JP7456476B2

JP7456476B2 - How to operate an online gas analyzer, an electrostatic precipitator, and a desulfurization tower

Info

Publication number: JP7456476B2
Application number: JP2022179829A
Authority: JP
Inventors: 友行柿沼; 毅青沼
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2024-03-27
Anticipated expiration: 2039-11-28
Also published as: JP2021085789A; JP7365874B2; JP2023017950A

Description

本発明は、オンラインガス分析装置、電気集塵器の運転方法および脱硫塔の運転方法に関する。 The present invention relates to an online gas analyzer, a method of operating an electrostatic precipitator, and a method of operating a desulfurization tower.

石炭を乾留してコークスを製造する際に発生する未精製のコークス炉ガスは、黄褐色のガスと水蒸気との混合物である。この未精製のコークス炉ガスには、水素、メタンやエタン等の炭化水素、一酸化炭素といった可燃性ガスが含まれる。 Unrefined coke oven gas, which is generated when coal is carbonized to produce coke, is a mixture of yellow-brown gas and water vapor. This unrefined coke oven gas contains flammable gases such as hydrogen, hydrocarbons such as methane and ethane, and carbon monoxide.

同時に、未精製のコークス炉ガスには、二酸化炭素、窒素、アンモニア、硫化水素、ベンゼン、ナフタリンダスト、並びにタールミストといった成分も含まれる。そのため、コークス炉ガスを燃料ガスとして使用する場合、使用先における窒素酸化物や硫黄酸化物、黒煙発生等の環境影響低減や、管路閉塞を防止するため、コークス炉ガスの精製を行う必要がある。そこで、一般的に、コークス炉ガス精製設備を設置して、未精製のコークス炉ガス中のアンモニア、硫化水素、ベンゼン、ナフタリン、タールを除去して精製コークス炉ガスとしている。 At the same time, unrefined coke oven gas also contains components such as carbon dioxide, nitrogen, ammonia, hydrogen sulfide, benzene, naphthalene dust, and tar mist. Therefore, when using coke oven gas as fuel gas, it is necessary to purify the coke oven gas in order to reduce the environmental impact such as nitrogen oxides, sulfur oxides, and black smoke generation at the place of use, and to prevent pipe blockage. There is. Therefore, generally, coke oven gas purification equipment is installed to remove ammonia, hydrogen sulfide, benzene, naphthalene, and tar from unrefined coke oven gas to produce purified coke oven gas.

図１は、コークス炉ガス精製設備の一例を示している。コークス炉から発生する粗コークス炉ガスは、プライマリークーラー（ＰＣ）、ナフタリンスクラバー（ＮＳ）、電気集塵器（ＥＰ）、脱硫塔、硫安晶析装置（脱安装置）、ファイナルクーラー（ＦＣ）、ベンゾールスクラバー（ＢＳ）等といった設備における各精製工程を順次経由して精製され、精製コークス炉ガスとして利用される。これらの設備の内の多くのものでは、コークス炉ガスから除去する成分に応じて循環液をコークス炉ガスと接触させて所定の成分を吸収して除去するとともに、吸収した成分を除去する工程を設けて循環液を再生し、改めてコークス炉ガスと接触させるといった循環を繰り返している。 FIG. 1 shows an example of coke oven gas purification equipment. The crude coke oven gas generated from the coke oven consists of a primary cooler (PC), a naphthalene scrubber (NS), an electrostatic precipitator (EP), a desulfurization tower, an ammonium sulfate crystallizer (desulfurization equipment), a final cooler (FC), It is purified through various purification steps in equipment such as a benzol scrubber (BS) and used as purified coke oven gas. In many of these facilities, depending on the component to be removed from the coke oven gas, the circulating fluid is brought into contact with the coke oven gas to absorb and remove a predetermined component, and a process is also performed to remove the absorbed component. The circulating fluid is regenerated and brought into contact with coke oven gas again, repeating the cycle.

ところで、これらの設備を運転するに当り、コークス炉ガス中の種々の成分の変動に対して、設備を循環させる循環液の循環量の変更、設備に添加する触媒等の薬物量の調整等の操作が必要となる。そのため、精製工程にあるコークス炉ガスの成分分析を適宜行う必要がある。 By the way, when operating these facilities, it is necessary to take measures such as changing the amount of circulating fluid that circulates through the facilities and adjusting the amount of chemicals such as catalysts added to the facilities in response to fluctuations in various components in the coke oven gas. Operation is required. Therefore, it is necessary to appropriately analyze the components of coke oven gas in the refining process.

しかしながら、未精製のコークス炉ガスは、タール、水等の凝縮性ミストや昇華性を有するナフタリン、コークス粉等のダストが多く含まれるため、コークス炉ガスを連続的にサンプリングし、オンラインでガス分析を行うことは、フィルターの交換頻度が頻発することから困難であった。 However, since unrefined coke oven gas contains a lot of condensable mist such as tar and water, and dust such as sublimable naphthalene and coke powder, coke oven gas must be continuously sampled and gas analyzed online. It was difficult to do so because the filters had to be replaced frequently.

このため、これまでコークス炉ガスのオンライン連続成分分析は、これら凝縮性ミストや昇華性のナフタリン等の少ない精製コークス炉ガスでしか測定することができなかった。この場合、精製コークス炉ガスの連続測定では、各精製設備を通過した後のガス成分を検知することになり、各精製設備で実際に処理をしているコークス炉ガスの所定の成分の濃度変動を検知するのが遅れるという問題がある。 For this reason, until now, online continuous component analysis of coke oven gas has only been able to measure purified coke oven gas with a small amount of condensable mist and sublimable naphthalene. In this case, continuous measurement of refined coke oven gas involves detecting the gas components after passing through each refining equipment, and changes in the concentration of a given component of the coke oven gas actually being processed in each refining equipment. There is a problem in that the detection is delayed.

また、従来、ガスのオンライン連続成分分析では、ガスクロマトグラフィーによる成分分析を行うことが多いが、測定原理上バッチ処理となり、主にリテンションタイムが存在することによる時間遅れが発生するという欠点があった。 In addition, in conventional online continuous component analysis of gases, component analysis is often performed using gas chromatography, but due to the measurement principle, batch processing is required, which has the drawback of time delays mainly due to the presence of retention time. Ta.

そこで、各精製設備で処理をしているコークス炉ガスの成分変動をできるだけ設備に近いところで検知するためには、未精製コークス炉ガスに関しては検知管や可搬式の測定機器を使用した人力による非連続測定を行うしか方法がなかった。この場合、専門の要員を配置することは経済的に無理があることから、測定は、４時間あるいは８時間に１回といった頻度で行わざるを得ず、コークス炉ガスの成分変動が生じた際に、その変動をリアルタイムに検知することはできない。 Therefore, in order to detect changes in the composition of coke oven gas being processed in each refining facility as close as possible to the facility, it is necessary to manually detect unrefined coke oven gas using detection tubes and portable measuring equipment. The only option was to carry out continuous measurements. In this case, it is economically unreasonable to deploy specialized personnel, so measurements must be carried out once every 4 or 8 hours, and when a change in the composition of coke oven gas occurs. However, it is not possible to detect these changes in real time.

従って、このような非連続測定でのガス成分分析では、各精製工程におけるガス成分の除去率や濃度変動をリアルタイムに測定できないため、操業アクションが遅れてしまう問題や、アクション遅れを取り戻すために、過剰な能力での操業を行い、無駄が発生する問題があった。 Therefore, with such discontinuous measurement of gas component analysis, it is not possible to measure the removal rate and concentration fluctuations of gas components in each refining process in real time, resulting in delays in operational actions and the need to There was a problem of operating at excess capacity, resulting in waste.

これらの事情から、未精製のコークス炉ガスのような不純物の多いガスをオンライン、かつリアルタイムに測定することが望まれていた。 Under these circumstances, it has been desired to measure gases containing many impurities, such as unrefined coke oven gas, online and in real time.

従来、管路を通過する測定対象ガスの成分濃度を分析する装置として、測定対象ガスが流通する管路に接続した連結管路を介してレーザー光を測定対象ガスに照射し、測定対象ガスによるレーザー光の吸光量に基づいて所定の成分の濃度を分析する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a known device for analyzing the component concentration of a gas to be measured passing through a pipeline is one that irradiates the gas to be measured with laser light via a connecting pipeline connected to the pipeline through which the gas to be measured flows, and analyzes the concentration of a specific component based on the amount of laser light absorbed by the gas to be measured (see, for example, Patent Document 1).

