JP3600739B2

JP3600739B2 - 排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブ

Info

Publication number: JP3600739B2
Application number: JP27267598A
Authority: JP
Inventors: 清泰久保; 哲士飯田; 佳人小川
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000097820A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉やガスタービン、ボイラ等から排出される排ガスの一部をサンプリングするサンプリングプローブを冷却用空気により冷却してサンプリングプローブの温度上昇を防止すると共に、サンプリングした排ガスを冷却するようにした排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ごみ焼却炉等から排出される排ガスには、ＨＣｌ、ＳＯｘ、ＮＯｘ、重金属類、ダイオキシン類等の有害物質が含まれて居り、これらの有害物質は大気中へ放出された場合に大気汚染等の原因となる。
【０００３】
従って、ごみ焼却炉等に於いては、排ガス中の有害物質の量を可能な限り少なくし、環境汚染や公害の発生を防止する必要がある。その為、燃焼条件等を所定の条件下に制御することにより、有害物質の発生を抑制すると共に、排ガス中に含まれる有害物質を排ガス処理装置により除去する方策が採られている。
又、ごみ焼却炉等に於いては、大気中への有害物質の排出量が法令等により規制されている為、排ガス採取装置を設けて排ガスダクト内を流れる排ガス中に含まれている有害物質の量を常時測定して監視することが行なわれている。
【０００４】
前記排ガス採取装置は、サンプリングプローブ、フィルター、導管、液体捕集部、固体吸着部、サンプリング用吸引ポンプ及びガス分析装置等から成り、排ガスダクトに挿入したサンプリングプローブをフィルター、導管、液体捕集部、固体吸着部及びサンプリング用吸引ポンプ等によりガス分析装置等へ接続するようにしたものである。
【０００５】
而して、ごみ焼却炉等の稼働中には、排ガスダクト内の排ガスの一部がサンプリングプローブによってサンプリングされ、これが導管及びサンプリング用吸引ポンプ等によりガス分析装置等へ導入され、ガス分析装置等でサンプリングガス中に含まれる有害物質の分析・測定が行なわれている。
【０００６】
ところで、排ガスダクト内を流れる排ガスの温度が５００℃以上の場合には、排ガスダクトに挿入されたサンプリングプローブやこれに接続された各種機器（フィルターやガス分析装置等）に損傷を与えたり、測定精度を低下させたりするので、水冷式冷却プローブが用いられている。
【０００７】
従来、この種の水冷式冷却プローブ２０としては、図６及び図７に示すような二重管水冷式ジャケット構造のものが知られている。
即ち、水冷式冷却プローブ２０は、排ガスダクト２１に挿入され、排ガスダクト２１内の排ガスＧの一部をサンプリングするサンプリングプローブ２２と、排ガスダクト２１に挿入され、サンプリングプローブ２２の直管部分２２ａに外嵌されてサンプリングプローブ２２を冷却水Ｗにより冷却する水冷プローブ本体２３とから構成されている。
【０００８】
前記水冷プローブ本体２３は、サンプリングプローブ２２の直管部分２２ａを覆う内筒２３ａと、内筒２３ａの周囲に配置されて内筒２３ａとの間に冷却用ジャケット２３ｂを形成する外筒２３ｃと、内筒２３ａ及び外筒２３ｃの両端部に設けられて内外筒２３ａ，２３ｃ間を閉塞する側板２３ｄと、冷却用ジャケット２３ｂ内に配設されて冷却用ジャケット２３ｂを内側冷却用ジャケット２３ｂ′と外側冷却用ジャケット２３ｂ″とに仕切る仕切壁２３ｅと、内側冷却用ジャケット２３ｂ′に連通する冷却水入口２３ｆと、外側冷却用ジャケット２３ｂ″に連通する冷却水出口２３ｇとから構成されている。
又、サンプリングプローブ２２と水冷プローブ本体２３の内筒２３ａとの間には、排ガスダクト２１内の排ガスＧがダクト外へ漏れるのを防止する耐熱性シール材２４が介設されている。
