JP3076748B2 - 排ガスサンプリング装置 - Google Patents

排ガスサンプリング装置

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JP3076748B2 JP07345246A JP34524695A JP3076748B2 JP 3076748 B2 JP3076748 B2 JP 3076748B2 JP 07345246 A JP07345246 A JP 07345246A JP 34524695 A JP34524695 A JP 34524695A JP 3076748 B2 JP3076748 B2 JP 3076748B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ボイラやごみ焼
却炉等の煙道排ガス成分を分析する際に使用される排ガ
スサンプリング装置、特にダストの詰まりが少なく高速
応答可能で低倍率稀釈でも精度の良いサンプリングが可
能な排ガスサンプリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ボイラやごみ焼却炉から排出される排気
ガスを分析する際には、煙道より試料ガスを採取して一
定比率に稀釈する排ガスサンプリング装置が用いられ
る。通常、煙道中の排ガスは高温状態であり、ダストや
水分を多量に含んでいるので冷却状態になると水分が凝
縮してドレンとなり、これに排ガス成分が溶解して測定
誤差の原因となる。従って、煙道排ガスを採取分析する
際には一定の高温(恒温)(100°C〜130°C)
状態に加熱配管して分析する。また、排ガス中に水分が
存在してもエアにより稀釈すればそれだけ水分の影響も
軽減することができる。
【0003】図2は、従来の排ガスサンプリング装置の
構成例である。即ち、ベンチュリ管状に形成したエジェ
クタ20に音速ノズル21により加圧稀釈用エアを高速
で噴出させ、同時に該エジェクタ20の空間20aに通
じる管路22に配置したフィルタ23及び臨界ノズル
(キャピラリノズル)24より煙道排ガスから取り入れ
た試料ガスを稀釈し、一定比率に混合稀釈された混合サ
ンプリングガスをプロ−ブ25により採取して分析計に
導入する。この場合、加圧稀釈用エアの流量をQ1
し、前記臨界ノズル24を通して採取される煙道排ガス
の流量をQ2 とすると、稀釈比ρは、ρ=(Q1
2 )/Q2 となる。このような排ガスサンプリング装
置によれば、プロ−ブ以後はクリ−ンなガスを分析装
置に供給することができる、稀釈比率の変更(グラス
オリフィスの交換)により分析計の測定レンジを変更せ
ず装置としての測定レンジが可変となる、プロ−ブ先
端からの校正が可能となる、等の利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の排ガスサンプリング装置では、臨界ノズル24前
のプロ−ブ等の空間により応答遅れが生じる、臨界ノ
ズル24はキャピラリを使用しているため周囲の温度変
化による影響を受けやすく流量が変わり稀釈比精度が悪
い、臨界ノズルや加圧稀釈用エアの定流量化部品等が
高価であるため高価格である、低倍率稀釈が困難であ
る、等の問題がある。更に、従来の排ガスサンプリン
グ装置では、稀釈比率が高いため高感度の分析計が必要
である、特に、高稀釈比率であると排ガス中の酸素
(O2 )濃度や炭酸ガス(CO2 )濃度の測定が困難と
なり大気中の酸素や炭酸ガスの濃度変化の影響を受けや
すい、という問題もある。
【0005】この発明は上記する課題に着目してなされ
たものであり、低倍率稀釈化が可能であり、周囲温度の
変化による影響も少なく、ダスト等による詰まりも生じ
難く且つ高速応答可能な排ガスサンプリング装置を提供
することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために、排ガスサンプリング装置が、
本体1aの先端部にサンプルガス導入部1bを設け内部
にフィルタ1cを充填すると共に該フィルタ1cの前部
にプロ−ブチャンバ11を後部に稀釈チャンバ12をそ
れぞれ形成した採取点稀釈プロ−ブ1と、先端部(2a
1 )を前記採取点稀釈プロ−ブ1のプロ−ブチャンバ1
1に開口配置し途中に接続した分岐管路の先端部(2a
2 )を稀釈チャンバ12に開口配置した管路2aと該管
路2aに配置される調圧弁2bと抵抗管2cと電磁弁2
dと前記調圧弁2bと抵抗管2cの間に接続され端部を
前記採取点稀釈プロ−ブのプロ−ブチャンバに開口配置
し且つ途中に電磁弁2fを配置したブロ−バックライン
10とで構成される定流量稀釈エアユニット2と、前記
採取点稀釈プロ−ブ1の稀釈チャンバ12内に端部を配
置した管路3aとフィルタ3bと吸引用ポンプ3cと調
圧弁3dと抵抗管3eとで構成される定流量サンプリン
グユニット3と、前記定流量稀釈エアユニット2の電磁
