(57)【要約】【課題】燃料ガスのガス成分を安定して計測する燃料ガス計測装置及び方法を提供する。【解決手段】燃料供給ラインＬを流れる燃料ガス１１に送光用光ファイバ１７を介してレーザ光１２を照射するレーザ装置１３と、測定領域１４内でレーザ光１２の照射により発生するラマン散乱光１５を、受光用光ファイバ２０を介して計測するレーザ受光部１６と、前記レーザ受光部１６で求めた前記ラマン散乱光１５の計測結果３０より、燃料ガス１１中の特定の成分（例えば窒素（Ｎ2））を指標成分とし、この特定指標成分（Ｎ2）のピーク強度を計測してレーザ光１２の光透過性の低下を確認し、指標成分のピーク強度が指標値（例えば８０％）以下となった際、その低下の程度に応じて、レーザ光１２の出力を徐々に増大させる出力調整指示３１の制御を行う制御手段３２とを具備する。【選択図】図１
2014224771.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給ラインを流れる燃料ガスにレーザ光を照射するレーザ装置と、測定領域内でレーザ光の照射により発生するラマン散乱光を計測するレーザ受光部と、
前記レーザ受光部で求めた前記ラマン散乱光の計測結果より、燃料ガス中の特定の成分を指標成分とし、この指標成分のピーク強度を計測してレーザ光の光透過性の低下を確認し、光透過性が指標値以下となった際、その低下の程度に応じて、レーザ光出力を徐々に増大させる制御を行う制御手段とを具備することを特徴とする燃料ガス計測装置。
【請求項２】
燃料供給ラインを流れる燃料ガスに光ファイバを介してレーザ光を照射するレーザ装置と、測定領域内でレーザ光の照射により発生するラマン散乱光を計測するレーザ受光部とを具備し、
前記レーザ受光部で求めた前記ラマン散乱光の計測結果より、燃料ガス中の特定の成分を指標成分とし、
この特定指標成分のピーク強度を計測してレーザ光の光透過性の低下を確認し、
レーザ光の光透過性が指標値以下となった際、その低下の程度に応じて、レーザ出力を徐々に増大させる制御を行うことを特徴とする燃料ガス計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスのガス成分を計測する燃料ガス計測装置及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガス中のガス成分やダスト（煤塵）成分の濃度をレーザ照射によるラマン散乱光により計測することが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような、レーザラマン法を用いて、ラマン散乱光から測定データとして取り出すことで、燃料ガスのガス成分を数秒など短時間で分析することが可能となるため、燃料ガスの発熱量の制御が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８４２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レーザ送光部から計測箇所まで、例えば光ファイバ等でレーザ光を送光する場合、レーザ光の出力が大きい場合に、該光ファイバへのレーザ光のダメージによる劣化が生じる場合がある。
この結果、長時間に亙ってレーザ光を照射することで、光ファイバにダメージが蓄積し、光透過性が低下し、レーザ受光部でのラマン散乱光の信号強度が低下し、信頼性の低い計測となる。
【０００６】
また、レーザ光として、例えばパルスレーザ光を用いる場合には、信号強度の低下に応じて、出力を増加する場合、その出力変動があると、制御信号のズレによりパルスレーザの発振タイミングのズレが生じ、適切なレーザ計測ができない、という問題がある。
【０００７】
