JP2004251675A - 差圧による気体流量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二本の差圧導圧配管の内部における気体の温度上昇に伴う温度差が許容値以上であること担保とすることで、二本の差圧導圧配管を排気塔外に設置したことによる機能を満足することに着目した導圧配管構造を提供する。
【解決手段】煙突あるいは高層構造物などの排気塔１の排出路出口端付近に、排出される気体の差圧を計測する差圧検出器５が設けられ、差圧検出器５からの二本の差圧導圧配管１１、１２が差圧伝送器６に接続されて、差圧に基づく気体流量が測定される気体流量測定装置であって、二本のそれぞれの差圧導圧配管１１、１２は、排気塔１の外部に配管された金属配管からなって、溶着金属部１３によって接続、一体化され、二本の差圧導圧配管１１、１２の間に熱伝導材１４が配設され、一体化した二本の差圧導管および熱伝導材１４が保温断熱材１５で被覆された構成とした。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、煙突あるいは高架排気塔などの高さの高い構造物、すなわち高層の排気塔の内部を流れて排出される気体（多くは排ガス）の流量の測定を差圧によって行う気体流量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物を含む各種廃棄物の処理施設に設置される排ガス排出用の排気塔にあっては、排気塔を通過する排ガスの流量の計測監視が必要とされる場合がある。
そして、排気塔は、周辺環境への環境影響から非常に高い構造物とされる場合がある。このようなケースにあっては、排気塔の最上部高さは７０ｍ以上の高層になることがほとんどである。
【０００３】
このように高い排気塔にあっても、排ガスの通過流速は非常に遅く、流量計測のためにベンチュリ式又はオリフィス式の計測方法が採用される。これらの計測方法は差圧を利用した気体流量計測手段としてよく知られている。
高層である排気塔の出口端付近に差圧検出器を配設し、流量検出端からの差圧を取り出して計測することが行われている。
【０００４】
従来の検出方式として、１）高層部へ差圧伝送器を設置する形体、２）排気塔内部に二本の差圧電圧配管を設けて計測する形体、３）排気塔の外壁に二本の差圧導圧配管を設けて計測する形体が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の検出方式についての現状の問題点と今後の発生が予想される問題点は次の通りである。
前述した三方式に関し、個別記載する。
１．高層部への差圧伝送器設置方式
電子式計測器の設置位置が、地上７０ｍ以上の高所となり、年次点検その他の運用上の問題があり、現在実施されていない。
【０００６】
２．排気塔内部への差圧検出導管設置方式
前記２に示す方式によれば、直射日光の影響は受けず、排気塔内の流体に依存した温度に二本の差圧導圧配管がなり正確な計測ができる。このため、本方式を採用することが現在は最も多い。しかし、排気塔内の環境により腐食が助長されることがあるほか、当然発生する経年劣化による腐食らでも再施行する必要が生じ、その場合に排気塔内部施工であるために再施工困難（事実上不可能）となる。
【０００７】
３．排気塔外壁への差圧検出導管の設置方式
電子式計測器の設置場所は地上とすることができ、年次点検その他の問題は解決できるが、二本の差圧導圧管が日光の影響を受け温度差を生じ、その温度差により発生する上昇気流（上昇する流れ）により差圧の正確な測定ができない。排気塔の流量測定における計測差圧は、数ｍｍ〜数十ｍｍ水柱と非常に小さく、両方の管の温度差を１〜２℃にすることが求められるが、二本の差圧導圧管に保温等実施してもこの温度差に収めることは困難である。又、真空断熱配管とし、直射日光の影響を抑制することも考えられるが、差圧導圧管それぞれを真空断熱配管で施工した場合であってもやはり直射日光の影響を受け両管の温度差を完全に抑制することはできない。両方の差圧導圧配管を１つの真空断熱配管内に収納する場合であっても、両管の温度差を同一温度にすることは困難であり、更に非常に高価な配管となるほか、真空層の経年劣化・再真空排気を考えると採用はできない。
以上の記載の通りいずれの方法を採用しても問題がある。しかし現状は、その他の選択肢がないためいずれかの方式にて施工しているのが現状である。
【０００８】
前述した問題を解決するためには、煙突外部への導管施工が可能で差圧導圧配管相互に温度差をつけない構造が必要である。