至近では、半導体技術の向上により、様々な波長のレーザー光を照射することが可能となり、様々な成分を分析することが可能なレーザーガス分析計が提供されている。そのため、フィルターが不要であり、かつ時間遅れの少ない利点を有する半導体レーザーによるガス組成分析の導入が増えてきた。 Recently, improvements in semiconductor technology have made it possible to irradiate laser beams of various wavelengths, and laser gas analyzers that can analyze various components have been provided. For this reason, gas composition analysis using a semiconductor laser, which does not require a filter and has the advantage of less time delay, has been increasingly introduced.

しかし、未精製のコークス炉ガスを分析する場合、ガス中に含まれる凝縮性ミストやナフタリン等が管路内壁や連結管内に凝縮して、レーザー光の光路を塞ぐ現象が生じ、正しく測定ができない場合があった。 However, when analyzing unrefined coke oven gas, condensable mist, naphthalene, etc. contained in the gas condense on the inner walls of the pipes and connecting pipes, blocking the optical path of the laser beam, making it impossible to measure correctly. There was a case.

このような未精製のコークス炉ガスを分析装置へ導入する例として、加熱等によって凝結防止がなされたサンプルガス採取管路と加熱された電気フィルターと加熱されたコットンフィルターとで凝縮性ミスト、ナフタリンダストを除去した後、冷却器で冷却後にガス分析する分析計が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 As an example of introducing such unrefined coke oven gas into an analyzer, a sample gas collection pipe that has been prevented from condensing by heating, a heated electric filter, and a heated cotton filter are used to collect condensable mist, naphthalene, etc. An analyzer has been proposed that performs gas analysis after removing dust and cooling with a cooler (for example, see Patent Document 2).

特開２０１３－１０１０６７号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-101067 特表２００３－５２７６０２号公報Special Publication No. 2003-527602

しかし、特許文献２に記載されたような分析計では、コークス炉ガスを電気フィルターに通すため、サンプルガス採取管路の穴あき等による酸素濃度の上昇によって、爆発が発生する虞がある。また、コットンフィルターの閉塞リスクや、サンプルガス採取管路および機器が大きいため、サンプリング箇所から分析装置へガスを流す間の通過時間が長くなってしまい、分析結果が出るまでに遅延が発生するという問題があった。 However, in the analyzer as described in Patent Document 2, since the coke oven gas is passed through an electric filter, there is a risk that an explosion may occur due to an increase in oxygen concentration due to a hole in the sample gas sampling pipe. Additionally, due to the risk of blockage of the cotton filter and the large size of the sample gas collection pipe and equipment, the transit time for gas to flow from the sampling point to the analyzer becomes longer, resulting in a delay in obtaining analysis results. There was a problem.

本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オンラインかつ連続的に未精製のコークス炉ガス中の所定の成分の濃度を分析することができるオンラインガス分析装置、および該オンラインガス分析装置を用いた電気集塵器の運転方法および脱硫塔の運転方法を提案することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide an online gas analysis system that can continuously and online analyze the concentration of a predetermined component in unrefined coke oven gas. The object of the present invention is to propose an apparatus, and a method of operating an electrostatic precipitator and a method of operating a desulfurization tower using the online gas analyzer.

上記課題を解決する本発明は、以下の通りである。
［１］未精製のコークス炉ガス中の所定の成分の濃度をオンラインかつ連続的に分析するオンラインガス分析装置であって、
コークス炉ガス管路に一端が接続され、前記コークス炉ガス管路から前記コークス炉ガスの一部をサンプルガスとして採取するサンプルガス採取管路と、
前記サンプルガス採取管路から採取された前記サンプルガス中の所定の成分を分析するガス分析部と、
前記ガス分析部から前記サンプルガスを抜き出す第１の抜出管路および第２の抜出管路と、
を備え、
前記ガス分析部は、
測定管路であって、該測定管路の中央部に前記サンプルガス採取管路の他端が接続され、かつ前記測定管路の一端近傍に前記第１の抜出管路が接続されているとともに前記測定管路の他端近傍に前記第２の抜出管路が接続されている、測定管路と、
前記測定管路の前記一端に第１の連結管路を介して接続され、前記測定管路の他端に向かってレーザー光を照射する発光部と、
前記測定管路の前記他端に第２の連結管路を介して接続され、前記発光部から照射されたレーザー光を受光する受光部と、
前記発光部から発光したレーザー光の情報および前記受光部で受光されたレーザー光の情報から、前記サンプルガス中の所定の成分の濃度を解析する解析部と、
前記第１の連結管路および前記第２の連結管路に設けられ、不活性ガスを前記測定管路内に流入させるガス導入部と、
を有し、
前記第１の連結管路および前記第２の連結管路の前記測定管路側の端部が前記測定管路よりも小さい径を有して前記測定管路内に挿入されていることを特徴とするガス分析装置。 The present invention for solving the above problems is as follows.
[1] An online gas analyzer that continuously and online analyzes the concentration of a predetermined component in unrefined coke oven gas,
a sample gas sampling pipe whose one end is connected to a coke oven gas pipe, and which collects a part of the coke oven gas from the coke oven gas pipe as a sample gas;
a gas analysis unit that analyzes a predetermined component in the sample gas collected from the sample gas collection pipe;
a first extraction conduit and a second extraction conduit for extracting the sample gas from the gas analysis section;
Equipped with
The gas analysis section includes:
A measurement pipe, the other end of the sample gas sampling pipe being connected to the center of the measurement pipe, and the first extraction pipe being connected near one end of the measurement pipe. and a measurement pipe, in which the second extraction pipe is connected near the other end of the measurement pipe;
a light emitting unit connected to the one end of the measurement pipe via a first connecting pipe and irradiating a laser beam toward the other end of the measurement pipe;
a light receiving part connected to the other end of the measurement pipe via a second connecting pipe, and receiving the laser beam irradiated from the light emitting part;
an analysis section that analyzes the concentration of a predetermined component in the sample gas from information on the laser light emitted from the light emitting section and information on the laser light received by the light receiving section;
a gas introduction section that is provided in the first connection pipe and the second connection pipe and causes an inert gas to flow into the measurement pipe;
has
Ends of the first connecting conduit and the second connecting conduit on the measuring conduit side have diameters smaller than those of the measuring conduit, and are inserted into the measuring conduit. gas analyzer.

［２］前記測定管路は、前記サンプルガス採取管路よりも大きな横断面積を有する、請求項１に記載のオンラインガス分析装置。 [2] The online gas analysis device according to claim 1, wherein the measurement conduit has a larger cross-sectional area than the sample gas sampling conduit.

［３］前記第１の抜出管路は前記第１の連結管路の前記測定管路側の端部の鉛直方向下方にて前記測定管路に接続されており、前記第２の抜出管路は前記第２の連結管路の前記測定管路側の端部の鉛直方向下方にて前記測定管路に接続されている、前記［１］または［２］に記載のオンラインガス分析装置。 [3] The first extraction pipe is connected to the measurement pipe in a vertical direction below the end of the first connection pipe on the measurement pipe side, and the second extraction pipe The online gas analyzer according to [1] or [2], wherein the line is connected to the measurement pipe at a position vertically below the end of the second connection pipe on the measurement pipe side.

［４］前記第１の連結管路および前記第２の連結管路の前記測定管路側の端部の外表面に、前記サンプルガスに含まれる成分の凝縮物が前記第１の連結管路および前記第２の連結管路が閉塞するのを抑制する抑制部が設けられている、前記［１］～［３］のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置。 [4] Condensate of the components contained in the sample gas is present on the outer surface of the ends of the first connecting pipe and the second connecting pipe on the measurement pipe side. The online gas analyzer according to any one of [1] to [3], further comprising a suppressing portion that suppresses clogging of the second connecting pipe.

［５］前記サンプルガス採取管路内を流通する前記サンプルガスを加熱する加熱器をさらに備える、前記［１］～［４］のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置。 [5] The online gas analysis device according to any one of [1] to [4], further comprising a heater that heats the sample gas flowing through the sample gas collection pipe.