弁2dとブロ−バックラインの電磁弁2f及び前記定流
量サンプリングユニット3のポンプ3cとを制御する制
御装置4と、を具備することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、この発明の具体的実施例に
ついて図面を参照して説明する。図1はこの発明の排ガ
スサンプリング装置の構成を示す配置図である。この排
ガスサンプリング装置は、採取点稀釈プロ−ブ1と、定
流量稀釈エアユニット2と、定流量サンプリングユニッ
ト3と、稀釈エアの流量や採取された稀釈混合ガスの流
量等のエアや稀釈混合ガス全体の流れを制御する制御装
置(演算処理装置(CPU))4と、より構成される。
更に、該排ガスサンプリング装置には、校正用ガスを供
給するスパンガス供給ライン5が設けられている。
【0008】前記採取点稀釈プロ−ブ1は、プロ−ブの
本体1aと、該プロ−ブ本体1aの先端部に形成され煙
道6の途中に配置されサンプルガスを取り入れるサンプ
ルガス導入部1bと、フィルタ1cを充填し後部に稀釈
ガス排出部1dを設けプロ−ブ本体1a内に、前部にプ
ロ−ブチャンバ11が形成され且つ後部に稀釈チャンバ
12が形成されるよう配置される枠体1eと、で構成さ
れている。即ち、該採取点稀釈プロ−ブ1では、フィル
タ1cの前方のプロ−ブチャンバ11でサンプルガスと
稀釈用エアとが混合され、このサンプルガスと稀釈用エ
アの混合稀釈ガスはフィルタ1c通過後も稀釈チャンバ
12で更に後述する管路2a2 から排出される稀釈エア
で稀釈されることになる。尚、前記フィルタ1cとして
は、石英バルクフィルタを用いると、連続使用による詰
まりの発生を防止することができる。
【0009】次に、前記定流量稀釈エアユニット2は、
稀釈用のエアを流す管路2aに配置される調圧弁2bと
エア流量を制限する抵抗管2cと該抵抗管2cの下流に
配置される電磁弁2dと前記調圧弁2bと抵抗管2cの
間の管路2aに接続された分岐管路2eと、該分岐管路
2eに電磁弁2fを配置して構成されるブロ−バックラ
イン10と、で構成される。この場合の稀釈エアは露点
−20°C程度(蒸発換算値)のドライエアが使用され
る。前記管路2aは前方を二つの分岐管路2a1 ,2a
2 に分け、一方の分岐管路2a1 の先端部は前記採取点
稀釈プロ−ブ1のフィルタ1cの前方に形成されたプロ
−ブチャンバ11に開口配置され、他方の分岐管路2a
2 の先端部は採取点稀釈プロ−ブ1のフィルタ1cの後
方に形成された稀釈チャンバ12に開口配置されてい
る。また、前記ブロ−バックライン21の分岐管路2e
の先端部2e1 は前記採取点稀釈プロ−ブ1のフィルタ
1cの前方のプロ−ブチャンバ11に開口配置してあ
る。このブロ−バックライン10は前記フィルタ1cに
ダストが付着した場合に使用するものであって通常は電
磁弁2fは閉鎖状態となっている。
【0010】前記定流量サンプリングユニット3は、前
記採取点稀釈プロ−ブ1のフィルタ1cの後方に設けら
れた稀釈ガス排出部1dの前に端部を配置した管路3a
と、フィルタ(メンブレンフィルタ)3bと、混合稀釈
ガスを吸引するためのポンプ3cと、混合稀釈ガスを一
定の圧力に調整する調圧弁3dと、抵抗管3eと、で構
成される。
【0011】校正用ガスを供給するスパンガス供給ライ
ン5には管路5aに電磁弁5bが配置されているが、該
管路5aの先端部は、採取点稀釈プロ−ブ1のプロ−ブ
チャンバ11に開口配置したブロ−バックライン10の
管路2eの先端部2e1 に接合させてある。従って校正
ガスは該管路2eの先端部2e1 より排出される。
【0012】前記制御装置4は、前記定流量稀釈エアユ
ニット2の電磁弁2dと、ブロ−バックライン10の分
岐管路2eに配置した電磁弁2fと、前記定流量サンプ
リングユニット3のポンプ3c及びスパンガスライン5
の電磁弁5bとを制御する。
【0013】尚、図の破線で示すように、前記定流量稀
釈エアユニット2の調圧弁2bと抵抗管2cと電磁弁2
d及び定流量サンプリングユニット3のフィルタ3bと
ポンプ3cと調圧弁3dと抵抗管3eはケ−ス7内に収
容する。そして、特に、抵抗管2c,3eは周囲又は雰
囲気温度による流量変化を押さえるため温調ブロック
8,9内に収納されている。
【0014】この発明の排ガスサンプリング装置の構成
は、以上のようであるが、次にサンプルガスの採取と稀
釈混合ガスとして取り出す動作について説明する。 (1)定流量稀釈エアユニット2では、稀釈用エアは、
調圧弁2bで圧力を1〜2(kgf/cm2 )に設定し
抵抗管2cで定流量(qa )とする。そして管路2aの
一方の分岐管路2a1 の端部から前記採取点稀釈プロ−
ブ1のプロ−ブチャンバ11内に稀釈用エアを排出さ
せ、また、他方の分岐管管路2a2 の端部からは稀釈チ
ャンバ12内に稀釈用エアを排出させる。 (2)前記採取点稀釈プロ−ブ1で稀釈混合されたサン
