(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼設備等の煙道内の排ガス中の硫酸ガスの濃度を計測する硫酸ガス濃度計であって、上記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ィと、上記吸入用配管に設けられ該吸入用配管内を通過する排ガスの温度を４００℃以上４５０℃以下にするための予熱部と、上記キャビティ内に光を照射するための光源と、上記キャビティの外部に配置され、上記光源からの光を上記キャビティ内に複数回往復させるための反射ミラーと、往復後の光を分光分析することにより上記排ガス中の硫酸ガス濃度を算出する算出手段とを備えたことを特徴とする硫酸ガス濃度計。
【請求項２】
上記吸入用配管の途中に上記排ガス中のダストを除去するフィルタを設けた請求項１に記載の硫酸ガス濃度計。
【請求項３】
上記排出用配管の途中に上記キャビティ内の排ガスを上記煙道内に強制的に排出するポンプを設けた請求項２に記載の硫酸ガス濃度計。
【請求項４】
上記キャビティに上記キャビティを加温するヒータを設けた請求項３に記載の硫酸ガス濃度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼設備等の煙道内の排ガス中の硫酸ガスの濃度を連続的に計測する硫酸ガス度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラやゴミ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等の有害な成分が含まれているので、排煙処理装置等で除去することが必要である。また、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等の濃度の測定も必要である。
【０００３】
ここで、排ガス中の硫黄酸化物として硫酸ガスが挙げられるが、硫酸ガスの濃度計測は採取した硫酸ガスを一旦水に溶して水溶液としてイオン化させた後中和滴定により行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硫酸ガスの濃度計測は滴定によって行われており、面倒な上連続的に行うことが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、排ガス中の硫酸ガス濃度を連続的に計測することができる硫酸ガス濃度計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の硫酸ガス濃度計は、燃焼設備等の煙道内の排ガス中の硫酸ガスの濃度を計測する硫酸ガス濃度計であって、煙道から排ガスを吸入する吸入用配管及び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ィと、吸入用配管に設けられ吸入用配管内を通過する排ガスの温度を４００℃以上４５０℃以下にするための予熱部と、キャビティ内に光を照射するための光源と、キャビティの外部に配置され、光源からの光をキャビティ内に複数回往復させるための反射ミラーと、往復後の光を分光分析することにより排ガス中の硫酸ガス濃度を算出する算出手段とを備えたものである。
【０００７】
上記構成に加え本発明の硫酸ガス濃度計は、吸入用配管の途中に排ガス中のダストを除去するフィルタを設けるのが好ましい。
【０００８】
上記構成に加え本発明の硫酸ガス濃度計は、排出用配管の途中にキャビティ内の排ガスを煙道内に強制的に排出するポンプを設けるのが好ましい。
【０００９】
上記構成に加え本発明の硫酸ガス濃度計は、キャビティにキャビティを加温するヒータを設けるのが好ましい。
【００１０】
ここで、硫酸ガスは４００℃以上４５０℃以下の温度になるように加熱するとＳＯ3 と水蒸気とに分解するので、加熱後のＳＯ3 の濃度を求めることにより排ガス中の硫酸ガスの濃度を計測することができる。
【００１１】
