JPH0979954A - コンバインドサイクルプラントにおける排ガス分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コンバインドサイクルプラントのバイパス運
転時においても十分な計測精度をもって排ガスの分析を
行うことができるようにする。 【解決手段】 排熱回収ボイラから排出される排ガスの
一部をサンプリングし、その排ガス中のＮＯｘまたはＳ
Ｏ_２の量を検出するコンバインドサイクルプラントにお
ける排ガス分析装置において、排熱回収ボイラから排出
される排ガスをサンプリングするサンプリング導管１３
の途中に、サンプリングガス用の減圧器２２または減温
器２１或はその両者を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンとそ
のガスタービンの排熱を利用する排熱回収ボイラとを有
するコンバインドサイクルプラントにおける排ガスの分
析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上記コンバインドサイクルプラ
ントにおいては、ガスタービンから排出される燃焼排ガ
スが保有する熱すなわち排熱を排熱回収ボイラで回収し
有効利用することが行われている。そして、上記排熱回
収ボイラにおいて保有する熱が回収され比較的低温とな
った排ガスが煙突から大気中に放出される。

【０００３】ところで、上記煙突から放出される排ガス
は、元々燃焼器で燃料を燃焼させた結果生成したもので
あるため、排ガス中にはＣＯ_２、水分の他燃料の種類ま
たは燃焼方法等によって窒素酸化物（ＮＯｘ）又は硫黄
酸化物（ＳＯ_２）等が含まれており、これらは大気汚染
等の原因となる。特にＮＯｘは光化学スモッグの原因と
もなる。そこで、大気中への許容ＮＯｘ排出値等は法令
等により規制されており、コンバインドサイクルプラン
トの排ガスの大気への排出部、例えば煙突部近傍には排
ガス分析装置を設けて排ガス中に含まれるＮＯｘまたは
ＳＯ_２の量を常時計測して監視することが行われてい
る。そして、コンバインドサイクルプラントによって
は、煙突入口部までの排ガスラインの一部に排ガス中に
含まれる例えばＮＯｘ値を低減するための脱硝装置が設
置され、排ガス中のＮＯｘ値が大気中への許容排出値以
下になるように運転制御される。

【０００４】図１１は上記排ガス分析装置を設けたコン
バインドサイクルプラントの一例を示す図であって、コ
ンプレッサ１で圧縮された圧縮空気が燃焼器２に導入さ
れ、そこで図示しない燃料管を介して供給された燃料が
上記圧縮空気に混合燃焼され、高温高圧の燃焼ガスが生
成され、この燃焼ガスがガスタービン３に供給され、ガ
スタービン３の駆動が行われる。

【０００５】上記ガスタービン３の排ガスライン４の途
中には、排熱回収ボイラ５が設けられており、ガスター
ビン３から排出される比較的高温の排ガスと図示しない
給水とが上記排熱回収ボイラ５で熱交換され、給水の加
熱が行われ、そこで発生した蒸気が図示しない蒸気ター
ビンに供給され、或は工場用蒸気又は暖房用蒸気等とし
て利用される。

【０００６】一方、排熱回収ボイラ５で給水と熱交換し
た後の排ガスは、保有する熱を奪われ比較的低温となる
と同時に、排熱回収ボイラ５内の流路圧力損失によって
圧力が低下し、この比較的低温・低圧になった排ガスは
脱硝装置６で脱硝された後煙突７から大気中に排出され
る。

【０００７】ところで、上記排熱回収ボイラ５の入口部
及び出口部にはそれぞれ入口ダンパ８及び出口ダンパ９
が設けられており、この入口ダンパ８、排熱回収ボイラ
５及び出口ダンパ９からなるラインに対してこれと並列
にバイパスダンパ１０が接続されている。

【０００８】しかして、排熱回収ボイラ５が異常の場合
又は正常であっても運用上除外したい場合には、入口ダ
ンパ８及び出口ダンパ９を全閉するとともにバイパスダ
ンパ１０が全開され、ガスタービン３の排ガスが排熱回
収ボイラ５をバイパスして脱硝装置６へ直接導入され
る。

【０００９】なお、上記図１１においては脱硝装置６が
排熱回収ボイラ５の下流側にあるもので説明している
が、コンバインサイクルプラントによっては脱硝装置６
が排熱回収ボイラ５の上流側又は中間に設置されている
ものもある。また、燃料の種類等によっては、脱硝装置
ではなく脱硫装置が設置されているものもある。さらに
燃料の種類または燃焼方法によっては、排ガス中のＮＯ
ｘまたはＳＯ_２発生量も比較的少なく、脱硝装置、脱硫
装置を設置していない場合もある。いずれにしても、本
発明においては脱硝装置、脱硫装置の設置場所または設
置の有無には関係ない。

