JP3397977B2 - ガスサンプリング装置 - Google Patents

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、例えば、ボイラ
ーなどから排出される燃焼排ガスの一部をサンプルガス
としてガス分析装置に供給するためのガスサンプリング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、石炭を燃焼させるボイラーから
排出される燃焼排ガス中のＳＯ₂ 、ＮＯ_X 、ＣＯ₂ 、Ｃ
Ｏなどの成分を連続分析する場合、前記燃焼排ガスの一
部をサンプリングし、これをサンプルガスとしてガス分
析装置に連続的に供給する必要がある。ところで、ボイ
ラーからの燃焼排ガス中には、多量の粉塵や煤塵（以
下、これらを総称してダストという）が混入しており、
ガスサンプリング時にダストを分離除去する必要があ
る。

【０００３】図５は、従来のガスサンプリング装置の一
例を示すもので、この図において、４１は煙道で、矢印
で示すように燃焼排ガスＧが流れている。４２はこの煙
道４１に挿入配置されるガス採取部としての採取プロー
ブで、この採取プローブ４２の後段のサンプルガス供給
路４３には、電磁弁４４、下部にエジェクタ４５を水平
方向に備えたサイクロン４６、電磁弁４７、冷却器４
８、吸引ポンプ４９などを介してガス分析装置５０が設
けられている。

【０００４】前記エジェクタ４５は、その流路が水平に
なるようにサイクロン４６の下端部に設けられ、その水
平な一方の側からエジェクタ用エアーＥＡを供給するた
めのエアー供給管５１が接続され、他方の側は排出管５
２に接続されている。また、サンプルガス供給路４３の
サイクロン４６と電磁弁４７との間の点５３とエジェク
タ４５との間には、電磁弁５４を備えた流路５５が接続
され、さらに、この流路５５の電磁弁５４とエジェクタ
４５との間の点５６には電磁弁５７を有し、パージエア
ーＰＡを供給するための流路５８が接続されている。

【０００５】上記ガスサンプリング装置においては、測
定時（ガスサンプリング時）には、電磁弁４４，４７を
開くとともに、電磁弁５４，５７を閉じ、吸引ポンプ４
９を動作させることにより、煙道４１を流れる燃焼排ガ
スＧの一部が採取プローブ４２を介してサンプルガス供
給路４３にサンプルガスとして取り込まれる。このサン
プルガスは、サイクロン４６においてダストが分離除去
された後、冷却器４８を経てガス分析装置５０に供給さ
れる。一方、サイクロン４６において分離除去されたダ
ストは、サイクロン４６の下方に水平に設けられている
エジェクタ４５において、エジェクト用エアーＥＡによ
りスイープされ、排出管５２を経て図示してないダスト
収容部に収容される。

【０００６】このように、上記ガスサンプリング装置に
おいては、サンプリング並びにガス分析になんら影響を
及ぼすことなく、つまり、サンプリングや分析を中断し
たり停止することなく、高濃度ダストを含むサンプルガ
スから高濃度ダストを連続的に分離・処理することがで
き、したがって、高速応答のガス分析装置に対しても連
続的にサンプルガスを供給することができる。

【０００７】そして、一定の時間連続的に測定を行った
後は、ガスサンプリング（および測定）を停止して、 電磁弁４４，４７を閉じ、電磁弁５４，５７を開い
た状態でパージエアーＰＡを供給して、サイクロン４６
内を清掃したり、 電磁弁４７を閉じ、電磁弁４４，５４，５７を開い
た状態でパージエアーＰＡを供給して、プローブ４２を
ブローバックしたり、 電磁弁４７，５４を閉じ、電磁弁４４，５７を開い
た状態でパージエアーＰＡを供給して、エジェクタ４５
をブローバックするなどして、ガスサンプリング装置内
に溜まっているダストを追い出す（パージする）ように
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のガスサンプリング装置においては、エジェクタ４５
が水平に設けられているため、その内部においてダスト
の詰まりが生じやすく、また、定期点検時において、ブ
ローバックを行う場合、パージエアーＰＡが圧力損失の
低い方、つまり、採取プローブ４２方向に流れ、均一に
ブローバックを行えないといった不都合があった。

