図面 (/)

技術 除湿モジュール及び該除湿モジュールを搭載したガス分析装置

出願人 AGCエンジニアリング株式会社
発明者 鎌田眞人
出願日 2015年12月8日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-239721
公開日 2017年6月15日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-104797
状態 特許登録済
技術分野 サンプリング、試料調製 半透膜を用いた分離 ガスの乾燥
主要キーワード 排ガス発生装置 ガス採取器 外部系統 編組糸 非多孔質膜 煙道排ガス中 サンプリングライン フッ素樹脂材料
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年6月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

サンプルガス温度が80〜120℃の高温下においても正常に除湿性能を維持することができる除湿モジュール及びこの除湿モジュールを搭載したガス分析装置を提供する。

解決手段

除湿モジュール20のガス流入口25には80〜120℃の高温のサンプルガスが冷却されずにそのまま流入する。サンプルガスは、このガス流入口25から導入され、中空糸11の中央を通過しつつ除湿された後、ガス流出口27から吐出される。ここに、中空糸11の外周囲には中空糸11の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組糸13が装着されているため、中空糸11が80〜120℃の高温にさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸11は膨張や変形することが無いためその除湿性能は正常に維持される。従って、従来設置していた冷却器4が存在しなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。

概要

背景

石炭重油燃焼させるボイラごみ焼却炉等の排ガス発生装置から排出される燃焼ガスの中には窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物SOx)等の成分が含まれている。このため、その成分の濃度は常時ガス分析装置で測定され、このガス分析装置による分析結果が脱硝脱硫の制御に役立てられている。

また、これらの排ガス発生装置の設置者は、所定の測定周期排ガス中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の濃度の測定を行う義務がある。このため、排ガス量が所定の基準以上の大規模な排ガス発生装置を設置する火力発電プラントゴミ焼却炉等では、煙道排ガスの連続監視装置を設置し、常時煙道排ガスの濃度を監視している。
このように煙道を流れる排ガスを分析するガス分析装置の例として例えば、特許文献1がある。

ガス分析装置は、煙道を流れる排ガスの一部を採取してサンプリングするためのサンプリングラインを有する。このガスサンプリングラインで採取された排ガス中の目的成分ガス分析器によって定量測定される。

図4は、従来のサンプリングラインの構成の概要を示したものである。
サンプリングラインにはガス採取器1、ガスコンディショナー2、ガス吸引器3が連設されており、ガス吸引器3により煙道より吸引された排ガスがガス採取器1を介して取り込まれるようになっている。

概要

サンプルガス温度が80〜120℃の高温下においても正常に除湿性能を維持することができる除湿モジュール及びこの除湿モジュールを搭載したガス分析装置を提供する。除湿モジュール20のガス流入口25には80〜120℃の高温のサンプルガスが冷却されずにそのまま流入する。サンプルガスは、このガス流入口25から導入され、中空糸11の中央を通過しつつ除湿された後、ガス流出口27から吐出される。ここに、中空糸11の外周囲には中空糸11の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組糸13が装着されているため、中空糸11が80〜120℃の高温にさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸11は膨張や変形することが無いためその除湿性能は正常に維持される。従って、従来設置していた冷却器4が存在しなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。

目的

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、サンプルガス温度が80〜120℃の高温下においても正常に除湿性能を維持することができる除湿モジュール、及び、この除湿モジュールを適用し各種ボイラ、ごみ焼却炉などの煙道排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)などの成分を測定するガスサンプリングラインに設置されるガス分析装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

煙道排ガスに含有される成分を分析するため排ガス中より水蒸気を除去する除湿モジュールであって、編組状に編みこまれた編組糸が外周囲に装着され、内部を前記排ガスが流入し通過するチューブ状の中空糸複数本備え、前記編組糸が前記中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなることを特徴とする除湿モジュール。

請求項2

前記編組糸は、樹脂又は金属を材料とする繊維であり、該材料の軟化点温度が130℃以上である請求項1に記載の除湿モジュール。

請求項3

前記樹脂がポリエステルポリアミドアクリル樹脂ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレンレーヨンアセテートビニロンポリ塩化ビニル、およびポリウレタンからなる群から選択される1種以上である請求項2に記載の除湿モジュール。