［６］前記［１］～［５］のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置における前記サンプルガス採取管路の前記一端をコークス炉ガス精製設備における電気集塵器の入口側または出口側に接続し、前記サンプルガス採取管路により前記コークス炉ガス管路からコークス炉ガスの一部をサンプルガスとして採取し、採取した前記サンプルガスを前記測定管路内を流通させつつ、前記発光部からレーザー光を照射して前記受光部により前記レーザー光を受光し、前記解析部により前記サンプルガス中の酸素の濃度を解析し、解析結果に基づいて、前記電気集塵器の運転を管理することを特徴とする電気集塵器の運転方法。 [6] The one end of the sample gas sampling pipe in the online gas analyzer according to any one of [1] to [5] above is connected to the inlet side or outlet side of an electrostatic precipitator in coke oven gas purification equipment. A part of the coke oven gas is sampled from the coke oven gas pipe by the sample gas sampling pipe, and while the sample gas is flowing through the measurement pipe, the light emitting section irradiate a laser beam from the source, receive the laser beam by the light receiving section, analyze the concentration of oxygen in the sample gas by the analysis section, and manage the operation of the electrostatic precipitator based on the analysis result. A method of operating an electrostatic precipitator characterized by the following.

［７］前記［１］～［５］のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置における前記サンプルガス採取管路の前記一端をコークス炉ガス精製設備における脱硫塔の入口側または出口側に接続し、前記サンプルガス採取管路により前記コークス炉ガス管路からコークス炉ガスの一部をサンプルガスとして採取し、採取した前記サンプルガスを前記測定管路内を流通させつつ、前記発光部からレーザー光を照射して前記受光部により前記レーザー光を受光し、前記解析部により前記サンプルガス中の硫化水素の濃度を解析し、解析結果に基づいて、前記脱硫塔に添加する触媒の量、脱硫液の循環量、再生空気量、循環液のスプレー位置の少なくとも１つを調整することを特徴とする脱硫塔の運転方法。 [7] Connecting the one end of the sample gas collection pipe in the online gas analyzer according to any one of [1] to [5] above to the inlet side or outlet side of a desulfurization tower in coke oven gas purification equipment. A part of the coke oven gas is collected as a sample gas from the coke oven gas pipe by the sample gas collection pipe, and while the sample gas is flowing through the measurement pipe, a laser is emitted from the light emitting section. The laser beam is irradiated with light, the light receiving section receives the laser beam, the analysis section analyzes the concentration of hydrogen sulfide in the sample gas, and based on the analysis result, the amount of catalyst to be added to the desulfurization tower, the amount of desulfurization A method for operating a desulfurization tower, comprising adjusting at least one of the amount of liquid circulation, the amount of regeneration air, and the spray position of circulating liquid.

本発明によれば、オンラインかつ連続的に未精製のコークス炉ガス中の所定の成分の濃度を分析することができる。 According to the present invention, the concentration of a predetermined component in unrefined coke oven gas can be analyzed online and continuously.

コークス炉ガス精製設備の一例を示す図である。It is a diagram showing an example of coke oven gas purification equipment. 本発明によるオンラインガス分析装置の好適な一例を示す図である。1 is a diagram showing a preferred example of an online gas analyzer according to the present invention. （ａ）連結管路と抜出管路との位置関係を説明する図、および（ｂ）抑制部が設けられた連結管路を示す図である。(a) A diagram illustrating the positional relationship between a connecting pipe line and an extraction pipe line, and (b) a diagram showing a connecting pipe line provided with a suppressing part. 発明例および比較例に対するサンプルガス中の酸素濃度の変動を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing changes in oxygen concentration in sample gas for inventive examples and comparative examples. 脱硫塔における処理を説明する図である。It is a figure explaining the processing in a desulfurization tower.

（オンラインガス分析装置）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図２は、本発明によるオンラインガス分析装置の好適な一例を示している。図２に示したオンラインガス分析装置１は、未精製のコークス炉ガス中の所定の成分（例えば、酸素、硫化水素）の濃度を連続的に分析するオンラインガス分析装置である。ここで、「オンライン」とは、コークス炉ガスが流通するコークス炉ガス管路に装置が常時接続され、コークス炉ガス中の所定の成分の濃度を連続的に分析できることを意味している。 (online gas analyzer)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a preferred example of an online gas analyzer according to the present invention. The online gas analyzer 1 shown in FIG. 2 is an online gas analyzer that continuously analyzes the concentration of predetermined components (eg, oxygen, hydrogen sulfide) in unrefined coke oven gas. Here, "online" means that the device is always connected to a coke oven gas pipe through which coke oven gas flows, and the concentration of a predetermined component in coke oven gas can be continuously analyzed.

図２に示したオンラインガス分析装置１は、サンプルガス採取管路２０と、ガス分析部３０と、２本の抜出管路（第１の抜出管路４１および第２の抜出管路４２）と、排出管路５０と、排気装置６０とを備える。 The online gas analyzer 1 shown in FIG. 42), a discharge pipe line 50, and an exhaust device 60.

サンプルガス採取管路２０は、その一端２０ａがコークス炉ガス管路１０に接続されている一方、他端２０ｂがガス分析部３０（測定管路３１）に接続されており、コークス炉ガス管路１０内を流通する未精製の（すなわち、精製過程にある）コークス炉ガスの一部をサンプルガスＳとして採取し、ガス分析部３０（測定管路３１）に導入する。 The sample gas sampling pipe 20 has one end 20a connected to the coke oven gas pipe 10, and the other end 20b connected to the gas analysis section 30 (measurement pipe 31), and is connected to the coke oven gas pipe 10. A part of the unrefined (that is, in the process of refining) coke oven gas flowing through the gas analyzer 10 is sampled as a sample gas S and introduced into the gas analysis section 30 (measuring pipe line 31).

未精製のコークス炉ガスは、その温度が低下すると、上述のような凝縮性ミストやナフタリン等が凝縮して管路の閉塞等の問題が生じる可能性がある。こうした管路の閉塞等は、管路内を流通するガスの流速を高めることによって抑制することもできるが、サンプルガス採取管路２０の途中に加熱器２１を設置し、内部を流通するサンプルガスＳを昇温することが好ましい。こうした加熱器２１としては、蒸気ヒーターや電気ヒーター等を使用することができ、サンプルガス採取管路２０の周囲に設置して用いることができる。 When the temperature of unrefined coke oven gas decreases, condensable mist and naphthalene as described above may condense, causing problems such as blockage of pipes. Although such blockage of the pipe can be suppressed by increasing the flow rate of the gas flowing through the pipe, a heater 21 may be installed in the middle of the sample gas collection pipe 20 to prevent the sample gas flowing inside the pipe. It is preferable to raise the temperature of S. As such a heater 21, a steam heater, an electric heater, or the like can be used, and it can be installed around the sample gas collection pipe 20.

上記加熱器２１を設置する代わりに、サンプルガス採取管路２０から後述する排出管路５０までの管路の少なくとも一部の外表面に保温材（図示せず）を設置し、管路内を流通するサンプルガスＳの温度が低下するのを抑制してもよい。また、上記加熱器２１の設置と保温材の設置の両方を行うことがより好ましい。 Instead of installing the heater 21, a heat insulating material (not shown) is installed on the outer surface of at least a part of the pipe from the sample gas collection pipe 20 to the discharge pipe 50, which will be described later, and the inside of the pipe is kept warm. It is also possible to suppress the temperature of the flowing sample gas S from decreasing. Moreover, it is more preferable to install both the heater 21 and the heat insulating material.

未精製のコークス炉ガスの温度は、ガスの採取場所によって異なるが、概ね２０℃～８５℃程度であるため、上記加熱器２１または／および保温材の設置によって採取場所のガス温度を維持するように構成することが好ましい。 The temperature of unrefined coke oven gas varies depending on the location where the gas is collected, but is approximately 20°C to 85°C, so the temperature of the gas at the sampling location can be maintained by installing the heater 21 and/or heat insulating material. It is preferable to configure

ガス分析部３０は、測定管路３１と、発光部３２と、受光部３３と、解析部３４とを有し、サンプルガス採取管路２０から採取されたサンプルガスＳ中の所定の成分（例えば、酸素、硫化水素）の濃度を分析する。 The gas analysis section 30 includes a measurement pipe 31, a light emitting section 32, a light receiving section 33, and an analysis section 34, and contains a predetermined component (for example, , oxygen, hydrogen sulfide).