【０００９】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、ダストの溜まりを可及的に少な
くし、定期点検を合理的かつ円滑に行うことができるガ
スサンプリング装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明では、ガス採取部とガス分析装置とを結ぶ
サンプルガス供給路に、ガス採取部によって採取された
サンプルガスとしての燃焼排ガス中に含まれる粉塵や煤
塵を分離除去するためのサイクロンを設けたガスサンプ
リング装置において、前記サイクロンの下部に分離され
た粉塵や煤塵を排出するためのエジェクタをその排出流
路が垂直状態になるように設け、このエジェクタにエジ
ェクトエアーを供給する配管を設けるとともに、エジェ
クタにパージエアーを供給する配管を設けるようにして
いる。

【００１１】上記構成のガスサンプリング装置において
は、エジェクタを垂直方向に設けているので、エジェク
タにおいてダストが詰まるようなことがなくなる。

【００１２】そして、エジェクタにパージエアーを供給
する配管を設けているので、定期点検時においてブロー
バックを行うことができ、ダストの排除を確実に行うこ
とができる。この場合、エジェクタにパージエアーによ
るブローバックの良否を確認するためのブローバックモ
ニター機構を設けてあれば、ブローバックにおけるエア
ー圧の設定や、実施頻度あるいはパージ時間などを合理
的に設定することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施例
を、図を参照しながら説明する。図１〜図３は、この発
明のガスサンプリング装置の一例を示すもので、まず、
図１において、１は煙道で、矢印で示すように燃焼排ガ
スＧが流れている。２はこの煙道１に挿入配置されるガ
ス採取部としての採取プローブで、この採取プローブ２
によって、燃焼排ガスＧの一部がサンプルガスＳとして
採取される。そして、この採取プローブ２は、サンプル
ガス供給路３を介してガス分析装置４に接続されてい
る。

【００１４】前記ガス分析装置４は、詳細には図示して
ないが、ガス分析計、制御・データ処理などを行うマイ
クロコンピュータ、表示部などを備えており、サンプル
ガス供給路３を経て供給されるサンプルガスＳ中のＳＯ
₂ 、ＮＯ_X 、ＣＯ₂ 、ＣＯなどの成分のうちの一つまた
は複数を連続的かつ高速応答で分析できるように構成さ
れている。

【００１５】前記サンプルガス供給路３は、次のように
構成されている。すなわち、５は採取プローブ２に連な
る冷却管で、サンプルガスＳとして採取された燃焼排ガ
スＧ（以下、サンプルガスＳという）を空冷または水冷
方式で所定の温度に冷却するように構成され、二方電磁
弁よりなる開閉弁６が設けられている。

【００１６】７は冷却管５の下流側に設けられるサイク
ロン（遠心力集塵装置）で、サンプルガスＳからダスト
Ｄを遠心分離する遠心分離部７ａとその下方のダスト沈
降室７ｂとからなる。

【００１７】なお、サイクロンにおいては、ガス中のダ
ストを分離・除去処理する能力は、ガスの流入する入口
の口径、遠心分離部の円筒部の内径や高さ、ガスの流入
速度（前記口径に密接に関連している）などによって、
分離・除去できるダストの粒径の範囲が決定される。例
えば、前記口径を小さくして流入速度を大きくしたり、
あるいは、内径を小さくするほど、より小さいダストを
分離・処理できる。したがって、この実施例におけるサ
イクロン７も、ダストを最良の状態で分離・除去できる
ように構成されている。

【００１８】８はサイクロン７の上部側に接続される流
路８で、この流路８には二方電磁弁よりなる開閉弁９、
熱交換器１０、吸引ポンプ１１がこの順で設けられ、ポ
ンプ１１の下流側にガス分析装置４が設けられている。