請求項4

前記中空糸に流入する排ガスの温度が80〜120℃である請求項1〜3のいずれか一項に記載の除湿モジュール。

請求項5

請求項1〜4のいずれか一項に記載の除湿モジュールを前記排ガスのサンプリングラインに搭載したことを特徴とするガス分析装置

請求項6

前記煙道の排ガスがボイラ又はごみ焼却炉の排ガスであることを特徴とする請求項5に記載のガス分析装置。

請求項7

前記排ガスが窒素酸化物及び硫黄酸化物のいずれか少なくとも一つの成分を含むことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のガス分析装置。

技術分野

0001

本発明はガス分析装置に搭載される除湿モジュールに係わり、特にサンプルガス温度が80〜120℃の高温下においても正常に除湿性能を維持することができる除湿モジュール及び該除湿モジュールを適用したガス分析装置に関する。

背景技術

0002

石炭重油燃焼させるボイラごみ焼却炉等の排ガス発生装置から排出される燃焼ガスの中には窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物SOx)等の成分が含まれている。このため、その成分の濃度は常時ガス分析装置で測定され、このガス分析装置による分析結果が脱硝脱硫の制御に役立てられている。

0003

また、これらの排ガス発生装置の設置者は、所定の測定周期排ガス中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の濃度の測定を行う義務がある。このため、排ガス量が所定の基準以上の大規模な排ガス発生装置を設置する火力発電プラントゴミ焼却炉等では、煙道排ガスの連続監視装置を設置し、常時煙道排ガスの濃度を監視している。
このように煙道を流れる排ガスを分析するガス分析装置の例として例えば、特許文献1がある。

0004

ガス分析装置は、煙道を流れる排ガスの一部を採取してサンプリングするためのサンプリングラインを有する。このガスサンプリングラインで採取された排ガス中の目的成分ガス分析器によって定量測定される。

0005

図4は、従来のサンプリングラインの構成の概要を示したものである。
サンプリングラインにはガス採取器1、ガスコンディショナー2、ガス吸引器3が連設されており、ガス吸引器3により煙道より吸引された排ガスがガス採取器1を介して取り込まれるようになっている。

先行技術

0006

特開2002−214216

発明が解決しようとする課題

0007

ところで、ガス採取器1、ガスコンディショナー2、ガス吸引器3を通った排ガスは冷却器4で冷却された後、サンプルガス内の水分を除湿させる除湿モジュール5、フローチェッカー6、フィルター7を通ってガス分析器8で定量測定される。

0008

ここに、除湿モジュール5がガス分析器8の前段に配置されているのは、窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)などの各成分を測定する際に、ガス中水蒸気が含まれると測定誤差を生じ、また測定センサー故障につながるためである。

0009

フッ素樹脂材料中空糸で構成される除湿モジュール5は非多孔性であり、水蒸気のみを透過させることができ、必要とされる窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)等は透過させないため、ガス分析装置には有効な手段となっている。中空糸はチューブ状であり、ガス分析が有効に機能する場合には、隣接する中空糸同士の間には水蒸気が通り抜けられるだけのわずかの隙間が存在する。

0010

しかしながら、フッ素樹脂材料の中空糸は、軟化点温度が120℃と低い。ここに軟化点温度より温度が高くなった場合、フッ素樹脂材料の中空糸は材料の溶融まではしないものの、急激にその体積膨張させ中空糸内部に加わったガス圧により形状を維持出来ず、変形し易い状態になっている。

0011

仮に除湿モジュール5の前段で排ガスの温度を下げずにそのまま排ガスを通した場合、中空糸は80〜120℃の高温のガスにさらされることになる。その結果、本来の中空糸同士の間にはわずかの隙間が存在していたものが、高温に伴う中空糸の体積膨張や変形により中空糸同士が互いにくっついてしまい、水蒸気が通れるだけの隙間が無くなり除湿機能が果たせなくなってしまうおそれがあった。

0012

このため、従来は除湿モジュール5の前段で排ガスの温度を60℃にまで冷却させる必要があった。

0013

本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、サンプルガス温度が80〜120℃の高温下においても正常に除湿性能を維持することができる除湿モジュール、及び、この除湿モジュールを適用し各種ボイラ、ごみ焼却炉などの煙道排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)や硫黄酸化物(SOx)などの成分を測定するガスサンプリングラインに設置されるガス分析装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