測定管路３１は、その内部にサンプルガスＳを導入してサンプルガスＳ中の所定の成分の濃度を分析するための主たる管路である。測定管路３１は、その中央部にサンプルガス採取管路２０の他端２０ｂが接続されており、図２に示した例においては、サンプルガス採取管路２０は、その延在方向が測定管路３１の延在方向に対して略９０°となるように接続されている。 The measurement conduit 31 is a main conduit through which the sample gas S is introduced and the concentration of a predetermined component in the sample gas S is analyzed. The other end 20b of the sample gas collection pipe 20 is connected to the center of the measurement pipe 31, and in the example shown in FIG. They are connected at an angle of approximately 90° to the direction in which the passage 31 extends.

また、測定管路３１の一端３１ａ近傍に第１の抜出管路４１が、他端３１ｂ近傍に第２の抜出管路４２がそれぞれ接続されており、これらの抜出管路４１、４２についても、それらの延在方向が測定管路３１の延在方向に対して略９０°となるように接続されている。 A first extraction pipeline 41 is connected to the measurement pipeline 31 near one end 31a, and a second extraction pipeline 42 is connected to the measurement pipeline 31 near the other end 31b. These extraction pipelines 41, 42 are also connected so that their extension directions are approximately 90° to the extension direction of the measurement pipeline 31.

このような構成により、サンプルガス採取管路２０から測定管路３１内にサンプルガスＳが導入されると、サンプルガスＳは測定管路３１の中央部から両端３１ａ、３１ｂに向かって分かれて流通するため、サンプルガスＳの流速が低下する。その結果、サンプルガスＳ中に凝縮したミスト状の成分があった場合、その流速も低下する。しかも、サンプルガスＳ中の凝縮したミスト状の成分は、ガス流れの向きが変わるときに、ガスと分離して測定管路３１の内壁に付着し、内壁に沿って流れるため、測定管路３１内を流通するサンプルガスＳ中のミスト状成分の濃度が減少する。 With such a configuration, when the sample gas S is introduced from the sample gas sampling pipe 20 into the measurement pipe 31, the sample gas S is divided from the center of the measurement pipe 31 toward both ends 31a and 31b and distributed. Therefore, the flow rate of the sample gas S decreases. As a result, if there is a condensed mist-like component in the sample gas S, its flow rate also decreases. Moreover, when the direction of the gas flow changes, the condensed mist-like components in the sample gas S are separated from the gas, adhere to the inner wall of the measurement pipe 31, and flow along the inner wall. The concentration of mist components in the sample gas S flowing through the sample gas S decreases.

こうして、未精製のコークス炉ガスの成分をレーザー光を用いて分析するに当り、外乱となる、測定管路３１内を流通するサンプルガスＳ中の凝縮したミスト状成分の影響を低減して、測定精度を向上させることができる。 In this way, when analyzing the components of unrefined coke oven gas using laser light, the influence of the condensed mist-like components in the sample gas S flowing through the measurement pipe 31, which causes disturbance, is reduced. Measurement accuracy can be improved.

また、図２に示すように、測定管路３１の横断面の面積を、サンプルガス採取管路２０の横断面の面積よりも大きく構成することが好ましい。これにより、サンプルガス採取管路２０によって測定管路３１内に導入されたサンプルガスＳの流速をより低下させて、外乱となる凝縮したミスト状成分の影響をさらに低減することができる。 As shown in FIG. 2, it is preferable to configure the cross-sectional area of the measurement pipeline 31 to be larger than the cross-sectional area of the sample gas collection pipeline 20. This can further reduce the flow rate of the sample gas S introduced into the measurement pipeline 31 by the sample gas collection pipeline 20, thereby further reducing the influence of condensed mist-like components that cause disturbances.

例えば、測定管路３１の横断面の面積を、サンプルガス採取管路２０の横断面の面積よりも１０倍以上にすることにより、測定管路３１内に導入されたサンプルガスＳの流速を２０分の１以下に低下させることができる。これにより、サンプルガスＳ中に凝縮したミスト状の成分があった場合、その流速も２０分の１以下に低下させて、外乱となる凝縮したミスト状成分の影響をさらに低減することができる。 For example, by making the cross-sectional area of the measurement pipe 31 10 times or more larger than the cross-sectional area of the sample gas sampling pipe 20, the flow rate of the sample gas S introduced into the measurement pipe 31 can be increased by 20 times or more. It can be reduced to one-fold or less. As a result, if there is a condensed mist-like component in the sample gas S, the flow rate can be reduced to one-twentieth or less, and the influence of the condensed mist-like component causing disturbance can be further reduced.

発光部３２は、第１の連結管路３５を介して、測定管路３１の一端３１ａに接続されており、測定管路３１の他端３１ｂに向かってレーザー光を照射する。発光部３２を構成するレーザー光源としては、半導体レーザー等を用いることができる。また、レーザー光の波長は、サンプルガスＳ中の分析対象の成分に適した波長とすることができ、ガス成分の吸収波長帯の中で吸収強度が大きく、かつ分析対象の成分以外の成分の吸収波長と重ならない吸収線を選択することが望ましい。 The light emitting section 32 is connected to one end 31a of the measurement pipe 31 via the first connection pipe 35, and irradiates laser light toward the other end 31b of the measurement pipe 31. A semiconductor laser or the like can be used as a laser light source constituting the light emitting section 32. In addition, the wavelength of the laser beam can be set to a wavelength suitable for the component to be analyzed in the sample gas S, which has a large absorption intensity within the absorption wavelength band of the gas component, and which is suitable for components other than the component to be analyzed. It is desirable to select an absorption line that does not overlap the absorption wavelength.

受光部３３は、第２の連結管路３６を介して、測定管路３１の他端３１ｂに接続されており、発光部３２により照射されてサンプルガスＳを通過したレーザー光を受光する。受光部３３は、フォトダイオード等で構成することができる。 The light receiving part 33 is connected to the other end 31b of the measurement pipe 31 via the second connecting pipe 36, and receives the laser light emitted by the light emitting part 32 and passed through the sample gas S. The light receiving section 33 can be composed of a photodiode or the like.

解析部３４は、発光部３２から照射したレーザー光の情報および受光部３３で受光されたレーザー光の情報から、サンプルガスＳ中の所定の成分（例えば、酸素、硫化水素）の濃度を解析する。具体的には、解析部３４は、発光部３２から照射されたレーザー光のうち、測定管路３１内に存在するガス成分によって吸収されたレーザー光の吸収量から、所定のガス成分の濃度を解析することができる。 The analysis unit 34 analyzes the concentration of a predetermined component (e.g., oxygen, hydrogen sulfide) in the sample gas S from information on the laser light emitted from the light emitting unit 32 and information on the laser light received by the light receiving unit 33. . Specifically, the analysis unit 34 calculates the concentration of a predetermined gas component from the amount of laser light absorbed by the gas component present in the measurement pipe 31 out of the laser light emitted from the light emitting unit 32. can be analyzed.

本発明においては、第１の連結管路３５および第２の連結管路３６の測定管路３１側の端部３５ａ、３６ａは、図３（ａ）に示すように、測定管路３１よりも小さい径を有して測定管路３１内に挿入されており、連結管路３５、３６の一部が測定管路３１の内部へ突き出して配置されている。これにより、測定管路３１の側面あるいは端面に凝縮したミスト成分やナフタリンダストが成長して連結管路３５、３６の端部３５ａ、３６ａに堆積してレーザーの光路を閉塞するのを抑制することができる。 In the present invention, as shown in FIG. It has a small diameter and is inserted into the measuring conduit 31, with a portion of the connecting conduits 35 and 36 protruding into the measuring conduit 31. This prevents mist components and naphthalene dust condensed on the side surfaces or end faces of the measurement pipe 31 from growing and depositing on the ends 35a and 36a of the connecting pipes 35 and 36, thereby blocking the laser optical path. Can be done.

なお、図３（ｂ）に示すように、第１の連結管路３５および第２の連結管路３６の測定管路３１側の端部３５ａ、３６ａの外表面に、抑制部３９が設けられていることが好ましい。これにより、サンプルガスＳに含まれる成分の凝縮物が連結管路３５、３６の外表面に沿って端部３５ａ、３６ａ側に移動するのを抑制して、連結管路３５、３６の端面を閉塞するのをさらに抑制することができる。 Note that, as shown in FIG. 3(b), suppressing portions 39 are provided on the outer surfaces of the ends 35a and 36a of the first connecting conduit 35 and the second connecting conduit 36 on the measurement conduit 31 side. It is preferable that This suppresses the condensate of the components contained in the sample gas S from moving toward the ends 35a, 36a along the outer surfaces of the connecting pipes 35, 36, and the end surfaces of the connecting pipes 35, 36 are suppressed. Blockage can be further suppressed.

