JPH11173961A - 燃焼排ガスのサンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼炉２から揮発物質を含む高温の燃焼排ガ
スを採取してガス測定機器３に導入するサンプリング装
置１において、その排ガスを採取するための導管４が揮
発物質の凝固析出物により目詰まりしにくく、その排ガ
スをガス測定機器３に適切な温度に冷却した状態でかつ
適量導入できるようにする。 【解決手段】 燃焼排ガスを燃焼炉２から採取して導く
導管４を加熱する加熱手段５と、この加熱手段５により
加熱された導管４から導かれる燃焼排ガスをガス測定機
器３に導入する前に水洗して冷却する水洗冷却手段８と
を設けた。また、燃焼排ガスの採取を中断する際に、加
熱手段５により加熱される導管４に対して加熱した圧縮
エアーを燃焼炉２側に逆流させるように吹き込むエアー
吹込み手段８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、燃焼炉から燃焼排
ガスを採取してガス測定機器に導入する燃焼排ガスのサ
ンプリング装置に係り、特に、揮発物質を含む高温の燃
焼排ガスを採取してその排ガス中における所定の成分の
濃度を連続して測定する場合に好適なサンプリング装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミナの製造分野においては、
ソーダ分の少ないアルミナ（以下「ローソーダ・アルミ
ナ」とも称する）を製造する方法として、例えば、水酸
化アルミニウムをソーダ分が吸着される煉瓦やサヤに詰
め、それを台車に載せた状態でトンネル状の焼成炉内を
通過させて水酸化アルミニウムを焼成した後、その煉瓦
やサヤの内部からアルミナを取り出して得る製法、いわ
ゆるトンネルキルンを使用したローソーダ・アルミナの
製法が知られている。

【０００３】これは、燃焼バーナー等の燃焼装置により
８００〜１５００℃程度の高温に保たれたトンネル状の
焼成炉内を連続した状態で通過移動できる運搬用台車を
設置した製造ラインを使用し、前記したサヤ等に詰めら
れた水酸化アルミウムをその台車に載せた状態でトンネ
ル状焼成炉の入口側から順次搬入して所定時間焼成した
後、その焼成が完了したものから台車の移動により焼成
炉の出口側から順次搬出することにより、ローソーダ・
アルミナ製造の連続操業を可能にしたものである。な
お、このローソーダ・アルミナの製法では、通常、アル
ミナの脱ソーダを補助し、その結晶性を制御する等の目
的で塩化アルミニウム等の無機塩素化合物をさらに添加
して水酸化アルミニウムの焼成を行うようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
トンネルキルンを使用したローソーダ・アルミナの製造
ラインでは、水酸化アルミニウムの焼成をより安定して
行い、そのエネルギー原単位を向上させる観点から、焼
成炉内で発生する燃焼排ガスに含まれる酸素等の濃度を
連続して測定し、その測定データを焼成炉の燃焼管理シ
ステムにフィードバックして燃焼装置への空気供給量等
を適宜調整することにより、炉内における燃焼を可能な
限り安定化させることが望まれている。

【０００５】そこで、本発明者らは、焼成炉の頂部に差
し込んで配設した導管により炉内の燃焼排ガスを採取し
て既製のガス測定機器に導入し、その測定機器により測
定した排ガス中の酸素濃度等のデータを焼成炉の燃焼管
理システムにフィードバックするシステムを組み立てて
稼動させたところ、そのシステムには次のような課題が
あることが判明した。

【０００６】まず、燃焼ガスを採取する導管が短期間
（２日で１回の割合）で局部的に目詰まりしてしまう点
である。このため、その都度、目詰まりした導管を清掃
したり或いは新しい導管に交換しなければならない。ま
た、導管の目詰まりが発生する過程では、燃焼排ガスの
採取量が次第に低減するため、酸素濃度等の正確な測定
が不能となり、結果的に焼成炉の燃焼を安定させること
ができなくなるおそれがある。ちなみに、この目詰まり
は、煉瓦やサヤ等の中で水酸化アルミニウムに含まれる
ソーダ分と塩化アルミニウムの塩素とが反応して生成す
る生成物（食塩）が揮発し、それが導管内で凝固して析
出することにより発生するものである。

【０００７】また、焼成炉から採取される燃焼排ガス
は、８００℃を超えるような高温のものであるため、そ
の温度状態のままではガス測定機器による測定が不可能
であり、採取する燃焼排ガスを常温レベルまで十分に冷
却しなければならない点である。しかも、この点につい
ては、前記した導管の目詰まり現象を回避しつつ対処す
る必要がある。

