(57)【要約】【課題】極めて簡素な装置構成で、しかも分析後の排ガスを大気中へ放出することのないガス分析装置を提供する。【解決手段】排ガス通路２内の排ガスを捕集するサンプリング管８と、このサンプリング管８にて捕集された排ガスを滞留させる滞留室（第１空間部４、第２空間部６）と、この滞留室内に配され、排ガス中の酸素濃度を分析するジルコニア式酸素分析計プローブ１１と、滞留室と排ガス通路２内とを連通させるように配され、ジルコニア式酸素分析計プローブ１１にて分析後の排ガスを排ガス通路２内に還流させる還流路と、排ガス通路２内から滞留室内に排ガスを導入するために還流路内に加圧空気を噴射するエジェクタとを備える構成とする。【選択図】図１
2006258462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内もしくは排ガス通路内の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おいて、
（ａ）前記サンプリング管にて捕集された排ガスを滞留させる滞留室と、
（ｂ）この滞留室内に配され、排ガス中の酸素濃度を分析する酸素分析計プローブと、
（ｃ）前記滞留室と前記炉内もしくは排ガス通路内とを連通させるように配され、前記酸素分析計プローブにて分析後の排ガスを前記炉内もしくは排ガス通路内に還流させる還流路と、
（ｄ）前記炉内もしくは排ガス通路内から前記滞留室内に排ガスを導入するために前記還流路内に加圧空気を噴射するエジェクタと
を備えることを特徴とするガス分析装置。
【請求項２】
前記サンプリング管内に圧縮空気を吹き込む圧縮空気吹き込み管が設けられる請求項１に記載のガス分析装置。
【請求項３】
前記酸素分析計プローブは、前記滞留室内に直接挿入して取り付けられるジルコニア式酸素分析計プローブである請求項１または２に記載のガス分析装置。
【請求項４】
前記サンプリング管の前記炉内もしくは排ガス通路内に突出する先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請求項１〜３のいずれかに記載のガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内もしくは排ガス通路内の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。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼却炉等においては、有害成分を環境中に排出しないようにするために、排ガス中のＯ２、ＣＯ、ＮＯｘ等の濃度をガス分析装置にて分析し、この分析データに基づいて燃焼制御を行うようにされている。
【０００３】
ところで、この種のガス分析装置を用いて燃焼制御を行う際に、集塵器出口側におけるダスト除去後の排ガスをサンプリングした場合には、炉内もしくは炉出口における排ガスデータに対してタイムラグがあり、また炉内とは排ガス濃度が異なることから、この排ガスデータを燃焼制御のために使用するのに不十分であるという問題点がある。
【０００４】
そこで、燃焼制御を高精度に行うために、特許文献１においては、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の先端部にセラミック製もしくはステンレス製の多孔質フィルタを取り付け、この多孔質フィルタを焼却炉の炉内に突出させるようにし、炉内で発生するダスト含有排ガスをその多孔質フィルタより分析計に導入するようにしたものが提案されている。また、同様の装置が特許文献２〜４においても提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３９４０９号公報
【特許文献２】特開平６−８１０２７号公報
【特許文献３】特開平７−５０８３号公報
【特許文献４】特開２０００−２２７３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来のガス分析装置においてはいずれも、炉内もしくは排ガス通路内の排ガスを分析計に導いてＣＯ濃度等の分析を行った後、その分析済みガスを大気中に放出するように構成されているため、環境保全上好ましくないという問題点がある。また、この種の分析計として、例えば常磁性を利用する磁気式酸素分析計のように除湿器を必要とする分析計を用いた場合には、高精度の燃焼制御を行う上で応答性の面で難点があるほか、排ガスを除湿した後にドレン処理を行う必要があって、装置構成が複雑かつ大掛かりになるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、前述のような問題点を解消するためになされたもので、極めて簡素な装置構成で、しかも分析後の排ガスを大気中へ放出することのないガス分析装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明によるガス分析装置は、
炉内もしくは排ガス通路内の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おいて、
