JPH0755663A - 亜硫酸ガスサンプリング装置 - Google Patents

亜硫酸ガスサンプリング装置

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JPH0755663A
JPH0755663A JP19718093A JP19718093A JPH0755663A JP H0755663 A JPH0755663 A JP H0755663A JP 19718093 A JP19718093 A JP 19718093A JP 19718093 A JP19718093 A JP 19718093A JP H0755663 A JPH0755663 A JP H0755663A
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Naoharu Hayashida
直治 林田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温高圧ガス中のSO2 がドレンに溶解する
ことなく、また、水蒸気分圧が2℃飽和値より小さくな
らず、ガス分析計による計測精度を確保することがで
き、ガスサンプリングを容易に行うことができる装置を
実現する。 【構成】 高温高圧ガスを内蔵するサンプリング対象物
15内に挿入されたガス採取プローブ1とガス分析計1
2の間にバルブ3、フィルタ4,7、減圧弁8、水分除
湿ユニット11を順次接続し、ガス採取プローブ1から
減圧弁8に至る機器の外側に温度調節装置10が設けら
れた保温部材9を配設し、水分除湿ユニット11は恒温
槽11d内に収納し、ガス採取プローブ1とフィルタ4
には逆洗ノズル1a,5cを接続したことによって、サ
ンプリング対象物15内の高温高圧ガスを連続的かつ迅
速にサンプリングすることができ、SO2 がドレン中に
溶解してサンプルガスの分析精度を低下させることがな
く、プローブ1やフィルタ4,7中に堆積した灰や石灰
石を容易に除去することができる装置を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭等の固体燃料や石
炭水混合燃料、重油等の液体燃料を用いる加圧流動床ボ
イラ等から発生する亜硫酸ガス(以下SO2 ガスとす
る)の測定に適用されるSO2 ガスサンプリング装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】二度のオイルショック以来、世界各国に
おいて石油代替エネルギ開発の一環として、石炭の利用
が高まり、石炭エネルギ転換技術として石炭焚流動床燃
焼炉及び加圧型石炭焚流動床燃焼炉(以下加圧流動床ボ
イラとする)、加圧型流動床、噴流床石炭ガス化炉等の
実用化研究が盛んに行われている。
【0003】この中で、加圧流動床ボイラは、設備が小
さく建設費が安いこと、炉内脱硫が可能なこと、ガスタ
ービンとの組合せによる発電効率の向上が見込まれるこ
となどの特徴があることから、開発至近距離にあるボイ
ラとして注目されている。
【0004】上記加圧流動床ボイラでは、高圧下(15
気圧)で脱硫剤として用いられる石灰石あるいはドロマ
イトについて、その中に含まれるCaOが燃料(石炭)
中の燃焼性の硫黄(S)量に対して1〜2倍になるよう
に調整されて炉内に投入され、空気で流動床を形成す
る。
【0005】そして、この流動床中に燃料(石炭)を供
給し、800〜900℃の最適な脱硫温度にて燃焼させ
ることにより、燃焼とともに発生するS化合物をCaに
固定させ、炉内脱硫を行っている。この脱硫率は95%
以上である。
【0006】従来の燃焼排ガスのサンプリング装置につ
いては、常圧のボイラ等にて適用されていたものであ
り、燃焼排ガスはフィルタ及びサイクロン等の中を通過
させて脱塵した後、配管の自然放冷により常温付近まで
冷却し、SOX 計へ導いていた。
【0007】SOX 計内では、サンプリングガスは更に
2℃に冷却され、2℃の飽和水蒸気を含んだガスに調整
され、赤外吸光光度法により定量していた。なお、2℃
の飽和水蒸気を含んだガスとするのは、SOX 計測時の
防害成分である水蒸気による赤外吸収ピークの補正を自