【０００８】ここで、８００℃を超えるような高温の燃
焼排ガスを採取しなければならないのは、次のような理
由による。

【０００９】つまり、一般の燃焼装置における空気量の
調整は、燃焼時に発生する排ガスを排出するための排ガ
スファンの前後に接続されている導管から排ガスを採取
し、その排ガス中の酸素濃度等を測定分析して求められ
たデータに基づいて行われている。この場合、その採取
する排ガスは、採取段階では熱交換等により十分低いガ
ス温度にまで冷却されており、しかも、そのガス中には
低融点物質が固体状態で存在する程度であってその固体
化した物質も簡単なフィルター等により確実に除去され
るため、ガス測定機器による通常の測定が可能であると
ともに、前記したようなガス採取導管の目詰まり等が発
生することがない。また、その排ガスは、採取段階で新
鮮な空気が不用意に混入することがないため、正確な酸
素濃度等の測定が可能である。

【００１０】これに対し、上述したようなトンネルキル
ンを使用したローソーダ・アルミナの製造ラインの焼成
炉では、排ガスファンの導管が焼成炉の台車搬入時等に
開閉する扉がある付近に配設されている等の関係で、そ
の導管を通して排ガスファンで吸引される炉内の排ガス
に対し扉側などから流れ込んだ新鮮な空気が混入するこ
とがあり、このため、そのような排ガスを、一般の空気
量調整方法の場合のように排ガスファンの前後の導管か
ら採取したのでは正確な酸素濃度等の測定ができないと
いう事情がある。従って、このような焼成炉の場合にお
いては、採取する排ガスに新鮮な空気が混入することが
ほとんどなく正確な濃度測定が可能で、しかも適切なタ
イミングで空気量の調整のための濃度測定データを求め
ることが可能であることが要求される。そして、この観
点から、まず、排ガスファンの導管からではなく燃焼炉
内の排ガスを直接採取することが必要となり、さらに、
不要な空気の混入の可能性がある排ガスファンの導管取
り付け位置と開閉扉の間となる位置をできるだけ避け
て、不要な空気の混入が最も少ない燃焼直後の排ガスを
採取することが必要となる。よって、トンネルキルンに
おける焼成炉では、前記したような８００〜１５００℃
程度に保たれた焼成炉内の高温の燃焼排ガスを採取しな
ければならないのである。

【００１１】本発明は、このような各実情に鑑みなされ
たものであり、その目的とするところは、燃焼炉から揮
発物質を含む高温の燃焼排ガスを採取して既製のガス測
定機器に導入する場合であっても、その排ガスを採取す
るための導管が揮発物質の凝固析出物により目詰まりし
にくく、その排ガスをガス測定機器に適切な温度に冷却
した状態でかつ適量導入することができる燃焼排ガスの
サンプリング装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得る本
発明の燃焼排ガスのサンプリング装置は、燃焼炉から揮
発物質を含む燃焼排ガスを採取してガス測定機器に導入
するサンプリング装置において、前記燃焼排ガスを燃焼
炉から採取して導く導管を加熱する加熱手段と、この加
熱手段により加熱された導管から導かれる燃焼排ガスを
前記ガス測定機器に導入する前に水洗して冷却する水洗
冷却手段とを設けたものである。

【００１３】このサンプリング装置によれば、燃焼炉か
ら採取される高温の燃焼排ガスが加熱された導管を通し
て導かれるため、その排ガス中に含まれる揮発物質が燃
焼炉の高温状態から導管が加熱されない場合の大幅な温
度差によって導管内で凝固して析出することが防止され
る。しかも、その導管を通して導かれる燃焼排ガスは、
ガス測定機器に導入される前に水洗されて急冷されると
ともに、その急冷により析出する揮発物質の凝固析出物
が洗い落とされるため、適切な温度でロスなく清浄な状
態でガス測定機器に導入される。

【００１４】従って、このサンプリング装置は、揮発物
質を含む燃焼排ガスを採取した後にガス測定機器に導入
してその排ガス中に含まれる所定成分の濃度を測定する
システムを必要とする分野に適用すれば、きわめて有効
となる。例えば、従来技術において既述したようなトン
ネルキルンを使用するローソーダ・アルミナの製造ライ
ンの燃焼管理システムにおけるサンプリング装置として
適用した場合には実益大である。なお、加熱手段は、導
管を加熱することが可能なものであれば、その構成につ
いては特に制約されない。この加熱手段による導管の加
熱は、揮発物質が凝固して析出しにくい温度以上になる
ように行うことが好ましい。また、水洗冷却手段は、前
記したように燃焼排ガスを水洗して冷却することが可能
なものであれば、その構成については特に限定されな
い。