（ａ）前記サンプリング管にて捕集された排ガスを滞留させる滞留室と、
（ｂ）この滞留室内に配され、排ガス中の酸素濃度を分析する酸素分析計プローブと、
（ｃ）前記滞留室と前記炉内もしくは排ガス通路内とを連通させるように配され、前記酸素分析計プローブにて分析後の排ガスを前記炉内もしくは排ガス通路内に還流させる還流路と、
（ｄ）前記炉内もしくは排ガス通路内から前記滞留室内に排ガスを導入するために前記還流路内に加圧空気を噴射するエジェクタと
を備えることを特徴とするものである（第１発明）。
【０００９】
本発明においては、前記サンプリング管内に圧縮空気を吹き込む圧縮空気吹き込み管が設けられるのが好ましい（第２発明）。
【００１０】
また、前記酸素分析計プローブは、前記滞留室内に直接挿入して取り付けられるジルコニア式酸素分析計プローブであるのが好適である（第３発明）。
【００１１】
さらに、前記サンプリング管の前記炉内もしくは排ガス通路内に突出する先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が良い（第４発明）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、捕集された排ガスを滞留させる滞留室と、炉内もしくは排ガス通路内とが還流路にて連通され、この還流路内にエジェクタから加圧空気が噴射されるように構成されているので、このエジェクタが排ガス吸引装置として機能して排ガスが滞留室内に吸引され、分析後の排ガスはエジェクタから噴射される加圧空気とともに炉内もしくは排ガス通路内に排出される。したがって、分析後の排ガスが大気中に放出されることはなく、環境汚染を未然に防ぐことができる。また、滞留室内に酸素分析計プローブが配されているので、装置構成を極めて簡素にすることができるとともに、排ガスを連続的に分析することができて制御の応答性を向上させることができる。
【００１３】
前記第２発明の構成を採用すれば、圧縮空気吹き込み管から噴射される圧縮空気によって、サンプリング管の外表面に付着したダストを確実に払い落とすことができる。
【００１４】
また、第３発明のようにジルコニア式酸素分析計プローブを用いれば、応答性が早く、しかも除湿器等の付属装置が不要となって、装置構成をより簡素化することができる。
【００１５】
また、第４発明の構成によれば、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を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１には、本発明の一実施形態に係るガス分析装置の断面図が示され、図２には、一部断面にて示す図１のＡ矢視図（ａ）および図１のＢ−Ｂ断面図（ｂ）が示されている。
【００１８】
本実施形態は、ガス分析装置１が、熱分解ガス化溶融プラント（図示せず）のボイラ出口における排ガス通路２の通路壁３に設置して使用される例に適用されたものである。
【００１９】
ガス分析装置１は、排ガス通路２の通路壁３に固着されて内部に第１空間部４を有する第１ケーシング５と、この第１ケーシング５の後端部にフランジ結合されて内部に第２空間部６を有する第２ケーシング７と、前記第１ケーシング５の先端側に通路壁３を貫通するように配される円筒状のサンプリング管（プローブ）８とを備えている。ここで、サンプリング管８は、第１ケーシング５に固着される取付金物としての排ガス配管９と、この排ガス配管９の先端にフランジ結合にて固着される多孔質フィルタ１０とにより構成されている。なお、多孔質フィルタ１０は、排ガス温度（１５０〜１２００℃）を考慮して、セラミック製もしくはステンレス製のものが採用される。また、排ガス配管９はステンレス製とされる。
【００２０】
前記第１空間部４と第２空間部６とは略同径になるように連通され、それら空間部４，６によって排ガスを滞留させる滞留室が形成されている。そして、この滞留室（空間部４，６）内には第２ケーシング７の基端側から、先端部にジルコニア式酸素分析計プローブ１１を有する酸素濃度検出器１２が挿入・固定されている。このジルコニア式の酸素濃度検出器１２は、チューブ状のジルコニア素子の外面側が排ガスにされされると、この排ガスとジルコニア素子内の空気との酸素濃度差に応じて内側電極、外側電極間に起電力が生じ、この起電力を検出信号として排ガス中の酸素濃度を検出するように構成されたものである。
【００２１】
前記第２ケーシング７の後端部には、その第２ケーシング７の軸線と直交するように排ガス抽出管１３が固着され、この排ガス抽出管１３の先端部にはその排ガス抽出管１３と連通するように、かつ第２ケーシング７の軸線と平行に排ガス還流管１４が取り付けられている。そして、この排ガス還流管１４の先端部は排ガス通路２の通路壁３に固着されている。こうして、前記第２ケーシング７内の第２空間部６は、排ガス抽出管１３および排ガス還流管１４を介して排ガス通路２に連通されている。なお、本実施形態における排ガス抽出管１３および排ガス還流管１４が、本発明における還流路に相当する。
