JP3757898B2 - ガス分析計のサンプリング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、煙道からサンプルガスを採取してガス分析計に供給するために、サンプルガス採取口が煙道内に配置され煙道排ガスをサンプルガスとして吸入するサンプリングプローブと、そのサンプリングプローブが吸入したサンプルガス中の固形分を除去する前処理装置とを備えたサンプリング装置に関し、例えばガス化溶融炉の発生ガスやセメントキルン排ガスのように、ダストやタール分などが多く含まれるサンプルガスを採取するのに適するサンプリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
煙道排ガスはサンプリング装置により採取され前処理を施された後、ガス分析計において例えば炭素酸化物や硫黄酸化物、窒素酸化物など排ガス中に含まれる成分が測定される。
【０００３】
ガス化溶融炉では、ゴミを高温で焼却するために、酸素を過剰に供給し、千数百℃の高温で焼却する。そのため、プラントの条件によってはタールやダストが多量に発生する。その排ガス中にはＣＯやＨ₂が大量に存在し、燃焼を管理するために排ガスを分析計に導いてＣＯやＨ₂、Ｏ₂などを測定している。
【０００４】
また、例えばセメントキルン製造プラントでは、従来、クリンカー焼成に当たって重油又は石炭燃料を燃焼させていた。しかし、最近ではプラント運転コストのコストダウンを図るとともにプラントでの高温燃焼を利用して、例えば生活廃棄物や古タイヤ、廃油などを燃焼させ、ゴミ燃焼炉に近い状態にて運転を行なう場合が多くなってきた。特に、廃棄物などの低温燃焼により生成するダイオキシン対策上、非常に有効なことから、この傾向がますます増加しつつある。そして、プラントから排出される排ガスには、従来から含まれるクリンカーダストの他にゴミなどの燃焼物にダスト化学物質が含まれるようになり、クリンカーダストの性質が変化するようになった。その結果、それらの化学変化に伴ない、煙道に挿入されたプローブの閉塞が著しくなってきた。これらの問題を解決するために、安定して排ガスを採取することができるガスプローブの開発が要求されている。
【０００５】
図５は従来のプローブを表す概略構成図である。
２はサンプリングプローブで、その先端にあるサンプリングパイプ４は煙道に挿入されている。サンプリングプローブ２の煙道外側の先端には、サンプルガスとして吸引した排ガスに含まれるダスト等の固形分を除去する金属フィルタ６が備えられている。フィルタ６はヒータにより加熱されている。
【０００６】
サンプリングプローブ２で採取したサンプルガスからさらにダスト等の固形分を除去してサンプルガスを分析計に導くために前処理装置８が設けられている。前処理装置８でサンプルガスを分析計に導く流路には、サンプリングプローブ２でのサンプルガスの吸引を開始又は停止する電動弁１０と、フィルタ６で除去しきれなかったダスト等を除去するためにフィルタ６よりも目の細かいフィルタ１２が設けられている。
【０００７】
サンプリングプローブ２のフィルタ６を窒素とスチームで逆洗するための機構も設けられている。その機構では、計装窒素の圧力を減圧弁１４で調節してサンプリングプローブ２に供給する流路と、スチームをサンプリングプローブ２に供給する流路が備えられている。１６，１８，２０，２２はそのサンプリングプローブ逆洗機構で窒素又はスチームの供給を制御する電動弁であり、タイマによって定期的に又は圧力計の警報接点などによって随時作動させられてフィルタ６に付着したダスト等の逆洗パージが行なわれる。これらの電動弁１６，１８，２０，２２を制御するためにシーケンス回路が設けられている。
【０００８】
サンプルガスはサンプリングパイプ４から吸引され、フィルタ６によりダスト等の固形分が除去され、電動弁１０からフィルタ１２を経て分析計に送られる。その後、分析計で、サンプルガスに含まれる各種ガス中成分が検出される。
【０００９】
サンプリングプローブ２のフィルタ６に付着したダスト等の固形分は窒素とスチームで逆洗パージを行なうことにより定期的又は随時除去される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ガス化溶融炉やセメントキルン製造プラントにおける発生ガス中には、通常の燃焼設備に比べて多量のダストや粘性の高いタール分が存在するため、逆洗パージを行っても金属フィルタ６を完全に洗浄することは難しい。そのため、測定を続けていると、パージ頻度が徐々に増してきて、長時間の連続運転ができなくなる。またパージを行うためのシステムが複雑となり、メンテナンス性が悪くなる問題もある。
【００１１】