真空断熱配管・保温配管は全て入熱抑制方式であるが、入熱を完全に遮断することは不可能であり、入熱による配管の温度上昇を防止することも当然不可能である。このため、新装置には入熱を防止することに加え、配管相互が積極的に熱伝達を行い温度差を生じない構造にすることが求められる。問題は、配管相互の温度差を生じさせないことであり、温度を上げ下げしないことではない。本発明は、二本の差圧導圧配管の内部における気体の温度上昇に伴う温度差が許容値以内であることを担保とすることで、二本の差圧導圧配管を排気塔外に設置したことによる機能を満足することに着目した導圧配管構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、煙突あるいは高層構造物などの排気塔の排出路出口端付近に、排出される気体の差圧を計測する差圧検出器が設けられ、該差圧検出器からの二本の差圧導圧配管が差圧伝送器に接続されて、差圧に基づく気体流量が測定される気体流量測定装置において、前記二本のそれぞれの差圧導圧配管は、排気塔の外部に配管された金属配管からなって、溶着金属部によって接続、一体化され、前記二本の差圧導圧配管の間に熱伝導材が配設され、一体化した二本の差圧導管および前記熱伝導材が保温断熱材で被覆された構造として差圧による気体流量測定装置を提供する。
【００１０】
保温断熱材は円筒状形状をなし、その内部の一部に空白領域が形成され得る。前記円筒状形状の保温断熱材の内部の空白領域は、定ピッチ間隔で塞がれた構成とされ得る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例の概略全体構成を示す。図の例にあっては、排気塔１は地上から７０ｍの高さを持つ例であり、排気塔１内の気体排出路２を徐々に流速を増す排ガス３が流れ、出口から煙４として排出される。
排気塔１の排気路出口端付近には従来と同様にベンチュリ式あるいはオリフィス式などの差圧計測を行う差圧検出器５が設けられる。
【００１２】
そして、地上付近には従来と同様に差圧伝送器６が設置され、得られた信号は電気信号配線７を介して流量処理装置、例えばパソコンなどのコンピュータ（図示せず）による処理装置に伝送され、排ガスの刻々の流量が算出され、コンピュータの画面に表示されたり、プリンタによってプリントアウトされる。
【００１３】
差圧検出器５の高圧部と差圧部の２ヶ所と差圧伝送器６とを結んで同径状の二本の差圧導圧配管１１、１２が排気塔１の外部に排気塔１に沿って設けられる。二本の差圧導圧配管の一方は、高圧側導圧配管１１となり、他方は低圧側導圧配管１２となる。高圧側導圧配管１１、低圧側導圧配管１２の内部にはそれぞれ差圧検出器５の高圧側部、低圧側部に接続された導圧路２１、２２が形成されている。
【００１４】
図２および図３に高圧側導圧配管１１と低圧側導圧配管１２の配設状況を示す。
これらの図において、高圧側導圧配管１１と低圧側導圧配管１２は、それぞれ金属管からなり、溶着金属部１３によって接続、一体化固定される。すなわち、金属の溶着によって高圧側導圧配管１１と低圧側導圧配管１２とは一体とされる。二本の差圧導圧配管１１、１２の間にはこれらに接して、また溶着金属部１３に接して熱伝導材１４が配設される。熱伝導材１４としては公知のものであってよい。
【００１５】
図に示すように、熱伝導材１４は、二本の差圧導圧配管１１、１２の間であって凹みのある部分を埋め、溶着金属部１３を被覆するように設けられているが、凹みの一部、あるいはこれから盛り上がるようにして設けられてもよい。また、熱伝導材１４の長さは二本の差圧導圧配管１１、１２の長さと同じようにされる。
【００１６】
本実施例の場合、上述のように構成され、一体化された二本の差圧導圧配管１１、１２と、溶着金属部１３と、熱伝導体１４とは円筒状の保温断熱材１５によって被覆されてツインヒートコンダクション管が構成される。保温断熱材１５の内部は空間部２５とされ、この空間部２５に上述した構成が一体として配設される。従って、この空間部２５の内部に熱伝導材１４が配設される。図にあっては一部において、空間部２５内に形成された空間領域を形成している。
【００１７】
このような構成によって、二本の導圧配管１１、１２の間には熱伝導がなされ、ツインヒートコンダクション管の内部は空白領域による断熱効用部とされる。この空白領域は、定ピッチで塞ぎ施工がなされて形成され、各領域は空気が静止する、いわば静止空気空間とされる。
【００１８】
保温断熱材１５の内壁の一部はそれぞれの導圧配管１１、１２の一部、すなわち二つの最遠部において接触している。
ツインヒートコンダクション管に設けられる溶着金属部１３と熱伝導体１４と保温断熱材１５とからなる温度均一化部材は、二本の導圧配管１１、１２のすべての長さにおいて、例えば７０ｍの長さに亘って設けられる。
【００１９】
以上のように、本実施例によれば、
１）排気塔上部開口部付近内部の差圧（流量）検出端にオリフィス又はベンチュリ管等からなる差圧検出器５が設置される。
２）差圧検出器５から排気塔１の外側面に敷設した二本の差圧導圧配管１１、１２により地上に設置している差圧伝送器６に差圧が伝達される。
３）差圧伝送器６は、差圧を検出し、電気信号に変換し、電気信号配管７を経由して、上位の流量計（パソコン）に信号を伝送し、流量が測定される。
【００２０】
更に、この場合に、
４）二本の差圧導圧配管、すなわち高圧側配管１１と低圧側導圧配管１２は溶着金属部１３によって接続される。