【００１０】ところで、前記煙突７近傍の排ガスライン
にはサンプリングプローブ１１が設けられており、その
サンプリングプローブ１１は元弁１２及びサンプリング
導管１３を介して排ガス分析装置本体１４に接続されて
いる。しかして、プラントの稼働中には、煙突近傍部の
排ガスライン中の排ガスの一部がサンプリングガスとし
てサンプリングプローブ１１によって採集され、これが
元弁１２及びサンプリング導管１３を介して排ガス分析
装置本体１４に導入される。

【００１１】サンプリングプロープ近傍における排ガス
は、この後煙突から排出されるだけの圧力をもっておれ
ばよいので一般に微圧力であり、一例では通常運転中に
おいて排ガス圧力約１５０〜２００mmＨ_２Ｏ（０．０１
５〜０．０２kg／an² ｇ）である。このように、サンプ
リングプロープ１１近傍における排ガス圧力は微圧力の
ため、このままでは分析するに十分な量のサンプリング
ガスを図示しないサンプリング排ガス中の微小固形物質
を取り除くフィルタ、水分を取除くミストセパレータ等
を通過させた後排ガス分析装置本体１４内の排ガス分析
部１５に導くことはできない。

【００１２】そこで、上記排ガス分析装置本体１４内に
はポンプ１６が設けられており、このポンプ１６により
サンプリングガスを吸引し、かつ排ガス分析部１５に圧
送し、その排ガス分析部１５でサンプリングガス中に含
まれるＮＯｘ，ＳＯ_２等の量の分析計測が行われる。排
ガス分析方法の一例としては、異なった原子からなる分
子、例えばＮＯｘ，ＳＯ_２等が特定の波長域の赤外線を
吸収するという性質を利用した、いわゆる赤外線分析計
がある。この方法は特定波長域の赤外線の吸収状況を測
定することにより、ＮＯｘ，ＳＯ_２等の濃度変化を連続
的に計測する。

【００１３】なお、導管１３の長さが長く且つ大気温度
が低い場合には、元弁１２から排ガス分析装置本体１４
までサンプリングガスが導かれる間に大気によりサンプ
リングガスが冷却され温度が低下し、その結果サンプリ
ングガス中の水蒸気が凝縮し、水滴となって導管１３内
で詰まり、サンプリングガスが排ガス分析本体１４まで
導かれないという不具合が発生することがあり、これを
防ぐため、導管１３の外側には図示しない温度制御をさ
れた電気ヒータが巻かれている。そしてこの電気ヒータ
の制御によりサンプリングガス中の水蒸気が水滴になら
ないように適切な温度に加熱される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１１に示
すように排熱回収ボイラ５にこれをバイパスするバイパ
スラインを設け、このバイパスラインにバイパスダンパ
１０を設けたプラントにおいては、プラントの運用の一
例として、蒸気タービン駆動用蒸気、工場用蒸気または
暖房用蒸気が一時的に不要になった場合、或は排熱回収
ボイラ５等が故障した場合等には、バイパスダンパ１０
を開き、入口ダンパ８及び出口ダンパ９を閉じ、排ガス
を排熱回収ボイラ５をバイパスして直接脱硝装置６に導
くことがある。

【００１５】ところがこのような場合には、排ガスが保
有する熱が排熱回収ボイラで回収されないので、高温の
ままの排ガスがサンプリングプローブ近傍に達する。ま
た、圧力についても排熱回収ボイラ内の流路損失がない
ので、比較的高圧のままでサンプリングプローブ近傍に
達する。すなわち、サンプリングプローブ１１の近傍に
おける排ガス温度は高温でまたその圧力も比較的高圧と
なる。

【００１６】一方、排ガス分析装置は、前述のように赤
外線を用いて排ガス中のＮＯｘ，ＳＯ_２等の濃度変化を
計測するものであるので、排ガス分析部１５には、常に
ほぼ一定圧力で且つ一定流量のサンプリングガスを流す
ようにしなければならず、サンプリングプローブ近傍に
おける排ガス圧力がほぼ一定圧力である必要がある。

【００１７】ところが、上記プラントの特別な運用時に
おいては、上述のように排ガス圧力が大きく変化するた
め、排ガス分析装置におけるＮＯｘ値、ＳＯ_２値等の計
測精度が悪化してしまう等の問題がある。

【００１８】しかも、上述のように排ガス圧力が大きく
変化した場合には、サンプリングプローブ１１に接続さ
れている導管１３には排ガス分析装置本体内のポンプ１
６の前方に図示しないコンバータ、フィルタ、圧力調節
器等の各機器も設けられているため、それらの機器にも
最高使用可能圧力以上の圧力が加わってしまい破損を生
ずる可能性もある。

