(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルガスを噴出させるサンプルガス噴出口（２１）が上向きに配されるサンプルガス管（２）と、該サンプルガス管の周囲に配され上向きに空気を噴出させる空気噴出口（３１）を有する空気供給管（３）と、該空気供給管の周囲に配され燃焼ガスを中心に向けて噴出する燃焼ガス噴出口（４１）を有する燃焼ガス供給管（４）と、サンプルガスの温度を調節するための温度調節部（５）とを具備することを特徴とする分析用バーナ。
【請求項２】
空気噴出口（３１）は、サンプルガス噴出口（２１）の周囲に周方向に間隔を空けて複数等間隔に配されることを特徴とする請求項１記載の分析用バーナ。
【請求項３】
燃焼ガス供給管（４）の上端部に、半径内方向に折り曲げ状態の内向フランジ（４４）が形成され、該内向フランジが空気噴出口（３１）より上方位置で空気供給管（３）の外側上端部（３４ａ）との間に燃焼ガス噴出口（４１）を形成していることを特徴とする請求項１または２記載の分析用バーナ。
【請求項４】
温度調節部（５）は、ヒータ部（５１）と温度を保持するための保温体（５２）とから構成され、ヒータ部が、サンプルガス管（２）と燃焼ガス供給管（４）と空気供給管（３）と空気導入口（３２）と燃焼ガス導入口（４２）とを覆う状態に配されることを特徴とする請求項１、２または３記載の分析用バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分析用バーナに係り、特に炎光原子発光スペクトルによるガス中のアルカリ金属濃度等の分析に用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加圧流動層ボイラ、石炭ガス化炉等の複合発電プラントにおいては、高温ガス中のアルカリ金属成分がプラント内部の表面に与える影響を鑑み、プラントの耐久期間の延長を図るために、高温ガス中のＮａＣｌ，Ｎａ2ＳＯ4，ＫＣｌ，Ｋ2ＳＯ4等のアルカリ金属成分を計測することが必要である。
【０００３】
従来、プロパン燃焼用バーナを転用して、高温ガス中のアルカリ金属濃度の測定が行われていた。
これは、強熱した原子の発生する原子発光スペクトルの発光強度を計測して濃度測定を行うもので、発光強度が安定した状態での計測が必要であり、測定精度が炎光の安定性に依存する可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、プロパン燃焼用バーナは、ボイラ等の高温ガス中の濃度測定精度が低く、また、アルカリ金属成分が高濃度である場合には、分析用バーナの内部においてアルカリ金属成分が凝縮付着するため、濃度測定機能が損なわれてしまう。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
▲１▼濃度測定の精度を向上させること。
▲２▼測定範囲の拡大を図ること。
▲３▼発光強度の安定性を確保すること。
▲４▼アルカリ金属成分の凝縮を防止すること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
サンプルガスを噴出させるサンプルガス噴出口が上向きに配されたサンプルガス管と、該サンプルガス管の周囲に配されサンプルガスと同方向に空気を噴出させる空気噴出口を有する空気供給管と、該空気供給管の周囲に配され燃焼ガスを中心に向けて噴出するための燃焼ガス噴出口を有する燃焼ガス供給管と、サンプルガスの温度を調節するための温度調節部とを具備する。
サンプルガス管と空気供給管と燃焼ガス供給管とは、互いに同心円状に配される。
空気噴出口は、サンプルガス噴出口の周囲に周方向に間隔を空けて複数等間隔に配されるとともに、サンプルガス噴出口と同一高さに設定される。
燃焼ガス供給管の上端部に、半径内方向に突出した状態の内向フランジが形成され、該内向フランジが空気供給管の噴出口より上方位置で空気供給管の外側上端部との間に燃焼ガス噴出口を形成している。
前記温度調節部は、ヒータ部と温度を保持するための保温体とから構成され、ヒータ部と保温体とは、サンプルガス管と、空気供給管およびその空気導入口と、燃焼ガス供給管およびその燃焼ガス導入口とを覆う状態に配される。
