JP3617622B2 - Gas analyzer - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉もしくは溶融炉等にて発生するダスト含有排ガスをサンプリング管にて捕集して分析するガス分析装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えばごみ焼却炉にて発生する排ガスの分析を行うガス分析装置として、煙突から排出される排ガス中のO2、NOX、SOX、HCl、CO等の濃度を監視することを目的とし、集塵器出口側においてダスト除去後の排ガスをサンプリングするようにしたものが知られている。
【0003】
しかし、このように集塵器出口側でサンプリングした場合には、焼却炉内もしくは焼却炉出口におけるデータから数十秒遅れのデータしか得られず、また水噴霧やアルカリ薬剤吹き込み時の空気が混入されていて、炉内とは排ガス濃度が異なることから、この排ガス分析データを燃焼炉における燃焼制御のために使用するのには不十分であるという問題点があった。
【0004】
このような問題点に対処するために、排ガスをサンプリングするためのサンプリングプローブを炉壁に取り付けてその炉壁周辺部のガスを分析するようにしたものや、周囲が水冷ジャケットで覆われてなる水冷プローブを炉内の高温部に挿入してその高温部のガスを分析するようにしたもの等が提案されている。
【0005】
これらいずれの場合も、従来のガス分析装置においては図3に示されるような構造が採用されている。すなわち、先端に孔部50aを有する鋼製のサンプリング管50のその先端部を炉壁51から炉内へ突出させ、前記孔部50aから導入される排ガスをヒーター52付きの円筒濾紙53に導き、この円筒濾紙53にて排ガス中のダストを捕集した後、このダスト捕集後の排ガスをドレンビン54を経由して分析計55に導くように構成されている。ここで、前記ヒーター52は、排ガス中に含まれている水分が円筒濾紙53の表面に付着しないように設けられている。なお、図3において符号56にて示されるのは、円筒濾紙53を保持するためのガラス製のホルダである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、炉壁周辺部のガスをサンプリングするものでは、炉内の平均的なガスをサンプリングしていないために、この吸引ガスの分析データを焼却炉の燃焼制御に用いた場合には精度の高い制御が行えないという問題点がある。また、高温部に水冷プローブを挿入するものでは、特に小型炉の場合に水冷プローブの影響により可燃ガスの燃焼を阻害する恐れがある。また、いずれの場合においても、図3に示されるように円筒濾紙53でダスト除去を行う方式であるために、この円筒濾紙53が短時間で目詰まりを起こしてサンプリング不能になる。このため、定期的に(例えば数十分〜数時間おきに)その円筒濾紙53を交換する必要があり、排ガスの連続分析を行う上では実用的であるとは言えない。
【0007】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、焼却炉等の出口の排ガスを連続的にサンプリングすることのできるガス分析装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第1発明によるガス分析装置は、
焼却炉等において発生するダスト含有排ガスを、その炉内側端部が耐熱性を有する多孔質フィルタにて形成されたサンプリング管にて捕集して分析するガス分析装置であって、
前記サンプリング管を、その多孔質フィルタの部分が炉内に突出されるように配置し、かつ前記サンプリング管を2基並列して設け、各多孔質フィルタの表面に付着したダストを圧縮流体の吹き込みによって定期的に払い落とすとともに、各多孔質フィルタのダストの払い落としを交互に行う圧縮流体吹き込み手段を設けることを特徴とするものである。
【0009】
本発明によれば、サンプリング管の炉内側端部が耐熱性を有する多孔質フィルタにて形成されているので、炉内の高温部にサンプリング管を挿入することができて、サンプリング管を損傷させずにその高温部の排ガスを導入してガス分析に供することができ、これによってガス分析を高精度に行うことができる。また、多孔質フィルタが用いられているので、このフィルタにダストが付着したときにも、圧縮流体による逆洗によってそのダストを瞬時に払い落とすことができ、排ガスの連続分析が可能であるだけでなく、円筒濾紙を用いる場合のような定期的な交換作業が不要となる。また、本発明によれば、サンプリング管が2基並列して設けられるとともに、各多孔質フィルタのダストの払い落としが交互に行われるので、多孔質フィルタの目詰まりを確実に防止することができ、かつ一方のサンプリング管の逆洗中に他方のサンプリング管が使用でき、排ガスの連続分析とダストの連続的な払い落としとを確実に行うことができる。
【0010】
第2発明は、前記第1発明において、ダスト含有排ガスの温度を150℃〜1200℃の範囲にしたものである。このように耐熱性の多孔質フィルタを用いることで、冷却ジャケットを用いなくても高温のガス分析が可能である。
【0011】