【００１９】また、温度についても同様で、排ガス分析
装置のサンプリングガスに対する最高使用可能温度は一
般に約２００〜３００℃程度であるが、バイパス運転時
には最高使用可能温度以上の温度が加わってしまい、こ
れによっても各機器に損傷を与える可能性がある。

【００２０】そこで、この高温に対処するためには、上
記ポンプ１６やその上流側に設けられているフィルタ等
とサンプリングプローブ１１間の導管１３の長さを、設
置工事上必要な長さ以上に長くすることも考えられる。
すなわち、上記導管１３の長さを長くして、サンプリン
グガスが導管１３内を通過してポンプ１６等に到達する
間に自然放熱によりサンプリングガスが排ガス分析装置
の最高使用可能温度以下にまで冷却するようにすること
も考えられる。しかしながら、導管１３が長いとその分
サンプリングガスが排ガス分析部１５に到達するのに時
間がかかるので、排気ガス分析装置によるＮＯｘ値、Ｓ
Ｏ_２値等の計測遅れ時間が大きくなってしまう等の問題
がある。

【００２１】さらに、上記サンプリング用の導管に接続
される各機器の最高使用可能圧力及び温度を、前記排ガ
ズの最高圧力及び温度に耐えるようにすることも考えら
れるが、上記排ガスの圧力及び温度が上昇するのは、バ
イパス運転時の一時的なものであり、通常運転時には何
の問題もないのに対し、各機器の最高使用可能圧力及び
温度を向上させることは無駄が多い等の不都合がある。
しかも、圧力調節器、フィルタ、コンバータ等の機器に
ついては通常運転時のサンプリングガスの圧力、温度等
の使用条件から、バイパス運転時における圧力、温度等
の使用条件までの非常に幅広い範囲にわたって、その性
能が一定かつ良好な状態に維持できるように設計、製造
することは困難なことである。さらに、圧力調節計につ
いては最高使用可能圧力値に対して通常運転時の使用圧
力値が低い場合には圧力調節器の性能が十分発揮できな
い等の問題もある。

【００２２】本発明はこのような点に鑑み、コンバイン
ドサイクルプラントのバイパス運転時においても、従来
と同程度の排ガス分析装置本体によって十分な計測精度
をもってその分析を行うことができる排ガス分析装置を
得ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガスタービン
から排出される排ガスを排熱回収ボイラに供給して排熱
を回収するとともに、その排熱回収ボイラから排出され
る排ガスの一部をサンプリングし、その排ガス中のＮＯ
ｘまたはＳＯ_２の量を検出するコンバインドサイクルプ
ラントにおける排ガス分析装置において、上記排熱回収
ボイラから排出される排ガスをサンプリングするサンプ
リング導管の途中に、サンプリングガス用の減圧器また
は減温器、或はその両者を設けたことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図１０を参照して
本発明の実施の形態について説明する。なお図中、図１
１と同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略
する。

【００２５】図１において、排熱回収ボイラ５から排出
される排ガスを煙突７に導く排ガスライン４内には、上
記煙突７の近傍部にサンプリングプローブ１１が配設さ
れており、そのサンプリングプローブ１１がサンプリン
グ導管１３を介して排ガス分析装置本体１４に接続され
ている。上記サンプリング導管１３には元弁１２の下流
側にサンプリングガス用減圧減温器２０が設けられ、そ
のサンプリング導管１３の先端部が排ガス分析装置本体
１４のポンプ１６を介して排ガス分析部１５に接続され
ている。

【００２６】しかして、コンバインドサイクルプラント
の排ガスは排ガスライン４に設けられたサンプリングプ
ローブ１１で採集され、元弁１２を介してサンプリング
ガス用減圧減温器２０に導かれる。そして、もしサンプ
リングガスの圧力・温度がコンバインドサイクルプラン
トの通常運転時におけるサンプリングガスの圧力、温度
より高く、排ガス分析装置本体１４等の最高使用可能圧
力、温度より高い場合には、上記通常運転時における圧
力、温度近くまで上記サンプリングガス用減圧減温器２
０によってサンプリングガスの圧力、温度が低下され
る。そして、その後従来と同様にサンプリング導管１３
を通りポンプ１６を介して排ガス分析部１５に圧送さ
れ、そこでサンプリングガス中のＮＯｘ値，ＳＯ_２値等
が分析、計測される。

【００２７】図２は、上記減圧減温装置２０部の一実施
例を示す図であり、サンプリング導管１３には減温器２
１及び減圧器２２が順次配設されている。上記減温器２
１は、一端部に冷却水供給管２３が接続され他端部に冷
却水出口管２４が接続された外筒２５を有し、その外筒
２５内にサンプリング導管１３に接続されたサンプリン
グガス通路２６が貫挿され、上記外筒２５とサンプリン
グガス通路２６との環状空所によって冷却水通路２５ａ
が形成され、上記冷却水供給管２３に冷却水流量調節弁
２７が設けられている。

