JPH04130057U - 連続ガスサンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答遅れの少ない連続ガスサンプリング装置
を得る。 【構成】 サンプリング対象物内に挿入されるガス採取
プローブ１、同ガス採取プローブの出口に順次接続され
る逆洗ノズル付のボール充てんフィルタ４、水分除湿器
１０、精密フィルタ１１、圧力調節計１２および流量調
節計１３を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、石炭ガス化炉において高温高圧の下で生成された石炭ガス化ガス等 を連続的に分析計へ導入するための連続ガスサンプリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、エネルギ源の多様化と発電の高効率化とを図る目的で、石炭から発電用 燃料ガス（以下石炭ガスという）を製造する、噴流床及び流動床石炭ガス化プロ セスの研究開発が進められている。

【０００３】 上記石炭ガス化炉の安全性を確保し、的確な運転制御を行うためには、石炭ガ ス中のガス組成を短時間に精度よく連続して分析することが、石炭ガス化プロセ スを確立するうえで重要な課題になっている。

【０００４】 しかし、上記石炭ガスにはＨ₂ 、ＣＯ、ＣＯ₂ 、炭化水素の他にタール、ダス ト及び水分を多量に含んでいるため、サンプリングした石炭ガスを直接分析計へ 導入することは分析計の特性上不可能であった。そこで、サンプリングを行った 石炭ガスを、サイクロンを通したり、水洗浄操作等を行う方法がある。また本考 案者が提案した高温高圧下で石炭ガスをボール充てんフィルタ、タール・ダスト 捕集ホルダ、ガス冷却器を連結したガスサンプリング装置に導き脱塵、脱水を行 う連続ガスサンプリング装置がある（実願昭６３−１５８５２５）。

【０００５】 上記連続ガスサンプリング装置の具体的な一実施例の概略を図２にて説明する 。

【０００６】 図においてＡは石炭ガス化炉、１はガス採取プローブ、２はフランジ、３はボ ールバルブ、４はボール充てんフィルタ、４ａはステンレス製金網、４ｂはアル ミナボール、４ｃは目皿、４ｄ，７ｂは差圧計、４ｅ，１５ｂは圧力計、４ｆ， ７ｃは配管、５ａ，ｂ，１１はストップバルブ、５ｂ，１５ｃはＮ₂ パイプ、５ ｃはガス導入ノズル、７はタール・ダスト捕集ホルダ、７ａは円筒濾紙、８は保 温部材、９，１０は温度調節装置、１２はスパイラル管、１３，１５ａはニード ルバルブ、１４は液槽、１６ａ，１６ｂはバルブ、１６ｃ，１６ｄはノズルであ る。

【０００７】 以上の装置は石炭ガスを高温高圧下でサンプリングして、連続的かつ迅速に精 製し分析計へ導入するものである。また石炭ガスを精製する際に生じるダストを 無人で効率よくサンプリング装置から石炭ガス化炉内に逆送することが可能とな り、ダストの排気の手間が不要となることを特徴としている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

前記従来装置を運用するのにあたって、超微粒子の脱塵用として用いられてい るダスト・タール捕集ホルダ（精密フィルタ）に挿着された円筒濾紙は過剰なダ ストを捕集すると、円筒濾紙にかかる圧損が急上昇し、円筒濾紙の脱落及び破損 の原因となっていた。

【０００９】 一方、円筒濾紙はシリカ及びガラス繊維を円筒状に成型した物を使用するため 取扱い時の破損の恐れがあった。またダスト・タール捕集ホルダに円筒濾紙を挿 着するには熟練を要する欠点があった。

【００１０】 又、サンプリング装置のガス採取プローブ、充てんフィルタは充てんフィルタ の機能を回復させるため定期的に逆洗（遠隔操作によりダストを炉内にパージす る。）を行なう必要上出来るだけサンプリング座の近くに設置し、ダスト・ター ル捕集ホルダは円筒濾紙の交換を手動で行なうため安全上分析計の近くに設置し ている。このことから充てんフィルタ〜ダスト・タール捕集ホルダ間の距離はサ ンプリング場所に大きく左右され数ｍ〜数百ｍの配管を要し、安定したガスサン プリングを得るには水分の凝縮を防止する温度コントロールの精度及び温調設備 費の費用が大きくなる欠点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記課題を解決するため次の手段を講ずる。