このような問題はガス化溶融炉やセメントキルン製造プラントに限らず、排ガス中にダストやタール分が多く含まれる場合には同様に生じる。
本発明は簡単な構成でメンテナンス性も優れたサンプリング装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のサンプリング装置は、煙道からサンプルガスを採取してガス分析計に供給するために、サンプルガス採取口が煙道内に配置され煙道排ガスをサンプルガスとして吸入するサンプリングプローブと、そのサンプリングプローブが吸入したサンプルガス中の固形分を除去する前処理装置とを備えている。そして、サンプリングプローブは吸入したサンプルガス中の固形分を除去するフィルタを備えておらず、吸入したサンプルガスの流路に洗浄水を流す洗浄水導入部を備えている。また、前処理装置は、サンプリングプローブからのサンプルガス流路の先端部に洗浄水を受けるとともに溢れた洗浄水を排出する排出口をそのサンプルガス流路の先端よりも高い位置にもつバブリングポットを備え、そのバブリングポットに溜まった洗浄水を通ったサンプルガスをガス分析計に供給するようになっている。
【００１３】
本発明では、サンプリングプローブにフィルタを備えていないため、従来のようなサンプリングプローブにおける逆洗パージの必要性や、それに伴う稼動効率の低下はない。サンプリングプローブのフィルタに替えて、サンプリングプローブで洗浄水を導入してサンプルガスと共に前処理装置に導き、前処理装置のバブリングポットでサンプリングガスを洗浄水に通すことによって、サンプリングガス中のダストやタール分を除去する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
好ましい実施の形態では、バブリングポットは、溜まった洗浄水を通ったサンプルガスに対して洗浄水をシャワーとして散布するシャワーリング機構を備えている。これにより、バブリングポットにおけるサンプルガスからダスト等の除去効率が向上する。
【００１５】
他の好ましい実施の形態では、バブリングポットからガス分析計につながるサンプルガス流路にはサンプルガス中の固形分を除去するフィルタを備えている。このフィルタはバブリングポットで除去しきれなかったダスト等の固形分を除去するものである。これにより、サンプルガス中のダスト等の除去効率がさらに向上する。
【００１６】
バブリングポットからガス分析計につながるサンプルガス流路のフィルタは、長時間の使用により目詰まりを起こす。逆洗パージにより洗浄しない場合は、フィルタを交換する必要がある。フィルタを交換している間もこのサンプリング装置の稼動を停止しないようにするために、バブリングポットからガス分析計につながるサンプルガス流路においてフィルタを備えたサンプルガス流路が互いに並列に複数設けられ、それらのサンプルガス流路のいずれか１つを選択してバブリングポットからのサンプルガスをガス分析計に導く流路切換え機構が設けられていることが好ましい。これにより、１つのサンプルガス流路のフィルタを交換する際には他の１つのサンプルガス流路を選択してガスサンプリングを継続できるようになる。
【００１７】
フィルタを備えたサンプルガス流路はガス分析計側から吸引されているので、バブリングポットからガス分析計につながるサンプルガス流路のフィルタが目詰まりを起こしたことは、流路の圧力により検知することができる。そのために、本発明のさらに他の好ましい形態では、そのサンプルガス流路にはフィルタより下流に圧力計が設けられ、その圧力計の負圧に基づいてそのフィルタの詰まり具合が判定されるようになっている。
【００１８】
本発明のさらに他の好ましい形態では、バブリングポットは洗浄水の液面と洗浄水を通ってきたサンプルガスを採取してガス分析計に導く採取口の間にサンプルガス中の固形分を除去するフィルタを備えている。これにより、サンプルガス中のダスト等の除去効率がさらに向上する。
【００１９】
【実施例】
図１は一実施例を概略的に表わした流路図である。このサンプリング装置は、サンプリングプローブ３０と鎖線で示された前処理装置４０とからなっている。鎖線上にある白丸は、流路の接続部分を示している。
【００２０】
サンプリングプローブ３０はその先端にサンプリングパイプ３２を備え、サンプリングパイプ３２は煙道内に挿入されて、煙道排ガスをサンプリングガスとして吸引する。このサンプリングプローブ３０は従来のものと異なり、ダスト等を除去するための金属フィルタなどのフィルタ部材を備えていない。
【００２１】
