JPH1090137A - 分析ガスサンプリングプローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融ミストなどを含む排ガスからダスト
のないクリーンなガスを連続的に得ることのできるサン
プリング装置用のプローブを提供する。 【解決手段】 上記課題は、熱伝導材料よりなり、冷却
機構を有し、分析ガス通路面には耐熱性、不粘着性材料
がコーティングされ、該分析ガス通路奥部にフィルター
が設けられていることを特徴とする分析ガスサンプリン
グプローブによって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼排ガス、ある
いは焼却排ガス、その他のガスを分析装置などで分析す
る際に用いられる、分析用のガスをサンプリングする装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭・重油等の燃焼排ガス、都市ごみや
産業廃棄物の焼却排ガス、プラスチック熱分解生成ガス
などには、微量ではあるが窒素酸化物、硫黄酸化物、芳
香族化合物、塩素系有機化合物、塩素化芳香族化合物、
その他ハロゲン系化合物などの化合物が含有されてい
る。これらの分析を行うためには、分析用のガスをサン
プリングする必要がある。しかしながら、これらの燃
焼、あるいは焼却のプロセスでは通常、未燃物、灰分な
どがダストとして排ガスと一緒に排出されるため、単純
な吸引タイプのサンプリング装置では不都合がある。す
なわち、ダストがサンプリング装置のノズルに閉塞して
しまい、サンプリングが行えなくなってしまう。この対
策として、特公昭５６−２１０８９号公報に記載されて
いるような技術がある。これは、ガスサンプルの等速吸
引に用いているエジェクタに供給している空気を、一定
間隔で一定時間、サンプリングノズルに供給して、つま
りブロー機能により付着あるいは閉塞しているものを取
り除くという技術である。この技術は、煙道付近からサ
ンプリングする煤塵濃度測定装置に使用することを想定
しており、サンプリング装置を取り付けるプロセス機器
の操作温度はとくに高温を想定していない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分析装
置によって出力されるデータを燃焼をはじめとするプロ
セス制御に用いようとすると、プロセスの比較的上流に
分析装置を取り付ける必要がある。すなわち、応答が速
くガスを採取するために燃焼炉・焼却炉、あるいは熱回
収用のボイラーなど高温部にサンプリング装置を設置し
なければいけない。このとき、とくに都市ごみ・産業廃
棄物の焼却炉では、ダストが一部溶融しており、サンプ
リングノズルに融着するため、唯単にブローでは付着物
あるいは閉塞物を除去できない。また、測定対象物が、
煤塵ではなく化合物、とくに低沸点の有機化合物であ
り、気相に存在するため、煤塵測定のときと違って必ず
しも等速吸引は必要ないが、有機化合物を対象とする分
析装置は通常ダストがないクリーンなガス試料しか分析
できない場合が多い。したがって、フィルターなど除塵
器の機能も必要となるが、一般に上述の炉からの排ガス
にはＮｍ³あたり数ｇのダストが含まれているために通
常分析装置に付加するような除塵器(フィルター)ではダ
ストが一杯になってしまい、連続運転できなくなる。す
なわち、定期的に運転を止めて、清掃しなくてはいけな
く、その間プロセス制御ができなくなる。この解決策と
して、除塵器を大型化して、ダスト抜き出し機構を付け
ることも考えられるが、応答が遅くなるという問題が発
生する。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、ダストのないクリーンなガスを特
に高温下のガスであっても連続的に得ることのできるサ
ンプリング装置用のプローブを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するべくなされたものであり、熱伝導材料よりなり、冷
却機構を有し、分析ガス通路面には耐熱性、不粘着性、
すなわち空気中の酸素により酸化して表面に接着性、あ
るいは粘着性のある酸素官能基が生成しないような材料
がコーティングされ、該分析ガス通路奥部にフィルター
が設けられていることを特徴とする分析ガスサンプリン
グプローブによってかかる目的を達成したものである。

【０００６】本発明のプローブによれば、一部溶融した
ダストを含有する高温排ガスはプローブの分析ガス通路
先端部で冷却される。これによりダストは完全に固化す
る。内壁が表面不活性な材料でコーティングされている
ので、固化したダストは内壁に付着することなく、また
適切な吸引速度でガスを吸引するとフィルター部に溜ま
ることなく、プロセス内に自然落下して行く。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面によって説明する。

