JPH0954024A

JPH0954024A - サンプリング装置

Info

Publication number: JPH0954024A
Application number: JP22715795A
Authority: JP
Inventors: Isao Shiromaru; 功四郎丸; Shunji Matsuoka; 俊志松岡; Michio Kada; 教夫嘉田; Fujio Koga; 富士夫古賀; Toshihiko Uno; 敏彦宇野; Shigeyuki Akiyama; 重之秋山
Original assignee: Horiba Ltd; Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Horiba Ltd; Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 1995-08-12
Filing date: 1995-08-12
Publication date: 1997-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】サンプルガスとして採取される燃焼排ガス中
の粉塵等を連続的に分離・除去することができ、高速応
答のガス分析装置に対しても連続的にサンプルガスを供
給することができるサンプリング装置を提供すること。【解決手段】ガス採取部２とガス分析装置４とを結ぶ
サンプルガス供給路３に、ガス採取部２によって採取さ
れたサンプルガスＳとしての燃焼排ガスＧ中に含まれる
粉塵や煤塵とを分離するためのサイクロン１０，１１と
サンプルガスＳを吸引するためのポンプ２１とを直列に
接続した状態で設けるとともに、サイクロン１０，１１
を経たサンプルガスＳの一部をポンプ２１を介してサイ
クロン１０，１１に設けられたエジェクタ装置１３，１
４にユーティリティガスＵとして供給するようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば石炭焚きボイ
ラーや重油焚きボイラーなどから排出される燃焼排ガス
の一部をサンプルガスとしてガス分析装置に供給するた
めのサンプリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、石炭を燃焼させるボイラーから
排出される燃焼排ガス中のＳＯ₂、ＮＯ_X、ＣＯ₂、Ｃ
Ｏなどの成分を連続分析する場合、前記燃焼排ガスの一
部をサンプリングし、これをサンプルガスとしてガス分
析装置に連続的に供給する必要がある。ところで、ボイ
ラーからの燃焼排ガス中には、多量の粉塵や煤塵（以
下、粉塵等という）が混入しており、ガスサンプリング
時に粉塵等を除去する必要があり、従来のサンプリング
装置においては、ガス採取部とガス分析装置とを結ぶサ
ンプルガス供給路に脱塵用のフィルタを設けるととも
に、フィルタに溜まる粉塵等をブローバックによって時
々除去するようにしていた。

【０００３】図４は、上記従来のサンプリング装置を示
すもので、この図において、４１は煙道で、矢印で示す
ように燃焼排ガスＧが流れている。４２はこの煙道４１
に挿入配置されるガス採取部で、このガス採取部４２は
サンプルガス供給路４３を介してガス分析装置４４に接
続されている。そして、サンプルガス供給路４３には、
脱塵用のフィルタ装置４５、測定用の仕切弁４６、サン
プリング用のポンプ４７が設けられている。また、４
８，４９はブローバック用計装エアーＡをフィルタ装置
４５のフィルタ本体４５ａの内部側、外部側にそれぞれ
供給するブローバックエアー供給路で、仕切弁５０，５
１をそれぞれ備えている。５２は仕切弁４６，５０，５
１やポンプ４７などを制御する制御部である。

【０００４】上記構成のサンプリング装置においては、
ガス分析を行う場合には、仕切弁４６のみを開状態にし
て、ポンプ４７を動作させることにより、ガスサンプリ
ングを行い、採取されたサンプルガスＳ中に含まれる粉
塵等はフィルタ装置４５によって除去され、所望のサン
プルガスＳがガス分析装置４４に供給される。ところ
で、石炭を燃焼させるボイラーからの燃焼排ガス中に
は、かなりの粉塵等が含まれているところから、フィル
タ本体４５ａにこの粉塵等が付着し、フィルタ４５にお
ける圧力損失が増加し、分析に悪影響が及ぼされる。

