(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダストの混じったガスが流れるガスダクトからサンプルガスを抽気するガス抽気装置であって、ガスが流入するガス流入口とガスが流出するガス流出口とを有するガス室と、ガスからダストを除去してサンプルガスを通過させる多孔質フィルタと、サンプルガスが流出するサンプルガス流出口を有するサンプルガス室と、前記多孔質フィルタを振動させる加振手段とを備え、前記多孔質フィルタが前記ガス室と前記サンプルガス室とを間仕切っており、
前記加振手段は、上下方向に伸縮を自由にすることができる上部伸縮継ぎ手及び下部伸縮継ぎ手を有する、ことを特徴とするガス抽気装置
【請求項２】
前記多孔質フィルタの面が前記ガス室内を流れるガスの流れ方向と平行になっていることを特徴とする請求項１に記載のガス抽気装置
【請求項３】
前記ガス室内を流れるガスが上から下へ流れることを特徴とする請求項１または請求項２の一つに記載のガス抽気装置
【請求項４】
前記ガス室が端部を対向させて同軸に配置されるガス流入配管とガス流出配管とを有し、該ガス流入配管が前記ガス流入口を形成し、該ガス流出配管が前記ガス流出口を形成し、前記サンプルガス室が前記ガス流入配管と前記ガス流出配管とが連通する気密のサンプルガス容器と該サンプルガス容器の外壁に連通するサンプルガス流出配管とを有し、該サンプルガス流出配管が前記サンプルガス流出口を形成し、前記多孔質フィルタが円筒形状フィルタであり、前記円筒形状フィルタの一端がガス流入配管に連通し、前記円筒形状フィルタの他端がガス流出配管に連通している、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のガス抽気装置
【請求項５】
前記加振手段が前記多孔質フィルタに固着した電圧駆動振動子を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載のガス抽気装置
【請求項６】
前記加振手段が前記サンプルガス室または前記ガス室を形成する壁に固着した機械式振動器を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載のガス抽気装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼設備等から排出されたダストを含む排ガスから排ガスを抽気するガス抽気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラやごみ焼却器等の燃焼設備から排出される排ガスには硫黄酸化物や窒素酸化物等の有害な成分が含まれている。これらの排ガスを大気に放出するには、排煙脱硫装置や排煙脱硝装置等の排煙処理装置で無害化することが必要である。
【０００３】
一般的な燃焼設備を、図を参照して、説明する。図４は、一般的な燃焼設備の概念図である。
燃焼設備２００では、アスファルトタンク２０１に貯蔵された燃料を、加熱器２０２で加熱し、ボイラ２０３で燃焼する。燃焼した後のガスには、燃料に由来するダストが混じっている。ダストが混じったガスは、ガスダクト１０１を介して、脱硝装置２０４、予熱器２０５、集塵機２０６を経由して、吸収搭２０７でＳＯｘ等を吸収され、煙突２０８から大気開放される。
【０００４】
例えば、ＳＯ2とＳＯ3が、ガスダクト１０１を通過するガスに含まれている。
ＳＯｘが結露してガスダクト１０１を腐食するのを防止するために、酸露点以上の温度にガス温度を維持している。ＳＯ3の含有量が減ると酸露点が下降するので、排煙処理装置のダクトの温度を下げることができる。しかし、従来の分析装置はＳＯ3を連続測定する事ができなかったので、ＳＯ3の含有量を大目に予測してダクトの温度を維持していた。そのため、ＳＯ3の含有量を正確に把握できる場合に比べて、ガスダクト１０１の温度を高くしなければならなかった。
また、ＳＯ3をアンモニアに吸収させて処理している。ＳＯ3の含有量が減るとアンモニアの量が少なくして、アンモニア消費量を減らすことができる。しかし、従来の分析装置はＳＯ3を連続測定する事ができなかったので、ＳＯ3の含有量を大目に予想してアンモニアを処理装置に供給していた。