そこで、レーザラマン法を用いて燃料ガス組成を長期間に亙って計測した場合でも、燃料組成を安定して計測が可能となる燃料ガス計測装置の計測方法の出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、燃料ガスのガス成分を安定して計測する燃料ガス計測装置及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、燃料供給ラインを流れる燃料ガスにレーザ光を照射するレーザ装置と、測定領域内でレーザ光の照射により発生するラマン散乱光を計測するレーザ受光部と、前記レーザ受光部で求めた前記ラマン散乱光の計測結果より、燃料ガス中の特定の成分を指標成分とし、この指標成分のピーク強度を計測してレーザ光の光透過性の低下を確認し、光透過性が指標値以下となった際、その低下の程度に応じて、レーザ光出力を徐々に増大させる制御を行う制御手段とを具備することを特徴とする燃料ガス計測装置にある。
【００１０】
第１の発明によれば、レーザ光の光透過性の低下に応じて、徐々に出力を増大させるので、計測の当初から強い出力のレーザ光を用いて計測することがなくなり、光ファイバのレーザ光によるダメージが軽減され、長期間に亙って安定したレーザ計測が可能となる。
【００１１】
第２の発明は、燃料供給ラインを流れる燃料ガスに光ファイバを介してレーザ光を照射するレーザ装置と、測定領域内でレーザ光の照射により発生するラマン散乱光を計測するレーザ受光部とを具備し、前記レーザ受光部で求めた前記ラマン散乱光の計測結果より、燃料ガス中の特定の成分を指標成分とし、この特定指標成分のピーク強度を計測してレーザ光の光透過性の低下を確認し、レーザ光の光透過性が指標値以下となった際、その低下の程度に応じて、レーザ出力を徐々に増大させる制御を行うことを特徴とする燃料ガス計測方法にある。
【００１２】
第２の発明によれば、レーザ光の光透過性の低下に応じて、徐々にレーザ光の出力を増大させるので、計測の当初から強い出力のレーザ光を用いて計測することがなくなり、光ファイバのレーザ光によるダメージが軽減され、長期間に亙って安定したレーザ計測が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、レーザ光出力の低下に応じて、徐々に出力を増大させるので、計測の当初から強い出力のレーザ光を用いて計測することがなくなり、光ファイバのレーザ光によるダメージが軽減され、長期間に亙って安定したレーザ計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施例に係る燃料ガス計測装置の概略図である。
【図２】図２は、実施例に係る石炭ガス化ガスのラマン散乱スペクトル図である。
【図３】図３は、実施例に係る石炭ガス化ガスの信号強度が低下したラマン散乱スペクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。
【実施例】
【００１６】
図１は、レーザ計測による燃料組成計測装置の概略図である。図１に示すように、燃料ガス計測装置１０は、燃料供給ラインＬを流れる燃料ガス１１に送光用光ファイバ１７を介してレーザ光１２を照射するレーザ装置１３と、測定領域１４内でレーザ光１２の照射により発生するラマン散乱光１５を、受光用光ファイバ２０を介して計測するレーザ受光部１６と、前記レーザ受光部１６で求めた前記ラマン散乱光１５の計測結果３０より、燃料ガス１１中の特定の成分（例えば窒素（Ｎ2））を指標成分とし、この特定指標成分（Ｎ2）のピーク強度を計測してレーザ光１２の光透過性の低下を確認し、指標成分のピーク強度が指標値（例えば８０％）以下となった際、その低下の程度に応じて、レーザ光１２の出力を徐々に増大させる出力調整指示３１の制御を行う制御手段３２とを具備する。ここで、図１において、符号１８はビーム径を制御するコリメータ、１９はラマン散乱光を集光する集光部、２１はビームダンパ、２２は石英窓を各々図示する。
【００１７】
この燃料ガス計測装置１０を用い、測定領域１４で発生した燃料ガス１１に起因するラマン散乱光１５を、レーザ受光部１６を構成する分光器１６ａで分光して光検出器１６ｂで計測することにより、燃料ガス１１中のガス成分を計測することができる。なお、光検出器１６ｂとしては、ＩＣＣＤ（Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等を用いることができる。