【００１２】 すなわち、連続ガスサンプリング装置として、サンプリング対象物内に挿入さ れるガス採取プローブと、同ガス採取プローブの出口に順次接続される逆洗ノズ ル付のボール充てんフィルタ、水分除湿器、精密フィルタ、圧力調節計および流 量調節計とを設ける。

【００１３】

【作用】

上記手段により、サンプリング対象物内、例えば石炭ガス化炉内等の高温高圧 ガスは、ガス採取プローブにより採取され、ボール充てんフィルタへ送られる。 同フィルタ内では上記ガス中に含まれるダストがボールに衝突して同ボール間に 堆積し、ダストが除かれたガスのみが上記ボール充てんフィルタを通過する。上 記フィルタを通過したガスは、水分除湿器（電気式冷凍機）に送られ、ガス温度 を室温以下まで冷却される。冷却により凝縮した水分は強制的に系外に放出され る。上記水分除湿器を通過した室温ガスは焼結フィルタを備えた精密フィルタに 送られ前記フィルタで脱塵できなかった少量の超微粒子が除去される。その後ク リーンなガスが圧力調節計、流量調節計を経由して一定流量で後段のガス分析計 に供給される。

【００１４】 上記ボール充てんフィルタは、ボール間に多量のダストが堆積して機能低下し た場合には、逆洗ノズルによってフィルタ内を逆流させ、堆積したダストを石炭 ガス化炉内等に逆送し、機能を回復させる。

【００１５】 以上のようにして上記サンプリング対象物のガス、すなわち石炭ガスを高温高 圧下でサンプリングし連続的かつ迅速に精製しながら分析計に導入することがで きる。また、石炭ガスを精製する際に生じるダストを無人で効率よくサンプリン グ装置から石炭ガス化炉内に逆送することができ、ダストの廃棄の手間が不要と なった。

【００１６】

【実施例】

本考案の一実施例を図１により説明する。

【００１７】 図にてサンプリング対象物の石炭ガス化炉Ａ内に挿入されたガス採取プローブ １がその出口フランジ２、ボールパルプ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。ボール充てんフィルタ４の前方にはガス導入ノズル４ｈ、ニ ードルバルブ４ｇ及びＮ₂ パイプ４ｉを介して図示しないＮ₂ ボンベが接続され ている。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 １００ｍｍの高さに充しんし、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４ｂ前後の圧損測定用の差圧計４ｄと圧力計４ｅが配管４ｆを介して接続 される。またボール充てんフィルタ４の底部は逆洗（ガス導入）ノズル５ｃ、ス トップバルブ５ａ及びＮ₂ 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。

【００１８】 ガス採取プローブ１、ボールバルプ３、ボール充てんフィルタ４は保温部材６ によって覆われており、保温部材６にはヒータを有する温度調節装置７が接続さ れ一定温度に加熱されている。

【００１９】 ボール充てんフィルタ４の出口部にはストップバルブ８を介して順次分析計に 必要なガス量を通気するため、水分除湿器１０（電子式冷凍機）、ストップバル ブ１１ａ、精密フィルタ１１、ストップバルブ１１ｂ、圧力調節計１２、流量調 節計１３が接続されている。またストップバルブ８の出口部から分岐してガスサ ンプリングの応答性を早くするためのガス放出用のニードルバルブ９がつながれ る。

【００２０】 水分除湿器１０は充てんフィルタ４を通過した高温ガス（水分を含む）ガスを 室温以下に急冷し水分のみをドレンとして系外に定期的に排出する。また、精密 フィルタ１１には内部に２μｍの焼結フィルタを有し、同精密フィルタの前後の 差圧を検出する差圧計１１ｃが接続されている。

【００２１】 以上において、石炭ガスのサンプリングは次のように行う。 まずストップバルブ５ａとストップバルブ８、ボールバルブ３を閉じ、Ｎ₂ パ イプ４ｉのニードルバルブ４ｇを除々に開き、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石炭ガス化炉Ａ内の圧力と一致させる。次に温 度調節装置７により保温材６を加温しガス採取プローブ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 湿器１０を稼動させ、水分除湿器１０内の温度を０℃に調節する。次にボールバ ルブ３、ストップバルブ８を全開にした後、ボール充てんフィルタ４内の流速を ０．０１〜０．０５ｍ／ｓとなるようにガス放出用ニードルバルブ９を除々に開 け図示しない排ガス処理装置（大気圧系）に通気する。一方、図示しない分析計 へ石炭ガスを供給する為にはストップバルブ１１ａ，１１ｂを全開し、水分除湿 器１０、精密フィルタ１１、圧力調節計１２、流量調節計１３の順にガスを通気 する。圧力調節計１２はガス分析計に供給可能な圧力０．５〜１ｋｇ／ｃｍ² Ｇ にコントロールさせ、流量調節計１３にて２〜１０リットル／ｍｉｎで安定供給 を行なう。