【００１９】１２はその下流側が流路８のサイクロン７
と開閉弁９との間に接続されるパージエアー供給路で、
上流側はエアー源（図示してない）に接続され、二方電
磁弁よりなる開閉弁１３を備えている。

【００２０】１４はサイクロン７の下方、より具体的に
は、ダスト沈降室７ｂの下部に一体的に設けられるダス
ト排出用のエジェクタで、図２および図３に示すよう
に、ベンチュリ部１４ａによって形成され、ダストを排
出するための排出流路１４ｂが垂直になるように設けら
れている。

【００２１】前記エジェクタ１４における構成を、図２
および図３をも参照しながら説明すると、１５はエジェ
クタ１４にエジェクト用エアーＥＡを供給するためのエ
アー供給路で、その上流側はエアー源（図示してない）
に接続され、その末端のノズル部１５ａは、エジェクタ
１４のベンチュリ部１４ａに臨むようにして設けられて
いる。１６はエジェクタ１４の下端に接続される排出管
で、その端部はダスト収容部１７に接続されている。

【００２２】１８はエジェクタ１４に設けられるブロー
バック機構で、次のように構成されている。すなわち、
１９はエジェクタ１４のベンチュリ部１４ａに対してパ
ージエアーＰＡを供給するパージエアー供給管、２０は
パージ後のエアーを排出するパージエアー排出管で、両
者１９，２０はベンチュリ部１４ａを挟んで対向してお
り、一直線状に配置されている。そして、パージエアー
供給管１９、パージエアー排出管２０にはそれぞれ二方
電磁弁よりなる開閉弁２１，２２が設けられ、パージエ
アー供給管１９の上流側はエアー供給路１５に接続さ
れ、パージエアー排出管２０の下流側は排出管１６に接
続されている。

【００２３】２３はブローバック機構１８によるブロー
バックの良否をモニターするブローバックモニター機構
で、次のように構成される。すなわち、２４は端部にレ
ンズまたは光透過部材よりなる窓２５を備えるととも
に、他端側に光源２６を備えた投光側の光ファイバ、２
７は端部にレンズまたは光透過部材よりなる窓２８フォ
トセンサ２９を備えた受光側の光ファイバで、両者２
４，２７はその窓２５，２８を互いに対向させて、エジ
ェクタ１４のベンチュリ部１４ａにおける排出流路１４
ｂに臨むように配置されている。そして、両光ファイバ
２４，２７は、それらの窓２５，２８を結ぶ線が、図３
に示すように、パージエアー供給管１９とパージエアー
排出管２０とを結ぶ線と同じ高さ位置において直交する
ようにして設けられている。

【００２４】前記光ファイバ２４，２７としては、耐熱
性、耐腐蝕性を備えるとともに、汚れやダストに対して
強靱な性質を有するものがよい。また、光ファイバ２
４，２７の端部の窓２５，２８は、詳細には図示してな
いが、シール材などを介して設けられている。さらに、
フォトセンサ２９の出力は、透過光モニタ信号として、
例えばガス分析装置４に設けられたマイクロコンピュー
タに入力される。

【００２５】上述の構成よりなるガスサンプリング装置
の動作について、開閉弁６，９，１３，２１，２２の開
閉タイミングを示す図４を参照しながら説明する。

【００２６】まず、測定中の動作ダストについて説明す
る。測定を行う場合は、開閉弁６，９を開き、開閉弁１
３，２１，２２を閉じ、吸引ポンプ１１を動作させる。
そして、エアー供給路１５を介してエジェクトエアーＥ
Ａを所定の圧力でエジェクタ１４に供給する。

【００２７】前記吸引ポンプ１１の動作により、採取プ
ローブ２を介して煙道１を流れる燃焼排ガスＧの一部が
サンプルガス供給路３の冷却管５に導入され、サンプル
ガスＳとなる。このサンプルガスＳは、冷却管５におい
て適宜の温度に冷却され、サイクロン７に導入される。
このサイクロン７に導入されたサンプルガスＳは、遠心
分離部７ａにおいて遠心分離によって、それに含まれる
ダストＤが分離・除去され、この分離・除去されたダス
トＤはダスト沈降室７ｂに落下し収容される。