【００１５】また、本発明のサンプリング装置は、上記
サンプリング装置において、燃焼排ガスの採取を中断す
る際に、前記加熱手段により加熱される導管に対して加
熱した圧縮エアーを燃焼炉側に逆流させるように吹き込
むエアー吹込み手段をさらに設けることができる。

【００１６】この場合には、導管に逆流するように吹き
込む圧縮エアーにより、導管内で凝固して析出し始めた
揮発物質の凝固析出物が燃焼炉側にむけて吹き飛ばされ
るようにして除去される。これにより、導管の目詰まり
の発生をより確実に防止することができる。また、圧縮
エアーは加熱した状態で吹き込むため、そのエアーによ
り導管内が冷やされて揮発物質の凝固析出を誘発してし
まうことはない。なお、エアー吹込み手段は、前記した
ように加熱した圧縮エアーを導管に吹き込むことが可能
なものであれば、その構成については特に制約されな
い。このときの圧縮エアーの加熱は、揮発物質が凝固し
て析出しにくい温度以上となるように行うことが好まし
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様につい
て説明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼排
ガスのサンプリング装置を示すものである。このサンプ
リング装置１は、燃焼炉２から揮発物質を含む燃焼排ガ
スを採取して所定のガス測定装置３に導入するためのも
のであり、燃焼炉２から燃焼排ガスを直接採取して後段
部分まで導く導管４と、この導管４を加熱する加熱手段
としての加熱用ヒータ５と、導管４により導かれる燃焼
排ガスを水洗して冷却する水洗冷却手段としての冷却装
置６と、この冷却装置６を通過した後の燃焼排ガスをガ
ス測定装置３に導入する前に後処理する後処理装置７
と、導管４による燃焼排ガスの採取を中断する場合に加
熱した圧縮エアーを導管４に対し燃焼炉２側に逆流させ
るように吹き込むエアー吹込み手段としてのバックブロ
ー装置８とで概略構成されている。

【００１９】導管４は、燃焼炉２の頂部などに開設する
採取口２ａと冷却装置６との間を結ぶように配設される
配管であり、その先端部側が断熱性の取付け部材４ａを
介して採取口２ａから燃焼炉２の内部に差し込まれてい
るとともに、その後端部側が冷却装置６の内部に差し込
まれている。また、導管４の後端部側には、導管４によ
る燃焼排ガスの採取を中断した際にバックブロー装置８
から吹き込まれる圧縮エアーが導管４を通して冷却装置
６側に送り込まれるのを阻止し、燃焼路２側にのみ送ら
れるようにするためのピンチバルブ４０が取り付けられ
ている。ピンチバルブ４０は、燃焼排ガスを通すゴム管
を挟み込むことにより弁の開閉動作が行われる弁構造か
らなり、配管４１を通して送り込まれる圧縮エアーによ
り弁（ゴム管）の開閉動作が行われるものである。配管
４１の途中には電磁弁４２が取り付けられており、その
電磁弁４２を閉じたときにピンチバルブ４０が開いた状
態になるように設定されている。加熱用ヒータ５は、導
管４のうち燃焼炉２の外部に露出した部分から冷却装置
６に至るまで間の主要な部分を所定の温度に加熱するよ
うに導管部分に直接巻き付けられており、図示しない電
源部と接続されている。さらに、導管４の冷却装置６に
接続される手前部分には、断熱材４ｂが取り付けられて
いる。これにより、燃焼炉２側からの熱の伝導を遮断し
て軽減するようになっている。