【０００５】そこで、フィルタ本体４５ａの内部側、外
部側にブローバック用エアーＡを供給してブローバック
を定期的に行い、付着した粉塵等を除去するようにして
いる。すなわち、このブローバックに際しては、仕切弁
４６およびポンプ４７を停止してガスサンプリングを停
止し、仕切弁５０，５１を開状態にして、ブローバック
用計装エアーＡをフィルタ装置４５に供給し、フィルタ
本体４５ａに付着している粉塵等を煙道４１側に吹き飛
ばすのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに、前記ブローバックを行うに際しては、ガスサンプ
リングを停止しなければならないため、ブローバックに
要する時間（約１０〜１５分程度）は、ガス分析を行う
ことができない。そして、このブローバックも１日に１
回〜４回の割合で行う必要があり、分析できない時間
（欠測時間）が多くなる。特に、高速応答のガス分析装
置４４では、サンプリング流量が多い（例えば２０リッ
トル／分）ため、前記周期より一層頻繁にブローバック
を行う必要があり、この場合、実質的にガス分析を行え
ないといった問題が生ずる。

【０００７】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、サンプルガスとして採取される燃焼排ガス中
の粉塵等を連続的に分離・除去することができ、高速応
答のガス分析装置に対しても連続的にサンプルガスを供
給することができるサンプリング装置を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のサンプリング装置は、ガス採取部とガス
分析装置とを結ぶサンプルガス供給路に、ガス採取部に
よって採取されたサンプルガスとしての燃焼排ガス中に
含まれる粉塵や煤塵とを分離するためのサイクロンとサ
ンプルガスを吸引するためのポンプとを直列に接続した
状態で設けるとともに、サイクロンを経たサンプルガス
の一部をポンプを介してサイクロンに設けられたエジェ
クタ装置にユーティリティガスとして供給するようにし
ている。

【０００９】そして、サイクロンとポンプとの間にフィ
ルタ装置と除湿装置とを直列に接続して設けてもよい。

【００１０】また、ポンプの後段にガス分岐部を設け、
このガス分岐部に一またはそれ以上のガス分析装置に連
なるサンプルガス供給路を接続するとともに、エジェク
タ装置へのユーティリティガス供給路を接続してもよ
い。

【００１１】さらに、サイクロンを煙道内に挿入配置し
てもよい。

【００１２】

【作用】上記サンプリング装置においては、燃焼排ガス
中に含まれる粉塵等を効率よくしかも連続的に除去でき
る。サイクロンで除塵処理された燃焼排ガス（サンプル
ガス）の一部を、サイクロンに設けられたエジェクタ装
置にユーティリティガスとして供給するものであるか
ら、別途ユーティリティガス（一般に計装空気が用いら
れる）を用意したり、これをエジェクタ装置に供給する
ための配管などの構成が大いに簡略化される。

【００１３】また、サイクロン内には捕捉した粉塵等や
排ガスの一部を含んでいるので、前記計装空気をユーテ
ィリティガスとして使用した場合、これを大気放出する
際、これに含まれる有害物質を除去する必要があるが、
上記サンプリング装置によればこのようなことがない。

【００１４】そして、サイクロンとポンプとの間にフィ
ルタ装置と除湿装置とを直列に接続して設けた場合、煙
道から採取した燃焼排ガス中に含まれる粉塵等や水分な
どをより確実に除去することができる。

【００１５】また、ポンプの後段にガス分岐部を設け、
このガス分岐部に一またはそれ以上のガス分析計に連な
るサンプルガス導入路を接続するとともに、エジェクタ
装置へのユーティリティガス供給路を接続した場合、切
換え測定をスムーズに行うことができる。