【００２８】前記サイクロン７においてダストＤが分離
・除去されたサンプルガスＳは、流路８を経てガス分析
装置４に至り、ガス分析部に供せられ、これによって、
所定のガス分析が行われる。

【００２９】そして、前記サイクロン７においてサンプ
ルガスＳから分離・除去されたダストＤは、エアー供給
路１５の端部のノズル部１５ａから吹き出されるエジェ
クトエアーＥＡの気流に乗って下方に強く導かれ、排出
管１６を経てダスト収容部１７に収容される。

【００３０】ガスサンプリング装置は、一定時間連続的
にガス分析（測定）のためのガスサンプリングを行った
後には、ダストパージを行う必要がある。次に、このパ
ージの詳細を、図４をも参照しながら説明する。

【００３１】パージを行う場合は、開閉弁１３を開き、
開閉弁９を閉じ、吸引ポンプ１１を停止する。そして、
開閉弁６，２１，２２は、開閉弁９を閉じた直後から適
宜のインターバルで開閉を繰り返す。この場合、図４に
示すように、開閉弁２１，２２は常に同時に開または閉
となるようにし、開閉弁６は開閉弁２１，２２が開のと
きは閉、閉のときは開になるようにする。いずれの開閉
弁６，２１，２２も開と閉の時間が１０秒となるように
する。

【００３２】すなわち、前記開閉弁９を閉じた状態で、
パージエアー供給路１２を介して所定圧力のパージエア
ーＰＡをサイクロン７内に供給し、サイクロン７内部に
付着しているダストＤを吹き落とす。この吹き落とされ
たダストＤは、ブローバック機構１８の開閉弁２１，２
２が閉じているときは、開閉弁６が開いているので、冷
却管５および採取プローブ２を介して煙道１に放出され
る。これにより、冷却管５および採取プローブ２がブロ
ーバックされ、これらの部位において所定のダストパー
ジが行われる。

【００３３】そして、前記開閉弁２１，２２が開いてい
るときは、パージエアー供給路１９を介して導入される
パージエアーＰＡによってパージエアー排出管２０方向
に吹き飛ばされ、さらに、排出管１６を経てダスト収容
部１７に収容される。

【００３４】上述のように、開閉弁６，２１，２２にお
いて開閉を交互に繰り返すようにしたのは、サイクロン
７内部やエジェクタ１４内部におけるパージエアーＰＡ
の圧力の低下をできるだけ少なくし、バージを効果的に
行なえるようにするためである。

【００３５】上記パージは、それほど長く行う必要はな
く、例えば５分程度でよい。

【００３６】そして、エジェクタ１４には、ブローバッ
クモニター機構２３が設けてあるので、前記ブローバッ
ク機構１８によるブローバック状態を確認し、その良否
を判別することができる。すなわち、エジェクタ１４に
ダストＤが多く残留していれば、フォトセンサ２９によ
って検出される光源２６からの透過光量が小さく、逆
に、残留するダストＤが少ないと、前記透過光量は大き
い。したがって、フォトセンサ２９において検出される
透過光量に基づいてブローバック機構１８によるブロー
バックの良否を判定できるのである。

【００３７】そして、前記ブローバックモニター機構２
３によるモニター結果に基づいて、ブローバックにおけ
るエアー圧の設定や、その実施頻度、あるいは、パージ
時間の長さなどなどを合理的に設定することができる。

【００３８】この発明は、上述の実施例に限られるもの
ではなく、例えば、エジェクタ１４はサイクロン７と必
ずしも一体的に構成されてなくてもよく、両者７，１４
が分離できるようにしてあってもよい。