【００２０】冷却装置６は、一定量の水が常時貯めら
れ、その貯留水内に導管４により導かれる燃焼排ガスが
搬出されて水洗・冷却される密閉構造の水槽６０を備え
ている。水槽６０の上部にはシャワー水栓６１が取り付
けられており、そのシャワー水栓６１から水を水槽６０
内の貯留水面上に存在する空間に散水する仕組みになっ
ている。また、この冷却装置６においては、導管４の後
端に取り付けられたピンチバルブ４０の弁構造が前記し
たようにゴム管内を高温の燃焼排ガスを通す構造になっ
ているため、そのゴム管が導管４から導かれてくる燃焼
排ガスの高熱により損傷されやすく、この損傷を防ぐ目
的で水槽６０に差し込まれる直前の導管４に水を注入す
る構造になっている。水槽６０内に散水する水や導管４
に注入する水は、水供給源６２から定流量弁６３を介し
て送られる一定量の水を分配し、その一部を配管６４を
通してシャワー水栓６１側に導き、その残りを配管６５
を通して導管４側に導いている。配管６５の途中には電
磁弁６６が取り付けられており、この電磁弁６６を開い
たときに導管４に水が注入されるように設定されてい
る。さらに、この冷却装置６には、冷却後の燃焼排ガス
を後段の後処理装置７における洗浄ポット７０に送り出
すための排出管６７が設けられているとともに、水槽６
０の基準水面から溢れ出る水を排水するための排水管６
８が設けられている。

【００２１】後処理装置７は、排出管６７を通して冷却
装置６から送り出される燃焼排ガスを水中に通して洗浄
するための洗浄ポット７０と、この洗浄ポット７０から
配管７１を通して送り出される洗浄後の燃焼排ガスから
水滴を取り除くためのドレンセパレータ７２と、このド
レンセパレータ７２から配管７３を通して送り出される
水滴除去後の燃焼排ガスから塵、水分（ミスト）を取り
除くためのエアーフィルタ７４とで構成されている。洗
浄ポット７０には、冷却装置６の排水管６８から流れ出
る水が送り込まれるようになっており、また、そのポッ
ト７０の基準水面から溢れ出る水を排出処理する排水ポ
ット７５が配管７６を介して接続されている。ドレンセ
パレータ７２には、配管７８を介してシールポット７７
が接続されており、ドレンセパレータ７２により燃焼排
ガスから除去された水滴がシールポット７７に排出され
る。なお、この配管７８は、シールポット７７に貯めら
れた貯留水内に差し込まれた状態で配設されており、こ
れにより配管７８を通してエアーがドレンセパレータ７
２に流入しないようになっている。

【００２２】この後処理装置７のエアーフィルタ７４を
通過した燃焼排ガスは、配管７９を通してガス測定装置
３に導入される。配管７９には、吸引ポンプ７９ａが介
在するように設置されており、これによりガス測定装置
３に対して必要な量の燃焼排ガスをより確実に送り込む
ようにしている。

【００２３】バックブロー装置８は、導管４の中間付近
において合流するように接続される配管８０を設け、こ
の配管８０にエアーコンプレッサー８１からの圧縮エア
ーをレシーバータンク８２、定流量弁８３、加熱器８４
等を介して送り込むようになっている。エアーコンプレ
ッサー８１からの圧縮エアーの一部は、配管８０が分岐
された前記配管４１に送り込まれるようになっている。
また、配管８０の加熱器８４の直前には電磁弁８５が取
り付けられており、この電磁弁８５を開いたときに圧縮
エアーが導管４に吹き込まれるように設定されている。

【００２４】前記した各電磁弁４２，６６，８５は、こ
のサンプリング装置１の制御装置１０によりその各弁の
開閉動作がそれぞれ制御されるようになっている。この
制御装置１０は、加熱用ヒータ５の電源部の制御も行う
ように構成されている。また、ガス測定機器３として
は、採取する燃焼排ガスに含まれる成分（酸素：Ｏ₂ 、
窒素酸化物：ＮＯｘなど）の濃度等を測定できるタイプ
のものが適宜選択されて使用される。また、このガス測
定機器３は、その測定データを利用して燃焼炉２の燃焼
装置等の動作状態を制御する燃焼管理システム９とデー
タ送信が可能な状態で接続されている。

【００２５】このサンプリング装置１は、基本的に以下
のように作動する。

【００２６】まず、燃焼排ガスの採取時には、各電磁弁
４２，６６，８５が下記の表１に示すような開閉状態に
なる。この際、加熱用ヒータ５は常にＯＮ状態になって
いる。これにより、導管４は、加熱用ヒータ５により加
熱されるとともに、ピンチバルブ４０が開くことにより
燃焼排ガスの採取（サンプリング）が行われる（実際に
は導管４から冷却装置６内への燃焼排ガスの導入が行わ
れる）状態になり、また、冷却装置６に差し込まれる直
前の導管４内に水が配管６５から注入される状態にな
る。なお、このとき冷却装置６の水槽空間内は、シャワ
ー水栓６１による散水が行われている。また、電磁弁８
５は閉じているため、導管４に圧縮エアーが吹き込まれ
ることはない。

