以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る排ガスダスト除去装置を適用したガス分析システムの一例を示す概略構成図である。図1に示すガス分析システム100は、第1実施形態に係る排ガスダスト除去装置8を、火力発電所において排ガス(分析対象ガスの一例)に含まれるアンモニアの濃度を自動分析するガス分析システム100に適用した例について説明する。
図1に示す例において、ガス分析システム100は、火力発電所における排ガス煙道1000から排ガスを採取するためのガス採取管(サンプリングプローブ)1、ガス吸収びん2、ガスメータ3、吸収液4を保持する吸収液保持容器5、洗浄液6を保持する洗浄液保持容器7、及び排ガスダスト除去装置8を含むガス採取ユニット200と、分析ユニット300と、制御ユニット400とを備える。上記各構成要素は、例えば図1に示すような構成にて、各種配管、各種バルブV1乃至V5、各種ポンプP1乃至P4等を介して互いに連結されている。排ガスダスト除去装置8は、ガス採取管(サンプリングプローブ)1、バルブV1、ガス吸収びん2、バルブV3、吸引ポンプP3、及びガスメータ3を含む排ガス吸引経路に設けられている。より具体的には、排ガスダスト除去装置8は、ガス吸収びん2とバルブV3との間に設けられている。
分析ユニット300及び制御ユニット400は、例えば特開2005-147950号公報に記載された分析・制御ユニットに相当するものである。具体的には、分析ユニット300は、ガス採取ユニット200で得られた溶解液(吸収液4に排ガスが溶解された液体)を希釈・空気撹拌して得た分析試料液中のアンモニア濃度をフローインジェクション分析(FIA)装置により分析する。また、制御ユニット400は、各種演算を行うことのできるコンピュータであり、上記各構成要素、上記各種配管、各種バルブV1乃至V5、各種ポンプP1乃至P4等の動作を監視及び制御するための信号を送受信することができる。また、制御ユニット400は、ガス分析システム100を動作させるためのプログラムや各種データを記憶するための記憶媒体(例えば、磁気ディスク、半導体メモリ、光ディスク等)を備える。
排ガスダスト除去装置8は、上部にガス吸入口81a及びガス吸引口81bが開口された容器81に洗浄水(液体)82及び樹脂ビーズ83が入れられて構成される。また、容器81の外部に、ガス吸入口81aとガス吸引口81bとの間をバイパスするバイパス経路84が設けられており、そのバイパス経路84にはバルブV5が設けられている。
容器81は、その内部の空間の上部が仕切り板81cで仕切られており、略U字形の排ガス通流経路が形成されている。また、容器81は、仕切り板81cで仕切られた煙道1000側の空間を形成する上端部にガス吸入口81aが設けられると共に、吸引ポンプP3側の空間を形成する上端部にガス吸引口81bが設けられている。
洗浄水82は、例えば純水あるいは上水であり、容器81内の洗浄水82の水位は、後述する成分溶解工程における吸引ポンプP3の非動作時において、少なくとも仕切り板81cの下端部よりも上の位置となるものとする。また、容器81内の洗浄水82の水位は、ガス吸入口81aが設けられた煙道1000側の空間及びガス吸引口81bが設けられた吸引ポンプP3側の空間の双方において平衡状態となるものとする。
樹脂ビーズ83は、少なくとも仕切り板81cの下端部よりも上の位置まで充填されているものとする。
図2は、第1実施形態において用いる樹脂ビーズの一例を示す図である。樹脂ビーズ83は、例えばポリエステル製の樹脂体であり、図2に示すような中空の円筒形状の外径が5mm~6mm程度、内径が2mm~3mm程度、中心軸方向の長さが5mm~8mm程度の円筒形状を有している。なお、樹脂ビーズ83の材質及び形状は上記に限るものではなく、洗浄水81よりも比重が高く、且つ耐酸性を有するものであればよく、また、洗浄水81との接触面積がより大きいことが望ましい。
図1に示すガス分析システム100を用いたガス分析工程は、分析対象ガスを採取して分析対象ガスに含まれる成分を吸収液に溶解させる成分溶解工程と、成分溶解工程で得られた溶解液を分析する成分分析工程とを有する。本実施形態では、ガス分析システム100を用いたガス分析工程のうち、成分溶解工程における上記各構成要素の動作態様について、以降詳細に説明する。なお、ガス分析工程及び成分溶解工程における動作態様により本発明が限定されるものではない。
次に、図1、図3及び図4を参照して、上記のように構成したガス分析システム100のガス分析工程における成分溶解工程での動作態様について説明する。図3は、第1実施形態に係る排ガスダスト除去装置の状態遷移図である。図4は、第1実施形態に係る排ガスダスト除去装置を適用したガス分析システムのガス分析工程における成分溶解工程フローの一例を示すフローチャートである。
初期状態において、各種バルブV1乃至V5は閉じており、各種ポンプP1乃至P4は停止しているものとする。
まず、ガス分析システム100のユーザは、例えば制御ユニット400を介して、分析開始の指示をガス分析システム100に入力する。あるいは、一定時間間隔おきに、自動的に分析が開始するように、制御ユニット400を予めプログラミングしておいてもよい。