このため本発明(請求項1)は、煙道の排ガスに含有される成分を分析するため排ガス中より水蒸気を除去する除湿モジュールであって、編組状に編みこまれた編組糸が外周囲に装着され、内部を前記排ガスが流入し通過するチューブ状の中空糸を複数本備え、前記編組糸が前記中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなることを特徴とする。

0015

除湿モジュールは排ガスが中空糸の内部を通過する。中空糸の外周囲には中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組糸が編組状に編みこまれている。このため、中空糸が高温の排ガスにさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸は膨張や変形することが無いためその除湿性能は正常に維持される。
従って、排ガスが冷却されなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。

0016

また、本発明(請求項2)は除湿モジュールの発明であって、前記編組糸は、樹脂又は金属を材料とする繊維であり、該材料の軟化点温度が130℃以上であることを特徴とする。

0017

編組糸の材料の軟化点温度が130℃以上とすることで、中空糸が膨張や変形をすることを確実に防止できる。従って、その除湿性能は確実に正常に維持される。

0018

更に、本発明(請求項3)は除湿モジュールの発明であって、前記樹脂がポリエステルポリアミドアクリル樹脂ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレンレーヨンアセテートビニロンポリ塩化ビニル、およびポリウレタンからなる群から選択される1種以上であることを特徴とする。

0019

更に、本発明(請求項4)は除湿モジュールの発明であって、前記中空糸に流入する排ガスの温度が80〜120℃であることを特徴とする。

0020

排ガスは冷却されずにそのまま除湿モジュールに80〜120℃で流入したとしても変わらぬ除湿性能を得ることができる。

0021

更に、本発明(請求項5)はガス分析装置の発明であって、請求項1〜4のいずれか一項に記載の除湿モジュールを前記排ガスのサンプリングラインに搭載したことを特徴とする。

0022

更に、本発明(請求項6)はガス分析装置の発明であって、前記煙道の排ガスがボイラ又はごみ焼却炉の排ガスであることを特徴とする。

0023

更に、本発明(請求項7)はガス分析装置の発明であって、前記排ガスが窒素酸化物及び硫黄酸化物のいずれか少なくとも一つの成分を含むことを特徴とする。

発明の効果

0024

以上説明したように本発明によれば、中空糸の外周囲には中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組状に編みこまれた編組糸を備えて構成したので、中空糸が高温の排ガスにさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸は膨張や変形することが無いためその除湿性能は正常に維持される。従って、排ガスが冷却されなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。

図面の簡単な説明

0025

編組糸が外周囲に装着された中空糸の外観構成図
除湿モジュールの簡略構成図(実施例)
除湿モジュールの簡略構成図(比較例)
従来のサンプリングラインの構成の概要を示した図

0026

以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態の構成図を図1及び図2に示す。
図1には中空糸の外観を示す。中空糸11は中央をサンプリングされた排ガスが通るようにチューブ状に形成されている。そして、この中空糸11の外周囲には、編組状に編みこんだ編組糸13が装着されている。

0027

この編組糸13及び中空糸11の両端部は必要な長さ分を残し切断されている。そして、編組糸13の端部はほつれないように熱溶着されている。この熱溶着は編組糸13の端部周囲を図示しないヒータで挟み込みつつ加熱することで行われている。
中空糸11は非多孔質膜で形成されている。中空糸11の材質は、フッ素系樹脂が好ましく、特にはフッ素系イオン交換樹脂が好ましい。

0028

フッ素系イオン交換樹脂としては、テトラフルオロエチレン(以下、TFEという。)に基づく繰り返し単位と、イオン交換基を有する繰り返し単位とを有する共重合体が好ましく、特にはTFEに基づく繰り返し単位と、スルホン酸基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく繰り返し単位とを有する共重合体が好ましい。

0029

また、編組糸13は、樹脂又は金属の繊維を素材としている。そして、この編組糸13の材質は中空糸11の材質よりも軟化点温度が高いものが望ましく、特に130℃以上の軟化点温度を有するものが好適である。編組糸13の材質の軟化点温度は、140℃以上がより好ましく、150℃以上がさらに好ましく、160℃以上が特に好ましい。編組糸13の材質としては、130℃以上の軟化点温度を有する素材が樹脂の場合、例えばポリエステル、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレン、レーヨン、アセテート、ビニロン、ポリ塩化ビニル、およびポリウレタンからなる群から選択される1種以上である。