動的に行わせるためである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の前記ガスサンプ
リング装置について、加圧状態の加圧流動床ボイラの燃
焼排ガスに適用した場合、下記の課題がある。
【0009】(1)燃焼排ガスを冷却して燃焼排ガス中
の水蒸気をドレン化させると、ドレンへSO2 は吸収さ
れる。例えば、常圧、20℃のSO2 100ppm は、
0.0032g・SO2 /100g・H2 Oの割合で水
に溶解するのに対し、16ata、20℃のSO2 100p
pm は、0.0505g・SO2 /100g・H2 Oの
割合で水に溶解する。このようにドレンが析出すると、
圧力に比例してSO2 が水に溶解し易くなるため、加圧
下では常圧よりもSO2 の計測値は小さな値となる。
【0010】(2)加圧下で燃焼排ガスを冷却し、それ
を常圧にすると、燃焼排ガス中の水蒸気分圧が2℃飽和
値よりも小さくなることがある。燃焼排ガス中の水蒸気
分圧が2℃飽和値より小さくなると、SOX 計での水蒸
気による赤外光吸収ピークの補正が正しく行われず、実
際のSOX 値よりも小さな値として計測することにな
る。本発明は上記の課題を解決しようとするものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のSO2 ガスサン
プリング装置は、先端が高温高圧ガスを内蔵するサンプ
リング対象物内に挿入され第1の逆洗ノズルが接続され
たガス採取プローブ、同プローブにバルブを介して接続
され第2の逆洗ノズルが接続され圧力計と差圧計が設け
られたフィルタ、同フィルタに接続された減圧弁、上記
ガス採取プローブから減圧弁に至る機器の外側に設けら
れこれらを保温する保温部材、同保温部材に設けられた
温度調節装置、上記減圧弁に接続され水分を外部に排出
させるポンプが設けられガス分析計が接続された水分除
湿ユニット、および同ユニットが収納された恒温槽を備
えたことを特徴としている。
【0012】
【作用】上記において、サンプリング対象物内の高温高
圧ガスをサンプリングする場合、これに先立って、第2
の逆洗ノズルよりガスを供給し、フィルタ内をサンプリ
ング対象物内と同一の高圧状態とし、また、温度調節装
置を作動させて、ガス採取プローブから減圧弁に至る機
器をサンプリング対象物内と同一の高温状態とする。
【0013】この状態で、バルブを開くと、サンプリン
グ対象物内の高温高圧ガスは逆洗ノズル付のガス採取プ
ローブにより採取され、フィルターへ送られる。上記高
温高圧ガスには灰及び石灰石粒子が含まれており、その
一部が上記プローブに堆積するが、これらは第1の逆洗
ノズルより定期的にN2 パージを行うことにより除去さ
れ、粒子による閉塞は防止される。
【0014】上記ガス採取プローブを通過した高温高圧
ガス中に含まれる灰及び石炭石粒子はフィルタにより除
去され、ガスのみがフィルタを通過する。灰及び石灰石
粒子が除去されたクリーンなガスは、減圧弁で水分除湿
ユニット内に通気できる圧力まで降圧された後、一定温
度に加熱保温された水分除湿ユニットに供給される。
【0015】水分除湿ユニットに供給されたガスは、水
分が分離されてポンプによりユニット外に排出され、除
湿が行われる。水分除湿ユニットを通過したガスは、一
定流量でサンプルガスとしてガス分析計(SOX 計)に
供給され、サンプルガスの成分分析が行われる。
【0016】なお、上記フィルタは、灰及び石灰石(微
粉)が堆積して機能低下した場合には、第2の逆洗ノズ
ルによってN2 ガスをフィルタ内に逆流させ、堆積した
灰及び石灰石(微粉)をサンプリング対象物内等に逆送
し、機能を回復させる。
【0017】上記により、サンプリング対象物内の高温
高圧ガスを連続的かつ迅速にサンプリングすることがで
き、SO2 がドレン中に溶解してサンプルガスの分析精
度を低下させることがなく、プローブやフィルタ中に堆
積した灰や石灰石を容易に除去することができる装置を
実現する。
【0018】
【実施例】本発明の一実施例に係る装置を図1により説
明する。図1において、サンプリング対象物の加圧流動
床ボイラ炉15内に挿入された逆洗ノズル付きのガス採
取プローブ1がその出口フランジ2、ボールバルブ3を
順次介してボール充てんフィルタ4に接続されている。