これを受けて、制御ユニット400は、ガス採取ユニット200に制御信号を送信し、バルブV1及びバルブV2が閉じた状態を維持しつつ、吸収液ポンプP1を作動させ、所定量の吸収液4を吸収液保持容器5からガス吸収びん2に注入させる(ステップS101)。このとき、例えば、吸収液ポンプP1で単位時間当たりに送られる送液量から、所定量の吸収液4をガス吸収びん2に注入させるための所定時間を定め、吸収液ポンプP1を所定時間作動させるようにしてもよいし、所定量の吸収液4がガス吸収びん2に注入されたことを、例えば吸収液ポンプP1が検出し、吸収液ポンプP1を停止させるようにしてもよい。
続いて、制御ユニット400は、ガス採取ユニット200に制御信号を送信し、煙道1000内の排ガスの採取を開始させる(ステップS102)。具体的には、制御ユニット400は、バルブV1及びバルブV3を開かせると共に、吸引ポンプP3及びガスメータ3を作動させ、所定量の排ガスを吸引ポンプP3によってガス分析システム100内に吸引させる。これにより、ガス採取管1及びバルブV1を通って、所定量の排ガスがガス吸収びん2に入り、ガス吸収びん2内部で気泡となり通流する。その結果、排ガス中のアンモニア成分が吸収液4に溶解し、アンモニア溶解液が得られる。このとき、例えば、吸引ポンプP3で単位時間当たりに吸引される排ガス量から、所定量の排ガスを吸引させるための所定時間を定め、吸引ポンプP3を所定時間作動させるようにしてもよいし、所定量の排ガスが吸引されたことを、例えばガスメータ3あるいは吸引ポンプP3が検出し、吸引ポンプP3を停止させるようにしてもよい。
なお、図3(a)に示すように、樹脂ビーズ83は、吸引ポンプP3の動作時において洗浄水82の水位よりも上となる位置まで充填されているのが好ましい。更に、容器81のガス吸引口81b側の上部には、樹脂ビーズ83によりガス吸引口81bが塞がれるのを防止するためのメッシュ81dを設けるのが好ましい。
ガス吸収びん2内部でアンモニア成分が吸収液4に溶解した後の排ガスは、排ガスダスト除去装置8、バルブV3、吸引ポンプP3、及びガスメータ3を通って外部に排出される。このとき、図3(a)に示すように、排ガスダスト除去装置8への排ガスの流入によって、ガス吸入口81a側の空間の洗浄水82の水位が下がると共に、ガス吸引口81b側の空間の洗浄水82の水位が上昇し、仕切り板81cの下端部からガス吸引口81b側の空間に排ガスが流入して気泡となる。このとき、気泡となった排ガスに含まれるダストが樹脂ビーズ83に当たり洗浄水82中に混入する。これにより、ガス吸引口81bから吸引される排ガスに含まれるダストが低減され、吸引ポンプP3及びガスメータ3の内部へのダストの付着あるいは固着を抑制することができる。
次に、制御ユニット400は、バルブV1,V3が開きバルブV2が閉じた状態を維持しつつ、ガス採取ユニット200に制御信号を送信し、洗浄液ポンプP2及び吸引ポンプP3を作動させ、洗浄液保持容器7内の所定量の洗浄液6をガス吸収びん2に注入する(ステップS103)。これにより、ガス採取管1からガス吸収びん2までの経路に吸着したアンモニア成分がガス吸収びん2に洗い込まれる。このとき、例えば、洗浄液ポンプP2で単位時間当たりに送られる送液量から、所定量の洗浄液6をガス吸収びん2に注入させるための所定時間を定め、洗浄液ポンプP2及び吸引ポンプP3を所定時間作動させるようにしてもよいし、所定量の洗浄液6がガス吸収びん2に注入されたことを、例えば洗浄液ポンプP2が検出し、洗浄液ポンプP2及び吸引ポンプP3を停止させるようにしてもよい。
続いて、制御ユニット400は、ガス採取ユニット200に制御信号を送信し、バルブV1,V3を閉じ、バルブV2,V4,V5を開かせると共に、圧送ポンプP4を作動させる。これにより、外部の空気が圧送ポンプP4、バルブV4、及びバルブV5を通ってガス吸収びん2に流入し、ガス吸収びん2内の溶解液が分析ユニット300に移送される(ステップS104)。このとき、バルブV5を介してガス吸入口81a側の空間とガス吸引口81b側の空間とで空気の流入出が行われ、図3(b)に示すように、排ガスダスト除去装置8の容器81のガス吸入口81a側の空間の洗浄水82の水位とガス吸引口81b側の空間の洗浄水82の水位とが平衡状態となる。これにより、次回ガス分析が行われる際、バルブV3が開かれたときに吸引ポンプP3及びガスメータ3を逆流することを防止することができる。
以上の成分溶解工程フローにおける一連の動作がガス分析システム100においてガス分析を実施する毎に行われる。
図5は、比較例に係るガス分析システムの一例を示す概略構成図である。図5に示す例では、図1に示す第1実施形態に係る排ガスダスト除去装置8に代えて、例えばガラス繊維濾紙製のフィルタ8’を設けた例を示している。このようなガラス繊維濾紙製のフィルタ8’は目詰まりし易く破損に至りやすい。フィルタ8’が破損した状態でガス分析を行うと、吸引ポンプP3及びガスメータ3の内部に排ガスのダストが付着あるいは固着して性能が低下するため、例えば1時間毎にガス分析を実施した場合、約2週間毎に吸引ポンプP3及びガスメータ3の内部清掃作業が必要となる。
