JP2005172636A - Dust meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火力発電所等における煙道内を流れる排ガス中に含まれるダスト濃度をダストによる光の減衰を利用して連続的にモニタするためのダスト計に関する。 The present invention relates to a dust meter for continuously monitoring the concentration of dust contained in exhaust gas flowing through a flue in a thermal power plant or the like using attenuation of light by dust.
煙道中のダスト量を連続的に計測するダスト計としては、光源と光検出器とからなる投受光ユニットと、煙道を挟んで光源と対向配置した反射鏡とを備え、光源からの光が煙道を通過して反射鏡で反射し、再び煙道を通過して光検出器に入射するまでの間に煙道中のダストにより減衰することを利用して、光検出器の出力から煙道中の排ガスに含まれるダスト量(濃度)を計測するダスト計が知られている(非特許文献1参照。)。 A dust meter that continuously measures the amount of dust in the flue is equipped with a light projecting / receiving unit composed of a light source and a light detector, and a reflecting mirror placed opposite to the light source across the flue. Using the fact that the light passes through the flue, is reflected by the reflector, and is attenuated by dust in the flue before passing through the flue and entering the photodetector again, A dust meter that measures the amount of dust (concentration) contained in the exhaust gas is known (see Non-Patent Document 1).
ダスト計では、煙道に通じる空間に露出した光透過部の光学素子には投受光部窓、反射鏡、参照光を得るためのゼロ反射鏡といった光学素子が存在するが、それらの表面が煙道から拡散してくるダスト、微粒子、粉塵、ミストを含む水蒸気などが付着して汚染されるのを防止するために、外部より計装エアやブロアを用いてパージエアを送り込んでいる。
しかし、ダスト計は24時間連続で運転する装置であり、長時間経過するとパージエアをかいくぐって到達する水蒸気(ダストや硫酸ミスト成分なども含む。以下においても同じ。)も存在する。そのため、それらの水蒸気が結露して成長すると光学素子表面に汚れが発生し、結果として光学素子の実質透過率が変化する。ダスト計の原理は、煙道内のダストにより通過光束が吸収や散乱を受けたときに起こる光量の減少量からダスト量を求めるものであるので、測定光束が通過する光学素子の表面に汚れが付着し、測定光束が汚れ成分によって散乱や屈折を起こすと煙道の見かけの透過率が変化することになり、結果的に実際のダスト濃度と異なるダスト濃度を出力することになる。 However, the dust meter is a device that operates continuously for 24 hours, and there is also water vapor (including dust and sulfuric acid mist components, etc., which also passes through the purge air after a long time). Therefore, when the water vapor condenses and grows, dirt is generated on the surface of the optical element, and as a result, the substantial transmittance of the optical element changes. The principle of the dust meter is to determine the amount of dust from the amount of light reduction that occurs when the passing light beam is absorbed or scattered by dust in the flue, so that dirt adheres to the surface of the optical element through which the measurement light beam passes. If the measurement light beam is scattered or refracted by the dirt component, the apparent transmittance of the flue changes, and as a result, a dust concentration different from the actual dust concentration is output.
そこで本発明は、長時間の運転により煙道に通じる空間に露出した光学素子の表面に付着した汚れが測定結果に与える影響を小さくすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to reduce the influence of dirt attached to the surface of an optical element exposed to a space leading to a flue after a long operation on the measurement result.
本発明は、光源と光検出器を備えた投受光ユニットと、煙道を介して前記光源と対向配置され前記光源により投光された光を前記光検出器に入射させるように反射する反射鏡とを備え、前記光源より照射された光が煙道を通過して前記反射鏡により反射した光を前記光検出器により検出し、その光の減衰量に基づいて前記煙道内のダスト濃度を計測するダスト計であって、前記煙道につながる空間に露出している光学素子の表面に測定光の波長帯に関しては透明な光触媒層を付着させたことを特徴とするものである。 The present invention provides a light projecting / receiving unit including a light source and a light detector, and a reflecting mirror that is disposed so as to face the light source through a flue and reflects the light projected by the light source so as to enter the light detector. The light emitted from the light source passes through the flue and is reflected by the reflecting mirror and is detected by the photodetector, and the dust concentration in the flue is measured based on the attenuation of the light. The dust meter is characterized in that a transparent photocatalyst layer is attached to the surface of the optical element exposed in the space connected to the flue with respect to the wavelength band of the measurement light.
本発明で用いる光触媒の一例としてはTiO2を挙げることができる。TiO2の触媒作用として以下の点を挙げることができる。
(1)有機物の分解除去作用。
(2)超親水性により物体表面に付着する水分を薄い一様な膜として水滴となるのを防ぐ、いわゆる防曇作用。
TiO2光触媒を光学素子の表面に塗付するとその防曇作用により濡れ性が高まり、煙道から拡散してきた水蒸気が冷やされて結露した結果生じる水分が水滴とならず、一様な薄い膜となる。
An example of the photocatalyst used in the present invention is TiO 2 . The following points can be mentioned as the catalytic action of TiO 2 .