0030

図2には除湿モジュール20の簡略構成図を示す。図2において、円筒状のケーシング21内には図1に示す編組糸13の装着された中空糸11が配設されている。編組糸13の装着された中空糸11の両端部は耐熱を有するエポキシ樹脂等23で固定されている。ケーシング21の内径は例えば直径30〜50mmで長さは700〜1300mmである。ケーシング21の内側には編組糸13の装着された中空糸11が20〜100本配設されている。従って、肉眼で中空糸11同士の間の隙間が見えている状態である。

0031

ガス中に含まれた水蒸気を中空糸から効率良く透過させるために、乾燥させた空気をパージガス流入口28からガスの流れと反流方向に流し、水蒸気を含んだ空気をパージガス流出口29から排出する。このパージ方式には、ガス流出口29からの一部をパージガス流入口28に戻すセルフパージ方式と、外部系統から別途パージガス流入口28に導入する外部パージ方式の2方式がある。

0032

かかる構成において、除湿モジュール20のガス流入口25には80〜120℃の高温のサンプルガスが冷却されずにそのまま流入する。仮に従来のように編組糸13が装着されない場合、中空糸11はこの中空糸11の軟化点温度である120℃を超えたとき、溶融まではしないもののそれまで維持出来ていた形状がその形状を維持できず、急激に変形した状態になる。

0033

この場合、特に、サンプリングガスが中空糸11の内部を通過していて一定のガス圧がかかっているような状況下では、この120℃の軟化点温度を超えると中空糸11はガス圧と高温度により急激に膨張、変形をし、肉眼でもその変形の程度を容易に確認ができる。

0034

サンプルガスは、このガス流入口25から導入され、中空糸11の中央を通過しつつ除湿された後、ガス流出口27から吐出される。ここに、本実施形態では中空糸11の外周囲には中空糸11の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組糸13が装着されているため、中空糸11が80〜120℃の高温にさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸11は膨張や変形することが無いため、水蒸気が散逸するための隙間が中空糸11同士の間に変わらず確保されており、その除湿性能は正常に維持される。

0035

従って、従来設置していた冷却器4が存在しなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。あるいは、冷却器4を既に設置しているプラントであってもその冷却器4を稼働させる必要は無くなるので運転コストの低減に繋がる。

0036

(実施例1)
実施例として、除湿モジュール20の中空糸11にはフッ素樹脂を材料とした。編組糸13は、150℃以上の軟化点温度を有するポリエステルで形成した。ケーシング21の内径は直径30mmで長さは700mmである。ケーシング21の内側には編組糸13の装着された中空糸11を35本ほぼ均等間隔に配設した。そして、除湿モジュール20のガス流入口25からガス温度120℃、露点13℃のサンプルガスを導入した。パージガス流入口28からは露点−10℃の乾燥空気を外部パージ方式で導入した。その結果、ガス流出口27からは露点−10℃のサンプルガスが得られた。

0037

(比較例1)
一方、比較例として、図3に示す除湿モジュール30のケーシング21内に実施例と同じく35本のフッ素樹脂材料の中空糸31を配列した。本比較例は、中空糸31には編組糸13が装着されていない点を除き図2の実施例と同じ構成である。そして、除湿モジュール30のガス流入口25からガス温度120℃、露点13℃のサンプルガスを導入した。パージガス流入口28からは露点−10℃の乾燥空気を外部パージ方式で導入した。

実施例

0038

このとき、中空糸31はその形状を維持出来ず、肉眼でも明確に確認できる程膨張、変形をした。即ち、隣接する中空糸31同士が互いにくっつき中空糸31間に隙間の全く見えない状態である。その結果、ガス流出口27の露点はガス流入口25における露点13℃のままであった。
このように、中空糸31に編組糸13が装着されていない状態では除湿モジュール30の中空糸31はその形状が変形され、除湿性能が出なかった。

0039

11中空糸
13編組糸
20、30除湿モジュール
21ケーシング
23エポキシ樹脂等
25ガス流入口
27ガス流出口
28パージガス流入口
29 パージガス流出口

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

関連する公募課題一覧

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