本実施形態に係る排ガスダスト除去装置8では、ガス吸入口81a及びガス吸引口81bが開口された容器81内に洗浄水82と樹脂ビーズ83とを封入し、吸引ポンプP3を作動させることによって容器81内に排ガスを通流させることで、排ガスに含まれるダストを除去する。この構成によると、容器81内を排ガスが通流する際、樹脂ビーズ83により容器81内でより長く排ガスが洗浄水82に接触するため、排ガスに含まれるダストの除去性能を高めることができる。また、ガラス繊維濾紙製のフィルタのように排ガスの通気により破損する要素もなく、ダストによって目詰まりを起こす要因もない。すなわち、本実施形態に係る排ガスダスト除去装置8を用いれば、排ガスに含まれるダストの除去性能の劣化を抑制することができ、吸引ポンプP3及びガスメータ3の内部へのダストの付着あるいは固着を長期に亘り抑制することができる。その結果、吸引ポンプP3及びガスメータ3の内部清掃作業頻度を減らすことができる。
以上説明したように、第1実施形態に係る排ガスダスト除去装置8は、ガス吸入口81a及びガス吸引口81bが開口された容器81内に洗浄水82と樹脂ビーズ83とが封入されて構成される。吸引ポンプP3を作動させることによって容器81内に排ガスを通流させる。容器81は、上部が仕切り板81cで垂直方向に仕切られた一方の空間の上端部にガス吸入口81aが設けられると共に他方の空間の上端部にガス吸引口81bが設けられ、洗浄水82は、吸引ポンプP3の非作動時において少なくとも仕切り板81cの下端部よりも上の位置まで満たされている。樹脂ビーズ83は、吸引ポンプP3の作動時において洗浄水82の水位よりも上となる位置まで満たされている。
上記構成において、吸引ポンプP3を動作させると、排ガスの排ガスダスト除去装置8への流入によって、ガス吸入口81a側の空間の洗浄水82の水面が下がると共に、ガス吸引口81b側の空間の洗浄水82の水面が上昇し、仕切り板81cの下端部からガス吸引口81b側の空間に排ガスが流入して気泡となる。このとき、気泡となった排ガスに含まれるダストが樹脂ビーズ83に当たり洗浄水82中に混入する。これにより、ガス吸引口81bから吸引される排ガスに含まれるダストが低減される。このように構成された第1実施形態に係る排ガスダスト除去装置8は、排ガスに含まれるダストの除去性能の劣化を抑制することができ、吸引ポンプP3等の内部へのダストの付着あるいは固着を長期に亘り抑制することができる。その結果、吸引ポンプP3等の内部清掃作業頻度を減らすことができる。
また、容器81の外部にガス吸入口81aとガス吸引口81bとをバイパスするバイパス経路84を設け、このバイパス経路84に、吸引ポンプP3の作動時において閉じられ、吸引ポンプP3の非作動時において開かれるバルブV5を設ける。この構成において、吸引ポンプP3の非作動時にバルブV5を開くことにより、バルブV5を介してガス吸入口81a側の空間とガス吸引口81b側の空間とで空気の流入出が行われ、排ガスダスト除去装置8の容器81のガス吸入口81a側の空間の洗浄水82の水位とガス吸引口81b側の空間の洗浄水82の水位とが平衡状態となる。これにより、次回ガス分析が行われる際、吸引ポンプP3及びガスメータ3に逆流が発生することを防止することができる。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態に係る排ガスダスト除去装置を適用したガス分析システムの一例を示す概略構成図である。図7は、第2実施形態に係る排ガスダスト除去装置の状態遷移図である。なお、上述した実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図6に示すガス分析システム100Aは、図1に示す排ガスダスト除去装置8に代えて、排ガスダスト除去装置8Aを具備したガス採取ユニット200Aを含み構成される。
上述したガス分析工程における成分溶解工程の図4に示すステップS102の排ガス採取工程において、ガス吸収びん2内の吸収液4が気化して排ガスダスト除去装置8Aに混入し、ガス分析を繰り返し行うことにより、図7(a)に示すように、排ガスダスト除去装置8Aの容器81A内の水位が上昇する。
図6に示すように、第2実施形態に係る排ガスダスト除去装置8Aは、第1実施形態において説明した構成に加え、洗浄水(液体)82の余剰分を回収する余剰洗浄水回収装置(余剰液体回収装置)9を備えている。
図6に示す例では、容器81Aの高さ方向の所定位置に余剰洗浄水回収口81eが開口され、この余剰洗浄水回収口81eから余剰洗浄水を吸い出す余剰洗浄水回収ポンプP5と、この余剰洗浄水回収ポンプP5により吸い出された余剰洗浄水を受ける余剰洗浄水回収容器91とを備え、余剰洗浄水回収装置9が構成されている。
図4に示すステップS104の溶解液の移送工程において、すなわち、吸引ポンプP3及びガスメータ3の非動作時において、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させる(図7(a))。これにより、容器81A内の洗浄水82の水位は、容器81Aに設けられた余剰洗浄水回収口81eの位置で所定水位となる(図7(b))。このとき、外部の空気が圧送ポンプP4、バルブV4を通って容器81Aに流入するので、容器81A内が負圧となることはない。