逆洗ノズル付のガス採取プローブ1には逆洗ノズル1
a、ニードルバルブ1b及びN2 パイプ1cを介して図
示しないN2 ボンベが接続されている。
【0019】また、ボール充てんフィルタ4内には、上
部にステンレス製金網4aを設け、その下部にアルミナ
ボール4b(例えば直径1mmのアルミナボール)を約5
0mmの高さに充てんし、更に、その下にアルミナボール
4bの保持用として目皿4cを配置している。さらに、
ボール充てんフィルタ4の側部には、アルミナボール4
b前後の圧損測定用の差圧計4dと圧力計4eが配管4
fを介して接続されている。
【0020】また、ボール充てんフィルタ4の上部は、
逆洗(ガス導入)ノズル5c、ストップバルブ5a及び
2 パイプ5bを介して図示しないN2 ボンベに接続さ
れている。
【0021】ボール充てんフィルタ4の出口部には、ス
トップバルブ6を介して焼結フィルタを備えた精密フィ
ルタ7が接続され、さらにその先に減圧弁8が接続され
ている。
【0022】上記逆洗ノズル付のガス採取プローブ1、
ボールバルブ3、ボール充てんフィルタ4、精密フィル
タ7、減圧弁8は保温部材9によって覆われており、保
温部材9にはヒータを有する温度調節装置10が接続さ
れ一定温度に加熱されている。
【0023】減圧弁8の出口側には水分除湿ユニット1
1が接続されており、水分除湿ユニット11は、高分子
膜11aと水分を系外へ排気させるための空気キャリヤ
ーガスの発生源ポンプ11b及び配管11cで構成さ
れ、温度加熱手段を備えた恒温槽11d内に挿入されて
いる。また、水分除湿ユニット11の出口部には、テフ
ロン配管11eを介して連続ガス分析計(SOX 計)1
2が接続されている。
【0024】次に、上記図1に示す装置を用いた加圧流
動床ボイラー炉内ガスのサンプリングについて、以下に
説明する。まず、減圧バルブ8、及びボールバルブ2を
閉じた状態で、N2 パイプ5bに設けられたニードルバ
ルブ5aを徐々に開き、圧力計4eを見ながら窒素ガス
を供給し、サンプリング系の圧力を加圧流動床ボイラ炉
15内の圧力と一致させる。
【0025】その後、温度調節装置10により保温部材
6を加温し、逆洗ノズル付のガス採取プローブ1、ボー
ルバルブ3、ボール充てんフィルタ4、精密フィルタ
7、減圧弁8の温度を水分が凝縮しない温度まで上げる
とともに、水分除湿ユニット11が挿入されている恒温
槽11dを高分子膜11aの使用可能温度まで加熱し、
ポンプ11b及びガス分析計12を稼動させる。
【0026】次に、ボールバルブ3、ストップバルブ6
を全開にして、加圧流動床ボイラ炉内ガスをボール充て
んフィルター4内及び精密フィルタ7内を通過させ、減
圧弁8により大気圧まで減圧し、1〜3リットル/min のガ
ス流量で水分除湿ユニット11内を通過させて、ガス分
析計12に安定供給する。
【0027】上記加圧流動床ボイラ炉内ガスをガスサン
プリング装置内に通気するときには、ガス中に含まれる
灰及び石灰石は逆洗ノズル付のガス採取プローブ1及び
ボール充てんフィルタ4内のアルミナボール4b間に堆
積し、微粉状態の灰及び石灰石を除かれたガスがボール
充てんフィルタ4を通過する。
【0028】上記ボール充てんフィルタ4の機能低下
は、アルミナボール4b間にダストが緻密に溜ることに
より生じるが、これはアルミナボール4b層の前後に接
続された差圧計4dにより示される差圧が急上昇するこ
とにより判断することができる。
【0029】また、機能低下したボール充てんフィルタ
4については、ストップバルブ6を閉じてストップバル
ブ5aを開き、N2 ボンベから窒素ガスを逆洗ノズル5
cによりフィルター4内に送り込み、捕集した灰及び石
灰石(微粉)を加圧流動床ボイラ炉15内に逆送するこ
とによって捕集以前の状態に戻し、機能を回復させるこ
とができる。
【0030】上記ボール充てんフィルタ4を通過したガ
スは精密フィルタ7に送られ、ボール充てんフィルタ4
により除去されずに通過した超微粒子の灰及び石灰石は
精密フィルタ7で除去される。この精密フィルタ7が機
能低下した場合は、精密フィルタ7内に設けられた焼結
フィルタを新品と交換することで精密フィルタ7の機能
は維持することができる。
【0031】上記精密フィルタ7を通過したガスは、一
定温度に加熱保温(水分除湿ユニットの使用限界温度以
