JP2019002841A - ガス吸着器およびこれを備える煙道排ガス分析装置 - Google Patents

ガス吸着器およびこれを備える煙道排ガス分析装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ガス吸着部を適切なタイミングで交換できるガス吸着器およびこれを備える煙道排ガス分析装置を提供する。【解決手段】煙道排ガスに含まれる除去対象成分を吸着するガス吸着部31と、ガス吸着部の重量の変化を測定する測定部32とを備えるガス吸着器30であって、測定部はガス吸着部の重量に関する情報を報知する報知部35を含むガス吸着器。測定部はガス吸着部の重量を検出するセンサ34を含むガス吸着器。ガス吸着器とガス吸着器を通過した煙道排ガスに含まれる測定対象成分の濃度を測定するガス分析計40とを備える煙道排ガス分析装置。【選択図】図2

Description

本発明は、ガス吸着器およびこれを備える煙道排ガス分析装置に関する。
発電所等に設けられた煙道を介して排出される煙道排ガスは、燃料に応じて種々の成分を含む。煙道排ガスに含まれる特定成分の濃度を測定するために、煙道排ガス分析装置が煙道に接続される。また、煙道排ガス分析装置内の配管の詰まり等を抑制するため、煙道排ガスに含まれる除去対象成分を吸着できるよう、ガス吸着器が煙道排ガス分析装置に設けられている。除去対象成分が三酸化硫黄ミスト(以下「SOミスト」)である場合、ガス吸着器にはSOミストを吸着するガス吸着部が設けられる。この例では、煙道排ガスに含まれるSOミストがガス吸着部に吸着されることにより、配管の壁面へのSOミストの付着による配管の詰まりが生じるおそれが低減される。なお、特許文献1は従来の煙道排ガス分析装置の一例を開示している。
特開2002−71536号公報
煙道排ガス分析装置の使用期間が長くなるにつれ、ガス吸着部が吸着した除去対象成分の量(以下「吸着量」)が増加し、ガス吸着部による除去対象成分を吸着する性能が低下することにより、煙道排ガス分析装置の配管に詰まりが生じるおそれが生じる。また、使用する吸着剤の種類やガス吸着部の形態によっては、除去対象成分を吸着する性能の低下を外観から判断できない場合がある。このため、従来の煙道排ガス分析装置では、煙道排ガス分析装置の使用期間が所定期間に達する毎にガス吸着部が新しいガス吸着部に交換される。この交換方法では、ガス吸着部の吸着量に関わらずガス吸着部が交換されるため、ガス吸着部が効率的に使用されないおそれがある。なお、ここではSOミストを吸着するガス吸着部を例にその課題について検討しているが、SOミスト以外の除去対象成分を吸着するガス吸着部が用いられる場合にも同様の課題が生じる。
(1)本発明に関するガス吸着器の一形態は、煙道排ガスに含まれる除去対象成分を吸着するガス吸着部と、前記ガス吸着部の重量の変化を測定する測定部とを備える。
ガス吸着部に吸着されている除去対象成分の量である吸着量が多くなるにつれてガス吸着部の重量が増加し、重量の増加が測定部により測定される。このため、ユーザは測定部の測定結果からガス吸着部の吸着量を確認し、ガス吸着部を適切なタイミングで交換できる。
(2)前記ガス吸着器の一例によれば、前記測定部は、前記ガス吸着部の重量に関する情報を報知する報知部を含む。
このため、ユーザは報知部により出力された情報を元に、ガス吸着部の交換時期が到来しているか否かを容易に認識できる。
(3)前記ガス吸着器の一例によれば、前記測定部は、前記ガス吸着部の重量を検出するセンサを含む。
このため、ガス吸着部の重量の変化が正確に測定される。
(4)前記ガス吸着器の一例によれば、前記測定部は、前記ガス吸着部の重量の変化を測定できるように前記ガス吸着部と連結されたばね秤を含む。
このため、測定部を容易に製造できる。
(5)前記ガス吸着器の一例によれば、前記測定部は、前記ガス吸着部と連動するように前記ガス吸着部に設けられた目盛針と、前記目盛針に指示される目盛と、前記ガス吸着部とは別の部分に固定される円盤、および、前記ガス吸着部と連結され、前記円盤に巻き掛けられた構造部を含む定滑車と、前記ガス吸着部の重量とバランスを取るために前記構造部に吊された錘とを含む。
錘が設けられるため、ガス吸着部に接続される配管にかかる負荷が軽減される。