【００１８】
レーザ計測するには、レーザ装置１３からのレーザ光１２は、送光用光ファイバ１７を介して送光し、コリメータ１８及び石英窓２２を通過して測定領域１４側へ集光させ、燃料供給ラインＬ内の測定領域１４内にレーザ光１２を入射させる。
【００１９】
このレーザ照射によって、燃料ガス１１が通過する測定領域１４の中心部から散乱された燃料ガス１１に起因するラマン散乱光１５は、例えば石英窓２２及び集光部１９を通過し、受光用光ファイバ２０を介して分光器１６ａへ送られて分光され、該分光器１６ａに接続された光検出器１６ｂにより各波長の光の強度を計測する。前記光検出器１６ｂからの計測データは、制御装置３２のデータ処理手段（ＣＰＵ）に送られ、ここで分析スペクトルから燃料ガス組成が求められる。
【００２０】
ここで、本実施例で計測する際における燃料ガス１１中の特定成分とは、ＩＧＣＣガス化ガスの場合、窒素（Ｎ2）を用い、ＬＮＧの場合、メタン（ＣＨ4）を用いることができ、計測対象の燃料ガス１１中の組成が安定した成分とするのが好ましい。
【００２１】
そして、レーザ計測の計測初期の段階においては、レーザ装置１３からのレーザ光１２の出力を小さい（例えば１Ｗ）とし、制御手段３２において、検出結果３０の感度の低下に応じて、徐々に出力を増大させる出力調整指示３１をレーザ装置１３に対して、送るようにしている。
【００２２】
この結果、レーザ計測の当初から強い出力（例えば１０Ｗ）のレーザ光１２を用いて計測することを回避し、送光用光ファイバ１７及び受光用光ファイバ２０、並びに石英窓２２に対してのレーザ光１２によるダメージが軽減され、長期間に亙って安定したレーザ計測が可能となる。
【００２３】
そして、燃料ガス計測装置１０を用いて計測する場合には、特定の指標成分（Ｎ2）のピーク強度を計測してレーザ光１２の光透過性の低下を確認し、指標値（例えば８０％）以下となった際、その低下の程度に応じて、レーザ光１２の出力を徐々に増大させる制御を行うようにしている。
【００２４】
例えば、レーザ計測初期において、窒素の信号強度が１００％の場合であったものが、光透過性の低下によって、信号強度が８０％に低下した場合、（８０／１００）の光透過性の低下があったと判断し、その低下の度合いに応じて、レーザ光１２の出力を増大させるようにしている。
【００２５】
例えばレーザ計測当初のレーザ光１２の出力を１Ｗとした場合には、（１００／８０）×１（Ｗ）＝１．２５×１（Ｗ）＝１．２５（ｗ）に変更し、レーザ装置１３でのレーザ光出力を増大する。
【００２６】
図２は、実施例に係る石炭ガス化ガスのラマン散乱スペクトル図、図３は、実施例に係る石炭ガス化ガスの信号強度が低下したラマン散乱スペクトル図である。図２に示すように、例えばレーザ計測当初のレーザ光１２の出力を１Ｗとした場合で、窒素の信号強度が１００％の場合であったものが、図３に示すように、計測結果３０により５０％に低下したと制御手段３２において判断すると、（１００／５０）×１（Ｗ）＝２．０×１（Ｗ）＝２．０（ｗ）にレーザ光１２の出力を変更する出力調整指示３１をレーザ装置１３に送るようにしている。
【００２７】
このように、本実施例によれば、レーザ光１２のダメージによる光ファイバ等の光学部品の光透過性の低下に応じて、徐々にレーザ光１２の出力を増大させるので、計測の当初から強い出力のレーザ光１２を用いて計測する必要がなくなり、光ファイバや石英窓２２等のレーザ光１２によるダメージが軽減され、長期間に亙って安定したレーザ計測が可能となる。
【符号の説明】
【００２８】
１１  燃料ガス
１２  レーザ光
１３  レーザ装置
１４  測定領域
１５  ラマン散乱光
１６  レーザ受光部
３２  制御手段
【図１】
2014224771.tif 000003
【図２】
2014224771.tif 000004
【図３】
2014224771.tif 000005