下)された水分除湿ユニット11に供給され、同ユニッ
ト11内の高分子膜11aにより強制的に水分のみが分
離されて、ポンプ11bにより供給された空気キャリア
ーガスによりユニット11外に排出され、除湿が行われ
る。
【0032】上記水分除湿ユニット11の除湿能力は、
高分子膜の容積に比例し、ガス流量に反比例するため、
水分除湿ユニット11の選定に当っては、温度、流量、
容積等を十分に検討する必要がある。なお、上記の水分
除湿ユニット11は、商品名をパーマピュアドライヤー
として販売されている。
【0033】上記水分除湿ユニット11を通過したガス
は、同ユニット11に接続されたガス分析計(SO
X 計)12にサンプルガスとして供給され、サンプルガ
スの成分分析が行われる。
【0034】上記により、加圧流動床ボイラ排ガスを高
温高圧下でサンプリングし連続的かつ迅速に精製するこ
とが可能となり、また、水分は効率良く系外に排出さ
せ、SO2 ガスのドレン化を防止しながら分析計へガス
を導入することが可能となり、更に、加圧流動床ボイラ
排ガスを精製する際に生じる灰及び石灰石を無人で効率
よくサンプリング装置から加圧流動床ボイラ炉内に逆送
することができるため、灰及び石灰石の廃棄の手間が不
要となった。
【0035】
【発明の効果】本発明のSO2 ガスサンプリング装置
は、高温高圧ガスを内蔵するサンプリング対象物内に挿
入されたガス採取プローブとガス分析計の間にバルブ、
フィルタ、減圧弁、水分除湿ユニットを順次接続し、ガ
ス採取プローブから減圧弁に至る機器の外側に温度調節
装置が設けられた保温部材を配設し、水分除湿ユニット
は恒温槽内に収納し、ガス採取プローブとフィルタには
逆洗ノズルを接続したことによって、サンプリング対象
物内の高温高圧ガスを連続的かつ迅速にサンプリングす
ることができ、SO2 がドレン中に溶解してサンプルガ
スの分析精度を低下させることがなく、プローブやフィ
ルタ中に堆積した灰や石灰石を容易に除去することがで
きる装置を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るSO2 ガスサンプリン
グ装置の説明図である。
【符号の説明】
1 ガス採取プローブ 1a 逆洗ノズル 1b ニードルバルブ 1c N2 パイプ 2 フランジ 3 ボールバルブ 4 ボール充てんフィルタ 4a ステンレス製金網 4b アルミナボール 4c 目皿 4d 差圧計 4e 圧力計 4f 配管 5a ストップバルブ 5b N2 パイプ 5c 逆洗ノズル 6 ストップバルブ 7 精密フィルタ 8 減圧弁 9 保温部材 10 温度調節装置 11 水分除湿ユニット 11a 高分子膜 11b ポンプ 11c 配管 11d 恒温槽 11e テフロン配管 12 ガス分析計 15 加圧流動床ボイラ炉

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端が高温高圧ガスを内蔵するサンプリ
    ング対象物内に挿入され第1の逆洗ノズルが接続された
    ガス採取プローブ、同プローブにバルブを介して接続さ
    れ第2の逆洗ノズルが接続され圧力計と差圧計が設けら
    れたフィルタ、同フィルタに接続された減圧弁、上記ガ
    ス採取プローブから減圧弁に至る機器の外側に設けられ
    これらを保温する保温部材、同保温部材に設けられた温
    度調節装置、上記減圧弁に接続され水分を外部に排出さ
    せるポンプが設けられガス分析計が接続された水分除湿
    ユニット、および同ユニットが収納された恒温槽を備え
    たことを特徴とする亜硫酸ガスサンプリング装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010237221A (ja) * 2003-10-16 2010-10-21 Spectrasensors Inc パイプライン中の天然ガス中の水蒸気を定量するための装置および方法
CN105651562A (zh) * 2015-12-23 2016-06-08 中煤科工集团重庆研究院有限公司 管路用气体采样装置

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