【００２８】一方、上記サンプリングガス通路２６の出
口側近傍下面にはドレン弁２８を有するドレン溜２９が
形成されており、また上記サンプリングガス通路２６に
は温度調節計３０が設けられており、その温度調節計３
０の出力信号によって冷却水流量調節弁２７の開度が制
御されるようにしてある。

【００２９】また、減圧器２２はサンプリングガス圧力
調節弁３１によって構成されており、圧力調節器３２に
よってその開度が制御されサンプリングガスの圧力を調
節するようにしてある。

【００３０】しかして、サンプリングプローブ１１によ
って採集されたサンプリングガスは元弁１２を経て、上
記サンプリングガス通路２６内に導入され、冷却水流量
調節弁２７を介して冷却水通路２５ａ内に供給された冷
却水と熱交換して冷却され、減圧器２２側に流出する。
このときサンプリングガス通路２６内のサンプリングガ
スの温度は温度調節計３０によって検出され、その温度
に対応する出力信号によって冷却水流量調節弁２７が制
御され、冷却水の流量が適量に調節され、サンプリング
ガスの温度が所定値に減温される。一方、上記熱交換に
よって温度上昇した冷却水は冷却水出口管２４から排出
される。このようにして、コンバインドサイクルプラン
トのバイパス運転時の如きサンプリングガスの温度が設
定値より高い場合は、減温器２１によって減温され、温
度設定値と近い値となる。

【００３１】また、サンプリングガス中には水分が水蒸
気等の形で少量含まれているが、サンプリングガスが上
述のようにして冷却されることによりこれが凝縮して水
滴化し、ドレン溜２９内に貯溜される。そして、このド
レンは適宜時期毎にドレン弁２８を開放することによっ
て減温器２１外に排出される。

【００３２】減温器２１で減温されたサンプリングガス
は減圧器２２を構成するサンプリングガス圧力調節弁３
１で減圧されて排ガス分析装置本体１４へ導入される。
この場合、サンプリングガス圧力調節弁３１を通ったサ
ンプリングガスの圧力は圧力調節器３２によって検出さ
れ、その圧力信号に応じて上記サンプリングガスの圧力
が圧力設定値に調節される。

【００３３】このようにしてコンバインドサイクルプラ
ントのバイパス運転時のようにサンプリングガスの圧力
が圧力設定値より高い場合には、これが減圧され設定圧
に近い圧力に調節される。

【００３４】すなわち、コンバインドサイクルプラント
のバイパス運転時におけるようにサンプリングガスの圧
力、温度が高い場合には、これらが所定の圧力及び温度
まで減圧及び減温された後サンプリング導管１３を経て
排ガス分析装置本体１４に導入され、ＮＯｘ値，ＳＯ_２
値等が分析計測される。

【００３５】このようにサンプリングガスの圧力、温度
を常に設定圧及び設定温度まで低下させるので、サンプ
リング導管１３に接続する排ガス分析装置本体等を従来
技術によるものと全く同一のものを用いても、ＮＯｘ
値，ＳＯ_２値等の計測精度を良好に保つことができる。
しかもサンプリング導管１３に接続されている機器の破
損を招くようなこともない。また、サンプリング導管１
３の長さを設計工事上必要な長さ以上に長くする必要も
ないので、排ガス分析装置によるＮＯｘ値，ＳＯ_２値等
の計測遅れ時間が大きくなってしまう等の不都合もな
い。

【００３６】さらに、コンバインドサイクルプラントの
燃料の種類または燃料方法或はガスタービンの上流側の
本体機器との組合せ等によって、微量ではあるがリン酸
塩等の腐食性の高い物質が気体または微小粒体等の形で
排ガスと共に飛来してくることがあり、これが自然放熱
によりサンプリングガスの温度が低下した場合に、排ガ
ス分析装置本体のこのサンプリングガスが接している部
分に腐食性物質が析出してこの部分を腐食させることが
ある。しかし、本発明においては上記腐食性物質が減温
器２１におけるドレン溜２９内にサンプリングガスから
凝縮した水分とともに析出する。したがって、ドレン弁
２８を開くことによってこれらをサンプリングガス中か
ら取り除くこともできる。

【００３７】また、一般にサンプリングガスの温度が低
くなければ腐食性物質の析出量も多くなるので、コンバ
インドサイクルプラントの排ガス中にリン酸塩等の腐食
性物質が含まれていてこれによる腐食等の不具合が発生
し易い場合には、それに応じて温度設定値をさらに低い
値にすることによって、サンプリングガス中のリン酸塩
等の腐食性物質を取り除くことができる。

【００３８】さらに、大気温度が低く或は風が強いこと
によって自然放熱によりサンプリング導管内のサンプリ
ングガスの温度が下がり、サンプリングガス中の水蒸気
が凝縮しやすいようなときには、その程度に応じて温度
設定値を高めにすることによって、水蒸気の凝縮を防止
することができ、特に電気ヒータを用いる必要もない。