３４はサンプリングプローブ３０で吸引した排ガスをサンプルガスとして前処理装置４０へ導くサンプルガス流路である。３６は洗浄水導入流路であり、洗浄水は流量計４２を介して前処理装置の洗浄水入口から供給される。４４はその洗浄水導入流路３６に設けられた開閉弁である。洗浄水導入流路３６によりサンプリングプローブ３０に供給された洗浄水は、サンプルガスとともにサンプルガス流路３４に入り、前処理装置に送られる。
【００２２】
前処理装置４０において、サンプリングプローブ３０からつながるサンプルガス流路３４の先端部にはバブリングポット４６が設けられている。サンプルガス流路３４の先端はバブリングポット４６内に挿入され、バブリングポット４６にはサンプルガス流路３４の先端よりも高い位置にチューブにより下方に導かれた洗浄水排出口４８が設けられている。バブリングポット４６ではサンプルガス流路３４を経てサンプルガスとともに送られてきた洗浄水が溜まり、排出口４８の高さにまできた洗浄水は排出される。
【００２３】
バブリングポット４６の上部開口は栓により閉じられ、その栓には分析計へサンプルガスを導くサンプルガス流路５０が設けられている。バブリングポット４６内でサンプルガス流路５０の先端はバブリングポット４６内に溜まった洗浄水の液面の上方に位置し、サンプルガス流路３４を通ってバブリングポット４６に吸引されたサンプルガスがバブリングポット４６内に溜まった洗浄水を気泡となって通ることによるバブリングによりダストやタール分が洗浄水にトラップされ、主としてガス成分がサンプルガス流路５０に入る。
【００２４】
サンプルガス流路５０の分析計側にはサンプルガスを分析計に吸引するために吸引ポンプが設けられており、サンプルガス流路５０が分析計側へ吸引されることによってサンプリングプローブ３０からサンプルガスを吸引する。
【００２５】
サンプルガス流路５０にはバブリングポット４６で除去しきれなかったダストなどを更に除去するためにフィルタ５２が設けられている。フィルタ５２はサンプリングプローブに従来設けられていた金属フィルタと比べて交換が容易な構造のものとすることができる。また、フィルタ５２はバブリングポット４６の下流に配置されているので、捕捉すべきダスト等の量が少ないため、交換の頻度もサンプリングプローブのフィルタに比べてごく少なくてすむ。
【００２６】
バブリングポット４６では、栓４９を通って洗浄水供給流路５４が設けられている。洗浄水供給流路５４は流量計５６及び開閉弁５８を介して洗浄水入口に接続され、洗浄水が供給される。バブリングポット４６内で洗浄水供給流路５４の先端は洗浄水液面の上方に位置し、洗浄水供給流路５４の先端からは洗浄水がシャワー状に噴射されるようになっている。洗浄水供給流路５４から噴射されるシャワーにより洗浄水中を通ってきたサンプルガスのダストなどが更に除去される。
【００２７】
図１の実施例では、図５の従来のものに比べると、サンプリングプローブ３０はフィルタを備えていないため簡略化されており、前処理装置４０の構成も簡単になっている。サンプリングプローブ３０でのフィルタをなくしたために、サンプルガスとともに吸引されるダストなどはサンプリングプローブ３０から導入される洗浄水とともにバブリングポット４６へ導かれ、サンプルガス流路３４の管壁へ付着せずに、バブリングポット４６で洗浄水にトラップされる。
【００２８】
バブリングポット４６ではサンプルガスのバブリングと洗浄水によるシャワーリングにより二重のガス洗浄作用がなされる。さらに、下流にフィルタ５２が設けられているのでダストやタール分を一層有効に除去することができる。
【００２９】
フィルタ５２はバブリングポット４６を通った後のサンプルガス中のダストなどを除去するだけであるので、交換頻度が少なく、また簡単に交換できる構造にすることができる。フィルタ５２自体は従来の図５の装置におけるフィルタ１２と同様のものとすることができる。このフィルタ５２の交換は容易であるために、フィルタ交換による測定停止時間を短時間にすませることができる。
【００３０】
図２は図１の実施例の第１の改良である。図１のサンプリング装置における前処理装置４０内で、サンプル流路５０でフィルタ５２の下流に、圧力計６０が設けられている。この圧力計６０は大気圧と流路５０との差圧を検知するものである。流路５０は分析計側から吸引されているため大気圧よりも低い負圧状態となっている。
【００３１】
フィルタ５２が目詰まりを起こしてくると、圧力計６０の負圧が大きくなってくる。したがって、圧力計６０の負圧を測定することによりフィルタ５２の目詰まりを監視することができる。例えば、圧力計６０の検出信号をしきい値と比較し、しきい値よりも負圧になったときにフィルタ５２の目詰まりを示す警報を出すようにすることができる。
【００３２】
