JP2004138266A

JP2004138266A - 燃焼炉排ガス監視方法及びその装置

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Publication number: JP2004138266A
Application number: JP2002300847A
Authority: JP
Inventors: Takeo Usui; 碓井　建夫; Hirotoshi Kawabata; 川端　弘俊; Yujo Marukawa; 丸川　雄浄; Hiroaki Kosaka; 小坂　博昭
Original assignee: THERMO TECHNO KK
Current assignee: THERMO TECHNO KK
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【目的】燃焼炉から排出される黒煙やススの発生量の変動やダイオキシンの濃度の変動が正しく把握できる燃焼炉排ガス監視方法を提供しようとするものである。
【解決手段】燃焼炉から排出される全排ガスの一定割合量を分岐して導入し、この導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を５００℃以上で燃焼させて排出すると共に、導入した排ガス中の燃焼の前後における酸素分圧を測定してその酸素分圧差を求め、この酸素分圧差を基に、導入した排ガスの燃焼による消費酸素量を求めることにより、全排ガス中の浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子の総合計量を求めるとともに、この総合計量の時間的変化を監視する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼炉排ガス監視方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現代における都市部の市民生活や産業活動からは、多くのごみが発生し、これらのごみは、その相当量が、燃焼炉で焼却処分される。この焼却の際に、黒煙やスス、それに、有害なダイオキシンが発生し、燃焼炉からの排ガスに含まれて、燃焼炉の外部に放出される。このため、燃焼炉による燃焼で、これらの黒煙やスス、ダイオキシン等が極力発生しない燃焼方法が探求されるとともに、燃焼炉から排出される黒煙やスス、ダイオキシンの濃度が最小となるような燃焼状態が維持されるように、燃焼炉の燃焼状態を監視することが重要となってきている。この燃焼炉の燃焼状態の監視方法としては、燃焼炉の排ガスの酸素分圧を監視するのが一般的である。
例えば、平成１４年度における厚生労働省の指導では、排ガスの酸素分圧は、１２％以上となるようにするとされており、この指導により、燃焼炉の排ガスの酸素分圧が１２％以上となるように監視が行なわれている。これは、燃焼炉における不完全燃焼を、黒煙やスス、ダイオキシン等の発生の要因と考え、燃焼炉における燃焼が不完全燃焼を起こさないようにする観点から定められたものと考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃焼炉の排ガスの酸素分圧は、必ずしも排ガスの黒煙やスス、ダイオキシンの濃度とは、相関関係に無いことが判明している。例えば、ダイオキシンの場合、燃焼空気量一定、且つ、ごみ燃焼速度も一定で、燃焼炉が燃焼温度８００℃で運転され、排ガス中の酸素分圧が１５％の場合に、燃焼温度をさらに１０００℃に高めるために高発熱物である重油等を吹き込んで燃焼させ、酸素分圧が１２％以下となった場合、ダイオキシン濃度は減少し、増加することは無い。或は、燃焼温度一定、且つ、ごみ燃焼速度一定で燃焼させている場合に、燃焼空気量を減少させた場合、排ガス中の酸素分圧は減少するが、ダイオキシン濃度も減少する場合がある。このような例からも分かるとおり、排ガス中の酸素分圧は、必ずしも排ガス中のダイオキシンの濃度とは、相関関係に無いことから、燃焼炉の排ガス中の酸素分圧が一定であっても、必ずしも排ガス中のダイオキシンの濃度が一定であるとは限らない。そのため、燃焼炉の排ガス中の酸素分圧を監視するだけでは、排ガス中の黒煙やススの発生量の変動やダイオキシンの濃度の変動を正しく把握することはできないという問題があった。