【００１６】さらに、サイクロンを煙道内に挿入配置し
た場合、サイクロンが煙道内の熱によって加熱され、サ
イクロン内でのサンプルガス中の水分のドレン化防止た
めのヒータを小容量のもので構成できる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら
説明する。図１は、この発明の第１実施例に係るサンプ
リング装置を概略的に示すもので、この図１において、
１は煙道で、矢印で示すように燃焼排ガスＧが流れてい
る。２はこの煙道１に挿入配置されるガス採取部として
のプローブで、このプローブ２によって、燃焼排ガスＧ
の一部がサンプルガスＳとして採取される。そして、こ
のプローブ２は、サンプルガス供給路３を介してガス分
析装置４に接続されている。このガス分析装置４は、ガ
ス分析計４ａ、制御・データ処理などを行うＣＰＵ４
ｂ、表示部４ｃなどのほかに吸引ポンプ（図示してな
い）を備えており、サンプルガス供給路３を経て供給さ
れるサンプルガスＳ中のＳＯ₂、ＮＯ_X、ＣＯ₂、ＣＯ
などの成分のうちの一つまたは複数を連続的かつ高速応
答で分析できるように構成されている。

【００１８】５はプローブ２に連なるガス導入管で、後
述するサンプルガス前処理装置８に設けられるサイクロ
ン１０（後述する）への途中には、採取されたサンプル
ガスＳを適宜の温度に維持するためのヒータ６および温
度センサ７が設けられている。

【００１９】８はサンプルガス前処理装置で、この実施
例では、収納ケース９内に次のような部材が収容されて
いる。すなわち、１０，１１はガス入口配管５の下流側
に流路１２を介して互いに直列な関係に設けられる、例
えばミニサイクロン（遠心力集塵装置）で、これらのサ
イクロン１０，１１は、サンプルガスＳから粉塵等を遠
心分離する遠心分離部とその下方の集塵室とからなる。
そして、前段のサイクロン１０は、比較的大きな例えば
粒径が１０μｍ以上の粉塵等を除去できるように各部の
寸法が設定されている。また、後段のサイクロン１１
は、より小さい例えば粒径が１０μｍ未満の粉塵等を除
去できるように各部の寸法が設定されている。

【００２０】１３，１４はサイクロン１０，１１の下方
に連設されるエジェクタ装置（エゼクタ装置ともいう）
で、後述するガス分岐部２４に連なる配管（ユーティリ
ティガス供給路）１５を介してそれぞれユーティリティ
ガスＵが供給されるように構成され、エジェクタ装置１
３，１４より下流側の管路（排出管）１６は、煙道１に
接続されている。

【００２１】１７は後段サイクロン１１の出口部に連な
る流路１８に設けられるフィルタ装置で、サイクロン１
０，１１を経たサンプルガスＳ中になお残留する粉塵等
を捕捉するもので、そのフィルタ本体１７ａは、１μｍ
未満の粉塵等を捕捉できるように構成されている。１９
はフィルタ装置１７の後段に設けられる電子冷却器など
の除湿装置で、サンプルガスＳ中に含まれるドレンを除
去するものである。２０は除湿装置１９の後段に設けら
れる流量計、２１は吸引ポンプである。２２は排気ファ
ンで、収納ケース９に形成された換気窓２３に臨むよう
にして設けられている。

【００２２】２４は吸引ポンプ２１の下流側の流路２５
に連なり、収納ケース９外に設けられるガス分岐部で、
このガス分岐部２４から例えば１０ｍ〜２０ｍ程度離れ
たガス分析装置４に対してそれぞれサンプルガスＳを供
給するための複数のサンプルガス配管２６とユーティリ
ティガス供給路１５とが接続されている。このガス分岐
部２４は、吸引ポンプ２１によって吸引されたサンプル
ガスＳを、ガス分析装置４へのサンプルガスＳとエジェ
クタ装置１３，１４へのユーティリティガスＵに分割す
るもので、その分割比は例えば９：１である。

【００２３】２７は収納ケース９内に適宜の隔壁２８を
介して設けられる制御ユニットで、温度センサ７や流量
計２０など各種のセンサ出力に基づいてサンプリング装
置８内の各部を制御したり、装置内における異常の有無
などを判別したりして、動作状態を適宜表示できるよう
に構成されている。