また、連結管路３５、３６の各々には、不活性ガスを測定管路３１内に流通させるガス導入部３７、３８が設けられていることが肝要である。すなわち、測定管路３１内を流通するサンプルガスＳ中の凝縮したミスト状成分は、長時間の連続分析を継続する間に極僅かずつではあるが、レーザー光の光源である発光部３２と、レーザー光の検出装置である受光部３３の表面に凝縮して、ガス分析の外乱となる虞がある。 Furthermore, it is important that each of the connecting pipes 35 and 36 is provided with a gas introduction part 37 and 38 that allows the inert gas to flow into the measurement pipe 31. That is, the condensed mist-like components in the sample gas S flowing through the measurement pipe 31 are gradually transferred to the light-emitting section 32, which is the light source of the laser beam, while continuing the long-term continuous analysis. There is a possibility that it may condense on the surface of the light receiving section 33, which is a laser beam detection device, and cause disturbance in gas analysis.

そこで、本発明では、発光部３２および受光部３３の前に連結管路３５、３６を配置し、かつ連結管路３５、３６に不活性ガスを導入するガス導入部３７、３８を設け、不活性ガスが連結管路３５、３６を経由して測定管路３１へ流入させて、発光部３２および受光部３３表面にミスト状成分が凝縮して付着するのを抑制している。 Therefore, in the present invention, connecting pipes 35 and 36 are arranged in front of the light emitting part 32 and the light receiving part 33, and gas introduction parts 37 and 38 are provided for introducing inert gas into the connecting pipes 35 and 36. The active gas is caused to flow into the measurement pipe 31 via the connecting pipes 35 and 36 to suppress mist components from condensing and adhering to the surfaces of the light emitting section 32 and the light receiving section 33.

測定管路３１内に導入する不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等、サンプルガスＳとの反応性が低いガスを用いることができる。 As the inert gas introduced into the measurement pipe 31, a gas having low reactivity with the sample gas S, such as nitrogen gas or argon gas, can be used.

上記不活性ガスは、サンプルガスＳが連結管路３５、３６内へ流入して発光部３２および受光部３３がミスト成分やナフタリンダストにより汚染すること避けるために、測定管路３１内よりも高い圧力で連結管路３５、３６内へ流入するように、微量の不活性ガスを導入すればよい。不活性ガスの導入量が多過ぎる場合には、測定管路３１内のサンプルガスＳを希釈してしまい、測定対象成分の濃度を低く分析してしまう可能性がある。 The inert gas is kept at a higher temperature than in the measurement pipe 31 in order to prevent the sample gas S from flowing into the connecting pipes 35 and 36 and contaminating the light emitting part 32 and the light receiving part 33 with mist components and naphthalene dust. A small amount of inert gas may be introduced so that it flows into the connecting pipes 35 and 36 under pressure. If the amount of inert gas introduced is too large, the sample gas S in the measurement conduit 31 may be diluted and the concentration of the component to be measured may be analyzed at a low level.

原理的には、測定管路３１内に導入する不活性ガスがそのまま抜出管路４１、４２へ流入して、測定管路３１の奥の方まで流入することのないように、測定管路３１から抜出管路４１、４２へ排出するガスと、サンプルガス採取管路２０から測定管路３１へ流入するガスとの差分に相当する量を導入すれば、より高い効果を発揮させることができる。 In principle, the measurement pipe is designed to prevent the inert gas introduced into the measurement pipe 31 from directly flowing into the extraction pipes 41 and 42 and flowing deep into the measurement pipe 31. A higher effect can be achieved by introducing an amount corresponding to the difference between the gas discharged from 31 to the extraction pipes 41 and 42 and the gas flowing into the measurement pipe 31 from the sample gas collection pipe 20. can.

より簡便には、サンプルガス採取管路２０内のサンプルガスＳ中の測定対象成分の濃度を検知管（図示せず）で検出しながら、測定管路３１内で上記測定対象成分の濃度の分析を行い、検知管の検出濃度と同等の濃度を検出できる程度に不活性ガスを導入するように、不活性ガスの導入量を調整することが好ましい。なお、サンプルガスＳ中の凝縮成分の凝縮するのを防止するために、不活性ガスは予熱して導入することが好ましい。 More simply, while detecting the concentration of the component to be measured in the sample gas S in the sample gas sampling pipe 20 with a detection tube (not shown), the concentration of the component to be measured is analyzed in the measurement pipe 31. It is preferable to adjust the amount of inert gas introduced so that the inert gas is introduced to the extent that a concentration equivalent to that detected by the detection tube can be detected. Note that in order to prevent the condensed components in the sample gas S from condensing, it is preferable to preheat the inert gas before introducing it.

抜出管路４１、４２は、ガス分析部３０（測定管路３１）からサンプルガスＳを抜き出す管路であり、第１の抜出管路４１は、測定管路３１の一端３１ａ近傍に接続されている一方、第２の抜出管路４２は、測定管路３１の他端３１ｂ近傍に接続されている。図２に示した例においては、抜出管路４１、４２の各々は、それらの延在方向が、測定管路３１の延在方向に対して略９０°となるように接続されている。 The extraction pipes 41 and 42 are pipes for extracting the sample gas S from the gas analysis section 30 (measurement pipe 31), and the first extraction pipe 41 is connected near one end 31a of the measurement pipe 31. On the other hand, the second extraction conduit 42 is connected to the vicinity of the other end 31b of the measurement conduit 31. In the example shown in FIG. 2, the extraction conduits 41 and 42 are connected such that their extending directions are approximately 90 degrees with respect to the extending direction of the measurement conduit 31.

上記抜出管路４１、４２は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、連結管路３５、３６の端部３５ａ、３６ａの位置の鉛直方向下方にて測定管路３１に接続されていることが好ましい。これにより、ガス導入部３７、３８から導入された不活性ガスを速やかに測定管路３１内から排気することができ、しかも測定管路３１の内壁などに凝縮したミスト状成分やナフタリンダスト等を抜出管路４１、４２から排出することができる。 The extraction pipes 41 and 42 are connected to the measurement pipe 31 vertically below the ends 35a and 36a of the connecting pipes 35 and 36, as shown in FIGS. 3(a) and 3(b). It is preferable that the As a result, the inert gas introduced from the gas introduction sections 37 and 38 can be quickly exhausted from the measurement pipe 31, and the mist-like components, naphthalene dust, etc. that have condensed on the inner wall of the measurement pipe 31 can be removed. It can be discharged from the extraction pipes 41 and 42.

また、抜出管路４１、４２において、凝縮したミスト状成分やナフタリンダスト等を排出するドレン抜き（図示せず）を設置することがより好ましい。 It is also preferable to install drains (not shown) in the extraction pipes 41 and 42 to discharge condensed mist components, naphthalene dust, etc.

２つの抜出管路４１、４２は、単独あるいは連結して（図２の例では連結して）排出管路５０に接続されており、抜出管路４１、４２から抜き出されたサンプルガスＳは、排出管路５０へ排出される。排出管路５０には排気装置６０が配置されており、抜出管路４１、４２から排出されたサンプルガスＳを、コークス炉ガスが流通するコークス炉ガス管路１０に戻すか、あるいは外部に排出される。 The two extraction pipes 41 and 42 are connected to a discharge pipe 50 either singly or in combination (in the example of FIG. 2, they are connected), and the sample gas extracted from the extraction pipes 41 and 42 is S is discharged to the discharge pipe 50. An exhaust device 60 is disposed in the discharge pipe 50, and returns the sample gas S discharged from the discharge pipes 41 and 42 to the coke oven gas pipe 10 through which coke oven gas flows, or to the outside. It is discharged.

排気装置６０としては、ガス吸引ポンプ等、適切なものを使用できる。特に、図２に示すように、排出管路５０の下流方向に蒸気を吹き込むイジェクターを使用することが好ましい。これにより、サンプルガスＳの温度を低下するのを抑制して、ガス中の凝縮成分が凝縮して固着する等を抑制することができる。 As the exhaust device 60, a suitable device such as a gas suction pump can be used. In particular, as shown in FIG. 2, it is preferable to use an ejector that blows steam into the downstream direction of the discharge pipe 50. Thereby, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the sample gas S, and to suppress condensed components in the gas from condensing and sticking.