そこで、この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、燃焼炉から排出される黒煙やススの発生量の変動やダイオキシンの濃度の変動が正しく把握できる燃焼炉排ガス監視方法及びその装置を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、燃焼実験を行なった結果、後述するように、ダイオキシンの濃度は、燃焼の排ガス中に含まれる浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの個数と正の相関関係があることを見出した。これは、ダイオキシンのみならず、黒煙やススの発生にも関係しており、この発明は、この事実に着目してなされたものである。
【０００５】
本発明の燃焼炉排ガス監視方法は、燃焼炉から排出される全排ガスの一定割合量を導入し、この導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を５００℃以上で燃焼させて排出すると共に、前記導入した排ガス中の前記燃焼の前後における酸素分圧を測定してその酸素分圧差を求め、この酸素分圧差を基に前記導入した排ガスの前記燃焼による消費酸素量を求めることにより、前記全排ガス中の前記浮遊カーボン粒子及び前記浮遊ハイドロカーボン粒子の総合計量を求めるとともに、この総合計量の時間的変化を監視してなることを特徴としている。
【０００６】
また、上記の燃焼炉排ガス監視方法における燃焼において、浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を捕捉して燃焼を容易且つ確実にする未燃粒子トラップフイルターを用いるのが好ましい。
【０００７】
また、上記の燃焼炉排ガス監視方法において、前記導入した排ガス中の、前記燃焼の前における水素濃度、一酸化炭素濃度、或いは、メタン等の炭化水素ガス濃度の少なくともひとつを測定して、これらの燃焼に要する必要酸素量を求めるとともに、前記消費酸素量からこの必要酸素量を差し引くことにより、前記消費酸素量を修正するのが好ましい。
【０００８】
また、上記の、燃焼炉排ガス監視方法において、前記導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を完全に燃焼させるのに十分な量の酸素を、前記導入した排ガス中に、前記燃焼の前に供給するのが好ましい。
【０００９】
次に、本発明の燃焼炉排ガス監視装置について説明する。本発明の燃焼炉排ガス監視装置は、燃焼炉から排出される全排ガスの一定割合量を導入するとともに排出する排ガス導入路と、前記排ガス導入路の途中に設けられ、導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子および浮遊ハイドロカーボン粒子を、５００℃以上で燃焼させる未燃粒子燃焼促進部と、前記未燃粒子燃焼促進部の入口に設けられ、前記導入した排ガス中の燃焼前酸素分圧を測定する燃焼前酸素分圧測定手段と、前記未燃粒子燃焼促進部の出口に設けられ、前記導入した排ガス中の燃焼後酸素分圧を測定する燃焼後酸素分圧測定手段と、前記燃焼前酸素分圧と前記燃焼後酸素分圧とからその酸素分圧差を求め、この酸素分圧差を基に前記未燃粒子燃焼促進部における前記燃焼による消費酸素量を求めることにより、前記全排ガス中の前記浮遊カーボン粒子及び前記浮遊ハイドロカーボン粒子の総合計量を求める浮遊カーボン粒子量算出手段と、前記総合計量の時間的変化を監視する監視手段と、を備えてなることを特徴としている。
【００１０】
上記の燃焼炉排ガス監視装置において、未燃粒子燃焼促進部に、浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を捕捉して燃焼を容易且つ確実にする未燃粒子トラップフイルターを備えることが好ましい。
【００１１】
また、上記の燃焼炉排ガス監視装置において、前記未燃粒子燃焼促進部の前記入口に設けられ、前記導入した排ガス中の前記燃焼前の水素濃度、一酸化炭素濃度、或いは、メタン等の炭化水素ガス濃度の少なくともひとつを測定するガス濃度測定手段と、前記ガス濃度測定手段の測定を基に、前記導入した排ガス中の前記ガス濃度測定手段の測定対象のガスの燃焼に要する必要酸素量を求めるとともに、前記消費酸素量からこの必要酸素量を差し引くことにより前記消費酸素量を修正してなる修正手段とを備えることが好ましい。