(6)前記ガス吸着器の一例によれば、前記測定部は、前記ガス吸着部の重量の変化を測定できるように前記ガス吸着部と連結された梃子秤を含む。
このため、測定部を容易に製造できる。
(7)本発明に関する煙道排ガス分析装置の一形態は、上記(1)〜(6)のいずれかに記載のガス吸着器と、前記ガス吸着器を通過した煙道排ガスに含まれる測定対象成分の濃度を測定するガス分析計とを備える。
このため、測定対象成分の濃度が正確に測定される。
本発明に関するガス吸着器およびこれを備える煙道排ガス分析装置によれば、ガス吸着部を適切なタイミングで交換できる。
実施の形態1の煙道排ガス分析装置の概略図。 図1のガス吸着器の模式図。 実施の形態2のガス吸着器の模式図。 実施の形態3のガス吸着器の模式図。 実施の形態4のガス吸着器の模式図。
(実施の形態1)
図1を参照して、煙道排ガス分析装置1の構成について説明する。
煙道排ガス分析装置1は例えば発電所等に設けられた煙道(図示略)に接続され、煙道を介して排出される煙道排ガスに含まれる特定成分である測定対象成分の濃度を測定する装置である。
煙道排ガス分析装置1はプローブ11、セパレータ12、フィルタ13、プリクーラ14、ガス吸着器30、および、複数の配管Pを備えている。プローブ11は煙道を流れる煙道排ガスを試料ガスSGとして採取できるように煙道に設置されている。セパレータ12はプローブ11の下流側に設けられている。プローブ11とセパレータ12とは配管Pにより接続されている。セパレータ12は試料ガスSGに含まれるドレン物質を分離して除去する。フィルタ13はセパレータ12の下流側に設けられている。セパレータ12とフィルタ13とは配管Pにより接続されている。フィルタ13は試料ガスSGに含まれるダストを除去する。プリクーラ14はフィルタ13の下流側に設けられている。フィルタ13とプリクーラ14とは配管Pにより接続されている。プリクーラ14はドレン物質およびダストが除去された試料ガスSGを除湿する。ガス吸着器30はプリクーラ14の下流側に設けられている。プリクーラ14とガス吸着器30とは複数の配管Pのうちの1つである供給管PAにより接続されている。ガス吸着器30は試料ガスSGに含まれる余分な成分である除去対象成分を吸着して試料ガスSGから除去する。除去対象成分の一例は三酸化硫黄(以下「SOミスト」)である。
煙道排ガス分析装置1はポンプ15、クーラ16、電磁弁17、流量計18、ガス分析計40、調圧弁21、ガスボンベ22、および、コントローラ50をさらに備えている。ポンプ15はガス吸着器30の下流側に設けられている。ポンプ15とガス吸着器30とは、複数の配管Pのうちの1つである排出管PBにより接続されている。クーラ16はポンプ15の下流側に設けられている。ポンプ15とクーラ16とは、配管Pにより接続されている。ポンプ15は吸入した試料ガスSGをクーラ16に吐出する。クーラ16は試料ガスSGの湿度がガス分析計40における測定に適した湿度となるように試料ガスSGを除湿する。電磁弁17はクーラ16の下流側に設けられている。クーラ16と電磁弁17とは配管Pにより接続されている。電磁弁17の一例は三方電磁弁である。電磁弁17の第1ポートとガス分析計40とは配管Pにより接続されている。この配管Pの途中には、流量計18が設けられている。流量計18はガス分析計40に流入するガスの流量を計測する。電磁弁17の第2ポートとガスボンベ22とは配管Pにより接続されている。この配管Pの途中には、調圧弁21が設けられている。ガスボンベ22には標準ガスを充填されている。標準ガスはガス分析計40の校正に用いられる。調圧弁21はガスボンベ22からガス分析計40に供給される標準ガスの流量を調節する。
電磁弁17はガス分析計40に流入するガスの種類を切り替える。電磁弁17がクーラ16とガス分析計40とを連通する場合、試料ガスSGがガス分析計40に流入する。電磁弁17がガスボンベ22とガス分析計40とを連通する場合、標準ガスがガス分析計40に流入する。
ガス分析計40は例えば赤外線吸収方式または化学発光方式等の方式を用いた分析計である。一例では、ガス分析計40は赤外線吸収方式を用いた複光束式の分析計である。ガス分析計40は例えば試料ガスSGに含まれる測定対象成分の濃度を測定する。測定対象成分の一例は二酸化硫黄(以下「SO」)である。