すなわち、煙道からキャビティ内に吸入される直前に予熱部で予熱された排ガスに、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ＳＯ3 濃度を計測することができる。このＳＯ3 の濃度から排ガス中の硫酸ガスの濃度を正確に計測することができる。また、煙道からキャビティ内に吸入された排ガスは濃度計測後、煙道内に排出されるので、排ガス中の硫酸ガスの濃度を連続的に計測することができる。さらに、吸入用配管の途中にフィルタを設けることにより、排ガスがダストを含む場合にダストを除去することができるので、キャビティ内にダストが侵入して光源からの光を散乱させて計測誤差を生じさせることがない。またさらに、排出用配管の途中にキャビティ内の排ガスを強制的に排出するポンプを設けることにより、煙道内を流れる排ガスの流速が低下することなくキャビティ内に常に排ガスが導入されて濃度計測後、煙道に排出されるので、キャビティ内に排ガスが滞留することがない。反射ミラーはキャビティの外部に配置されているので排ガスで腐食することがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１３】
図１は本発明の硫酸ガス濃度計の一実施の形態を示す概念図である。
【００１４】
同図において１は燃焼設備等の煙道である。排ガスが矢印２方向に流れる煙道１の上流側には吸入用配管３ａの一端（吸入口）が取付けられ、煙道１の下流側には排出用配管４ａの一端（排出口）が取付けられている。吸入用配管３ａの他端はフィルタ（例えば容器内にグラスウールが充填されたもの）５の吸入口５ａに接続され、フィルタ５の排出口５ｂは吸入用配管３ｂを介してキャビティ６の吸入口６ａに接続されている。
【００１５】
吸入用配管３ｂ、３ｃ間には吸入用配管３ａ〜３ｃ内を通過する排ガスの温度を４００℃以上４５０℃以下にするための予熱部２３が設けられており、予熱部２３には温度調整器２４が接続されている。予熱部２３は排ガスを一時的に収容すると共に断熱材で覆われた予熱室２３ａを有し、温度調整器２４に接続されたヒータ２３ｂで予熱室２３ａ内の排ガスの温度が調整されるようになっている。
【００１６】
キャビティ６の排出口６ｂは排出用配管４ｂを介してポンプ７の吸入口に接続されている。ポンプ７の排出口は排出用配管４ａの他端に接続されている。キャビティ６は略筒状の密閉容器であり、対向する二つの透明な部材（例えば石英ガラス）からなる透明窓８ａ、８ｂを有する。キャビティ６の一方の端面側（図では左側）には光源（例えばキセノンランプ）９と、分光器１０とが配置されている。キャビティ６の両端面側には光源９から出射された光がキャビティ６内を複数回往復した後分光器１０に入射するように複数の反射ミラー１１ａ〜１１ｃが配置されている。これらキャビティ６と反射ミラー１１ａ〜１１ｃとでマルチパスセルが構成されている。
【００１７】
分光器１０にはキャビティ６内を往復した後分光された光を受けて電気信号に変換する光検出素子（例えばフォトダイオード）１２が設けられている。光検出素子１２には光検出素子１２からの信号に基づいて排ガス中のＳＯ3 濃度を求め、そのＳＯ3 濃度より硫酸ガス濃度を演算する（多変量解析を行う）演算装置（例えばパソコン）２５が接続されている。これら分光器１０と、光検出素子１２と、演算装置２５とで算出手段が構成されている。
【００１８】
キャビティ６にはヒータ１５が配置されており、温度調整器１４の制御によりキャビティ６内に吸入された排ガスを４００℃以上４５０℃以下の温度に加温するようになっている。
【００１９】
ここで、硫酸ガスは４００℃以上４５０℃以下の温度になるように加熱すればＳＯ3 と水蒸気とに分解するので、加熱後のＳＯ3 の濃度を求めることにより排ガス中の硫酸ガスの濃度を計測することができる。すなわち、煙道１からキャビティ６に排ガスを吸入させ、そのキャビティ６内に光源９からの光を複数回往復させて光検出素子１２で受光し、光検出素子１２からの信号に基づいて演算装置２５による分光分析でＳＯ3 濃度を求めることができる。このＳＯ3 濃度から排ガス中の硫酸ガスの濃度を演算することができる。煙道１からキャビティ６内に吸入された排ガスは濃度計測後、煙道１内に排出されるので、排ガス中の硫酸ガスの濃度を連続的に計測することができる。
【００２０】
（排ガスの温度を４００℃〜４５０℃にする根拠）