【００１２】
また、上記の燃焼炉排ガス監視装置において、未燃粒子燃焼促進部の入口の手前に、導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を完全に燃焼させるのに十分な量の酸素を、導入した排ガス中に供給する酸素供給手段を備えることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例につき、図面に基づき詳しく説明する。本発明の発明者は、燃焼炉によるダイオキシンの発生のメカニズムを解明すべく、燃焼実験を行なった。図４は、この燃焼実験に用いた燃焼炉の断面図である。図４において、この燃焼炉は一種の電気炉であり、この電気燃焼炉４１は、電気炉ヒータ４２、燃焼筒４３、燃焼物投入路４４、水冷部４５、るつぼ４６、熱電対４７、４８、アルミナボール４９、及び、排ガス路５０で構成されている。
【００１４】
燃焼実験は、次のように行なった。燃焼物としては、直径が２００μｍ程度の、塩化ビニール粉末（１００％ＰＶＣ）、または、塩化ビニール粉末とカーボンの粉末を５対９５の割合で混合したもの（５％ＰＶＣ＋９５％Ｃ）を用いた。この燃焼物５１を、燃焼物投入路４４の入口から、電気燃焼炉４１内に矢印５２に示すように投入し、燃焼筒４３の中央に設置されたるつぼ４６内で燃焼させる。するとこの燃焼物５１が酸化されてガス状となり、このガス状物質は、燃焼筒４３の下部に敷きつめられ、電気炉ヒータ４２で加熱されたアルミナボール４９の隙間に入り込んで、さらに燃焼される。この燃焼温度は、約８００℃となるようにしている。燃焼後の排ガスは、燃焼筒４３の底部中央に接続された排ガス路５０を通って矢印５３の方向へ排出される。この排ガスに含まれるダイオキシンの濃度と、浮遊未燃物粒子である浮遊カーボンと浮遊ハイドロカーボンとの合計個数を測定した。尚、電気燃焼炉４１内の燃焼状態を制御するために、燃焼物投入路４４の入口から、酸素の割合を調整した、入り側燃焼支援ガスを供給している。この入り側燃焼支援ガスは、酸素と窒素で構成され、その構成比率が異なる３種類のものを使用した。これらは、酸素と窒素の割合がそれぞれ、５対９５（酸素分圧５％ガス）、２１対７９（酸素分圧２１％ガスで、通常の空気）、及び、４０対６０（酸素分圧４０％ガス）である。
【００１５】
上記の電気燃焼炉４１において、燃焼物投入路４４の周辺を、水冷部４５で冷却しているが、これは、Ｄｅ　Ｎｏｖｏ合成により３００℃前後で発生するとされるダイオキシンの発生の影響をなくするために、３００℃前後の温度となるのを防止するためであり、燃焼物投入路４４の周辺を、４０℃前後に押えている。
【００１６】
上記でなされた、排ガスに含まれるダイオキシンの濃度と、浮遊未燃物粒子である浮遊カーボンと浮遊ハイドロカーボンの個数の測定結果を、図５に示す。この図５から、１００％ＰＶＣを燃焼させた場合について見ると、酸素分圧５％ガスで燃焼させた場合は、ダイオキシン濃度はかなり高いが、酸素分圧４０％ガスで燃焼させた場合よりも、酸素分圧２１％ガスで燃焼させたほうが、ダイオキシン濃度が低い結果が出ており、燃焼状態を決定する入り側燃焼支援ガスの酸素分圧と、ダイオキシンの濃度との間には、必ずしも相関関係があるとは言えないことが分かる。しかし、排ガスに含まれるダイオキシンの濃度と浮遊未燃物粒子である浮遊カーボンと浮遊ハイドロカーボンの個数とは、燃焼物の種類や入り側燃焼支援ガスの酸素分圧に関係なく、正比例の関係にあることがわかる。尚、図５のグラフにおいて、（ｓ．ｔ．ｐ．）　は、Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　の略であり、数値が、常温、常圧の状態に換算されていることを示している。
【００１７】
上記の実験結果を利用すれば、浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を計測して、その変化を監視することにより、排ガス中に含まれる燃焼炉の排ガスのダイオキシンの濃度変化をチェックすることができる。また、浮遊カーボンと浮遊ハイドロカーボンはダイオキシンの発生のみならず黒煙やススの発生原因ともなるので、浮遊未燃物粒子である浮遊カーボンと浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を計測して、その変化を監視することにより、これらの発生要因の量的変化の監視を行うこともできる。