コントローラ50はポンプ15および電磁弁17と電気的に接続されている。コントローラ50は操作部51および制御部52を備えている。操作部51はユーザによる操作に基づいて操作信号を制御部52に出力する。操作部51は測定開始部51Aおよび校正開始部51Bを含む。制御部52は、ポンプ15、電磁弁17、および、ガス分析計40を制御できるようにこれらの機器と電気的に接続されている。制御部52は測定開始部51Aから操作信号を受信した場合、ポンプ15の駆動を開始するようにポンプ15を制御し、クーラ16とガス分析計40とが連通するように電磁弁17を制御し、ガス分析計40による測定対象成分の濃度の測定が開始されるようにガス分析計40を制御する。制御部52は校正開始部51Bから操作信号を受信した場合、ガスボンベ22とガス分析計40とが連通するように電磁弁17を制御し、ガス分析計40による標準ガスに基づく校正が開始されるようにガス分析計40を制御する。
図2を参照して、ガス吸着器30の構成について説明する。
ガス吸着器30はガス吸着部31および測定部32を備えている。ガス吸着部31は吸着剤31Aおよびハウジング31Bにより構成されている。吸着剤31Aは多孔質材料により構成されたフィルタであり、ハウジング31Bに取り付けられている。一例では、吸着剤31Aは珪藻土を成型することにより形成される。珪藻土は、珪酸質の殻を有する微生物珪藻の殻が沈殿堆積することにより形成された微細多孔の白色軽質の物質であり、SOミストおよび水分を吸着する。吸着剤31Aの粒径は、除去対象成分を適切に吸着できるように決められることが好ましい。
測定部32はガス吸着部31の重量の変化を測定する。ガス吸着部31の重量は、主にガス吸着部31の吸着量の増加にともない変化する。このため、測定部32により測定されるガス吸着部31の重量の変化はガス吸着部31の吸着量を反映している。測定部32は支持台33、センサ34、および、報知部35を含む。支持台33はガス吸着部31を支持している。センサ34はガス吸着部31の重量を検出できるように例えば支持台33に設けられている。センサ34の一例は圧電センサである。センサ34はガス吸着部31の重量を検出し、検出結果を報知部35に出力する。ガス吸着部31の重量の変化がセンサ34により検出されるため、ガス吸着部31の重量の変化が正確に測定される。報知部35は例えばユーザが認識できるようにガス分析計40に設けられている。
供給管PAはL型配管であり、鉛直方向に延びる第1部分PA1、および、水平方向に延びる第2部分PA2により構成されている。第1部分PA1はプリクーラ14(図1参照)と接続されている。第2部分PA2はガス吸着器30の側部と接続されている。好ましい例では、供給管PAおよび排出管PBは、ガス吸着器30の重量の増加にともない柔軟に変形するように弾性材料により形成される。弾性材料の一例は耐熱性および耐圧性に優れたふっ素ゴムである。
ガス吸着部31に吸着された除去対象成分の量である吸着量が多くなるにつれてガス吸着部31の重量が増加し、供給管PAの第2部分PA2が撓み、排出管PBが延びる。このため、支持台33がガス吸着部31から受ける荷重が大きくなり、ガス吸着部31の重量の増加が測定部32により測定される。報知部35はセンサ34から受信した情報に基づいてガス吸着部31の重量に関する情報である重量情報を報知する。一例では、報知部35は測定部32により測定されたガス吸着部31の重量の増加量が所定重量を超えている場合に重量情報を報知する。重量情報は、ガス吸着部31の吸着量を含むガス吸着部31の重量を示す情報、ガス吸着部31の重量の増加量、ガス吸着部31の吸着量を示す情報、および、ガス吸着部31の交換時期が到来したことを示す情報の少なくとも1つを含む。報知部35は文字、画像、音、および、音声のうちの1つまたは複数の手段により重量情報を報知する。一例では、報知部35は「要交換」の文字を表示する。ガス吸着部31の重量の増加量が所定重量以下である場合、ガス吸着部31による除去対象成分の吸着能力が適切な水準に保たれている。ガス吸着部31の重量の増加量が所定重量を超えている場合、ガス吸着部31による除去対象成分の吸着能力が低下し、配管Pに詰まりが生じるおそれがある。好ましい例では、ユーザが所定重量を任意に設定できる。設定された所定重量はガス吸着器30に設けられた記憶装置(図示略)に記憶される。
