(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ガス分析装置。
【請求項２】
前記ダスト含有ガスの温度が１５０℃〜１２００℃の範囲にある請求項１に記載のガス分析装置。
【請求項３】
前記多孔質フィルタがセラミック製もしくはステンレス製である請求項１または２に記載のガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
0003617622.tif 000002
【図２】
0003617622.tif 000003
【図３】
0003617622.tif 000004