しかしながら、排ガス中に含まれる浮遊カーボンと浮遊ハイドロカーボンは、燃焼させることができる浮遊未燃物粒子であるが、実際には、排ガス中に含まれる浮遊物質には、燃焼しない浮遊物質も多少ではあるが含まれる。そこで、本発明では、燃焼させることができる浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンを完全燃焼させて、その際消費される酸素の量を測定することにより、浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を求める方法を採用した。
図１は、この方法に基づき構成された第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置の構成を示した図である。
【００１８】
図１において、第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置１では、燃焼炉（図示されていない）で発生する排ガスを排ガスの流通方向６へ、排気口へ向けて排出する排出路２と、この排出路２から分岐して設けられ、この排出路２から排ガス６の一部を導入して分岐導入した排ガスの流通方向７へ流通させて排出する分岐排出路３とで、排ガスの流通路が構成される。この分岐排出路３の途中には、排ガスに含まれる浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンを完全燃焼させる未燃物燃焼促進部４を設けるとともに、未燃物燃焼促進部４の入口には、燃焼前酸素分圧測定プローブ１１、燃焼前水素濃度測定部２１、及び、燃焼前一酸化炭素濃度測定部２２を設け、未燃物燃焼促進部４の出口には、燃焼後酸素分圧測定プローブ１２を設け、未燃物燃焼促進部４の出口と分岐排出路３の排出口である分岐路排気口との間に、吸引ポンプ５を設けている。この吸引ポンプ５は、排ガスの一部を排出路２から分岐して分岐排出路３へ導入するための排ガスの吸引を行なうものである。また、排出路２には、排出路酸素分圧測定プローブ１３を設ける。また、燃焼前酸素分圧測定プローブ１１と燃焼後酸素分圧測定プローブ１２の出力信号は、マイクロコンピュータ等で構成される浮遊カーボン粒子量算出部（図示されていない）に接続され、この浮遊カーボン粒子量算出部の出力信号は、マイクロコンピュータ等で構成される浮遊カーボン粒子量監視部（図示されていない）に接続されている。
【００１９】
上記の燃焼前酸素分圧測定プローブ１１や燃焼後酸素分圧測定プローブ１２、或は排出路酸素分圧測定プローブ１３として用いられる酸素分圧測定プローブは、熱電対等の温度測定センサや、酸素分圧を酸素濃淡電池の原理で測定するための測定電極と標準電極を備えており、温度測定センサの出力信号や、測定電極と標準電極との間の起電力を浮遊カーボン粒子量算出部へ入力することで、演算により酸素分圧を求める。尚、排出路酸素分圧測定プローブ１３は、従来から行なわれている燃焼炉の一般的な燃焼の監視用に用いられる。
また、燃焼前水素濃度測定部２１は、分岐排出路３に分岐導入された排ガス中の水素濃度を測定する部分であって、例えば、錫の酸化物の焼結体を水素ガスで還元させて、そのときの電気伝導度の変化により水素濃度を測定する半導体ガスセンサー式混合ガス分析システム（フィガロ技研製）等を用いる。また、燃焼前一酸化炭素濃度測定部２２は、分岐排出路３に分岐導入された排ガス中の一酸化炭素濃度を測定する部分であって、例えば、一酸化炭素に赤外線を透過させてその吸光度を測定することにより一酸化炭素濃度を測定する赤外線吸光分析法を用いた赤外線検出計（島津製作所製）等を用いる。
【００２０】