また、第3発明は、前記第1発明または第2発明において、前記多孔質フィルタを、セラミック製もしくはステンレス製としたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるガス分析装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0016】
図1には、本発明の一実施形態に係るガス分析装置の構成図が示されている。
【0017】
本実施形態のガス分析装置1は、焼却炉の炉壁2に、第1のサンプリング管(プローブ)3を備えるユニットと、第2のサンプリング管4を備えるユニットとが並列的に配置されて構成されている。各サンプリング管3,4は、先端部に、セラミック(例:コージェライト)よりなる多孔質管(多孔質フィルタ)5,6をそれぞれ有し、この多孔質管5,6の部分が炉内へ突出されるように配置されている。ここで、多孔質管5,6は耐熱温度が1300℃程度である。なお、排ガス温度は400℃〜1200℃である。
【0018】
前記各サンプリング管3,4の基端部にはそれぞれ抽出管7,8が接続され、各抽出管7,8は1本の合流抽出管9に合流されてその合流抽出管9を介してドレンビン10に接続されるようになっている。そして、ドレンビン10には分析計11が接続されている。また、前記各抽出管7,8には、前記合流抽出管9との合流部のやや手前位置に第1の排ガス電磁弁12および第2の排ガス電磁弁13がそれぞれ設けられている。
【0019】
さらに、前記各抽出管7,8は、各排ガス電磁弁12,13の配設位置の手前にて第1の圧縮流体導入管14および第2の圧縮流体導入管15にそれぞれ分岐されており、各圧縮流体導入管14,15は圧縮流体源16に接続されている。また、これら各圧縮流体導入管14,15の途中には第1の圧縮流体電磁弁17および第2の圧縮流体電磁弁18がそれぞれ介挿されている。なお、本実施形態における圧縮流体導入管14,15、圧縮流体源16、圧縮流体電磁弁17,18等が、本発明における圧縮流体吹き込み手段に相当する。
【0020】
このような構成において、通常の排ガス分析時には、各排ガス電磁弁12,13を開状態にするとともに、各圧縮流体電磁弁17,18を閉状態にし、両方のサンプリング管3,4における各多孔質管5,6より排ガスのサンプリングを行う。このとき、排ガス中に含まれているダストは多孔質管5,6にて捕集されるので、このダスト捕集済の排ガスが各抽出管7,8、合流抽出管9およびドレンビン10を経由して分析計11に導かれる。こうして、排ガス中のCO濃度、NOX濃度等がその分析計11にて分析される。
【0021】
そして、一定時間後に第1の排ガス電磁弁12を閉操作し、次いで第1の圧縮流体電磁弁17を開操作する。これにより、圧縮流体源16より圧縮流体導入管14および抽出管7を通って多孔質管5に圧縮流体(空気もしくは窒素)が瞬間的に吹き込まれ、この多孔質管5に付着したダストが払い落とされる。このダスト払い出し後には、第1の圧縮流体電磁弁17が閉操作されるとともに、第1の排ガス電磁弁12が開操作される。
【0022】
さらに一定時間が経過すると、今度は、第2の排ガス電磁弁13を閉操作し、次いで第2の圧縮流体電磁弁18を開操作する。これにより、圧縮流体源16より圧縮流体導入管15および抽出管8を通って多孔質管6に圧縮流体が瞬間的に吹き込まれ、この多孔質管6に付着したダストが払い落とされる。このダスト払い出し後には、第2の圧縮流体電磁弁18が閉操作されるとともに、第2の排ガス電磁弁13が開操作される。このようにして、各多孔質管5,6のダストの払い出しを交互に行うことで、排ガスの連続分析が可能であり、またダストの連続払い出しが可能である。
【0023】
図2には、本実施形態によるガス分析装置1を焼却炉の燃焼制御装置に適用した場合のシステム図が示されている。
【0024】
図2に示される焼却炉20においては、被燃焼物としてのごみ21が投入されるホッパ22と、このホッパ22から投入されたごみ21を燃焼させるストーカ23と、このストーカ23の上方に設けられ炉壁24によって区画形成される燃焼室25と、前記ストーカ23を通して燃焼室25内に一次燃焼空気を供給する一次燃焼空気供給装置26と、燃焼後の焼却灰を取り出す灰排出口27とが設けられている。
【0025】
また、前記燃焼室25内は、ストーカ23の上方の一次燃焼ゾーン25aと、この一次燃焼ゾーン25aの上方のリバーニングゾーン25bと、このリバーニングゾーン25bの上方の二次燃焼ゾーン25cに分けられ、リバーニングゾーン25bの下部の炉壁24には天然ガスおよび再循環ガスを供給する天然ガス/再循環ガス供給管28が接続され、二次燃焼ゾーン25cの下部の炉壁24には二次燃焼空気を供給する二次燃焼空気供給管29が接続されている。また、天然ガス/再循環ガス供給管28に再循環ガス供給管34および天然ガス供給管35がそれぞれ接続されている。ここで、二次燃焼空気供給管29、再循環ガス供給管34および天然ガス供給管35には、供給量制御用のダンパー30,36,31がそれぞれ介挿されている。
【0026】