【０００８】本発明の一実施態様であるプローブを図１
〜３に示す。このプローブ１は４角柱状のプローブ本体
とフィルター４からなっている。

【０００９】プローブ本体は熱伝導材料で形成されてい
る。この材料は金属、セラミック、ガラス等を用いるこ
とができるが、取り扱いの容易さを考慮すると金属が好
ましい。金属は銅、アルミニウム、これらの合金等を使
用できるが、耐腐食性を考慮するとＳＵＳが好ましい。

【００１０】プローブ本体の略中心に軸方向に円状の分
析ガス通路２が貫通形成されている。ノズル１の径は、
一般に分析にはそれほどのガス量を必要としないため、
５ｍｍ程度もあれば十分であり、最大でも２０〜３０ｍ
ｍである。この分析ガス通路２の面にはコーティング３
が施されている。コーティングは表面にダストが固着せ
ず容易に剥離しうるように設けられるものであり、分析
ガスの温度に耐える耐熱性とダストを固着させない不粘
着性、すなわち空気中の酸素により酸化して表面に接着
性、あるいは粘着性のある酸素官能基が生成しないよう
な材料を有するものであり、金、白金等の貴金属等を好
ましく用いることができる。コーティング３の厚みは１
０〜５００μｍ程度、通常５０〜１００μｍ程度でよ
い。

【００１１】プローブ本体には軸方向略全長に２本のＵ
字形の冷却水通路５，５が内部に形成されている。この
通路の両端は略直角に外方に曲げられて冷却水入口６と
冷却水出口７が突設されている。この入口６と出口７は
冷却水管を接続するためのネジ溝などが形成されてい
る。

【００１２】フィルター４はダスト、ミスト類を除去す
るものであり、材質は、フィルター部を２００℃程度以
下となるようにするので、耐熱性に問題がなければ、ガ
ラス繊維製、合成繊維製、あるいはセラミック製など種
々のものを用いることができる。

【００１３】このプローブ本体の製造方法としては、図
示の冷却水通路５を穿設するのは容易でないので、数ブ
ロックに分けてそれぞれ冷却水通路を加工し、その後溶
接で一体化するのがよい。一方、鋳込法や粉末治金法な
どで一度に成形することも可能である。分析ガス通路は
直線状のため一体化の前後を問わず形成することができ
る。フィルター４と冷却水の入、出口６、７は加工性の
点で最後に取り付けるのがよい。フィルター４の固着方
法は、特に限定される訳ではないが、繊維製の場合は弾
力性があるので、これを利用して分析ガス通路の孔より
少し大きなものを詰め、下流側を多孔質板で押さえると
よい。また、セラミック製のときはセメントで固めても
よい。冷却水の入、出口６、７の取着は溶接、螺着等で
行えばよい。

【００１４】プローブ１とサンプリング装置（ガス吸引
装置）との接続についても、とくに限定される訳ではな
いが、点検・定期修理の際の作業性を考慮すると、ネ
ジ、ボルト止めなどが好ましく、必要によってはパッキ
ンを入れる。

【００１５】本発明のプローブは上記実施態様に限定さ
れるものではなく、プローブの形状は円筒状、その他任
意形状とすることができる。分析ガス通路はダストの排
出容易化のため直線状又はそれに近い曲線状が好まし
い。分析ガス通路の断面形状は円、楕円、４角、８角等
の単純形状が好ましい。フィルターの取付位置は図示の
ような後端に限定されるものではないが採取された分析
ガス中の溶融ミストが固化するまで冷却された後にフィ
ルターを通過するよう分析ガス通路の入口から充分な距
離をおいて設ける。また、冷却水の代わりに他の熱媒
体、例えば空気、窒素、アルゴン、ヘリウムのガス類、
あるいは液状有機化合物など種々のものを用いることが
できる。熱媒体を流す形態も一過性でもよく、中間にチ
ラーを取り付けてリサイクルしてもよい。冷却温度は出
口付近で８０〜２００℃程度、好ましくは１２０〜１８
０℃程度になるようにするのがよい。

【００１６】このプローブの設置例を図４に示す。この
装置はごみ焼却炉２０であり、ごみ投入ホッパー部２
２、斜段状に設けられた複数のストーカー部２３、各ス
トーカー部２３の燃焼用空気吹込部２４、及びボイラー
部２１からなっている。