【００２２】 上記のように石炭ガスを装置内に通気すると、石炭ガス中に含まれるダストは 、ボール充てんフィルタ４内のアルミナボール４ｂと衝突を繰り返しながらアル ミナボール４ｂ間に堆積し、ダストが除かれたガスのみがボール充てんフィルタ ４を通過する。

【００２３】 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、これはアルミナボール４ｂ前後の差圧計４ｄにより示さ れる差圧が急上昇することにより判断できる。

【００２４】 例えば直径６０ｍｍの容器内に１００ｍｍの高さにアルミナボール４ｂを充て んした場合、ボール充てんフィルタ４の機能維持できる差圧の目安はおおよそ０ ．４５ｋｇ／ｃｍ² Ｇ程度であり、脱塵量は平均直径１μｍのダストの場合５６ ｇ程度である。稼動時間は、ダスト濃度にも左右されるが、ダスト濃度１０ｇ／ Ｎｍ³ の場合おおよそ２０時間（連続）の処理は可能である。

【００２５】 また、機能低下したボール充てんフィルタ４は、ストップバルブ８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５ｃよりフィル タ４内に０．２ｍ／ｓ以上の流速で２分間逆流させ、捕集したダストを石炭ガス 化炉Ａ内に逆送することによって、ダスト捕集以前の状態に機能を回復させるこ とができる。なお、アルミナボール４ｂは金網４ａが設けられているため、窒素 ガスの逆流によって石炭ガス化炉Ａ内に送られることはない。

【００２６】 ボール充てんフィルタ４を通過した石炭ガスは、精密フィルタ１１に導入され 、そこでボール充てんフィルタ４で脱塵できなかった超微粒子のダスト及びター ルが除去される。精密フィルタ１１内に設けられた焼結フィルタの交換は、ダス ト及びタールの付着により生じ、差圧計１１ｃにより検出される圧損の大きさと 流量低下によって判定し、新品と交換することで、精密フィルタ１１の機能は維 持できる（ダスト及びタール濃度に影響されるが目安として１回／５日程度の交 換）。 以上により、石炭ガスを高温高圧下でサンプリングし連続的かつ迅速に 精製を行い脱塵部及びサンプリング配管での応答遅れを最小限に押え、分析計に ガスを導入することができる。

【００２７】 また、石炭ガスを精製する際に生じるダストを無人で効率よくサンプリング装 置から石炭ガス化炉内に逆送することが可能となり、ダストの廃棄の手間が不要 となった。さらに水分は水分除湿器１０で室温以下にガスが冷却されるため、水 分除湿器以降の配管及びバルブ、精密フィルタ１１は高圧仕様のみで構成され安 全の確保は容易に行なえ、装置費用は大幅に削減できた。

【００２８】

【考案の効果】

以上に説明したように、本考案によればサンプリング対象のガスを高温高圧下 でサンプリングし連続的かつ迅速に精製し分析計までの応答遅れをできるだけ少 なくした状態で分析計に導入することができる。

【００２９】 また、採集したガスを精製する際に生じるダストを無人で効率よくサンプリン グ装置からサンプリング対象物内に逆送することが可能となり、ダストの廃棄の 手間が不要となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成系統図である。

【図２】従来例の構成系統図である。

【符号の説明】

１ ガス採取プローブ 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 ４ｈ ガス導入ノズル ４ｇ ニードルバルブ ４ｉ Ｎ₂ パイプ ５ａ ストップバルブ ５ｂ Ｎ₂ パイプ ５ｃ ガス導入ノズル ６ 保温材 ７ 温度調節装置 ８ ストップバルブ ９ ガス放出用ニードルバルブ １０ 水分除湿器 １１ 精密フィルタ １１ａ ストップバルブ １１ｂ ストップバルブ １１ｃ 差圧計 １２ 圧力調節計 １３ 流量調節計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 亀野 信哉 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 サンプリング対象物内に挿入されるガス
   採取プローブと、同ガス採取プローブの出口に順次接続
   される逆洗ノズル付のボール充てんフィルタ、水分除湿
   器、精密フィルタ、圧力調節計および流量調節計とを備
   えてなることを特徴とする連続ガスサンプリング装置。