なお、余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させるタイミングとしては、例えば、ガス分析を実施する毎に実施してもよいし、ガス分析を所定回数実施した場合に実施するようにしてもよい。あるいは、容器81A内の洗浄水82の水位が第1の閾値を超えた場合に余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させるようにしてもよい。また、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるタイミングとしては、予め定めた所定時間経過後に停止させるようにしてもよいし、あるいは容器81A内の洗浄水82の水位が所定水位を示す第2の閾値以下となった場合に余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるようにしてもよい。
図8は、第2実施形態に係る排ガスダスト除去装置における余剰洗浄水回収装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。図8に示す例において、制御ユニット400には、余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させるタイミングをその間のガス分析回数で定めた所定値(以下「所定回数」ともいう)と、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるタイミングを余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させてからの経過時間で定めた所定値(以下「所定時間」ともいう)とを予め保持している。また、制御ユニット400は、前回余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させた以降のガス分析回数をカウントする機能を有している。
図8に示す例において、制御ユニット400は、ガス分析回数が所定回数以上か否かを判定する(ステップS201)。制御ユニット400は、ガス分析回数が所定回数未満である場合には(ステップS201;No)、ガス分析回数をカウントアップし(ステップS202)、本フローを終了する。
ガス分析回数が予め定められた所定回数となると(ステップS201;Yes)、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させ(ステップS203)、その後、所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS204)。所定時間が経過していなければ(ステップS204;No)、所定時間が経過するまでステップS204の処理を繰り返し行い、所定時間が経過すると(ステップS204;Yes)、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させ(ステップS205)、ガス分析回数をリセットし(ステップS206)、本フローを終了する。
図9は、第2実施形態に係る排ガスダスト除去装置に水位センサを設けた構成例を示す図である。図10は、第2実施形態に係る排ガスダスト除去装置における余剰洗浄水回収装置の動作フローの図8とは異なる一例を示すフローチャートである。図9、図10に示す例において、制御ユニット400には、図9に示す水位センサ85により検出された洗浄水82の水位情報が入力される。また、制御ユニット400には、余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させる水位を定めた第1の閾値と、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させる水位を定めた第2の閾値とを予め保持している。
図9、図10に示す例において、制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第1の閾値を超えたか否かを判定する(ステップS301)。制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第1の閾値以下である場合には(ステップS301;No)、本フローを終了する。
洗浄水82の水位が第1の閾値を超えると(ステップS301;Yes)、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させ(ステップS302)、その後、洗浄水82の水位が第2の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS303)。洗浄水82の水位が第2の閾値以下でなければ(ステップS303;No)、洗浄水82の水位が第2の閾値以下となるまでステップS303の処理を繰り返し行い、洗浄水82の水位が第2の閾値以下となると(ステップS303;Yes)、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させ(ステップS304)、本フローを終了する。