図1および図2を参照して、煙道排ガス分析装置1の動作について説明する。
コントローラ50の測定開始部51Aが操作された場合、測定開始部51Aは操作信号を制御部52に出力する。制御部52は測定開始部51Aから操作信号を受信したことにともないポンプ15、電磁弁17、および、ガス分析計40を制御する。制御部52の制御によりポンプ15の駆動が開始され、電磁弁17によりクーラ16とガス分析計40とが連通され、ガス分析計40による測定が開始される。試料ガスSGはプローブ11、セパレータ12、フィルタ13、および、プリクーラ14を順に通過し、ガス吸着部31に流入する。吸着剤31Aは試料ガスSGに含まれるSO3ミストを吸着する。試料ガスSGに含まれるSO2は吸着剤31Aに吸着されず、吸着剤31Aを通過する。ガス吸着部31を通過した試料ガスSGはポンプ15、クーラ16、電磁弁17、および、流量計18を順に通過し、ガス分析計40に流入する。ガス分析計40は流入した試料ガスSGに含まれる測定対象成分の濃度を測定する。ガス吸着部31の重量の増加量が所定重量を超えた場合、報知部35により重量情報が報知される。このため、ユーザは重量情報を元にガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。また、ガス吸着部31が適切なタイミングで交換されるため、煙道排ガス分析装置1により測定対象成分の濃度が正確に測定される。
(実施の形態2)
実施の形態2の煙道排ガス分析装置1は、以下に説明する点において実施の形態1の煙道排ガス分析装置1と相違し、その他の点において実施の形態1の煙道排ガス分析装置1と実質的に同じ構成を備える。
図3に示されるように、実施の形態2のガス吸着器30は測定部32(図2参照)に代えて測定部60を備える。測定部60は、ばね秤61、ホルダ64、および、報知部65を含む。ホルダ64はガス吸着部31と連動するようにガス吸着部31に設けられている。供給管PAはポンプ15とガス吸着器30とを接続する適宜の形状を有し、ガス吸着部31の底部に連結されている。排出管PBはガス吸着部31の上部に連結されている。ガス吸着部31の重量が増加した場合、供給管PAおよび排出管PBが弾性変形することによりガス吸着部31およびホルダ64が下方に変位する。
ばね秤61は、ガス吸着部31の重量の変化を測定できるようにホルダ64を介してガス吸着部31と連結されている。ばね秤61は本体62、指標62A、フック63、および、目盛65Aを含む。本体62はガス吸着部31とは別の部分に固定されている。その一例は煙道排ガス分析装置1を収容するハウジング(図示略)である。指標62Aおよびフック63は本体62内に設けられたばね(図示略)と連結されている。ホルダ64はフック63に引っ掛けられている。
報知部65は指標62Aおよび目盛65Aにより構成されている。一例では、目盛65Aにはガス吸着部31の交換時期が到来したことを示す「要交換」の文字が記載されている。ガス吸着部31の重量の増加量が0である場合、指標62Aは図3の二点鎖線で示されるように、目盛65Aの初期値を指示する。ガス吸着部31の重量が増加するにつれてばね秤61のばね(図示略)が延び、ガス吸着部31およびフック63が下方に変位し、指標62Aによる目盛65Aの指示位置が変化する。ガス吸着部31の重量の増加量が所定重量に達した場合、指標62Aは図3の実線で示されるように「要交換」を指示する。このため、ユーザはガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。また、測定部60がばね秤61により構成されるため、測定部60を容易に製造できる。
(実施の形態3)
実施の形態3の煙道排ガス分析装置1は、以下に説明する点において実施の形態1の煙道排ガス分析装置1と相違し、その他の点において実施の形態1の煙道排ガス分析装置1と実質的に同じ構成を備える。