（電気集塵器の運転方法）
本発明による電気集塵器の運転方法は、上述した本発明によるオンラインガス分析装置１におけるサンプルガス採取管路２０の一端２０ａをコークス炉ガス精製設備における電気集塵器の入口側または出口側に接続し、サンプルガス採取管路２０によりコークス炉ガス管路１０からコークス炉ガスの一部をサンプルガスＳとして採取し、採取したサンプルガスＳを測定管路３１内を流通させつつ、発光部３２からレーザー光を照射して受光部３３によりレーザー光を受光し、解析部３４によりサンプルガスＳ中の酸素の濃度を解析し、解析結果に基づいて、電気集塵器の運転を管理することを特徴とする。 (How to operate an electrostatic precipitator)
The method of operating an electrostatic precipitator according to the present invention includes connecting one end 20a of the sample gas sampling pipe 20 in the online gas analyzer 1 according to the present invention to the inlet side or outlet side of the electrostatic precipitator in coke oven gas purification equipment. A part of the coke oven gas is collected from the coke oven gas pipe 10 as a sample gas S through the sample gas collection pipe 20 , and while the sample gas S is flowing through the measurement pipe 31 , the light emitting section 32 A laser beam is irradiated from the source, the laser beam is received by the light receiving part 33, the concentration of oxygen in the sample gas S is analyzed by the analysis part 34, and the operation of the electrostatic precipitator is managed based on the analysis result. Features.

図１に示したコークス炉ガス精製設備におけるガス成分分析の１つの重要な目的として、電気集塵器（ＥＰ）における酸素濃度の検出がある。すなわち、コークス炉ガス精製設備においては、コークス炉の炉体の劣化やドライメーンの劣化、吸気設備の腐食による穴あき、臭気管路からの臭気の流入等によって、コークス炉ガス中の酸素濃度が上昇しうる。こうした酸素濃度の上昇は、電気集塵器において異常燃焼を発生させて爆発を引き起こす虞がある。 One important purpose of gas component analysis in the coke oven gas purification equipment shown in FIG. 1 is detection of oxygen concentration in an electrostatic precipitator (EP). In other words, in coke oven gas purification equipment, the oxygen concentration in the coke oven gas decreases due to deterioration of the coke oven oven body, deterioration of the dry main, holes due to corrosion in the intake equipment, inflow of odor from the odor pipe, etc. It can rise. Such an increase in oxygen concentration may cause abnormal combustion in the electrostatic precipitator, leading to an explosion.

この点、従来の方法においては、ガス成分濃度の分析は、図１に示したコークス炉ガス精製設備においてベンゾールスクラバー（ＢＳ）工程の後にしか行うことができず、電気集塵器における酸素濃度の変動を速やかに検出することはできなかった。 In this regard, in conventional methods, analysis of gas component concentration can only be performed after the benzol scrubber (BS) process in the coke oven gas purification equipment shown in Figure 1, and the analysis of oxygen concentration in the electrostatic precipitator It was not possible to detect changes quickly.

これに対して、本発明のオンラインガス分析装置１によれば、サンプルガス採取管路２０を電気集塵器の入口側または出口側に接続し、サンプルガスＳ中の酸素濃度を分析することにより、電気集塵器における酸素濃度の変動を速やかに検出して、酸素濃度が許容値を超えた場合には、電気集塵器の運転を速やかに停止することができる。 On the other hand, according to the online gas analyzer 1 of the present invention, the sample gas sampling line 20 is connected to the inlet side or the outlet side of the electrostatic precipitator, and the oxygen concentration in the sample gas S is analyzed. , it is possible to quickly detect fluctuations in the oxygen concentration in the electrostatic precipitator and, if the oxygen concentration exceeds a permissible value, immediately stop the operation of the electrostatic precipitator.

（脱硫塔の運転方法）
本発明による脱硫塔の運転方法は、上述した本発明によるオンラインガス分析装置１におけるサンプルガス採取管路２０の一端２０ａをコークス炉ガス精製設備における脱硫塔の入口側または出口側に接続し、サンプルガス採取管路２０によりコークス炉ガス管路１０からサンプルガスＳを採取し、採取したサンプルガスＳを測定管路３１内を流通させつつ、発光部３２からレーザー光を照射して受光部３３によりレーザー光を受光し、解析部３４によりサンプルガスＳ中の硫化水素の濃度を解析し、解析結果に基づいて、脱硫塔に添加する触媒の量、脱硫液の循環量、再生空気量および循環液（循環する脱硫液）のスプレー位置の少なくとも１つを調整することを特徴とする。 (Desulfurization tower operating method)
The method for operating a desulfurization tower according to the present invention includes connecting one end 20a of the sample gas sampling pipe 20 in the online gas analyzer 1 according to the present invention described above to the inlet side or outlet side of the desulfurization tower in coke oven gas purification equipment, and A sample gas S is collected from the coke oven gas pipe 10 through the gas sampling pipe 20 , and while flowing through the measurement pipe 31 , a laser beam is irradiated from the light emitting part 32 and the sample gas S is irradiated with a laser beam by the light receiving part 33 . The laser beam is received, the concentration of hydrogen sulfide in the sample gas S is analyzed by the analyzer 34, and based on the analysis results, the amount of catalyst to be added to the desulfurization tower, the amount of circulation of desulfurization liquid, the amount of regeneration air, and the amount of circulation liquid are determined. It is characterized by adjusting at least one of the spray positions of (the circulating desulfurization liquid).

図１に示したコークス炉ガス精製設備におけるガス成分分析の別の重要な目的として、脱硫塔における硫化水素濃度の検出がある。すなわち、図５に例示するコークス炉ガス精製設備の脱硫塔においては、脱硫塔の一部を構成する吸収塔へ未脱硫のコークス炉ガスを導入し、吸収塔の上部に設けられたスプレーから噴霧された、触媒としてアンモニア性ピクリン酸を含有する脱硫液と接触させて硫化水素を脱硫液に吸収させるとともに、吸収後の脱硫液を、脱硫塔の一部を構成する再生塔へ導き、再生塔内で空気と脱硫液と気流接触させて硫化水素を酸化させ、固体硫黄を分離させて触媒を再生する。そして、再生した触媒を含む脱硫液を改めて吸収塔の上部に導いてスプレーから噴霧し、脱硫液を吸収塔と再生塔との間で循環させている。このとき、脱硫液の循環量や再生塔での触媒の再生状況によって、コークス炉ガス中の硫化水素の濃度が上昇しうる。 Another important purpose of gas component analysis in the coke oven gas purification equipment shown in FIG. 1 is to detect the hydrogen sulfide concentration in the desulfurization tower. That is, in the desulfurization tower of the coke oven gas purification equipment illustrated in FIG. Hydrogen sulfide is absorbed into the desulfurization solution by contacting it with a desulfurization solution containing ammoniacal picric acid as a catalyst, and the desulfurization solution after absorption is guided to a regeneration tower that constitutes a part of the desulfurization tower. The hydrogen sulfide is oxidized by contacting the air with the desulfurization liquid in the reactor, the solid sulfur is separated, and the catalyst is regenerated. Then, the desulfurization liquid containing the regenerated catalyst is again guided to the upper part of the absorption tower and sprayed, and the desulfurization liquid is circulated between the absorption tower and the regeneration tower. At this time, the concentration of hydrogen sulfide in the coke oven gas may increase depending on the amount of desulfurization liquid circulated and the regeneration status of the catalyst in the regeneration tower.

しかしながら、従来のガス分析方法では、上述のように、脱硫塔における硫化水素の濃度変動を速やかに検出することができなかった。 However, as described above, conventional gas analysis methods have not been able to promptly detect changes in the concentration of hydrogen sulfide in the desulfurization tower.

