に旋回し、更に煙道に戻る排気ガスの流れを
形成することができる。

【００１５】本発明の好ましい第１実施形態によれば、
前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ水平である。こ
の構成により、従来の排ガスサンプリング装置（例えば
先行出願）と容易に交換してその性能を向上させること
ができる。

【００１６】また、本発明の好ましい第１実施形態によ
れば、前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ鉛直であ
り、前記ガス導入管（１８）はその上端部に設けられ、
前記ガス排気管（２０）はその下端部に設けられ、更に
ガス排気管より下方に中空円筒部を仕切りダストが下方
に落下可能なダスト分離板（１５）を有する。この構成
により、遠心分離したダストをその自重で下方に移動
し、ダスト分離板（１５）の下方に落下させて、その再
浮上を防止し、かつその回収を容易化できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
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】図１は、本発明の第１実施形態を示す図で
ある。この図において、（Ａ）は排ガスサンプリング装
置の全体構成図、（Ｂ）はその主要部の拡大図である。
図１において、本発明の排ガスサンプリング装置は、旋
回チャンバー１４、ろ過フィルタ１６、ガス導入管１
８、ガス排気管２０及びガスサンプリング管２２を備え
る。

【００１９】旋回チャンバー１４は、少なくともその一
部に中空円筒部１４ａを有する。すなわち、この例で
は、旋回チャンバー１４の軸線がほぼ水平であり、全体
が中空円筒形に形成されているが、本発明はこれに限定
されず、中空円筒形以外の形状、例えば従来のサイクロ
ンのようにテーパ部分をその一部に有してもよい。ま
た、この例では、旋回チャンバー１４の中空円筒部１４
ａの内面に螺旋状に固定された螺旋板１４ｂを有する。
この螺旋板１４ｂは、ガス導入管１８から導入された排
気ガスを螺旋状にガイドしてガス排気管２０まで導く機
能を有する。なお、この螺旋板１４ｂは必須ではなく、
ガス導入管１８から導入される排気ガスの流入速度が十
分に大きく、強い旋回流を形成できる場合には、省略す
ることができる。

【００２０】ガス導入管１８は、中空円筒部１４ａの一
端部（この例では左端）に接続され、中空円筒部１４ａ
の接線方向に排気ガスを導入するようになっている。ま
た、このガス導入管１８は、図１（Ａ）に示すように燃
焼設備の煙道９に接続される。この煙道９の位置は、例
えば図３のａ〜ｅで示した箇所である。

【００２１】ガス排気管２０は、中空円筒部１４ａの他
端部（この例では右端）に接続され、中空円筒部１４ａ
の接線方向に排気ガスを排出する。なお、ガス導入管１
８の接線方向とガス排気管２０の接線方向は、排気ガス
が内部でスムースに螺旋状に旋回するように最適位置に
設定する。従って、中空円筒部１４ａに対して同一方向
の側面（例えば図のように上側）に両方を設置する場合
には、ガス導入管１８とガス排気管２０は、中空円筒部
１４ａの直径方向反対側となる。また、逆に、中空円筒
部１４ａの反対方向の側面（例えば図で上側と下側）に
それぞれを設置する場合には、同一の側となる。

【００２２】図１（Ａ）に示すように、ガス排気管２０
はガス導入管１８より下流側の煙道９に接続される。ま
た、このガス排気管２０には吸引ポンプ１３が設けら
れ、煙道９から旋回チャンバー１４内に排気ガスを吸引
し、旋回チャンバー１４内で排気ガスを螺旋状に旋回さ
せ、更に排気ガスを煙道９に戻すようになっている。

【００２３】ろ過フィルタ１６は、中空のフィルタであ
る。このフィルタは、例えば焼結金属フィルタ又はセラ
ミックスフィルタであり、ガス分析に影響する大きさの
微細なダストが通過できない大きさの空気孔が形成され
ている。また、このろ過フィルタ１６は、この例では中
空円筒形であり、中空円筒部１４ａの軸線に沿って延び
ている。更に、この例では、ろ過フィルタ１６の一端
（図で左端）は、中空円筒部１４ａの側面で閉じられ、
他端（図で右端）はガスサンプリング管２２に直接連通
している。

【００２４】ガスサンプリング管２２は、ろ過フィルタ
１６の内側に連通し、その内側からガスを外部に取り出
すようになっている。このガスサンプリング管２２は、
図示しない測定装置に連通しており、取り出したガスを
ガス分析するようになっている。かかる測定装置には、
特願平１１−３７４１０３号（未公開）に開示した「Ｓ
Ｏ３濃度計」、或いはその他の周知のガス分析装置を用
いることができる。

【００２５】図２は、本発明の第２実施形態を示す図で
ある。この例において、中空円筒部１４ａの軸線はほぼ
鉛直であり、ガス導入管１８はその上端部に設けられ、
ガス排気管２０はその下端部に設けられている。また、
ガス排気管２０より下方に中空円筒部１４ａを仕切るダ
スト分離板１５を有する。このダスト分離板１５は、ダ
ストが下方に落下可能な大きさの目（開口）を有する多
孔板又は金網であり、一旦落下したダストの再浮上を防
止するようになっている。その他の構成は図１の第１実
施形態と同様である。なお、このダスト分離板１５の代
わりに、又はこれと併用して、旋回チャンバー１４の下
方をテーパ状に細くし、その下端から連続的に或いはバ
ッチ的にダストを排出するようにしてもよい。