本実施形態においては、前記多孔質管5,6が二次燃焼ゾーン25cの上部に配され、分析計11にて分析された排ガス中のCO濃度等のデータがコントローラ(ガス供給制御手段)32に入力されるようになっている。こうして、コントローラ32は、分析計11からの入力データに基づき、最適の二次空気供給量を演算により求め、ダンパー30に開閉制御信号を出力してそのダンパー30の開度を制御する。また、前記多孔質管5,6がリバーニングゾーン25bに配され、分析計11と同様の構成の分析計37にて分析された排ガス中のO2濃度、NOX濃度等のデータがコントローラ(ガス供給制御手段)38に入力されるようになっている。こうして、コントローラ38は、分析計37からの入力データに基づき、最適の天然ガス供給量を演算により求め、ダンパー31に開閉制御信号を出力してそのダンパー31の開度を制御する。
【0027】
このようにして、燃焼室25下部の一次燃焼ゾーン25aにおける燃焼ガスは混合されることにより温度分布が均一となり、また比較的低酸素の雰囲気を保っており、ここに天然ガス供給管35から天然ガスが供給されることによって、リバーニングゾーン25bでは完全な還元性雰囲気が形成される。また、一次燃焼によって燃焼ガス中に生成される炭化水素ガス、COガスなどが、二次燃焼ゾーン25cにおいて二次燃焼空気によって完全燃焼される。
【0028】
本実施形態によれば、炉内の排ガス状態をリアルタイムで分析することができ、この分析データに基づいて二次空気、天然ガスおよび再循環ガスの各供給量を制御することができるので、極めて高精度の制御を実現することができる。
【0029】
本実施形態においては、炉内に供給される再循環ガス量、天然ガス量および二次空気量を制御するものについて説明したが、その他、一次燃焼空気量を制御することもできる。また、これら一次燃焼空気量、二次燃焼空気量、天然ガス量、再循環ガス量のうちのいずれかの供給量を制御するようにしても良い。
【0030】
本実施形態において、二次燃焼ゾーン25cの上部に設けた多孔質管5,6については、図2に破線にて示されるように、二次燃焼ゾーン25cに連なる排ガス通路33の途中に設けるようにしても良い。
【0031】
本実施形態においては、排ガス電磁弁12,13および圧縮流体電磁弁17,18をそれぞれ別個の電磁弁としたものを説明したが、これら排ガス電磁弁12,13および圧縮流体電磁弁17,18はそれぞれ三方切替弁にしても良い。
【0032】
本実施形態においては、多孔質管をセラミック製のものとして説明したが、ステンレス製のものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係るガス分析装置の構成図である。
【図2】図2は、本実施形態によるガス分析装置を焼却炉の燃焼制御装置に適用した場合のシステム図である。
【図3】図3は、従来のガス分析装置の構成図である。
【符号の説明】
1 ガス分析装置
2 炉壁
3,4 サンプリング管
5,6 多孔質管
7,8 抽出管
9 合流抽出管
10 ドレンビン
11,37 分析計
12,13 排ガス電磁弁
14,15 圧縮流体導入管
16 圧縮流体源
17,18 圧縮流体電磁弁
20 焼却炉
23 ストーカ
25 燃焼室
26 一次燃焼空気供給装置
28 天然ガス/再循環ガス供給管
29 二次燃焼空気供給管
30,31,36 ダンパー
32,38 コントローラ
33 排ガス通路
34 再循環ガス供給管
35 天然ガス供給管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas analyzer for the dust-containing exhaust gas generated in an incinerator or melt furnace was collected at the sampling tube analysis.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a gas analyzer that analyzes exhaust gas generated in, for example, a waste incinerator, the purpose is to monitor the concentration of O 2 , NO X , SO X , HCl, CO, etc. in the exhaust gas discharged from the chimney. It is known that the exhaust gas after dust removal is sampled on the dust collector outlet side.
[0003]