【００２４】次に、上述のように構成されたサンプリン
グ装置の動作について説明する。ガス分析を行う場合に
は、吸引ポンプ２１を動作させることにより、プローブ
２を介して煙道１を流れる燃焼排ガスＧの一部がサンプ
ルガス供給路３のガス導入管５に導入され、サンプルガ
スＳとなる。このサンプルガスＳは、ガス導入管５によ
って適宜の温度に調整され、前段サイクロン１０に導入
される。この前段サイクロン１０に導入されたサンプル
ガスＳは、遠心分離されることにより、それに含まれる
粒径が１０μｍ以上の粉塵等が分離・除去され、この分
離・除去された粉塵等は集塵室に落下し収容される。

【００２５】前記前段サイクロン１０においてある程度
除塵されたサンプルガスＳは、流路１２を経て後段サイ
クロン１１に導入される。この後段サイクロン１１に導
入されたサンプルガスＳは、遠心分離されることによ
り、粒径が１０μｍ未満のより小さい粉塵等が分離・除
去され、この分離・除去された粉塵等は、集塵室に落下
し収容される。

【００２６】このようにして、粉塵等を分離・除去処理
する能力が異なる（分離・除去処理しうる粒径の範囲が
異なる）サイクロン１０，１１を直列に配置して、サン
プルガスＳ中の粉塵等の分離・除去を２段階に分けて行
うようにしているので、非常に合理的に処理を行うこと
ができ、サンプルガスＳ中に含まれる粉塵等の９８％以
上を除去することができ、ほとんど清浄になる。

【００２７】そして、サイクロン１０，１１を経たサン
プルガスＳ中になおも含まれる粉塵等は、後段サイクロ
ン１１の後段に設けられたフィルタ装置１７によって捕
捉される。そして、上述したように、フィルタ装置１７
の前段に設けられた前段サイクロン１０および後段サイ
クロン１１によってサンプルガスＳ中の粉塵等がほとん
ど除去されているので、フィルタ本体１７ａに付着する
粉塵等はきわめて少なくなる。

【００２８】前記サイクロン１０，１１およびフィルタ
装置１７を経て除塵されたサンプルガスＳは、より清浄
となり、その状態で除湿装置１９に導入されて水分など
ドレンが除去されて乾燥状態となる。この乾燥した清浄
なサンプルガスＳは、吸引ポンプ２１を経てガス分岐部
２４に至る。そして、前記サンプルガスＳの９０％は、
サンプルガス配管２６を経てガス分析装置４に供給さ
れ、ガス分析に供される。また、サンプルガスＳの残り
の１０％は、ユーティリティガス供給管１５に入る。

【００２９】前記ユーティリティガス供給管１５に入っ
たサンプルガスＳは、ユーティリティガスＵとしてサイ
クロン１０，１１にそれぞれ設けられたエジェクタ装置
１３，１４に供給される。したがって、サイクロン１
０，１１によって分離・除去された粉塵等は、ユーティ
リティガスＵによって連続的に排出され、粉塵等は排出
管１６を経て煙道１に排出される。

【００３０】このように、この実施例のサンプリング装
置によれば、煙道１から採取した燃焼排ガスＧ中に粉塵
等が混入していても、これをサイクロン１０，１１やフ
ィルタ装置１７によって連続的に除去することができ、
サンプルガスＳのサンプリングを停止する必要がなく、
したがって、ガス分析を連続的に行うことができる。ま
た、エジェクタ装置１３，１４にユーティリティガスＵ
として供給されるガスは、サイクロン１０，１１やフィ
ルタ装置１７を経て清浄化されたサンプルガスＳの一部
であるので、ユーティリティガスＵとして他の計装エア
ーなどを用意したり、これを供給するための外部配管な
どが不要になり、それだけ合理的かつ簡素な構成とする
ことができる。