図4に示されるように、実施の形態3のガス吸着器30は測定部32(図2参照)に代えて測定部70を備える。測定部70は定滑車71、錘74、ホルダ75、および、報知部76を含む。ホルダ75はガス吸着部31と連動するようにガス吸着部31に設けられている。供給管PAおよび排出管PBの構成は実施の形態2と同様である。
定滑車71は円盤72および構造部73を含む。円盤72に設けられた回転中心軸72Aはガス吸着部31とは別の部分に固定されている。構造部73は円盤72に巻き掛けられている。構造部73は柔軟性を有する索状物である。索状物の一例はロープである。構造部73の一方の端部はホルダ75を介してガス吸着部31と連結されている。構造部73の他方の端部は錘74と連結されている。錘74はガス吸着部31の重量とバランスを取るために構造部73に吊るされている。このため、供給管PAおよび排出管PBにかかる負荷が軽減される。
報知部76は、目盛76Aおよび目盛針75Aにより構成されている。目盛76Aはガス吸着部31の側方に設けられ、ガス吸着部31とは別の部分に固定されている。目盛針75Aはホルダ75に設けられている。ガス吸着部31の重量の増加量が0である場合、目盛針75Aは図4の二点鎖線で示されるように、目盛76Aの初期値を指示する。ガス吸着部31の重量が増加するにつれてガス吸着部31およびホルダ75が下方に変位し、目盛針75Aによる目盛76Aの指示位置が変化する。ガス吸着部31の重量の増加量が所定重量に達した場合、目盛針75Aは図4の実線で示されるように「要交換」を指示する。このため、ユーザはガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。また、測定部70が定滑車71等により構成されるため、測定部70を容易に製造できる。
(実施の形態4)
実施の形態4の煙道排ガス分析装置1は、以下に説明する点において実施の形態1の煙道排ガス分析装置1と相違し、その他の点において実施の形態1の煙道排ガス分析装置1と実質的に同じ構成を備える。
図5に示されるように、実施の形態4のガス吸着器30は測定部32(図2参照)に代えて測定部80を備える。測定部80は梃子秤81、ホルダ85、および、実施の形態3の報知部76と同様の構成を有する報知部76を含む。ホルダ85はガス吸着部31と連動するようにガス吸着部31に設けられている。供給管PAおよび排出管PBの構成は実施の形態2と同様である。
梃子秤81は、ガス吸着部31の重量の変化を測定できるようにホルダ85を介してガス吸着部31の連結されている。梃子秤81は支軸82、回転板83、および、錘84を含む。支軸82はガス吸着部31とは別の部分に固定されている。回転板83は支軸82まわりに回転可能に支軸82に支持されている。回転板83の一方の端部はホルダ85を介してガス吸着部31と連結されている。回転板83の他方の端部は接続部83Aを介して錘84と連結されている。接続部83Aの一例はロープである。錘84はガス吸着部31の重量とバランスを取るために回転板83に吊るされている。このため、供給管PAおよび排出管PBにかかる負荷が軽減される。
ガス吸着部31の重量の増加量が0である場合、目盛針75Aは図5の二点鎖線で示されるように、目盛76Aの初期値を指示する。ガス吸着部31の重量が増加するにつれて回転板83が支軸82まわりで回転し、目盛針75Aによる目盛76Aの指示位置が変化する。ガス吸着部31の重量の増加量が所定重量に達した場合、目盛針75Aは図5の実線で示されるように「要交換」を指示する。このため、ユーザはガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。また、測定部80が梃子秤81等により構成されるため、測定部80を容易に製造できる。
(変形例)
上記各実施の形態に関する説明は本発明に関するガス吸着器およびこれを備える煙道排ガス分析装置が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明は上記各実施の形態以外に例えば以下に示される各実施の形態の変形例、および、相互に矛盾しない少なくとも2つの変形例が組み合わせられた形態を取り得る。
・実施の形態1の測定部32は圧電センサとは別のセンサを含む。その一例は歪センサである。歪センサは支持台33の変位に基づいてガス吸着部31の重量を検出する。