【００３９】ところで、コンバインドサイクルプラント
によっては、バイパスダンパ１０の流量特性を考慮した
り、或は排熱回収ボイラの流路圧力損失を非常に小さく
する等のことによって、例えば通常運転時とバイパス運
転時とで、排ガス圧力について殆ど変動がなくほぼ同一
値になるように配慮しているものもある。したがって、
このようなものにおいてはサンプリングガス用の減圧器
２２を省略しても同一の効果を得ることができる。

【００４０】また、コンバインドサイクルプラントのガ
スタービン上流側の本体機器との組合せによっては、排
ガス温度がほぼ一定となる場合もあるが、このような場
合には、減温器２１を省略しても同一の効果を得ること
ができる。

【００４１】図２においては、減温器の構成としてサン
プリングガス通路２６の外周部に冷却水通路２７を設け
たものを示したが、必ずしもこの構造にこだわる必要は
なく、例えばサンプリングガス通路内に冷却水用チュー
ブを配設したり、或は冷却水通路部内にサンプリングガ
スを流通させるチューブを配設したり、或は冷却水通路
部の外周部にこれを取囲むようにサンプリングガス通路
を設けてもよい。要は冷却水とサンプリングガスとが間
接的に熱交換すればよく、熱交換効率を向上させるため
に上記チューブにフィンを取り付けてもよい。

【００４２】また、上記実施例においては、温度調節計
３０と冷却水流量調節弁２７を別体に、また圧力調節器
３２とサンプリングガス圧力調節弁３１を別体にしたも
のを示したが、これらは必ずしも別体でなくてよく、一
体形にしてもよい。要は簡易形であってもそれぞれ温度
調節機能または圧力調節機能をもつものであれば同一効
果を得ることができる。

【００４３】さらに、上記実施例ではサンプリングガス
の冷却に冷却水を用いたが、必ずしもこれにこだわら
ず、例えば空気或はその他のいわゆる冷却流体であって
も同一効果が得られる。

【００４４】さらに、ドレン弁２８も必ずしも手動弁で
なくてもよく、例えばドレン溜２９にドレンが溜まれば
自動的に開らき、ドレン溜２９のドレンが排出されれば
自動的に閉じるようなドレントラップまたはドレン自動
排出装置等を用いても同一効果が得られる。また、コン
バインドサイクルプラントのあらゆる運転状態におい
て、手動のドレン弁２８を一定開度のままにしておいて
も、当該ドレン弁から例えば大気を吸い込んでしまうよ
うなことによりサンプリングガス中のＮＯｘ値やＳＯ_２
値の計測精度が悪化するようなことがない限り、上記一
定開度のドレン弁２８からサンプリングガスの一部が流
出していても問題はない。

【００４５】すなわち、手動のドレン弁２８を微開の一
定開度に調整しておくことにより、通常運転時に近い状
態では、主にサンプリングガスがドレン弁２８から排出
され、一方バイパス運転に近い状態では、主にドレンが
ドレン弁２８から排出され、且つサンプリングガスがド
レン弁２８から排出されるような状況においても、サン
プリングガス通路２６内が大気圧以上になるようにして
あれば、サンプリングガス中のＮＯｘ値、ＳＯ_２値の計
測精度が悪化するようなことはなく、同一の効果を得る
ことができる。

【００４６】コンバインドサイクルプラントの通常運転
時及びバイパス運転時の排ガス温度がそれぞれの運転状
態において略一定値であるようなコンバインドサイクル
プラントにおいては、それぞれの運転状態の期間中はサ
ンプリングガスの減温器にはそれぞれのサンプリングガ
ス温度に見あった一定量の冷却流体を流しておけばよ
い。

【００４７】図３は、上述のように各運転状態における
排ガス温度が略一定であるような場合に用いることがで
きる減温器を示す図であり、サンプリングガス通路２６
内に冷却流体流通管３３が配設されており、その冷却流
体流通管３３の入口部には例えばニードル弁の如き冷却
流体調整弁３４及び冷却流体遮断弁３５が設けられてい
る。

【００４８】ところで、上記コンバインドサイクルプラ
ントでは、通常運転時よりバイパス運転時の方が排ガス
温度は高温になるが、その温度はバイパス運転の期間中
はほぼ一定温度であるため、サンプリングガスの温度を
通常運転時のサンプリングガスの温度に近い一定値まで
冷却するには、ほぼ一定流量の冷却流体を流せばよい。

【００４９】そこで、冷却流体調整弁３４を調整し一定
開度とし、冷却流体の流量が所定の一定値になるように
するとともに、冷却流体遮断弁３５が、図４に示すよう
に、コンバインドサイクルプラントバイパス運転時に時
間遅れをもって自動的に開らき、通常運転状態になると
時間遅れをもって自動的に閉じるようにしてある。