(1) Decomposition removal action of organic matter.
(2) A so-called anti-fogging effect that prevents water adhering to the object surface from forming a water droplet as a thin uniform film due to super hydrophilicity.
When the TiO 2 photocatalyst is applied to the surface of the optical element, the wettability is increased by its anti-fogging action, and the water generated as a result of cooling and dew condensation of the water vapor diffused from the flue does not form water droplets, and a uniform thin film Become.
上記の作用を高めるために、光触媒層に向けて光触媒の触媒機能を高める波長の光を照射する光源を前記光学素子の近傍に設けるのが好ましい。 In order to enhance the above action, it is preferable to provide a light source for irradiating light of a wavelength that enhances the catalytic function of the photocatalyst toward the photocatalyst layer in the vicinity of the optical element.
煙道に通じる空間に露出した光学素子の表面に光触媒を付着させたことで、煙道から拡散してきた水蒸気が冷やされて結露した結果生じる水分が水滴とならずに一様な薄い膜となるので、水滴によって測定光束が散乱したり屈折したりすることがなくなり、煙道中の透過率測定(ダスト濃度測定)に大きな影響を及ぼさなくなる。 By attaching the photocatalyst to the surface of the optical element exposed to the space leading to the flue, the water vapor that has diffused from the flue is cooled and condensed. Therefore, the measurement light flux is not scattered or refracted by the water droplet, and the measurement of the transmittance in the flue (dust concentration measurement) is not greatly affected.
光学素子の表面に向けて光触媒の触媒機能を高める光を照射する光源を光学素子の近傍に設ければ、有機物の分解除去作用が働くため、さらに光触媒による作用効果を高めることができる。 If a light source for irradiating light that enhances the catalytic function of the photocatalyst toward the surface of the optical element is provided in the vicinity of the optical element, the action of decomposing and removing the organic matter works, so that the effect of the photocatalyst can be further enhanced.
以下に一実施例を説明する。図1は一実施例のダスト計の構成を示す図である。
18はその内部に煙道を形成するダクトであり、そのダクト18の側壁部分に2つの取付けフランジ16a、16bを対向して設け、取付けフランジ16a、16bにそれぞれ光軸合わせのための調整ユニット22a、22bを介して投受光ユニット3及び反射鏡ヘッド11を装着している。
One embodiment will be described below. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a dust meter according to an embodiment.
投受光ユニット3は光源2と光検出器4とを主体とし、反射鏡ヘッド11は反射鏡10を主体として構成されている。光源2からの光はビームスプリッタ6に照射され、ビームスプリッタ6を通過した光はコリメートレンズ8により平行光束とされて測定光となり、ダクト18内の煙道を経て反射鏡10に至り、反射鏡10によって反射され、再び煙道を経てビームスプリッタ6で反射されて光検出器4に導かれる。通常、反射鏡10としてはガラス製のコーナーキューブが使用される。
The light projecting / receiving
一方、光源2からの光のうち、ビームスプリッタ6によって反射された光は、参照光としてダストの存在しない投受光ユニット3内の空間を介して光検出器4に導かれる。光検出器4に入射するこれらの測定光と参照光は互いに位相をずらして光検出器4に導かれるようになっている。
On the other hand, of the light from the light source 2, the light reflected by the beam splitter 6 is guided to the photodetector 4 as a reference light through a space in the light projecting / receiving
ダクト18内に導かれた測定光は、その光経路上に存在するダスト量に応じて減衰する結果、光検出器4に入射する測定光の光量とその光経路内に存在するダストの量とは反比例関係を有したものとなる。この測定光の光量と参照光の光量との差を求めることによって、部品の劣化、電圧や周囲温度の変化などに影響を受けることなく、ダクト18内の光経路内のダスト量(濃度)を計測することができる。
The measurement light guided into the
また、投受光ユニット3内には、設定された時間ごとにゼロ点(ダスト量ゼロ)の検出を行うための反射板14と、既知のダスト量に対応する減衰を与えるための参照フィルタ12が測定光の経路上に着脱可能に挿入され、これらの挿入時における光検出器4の出力がそれぞれダスト量ゼロ及び既知のダスト量に対応する計測値に変換されるように、測定回路(図示略)を自動的に校正する機能を有している。
投受光ユニット3と反射鏡ヘッド11には、それぞれダクト18に通じる空間に露出した光学素子(レンズや反射鏡、窓等)の表面の清浄を保つために、パージエアの導入口20a、20bを通じてパージエアが吹き付けられる。
Further, in the light projecting / receiving