・実施の形態1の測定部32は報知部35を省略した形態を取り得る。一例では、センサ34はガス吸着部31の重量を検出し、その重量に関する情報をPC等に記憶させる。ユーザはPC等を利用してガス吸着部31の重量の変化を確認することにより、ガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。
・実施の形態2の測定部60は報知部65を省略した形態を取り得る。一例では、測定部60はガス吸着部31の重量の増加量が所定重量に達した状態において、指標62Aが本体62のうちの中間位置まで変位するように構成される。ユーザは指標62Aが本体62のうちの中間位置まで変位したことを確認することにより、ガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。
・実施の形態3の測定部70は報知部76を省略した形態を取り得る。一例では、測定部70はガス吸着部31の重量の増加量が所定重量に達した状態において、上下方向におけるホルダ75の位置と錘74の位置とが実質的に同じ位置を取るように構成される。ユーザはホルダ75と錘74との位置関係を確認することにより、ガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。
・実施の形態4の測定部80は報知部76を省略した形態を取り得る。一例では、測定部80はガス吸着部31の重量の増加量が所定重量に達した状態において、回転板83が水平となるように構成される。ユーザは回転板83が水平となったことを確認することにより、ガス吸着部31を適切なタイミングで交換できる。
・ガス吸着器30は除去対象成分の一例であるアンモニア(以下「NH」)を吸着するガス吸着部にも適用できる。この例では、煙道排ガス分析装置1は脱硝装置よりも下流側の煙道に接続される。また、煙道排ガス分析装置1はSOミストを吸着するガス吸着部31を含むガス吸着器30(以下「第1ガス吸着器」)に加えて、NHを吸着するガス吸着部を含むガス吸着器(以下「第2ガス吸着器」)を備えていてもよい。この例では、第1ガス吸着器および第2ガス吸着器は配管を介して直列に接続される。
1 :煙道排ガス分析装置
30 :ガス吸着器
31 :ガス吸着部
32 :測定部
34 :センサ
35 :報知部
40 :ガス分析計
60 :測定部
61 :ばね秤
65 :報知部
70 :測定部
71 :定滑車
72 :円盤
73 :構造部
74 :錘
75A:目盛針
76 :報知部
76A:目盛
80 :測定部
81 :梃子秤

Claims (7)

  1. 煙道排ガスに含まれる除去対象成分を吸着するガス吸着部と、
    前記ガス吸着部の重量の変化を測定する測定部とを備える
    ガス吸着器。
  2. 前記測定部は、前記ガス吸着部の重量に関する情報を報知する報知部を含む
    請求項1に記載のガス吸着器。
  3. 前記測定部は、前記ガス吸着部の重量を検出するセンサを含む
    請求項1または2に記載のガス吸着器。
  4. 前記測定部は、前記ガス吸着部の重量の変化を測定できるように前記ガス吸着部と連結されたばね秤を含む
    請求項1または2に記載のガス吸着器。
  5. 前記測定部は、前記ガス吸着部と連動するように前記ガス吸着部に設けられた目盛針と、前記目盛針に指示される目盛と、前記ガス吸着部とは別の部分に固定される円盤、および、前記ガス吸着部と連結され、前記円盤に巻き掛けられた構造部を含む定滑車と、前記ガス吸着部の重量とバランスを取るために前記構造部に吊された錘とを含む
    請求項1または2に記載のガス吸着器。
  6. 前記測定部は、前記ガス吸着部の重量の変化を測定できるように前記ガス吸着部と連結された梃子秤を含む
    請求項1または2に記載のガス吸着器。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のガス吸着器と、
    前記ガス吸着器を通過した煙道排ガスに含まれる測定対象成分の濃度を測定するガス分析計とを備える
    煙道排ガス分析装置。
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