図３は図１の実施例の第２の改良を示したものである。図１の実施例の前処理装置４０ではバブリングポット４６から分析計へ導かれるサンプルガス流路５０は１本であるが、図３の実施例ではその流路５０をは互いに並列に接続された２本の流路５０ａと５０ｂに分離されている。それぞれのサンプルガス流路５０ａ，５０ｂにはフィルタ５２ａ，５２ｂがそれぞれ設けられている。いずれかの流路を選択してバブリングポット４６からのサンプルガスを分析計に導くようにするために、それぞれの流路のフィルタ５２ａ，５２ｂの前後に手動の開閉弁６１ａ，６２ａと６１ｂ，６２ｂが設けられている。開閉弁６１ａ，６２ａと６１ｂ，６２ｂはボール弁であり、手動コックにより開閉することができる。
【００３３】
図４は図１の実施例の第３の改良である。図４に示されたバブリングポット４６aは、その内部において洗浄水液面と、サンプルガス流路５０のサンプルガス取入口の間にダスト等を除去するフィルタ６４を備えている。サンプルガス流路３４とシャワー用の洗浄水を供給する流路５４はそのフィルタ６４を貫通して設けられている。バブリングポット４６aは内部にフィルタ６４を備えていることにより、サンプルガス流路５０のサンプルガス取入口に入るダスト等をより少なく抑えることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明のサンプリング装置はサンプリングプローブと前処理装置からなるものであるが、そのサンプリングプローブはフィルタを備えていない。サンプリングプローブにフィルタを設けるのに替えて、サンプリングプローブで洗浄水を導入してサンプルガスとともに前処理装置に導き、前処理装置にバブリングポットを設けてサンプリングガス中のダストやタール分を除去する。このような構成にしたことにより、従来のようなサンプリングプローブにおける逆洗パージの必要性がなくなり、連続した測定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例を示す流路図である。
【図２】同実施例の第１の改良を示す流路図である。
【図３】同実施例の第２の改良を示す流路図である。
【図４】同実施例の第３の改良を示す流路図である。
【図５】従来のサンプリング装置を示す流路図である。
【符号の説明】
３０ サンプリングプローブ
４０ 前処理装置
３２ サンプリングパイプ
３４，５０，５０ａ，５０ｂ サンプルガス流路
３６ 洗浄水導入流路
４２ 流量計
４６，４６a バブリングポット
４８ 洗浄水排出口
５２，６４ フィルタ
５４ 洗浄水供給流路
６０ 圧力計
６１ａ，６２ａ，６１ｂ，６２ｂ 開閉弁

Claims (6)

1. 煙道からサンプルガスを採取してガス分析計に供給するために、サンプルガス採取口が煙道内に配置され煙道排ガスをサンプルガスとして吸入するサンプリングプローブと、そのサンプリングプローブが吸入したサンプルガス中の固形分を除去する前処理装置とを備えたサンプリング装置において、
   前記サンプリングプローブは吸入したサンプルガス中の固形分を除去するフィルタを備えておらず、吸入したサンプルガスの流路に洗浄水を流す洗浄水導入部を備え、
   前記前処理装置は、前記サンプリングプローブからのサンプルガス流路の先端部に洗浄水を受けるとともに溢れた洗浄水を排出する排出口をそのサンプルガス流路の先端よりも高い位置にもつバブリングポットを備え、そのバブリングポットに溜まった洗浄水を通ったサンプルガスを前記ガス分析計に供給するようになっていることを特徴とするサンプリング装置。
2. 前記バブリングポットは、溜まった洗浄水を通ったサンプルガスに対して洗浄水をシャワーとして散布するシャワーリング機構を備えている請求項１に記載のサンプリング装置。
3. 前記バブリングポットから前記ガス分析計につながるサンプルガス流路にはサンプルガス中の固形分を除去するフィルタを備えている請求項１又は２に記載のサンプリング装置。
4. 前記フィルタを備えたサンプルガス流路が互いに並列に複数設けられ、それらのサンプルガス流路のいずれか１つを選択して前記バブリングポットからのサンプルガスを前記ガス分析計に導く流路切換え機構が設けられている請求項３に記載のサンプリング装置。
5. 前記フィルタを備えたサンプルガス流路は前記ガス分析計側から吸引されており、そのサンプルガス流路にはフィルタより下流に圧力計が設けられ、その圧力計の負圧に基づいてそのフィルタの詰まり具合が判定されるようになっている請求項３又は４に記載のサンプリング装置。
6. 前記バブリングポットは洗浄水の液面と洗浄水を通ってきたサンプルガスを採取して前記ガス分析計に導く採取口との間にサンプルガス中の固形分を除去するフィルタを備えている請求項１から５のいずれかに記載のサンプリング装置。

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