燃焼ガスとしては、水素ガス、メタンガス、プロパンガス等が選択される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る分析用バーナの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１ないし図２において、符号１は分析用バーナ、２はサンプルガス管、３は空気供給管、４は燃焼ガス供給管、５は温度調節部、６は検出器、２１はサンプルガス噴出口、３１は空気噴出口、４１は燃焼ガス噴出口である。
【０００８】
分析用バーナ１は、例えばステンレス鋼製とされ、図１に示すように、サンプルガスを噴出させるためのサンプルガス管２と、サンプルガス管２の周囲に配されサンプルガスと同方向に空気を噴出するための空気供給管３と、空気供給管３の周囲に配され燃焼ガスを中心に向けて噴出するための燃焼ガス供給管４と、サンプルガスの温度を調節するための温度調節部５とを具備し、サンプルガス管２と空気供給管３と燃焼ガス供給管４とが、互いに同心円状に配される。
【０００９】
前記サンプルガス管２は、その上端部にサンプルガスを噴出するためのサンプルガス噴出口２１が上向きに配され、下端部にサンプルガスを導入するためのサンプルガス導入口２２が配される。
【００１０】
前記空気供給管３は、下端部の近傍位置に空気を導入するための空気導入口３２が配されるとともに、下端開口部にサンプルガス管２の表面との間を密封する閉塞板３３が配され、上端開口部にサンプルガス管２の表面との間を閉塞する閉塞板３４が配され、該閉塞板３４に複数の空気噴出口３１が配される。
【００１１】
前記空気噴出口３１は、図１に示すように、サンプルガス噴出口２１と同一高さに配され、図２に示すように、サンプルガス噴出口２１の周囲において同一円周上に等間隔に配される。
【００１２】
燃焼ガス供給管４は、その下端部近傍に燃焼ガスを導入するための燃焼ガス導入口４２が配されるとともに、下端開口部に空気供給管３の表面との間を密封する閉塞板４３が配され、上端部には、図１に示すように、半径内方向に突出した状態の内向フランジ４４が形成され、該内向フランジ４４が空気噴出口３１より上方位置で、その内方下側縁部４４ａと閉塞板３４の外側上端部３４ａとの間に燃焼ガス噴出口４１を形成している。
【００１３】
燃焼ガス噴出口４１は、図１に示すように、サンプルガス噴出口２１より上方位置に配されることになるとともに、中心に向けられる。
【００１４】
前記温度調節部５は、サンプルガス管２の回りに配されるサンプルガス温度調節部５Ａと、空気供給管３および空気導入口３２の回りに配される空気温度調節部５Ｂと、燃焼ガス供給管４および燃焼ガス導入口４２の回りに配される燃焼ガス温度調節部５Ｃとから構成され、ヒータ部５１と温度を保持するための保温体５２とを有している。
【００１５】
以下、炎光による原子発光スペクトル分析を利用した濃度測定について説明する。
【００１６】
分析用バーナ１を、温度調節部５により高温状態のサンプルガスの温度と同等かそれ以上に加熱するとともに、空気および燃焼ガスを、加熱しながら空気噴出口３１および燃焼ガス噴出口４１から噴出させ、点火して着火状態とする。
燃焼ガスとして、水素ガス（またはメタンガス、プロパンガス等）が選択される。
【００１７】
空気噴出口３１が空気供給管３より狭くなっているため、空気の流速が増大して空気噴出口３１から噴出され、この空気の外側から燃焼ガスが空気流れに向けて噴出されるため、燃焼ガスの十分な燃焼と安定したバーナ炎Ｆとを得ることができる。
【００１８】
分析用バーナ１を着火状態とした後、サンプルガス温度調節部５Ａにより高温状態に保持したサンプルガスを、サンプルガス導入口２２を通してサンプルガス管２に通挿し、サンプルガス噴出口２１から噴出させる。
【００１９】
この際、サンプルガスとしては、複合発電プラントにおけるボイラの内部等から抽出した高温状態のガスを使用し、例えば、高温ガス中のＮａＣｌ，Ｎａ2ＳＯ4，ＫＣｌ，Ｋ2ＳＯ4等のアルカリ金属成分の濃度測定を行う。
サンプルガス噴出口２１から噴出したサンプルガスは、バーナ炎Ｆにより強熱され、発光状態となる。
【００２０】
図１に示すように、検出器６によって、強熱したアルカリ金属の原子の発生する原子発光スペクトル線γの発光強度の測定を行う。この発光強度の値によりアルカリ金属成分のサンプルガス中濃度を知ることができる。
【００２１】