プルガスは定流量サンプリングユニット3のポンプ3c
で吸引される。そしてフィルタ3bを通過後調圧弁3d
と抵抗管3eにより流量を一定流量(qs )として分析
装置(図示せず)へ送り出す。 (3)定流量稀釈エアユニット2の電磁弁2d,定流量
サンプリングユニット3のポンプ3c等は制御装置4に
より制御される。そして定流量稀釈エアユニット2の調
圧弁2b及び抵抗管2cで調整した流量qa と、定流量
サンプリングユニット3の調圧弁3d及び抵抗管3eで
調整した流量qs との比qs /qa をηとすると、η=
1.1〜1.05、即ち、稀釈比が10〜20倍となる
ように調整する。 (4)サンプルガスの長期吸引により採取点稀釈プロ−
ブ1のフィルタ(石英バルクフィルタ)1cにはダスト
が付着するが、定期的にブロ−バックライン10の電磁
弁2fを『開』としてエアを吹き付けブロ−バックをか
けてプロ−ブチャンバ11内に滞留していたダストを煙
道内へ戻す。前記フィルタ1cとして使用される石英バ
ルクフィルタはサンプルガス吸引量50〜100(ml
/min)に対して表面積が極めて大きくダストの付着
に対して圧力損失は生じない。 (5)定流量稀釈エアユニット2及び定流量サンプリン
グユニット3のエア流量及びサンプルガス流量の安定性
と稀釈比は、定期的にスパンガスライン5の管路5aよ
りスパンガスを導入して分析計指示値によりチェックす
る。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明の排ガスサ
ンプリング装置によれば、低倍率の稀釈比で希釈精度が
高く、サンプルガス圧の変化による影響の少ないガスサ
ンプリングが可能となる。また、周囲温度変化による稀
釈率の影響も少なく安定したガスサンプリングを行うこ
とができる。この排ガスサンプリング装置ではダストの
詰まりによる稀釈比率の変化が少なく、ブロ−バック操
作によりダストを除去することができるので高ダストサ
ンプルにも使用することができる。更に、この発明の排
ガスサンプリング装置では稀釈用のエアをプロ−ブチャ
ンバ内にも分配することで高速応答型の稀釈プロ−ブを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の排ガスサンプリング装置の構成を示
す配置図である。
【図2】従来の排ガスサンプリング装置の構成を示す配
置図である。
【符号の説明】
1 採取点稀釈プロ−ブ 2 流量稀釈エ
アユニット 1a プロ−ブ本体 2a 管路 1b サンプルガス導入部 2b 調圧弁 1c フィルタ 2c 抵抗管 1e 枠体 2d 電磁弁 11 プロ−ブチャンバ 2e 分岐管路 12 稀釈チャンバ 2f 電磁弁 3 定流量サンプリングユニット 4 制御装置 3a 管路 5 スパンガ
ス供給ライン 3b フィルタ 5a 管路 3c ポンプ 5b 電磁弁 3d 調圧弁 10 ブロ−バ
ックライン 3e 抵抗管
フロントページの続き (72)発明者 藤原 雅彦 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (72)発明者 清水 直仁 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (56)参考文献 特開 平3−176635(JP,A) 特開 昭53−122482(JP,A) 実開 平7−18244(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 1/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体の先端部にサンプルガス導入部を設
    け内部にフィルタを充填すると共に該フィルタの前部に
    プロ−ブチャンバを後部に稀釈チャンバをそれぞれ形成
    した採取点稀釈プロ−ブと、 先端部を前記採取点稀釈プロ−ブのプロ−ブチャンバに
    開口配置し途中に接続した分岐管路の先端部を稀釈チャ
    ンバに開口配置した管路と該管路に配置される調圧弁と
    抵抗管と電磁弁と前記調圧弁と抵抗管の間に接続され端
    部を前記採取点稀釈プロ−ブのプロ−ブチャンバに開口
    配置し且つ途中に電磁弁を配置したブロ−バックライン
    とで構成される定流量稀釈エアユニットと、 前記採取点稀釈プロ−ブの稀釈チャンバ内に端部を配置
    した管路とフィルタと吸引用ポンプと調圧弁と抵抗管と
    で構成される定流量サンプリングユニットと、 前記定流量稀釈エアユニットの電磁弁とブロ−バックラ
    インの電磁弁及び前記定流量サンプリングユニットのポ
    ンプとを制御する制御装置と、 を具備することを特徴とする排ガスサンプリング装置。
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