【００５０】しかして、コンバインドサイクルプラント
が通常運転時においては、サンプリングガスの温度は比
較的低温で排ガス分析装置の最高使用可能温度以下であ
り、冷却流体遮断弁３５が閉じているので、減温器２１
への冷却流体の供給は行われない。したがって、サンプ
リングガスは冷却されずそのまま排ガス分析装置本体に
導入される。

【００５１】一方、コンバインドサイクルプラントがバ
イパス運転になった場合には、高温の排ガスがバイパス
ダンパ１０、脱硝装置６等を通過し、所定時間後にサン
プリングプローブ１１を介してサンプリングガスが採集
され減温器２１に導入される。そして、これとほぼ同一
時間遅れをもって冷却流体遮断弁３５が開き、冷却流体
調整弁３４を介してほぼ一定流量の冷却流体が冷却流体
流通管３３に導入される。したがって、サンプリングガ
スは上記冷却流体によって冷却されて排ガス分析装置本
体１４へ導入される。

【００５２】そこで、コンバインドサイクルプラントが
再び通常運転状態になり、比較的低温のサンプリングガ
スが減温器２１に流入する時点になると、冷却流体遮断
弁３５が閉じられる。

【００５３】ところで、冷却流体調整弁３４と冷却流体
遮断弁３５の前後位置関係はどちらでもよく、また冷却
流体遮断弁３５は必ずしも自動弁でなくてもよく、その
都度人間が手で開閉してもよい。さらに、自動開閉する
ための信号Ａとしてバイパス運転時を用いたが、必ずし
もこれにこだわらず、排ガス温度が高くなるタイミング
が検知できる信号であれば何でもよい。

【００５４】また、コンバインドサイクルプラントの運
転状態によって、排ガス温度は非常に高い値に変化する
が、その値はほぼ一定値であり、一方排ガス圧力は比較
的高い値になるがその変化幅が小さいようなコンバイン
ドサイクルプラントにおいては、図５に示すように減温
器２１の上流側に減圧器２２を設けてもよい。

【００５５】しかして、この場合、サンプリングガスは
減圧器２２のサンプリングガス圧力調整弁３１を介して
一定流量で減温器２１のサンプリングガス通路２６に導
入される。一方、上記サンプリングガス通路２６の出口
側近傍に設けられているドレン弁２８は微開の適宜一定
開度とされ、常時ドレン弁２８を介してドレン溜２９に
溜った凝縮水及び析出した腐食性物質とともにサンプリ
ングガスの一部が大気圧下に放出されるようにしてあ
る。

【００５６】したがって、コンバインドサイクルプラン
トの運転状態によって排ガス圧力が比較的高くなった場
合には、それに応じて減温器２１のサンプリングガス通
路２６内のサンプリングガスの圧力も高くなろうとする
が、その場合ドレン弁２８の前後差圧が大きくなり、そ
れに応じてドレン弁２８から放出されるサンプリングガ
スの量が増加し、上記サンプリングガス通路２６内のガ
ス圧上昇が抑制される。

【００５７】逆に、コンバインドサイクルプラントの運
転状態によって排ガス圧力が比較的に低くなった場合、
或いはバイパス運転時において減温器２１における冷却
流体流通管３３に冷却流体が導入されサンプリングガス
が冷却されて体積が減少し、その結果サンプリングガス
通路２６内の圧力が低下すると、ドレン弁２８の前後差
圧が小さくなり、それに応じてドレン弁２８から放出さ
れるサンプリングガスの量が減少する。さらに、サンプ
リングガス圧力調節弁３１の前後差圧は増加傾向とな
り、これに応じて上記サンプリングガス圧力調節弁３１
を流通するサンプリングガスの流量が多くなり、その結
果サンプリングガス通路２６内のサンプリングガス圧の
下降が押えられる。

【００５８】このようにして、減温器２１のサンプリン
グガス通路２６内のサンプリングガス圧は排ガスの圧力
程には変動せず、ほぼ一定圧力となり、且つサンプリン
グガス温度もほぼ一定温度に保たれ、しかも析出した腐
食性物質も除去することができる。

【００５９】図６は、減温器２１のさらに他の実施の形
態を示す図であって、減温器２１は冷却水タンク３６を
有し、その冷却水タンク３６にはその下部に冷却水流量
調節弁３７を有する冷却水供給管３８が接続され、冷却
水タンク３６の上部には冷却水タンク３６内の上部空間
を大気と遮断するためのＵ字部を有する冷却水出口管３
９が接続されている。