In order to keep the surfaces of the optical elements (lenses, reflectors, windows, etc.) exposed in the space communicating with the
コリメートレンズ8、反射板14及び反射鏡10の煙道に通じる空間に露出した表面には光触媒層23が付着・固化されている。光触媒層23としてはTiO2層を塗布などの方法で付着・固化させる。
A
コリメートレンズ8、反射板14及び反射鏡10の近傍にはこれらの表面の光触媒層23に向けて紫外光を照射するように光源24a、24b、26、28a、28bが設けられている。反射板14においては、通常の待避位置にあるところで紫外光が照射されるように光源26を設置する。光源26から出る紫外光は測定光路から外れているので、測定値に影響を与えることはない。また、コリメートレンズ8、反射鏡10においては、周囲から斜めに紫外光を照射するように光源24a、24b、28a、28bを設置する。それらの光源から出る紫外光は、光検出器4からは遠く離れており、また反射鏡10としてコーナーキューブを用いた場合には、コーナーキューブは再帰性をもっていることから、紫外光の反射光は測定光の経路に入らず、測定値に影響を与えることはない。
光触媒としては、可視領域500nm〜600nmの測定光束に対する透過率が高いものであることが必要であり、例えば、ST−K211(石原産業株式会社の製品)が挙げられる。光源24a、24b、26、28a、28bとしては、例えば、紫外線用LED(例えば、NSHU−500(日亜化学工業株式会社製))を使用することができる。NSHU−500は中心波長が370nm〜380nmの光を照射することができるので、光触媒に対して照射するのに適している。この光源は波長が450nm以上の光は出さないので、コリメートレンズ8として波長450nm以下の光をカットするガラスフィルタ(例えば、Y−50)を使用すれば、この光源からの紫外光が測定光に影響を及ぼすことはない。また、コリメートレンズ8としては通常の青板ガラスを用い、光検出器の直前にY−50ガラスフィルタを設けてもよい。
As a photocatalyst, it is required that the transmittance | permeability with respect to the measurement light beam of visible region 500nm -600nm is high, for example, ST-K211 (product of Ishihara Sangyo Co., Ltd.) is mentioned. As the
煙道に通じる空間に露出したコリメートレンズ8、反射板14及び反射鏡10の表面が煙道から拡散してくるダスト、微粒子、粉塵、ミストを含む水蒸気などが付着して汚染されるのを防止するために、パージエア導入口20a、20bから計装エアやブロアを用いてパージエアを送り込んでいるが、長時間経過するとパージエアをかいくぐってこれらの光学素子の表面に付着する水蒸気が存在する。その水蒸気がこれらの光学素子表面に付着し結露して水滴となると、ダスト濃度の測定に不具合を引き起こす。
Prevents the surface of the
この実施例では、コリメートレンズ8、反射板14及び反射鏡10の表面に光触媒層23を塗布することで、これらの表面に付着した水蒸気が結露して水滴となるのを防止している。光触媒層23が塗布された表面では光触媒層23による防曇効果により付着した水蒸気が水滴とはならず薄い膜となるので、測定光が屈折、散乱を起こさず測定に影響を及ぼさない。また、これらの表面に水蒸気とともに有機物が付着しても、光触媒層23が光源24a、24b、26、28a、28bから紫外光を照射されることによって有機物分解作用が働き有機物を分解除去するので、測定にほとんど影響を与えない。
In this embodiment, the
光触媒層23としてはこの実施例に挙げたTiO2以外のものを使用することもできる。例えば、ゾル‐ゲル法により形成したTIO2層、又はPtもしくはRuO2を添加したTIO2層である(特許文献1参照。)。
また、光触媒層に光を照射する光源としてもこの実施例に限定されない。
この実施例で示したダスト計の構成は一例であり、他の構成をもつダスト計にも同様に適用することができる。
As the
Further, the light source for irradiating the photocatalyst layer with light is not limited to this embodiment.
The configuration of the dust meter shown in this embodiment is merely an example, and can be similarly applied to dust meters having other configurations.
2 光源
4 光検出器
8 コリメートレンズ
10 反射鏡
14 反射板
20a、20b パージエア導入口
23 光触媒層
24a、24b、26、28a、28b 光触媒照射用光源
2 Light source 4
Claims (3)
前記煙道につながる空間に露出している光学素子の表面に測定光の波長帯に関しては透明な光触媒層を付着させたことを特徴とするダスト計。 A light projecting / receiving unit including a light source and a light detector, and a reflecting mirror disposed so as to face the light source via a flue and reflecting the light projected by the light source so as to enter the light detector; A dust meter for detecting the light reflected by the reflecting mirror through the flue after the light emitted from the light source is detected by the photodetector and measuring the dust concentration in the flue based on the attenuation of the light In
A dust meter characterized in that a transparent photocatalyst layer is attached to the surface of the optical element exposed in the space connected to the flue with respect to the wavelength band of measurement light.
The dust meter according to claim 1, wherein the photocatalyst layer contains TiO 2 as a photocatalyst.
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