【００２７】

【表１】

【００２８】この状態において、燃焼炉２内の燃焼排ガ
スは、導管４を通して採取されて冷却装置６に導かれ
る。この際、導管４により導かれる燃焼排ガスは、加熱
用ヒータ５により比較的高温（排ガス中の揮発物質が凝
固しにくい温度以上の高温）に加熱された導管４の内部
を通過して移動するため、その間においては燃焼排ガス
中に含まれる揮発物質が管内で凝固して析出することは
なくスムーズに管内を移動する。また、その導管４によ
り導かれる燃焼排ガスは、水槽６０の貯留水を通過する
とともに水槽６０内の散水を受けることにより水洗およ
び冷却される。しかも、その水洗冷却により、排ガス中
に含まれている揮発物質が水槽６０の貯留水に溶け込ん
だり散水により洗い落とされる。加えて、その水洗によ
り、燃焼排ガスに含まれる塵等の除去がなされる。ま
た、この冷却装置６の場合には、採取された燃焼排ガス
は、冷却装置６に導入される直前に導管４内で水に触れ
ることによってもある程度冷却される。

【００２９】冷却装置６の通過により水洗および冷却が
なされた燃焼排ガスは、後処理装置７を通過した後、ガ
ス測定機器３に導入される。後処理装置７では、まずそ
の燃焼排ガスは洗浄ポット７０によりさらに洗浄された
後、ドレンセパレータ７２によりガス中に含まれる水滴
が取り除かれ、最後にエアーフィルタ７４によりガス中
に含まれる塵、水分（ミスト）が取り除かれた状態で、
ガス測定機器３に送り込まれる。この際、冷却装置６と
後処理機７とガス測定機器３との間を結ぶ配管６７，７
１，７３，７９は、冷却装置６を通過した後の燃焼排ガ
スが冷却および水洗されているため、その排ガス中の揮
発物質が凝固析出することによる目詰まは生じない。

【００３０】従って、このサンプリング装置では、揮発
物質を含む高温の燃焼排ガスを連続して採取する場合で
あっても、導管４内において目詰まりが発生しにくく、
燃焼炉２内の燃焼排ガスを適切な温度に冷却してかつ清
浄な状態で適量だけガス測定機器３に導入することがで
きる。これにより、ガス測定機器３では、採取された燃
焼排ガスの所定成分の濃度等を正確に測定することが可
能となる。この結果、燃焼炉２の燃焼管理システム９を
このガス測定機器３により得られる正確な測定データを
利用して稼動させた場合には、かかる燃焼管理システム
９による制御を正確に行うことが可能となる。

【００３１】また、燃焼排ガスの採取を中断する時に
は、各電磁弁４２，６６，８５が前記した表１に示すよ
うな開閉状態になる。この際も、加熱用ヒータ５は常に
ＯＮ状態になっている。これにより、導管４は、加熱さ
れ続けるとともに配管８０から圧縮エアーが吹き込まれ
る状態になる。なお、このとき導管４による燃焼排ガス
の採取は停止し、また、導管４への水の注入も停止した
状態になる。ただし、冷却装置６のシャワー水栓６１に
よる散水は継続して行われている。

【００３２】この状態において、バックブロー装置８に
おけるコンプレッサー８１からの圧縮エアーは、加熱器
８４により比較的高温の温度に加熱された後、導管４に
逆流するように吹き込まれる（バックブローされる）。
この吹き込まれた高温の圧縮エアーは、導管４を通して
燃焼炉２内に吹き出るが、この際、導管４の内壁面に析
出し始めている排ガス中の揮発物質の凝固析出物がある
場合には、その凝固析出物を圧縮エアーの風圧により吹
き飛して導管内壁から除去することができる。この結
果、導管４の目詰まり発生はより確実に防止されるよう
になる。