【００６０】また、上記冷却水タンク３６の冷却水中に
は、サンプリングプローブ１１によって採取されたサン
プリングガスを上記冷却水中に注入するサンプリングガ
ス注入管４０が開口され、また冷却水タンク３６の頂部
には排ガス分析装置本体１４に連通するサンプリングガ
ス出口管４１が接続されている。上記サンプリングガス
出口管４１には温度調節計４２が設けられており、その
温度調節計４２の出力信号によって冷却水流量調節弁３
７の開度が制御されるようにしてある。しかして、冷却
水タンク３６には冷却水供給管３８から冷却水が供給さ
れ、冷却水出口管３９から排出され、冷却水タンク３６
内には常に所定高さの冷却水が貯溜されている。一方、
サンプリングガスはサンプリングガス注入管４０から冷
却水タンク３６内の冷却水中に注入される。そして、こ
のサンプリングガスが冷却水タンク３６内で冷却水に直
接接触して冷却された後、冷却水タンク上部に溜まり、
サンプリングガス出口管４１を介して排ガス分析装置本
体側に送給される。

【００６１】この時サンプリングガス出口管４１中のガ
スの温度は温度調節計４２で検出され、この温度が設定
温度になるように冷却水流量調節弁３７の開度が制御さ
れ、上記冷却水タンクから流出するサンプリングガスの
温度が設定温度になるように制御される。

【００６２】ところで、コンバインドサイクルプラント
においては、燃料の種類または燃焼方法、或はガスター
ビンの上流側の本体機器との組合わせによっては、微量
ではあるが水酸化カリウム等の腐食性の高い物質が気体
または微小粒体等の形で排ガスとともに飛来して来る場
合もあるが、上述のようにサンプリングガスが冷却水中
に注入されるので、上記腐食性物質はそのとき冷却水中
に溶ける。したがって、排ガス分析装置本体側に流れる
サンプリングガス中から上記腐食性物質を除去すること
ができる。

【００６３】なお、上記実施の形態においては、サンプ
リングガスの温度調節に冷却水量を調節する方法を用い
たが、必ずしもこの方法による必要はなく、例えば冷却
水タンクに注入される冷却水を電気ヒータで加熱するよ
うにしておき、冷却水は一定流量を常時流しておき、温
度調節計により電気ヒータを制御することによりサンプ
リングガスの温度調節を行っても同一の効果を得ること
ができる。

【００６４】また、コンバインドサイクルプラントの排
ガス条件によっては、必ずしも温度調節計４２及び冷却
水流量調節弁３７を用いる必要はなく、冷却流体遮断弁
に類した自動開閉する遮断弁を用いることもできる。

【００６５】図７は図５に示すような減圧、減温器を応
用した変形例を示す図であり、図５で示すような減圧器
２２及び減温器２１からなる複数種の減圧減温器４４
ａ，４４ｂ，４４ｃが互いに並列に接続してあり、各減
圧減温器の前後にそれぞれ入口遮断弁４５ａ，４５ｂ，
４５ｃ及び出口遮断弁４６ａ，４６ｂ，４６ｃが設けら
れている。

【００６６】しかして、コンバインドサイクルプラント
のサンプリングガスが第１の状態のときには、入口遮断
弁４５ａ及び出口遮断弁４６ａが開けられ減圧減温器４
４ａによってサンプリングガスの減圧及び減温が行われ
る。またサンプリングガスが第２の状態のときは入口遮
断弁４５ｂ及び出口遮断弁４６ｂが開けられ減圧減温器
４４ｂによってその減圧及び減温が行われる。このよう
に、コンバインドサイクルプラントの運転状態に応じて
排ガスの圧力、温度が変動する場合においても、最適の
減圧減温器を使用することによってよりきめ細かくサン
プリングガスの圧力、温度を一定に保つことができ、か
つ析出した腐食性物質を取り除くことができる。図８に
上記入口遮断弁４５ａ，４５ｂ，…出口遮断弁４６ａ，
４６ｂ，…の開閉条件を示すブロック図を示す。

【００６７】なお、サンプリングガスの減温器に例えば
図５に示すものを用いた場合、ドレン弁２８から常時サ
ンプリングガスの一部が大気圧下に排出されているが、
この量に比較してサンプリングプローブから導入される
サンプリングガスの方が非常に多い場合には、入口遮断
弁４５ａ，４５ｂ，４５ｃは必ずしも必要でなく、これ
を削除し、出口遮断弁４６ａ，４６ｂ，４６ｃを開閉し
ても同様の効果が得られる。

【００６８】また、図２に示すようにサンプリングガス
の温度に対応して冷却水等の流量を制御するものにおい
て、大気温度が低いとき或は風が強いとき等のときに
は、温度調節装置の設定温度を高めにすることができる
が、図９に示すように、温度スイッチによって大気温度
を計測し、大気温度が予め決めた規定温度より高い場合
には、例えばコンバインドサイクルプラントの通常運転
時の排ガス温度と同一の値に設定温度を決め、もし大気
温度が規定温度より低くなった場合には、上記設定温度
より２℃高い値に自動的に設定温度を変更することがで
きる。