これに対して、本発明のオンラインガス分析装置１によれば、サンプルガス採取管路２０を脱硫塔の入口側または出口側に接続し、サンプルガスＳ中の硫化水素の濃度を分析することにより、脱硫塔における硫化水素濃度の変動を速やかに検出して、硫化水素の濃度が上昇した場合には、脱硫液に添加する触媒の量を増やす、あるいは脱硫液ポンプにより脱硫液を循環させる量である脱硫液循環量を増加させる、再生塔で触媒を再生するために供給する再生空気量を増加して脱硫液中の触媒の再生を促進する等して、脱硫塔において硫化水素の濃度が許容値を超えないように管理することができる。 In response to this, the online gas analyzer 1 of the present invention connects the sample gas collection line 20 to the inlet or outlet side of the desulfurization tower and analyzes the concentration of hydrogen sulfide in the sample gas S, thereby quickly detecting fluctuations in the hydrogen sulfide concentration in the desulfurization tower. If the concentration of hydrogen sulfide increases, the amount of catalyst added to the desulfurization liquid can be increased, or the amount of desulfurization liquid circulated by the desulfurization liquid pump can be increased, or the amount of regeneration air supplied to regenerate the catalyst in the regeneration tower can be increased to promote regeneration of the catalyst in the desulfurization liquid, thereby controlling the concentration of hydrogen sulfide in the desulfurization tower so as not to exceed the allowable value.

脱硫塔で処理をするコークス炉ガスの発生量は、コークス炉の操業で変化する。例えば、コークス炉の補修による空釜の本数や、炉壁の劣化による軽装入によって増減する。また、硫化水素の濃度に関しては、高硫黄分含有石炭の使用配合で変化する。すなわち、コークス生産量が少なく、かつ硫化水素の濃度が低い操業時には、脱硫塔の負荷が軽減する。 The amount of coke oven gas generated that is treated in the desulfurization tower varies depending on the operation of the coke oven. For example, it increases or decreases due to the number of empty coke ovens due to repair of the coke oven or light charging due to deterioration of the oven wall. Furthermore, the concentration of hydrogen sulfide changes depending on the blend of high sulfur content coal used. That is, during operation when the amount of coke produced is small and the concentration of hydrogen sulfide is low, the load on the desulfurization tower is reduced.

コークス炉ガスや脱硫液は海水または環水で冷却をしており、脱硫液温は季節差が発生する。例えば、脱硫液の温度が低い冬季においては、吸収効率が高くなるため、夏季と比較して脱硫塔の負荷が軽減する。 Coke oven gas and desulfurization liquid are cooled with seawater or ring water, and the temperature of the desulfurization liquid varies depending on the season. For example, in the winter when the temperature of the desulfurization liquid is low, the absorption efficiency is high, so the load on the desulfurization tower is reduced compared to the summer.

以上のことから、コークス炉の操業状況や気温の変化によって脱硫塔負荷が変動し、低負荷操業を行うことがある。その際に、吸収塔の脱硫液の循環量を減らしたり、脱硫液を噴霧するスプレーの位置を下げたりすることによって、循環液ポンプの電力削減を図ることが可能になる。 From the above, the desulfurization tower load fluctuates depending on the operating conditions of the coke oven and changes in temperature, and low-load operation may be performed. At this time, it is possible to reduce the power consumption of the circulating liquid pump by reducing the amount of desulfurizing liquid circulated in the absorption tower or by lowering the position of the sprayer that sprays the desulfurizing liquid.

（発明例）
図２に示したオンラインガス分析装置１を用いて、未精製のコークス炉ガス中の酸素の濃度を測定した。具体的には、装置１におけるサンプルガス採取管路（直径：２５Ａ）２０の一端２０ａを、図１に示したコークス炉ガス精製設備の電気集塵器（ＥＰ）と脱硫塔との間に接続した。そして、サンプルガス採取管路２０によりコークス炉ガス管路１０からサンプルガスＳを採取し（圧力：１０ｋＰａ、温度：８５℃）、採取したサンプルガスＳを測定管路（直径：８０Ａ）３１内を流通させつつ、発光部３２からレーザー光（光源：半導体レーザー、波長：７６０ｎｍ）を照射して、受光部３３によりレーザー光を受光し、解析部３４によりサンプルガスＳ中の酸素の濃度を測定した。上記測定は、ガス導入部３７、３８から７０℃に昇温した窒素ガスをそれぞれ流量：２５ＮＬ／ｍｉｎで導入し、また、排出管路５０に蒸気を供給しつつ（３００ｋＰａ）、排気装置６０により排気しながら行った（吸引流量：２００Ｌ／ｍｉｎ）。測定された酸素濃度を図３に示す。 (Invention example)
Using the online gas analyzer 1 shown in FIG. 2, the concentration of oxygen in unrefined coke oven gas was measured. Specifically, one end 20a of the sample gas collection pipe (diameter: 25A) 20 in the apparatus 1 is connected between the electrostatic precipitator (EP) and the desulfurization tower of the coke oven gas purification equipment shown in FIG. did. Then, the sample gas S is collected from the coke oven gas pipe 10 through the sample gas collection pipe 20 (pressure: 10 kPa, temperature: 85°C), and the sample gas S is passed through the measurement pipe (diameter: 80 A) 31. While flowing, a laser beam (light source: semiconductor laser, wavelength: 760 nm) was irradiated from the light emitting unit 32, the laser beam was received by the light receiving unit 33, and the concentration of oxygen in the sample gas S was measured by the analyzing unit 34. . The above measurement was performed by introducing nitrogen gas heated to 70° C. from the gas introduction sections 37 and 38 at a flow rate of 25 NL/min, and while supplying steam (300 kPa) to the exhaust pipe 50, using the exhaust device 60. This was done while exhausting the air (suction flow rate: 200 L/min). The measured oxygen concentration is shown in FIG.

（比較例）
発明例と同様に、サンプルガスＳ中の酸素濃度を測定した。ただし、サンプルガス採取管路２０の一端２０ａを、図１に示したコークス炉ガス精製設備におけるＢＳの出口側に接続した。その他の条件は、発明例と全て同じである。 (Comparative example)
As in the invention example, the oxygen concentration in the sample gas S was measured. However, one end 20a of the sample gas sampling pipe 20 was connected to the exit side of the BS in the coke oven gas purification equipment shown in FIG. All other conditions are the same as in the invention example.

図４は、発明例および比較例に対する、サンプルガス（すなわち、未精製のコークス炉ガス）中の酸素濃度の変動を示している。図４から、比較例については、酸素濃度は比較的緩やかに変動しているのに対して、発明例については、酸素濃度は急峻に変動していることが分かる。これは、本発明のオンラインガス分析装置によって、コークス炉ガスの酸素濃度を好感度に分析できることを示している。 FIG. 4 shows the variation in oxygen concentration in the sample gas (ie, unrefined coke oven gas) for the inventive example and the comparative example. From FIG. 4, it can be seen that in the comparative example, the oxygen concentration fluctuates relatively gently, whereas in the invention example, the oxygen concentration fluctuates steeply. This indicates that the oxygen concentration of coke oven gas can be analyzed with good sensitivity using the online gas analyzer of the present invention.

また、図４から、発明例と比較例とで、対応する酸素濃度が検出される時間が１１分程度ずれており、発明例では、比較例に比べて電気集塵器での酸素濃度の反応を迅速に検出できていることが分かる。また、発明例と比較例とでは、対応する酸素濃度は、比較例の方が０．８％低いことも分かる。これは、比較例については、発明例よりも酸素濃度変動の検出が遅れるために、脱硫塔における再生反応（ＮＨ_４ＳＨ＋１／２Ｏ_２→ＮＨ_４ＯＨ＋Ｓ）によって酸素がより消費されたためと考えられる。 In addition, from FIG. 4, the time at which the corresponding oxygen concentration is detected differs by about 11 minutes between the invention example and the comparative example. It can be seen that it can be detected quickly. Furthermore, it can be seen that the corresponding oxygen concentration between the invention example and the comparative example is 0.8% lower in the comparative example. This is considered to be because in the comparative example, the detection of oxygen concentration fluctuations was delayed compared to the invention example, so that more oxygen was consumed by the regeneration reaction (NH ₄ SH + 1/2O ₂ → NH ₄ OH + S) in the desulfurization tower.

本発明によれば、オンラインかつ連続的に未精製のコークス炉ガス中の成分を分析できるため、製鉄業において有用である。 According to the present invention, components in unrefined coke oven gas can be analyzed online and continuously, which is useful in the steel industry.