【０００５】
このため、燃焼設備や排煙処理装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物等の分析装置の開発が盛んに行われている。
この分析装置の一つとしてＳＯ3ガスの連続分析装置がある。従来の分析方法ではＳＯ3ガスをリアルタイムに連続測定することができなかった。
そこで、出願人は、ＳＯ3を連続測定できる計測装置を開発した。出願人は、特願平１１年第３７４１０３号において、煙道から排ガスを吸入する吸入用配管及び上記煙道に排ガスを排出する排出用配管を有すると共に、対向する二つの透明窓を有するキャビテイと、該キャビテイ内に光を照射するための光源と、上記キャビテイの外部に配置され、上記光源からの光を上気キャビテイ内に複数回往復させるための反射ミラーと、往復後の光のうち波長２００ｎｍ〜２６０ｎｍの光を分光分析することにより上記排ガス中のＳＯ3濃度を算出する算出手段とを備えたＳＯ3濃度計の発明を出願した。
【０００６】
上記構成により煙道から排ガスが吸入されたキャビティ内に光源からの光を複数回往復させ、往復後の光を分光分析することにより排ガス中のＳＯ3濃度を計測することができる。
この際に、吸入用配管の途中にフィルタを設けてガスのダストを除去している。排ガスがダストを含む場合に、キャビティ内に進入したダストが光源からの光を散乱させて計測誤差を生じさせることを防止している。
【０００７】
上述のガス分析装置を使用すれば、燃焼設備や排煙処理装置から排出される排ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物等の分析を連続して行うことができ、ボイラやごみ焼却器等の燃焼設備の運転を適切に行うことができる。
例えば、ＳＯ2とＳＯ3とが同時に含まれている排ガスの場合、ＳＯ2とＳＯ3の成分割合を連続して測定することができ、酸露点の温度を的確に把握でき、ＳＯ2とＳＯ3とが結露しないようにダクトの温度を適切に制御することで、ダクトの腐食を防止できる。
また、ＳＯ3の量を連続して測定すれば、ＳＯ3の処理のためのアンモニアの量を適切に管理できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、触媒能力を有するダストが排ガス中に混ざっている場合がある。
従来のフィルタを用いたガス分析装置の場合、ダストがガスを抽気するガス抽気装置のフィルタに捕捉される。ダストはフィルタの目に詰まったままとなる。そのダストが分析対象である成分に対して触媒能力がある場合、フィルタを通過したガスの成分が変化してしまう。ガスの成分が変化してしまうと、ガス分析装置の測定データが、実際にガスダクトを通過するガスの成分と異なってしまうという問題があった。
例えば、五酸化バナジウムはダストの主要成分の一つである。五酸化バナジウムは、所定温度でＳＯ2とＯ2を反応させてＳＯ3を生成させる触媒能力がある。五酸化バナジウムのダストが吸入用配管の途中に設けられたフィルタの目に捕捉されると、ＳＯ2とＳＯ3とが混じったガスがフィルタを通過した際に、一部のＳＯ2がＯ2と反応してＳＯ3になるので、ガス中のＳＯ3の濃度が上昇する。ガス分析装置の分析したＳＯ2とＳＯ3の比が、ガスダクトを流れるガスの真のＳＯ2とＳＯ3の比と異なってしまう。
この例の様に、ガス分析装置の測定データが、ガスダクトを通過するガスの真のガス成分を分析できないと、上述の様なボイラやごみ焼却器等の燃焼設備の運転を適切に行うことができなくなる。
【０００９】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み案出されたもので、従来のガス抽気装置にかわって、連続的にガス中に含まれるダストを除去し、かつ触媒能力のあるダストが混じっていてもガス成分に変化を与えずにガスを抽気できるガス抽気装置を提供しようとする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るダストの混じったガスが流れるガスダクトからサンプルガスを抽気するガス抽気装置は、ガスが流入するガス流入口とガスが流出するガス流出口とを有するガス室と、ガスからダストを除去してサンプルガスを通過させる多孔質フィルタと、サンプルガスが流出するサンプルガス流出口を有するサンプルガス室と、前記多孔質フィルタを振動させる加振手段とを備え、前記多孔質フィルタが前記ガス室と前記サンプルガス室とを間仕切っており、