なお、上述した例では、図4に示すステップS104において容器81A内の余剰洗浄水を回収する例について説明したが、吸引ポンプP3及びガスメータ3の非動作時であり、且つ、外部の空気が圧送ポンプP4、バルブV4を通って容器81Aに流入する状態であれば、例えば、ガス分析を行っていないときに容器81A内の余剰洗浄水を回収するようにしてもよいことは言うまでもない。
以上説明したように、第2実施形態に係る排ガスダスト除去装置8Aは、吸引ポンプP3及びガスメータ3の非動作時において、容器81A内の洗浄水82の水位を所定水位とする余剰洗浄水回収装置9を備えている。これにより、排ガスダスト除去装置8Aの容器81A内の水位の上昇を抑制することができる。
(第3実施形態)
図11は、第3実施形態に係る排ガスダスト除去装置を適用したガス分析システムの一例を示す概略構成図である。図12は、第3実施形態に係る排ガスダスト除去装置の状態遷移図である。なお、上述した実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図11に示すガス分析システム100Bは、図6に示す排ガスダスト除去装置8Aに代えて、排ガスダスト除去装置8Bを具備したガス採取ユニット200Bを含み構成される。
ガス分析を繰り返し行うことにより、上述したガス分析工程における成分溶解工程の図4に示すステップS102の排ガス採取工程において、排ガスダスト除去装置8Bの容器81B内の洗浄水(液体)82が排ガスのダストにより汚れる。
図11に示すように、第3実施形態に係る排ガスダスト除去装置8Bは、第2実施形態において説明した構成に加え、容器81B内に洗浄水(液体)82を補充する洗浄水補充装置(液体補充装置)10を備えている。
図11に示す例では、容器81Bの高さ方向の所定位置に洗浄水補充口81fが開口され、この洗浄水補充口81fから洗浄水82を補充する洗浄水補充ポンプP6と、この洗浄水補充ポンプP6により補充する補充洗浄水を保持する補充洗浄水保持容器101とを備え、洗浄水補充装置10が構成されている。
図4に示すステップS104の溶解液の移送工程において、すなわち、吸引ポンプP3及びガスメータ3の非動作時において、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させる(図12(a))。これにより、容器81B内の洗浄水82の入れ替えが行われる。
続いて、制御ユニット400は、洗浄水補充ポンプP6を停止させると共に、余剰洗浄水回収ポンプP5を継続して作動させる(図12(b))。これにより、容器81B内の洗浄水82の水位は、容器81Bに設けられた余剰洗浄水回収口81eの位置で所定水位となる(図12(c))。このとき、外部の空気が圧送ポンプP4、バルブV4を通って容器81Bに流入するので、容器81B内が負圧となることはない。
なお、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させるタイミングとしては、例えば、ガス分析を実施する毎に実施してもよいし、ガス分析を所定回数実施した場合に実施するようにしてもよい。あるいは、容器81B内の洗浄水82の水位が第1の閾値を超えた場合に余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させるようにしてもよい。また、洗浄水補充ポンプP6を停止させるタイミングとしては、予め定めた第1の所定時間経過後に停止させるようにしてもよいし、あるいは容器81A内の洗浄水82の水位が第1の閾値よりも高い第2の閾値を超えた場合に洗浄水補充ポンプP6を停止させるようにしてもよい。この場合には、洗浄水補充ポンプP6による洗浄水補充スピードが余剰洗浄水回収ポンプP5による余剰洗浄水回収スピードよりも速くなるようにすればよい。また、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるタイミングとしては、予め定めた第2の所定時間経過後に停止させるようにしてもよいし、あるいは容器81B内の洗浄水82の水位が所定水位を示す第3の閾値以下となった場合に余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるようにしてもよい。
図13は、第3実施形態に係る排ガスダスト除去装置における余剰洗浄水回収装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。図13に示す例において、制御ユニット400には、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させるタイミングをその間のガス分析回数で定めた所定値(以下「所定回数」ともいう)と、洗浄水補充ポンプP6を停止させるタイミングを洗浄水補充ポンプP6を作動させてからの経過時間で定めた所定値(以下「第1の所定時間」ともいう)と、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるタイミングを余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させてからの経過時間で定めた所定値(以下「第2の所定時間」ともいう)とを予め保持している。また、制御ユニット400は、前回余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させた以降のガス分析回数をカウントする機能を有している。