【００３１】そして、後段サイクロン１１と吸引ポンプ
２１との間にフィルタ装置１７と除湿装置１９とを直列
に接続して設けた場合、煙道１から採取した燃焼排ガス
Ｇ中に含まれる粉塵等や水分などをより確実に除去する
ことができる。

【００３２】また、吸引ポンプ２１の後段にガス分岐部
２４を設けた場合、複数のガス分析装置４に対して所望
のサンプルガスＳを供給することができ、切換え測定を
スムーズに行うことができるとともに、ガス分析装置４
へのサンプルガスＳの供給やサイクロン１０，１１への
ユーティリティガスＵの供給をきわめて簡単な構成で合
理的に行うことができる。

【００３３】さらに、上述の第１実施例におけるサンプ
リング装置は、サイクロン１０，１１、フィルタ装置１
７、除湿装置１９、吸引ポンプ２１、制御ユニット２７
などを一つの収納ケース９に収容し、燃焼排ガスＧに近
い点に設置している。このように構成されたサンプリン
グ装置は、例えば石炭焚きボイラーに適している。

【００３４】図２は、この発明の第２実施例に係るサン
プリング装置を概略的に示すもので、この実施例では、
サンプルガス前処理装置８を二つに分割し、一つの収納
ケース２９を煙道１（すなわち、プローブ２）の近くに
設け、この収納ケース２９から例えば１０ｍ〜２０ｍ程
度離れた位置に別の収納ケース３０を設け、収納ケース
２９内にサイクロン１０，１１、フィルタ装置１７など
を収納し、他の収納ケース３０内に除湿装置１９、吸引
ポンプ２１、ガス分岐部２４、ガス分析計４ａを設けて
いる。なお、３１はフィルタ装置１７と除湿装置１９と
を結ぶガスラインである。

【００３５】このように構成されたサンプリング装置に
おける動作は、第１実施例のものと同じであるのでその
詳細な説明は省略する。そして、この第２実施例のよう
に、サンプルガス前処理装置を分割し、分離配置したサ
ンプリング装置は、例えば重油焚きボイラーに適してい
るとともに、既設のガス分析計に簡単に追加することが
できる。

【００３６】図３は、この発明の第３実施例に係るサン
プリング装置を概略的に示すもので、この実施例では、
煙道１内にサイクロン１０，１１を挿入している。すな
わち、煙道１内にダクト管３２を挿入し、その内部に前
段サイクロン１０を下方に、後段サイクロン１１を上方
にそれぞれ位置させた状態で配置し、ダクト管３２の先
端部にプローブ２を設けている。

【００３７】このように構成されたサンプリング装置に
おける動作は、第１実施例や第２実施例のものと同じで
あるのでその詳細な説明は省略する。そして、この第３
実施例のように、サイクロン１０，１１を煙道１内に挿
入配置したものでは、ガスサンプリングのための構成が
シンプルであり、フィルタ装置１７を省略することがで
きる。また、サイクロン１０，１１が煙道１内の熱によ
って加熱されるので、サイクロン１０，１１内でのサン
プルガスＳ中の水分のドレン化防止ためのヒータ６を小
容量のもので構成できる。なお、このタイプのサンプリ
ング装置は、例えば重油焚きボイラーに適している。

【００３８】この発明は、上述の実施例に限られるもの
ではなく、種々変形して実施することができる。例えば
サンプルガス供給路３に設けられるサイクロンは、煙道
１からサンプリングされた燃焼排ガスＧ中に含まれる粉
塵等の粒度分布に応じて使いわけるようにようにするの
が好ましく、例えば粉塵等の粒径が小径のものから大径
のものまで広く分布しているような場合は、２または３
以上のサイクロンを直列接続するのがよく、その場合、
後段のサイクロンほど、より小さい粉塵等を除去できる
ようにしておくのが好ましい。また、前記粉塵等の分布
がそれほど広がってない場合は、単一のサイクロンを設
けるだけでもよい。