【００３３】次に、このサンプリング装置１を前記した
ようなトンネルキルンを使用するローソーダ・アルミナ
の製法に適用した場合の実施態様について説明する。

【００３４】図２および図３は、サンプリング装置１を
適用したトンネルキルンによるローソーダ・アルミナの
製造ラインを示すものである。各図において、符号２０
は焼成炉としてのトンネルキルンである。このトンネル
キルン２０は、トンネル状の炉本体２１からなり、その
炉本体２１には入口扉２２、中扉２３および出口扉２４
が開閉可能に設けられており、その炉内が大きく分けて
入口側から余熱ゾーン、焼成ゾーンおよび冷却ゾーンの
各ゾーンに区画されている。このうち余熱ゾーンおよび
焼成ゾーンにあたる炉本体２１の両側壁面には、複数の
燃焼バーナ２５が所定の高さおよび間隔で配設されてお
り、これらの燃焼バーナ２５により炉内が所定の炉温度
に保たれるようになっている。また、冷却ゾーンにあた
る炉本体２１の壁面等には、送風機２６に取り付けられ
た送風管２７が所定の間隔で配設されている。この送風
管２７から炉に送り込まれる空気は、冷却ゾーンにおけ
る冷却と前記各燃焼バーナ２５の燃焼に供される。燃焼
バーナ２５と送風機２６は、後述する燃焼管理システム
９と接続されてそれぞれ制御されるようになっている。
さらに、余熱ゾーンの中扉２３寄りの炉本体部分には、
排気ファン３０に接続された導管３１が配設されてい
る。

【００３５】また、このトンネルキルン２０には、被焼
成品を搬送するための複数の台車２８が炉内を連なった
状態で移動できるように配設されている。図中の符号２
８ａは台車の車輪である。これらの台車２８は、図示し
ない所定の移動手段により炉本体２１の入口から押し込
まれたり、炉内を移動したり、その出口から押し出され
るようになっている。特に、炉内に押し込まれた各台車
２８の移動は、例えば炉本体２１の基礎２９に台車の直
下に位置するように形成された溝部２９ａに設置される
図示しない移動手段により行うようになっている。一
方、入口扉２２、中扉２３、出口扉２４は、この台車２
８の移動に伴って適宜開閉するように設定されている。

【００３６】そして、このトンネルキルン２０内の燃焼
排ガスを採取するために適用したサンプリング装置１
は、図１に示すサンプリング装置１と同じ構成からなる
ものであり、その詳細については前述した通りである。
図２，３には、サンプリング装置１の主な構成部分のみ
を図１の場合と同じ符号を付して図示している。特に、
炉内の燃焼排ガスを採取する導管４は、炉本体２１の余
熱ゾーンのうちの焼成ゾーン寄りの領域に位置するよう
に配設されている。また、このサンプリング装置１によ
り採取した燃焼排ガスは、ガス測定機器３に導入されて
その排ガスに含まれる酸素と窒素酸化物の濃度が連続し
て測定されるようになっている。そして、そのガス測定
機器３の測定データは、トンネルキルン２０の燃焼管理
システム９に入力されて、そのシステム９による送風機
２６の送風量等の制御に際して利用されるようになって
いる。

【００３７】さらに、このサンプリング装置１において
は、例えば、その導管４としてステンレス製パイプを、
その加熱用ヒータ５として導管４に巻き付けるカンタル
ヒータ（登録商標）を、その加熱器８４として熱風発生
機をそれぞれ使用している。ガス測定機器３としては、
酸素と窒素酸化物の濃度を測定できる市販のものを使用
している。また、このサンプリング装置１により採取す
る燃焼排ガスはその温度が８００〜１０００℃程度の状
態にあるものであり、このため、加熱用ヒータ５による
導管４の加熱は８００℃程度に、加熱器８４による圧縮
エアーの加熱は７００℃程度になるようにそれぞれ設定
されている。さらに、このサンプリング装置１は、焼成
中は連続して燃焼排ガスのサンプリングを行い、台車２
８の移動時（炉内への押し込み時や炉外への押し出し
時）にはそのサンプリングを中断して、バックブロー装
置８により導管４に加熱した圧縮エアーをバックブロー
するように設定されている。

【００３８】さて、このようなサンプリング装置１を備
えたトンネルキルン２０によるローソーダ・アルミナの
製造ラインは、次のように稼動する。以下、その稼動内
容について図４や図５を参照しながら説明するが、この
うち図４はこの製造ラインの主な工程の流れを示すフロ
ーチャート、図５はこの製造ラインの主な工程の稼動状
態を示す説明図である。