サンプルガス温度調節部５Ａによりサンプルガス管２が加熱されるとともに、空気温度調節部５Ｂと燃焼ガス温度調節部５Ｃとにより空気および燃焼ガスについても噴出させられるまでの途中で加熱されるため、サンプルガス中のアルカリ金属成分の飽和蒸気圧が下降せず、アルカリ金属成分の凝縮を防止できる。
【００２２】
ここで、燃焼ガスとして水素ガスを使用した場合には、炭化水素の不完全燃焼時に発生する煤が分析用バーナ１に付着することがないため、分析用バーナ１の通気性の確保が期待でき、また、バーナ炎Ｆが無色となり、測定に際して正確性の向上が期待できる。
【００２３】
なお、Ｏ2とＮ2との混合ガス，あるいはＮ2Ｏ 等のガスを空気供給管３に供給し空気噴出口３１から噴出させること、および、測定時に分析用バーナ１を原子吸光に適用することが可能である。
【００２４】
【実施例】
下記条件で製作した分析用バーナによりアルカリ金属の発光強度測定およびその測定結果の解析を行い、分析用バーナの良否を判定した。
【００２５】
〔分析用バーナの仕様〕
各部品材料                        ステンレス鋼
サンプルガス噴出口内径            ４ｍｍ
空気噴出口個数                    ９個
空気噴出口の位置される円直径      ９ｍｍ
空気噴出口内径                    １ｍｍ
燃焼ガス噴出口上下幅              ２ｍｍ
内向フランジ内側先端直径                １４ｍｍ
【００２６】
0003684728.tif 000002
【００２７】上記の諸条件において、図３に示すように、一定濃度のＮａＣｌを分析用バーナ１に通挿した場合、発光強度が５分以内で定常状態に達し、その後の経時変化がほぼみられないという結果を得た。
また、図４に示すように、サンプルガス中のＮａＣｌ濃度を変化させた場合、発光強度とサンプルガス中アルカリ金属濃度（ガス中アルカリ濃度(ppbw)）とが、両対数グラフ上で直線となるという結果を得た。
また、ステンレス鋼製の管内部における吸着による影響を排除するためには、１５分程度サンプルガスの通挿を行うことが有効であるという結果が得られた。
【００２８】
これらの結果から、本発明の分析用バーナは、発光強度が安定した状態での計測が可能であり、濃度測定の測定精度が炎光の安定性により向上していると見なすことができる。
また、本発明の分析用バーナは、アルカリ金属成分が高濃度である場合でも、分析用バーナ１をサンプルガス温度と同等かそれ以上に加熱することにより、分析用バーナの内部のアルカリ金属成分の凝縮を防止することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の分析用バーナによれば、以下の効果を奏する。
（１）温度調節部により分析用バーナが加熱および保温されるため、アルカリ金属成分の凝縮を防止することができる。
（２）その結果、高温度状態における測定精度が向上し、測定範囲の拡大を図ることができる。
（３）燃焼ガスを外側から内側に導いてサンプルガスを囲むようにしているため、炎光および発光強度の安定性を確保することができる。
（４）上記により、濃度測定の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る分析用バーナの一実施形態を示す正断面図である。
【図２】  図１の空気噴出口を示す平面図である。
【図３】  図１の分析用バーナを使用したアルカリ金属濃度測定の実施例における発光強度の経時変化を示すグラフである。
【図４】  アルカリ金属濃度測定の実施例における発光強度とサンプルガス中アルカリ金属濃度（ガス中のアルカリ濃度）との関係図である。
【符号の説明】
１…分析用バーナ
２…サンプルガス管
３…空気供給管
４…燃焼ガス供給管
５…温度調節部
５Ａ…サンプルガス温度調節部
５Ｂ…空気温度調節部
５Ｃ…燃焼ガス温度調節部
６…検出器
２１…サンプルガス噴出口
２２…サンプルガス導入口
３１…空気噴出口
３２…空気導入口
３３…閉塞板
３４…閉塞板
３４ａ…外側上端部
４１…燃焼ガス噴出口
４２…燃焼ガス導入口
４３…閉塞板
４４…内向フランジ
４４ａ…内方下側縁部
５１…ヒータ部
５２…保温体
Ｆ…バーナ炎
γ…原子スペクトル線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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