【０００９】
而して、送水ポンプ（図示省略）及び冷却水用ホース２５により冷却水入口２３ｆから内側冷却用ジャケット２３ｂ′内へ流入した冷却水Ｗは、内側冷却用ジャケット２３ｂ′内をサンプリングプローブ２２の長手方向に沿って流れた後、外側冷却用ジャケット２３ｂ″内へ流入し、外側水冷ジャケット２３ｂ″内をサンプリングプローブ２２の長手方向に沿って流れた後、冷却水出口２３ｇから排出されるようになっている。
従って、サンプリングプローブ２２及びサンプリングした排ガスＧの一部は、水冷プローブ本体２３の冷却用ジャケット２３ｂ（内側冷却用ジャケット２３ｂ′及び外側冷却用ジャケット２３ｂ″）内を流れる冷却水Ｗにより熱交換されて冷却されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した水冷式冷却プローブ２０は、冷却用媒体（熱交換用媒体）に水を使用している為に様々な問題が発生している。
即ち、水冷式冷却プローブ２０を使用した場合には、測定現場で冷却水Ｗを確保しなければならない。若し、冷却水Ｗの量が不足する場合には、充分な冷却効果が得られないうえ、冷却水Ｗ量の不足による急激な冷却水Ｗの体積膨張によって水冷プローブ本体２３が破損したりする虞れがあった。
又、熱交換後の冷却水Ｗの排水先も考慮しなければならないうえ、水源及び冷却水Ｗの排水場所へのホース等を準備しなければならない。
更に、水冷式冷却プローブ２０は、サンプリングプローブ２２と内筒２３ａとの間に空気の層が形成された格好になっている為、実際にはサンプリングプローブ２２に接触するのが空気となっている。この空気はサンプリングプローブ２２と内筒２３ａとの間に滞留した状態となっている。その結果、冷却媒体に冷却水Ｗを使用しても、冷却効果があまり得られず、冷却性能に劣ると云う問題があった。
そのうえ、水冷式冷却プローブ２０を長期間使用した場合には、冷却水Ｗに含まれている不純物がプローブ内に付着し、閉塞を来すと云う問題もあった。
このように、従来の水冷式冷却プローブ２０には数多くの問題点があり、取扱性や操作性、冷却性能等に劣ると云う問題があった。
【００１１】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、冷却用媒体に空気を使用することによって取扱性や操作性、冷却性能に優れた排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、排ガスダクト内に挿入され、排ガスダクト内の排ガスの一部をサンプリングするサンプリングプローブと、排ガスダクト内に挿入され、サンプリングプローブの直管部分に外嵌されてサンプリングプローブを冷却用空気により冷却する空冷プローブ本体とから成る排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブであって、前記空冷プローブ本体は、サンプリングプローブの直管部分を覆い、当該直管部分との間に冷却用空気が流れる冷却用通路を形成する内筒と、内筒の周囲に配置されて内筒との間に冷却用ジャケットを形成する外筒と、排ガスダクト内に位置する内筒の先端部側に形成された冷却用通路と冷却用ジャケットを連通する連通口と、冷却用ジャケットに連通して外筒の基端部に形成された冷却用空気出口とを備えて居り、排ガスダクト外に位置する内筒の基端部側から流入した冷却用空気が冷却用通路、連通口及び冷却用ジャケットを順次通って前記冷却用空気出口から外部へ排出される構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、排ガスダクト内に位置する内筒の先端部側に連通口を形成すると共に、排ガスダクト外に位置する外筒の基端部側に冷却用空気出口を形成し、又、冷却用通路の一端部を大気中へ開放すると共に、冷却用通路の他端部を耐熱性シール材により閉塞し、冷却用空気出口に吸引ホースを介して接続した冷却用吸引ポンプにより、冷却用通路の一端部から大気を冷却用空気として冷却用通路内へ吸引するようにしたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブを用いた排ガス採取装置のうち、ダイオキシン採取を示す系統図であり、図１に於いて、１は排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブ、２は排ガスダクト、３はサンプリングプローブ、４は空冷プローブ本体、５は吸引ホース、６は冷却用吸引ポンプ、７は排ガスＧ中のダストを捕集するフィルター、８は導管、９は排ガスＧ中のダイオキシン類を捕集するダイオキシン類採取装置（吸収ビン９ａ、吸着カラム９ｂ及び氷冷槽９ｃ等から成る）、１０はサンプリング用吸引ポンプ、１１はガスメーターである。
【００１５】
尚、図１に示す排ガス採取装置に於いては、ダイオキシン類を採取するようにしたが、図２に示すようにダイオキシン類採取装置９の代わりに、排ガスＧ中のＨＣｌ・ＳＯｘ等を捕集するＨＣｌ・ＳＯｘ等採取装置９′（吸収ビン９ａ′及び氷冷槽９ｃ′等から成る）を使用し、排ガスＧ中のＨＣｌ・ＳＯｘ等を採取するようにしても良い。
更に、図３に示すようにダイオキシン類採取装置９の代わりに、排ガスＧ中の水分を除去する水分除去装置９″（ドレントラップ９ａ″及び電子クーラー９ｃ″等から成る）を、又、ガスメーター１１の代わりに、排ガスＧ中の酸素・一酸化炭素等を測定できる連続分析装置１１″を夫々使用し、排ガスＧ中の酸素・一酸化炭素等を測定分析するようにしても良い。
【００１６】
前記排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブ１は、図４及び図５に示す如く、排ガスダクト２に挿入されたサンプリングプローブ３と、排ガスダクト２に挿入され、サンプリングプローブ３の直管部分３ａに外嵌されてサンプリングプローブ３を冷却用空気Ａにより冷却する空冷プローブ本体４とから構成されている。
【００１７】
即ち、前記サンプリングプローブ３は、例えば都市ごみ等のごみ焼却炉（図示省略）から排出される排ガスＧの一部をサンプリングするものであり、図１に示すように排ガスＧが流れる排ガスダクト２に挿入され、フィルター７、導管８、ダイオキシン類採取装置９及びサンプリング用吸引ポンプ１０等によりガスメーター１１へ接続されている。
【００１８】
而して、ごみ焼却炉の稼働中には、排ガスダクト２内の排ガスＧの一部がサンプリングプローブ３によってサンプリングされ、これがフィルター７、導管８、ダイオキシン類採取装置９及びサンプリング用吸引ポンプ１０等を経てガスメーター１１へ導入される。
【００１９】
尚、サンプリングプローブ３は、排ガスダクト２内を流れる排ガスＧの温度が５００℃以上の場合には透明石英製により形成されている。又、サンプリングプローブ３は、内外面が滑らかになっていると共に、急激な断面の変化や曲がりがなく、サンプリングプローブ３内外の排ガスＧの流れを乱さないようになっている。
【００２０】
一方、前記空冷プローブ本体４は、図４及び図５に示す如く、サンプリングプローブ３の直管部分３ａを覆って直管部分３ａとの間に冷却用空気Ａが流れる環状の冷却用通路４ａを形成する内筒４ｂと、排ガスダクト２に気密状に挿入され、内筒４ｂの周囲に配置されて内筒４ｂとの間に環状の冷却用ジャケット４ｃを形成する外筒４ｄと、内筒４ｂ及び外筒４ｄの両端部に設けられて内外筒４ｂ，４ｄ間を閉塞する側板４ｅと、内筒４ｂに形成されて冷却用通路４ａと冷却用ジャケット４ｃを連通する連通口４ｆと、外筒４ｄに形成された冷却用空気出口４ｇとから構成されている。
又、冷却用通路４ａの一端部（図４の右端部分）は、大気中へ開放されていると共に、冷却用通路４ａの他端部（図４の左端部分）は、内筒４ｂとサンプリングプローブ３先端部との間に介設した耐熱性シール材１２により密封状に閉塞されている。
更に、連通口４ｆは、排ガスダクト２内に位置する内筒４ｂの先端部（図４の左端部分）に、又、冷却用空気出口４ｇは、排ガスダクト２外に位置する外筒４ｄの基端部（図４の右端部分）に夫々形成されている。
【００２１】