【００３９】まず、この製造ラインは、基本的に、複数
の台車２８が、ソーダ分を吸着する煉瓦からなる囲い等
１００に塩化アルミニウムを添加した水酸化アルミニウ
ムを詰めたものを載せた状態でトンネルキルン２０内に
次々と押し込まれ、その炉内の余熱ゾーン、焼成ゾー
ン、冷却ゾーンをこの順に所定の時間をかけて通過移動
する。この際、台車２８は、１台ずつ入口扉２２側から
押し込まれ、入口扉２２と中扉２３の間で１台分待機さ
せられた後、中扉２３と出口扉２４の間を互いに連なっ
た状態で移動し、最後に出口扉２４側から１台ずつ押し
出される。また、この台車２８の移動にともなって、入
口扉２２、中扉２３および出口扉２４が適宜開閉する。
図５（ａ）は、炉内全体に台車２８が最大限（ｎ台：ｎ
は正の整数）搬入されている状態を示している。

【００４０】この各台車２８がトンネルキルン２０の焼
成ゾーン内を通過している間に、囲い等１００内の水酸
化アルミニウムが焼成される（ステップ１：Ｓ１）。焼
成が完了して炉内から押し出された後の台車２８は、そ
の上に載せられた煉瓦からなる囲い等１００内からソー
ダ分の少ないアルミナが取り出される。

【００４１】そして、この焼成が行われている際には、
サンプリング装置１による炉内の燃焼排ガスのサンプリ
ングが連続して行われ、その排ガスの酸素濃度等の測定
データに基づく燃焼管理システム９による送風機２６の
送風量などの制御も継続して行われている。このサンプ
リング中におけるサンプリング装置１は、前述したよう
に動作するため、導管４が燃焼排ガス中に含まれる揮発
物質の凝固析出物（この場合は食塩）により目詰まりす
ることがなく、燃焼排ガスを適切な温度に冷却してかつ
清浄な状態で適量だけガス測定機器３に導入することが
できる。この結果、ガス測定機器３による正確な濃度測
定が可能となり、ひいては、その正確な測定データを利
用する燃焼管理システム９による正確な制御も可能とな
るため、結果的に、トンネルキルン２０の炉内の燃焼は
安定したものとなる。

【００４２】次に、この製造ラインは、水酸化アルミニ
ウムの焼成が完了すると、サンプリング装置１による燃
焼排ガスのサンプリングを停止して、その焼成が完了し
た囲い等１００を載せた先頭の台車２８をトンネルキル
ン２０から押し出し、その一方で、未焼成状態の新しい
囲い等１００を載せた台車２８が炉外にある場合には、
その台車をトンネルキルン２０に押し込むようになって
いる（Ｓ２）。

【００４３】この場合、トンネルキルン２０において
は、図５（ｂ）に示すように、中扉２３が開けられると
ともに出口扉２４が開けられた後（Ｓ３〜Ｓ４）、中扉
２３から出口側にある全台車（１〜ｎ番目のもの）が１
台分だけ出口方向へ移動させられ、これにより、焼成が
完了した先頭の１番目の台車１台が炉外に押し出される
（Ｓ５）。この１番目の台車２８が炉外へ搬出される
と、図５（ｃ）に示すように、中扉２３が閉じられると
ともに出口扉２４が閉じらる（Ｓ６〜７）。そして、炉
外に新たな台車がある場合には、入口扉２２が開けられ
た後（Ｓ８）、その台車（ｎ＋１番目のもの）が炉内
（入口扉２２と中扉２３の間となる炉内）に押し込まれ
る（Ｓ９）。そして、この新しい台車の炉内への搬入が
終了すると、入口扉２２が閉じられ（Ｓ１０）、トンネ
ルキルン２０内での焼成工程が再開される（Ｓ１）。

【００４４】また、この際、サンプリング装置１におい
ては、前述したようにバックブロー装置８によるバック
ブローが実行される。このバックブローは、実際、焼成
完了後の台車を炉外へ搬出するために中扉２３と出口扉
２４を開けてから再び閉じるまでの間に行われる。この
バックブローにより、前述したように、導管４の内壁面
に析出し始めている揮発物質の凝固析出物が圧縮エアー
の風圧により吹き飛されて導管内壁から除去されるた
め、導管４の目詰まり発生はより確実に防止される。こ
の結果、その後におけるサンプリング装置１による燃焼
排ガスのサンプリングが、導管の目詰まりによる悪影響
を受けることなく良好に実行される。従って、これによ
っても、燃焼管理システム９による正確な制御が可能と
なり、トンネルキルン２０の炉内の燃焼が安定したもの
となる。