図13に示す例において、制御ユニット400は、ガス分析回数が所定回数以上か否かを判定する(ステップS401)。制御ユニット400は、ガス分析回数が所定回数未満である場合には(ステップS401;No)、ガス分析回数をカウントアップし(ステップS402)、本フローを終了する。
ガス分析回数が予め定められた所定回数となると(ステップS401;Yes)、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させ(ステップS403)、その後、第1の所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS404)。第1の所定時間が経過していなければ(ステップS404;No)、第1の所定時間が経過するまでステップS404の処理を繰り返し行い、第1の所定時間が経過すると(ステップS404;Yes)、洗浄水補充ポンプP6を停止させ(ステップS405)、さらに、制御ユニット400は、第2の所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS406)。第2の所定時間が経過していなければ(ステップS406;No)、第2の所定時間が経過するまでステップS406の処理を繰り返し行い、第2の所定時間が経過すると(ステップS406;Yes)、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させ(ステップS407)、ガス分析回数をリセットし(ステップS408)、本フローを終了する。
図14は、第3実施形態に係る排ガスダスト除去装置に水位センサを設けた構成例を示す図である。図15は、第3実施形態に係る排ガスダスト除去装置における余剰洗浄水回収装置の動作フローの図13とは異なる一例を示すフローチャートである。図14、図15に示す例において、制御ユニット400には、図14に示す水位センサ85により検出された洗浄水82の水位情報が入力される。また、制御ユニット400には、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させる水位を定めた第1の閾値と、洗浄水補充ポンプP6を停止させる水位を定めた第2の閾値と、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させる水位を定めた第3の閾値とを予め保持している。
図14、図15に示す例において、制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第1の閾値を超えたか否かを判定する(ステップS501)。制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第1の閾値以下である場合には(ステップS501;No)、本フローを終了する。
洗浄水82の水位が第1閾値を超えると(ステップS501;Yes)、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させ(ステップS502)、その後、洗浄水82の水位が第2の閾値を超えたか否かを判定する(ステップS503)。洗浄水82の水位が第2の閾値を超えていなければ(ステップS503;No)、洗浄水82の水位が第2の閾値を超えるまでステップS503の処理を繰り返し行い、洗浄水82の水位が第2の閾値を超えると(ステップS503;Yes)、洗浄水補充ポンプP6を停止させ(ステップS504)、さらに、制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第3の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS505)。洗浄水82の水位が第3の閾値以下でなければ(ステップS505;No)、洗浄水82の水位が第3の閾値以下となるまでステップS505の処理を繰り返し行い、洗浄水82の水位が第3の閾値以下となると(ステップS505;Yes)、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させ(ステップS506)、本フローを終了する。
なお、上述した例では、図4に示すステップS104において容器81B内の洗浄水82の入れ替えを実施する例について説明したが、吸引ポンプP3及びガスメータ3の非動作時であり、且つ、外部の空気が圧送ポンプP4、バルブV4を通って容器81Bに流入する状態であれば、例えば、ガス分析を行っていないときに容器81B内の洗浄水82の入れ替えを実施するようにしてもよいことは言うまでもない。
以上説明したように、第3実施形態に係る排ガスダスト除去装置8Bは、第2実施形態の構成に加え、容器81B内に洗浄水82を補充する洗浄水補充装置10を備えている。これにより、排ガスダスト除去装置8Bの容器81B内の汚れた洗浄水82の入れ替えを行うことができ、メンテナンスが容易となる。