図２は、図１の未燃物燃焼促進部４の構成を示した断面図であり、この未燃物燃焼促進部４には、浮遊未燃物粒子である排ガスに含まれる浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンを完全燃焼させるための、ヒータ４ｂが備えられている。このヒータ４ｂは、未燃物燃焼促進部４における燃焼温度が７００℃以上になるように構成されているが、５００℃以上であればよい。またこの未燃物燃焼促進部４には、浮遊未燃物粒子を捕捉して燃焼を容易且つ確実にする、セラミックスフイルターで形成された未燃物トラップフイルター４ａが備えられている。排ガスに含まれる浮遊未燃物粒子は、数十ミクロンの大きさで飛散しやすいため、このような未燃物トラップフイルターを用いることは、浮遊未燃物粒子である浮遊カーボンや浮遊ハイドロカーボンを完全燃焼させるのに、非常に有効である。
【００２１】
次に、上記の第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置の動作について説明する。
図１の燃焼炉排ガス監視装置１において、排出路２から分岐排出路３へ分岐して導入される排ガスが、燃焼炉から排出される全排ガスの一定割合量となるようにガス吸引ポンプ５の吸引量を調整する。分岐排出路３へ導入された排ガス（以下、導入排ガスと称する）は、分岐排出路３の途中に設けられた未燃物燃焼促進部４で燃焼させた後、分岐排出口へ排出する。この際、未燃物燃焼促進部４の入口に設けられた燃焼前酸素分圧測定プローブ１１の起電力が浮遊カーボン粒子量算出部へ入力されて、導入排ガスの燃焼前の酸素分圧が求められる。また、燃焼前水素濃度測定部２１、及び、燃焼前一酸化炭素濃度測定部２２により測定された導入排ガスの燃焼前水素濃度及び燃焼前一酸化炭素濃度も、浮遊カーボン粒子量算出部へ入力される。また、未燃物燃焼促進部４の出口に設けられた燃焼後酸素分圧測定プローブ１２の起電力が浮遊カーボン粒子量算出部へ入力されて、燃焼後の導入排ガスの酸素分圧が求められる。
【００２２】
浮遊カーボン粒子量算出部では、導入排ガスの燃焼前の酸素分圧から導入排ガスに含まれる燃焼前の酸素量を求めるとともに、導入排ガスの燃焼後の酸素分圧から導入排ガスに含まれる燃焼後の酸素量を求める。そして、燃焼後の酸素量から燃焼前の酸素量を引いて、未燃物燃焼促進部４で燃焼に使用された消費酸素量を求める。この消費酸素量は、浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの燃焼に使用されたものであるから、この消費酸素量から、導入排ガス中の浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を求めることができ、浮遊カーボン粒子量算出部が演算によりこれを求める。
【００２３】
しかし、燃焼炉で発生する排ガス中には、浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボン以外に、量は少ないものの、水素や一酸化炭素が含まれており、未燃物燃焼促進部４における燃焼により、これらの水素や一酸化炭素も燃焼して酸素を消費する。そこで、導入排ガス中の浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を正確に求めるためには、消費酸素量から水素や一酸化炭素の燃焼により消費された酸素の量を差し引く必要がある。そのため、浮遊カーボン粒子量算出部は、燃焼前水素濃度測定部２１、及び、燃焼前一酸化炭素濃度測定部２２により測定された導入排ガスの燃焼前水素濃度及び燃焼前一酸化炭素濃度から、水素及び一酸化炭素の燃焼に要する必要酸素量を演算により求め、消費酸素量からこの必要酸素量を差し引いて、修正消費酸素量を求め、この修正消費酸素量から導入排ガス中の浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの正確な合計粒子量を求める。導入排ガスは、燃焼炉から排出される全排ガスの一定割合量を分岐して導入したものであるから、その量は導入排ガスの全排ガスの一定割合量であり、このため、導入排ガス中の浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの正確な合計粒子量から、全排ガス中の浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの正確な合計粒子量を求めることができる。この合計粒子量を浮遊カーボン粒子量算出部が演算により求める。
【００２４】