However, when sampling is performed at the outlet side of the dust collector in this way, only data that is delayed by several tens of seconds can be obtained from the data in the incinerator or at the incinerator outlet, and air at the time of water spraying or alkaline chemical blowing is mixed in. However, since the exhaust gas concentration is different from that in the furnace, there is a problem that the exhaust gas analysis data is insufficient for use in combustion control in the combustion furnace.
[0004]
In order to deal with such problems, a sampling probe for sampling the exhaust gas is attached to the furnace wall to analyze the gas around the furnace wall, or the periphery is covered with a water cooling jacket There have been proposed ones in which a water-cooled probe is inserted into a high-temperature part in a furnace to analyze the gas in the high-temperature part.
[0005]
In any of these cases, the structure shown in FIG. 3 is adopted in the conventional gas analyzer. That is, the tip of a
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of sampling the gas around the furnace wall, the average gas in the furnace is not sampled. Therefore, when the analysis data of this suction gas is used for combustion control of the incinerator, the accuracy is high. There is a problem that control cannot be performed. Further, in the case where a water-cooled probe is inserted in a high-temperature part, there is a risk that combustion of combustible gas may be hindered by the influence of the water-cooled probe, particularly in the case of a small furnace. In any case, as shown in FIG. 3, since the dust is removed by the
[0007]
The present invention has been made in view of such problems, it is an object that you provide a gas analyzer capable of continuously sampling the exhaust gas outlet of the incinerator.
[0008]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to achieve the above object, a gas analyzer according to the first invention comprises:
A gas analyzer that collects and analyzes dust-containing exhaust gas generated in an incinerator or the like in a sampling tube formed by a porous filter whose inner end portion has heat resistance,
The sampling tube is arranged so that the porous filter portion protrudes into the furnace, and two sampling tubes are provided in parallel, and dust adhering to the surface of each porous filter is blown into the compressed fluid. And a compressed fluid blowing means for alternately removing dust from each porous filter.