前記加振手段は、上下方向に伸縮を自由にすることができる上部伸縮継ぎ手及び下部伸縮継ぎ手を有しているものとした。
【００１１】
上記本発明の構成により、ダストの混じったガスが、ガス流入口からガス室に流入し、ガス流出口から流出する。ガス室のガスの一部が多孔質フィルタを通過してダストを除去されてサンプルガス室へ移る。サンプルガスは、サンプルガス流出口から流出する。加振手段が、多孔質フィルタを振動させ、ダストを振るい落とすので、多孔質フィルタにダストが溜まらず、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【００１２】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記多孔質フィルタの面が前記ガス室内を流れるガスの流れ方向と平行になっているものとした。
上記本発明の構成により、多孔質フィルタの面がガスの流れ方向と平行で、ガス中のダストが多孔質フィルタの面にぶつかることが少ないので、多孔質フィルタの面がダストを捕捉しにくい。
【００１３】
また、本発明に係るガス抽気装置は、さらに、前記ガス室内を流れるガスが上から下へ流れるものとした。
上記本発明の構成により、ガスがガス室を上から下へ流れ、ガスに含まれるダストが、重力に乗って落ちるので、多孔質フィルタの面がダストをさらに捕捉しにくい。
【００１４】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記ガス室が端部を対向させて同軸に配置されるガス流入配管とガス流出配管とを有し、該ガス流入配管が前記ガス流入口を形成し、該ガス流出配管が前記ガス流出口を形成し、前記サンプルガス室が前記ガス流入配管と前記ガス流出配管とが連通する気密のサンプルガス容器と該サンプルガス容器の外壁に連通するサンプルガス流出配管とを有し、該サンプルガス流出配管が前記サンプルガス流出口を形成し、前記多孔質フィルタが円筒形状フィルタであり、前記円筒形状フィルタの一端がガス流入配管に連通し、前記円筒形状フィルタの他端がガス流出配管に連通しているものとした。
上記本発明の構成により、ガスが、ガス流入配管から流入して多孔質フィルタの円筒内部を通り、ガス流出配管から流出し、そのガスの一部が、多孔質フィルタでダストを除去されてサンプルガス容器に入り、そのサンプルガスが、サンプルガス流出配管から流出するので、シンプルな構造であり、ダストが溜まりにくく、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【００１５】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記加振手段が前記多孔質フィルタに固着した電圧駆動振動子を有するものとした。
上記本発明の構成により、電圧駆動振動子が多孔質フィルタを直接に加振するので、多孔質フィルタに捕捉されたダストが多孔質フィルタから振るい落とされ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【００１６】
さらに、本発明に係るガス抽気装置は、前記加振手段が前記サンプルガス室または前記ガス室を形成する壁に固着した機械式振動器を有するものとした。
上記本発明の構成により、機械式振動器が前記サンプルガス室または前記ガス室を直接、加振するので、サンプルガス室または前記ガス室に溜まったダストをガスの流れに乗せて流出させることができ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい第一の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