浮遊カーボン粒子量算出部は、全排ガス中の浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの正確な合計粒子量を、一定の時間間隔、例えば、１５分毎に求めて、浮遊カーボン粒子量監視部（図示されていない）に入力する。すると、浮遊カーボン粒子量監視部は、浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの正確な合計粒子量の変動を監視し、この変動による差異が、予め設定した一定量以上になると、ダイオキシン濃度変動が所定の範囲を超えているとして、警告を発する。この警告は、発光ダイオードを点灯させたり、ブザー等を鳴動させたり、或は、ＣＲＴ等のディスプレイに文字やマークで表示したり、或はこれらの方法を組み合せたりして行なう。また、上記の変動による差異は、ダイオキシンのみならず、黒煙やススの発生にも関係するので、これらの発生量の変動を監視することができる。
【００２５】
上記の第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置によれば、黒煙やススの発生量や、ダイオキシンの濃度は、燃焼の排ガス中に含まれる浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量と、正の相関関係があることに基づき、排ガス中に含まれる浮遊未燃物粒子を完全燃焼させるとともに、その燃焼の前後の排ガス中の酸素分圧の差から消費酸素量を求めて浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を求め、その合計粒子量の変動量をチェックしているので、黒煙やススの発生量の変動や、ダイオキシン濃度の変動を監視することができる。また、排ガス中に含まれる水素や一酸化炭素の濃度を測定することにより、これらの燃焼による影響を排除しているので、浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を正確に求めることができ、これに基づき正確な監視を行うことができる。
【００２６】
上記の第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置では、未燃物燃焼促進部における燃焼前酸素分圧と燃焼後酸素分圧を測定しているが、酸素分圧の測定に代えて、炭酸ガス濃度測定センサを用いて、炭酸ガス濃度を測定する方法も考えられる。
また、燃焼炉で発生する排ガス中には、メタン等の炭化水素ガスが含まれている場合もあることから、消費酸素量から差し引く酸素の量として、メタン等の炭化水素ガスが燃焼する際に消費する酸素の量も加えたほうが、より精度の高い測定をすることができる。そこで、上記の第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置の燃焼前一酸化炭素濃度測定部２２と未燃物燃焼促進部４との間に、燃焼前炭化水素ガス濃度測定部を挿入するようにしてもよい。この燃焼前炭化水素ガス濃度測定部に用いられる炭化水素ガス濃度の測定方法としては、ゼオライトに被検査ガスを吸着させた後、アルゴンガス等を流して吸着していたガスを流して赤外線吸光法で分析するガスクロマトグラフィ法等があり、これらの原理を用いた日立製作所、東芝、や、島津製作所製の測定装置を使用することができる。
【００２７】
また、上記の第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置では、排出路２から分岐して設けた分岐排出路３へ排ガス６の一部を導入しているが、排出路２から分岐せずに、排出路２内にパイプを設けて、このパイプの内部に排出路２を流れる排ガス６の一部を導入するとともに、このパイプの内部に、燃焼前水素濃度測定部２１、燃焼前一酸化炭素濃度測定部２２、燃焼前酸素分圧測定プローブ１１、未燃物燃焼促進部４、燃焼後酸素分圧測定プローブ１２、及び、吸引ポンプ５を設けるようにしてもよい。
【００２８】
上記の第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置では、導入排ガス中の浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの正確な合計粒子量を求めるのに、未燃物燃焼促進部における燃焼で消費される消費酸素量を基にしている。この方法で、正確な測定を行なうためには、未燃物燃焼促進部における燃焼が完全燃焼であることが前提条件である。そこで、この完全燃焼が確実に行なわれるようにするために、未燃物燃焼促進部に対して十分な酸素を供給する方法が考えられる。次に、この方法を採用した第２実施例の燃焼炉排ガス監視装置について説明する。