そして、前記空冷プローブ本体４は、その冷却用空気出口４ｇが吸引ホース５を介して冷却用吸引ポンプ６に接続されて居り、冷却用吸引ポンプ６を作動させることによって、空冷プローブ本体４の周囲にある空気Ａ（大気）を冷却用通路４ａの一端部から冷却用空気Ａとして冷却用通路４ａ内へ吸引するようになっている。
又、冷却用通路４ａ内へ吸引された冷却用空気Ａは、連通口４ｆ及び冷却用空気出口４ｇが内外筒４ｂ，４ｄの両端部に夫々設けられていることとも相俟って、冷却用通路４ａ、連通口４ｆ及び冷却用ジャケット４ｃを順次通過し、その間に排ガスＧと熱交換されて冷却用空気出口４ｇから排出されるようになっている。
更に、冷却用空気出口４ｇから排出された熱交換後の冷却用空気Ａは、吸引ホース５及び冷却用吸引ポンプ６を経て大気中へ放出されるようになっている。
【００２２】
尚、空冷プローブ本体４の内筒４ｂ、外筒４ｄ及び側板４ｅは、耐熱性や耐食性等に優れた金属部材により形成されていることは勿論である。
又、冷却用通路４ａ及び冷却用ジャケット４ｃの長さや容積、冷却用通路４ａへの冷却用空気Ａの吸引量等は、サンプリングプローブ３及びサンプリングされた排ガスＧを所定の温度にまで冷却できるように夫々選定されていることは勿論である。
【００２３】
而して、図１に示す排ガス採取装置に於いては、排ガスダクト２内を流れる排ガスＧの一部は、サンプリングプローブ３によりサンプリングされ、サンプリングプローブ３に外嵌された空冷プローブ本体４により冷却された後、フィルター７、導管８、ダイオキシン類採取装置９及びサンプリング用吸引ポンプ１０を経てガスメーター１１へ導入される。
【００２４】
前記空冷式冷却プローブ１に於いては、冷却用吸引ポンプ６の作動により空冷プローブ本体４の周囲にある空気Ａ（大気）が冷却用空気Ａとして冷却用通路４ａの一端部から冷却用通路４ａ内へ吸引されて居り、この吸引された冷却用空気Ａによってサンプリングプローブ３及びサンプリングされた排ガスＧが冷却されている。
【００２５】
即ち、冷却用通路４ａへ吸引された冷却用空気Ａは、冷却用通路４ａ内をサンプリングプローブ３の直管部分３ａに沿って流れた後、連通口４ｆから冷却用ジャケット４ｃ内へ流入し、冷却用ジャケット４ｃ内をサンプリングプローブ３の長手方向に沿って流れた後、冷却用空気出口４ｇから排出されている。
従って、サンプリングプローブ３及びサンプリングプローブ３内を流れる排ガスＧは、空冷式冷却プローブ１の冷却用通路４ａ及び冷却用ジャケット４ｃ内を流れる冷却用空気Ａと熱交換して冷却されることになる。
【００２６】
そして、サンプリングプローブ３及びサンプリングされた排ガスＧとの熱交換によって温度上昇した冷却用空気Ａは、冷却用空気出口４ｇから排出されて吸引ホース５及び冷却用吸引ポンプ６を経て大気中へ放出されている。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る空冷式冷却プローブ１は、冷却用媒体（熱交換用媒体）に空気Ａ（大気）を使用している為、測定現場での冷却用媒体の確保が不要になると共に、冷却用媒体が不足すると云うこともなく、充分な冷却効果が得られる。
又、冷却用空気Ａは急激な体積膨張の心配がなく、空冷プローブ本体４を損傷させると云うこともない。
更に、熱交換後の冷却用空気Ａの排出先を考慮する必要もなく、冷却用空気Ａを大気中へ放出することが可能になって熱交換後の冷却用空気Ａの後処理も極めて簡単である。
そのうえ、冷却用通路４ａを流れる冷却用空気Ａがサンプリングプローブ３に直接接触し、且つ冷却用通路４ａ内へ新しい冷却用空気Ａが順次吸引されるようになっている為、冷却効果が極めて優れている。
このように、空冷式冷却プローブ１は、取扱性や操作性、冷却性能等に於いて極めて優れている。
【００２８】
尚、上記実施の形態に於いては、冷却用通路４ａ内へ冷却用空気Ａ（大気）を吸引するようにしたが、他の実施の形態に於いては、押込みファン（図示省略）等を用いて冷却用通路４ａ内へ冷却用空気Ａ（大気）を押し込むようにしても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の請求項１の空冷式冷却プローブは、冷却用媒体（熱交換用媒体）に冷却用空気（大気）を使用している為、測定現場での冷却用媒体の確保が不要になると共に、冷却用媒体が不足することもなく、充分な冷却効果が得られる。