[0009]
According to the present invention, since the furnace inner end of the sampling tube is formed of a heat-resistant porous filter, the sampling tube can be inserted into the high temperature portion in the furnace, and the sampling tube can be damaged. Without introducing the exhaust gas in the high temperature portion, it can be used for gas analysis, whereby the gas analysis can be performed with high accuracy. In addition, since a porous filter is used, when dust adheres to this filter, the dust can be instantaneously removed by backwashing with a compressed fluid, and only continuous analysis of exhaust gas is possible. In addition, periodic replacement work as in the case of using a cylindrical filter paper is not necessary. Further, according to the present invention, two sampling tubes are provided in parallel, and dust removal of each porous filter is alternately performed, so that the porous filter can be reliably prevented from being clogged. The other sampling tube can be used during backwashing of one sampling tube, and the continuous analysis of exhaust gas and the continuous removal of dust can be reliably performed.
[0010]
According to a second invention, in the first invention, the temperature of the dust-containing exhaust gas is in the range of 150 ° C to 1200 ° C. By using a heat-resistant porous filter in this way, high-temperature gas analysis can be performed without using a cooling jacket.
[0011]
In a third aspect of the present invention, the porous filter according to the first aspect or the second aspect is made of ceramic or stainless steel.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a specific embodiment of the gas analyzer according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a configuration diagram of a gas analyzer according to an embodiment of the present invention.
[0017]
The gas analyzer 1 of the present embodiment is configured such that a unit including a first sampling pipe (probe) 3 and a unit including a second sampling pipe 4 are arranged in parallel on the furnace wall 2 of the incinerator. Has been. Each sampling tube 3, 4 has a porous tube (porous filter) 5, 6 made of ceramic (eg, cordierite) at the tip, and this
[0018]
[0019]
Further, each of the
[0020]
In such a configuration, during normal exhaust gas analysis, the exhaust
[0021]
Then, the first exhaust
[0022]
When a certain time has passed, the second exhaust gas solenoid valve 13 is closed and then the second compressed
[0023]
FIG. 2 shows a system diagram when the gas analyzer 1 according to the present embodiment is applied to a combustion control device for an incinerator.
[0024]
In the incinerator 20 shown in FIG. 2, a
[0025]
The
[0026]
In the present embodiment, the
[0027]
In this way, the combustion gas in the
[0028]
According to the present embodiment, the exhaust gas state in the furnace can be analyzed in real time, and the supply amounts of secondary air, natural gas, and recirculation gas can be controlled based on this analysis data. High-precision control can be realized.
[0029]
In the present embodiment, the control of the amount of recirculation gas, the amount of natural gas and the amount of secondary air supplied into the furnace has been described. However, the amount of primary combustion air can also be controlled. Further, the supply amount of any of these primary combustion air amount, secondary combustion air amount, natural gas amount, and recirculation gas amount may be controlled.
[0030]
In the present embodiment, the
[0031]
In the present embodiment, the exhaust
[0032]
In the present embodiment, the porous tube is described as being made of ceramic, but may be made of stainless steel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a gas analyzer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a system diagram when the gas analyzer according to the present embodiment is applied to a combustion control device of an incinerator.
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional gas analyzer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas analyzer 2 Furnace wall 3, 4
Claims (3)
前記サンプリング管を、その多孔質フィルタの部分が炉内に突出されるように配置し、かつ前記サンプリング管を2基並列して設け、各多孔質フィルタの表面に付着したダストを圧縮流体の吹き込みによって定期的に払い落とすとともに、各多孔質フィルタのダストの払い落としを交互に行う圧縮流体吹き込み手段を設けることを特徴とするガス分析装置。A gas analyzer for collecting and analyzing dust-containing exhaust gas generated in an incinerator or the like in a sampling tube formed by a porous filter whose inner end portion has heat resistance,
The sampling tube is arranged so that the porous filter portion protrudes into the furnace, and two sampling tubes are provided in parallel, and dust adhering to the surface of each porous filter is blown into the compressed fluid. The gas analyzer is characterized in that it is provided with a compressed fluid blowing means that periodically removes dust from each porous filter and alternately removes dust from each porous filter.
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