【００３９】そして、開閉弁６，２１，２２の開塀の動
作時間は、任意に設定することができる。また、開閉弁
６の動作タイミングを、開閉弁２１，２２の動作タイミ
ングと必ずしも合わせる必要はなく、例えば、開閉弁２
１，２２が開状態になってから２秒後に閉じ、開閉弁２
１，２２が閉状態になってから２秒後に開くようにして
もよい。

【００４０】また、ダスト収容部１７を設ける代わり
に、排出管１６の下端側を煙道１に接続してもよい。

【００４１】さらに、ブローバックモニター機構２３を
構成する光ファイバー２４，２５は、ベンチュリ部１４
ａにおけるダストＤの堆積の状態をモニターするもので
あるが、ブローバック機構１８を構成するパージエアー
供給管１９、パージエアー排出管２０に対して、それら
の動作の妨げにならないように配置してあればよく、し
たがって、光ファイバー２４，２５の端部どうしを結ぶ
線と、パージエアー供給管１９とパージエアー排出管２
０とを結ぶ線とが必ずしも直交していなくてもよい。

【００４２】そして、この発明は、ボイラーの燃焼排ガ
スのみならず、排ガス中に多量に粉塵等を含むガス（高
ダストガス）のサンプリングに広く適用できることはい
うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】この発明は、以上のような形態で実施さ
れ、以下のような効果を奏する。

【００４４】サンプルガス中のダストを連続的に分離・
除去できるのは勿論こと、サイクロンの下方にエジェク
タを垂直方向に設けているので、エジェクタにおいてダ
ストが詰まるようなことがなくなる。

【００４５】そして、エジェクタにパージエアーを供給
する配管を設けているので、定期点検時においてブロー
バックを行うことができ、ダストの排除を確実に行うこ
とができる。

【００４６】また、エジェクタにパージエアーによるブ
ローバックの良否を確認するためのブローバックモニタ
ー機構を設けた場合には、ブローバックにおけるエアー
圧の設定や、その実施頻度などを合理的に設定すること
ができる。

【００４７】したがって、この発明のガスサンプリング
装置によれば、高速応答のガス分析装置に対しても連続
的にサンプルガスを供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のガスサンプリング装置の構成を概略
的に示す図である。

【図２】サイクロンおよびその周辺の構成の一例を示す
縦断面図である。

【図３】エジェクタおよびその周辺の構成の一例を示す
斜視図である。

【図４】前記ガスサンプリング装置の動作説明のための
タイムチャートである。

【図５】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

２…ガス採取部、３…サンプルガス供給路、４…ガス分
析装置、７…サイクロン、１４…エジェクタ、１４ｂ…
排出流路、１５…エジェクトエアー供給管、１９…パー
ジエアー供給管、２３…ブローバックモニター機構、Ｇ
…燃焼排ガス、Ｓ…サンプルガス、ＥＡ…エジェクトエ
アー、ＰＡ…パージエアー、Ｄ…ダスト（粉塵や煤
塵）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋山 重之 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 昭53−37091（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−294393（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−143810（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−54024（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−29302（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52716（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−241961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−77291（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−137129（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−109842（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−49854（ＪＰ，Ｕ) 特公 平６−21848（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 1/00 - 1/44 B04C 1/00 - 11/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス採取部とガス分析装置とを結ぶサン
   プルガス供給路に、ガス採取部によって採取されたサン
   プルガスとしての燃焼排ガス中に含まれる粉塵や煤塵を
   分離除去するためのサイクロンを設けたガスサンプリン
   グ装置において、前記サイクロンの下部に分離された粉
   塵や煤塵を排出するためのエジェクタをその排出流路が
   垂直状態になるように設け、このエジェクタにエジェク
   トエアーを供給する配管を設けるとともに、エジェクタ
   にパージエアーを供給する配管を設けたことを特徴とす
   るガスサンプリング装置。
2. 【請求項２】 エジェクタにパージエアーによるブロー
   バックの良否を確認するためのブローバックモニター機
   構を設けてなる請求項１に記載のガスサンプリング装
   置。