１オンラインガス分析装置
１０コークス炉ガス管路
２０サンプルガス採取管路
２０ａサンプルガス採取管路の一端
２０ｂサンプルガス採取管路の他端
３０分析部
３１測定管路
３１ａ測定管路の一端
３１ｂ測定管路の他端
３２発光部
３３受光部
３４解析部
３５，３６連結管路
３５ａ，３６ａ連結管路の端部
３７，３８ガス導入部
３９抑制部
４１，４２抜出管路
５０排出管路
６０排気装置
1 Online gas analyzer 10 Coke oven gas pipe 20 Sample gas collection pipe 20a One end of sample gas collection pipe 20b Other end of sample gas collection pipe 30 Analysis section 31 Measurement pipe 31a One end of measurement pipe 31b Measurement pipe Other end of the path 32 Light emitting section 33 Light receiving section 34 Analysis section 35, 36 Connecting pipe 35a, 36a Connecting pipe end 37, 38 Gas introduction section 39 Suppression section 41, 42 Extraction pipe 50 Discharge pipe 60 Exhaust Device

Claims

未精製のコークス炉ガス中の所定の成分の濃度をオンラインかつ連続的に分析するオンラインガス分析装置であって、
コークス炉ガス管路の外部に配置され、前記コークス炉ガス管路に一端が接続され、前記コークス炉ガス管路から前記コークス炉ガスの一部をサンプルガスとして採取するサンプルガス採取管路と、
前記サンプルガス採取管路から採取された前記サンプルガス中の所定の成分を分析するガス分析部と、
前記ガス分析部から前記サンプルガスを抜き出す第１の抜出管路および第２の抜出管路と、
を備え、
前記ガス分析部は、
測定管路であって、該測定管路の中央部に前記サンプルガス採取管路の他端がバルブのみを介して接続され、かつ前記測定管路の一端近傍に前記第１の抜出管路が接続されているとともに前記測定管路の他端近傍に前記第２の抜出管路が接続されている、測定管路と、
前記測定管路の前記一端に第１の連結管路を介して接続され、前記測定管路の他端に向かってレーザー光を照射する発光部と、
前記測定管路の前記他端に第２の連結管路を介して接続され、前記発光部から照射されたレーザー光を受光する受光部と、
前記発光部から発光したレーザー光の情報および前記受光部で受光されたレーザー光の情報から、前記サンプルガス中の所定の成分の濃度を解析する解析部と、
前記第１の連結管路および前記第２の連結管路に設けられ、不活性ガスを前記測定管路内に流入させるガス導入部と、
を有し、
前記第１の連結管路および前記第２の連結管路の前記測定管路側の端部が前記測定管路よりも小さい径を有して前記測定管路内に挿入されていることを特徴とするガス分析装置。 An online gas analyzer that continuously and online analyzes the concentration of a predetermined component in unrefined coke oven gas,
a sample gas sampling pipe arranged outside the coke oven gas pipe, one end connected to the coke oven gas pipe, and collecting a part of the coke oven gas from the coke oven gas pipe as a sample gas;
a gas analysis unit that analyzes a predetermined component in the sample gas collected from the sample gas collection pipe;
a first extraction conduit and a second extraction conduit for extracting the sample gas from the gas analysis section;
Equipped with
The gas analysis section includes:
a measurement pipe, the other end of the sample gas sampling pipe being connected to the center of the measurement pipe via only a valve, and the first extraction pipe near one end of the measurement pipe; is connected to the measurement pipe, and the second extraction pipe is connected near the other end of the measurement pipe;
a light emitting unit connected to the one end of the measurement pipe via a first connecting pipe and irradiating laser light toward the other end of the measurement pipe;
a light receiving part connected to the other end of the measurement pipe via a second connecting pipe, and receiving the laser beam irradiated from the light emitting part;
an analysis section that analyzes the concentration of a predetermined component in the sample gas from information on the laser light emitted from the light emitting section and information on the laser light received by the light receiving section;
a gas introduction section that is provided in the first connection pipe and the second connection pipe and causes inert gas to flow into the measurement pipe;
has
Ends of the first connecting pipe and the second connecting pipe on the measurement pipe side have diameters smaller than those of the measuring pipe, and are inserted into the measuring pipe. gas analyzer.

前記測定管路は、前記サンプルガス採取管路よりも大きな横断面積を有する、請求項１に記載のオンラインガス分析装置。 The online gas analysis device according to claim 1, wherein the measurement conduit has a larger cross-sectional area than the sample gas sampling conduit.

前記第１の抜出管路は前記第１の連結管路の前記測定管路側の端部の鉛直方向下方にて前記測定管路に接続されており、前記第２の抜出管路は前記第２の連結管路の前記測定管路側の端部の鉛直方向下方にて前記測定管路に接続されている、請求項１または２に記載のオンラインガス分析装置。 The first extraction conduit is connected to the measurement conduit vertically below the end of the first connection conduit on the measurement conduit side, and the second extraction conduit is connected to the 3. The online gas analyzer according to claim 1, wherein the second connecting pipe is connected to the measurement pipe at a position vertically below the end of the second connection pipe on the measurement pipe side.

前記第１の連結管路および前記第２の連結管路の前記測定管路側の端部の外表面に、前記サンプルガスに含まれる成分の凝縮物が前記第１の連結管路および前記第２の連結管路が閉塞するのを抑制する抑制部が設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置。 The condensate of the components contained in the sample gas is deposited on the outer surface of the ends of the first connecting pipe and the second connecting pipe on the measurement pipe side. The online gas analyzer according to any one of claims 1 to 3, further comprising a suppressing portion that suppresses clogging of the connecting pipe.

前記サンプルガス採取管路内を流通する前記サンプルガスを加熱する加熱器をさらに備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置。 The online gas analysis device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a heater that heats the sample gas flowing through the sample gas collection pipe.

請求項１～５のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置における前記サンプルガス採取管路の前記一端をコークス炉ガス精製設備における電気集塵器の入口側または出口側に接続し、前記サンプルガス採取管路により前記コークス炉ガス管路からコークス炉ガスの一部をサンプルガスとして採取し、採取した前記サンプルガスを前記測定管路内を流通させつつ、前記発光部からレーザー光を照射して前記受光部により前記レーザー光を受光し、前記解析部により前記サンプルガス中の酸素の濃度を解析し、解析結果に基づいて、前記電気集塵器の運転を管理することを特徴とする電気集塵器の運転方法。 The one end of the sample gas sampling pipe in the online gas analyzer according to any one of claims 1 to 5 is connected to the inlet side or outlet side of an electrostatic precipitator in coke oven gas purification equipment, and Part of the coke oven gas is collected as a sample gas from the coke oven gas pipe through the gas sampling pipe, and while the sample gas is flowing through the measurement pipe, a laser beam is irradiated from the light emitting part. the laser beam is received by the light receiving section, the analysis section analyzes the concentration of oxygen in the sample gas, and the operation of the electrostatic precipitator is managed based on the analysis result. How to operate a dust collector.

請求項１～５のいずれか一項に記載のオンラインガス分析装置における前記サンプルガス採取管路の前記一端をコークス炉ガス精製設備における脱硫塔の入口側または出口側に接続し、前記サンプルガス採取管路により前記コークス炉ガス管路からコークス炉ガスの一部をサンプルガスとして採取し、採取した前記サンプルガスを前記測定管路内を流通させつつ、前記発光部からレーザー光を照射して前記受光部により前記レーザー光を受光し、前記解析部により前記サンプルガス中の硫化水素の濃度を解析し、解析結果に基づいて、前記脱硫塔に添加する触媒の量、脱硫液の循環量、再生空気量および循環液のスプレー位置の少なくとも１つを調整することを特徴とする脱硫塔の運転方法。
The one end of the sample gas sampling pipe in the online gas analyzer according to any one of claims 1 to 5 is connected to the inlet side or outlet side of a desulfurization tower in coke oven gas purification equipment, and the sample gas sampling A part of the coke oven gas is collected as a sample gas from the coke oven gas pipe through a pipe, and while the sample gas is flowing through the measurement pipe, a laser beam is irradiated from the light emitting part to The laser beam is received by the light receiving section, the concentration of hydrogen sulfide in the sample gas is analyzed by the analysis section, and based on the analysis results, the amount of catalyst to be added to the desulfurization tower, the amount of circulation of the desulfurization liquid, and the amount of regeneration are determined. A method for operating a desulfurization tower, which comprises adjusting at least one of the amount of air and the spray position of circulating liquid.