【００２２】
前記排ガス抽出管１３と排ガス還流管１４との接続部にはエジェクタ１５が設けられている。このエジェクタ１５では、噴射ノズルから圧縮空気が排ガス還流管１４内に噴射されることによって、この噴射力によって排ガス抽出管１３内の排ガスを随伴吸引しながら排ガス還流管１４内に噴射させる（エジェクタ作用）。なお、排ガス還流管１４の管径は、中央部において拡径されて基端部（エジェクタ１５設置側）に対し先端部（排ガス通路２側）が大径にされている。
【００２３】
また、前記第２ケーシング７の後端部には、排ガス抽出管１３と対向する位置に排ガス検出管１６が取り付けられ、この排ガス検出管１６の先端部には連成計（微圧計）１７が取り付けられている。こうして、滞留室（第２空間部６）内の排ガス圧力がその連成計１７によって計測される。
【００２４】
前記第１空間部４、第２空間部６、排ガス抽出管１３、排ガス還流管１４および排ガス検出管１６の周囲は保温材１８により被覆されるとともに、第２空間部６、排ガス抽出管１３、排ガス還流管１４および排ガス検出管１６においてはその保温材１８の下にテープヒータ１９が設置されている。このテープヒータ１９は、第２ケーシング７、排ガス抽出管１３等の表面温度が２００℃以下になる場合に２００℃を保持することによって金物の低温腐食を防止する役目をする。
【００２５】
また、前記多孔質フィルタ１０の外表面に付着したダストを払い落とすため、この多孔質フィルタ１０内に圧縮空気を供給する圧縮空気吹き込み管２０が設けられている。この圧縮空気吹き込み管２０は、第１ケーシング５内に配された保温材１８を貫通するとともに、排ガス配管９の上面からその排ガス配管９内に挿入されるように取り付けられ、その基端部にはパルス電圧によって開閉操作される電磁弁２１を備えている。この電磁弁２１は、前記連成計１７によって検出される滞留室内の排ガス圧力と、図示されない圧力計によって検出される排ガス通路２内の排ガス圧力との差圧がある設定値に達したときに、多孔質フィルタ１０の外表面にダストが付着したと判断され、図示されないコントローラからのパルス信号に基づき開操作される。この結果、空気源から圧縮空気吹き込み管２０を介して多孔質フィルタ１０内に圧縮空気が供給され、その多孔質フィルタ１０の外表面に付着したダストが払い落とされる。
【００２６】
本実施形態のガス分析装置１においては、エジェクタ１５の噴射ノズルから排ガス還流管１４内に圧縮空気（加圧空気）が噴射されることにより、滞留室（第１空間部４、第２空間部６）内が負圧になり、この結果、排ガス通路２内の排ガスが多孔質フィルタ１０および排ガス配管９を介して滞留室内に吸引される。そして、この滞留室内においては、多孔質フィルタ１０により除塵された排ガスの酸素濃度がジルコニア式酸素分析計プローブ１１を有する酸素濃度検出器１２によって分析され、分析後の排ガスはエジェクタ１５から噴射される圧縮空気とともに排ガス還流管１４を通って排ガス通路２内に排出される。また、排ガス通路２内の排ガス圧力と、連成計１７によって検出される滞留室内の排ガス圧力との差圧がある設定値を越えたときには、圧縮空気吹き込み管２０の電磁弁２１にパルス電圧が印加されて開作動されることにより、多孔質フィルタ１０の外表面に付着したダストが払い落とされる。
【００２７】
このように本実施形態のガス分析装置１によれば、酸素濃度検出器１２によって分析された後の排ガスを大気中に放出させずに、排ガス通路２に還流させるように構成されているので、環境汚染を未然に防ぐことができるという効果を奏する。また、排ガスの分析を行うのに、直接挿入型のジルコニア式酸素分析計プローブが用いられているので、装置構成を極めて簡素にすることができるとともに、排ガスを連続的に分析することができて制御の応答性を向上させることができるという利点がある。
【００２８】
本実施形態においては、ガス分析装置１を排ガス通路２の通路壁３に設置したものを説明したが、このガス分析装置１は焼却炉の炉壁に設置することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス分析装置の断面図
【図２】一部断面にて示す図１のＡ矢視図（ａ）および図１のＢ−Ｂ断面図（ｂ）
【符号の説明】
【００３０】
１    ガス分析装置
２    排ガス通路
３    通路壁
４    第１空間部（滞留室）
５    第１ケーシング
６    第２空間部（滞留室）
７    第２ケーシング
８    サンプリング管
９    排ガス配管
１０  多孔質フィルタ
１１  ジルコニア式酸素分析計プローブ
１２  酸素濃度検出器
１３  排ガス抽出管（還流路）
１４  排ガス還流管（還流路）
１５  エジェクタ
１６  排ガス検出管
１７  連成計（微圧計）
１８  保温材
１９  テープヒータ
２０  圧縮空気吹き込み管
２１  電磁弁
【図１】
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【図２】
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