【００３９】そして、エジェクタ装置１３，１４は、サ
イクロン１０，１１と一体的に構成してあってもよく、
エジェクタ装置１３，１４より下流側の排出管１６を粉
塵等を収容する粉塵等収容タンク（図示してない）に接
続してもよい。

【００４０】また、第１実施例および第２実施例におい
て、サンプリングされた燃焼排ガスＧ中の粉塵等の量や
水分がそれほど多くない場合は、フィルタ装置１７およ
び除湿装置１９のいずれかまたは双方を省略することも
できる。

【００４１】さらに、前記各実施例において、ガス分析
装置４にサンプルガスＳ吸引用のポンプを別途設けるよ
うにしてもよい。

【００４２】そして、この発明は、ボイラーの燃焼排ガ
スのみならず、排ガス中に多量に粉塵等を含むガス（高
ダストガス）のサンプリングに広く適用できることは言
うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来のように、サンプルガス中の粉塵等を分離・除
去するのにフィルタを用い、かつ、このフィルタをブロ
ーバックするといった手法によるのではなく、サンプリ
ングされた燃焼排ガスをサイクロンを通過させた適宜除
塵した後のサンプルガスをユーティリティガスとしてサ
イクロンに設けられたエジェクタ装置に供給するように
しているので、サンプリング並びにガス分析になんら影
響を及ぼすことなく、つまり、サンプリング等を中断し
たり停止することなく、粉塵等を連続的に分離・処理す
ることができ、したがって、高速応答のガス分析装置に
対しても連続的にサンプルガスを供給することができ
る。

【００４４】そして、サイクロンで除塵処理されたサン
プルガスの一部をサイクロンに設けられたエジェクタ装
置にユーティリティガスとして供給するものであるか
ら、別途ユーティリティガスを用意したり、これをエジ
ェクタ装置に供給するための配管などの構成が大いに簡
略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係るサンプリング装置
を概略的に示す図である。

【図２】この発明の第２実施例に係るサンプリング装置
を概略的に示す図である。

【図３】この発明の第３実施例に係るサンプリング装置
を概略的に示す図である。

【図４】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】

１…煙道、２…ガス採取部、３…サンプルガス供給路、
４…ガス分析装置、１０，１１…サイクロン、１３，１
４…エジェクタ装置、１５…ユーティリティガス供給
路、１７…フィルタ装置、１９…除湿装置、２１…ポン
プ、２４…ガス分岐部、２６…サンプルガス供給路、Ｇ
…燃焼排ガス、Ｓ…サンプルガス、Ｕ…ユーティリティ
ガス。

フロントページの続き (72)発明者嘉田教夫京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内 (72)発明者古賀富士夫京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内 (72)発明者宇野敏彦京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内 (72)発明者秋山重之京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地株式会社堀場製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス採取部とガス分析装置とを結ぶサン
プルガス供給路に、ガス採取部によって採取されたサン
プルガスとしての燃焼排ガス中に含まれる粉塵や煤塵と
を分離するためのサイクロンとサンプルガスを吸引する
ためのポンプとを直列に接続した状態で設けるととも
に、サイクロンを経たサンプルガスの一部をポンプを介
してサイクロンに設けられたエジェクタ装置にユーティ
リティガスとして供給することを特徴とするサンプリン
グ装置。
【請求項２】サイクロンとポンプとの間にフィルタ装
置と除湿装置とを直列に接続して設けた請求項１に記載
のサンプリング装置。
【請求項３】ポンプの後段にガス分岐部を設け、この
ガス分岐部に一またはそれ以上のガス分析装置に連なる
サンプルガス供給路を接続するとともに、エジェクタ装
置へのユーティリティガス供給路を接続した請求項１ま
たは２に記載のサンプリング装置。
【請求項４】サイクロンを煙道内に挿入配置した請求
項１〜３のいずれかに記載のサンプリング装置。