【００２９】
図３は、第２実施例の燃焼炉排ガス監視装置の構成を示した図である。図３において、第２実施例の燃焼炉排ガス監視装置は、第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置の構成に、酸素供給部３０を追加したものである。この酸素供給部３０は分岐排出路３に設けられ、酸素貯蔵器３１、酸素吸引ポンプ３２及び酸素供給路３３で構成されており、分岐排出路３に設けられた未燃物燃焼促進部４の入口の手前に酸素を供給する。即ち、導入排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を、完全に燃焼させるのに十分な量の酸素を導入排ガス中に供給する。このため、未燃物燃焼促進部４における完全燃焼を確実に行なわせることができる。この導入排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を、完全に燃焼させるのに十分な酸素の量は、第２実施例の装置を用いた燃焼実験等から、事前に求めておき、これを用いるようにすればよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１または５記載の発明によれば、黒煙やススの発生量や、ダイオキシンの濃度は、燃焼の排ガス中に含まれる浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量と、正の相関関係があることに基づき、排ガス中に含まれる浮遊未燃物粒子を完全燃焼させるとともに、その燃焼の前後の排ガス中の酸素分圧の差から消費酸素量を求めて浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を求め、その合計粒子量の変動量をチェックしているので、黒煙やススの発生量の変動や、ダイオキシン濃度の変動を監視することができる。
【００３１】
請求項２または６記載の発明によれば、未燃物燃焼促進部に未燃物トラップフイルターを用いているので、浮遊未燃物粒子である浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンを捕捉して燃焼を確実に行なうことができるので、浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量測定が正確に行なえ、これに基づく黒煙やススの発生量の変動や、ダイオキシン濃度の変動を正確に監視することができる。
【００３２】
請求項３または７記載の発明によれば、排ガス中に含まれる水素や一酸化炭素、或いはメタン等の炭化水素ガスの濃度を測定することにより、これらの燃焼による影響を排除しているので、浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量を正確に求めることができ、これに基づく黒煙やススの発生量の変動や、ダイオキシン濃度の変動を正確に監視することができる。
【００３３】
請求項４または８記載の発明によれば、導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を、完全に燃焼させるのに十分な量の酸素を導入した排ガス中に供給する。このため、未燃物燃焼促進部における完全燃焼を確実に行なわせることができ、浮遊カーボン及び浮遊ハイドロカーボンの合計粒子量の測定が正確に行なえることから、これに基づく黒煙やススの発生量の変動や、ダイオキシン濃度の変動を正確に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の燃焼炉排ガス監視装置の構成を示した図である。
【図２】第１実施例の未燃物燃焼促進部の構成を示した断面図である。
【図３】第２実施例の燃焼炉排ガス監視装置の構成を示した図である。
【図４】燃焼実験に用いた燃焼炉の断面図である。
【図５】燃焼実験の結果を示したグラフである。
【符号の説明】
１　　燃焼炉排ガス監視装置
２　　排出路
３　　分岐排出路