本発明の第一の実施形態に係るガス抽気装置付きガス分析装置の構造を説明する。図１は、本発明の第一の実施形態の概念図である。図３は、本発明の第一の実施形態のガス抽気装置を設けたガス分析装置の概念図である。
【００１９】
最初に、ガス分析器の構造を簡単に説明する。ガス分析装置１００は、ガス抽気装置１０２と予熱温度調整器１０４と予熱器１０５とキャビティー１０６と循環ポンプ１０７と光源１０８と反射ミラー１０９と分光器１１０と光検出素子１１１と演算器１１２とヒータ１１３と温度調節器１１４とを備える。
【００２０】
ガス抽気装置１０２は、ガスダクト１０１の中を流れるダストを含んだガス１を抽気する装置であり、抽気したガス２からダストを除去し、サンプリングガス４を予熱器１０５に送る。予熱器１０５は、予熱調節器１０４により制御され、サンプリングガス４を計測に必要な温度に予熱する装置であり、予熱したガスをキャビティー１０６へ送る。キャビティー１０６は、所定の温度になったガスを密閉する部屋であり、対向する２つの透明窓を有する。循環ポンプ１０７が、抽気されたサンプリングガスが、キャビティー１０６内を連続的に通過できる様にしている。光源１０８は、キャビティー１０６内に所望の周波数の光を照射するためのものである。反射ミラー１０９は、光源１０８からの光をキャビティー１０６内で複数回往復させるためのミラーであり、透明窓に面して設けられる。分光器１１０は、入射した光を分光する装置である。光検出素子１１１は、分光された光を電気信号に変換する素子であり、分光器１１０の内部に設けられる。演算器１１２は、光検出素子１１１の出力した電気信号を元に、ガス成分の濃度（例えばＳＯ3の濃度）を演算する装置である。ヒータ１１３は、温度調節器１１４により制御され、キャビティー１０６内のガス温度を所望の温度に維持する装置である。
【００２１】
次に、ガス分析器の作用を簡単に説明する。ダストを含んだガス１が、ガスダクト１０１を流れる。そのガス１がガス抽気装置１０２に抽気され、ダストが除去されたサンプルガス４となる。サンプルガス４は、予熱器１０５により所定の温度に予熱され、キャビティー１０６に入る。光源１０８からの光がキャビティー１０６内を通過し、分光器１１０により分光をされる。分光された光は、光検出素子１１１により電気信号に変換さる。演算器１１２は電気信号からガス成分を演算する。サンプルガス４は、循環ポンプ１０７により、ガスダクト１０１に戻される。
【００２２】
次に、第一の実施形態に係るガス抽気装置を詳述する。
ガス抽気装置１０２は、ガス室１０とサンプルガス室２０と多孔質フィルタ３０と加振手段４０とガスダクト６０と抽気ポンプ７０とを備える。
ガス室１０は、ガスダクトから抽気したダストを含んだガスを通過させる部屋であり、ガス流入口１１とガス流出口１２とを有する。ガス流入口１１は、ガス流入配管１３により形成される。ガス流出口１２はガス流出配管１４により形成される。ガス流入配管１３は、ガス室にガスを流入させるための配管であり、所定の直径Ｄの円管である。ガス流出配管１４は、ガス室からガスを流出させる配管であり、所定の直径Ｄの円管である。ガス流入配管１３とガス流出配管１４の軸心が一致しており、その軸心は直立している。ガス流入配管１３の下端とガス流出配管１４の上端が所定の距離だけ離れて対向する。
【００２３】
多孔質フィルタ３０は、ガスの中のダスト５を除去して、サンプルガス４のみを通過させるフィルタである。多孔質フィルタ３０は、高温で所定の強度を有し、耐腐食性があり、触媒能力を有しない材料（例えば、ステンレス鋼、ガラス）でできた多孔質板であるのが好ましい。多孔質フィルタ３０は、ガス流入配管１３とガス流出配管１４と同断面の円管である。その円管の上端が、ガス流入配管１３の下端と結合している。その円管の下端が、ガス流出配管１４の上端と結合している。
【００２４】