(第4実施形態)
図16は、第4実施形態に係る排ガスダスト除去装置を適用したガス分析システムの一例を示す概略構成図である。図17は、第4実施形態に係る排ガスダスト除去装置の状態遷移図である。なお、上述した実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図16に示すガス分析システム100Cは、図11に示す排ガスダスト除去装置8Bに代えて、排ガスダスト除去装置8Cを具備したガス採取ユニット200Cを含み構成される。
ガス分析を繰り返し行うことにより、上述したガス分析工程における成分溶解工程の図4に示すステップS102の排ガス採取工程において、排ガスダスト除去装置8Cの容器81C内の洗浄水(液体)82が排ガスのダストにより汚れると共に、樹脂ビーズ83にダスト成分が付着する。
図16に示すように、第4実施形態に係る排ガスダスト除去装置8Cは、第3実施形態において説明した構成に加え、容器81Cに対して超音波を発する超音波発生装置11を備えている。
図16に示す例では、容器81Cに開口された余剰洗浄水回収口81eの高さ方向の位置、すなわち、余剰洗浄水回収装置9により達成される所定水位を超える位置まで、容器81Cが超音波発生装置11に覆われた構成例を示している。
図4に示すステップS104の溶解液の移送工程において、すなわち、吸引ポンプP3及びガスメータ3の非動作時において、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5、洗浄水補充ポンプP6、及び超音波発生装置11を作動させる(図17(a))。これにより、樹脂ビーズ83に付着したダスト成分が除去されると共に、容器81C内の洗浄水82の入れ替えが行われる。
続いて、制御ユニット400は、洗浄水補充ポンプP6及び超音波発生装置11を停止させると共に、余剰洗浄水回収ポンプP5を継続して作動させる(図17(b))。これにより、容器81C内の洗浄水82の水位は、容器81Cに設けられた余剰洗浄水回収口81eの位置で所定水位となる(図17(c))。このとき、外部の空気が圧送ポンプP4、バルブV4を通って容器81Cに流入するので、容器81C内が負圧となることはない。
なお、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動あるいは停止させるタイミングとしては、図13乃至図15を用いて説明した第2実施形態と同様のタイミングとすればよい。具体的には、余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させるタイミングとしては、例えば、ガス分析を実施する毎に実施してもよいし、ガス分析を所定回数実施した場合に実施するようにしてもよい。あるいは、容器81C内の洗浄水82の水位が第1の閾値を超えた場合に余剰洗浄水回収ポンプP5及び洗浄水補充ポンプP6を作動させるようにしてもよい。このとき、同時に超音波発生装置11を作動させるようにしてもよい。また、洗浄水補充ポンプP6を停止させるタイミングとしては、予め定めた第1の所定時間経過後に停止させるようにしてもよいし、あるいは容器81A内の洗浄水82の水位が第1の閾値よりも高い第2の閾値を超えた場合に洗浄水補充ポンプP6を停止させるようにしてもよい。このとき、同時に超音波発生装置11を停止させるようにしてもよい。この場合には、洗浄水補充ポンプP6による洗浄水補充スピードが余剰洗浄水回収ポンプP5による余剰洗浄水回収スピードよりも速くなるようにすればよい。また、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるタイミングとしては、予め定めた第2の所定時間経過後に停止させるようにしてもよいし、あるいは容器81C内の洗浄水82の水位が所定水位を示す第3の閾値以下となった場合に余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるようにしてもよい。なお、超音波発生装置11を停止させるタイミングについては、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるタイミングと同時であってもよい。
図18は、第4実施形態に係る排ガスダスト除去装置における余剰洗浄水回収装置の動作フローの一例を示すフローチャートである。図18に示す例において、制御ユニット400には、余剰洗浄水回収ポンプP5、洗浄水補充ポンプP6、及び超音波発生装置11を作動させるタイミングをその間のガス分析回数で定めた所定値(以下「所定回数」ともいう)と、洗浄水補充ポンプP6及び超音波発生装置11を停止させるタイミングを洗浄水補充ポンプP6を作動させてからの経過時間で定めた所定値(以下「第1の所定時間」ともいう)と、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させるタイミングを余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させてからの経過時間で定めた所定値(以下「第2の所定時間」ともいう)とを予め保持している。また、制御ユニット400は、前回余剰洗浄水回収ポンプP5を作動させた以降のガス分析回数をカウントする機能を有している。