４　　未燃物燃焼促進部
４ａ　　未燃物トラップフイルター
４ｂ　　ヒータ
５　　ガス吸引ポンプ
６　　排ガスの流通方向
７　　分岐導入した排ガスの流通方向
１１　　燃焼前酸素分圧測定プローブ
１２　　燃焼後酸素分圧測定プローブ
１３　　排出路酸素分圧測定プローブ
２１　　燃焼前水素濃度測定部
２２　　燃焼前一酸化炭素濃度測定部
３０　　酸素供給部
３１　　酸素貯蔵器
３２　　酸素吸引ポンプ
３３　　酸素供給路
４１　　電気燃焼炉
４２　　電気炉ヒータ
４３　　燃焼筒
４４　　燃焼物投入路
４５　　水冷部
４６　　るつぼ
４７、４８　　熱電対
４９　　アルミナボール
５０　　排ガス路
５１　　燃焼物
５２　　燃焼物投入方向
５３　　排ガス排出方向

Claims

燃焼炉から排出される全排ガスの一定割合量を導入し、この導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を５００℃以上で燃焼させて排出すると共に、前記導入した排ガス中の前記燃焼の前後における酸素分圧を測定してその酸素分圧差を求め、この酸素分圧差を基に前記導入した排ガスの前記燃焼による消費酸素量を求めることにより、前記全排ガス中の前記浮遊カーボン粒子及び前記浮遊ハイドロカーボン粒子の総合計量を求めるとともに、この総合計量の時間的変化を監視してなることを特徴とする燃焼炉排ガス監視方法。
前記燃焼において、前記浮遊カーボン粒子及び前記浮遊ハイドロカーボン粒子を捕捉する未燃粒子トラップフイルターを用いてなる請求項１記載の燃焼炉排ガス監視方法。
前記導入した排ガス中の、前記燃焼の前における水素濃度、一酸化炭素濃度、或いは、メタン等の炭化水素ガス濃度の少なくともひとつを測定して、これらの燃焼に要する必要酸素量を求めるとともに、前記消費酸素量からこの必要酸素量を差し引くことにより、前記消費酸素量を修正してなる請求項１または２記載の燃焼炉排ガス監視方法。
前記導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を完全に燃焼させるのに十分な量の酸素を、前記導入した排ガス中に、前記燃焼の前に供給してなる請求項１から３のいずれか１項に記載の燃焼炉排ガス監視方法。
燃焼炉から排出される全排ガスの一定割合量を導入するとともに排出する排ガス導入路と、
前記排ガス導入路の途中に設けられ、導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子および浮遊ハイドロカーボン粒子を、５００℃以上で燃焼させる未燃粒子燃焼促進部と、
前記未燃粒子燃焼促進部の入口に設けられ、前記導入した排ガス中の燃焼前酸素分圧を測定する燃焼前酸素分圧測定手段と、
前記未燃粒子燃焼促進部の出口に設けられ、前記導入した排ガス中の燃焼後酸素分圧を測定する燃焼後酸素分圧測定手段と、
前記燃焼前酸素分圧と前記燃焼後酸素分圧とからその酸素分圧差を求め、この酸素分圧差を基に前記未燃粒子燃焼促進部における前記燃焼による消費酸素量を求めることにより、前記全排ガス中の前記浮遊カーボン粒子及び前記浮遊ハイドロカーボン粒子の総合計量を求める浮遊カーボン粒子量算出手段と、
前記総合計量の時間的変化を監視する監視手段と、を備えてなることを特徴とする燃焼炉排ガス監視装置。
前記未燃粒子燃焼促進部に、前記浮遊カーボン粒子及び前記浮遊ハイドロカーボン粒子を捕捉する未燃粒子トラップフイルターを備えてなる請求項５記載の燃焼炉排ガス監視装置。
前記未燃粒子燃焼促進部の前記入口に設けられ、前記導入した排ガス中の前記燃焼前の水素濃度、一酸化炭素濃度、或いは、メタン等の炭化水素ガス濃度の少なくともひとつを測定するガス濃度測定手段と、
前記ガス濃度測定手段の測定を基に、前記導入した排ガス中の前記ガス濃度測定手段の測定対象のガスの燃焼に要する必要酸素量を求めるとともに、前記消費酸素量からこの必要酸素量を差し引くことにより前記消費酸素量を修正してなる修正手段と、を備えてなる請求項５または６記載の燃焼炉排ガス監視装置。
前記未燃粒子燃焼促進部の前記入口の手前に、前記導入した排ガス中に含まれる浮遊カーボン粒子及び浮遊ハイドロカーボン粒子を完全に燃焼させるのに十分な量の酸素を、前記導入した排ガス中に供給する酸素供給手段を備えてなる請求項５から７のいずれか１項に記載の燃焼炉排ガス監視装置。