サンプルガス室２０は、多孔質フィルタ３０を通過したサンプルガス４を通過させる部屋であり、サンプルガス流出口２１を有する。サンプルガス室２０は、上部フランジ２２ａと円筒２２ｂと下部フランジ２２ｃとで囲まれる空間である。上部フランジ２２ａは、環状板であり、内穴をガス流入配管１３の外周に固着する。下部フランジ２２ｃは、環状板であり、内穴をガス流出配管１４の外周に固着する。円筒２２ｂは、筒状構造物であり、上端を上部フランジ２２ａの外周と固着し、下端を下部フランジ２２ｃの外周に固着する。サンプルガス流出配管２３が円筒２２ｂの一ヶ所に連通している。
【００２５】
加振手段４０は、電圧駆動振動子４１と駆動装置４２とを有する。電圧駆動振動子４１は、例えばピエゾ素子で、多孔質フィルタ３０の外周に固着している。
所定の周波数の電圧の変動により、収縮と伸長を繰り返して、多孔質フィルタ３０の表面を振動させる。駆動装置４２は、電圧駆動振動子４１を駆動する電気機器で、所定の周波数の電圧変動を電圧駆動振動子４１に加える。
【００２６】
ガスダクト６０は、ダストを含んだガスをガスダクトから吸い込み、ガス室を経由して、ガスダクトにもどすための配管である。ガスダクト６０は、抽気ダクト６０ａと吸込ダクト６０ｂと吐出ダクト６０ｃとを有する。
【００２７】
抽気ポンプ７０は、ガスダクト１０１からガスを抽気するポンプである。抽気ダクト６０ａが、ガスダクト１０１とガス流入配管１３を連通する。吸込ダクト６０ｂが、ガス流出配管１４と抽気ポンプ７０の吸い込み口を連通する。吐出ダクト６０ｃが、抽気ポンプ７０の吐出口とガスダクト１０１を連通する。
【００２８】
以下に、ガス抽気装置の作用を説明する。抽気ポンプ７０が作動し、ガスダクト内のダストを含んだガス１が抽気ダクト６０ａを経由して、ガス流入口１１に入る。ガス２は、ガス流入口１１からガス室２０へ入る。ガス２の一部が多孔質フィルタ３０でダストを除去され、サンプリングガス４となって、サンプリングガス室２０へ入る。サンプリングガス４は、サンプリングガス流出口から流出し、ガス分析装置へ送られる。多孔質フィルタ３０で除去されたダストは残りのガスと共にガス流出口１２と吸込ダクト６０ｂとを経由して、抽気ポンプ７０の吸い込み口に入る。加振手段４０の駆動装置４２に駆動されて、電圧駆動振動子４１が振動し、多孔質フィルタ３０が振動する。多孔質フィルタ３０に捕捉されたダストは、その振動により、多孔質フィルタ３０から離れ、さらに重力によりガス流出口１２へ落ちる。ダスト５とガス３は、ガス流出口１２に集まり、抽気ポンプ７０で昇圧され、ガスダクト１０１へ戻る。
【００２９】
次に、本発明の第二の実施形態に係るガス抽気装置付きガス分析装置の構造を説明する。ガス抽気装置以外の構造と作用は同じなので、異なる部分のみ説明する。本発明の第二の実施形態に係るガス抽気装置を詳述する。図２は、本発明の第一の実施形態の概念図である。
【００３０】
加振装置５０以外は同じなので、異なる部分のみ説明する。
加振装置５０は、上部伸縮継ぎ手５１と下部伸縮継ぎ手５２と機械式加振機５３と駆動装置５４とを有する。
上部伸縮継ぎ手５１は、上下方向の伸縮を自由にすることのできる伸縮継ぎ手であり、ガス流入配管１３に接続される。
下部伸縮継ぎ手５２は、上下方向の伸縮を自由にすることのできる伸縮継ぎ手であり、ガス流出配管１４に接続される。
機械式加振機５３は、サンプルガス室を機械的に振動させる機器であり、例えば、偏心ロータまたは電磁ソレノイド等である。機械式加振機５３は、サンプルガス室を上下に振動させる。
駆動装置５４は、機械式加振機５３を駆動する装置である。
【００３１】
第二の実施形態のガス抽気装置の作用は、第一の実施形態と同じなので省略する。
【００３２】
上述の実施形態のガス抽気装置を用いれば、ダストを除去したガスをガス分析装置に送ることができ、ガス分析装置は精度の高いガス分析をすることができる。
また、多孔質フィルタにダストがたまるのを防止できるので、ダストが触媒効果を有する場合でも、ガスが触媒作用により変化することを防止でき、ガス分析装置は精度の高いガス分析をすることができる。
また、加振機の種類を選び最適の加振周波数、加振モードで加振することができ、多孔質フィルタに捕捉されたダストの物性によって、最適の加振をすることができる。
【００３３】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のダストの混じったガスが流れるガスダクトからサンプルガスを抽気するガス抽気装置は、その構成により、以下の効果を有する。