５）金属接続に加え、固体伝導面積を高めるために、更に二本の導圧配管１１、１２の間に熱伝導材を充填し、固体熱伝導を積極的に行う構造とした。
６）更に、外部からの入熱抑制のために外面部に保温断熱材１５で被覆した。
７）更に、保温断熱材１５の内部に空白領域（空間部）を形断し、断熱効用部とした。
【００２１】
次に、管内温度と発生差圧を検討する。
差圧導圧配管の両端が密閉されている場合、両方の管内流体温度差により生ずる圧力差は次式で求められる。
【００２２】
Ｐｖ＝ＲＴ＝一定 より
Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２
Ｐ２＝Ｐ１・Ｔ２／Ｔ１
ここで、Ｐ：圧力
Ｔ：温度
Ｖ：容積
Ｒ：ガス定数
従って、直射日光の影響をより受ける配管側の内部気体温度Ｔ２＝２１℃＝２９４°Ｋ、影響を受けない側の配管の内部気体温度をＴ１＝２０℃＝２９３°Ｋ、圧力を大気圧Ｐ１＝１．０３３２ｋｇｆ／ｃｍ２ａｂｓとするとＰ２＝１．０３６８ｋｇｆ／ｃｍ２ａｂｓとなり、圧力差ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１＝０．００３６ｋｇｆ／ｃｍ２＝３６ｍｍＨ２０の差圧相当となる。
【００２３】
この差圧は管の両端が閉塞されていない場合には、その差圧により管開口部側への擬似流れとして現れ、その流れ相当分の差圧が計測誤差となる。
しかしながら、本実施例の場合、上述の４）〜６）あるいは４）〜７）の構成によって流れ相当分の差圧がほとんど発生することがなく、計測誤差がなくなる。
【００２４】
従来方式の配管及び保温施工の状況で行った試験データを次に示す。
試験に用いた配管は通常発電所にて採用されている下記に示す標準仕様の配管施工にて実施した。
［１］配管サイズ ：２０Ａ
［２］配管材質 ：ＳＵＳ３０４ＴＰ−Ａ
［３］配管肉厚 ：２ｍｍ
［４］保温材 ：ポリエスチレン整形品
［５］保温厚さ ：３０ｍｍ
［６］保温外面使用 ：ＳＵＳ板金仕上げ
［７］日射模擬 ：垂直および水平投射
試験の結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
本実施例のツインヒートコンダクション管にて同様の試験を行った結果を図４に示す。
試験に用いたツインヒートコンダクション管の仕様は下記の通りである。
［１］配管サイズ ：２０Ａ
［２］配管材質 ：ＳＵＳ３０４ＴＰ−Ａ
［３］配管肉厚 ：２ｍｍ
［４］配管相互間 ：溶着接続 ＋ 熱伝導剤充填
［５］保温材 ：ポリエスチレン整形品
［６］保温厚さ ：３０ｍｍ
［７］保温空間処理 ：定ピッチグラスウール充填
［８］保温外面使用 ：ＳＵＳ板金仕上げ
［９］日射模擬 ：垂直投射
試験結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
すなわち、高圧側導圧配管１１と低圧側導圧配管１２の内部における気体温度はほとんど同一となって温度差による流れ相当分の差圧はほとんど計測されない。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、高圧側導圧配管と低圧側導圧配管の内部における気体温度はほとんど同一となって温度差による流れ相当分の差圧はほとんど計測されず、二本の導圧配管を排気塔の外部に設けることのメリットを生かすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である二本の導圧配管を排気塔外に設置する例を示す概略図。
【図２】本発明の実施例の構成を示す断面図。
【図３】図２の断面側面図。
【図４】試験図を示す図。
【符号の説明】
１…排気塔、５…差圧検出器、６…差圧伝送器、１１…高圧側導圧配管、１２…低圧側導圧配管、１３…溶着金属部、１４…熱伝導材、１５…保温断熱部、２５…空白領域（空間部）。

Claims (3)

1. 煙突あるいは高層構造物などの排気塔の排出路出口端付近に、排出される気体の差圧を計測する差圧検出器が設けられ、該差圧検出器からの二本の差圧導圧配管が差圧伝送器に接続されて、差圧に基づく気体流量が測定される気体流量測定装置において、
   前記二本のそれぞれの差圧導圧配管は、排気塔の外部に配管された金属配管からなって、溶着金属部によって接続、一体化され、前記二本の差圧導圧配管の間に熱伝導材が配設され、一体化した二本の差圧導管および前記熱伝導材が保温断熱材で被覆されたこと
   を特徴とする差圧による気体流量測定装置。
2. 請求項１において、保温断熱材は円筒状形状をなし、その内部の一部に空白領域が形成されることを特徴とする差圧による気体流量測定装置。
3. 請求項２において、前記円筒状形状の保温断熱材の内部の空白領域は、定ピッチ間隔で塞がれた構成とされていることを特徴とする差圧による気体流量測定装置。

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