【００１７】プローブ１はボイラー部２１の出口に設置
されている。プローブ１の設置角度は水平付近の角度で
なければ余り問題はないが、できる限り垂直に近い方が
好ましい。これは付着したダストが自然落下しやすくす
るためである。冷却水入出口６、７はプロセスの外側に
なるように設置するのが好ましい。内部に設置すると給
排水機構が複雑になるためである。プローブ１には配管
１１を接続し、ポンプ１０などのガス吸引装置で吸引し
てガス試料１２を得る。ポンプの代わりにエジェクタも
使用できる。なお、分析装置自体に試料採取機構が付い
ている場合は、配管１１から分岐してガス試料を得るこ
とができる。また、以下に述べる実施例ではとくに問題
は認められなかったが、付着するダストの性質によって
はブロー装置、すなわち逆洗装置を付加することもでき
る。

【００１８】なお、プロセスにより、すなわち発生する
ダストの性質、および排ガス組成・温度によって異なる
が、吸引速度としては分析ガス通路の線速度にして１０
ｍ／ｓｅｃ程度以下が好ましい。一般にこれ以上とする
と、ダストの沈降速度に近づき、フィルター部にダスト
が溜まり圧力損失が現れるとともに、ダスト層の触媒作
用のためにガス組成が変化する恐れがあるためである。
好ましい線流速は０．１〜１０ｍ／ｓｅｃ．程度、特に
０．２〜１ｍ／ｓｅｃ．程度である。

【００１９】

【実施例】

実施例 プローブは以下のものを試作した。すなわち、外側の概
略寸法として５０ｍｍ×５０ｍｍ×６００ｍｍ（長
さ）、また図１〜３に示したように１０ｍｍ径の冷却水
通路を設けた。中心部には６ｍｍ径の分析ガス通路を開
け、これの内壁に約１００μｍの金をコーティングし
た。これに１０ｍｍ厚のガラス繊維製フィルターを取り
付けた。

【００２０】このプローブを都市ごみ焼却炉のボイラー
出口部に垂直に設置し（プロセス外側に出ている部分は
約１００ｍｍ）、冷却水を通水して２００℃となるよう
にした。吸引用のポンプ・配管を接続して、１ｍ／ｓｅ
ｃ、５ｍ／ｓｅｃ、１０ｍ／ｓｅｃの線速度で吸引し
た。なお、吸引時間はそれぞれ８ｈｒとした。それぞれ
の試験終後にプローブを抜き取り、目視による検査を行
った。表１に結果を纏めた。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から明らかなように、プローブのサン
プリング孔内にはダストの閉塞物は殆ど認められなかっ
た。

【００２３】比較例 径が６ｍｍ、全長が６００ｍｍのＳＵＳ製の管の吸引側
の端の位置に実施例と同一のフィルターを詰め、ポンプ
によって１ｍ／ｓｅｃの吸引速度で排ガスを引いた。開
始してから、約２．５時間で吸引速度が非常に低下した
ため、４ｋｇ／ｃｍ²Ｇの空気でブローしたが、吸引速
度は元に戻らなかった。ダストが管内に融着、あるいは
閉塞したものと推測された。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明技術によると、燃
焼プロセス、あるいは焼却プロセスにおいて、応答が速
く、クリーンなガス試料を得られるサンプリング装置用
の極めて簡単な構造のプローブを提供できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施態様のプローブの平面図であ
る。

【図２】 このプローブの図１のＡ−Ａ部断面図であ
る。

【図３】 このプローブの図１のＢ−Ｂ部断面図であ
る。

【図４】 このプローブのごみ焼却炉に設置した状態を
示す概略断面図である。

【符号の説明】

１：プローブ ２：分析ガス通路 ３：コーティング ４：フィルター ５：冷却水通路 ６：冷却水入口 ７：冷却水出口 １０：ポンプ １１：試料ガス吸引ライン １２：試料ガス ２０：焼却炉 ２１：ボイラー部 ２２：ごみ投入ホッパー部 ２３：ストーカー部 ２４：燃焼用空気（１次空気）吹込部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱伝導材料よりなり、冷却機構を有し、
   分析ガス通路面には耐熱性、不粘着性材料がコーティン
   グされ、該分析ガス通路奥部にフィルターが設けられて
   いることを特徴とする分析ガスサンプリングプローブ