【００２６】上述した本発明の構成によれば、ガス導入
管１８が中空円筒部１４ａの一端部に接続され接線方向
に排気ガスを導入し、ガス排気管２０が中空円筒部１４
ａの他端部に接続され接線方向に排気ガスを排出するの
で、排気ガスは中空円筒部で旋回しながら螺旋状に移動
して排出される。従って、排気ガスに含まれるダストは
旋回による遠心力で半径方向外方に移動し、中空円筒部
の軸線に沿った中心部にはダストがほとんど近寄らない
状態となる。また、この中空円筒部の軸線に沿った中心
部に、通気性を有しかつ内部が中空なろ過フィルタ１６
が設けられているので、ほとんどダストが浮遊していな
い排気ガスからろ過フィルタの内側にガスを吸引するこ
とができる。従って、長時間使用しても、ろ過フィルタ
の表面（外面）にダストの付着・堆積がほとんど生じな
いので、ダストによる触媒反応を回避して高いガス分析
精度を得ることができ、かつフィルタ性能を長時間維持
し、そのメンテナンス間隔を大幅に延長することができ
る。

【００２７】また、中空円筒部１４ａの内面に螺旋状に
固定された螺旋板１４ｂにより中空円筒部１４ａに導入
された排気ガスを螺旋状にガイドして、排気ガスの中空
円筒部での旋回と螺旋状の軸移動を助長することができ
る。

【００２８】更に、ガス排気管２０に吸引ポンプ１３を
備えることにより、煙道９から旋回チャンバー内に吸引
され、旋回チャンバーで螺旋状に旋回し、更に煙道に戻
る排気ガスの流れを形成することができる。

【００２９】また、中空円筒部１４ａの軸線をほぼ水平
にする構成により、従来の排ガスサンプリング装置（例
えば先行出願）と容易に交換してその性能を向上させる
ことができる。

【００３０】また、中空円筒部１４ａの軸線をほぼ鉛直
にし、更に、ダスト分離板１５を備える構成により、遠
心分離したダストをその自重で下方に移動し、ダスト分
離板１５の下方に落下させて、その再浮上を防止し、か
つその回収を容易化できる。

【００３１】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更でき
ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】上述したように、本発明は、遠心分離フ
ィルタとろ過フィルタの長所を組み合わせたものであ
る。すなわち、遠心分離方式のフィルタにおける遠心分
離により、ダストの付着を大幅に低減し、かつ焼結金属
タイプの抽出方向を逆にしたろ過フィルタによりガスの
精密ろ過を可能にしたものである。

【００３３】従って、本発明の排ガスサンプリング装置
は、ダストの付着・堆積がほとんど無く、ダストによる
触媒反応を回避して高いガス分析精度を得ることがで
き、かつフィルタ性能を長時間維持し、そのメンテナン
ス間隔を大幅に延長することができる、等の優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す図である。

【図２】本発明の第２実施形態を示す図である。

【図３】ボイラ設備の一例を示す図である。

【図４】未公開の先行発明の模式図である。

【符号の説明】

１燃料タンク、２加熱器、３ボイラ、４脱硝装
置、５予熱器、６集塵器、７脱硫装置、８スタ
ック（煙突）、９煙道、１０ダクト、１０ａ吸気
口、１０ｂ排気口、１１フィルタ、１２カバ
ー、１２ａ取り出し口、１３吸引ポンプ、１４
旋回チャンバー、１４ａ中空円筒部、１４ｂ螺旋
板、１５ダスト分離板、１６ろ過フィルタ、１８
ガス導入管、２０ガス排気管、２２ガスサンプリン
グ管

フロントページの続き (72)発明者小林健東京都江東区豊洲３丁目１番15号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内 (72)発明者倉田孝男東京都江東区豊洲３丁目１番15号石川島播磨重工業株式会社東京エンジニアリングセンター内 (72)発明者小原正孝東京都千代田区大手町２丁目２番１号石川島播磨重工業株式会社本社内Ｆターム(参考） 2G052 AA02 AC25 AD04 AD24 AD42 BA03 BA14 CA03 CA04 CA12 DA21 EA03 EA08 JA10 JA13 JA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空円筒部（１４ａ）を有する旋回チャ
ンバー（１４）と、該中空円筒部の軸線に沿って延び通
気性を有しかつ内部が中空なろ過フィルタ（１６）と、
前記中空円筒部の一端部に接続され接線方向に排気ガス
を導入するガス導入管（１８）と、中空円筒部の他端部
に接続され接線方向に排気ガスを排出するガス排気管
（２０）と、前記ろ過フィルタの内側からガスを外部に
取り出すガスサンプリング管（２２）とを備える、こと
を特徴とする排ガスサンプリング装置。
【請求項２】前記旋回チャンバー（１４）は、中空円
筒部（１４ａ）の内面に螺旋状に固定された螺旋板（１
４ｂ）を有し、該螺旋板により導入された排気ガスを螺
旋状にガイドする、ことを特徴とする請求項１に記載の
排ガスサンプリング装置。
【請求項３】前記ガス導入管（１８）は燃焼設備の煙
道（９）に接続され、前記ガス排気管（２０）はガス導
入管より下流側の前記煙道に接続され、かつガス排気管
（２０）には、煙道から旋回チャンバー内に排気ガスを
吸引しかつ煙道に戻すための吸引ポンプ（１３）を備え
る、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガスサンプリ
ング装置。
【請求項４】前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ
水平である、ことを特徴とする請求項１に記載の排ガス
サンプリング装置。
【請求項５】前記中空円筒部（１４ａ）の軸線がほぼ
鉛直であり、前記ガス導入管（１８）はその上端部に設
けられ、前記ガス排気管（２０）はその下端部に設けら
れ、更にガス排気管より下方に中空円筒部を仕切りダス
トが下方に落下可能なダスト分離板（１５）を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の排ガスサンプリング
装置。