図２はＳＯ3 の組成と水の濃度と温度との関係を示す図であり、横軸が水の濃度軸を示し、縦軸がＳＯ3 の組成軸を示している。
【００２１】
同図より、３５０℃以下では水の濃度が増加するとＳＯ3 の組成が減少することが分かる。すなわち、ＳＯ3 は３５０℃以下では水蒸気と化合して硫酸ガスになるため、濃度を計測することができないが、３５０℃以上では水の濃度が増加してもＳＯ3 の組成はあまり変化しないことが分かる。しかし、ＳＯ3 は４５０℃以上ではＳＯ2 に分解してしまうため濃度を計測することができない。このため、排ガスの温度を４００℃〜４５０℃に保つ必要がある。
【００２２】
図３は本発明の硫酸ガス濃度計に用いられるフィルタの変形例を示す排ガスサンプリング装置の概念図である。図４は図３に示した排ガスサンプリング装置を燃焼設備の煙道に取付けた状態を示す図である。
【００２３】
図１に示したフィルタ５は容器内にグラスウールが充填されたものであるのに対し、この排ガスサンプリング装置２６は、燃焼設備等から排出されダストを含有する排ガスから排ガスのみサンプリングする排ガスサンプリング装置であって、吸入口２７ａが燃焼設備の煙道１の上流側に接続され排出口２７ｂが煙道１の下流側に接続されたダクト２７と、ダクト２７の途中に挿入され内壁がダクト２７と略同一断面形状を有する略筒状のフィルタ２８と、フィルタ２８の外側を覆うと共にろ過された排ガスを取り出す取り出し口２９ａを有するカバー２９とで構成されたものである。
【００２４】
ダクト２７にはダストを含有する排ガスを煙道１から吸入して煙道１内に強制的に排出するためのポンプ３０が挿入されている。
【００２５】
このサンプリング装置を図１に示したＳＯ3 濃度計に用いる場合には、ＳＯ3 濃度計の吸入用配管３ａ及びフィルタ５を取り外した後でダクト２７の吸入口及び排出口を煙道１に取り付け、取り出し口２９ａを吸入用配管３ｂに取付ければよい（この場合２台のポンプ７、３０を用いることになる。）。
【００２６】
この排ガスサンプリング装置によれば、フィルタ２８の形状がダクト２７と略同一断面形状を有する略筒状のため、ダスト含有排ガスがフィルタ２８内を矢印３１方向に流れる時に流れを遮るような抵抗が少なく、たとえダスト３２がフィルタ２８の内壁に付着、堆積しようとしても排ガスの流れに押されるので、再びダクト２７を通過して煙道１に戻るので、フィルタ２８が目詰まりすることがほとんどない。ダクト２７内に吸入された排ガス中のＳＯ3 ガスはフィルタ２８を矢印３３方向に通過してカバー２９に形成された取り出し口２９ａから矢印３４方向にキャビティ６に送られる。
【００２７】
また、ダクト２７に排ガスを煙道１から吸入して煙道１内に強制的に排出するためのポンプ３０が挿入されているので、ダクト２７内を矢印３５、３６方向に流れる排ガスの流量が減少することなくフィルタ２８上に付着したダスト３２が強制的に除去されて煙道１に排出されフィルタ２８の目詰まりがほとんどない。
【００２８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００２９】
排ガス中の硫酸ガス濃度を連続的に計測することができる硫酸ガス濃度計の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の硫酸ガス濃度計の一実施の形態を示す概念図である。
【図２】ＳＯ3 の組成と水の濃度と温度との関係を示す図である。
【図３】本発明の硫酸ガス濃度計に用いられるフィルタの変形例を示す排ガスサンプリング装置の概念図である。
【図４】図３に示した排ガスサンプリング装置を燃焼設備の煙道に取付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１  煙道
５  フィルタ
６  キャビティ
７  ポンプ
８ａ、８ｂ  透明窓
９  光源
１０  分光器
１１ａ〜１１ｃ  反射ミラー
１２  光検出素子
１４、２４  温度調整器
１５  ヒータ
２３  予熱部
２５  演算装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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