図18に示す例において、制御ユニット400は、ガス分析回数が所定回数以上か否かを判定する(ステップS601)。制御ユニット400は、ガス分析回数が所定回数未満である場合には(ステップS601;No)、ガス分析回数をカウントアップし(ステップS602)、本フローを終了する。
ガス分析回数が予め定められた所定回数となると(ステップS601;Yes)、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5、洗浄水補充ポンプP6、及び超音波発生装置11を作動させ(ステップS603)、その後、第1の所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS604)。第1の所定時間が経過していなければ(ステップS604;No)、第1の所定時間が経過するまでステップS604の処理を繰り返し行い、第1の所定時間が経過すると(ステップS604;Yes)、洗浄水補充ポンプP6及び超音波発生装置11を停止させ(ステップS605)、さらに、制御ユニット400は、第2の所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS606)。第2の所定時間が経過していなければ(ステップS606;No)、第2の所定時間が経過するまでステップS606の処理を繰り返し行い、第2の所定時間が経過すると(ステップS606;Yes)、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させ(ステップS607)、ガス分析回数をリセットし(ステップS608)、本フローを終了する。
図19は、第4実施形態に係る排ガスダスト除去装置に水位センサを設けた構成例を示す図である。図20は、第4実施形態に係る排ガスダスト除去装置における余剰洗浄水回収装置の動作フローの図18とは異なる一例を示すフローチャートである。図19、図20に示す例において、制御ユニット400には、図19に示す水位センサ85により検出された洗浄水82の水位情報が入力される。また、制御ユニット400には、余剰洗浄水回収ポンプP5、洗浄水補充ポンプP6、及び超音波発生装置11を作動させる水位を定めた第1の閾値と、洗浄水補充ポンプP6及び超音波発生装置11を停止させる水位を定めた第2の閾値と、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させる水位を定めた第3の閾値とを予め保持している。
図19、図20に示す例において、制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第1の閾値を超えたか否かを判定する(ステップS701)。制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第1の閾値以下である場合には(ステップS701;No)、本フローを終了する。
洗浄水82の水位が第1閾値を超えると(ステップS701;Yes)、制御ユニット400は、余剰洗浄水回収ポンプP5、洗浄水補充ポンプP6、及び超音波発生装置11を作動させ(ステップS702)、その後、洗浄水82の水位が第2の閾値を超えたか否かを判定する(ステップS703)。洗浄水82の水位が第2の閾値を超えていなければ(ステップS703;No)、洗浄水82の水位が第2の閾値を超えるまでステップS703の処理を繰り返し行い、洗浄水82の水位が第2の閾値を超えると(ステップS703;Yes)、洗浄水補充ポンプP6及び超音波発生装置11を停止させ(ステップS704)、さらに、制御ユニット400は、洗浄水82の水位が第3の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS705)。洗浄水82の水位が第3の閾値以下でなければ(ステップS705;No)、洗浄水82の水位が第3の閾値以下となるまでステップS705の処理を繰り返し行い、洗浄水82の水位が第3の閾値以下となると(ステップS705;Yes)、余剰洗浄水回収ポンプP5を停止させ(ステップS706)、本フローを終了する。
なお、上述した例では、図4に示すステップS104において容器81C内の樹脂ビーズ83の洗浄及び洗浄水82の入れ替えを実施する例について説明したが、吸引ポンプP3及びガスメータ3の非動作時であり、且つ、外部の空気が圧送ポンプP4、バルブV4を通って容器81Cに流入する状態であれば、例えば、ガス分析を行っていないときに容器81C内の樹脂ビーズ83の洗浄及び洗浄水82の入れ替えを実施するようにしてもよいことは言うまでもない。
以上説明したように、第4実施形態に係る排ガスダスト除去装置8Cは、第3実施形態の構成に加え、少なくとも所定水位よりも上となる位置まで容器81Cを覆う超音波発生装置11を備えている。これにより、排ガスダスト除去装置8Cの容器81C内の樹脂ビーズ83を効率よく洗浄すると共に、汚れた洗浄水82の入れ替えを行うことができ、第3実施形態よりもメンテナンスが容易となる。