ダストの混じったガスが、ガス流入口からガス室に流入し、ガス流出口から流出する。ガス室のガスの一部が多孔質フィルタを通過してダストを除去されてサンプルガス室へ移る。サンプルガスは、サンプルガス流出口から流出する。加振手段が、多孔質フィルタを振動させ、ダストを振るい落とすので、多孔質フィルタにダストが溜まらず、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
また、多孔質フィルタの面がガスの流れ方向と平行で、ガス中のダストが多孔質フィルタの面にぶつかることが少ないので、多孔質フィルタの面がダストを捕捉しにくい。
また、ガス室内を流れるガスが上から下へ流れ、ガスに含まれるダストが、重力に乗って落ちるので、多孔質フィルタの面がダストをさらに捕捉しにくい。
また、ガスが、ガス流入配管から流入して多孔質フィルタの円筒内部を通り、ガス流出配管から流出し、そのガスの一部が、多孔質フィルタでダストを除去されてサンプルガス容器に入り、そのサンプルガスが、サンプルガス流出配管から流出するので、シンプルな構造で、ダストが溜まりにくく、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
また、電圧駆動振動子が多孔質フィルタを直接、加振するので、多孔質フィルタに捕捉されたダストが多孔質フィルタから振るい落とされ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
また、機械式振動器が前記サンプルガス室または前記ガス室を直接、加振するので、サンプルガス室または前記ガス室に溜まったダストをガスの流れに乗せて流出させることができ、ダストが触媒能力を有していても、ガス成分を変化させない。
従って、連続的にガス中に含まれるダストを除去し、かつ触媒能力のあるダストが混じっていてもガス成分に変化を与えずにガスを抽気できるガス抽気装置を提供できる。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の概念図である。
【図２】本発明の第二の実施形態の概念図である。
【図３】本発明の実施形態を設けたガス分析装置の概念図である。
【図４】燃焼設備の一例の概念図である。
【符号の説明】
１    ガス
２    ガス
３    ガス
４    サンプルガス
５    ダスト
１０    ガス室
１１    ガス流入口
１２    ガス流出口
１３    ガス流入配管
１４    ガス流出配管
２０    サンプルガス室
２１    サンプルガス流出口
２２    サンプルガス容器
２３    サンプルガス排出配管
３０    多孔質フィルタ
４０    加振手段（第一の実施形態）
４１    電圧駆動振動子
４２    駆動装置
５０    加振手段（第二の実施形態）
５１    上部伸縮継ぎ手
５２    下部伸縮継ぎ手
５３    機械式振動器
５４    駆動装置
６０    ガスダクト
６０ａ  抽気ダクト
６０ｂ  吸込ダクト
６０ｃ  吐出ダクト
７０    抽気ポンプ
１００    ガス分析装置
１０１    ガスダクト
１０２    ガス抽気装置
１０３    サンプルガスダクト
１０４    予熱調節器
１０５    予熱器
１０６    キャビティー
１０７    循環ポンプ
１０８    光源
１０９    反射ミラー
１１０    分光器
１１１    光検出素子
１１２    演算器
１１３    ヒータ
１１４    温度調節器
２００    燃焼装置
２０１    アスファルトタンク
２０２    加熱器
２０３    ボイラ
２０４    脱硝装置
２０５    予熱器
２０６    集塵器
２０７    吸収搭
２０８    煙突
【図１】
0004621966.tif 000002
【図２】
0004621966.tif 000003
【図３】
0004621966.tif 000004
【図４】
0004621966.tif 000005