【００４５】ちなみに、図６は、このような焼成完了後
の台車の炉外への搬出と新しい台車の炉内への搬入とが
行われる際、その前後におけるトンネルキルン２０内の
燃焼排ガスの酸素濃度および窒素酸化物濃度の測定結果
を、製造ラインの主な工程の稼動タイミングと併せて示
したものである。この図６のうちバックブロー中におけ
る各濃度は、本来の操業稼働中には測定されるものでは
ないが、ここではサンプリング中における各濃度がどの
ような状態にあるのかを参考までに対比して示すために
測定したものである。また、そのバックブロー中におけ
る各濃度の測定は、バックブローを実行せずに、しかも
出口扉２４および中扉２３を開けた状態でサンプリング
装置１によるサンプリングを継続して行い、その間にサ
ンプリングされた燃焼排ガスの各濃度をガス測定機器３
により測定したものである。

【００４６】なお、前記した実施形態では、バックブロ
ー装置８を設けた場合について例示したが、本発明で
は、このバックブロー装置８を必ずしも設ける必要はな
い。このバックブロー装置８を設けない場合であって
も、導管４の目詰まり防止効果が得られ、採取した燃焼
排ガスをガス測定機器に適切な温度に冷却して適量導入
することができる。

【００４７】また、冷却装置６における水槽６０として
シャワー水栓６１を設けた場合について例示したが、こ
のシャワー水栓６１を取り除いてもよい（この場合、そ
の水栓６１に水を供給する配管６４も併せて取り除
く）。このシャワー水栓６１がない場合であっても、サ
ンプリングした燃焼排ガスは冷却装置６の水槽６０内に
おいて十分に水洗・冷却される。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のサンプリ
ング装置によれば、燃焼排ガスを燃焼炉から採取して導
く導管を加熱する加熱手段と、この加熱手段により加熱
された導管から導かれる燃焼排ガスをガス測定機器に導
入する前に水洗して冷却する水洗冷却手段とを設けてい
るため、燃焼炉から揮発物質を含む高温の燃焼排ガスを
採取して既製のガス測定機器に導入する場合であって
も、その排ガスを採取するための導管が揮発物質の凝固
析出物により目詰まりしにくく、その排ガスをガス測定
機器に適切な温度に冷却して適量導入することができ
る。

【００４９】また、本発明のサンプリング装置におい
て、燃焼排ガスの採取を中断する際に、前記加熱手段に
より加熱される導管に対して加熱した圧縮エアーを燃焼
炉側に逆流させるように吹き込むエアー吹込み手段を設
けた場合には、導管内で凝固して析出し始めた揮発物質
の凝固析出物を加熱された圧縮エアーの風圧により燃焼
炉側にむけて吹き飛ばされるようにして除去することが
でき、その結果、導管の目詰まりの発生をより確実に防
止することができる。

【００５０】従って、本発明のサンプリング装置を使用
した場合には、採取した燃焼排ガスのガス測定機器によ
る測定をより正確にかつ安定して行うことが可能とな
る。また、その測定が、導管の目詰まりに起因して中断
されることがきわめて少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施態様に係るサンプリング装置
の概要を示す説明図である。

【図２】 図１のサンプリング装置をトンネルキルンに
よるローソーダ・アルミナの製法に適用した場合の製造
ラインの概要を示す平面図である。

【図３】 図２の製造ラインの概要を示す一部断面図で
ある。

【図４】 図２の製造ラインの主な工程の流れを示すフ
ローチャートである。

【図５】 図２の製造ラインの主な工程の稼動状態を示
す説明図である。

【図６】 図２の製造ラインにおける燃焼排ガス中の酸
素および窒素酸化物の濃度状態と主な工程の稼動タイミ
ングとの関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１…サンプリング装置、２（２０）…燃焼炉、３…ガス
測定機器、４…導管、５…加熱ヒータ（加熱手段）、６
…冷却装置（水洗冷却手段）、８…バックブロー装置
（エアー吹込み手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼炉から揮発物質を含む燃焼排ガスを
   採取してガス測定機器に導入するサンプリング装置にお
   いて、 前記燃焼排ガスを燃焼炉から採取して導く導管を加熱す
   る加熱手段と、この加熱手段により加熱された導管から
   導かれる燃焼排ガスを前記ガス測定機器に導入する前に
   水洗して冷却する水洗冷却手段とを設けたことを特徴と
   する燃焼排ガスのサンプリング装置。
2. 【請求項２】 燃焼排ガスの採取を中断する際に、前記
   加熱手段により加熱される導管に対して加熱した圧縮エ
   アーを燃焼炉側に逆流させるように吹き込むエアー吹込
   み手段を設けた請求項１記載のサンプリング装置。