又、冷却用空気は急激な体積膨張の心配がなく、空冷式冷却プローブを損傷させることもない。
更に、熱交換後の冷却用空気の排出先を考慮する必要もなく、冷却用空気を大気中へ放出することが可能になって熱交換後の冷却用空気の後処理も極めて簡単である。
そのうえ、冷却用通路を流れる冷却用空気がサンプリングプローブに直接接触している為、冷却効果が極めて優れている。
【００３０】
本発明の請求項２の空冷式冷却プローブは、連通口及び冷却用空気出口を内外筒の両端部に夫々形成し、又、冷却用通路の一端部を大気中へ開放すると共に、冷却用通路の他端部を閉塞し、吸引ポンプ等により冷却用通路の一端部から大気を冷却用空気として冷却用通路内へ吸引するようにしている為、冷却用空気は冷却用通路及び冷却用ジャケット内を全域に亘って良好且つスムースに流れることになり、より優れた冷却効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブを用いた排ガス採取装置の一例を示す概略系統図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブを用いた排ガス採取装置の他の例を示す概略系統図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブを用いた排ガス採取装置の更に他の例を示す概略系統図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブの概略断面図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】従来の水冷式冷却プローブの概略断面図である。
【図７】図６のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１は空冷式冷却プローブ、２は排ガスダクト、３はサンプリングプローブ、３ａはサンプリングプローブの直管部分、４は空冷プローブ本体、４ａは冷却用通路、４ｂは内筒、４ｃは冷却用ジャケット、４ｄは外筒、４ｆは連通口、４ｇは冷却用空気出口、５は吸引ホース、６は冷却用吸引ポンプ、１２は耐熱性シール材、Ａは冷却用空気、Ｇは排ガス。

Claims

排ガスダクト内に挿入され、排ガスダクト内の排ガスの一部をサンプリングするサンプリングプローブと、排ガスダクト内に挿入され、サンプリングプローブの直管部分に外嵌されてサンプリングプローブを冷却用空気により冷却する空冷プローブ本体とから成る排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブであって、前記空冷プローブ本体は、サンプリングプローブの直管部分を覆い、当該直管部分との間に冷却用空気が流れる冷却用通路を形成する内筒と、内筒の周囲に配置されて内筒との間に冷却用ジャケットを形成する外筒と、排ガスダクト内に位置する内筒の先端部側に形成された冷却用通路と冷却用ジャケットを連通する連通口と、冷却用ジャケットに連通して外筒の基端部に形成された冷却用空気出口とを備えて居り、排ガスダクト外に位置する内筒の基端部側から流入した冷却用空気が冷却用通路、連通口及び冷却用ジャケットを順次通って前記冷却用空気出口から外部へ排出される構成としたことを特徴とする排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブ。
排ガスダクト内に位置する内筒の先端部側に連通口を形成すると共に、排ガスダクト外に位置する外筒の基端部側に冷却用空気出口を形成し、又、冷却用通路の一端部を大気中へ開放すると共に、冷却用通路の他端部を耐熱性シール材により閉塞し、冷却用空気出口に吸引ホースを介して接続した冷却用吸引ポンプにより、冷却用通路の一端部から大気を冷却用空気として冷却用通路内へ吸引するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の排ガスサンプリング用空冷式冷却プローブ。