【００６９】図１０は図９の変形例であり、大気温度セ
ンサ５０により大気温度を計測し、その計測値を関数発
生器５１に入力する。関数発生器５１には、「大気温
度」と「温度調節計の温度設定値」との関係の最適値を
予め試運転データによって決めて、この関数が入力され
ている。しかして、その都度の大気温度に応じた設定温
度が関数発生器５１から温度調節計の温度設定器５２に
出力され、大気温度に対して設定温度を自動的かつ連続
的にきめこまかく変更設定することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は排熱回収
ボイラから排出される排ガスをサンプリングするサンプ
リング導管の途中に、サンプリングガス用の減圧器また
は減温器或はその両者を設けたので、コンバインドサイ
クルプラントの運転状態により排ガスの圧力または温度
が変動し、例えこれらが非常に高い値になるようなこと
があっても、その値を所定値に変更して排ガス分析装置
本体に導入させることができ、排ガス分析装置の性能及
び精度を維持させることができる。しかも、上述のよう
にサンプリングガスの圧力、温度を調整できるので、サ
ンプリングガスの圧力、温度を排ガス分析装置本体等の
最高使用可能圧力、温度以下に押えることができ、排ガ
ス分析装置部の破損を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排ガス分析装置の概略構成を示す図。

【図２】本発明における減圧、減温器の一例を示す図。

【図３】本発明における減温器の他の例を示す図。

【図４】図３の冷却流体遮断弁の開閉条件を示す図。

【図５】本発明における減圧、減温器の他の例を示す
図。

【図６】本発明における減温器のさらに他の例を示す
図。

【図７】複数種の減温減圧器を互いに並列に設けた例を
示す図。

【図８】図７の装置における各遮断弁の開閉条件を示す
ブロック図。

【図９】温度調節計の温度設定値の変更条件を示す図。

【図１０】温度設定値の他の変更方法を示す図。

【図１１】従来の排ガス分析装置の構成を示す図。

【符号の説明】

３ ガスタービン ５ 排熱回収ボイラ ６ 脱硝装置 ７ 煙突 １０ バイパスダンパ １１ サンプリングプローブ １２ 元弁 １３ サンプリング導管 １４ 排ガス分析装置本体 ２０ サンプリングガス用減圧減温器 ２１ 減温器 ２５ａ 冷却水通路 ２６ サンプリングガス通路 ２７ 冷却水流量調節弁 ２８ ドレン弁 ２９ ドレン溜 ３０ 温度調節計 ３２ 圧力調節器 ３３ 冷却流体流通管 ３４ 冷却流体調整弁 ３５ 冷却流体遮断弁 ３６ 冷却水タンク ４０ サンプリングガス注入管 ４２ 温度調節計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｆ０１Ｋ 23/10 Ｆ０１Ｋ 23/10 Ｕ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスタービンから排出される排ガスを排熱
   回収ボイラに供給して排熱を回収するとともに、その排
   熱回収ボイラから排出される排ガスの一部をサンプリン
   グし、その排ガス中のＮＯｘまたはＳＯ_２の量を検出す
   るコンバインドサイクルプラントにおける排ガス分析装
   置において、上記排熱回収ボイラから排出される排ガス
   をサンプリングするサンプリング導管の途中に、サンプ
   リングガス用の減圧器または減温器、或はその両者を設
   けたことを特徴とする、コンバインドサイクルプラント
   における排ガス分析装置。
2. 【請求項２】減圧器の圧力設定値または減温器の温度設
   定値を可変としたことを特徴とする請求項１記載のコン
   バインドサイクルプラントにおける排ガス分析装置。
3. 【請求項３】減温器の温度設定値が外気温度または風の
   強さに応じて変更されることを特徴とする、請求項２記
   載のコンバインドサイクルプラントの排ガス分析装置。
4. 【請求項４】排ガス用の減温器または減圧器が、互いに
   並列に複数個設けられており、コンバインドサイクルプ
   ラントの運転状態に応じて選択的に使用されるようにし
   たことを特徴とする、請求項１記載のコンバインドサイ
   クルプラントの排ガス分析装置。
5. 【請求項５】減温器は、冷却水中に直接サンプリング排
   ガスを注入しその排ガスの冷却を行う直接接触式熱交換
   器であることを特徴とする、請求項１記載のコンバイン
   ドサイクルプラントの排ガス分析装置。
6. 【請求項６】減温器に、前後差圧に応じてサンプリング
   排ガスの一部を大気中に排出するドレン弁が付設されて
   いることを特徴とする、請求項１記載のコンバインドサ
   イクルプラントの排ガス分析装置。