(57)【要約】【課題】サンプリングガス中に含有するガス状物質を凝集させることなく徐々に減圧すると同時に、装置の小型化にも資することができるサンプリングガスの減圧装置を提供する。【解決手段】ガスが流通する管路１からサンプリング部２を介して採取したサンプリング対象であるガス状物質を含むサンプリングガスを流入させてその圧力を所定の圧力に減圧させるガス減圧装置３において、前記サンプリングガスを流通させる管路を螺旋状に巻回して構成した減圧管路３ａを備える。【選択図】  図１
2011137766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが流通する管路からサンプリング手段を介して採取したサンプリング対象であるガス状物質を含むサンプリングガスを流入させてその圧力を所定の圧力に減圧させるサンプリングガスの減圧装置において、
前記サンプリングガスを流通させる管路を螺旋状に巻回して構成した減圧管路を備えることを特徴とするサンプリングガスの減圧装置。
【請求項２】
請求項１に記載するサンプリングガスの減圧装置において、
前記減圧管路は、螺旋状に巻回した相対的に大径の管路と、該管路が形成する螺旋の内部において螺旋状に巻回した相対的に小径の管路とを同心状に配設するとともに両者の一端部同士を接続し、一本の連続な管路として構成したことを特徴とするサンプリングガスの減圧装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するサンプリングガスの減圧装置において、
前記サンプリング手段で採取したサンプリングガスを、前記ガス状物質が前記減圧管路に付着しないように前記減圧管路を流通する前記サンプリングガスを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするサンプリングガスの減圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサンプリングガスの減圧装置に関し、特に高温、高圧のガス中のガス状物質をサンプリングする際に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
各種プラント内の管路（母管）を流通するガス中のガス状物質を分析することを目的として前記ガスの一部を採取して分析するサンプリングが行われている。かかるサンプリングの対象となる前記管路を流通するガスが高圧である場合、このガスから採取したサンプリングガスを所定の圧力（例えば常圧）に減圧した後、ガス状物質の吸収液を入れたガス洗浄瓶にサンプリングガスを供給することによりガス状物質を補集・分析するサンプリング方法が汎用されている（特許文献１参照）。いわゆるバブリングを用いた湿式吸引法であるが、これは通常常圧で行われる。
【０００３】
一方、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）設備のガス等、高温、高圧のガスをサンプリング対象とする場合、サンプリング直後の高温・高圧のサンプリングガスをバブリング等による分析のために減圧する場合には、減圧量が大きいので、減圧が急激に行われる場合には、サンプリングガス中のガス状成分が凝集して途中の管路等に付着してしまう等の不都合を生起する。そこで、かかる減圧は可及的に緩やかに行う必要がある。
【０００４】
しかしながら、高温・高圧のサンプリングガスを所定の圧力まで徐々に減圧するには減圧装置の大型化を招来するという新たな問題を生起する。
【０００５】
なお、減圧手段を大型化することなく試料の圧力を広範囲に減圧できる発電プラントの試料サンプリング装置を開示する文献として例えば特許文献２が存在するが、これは試料液流通路の内部にその軸方向に配設した芯線を前記軸方向に移動させて芯線の外周面と前記試料流通路の内周面との間の流路断面積を調整するものであるため、減圧量が大きくなると試料流路の軸方向に長大なものとならざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願平９−２１８１４１号公報
【特許文献２】特開２００８−１２８７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、サンプリングガス中に含有するガス状物質を凝集させることなく徐々に減圧すると同時に、装置の小型化にも資することができるサンプリングガスの減圧装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
ガスが流通する管路からサンプリング手段を介して採取したサンプリング対象であるガス状物質を含むサンプリングガスを流入させてその圧力を所定の圧力に減圧させるサンプリングガスの減圧装置において、前記サンプリングガスを流通させる管路を螺旋状に巻回して構成した減圧管路を備えることを特徴とするサンプリングガスの減圧装置にある。
【０００９】
本態様によれば、管路は螺旋状に巻回しているので、その軸方向の寸法を長大化することなく、管路長を容易に長くすることができる。
【００１０】
この結果、サンプリングガスが高圧であっても、装置の大型化を招来することなく、所定の圧力（例えば常圧）まで良好に減圧させることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載するサンプリングガスの減圧装置において、前記減圧管路は、螺旋状に巻回した相対的に大径の管路と、該管路が形成する螺旋の内部において螺旋状に巻回した相対的に小径の管路とを同心状に配設するとともに両者の一端部同士を接続し、一本の連続な管路として構成したことを特徴とするサンプリングガスの減圧装置にある。
【００１２】
本態様によれば、二重の管路で必要な管路長を確保すれば良いので、装置のさらなる小形化を実現することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、
第１又は第２の態様に記載するサンプリングガスの減圧装置において、前記サンプリング手段で採取したサンプリングガスを、前記ガス状物質が前記減圧管路に付着しないように前記減圧管路を流通する前記サンプリングガスを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするサンプリングガスの減圧装置にある。
【００１４】
本態様によれば、減圧装置に取り込んだサンプリングガスの減圧による温度低下を可及的に緩やかなものとすることができ、サンプリングガス中に含有されるガス状物質の凝縮等による冷却管路の内周面への付着を良好に防止し得る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サンプリングガスを流通させる管路を螺旋状に巻回して構成した減圧管路でサンプリングガスの圧力を所定の圧力まで低下させるようにしたので、装置の大型化を招来することなく減圧のための所定の管路長を容易に確保することができる。この結果、高圧のサンプリングガスを所定の低圧まで低下させてサンプリングガス中に含まれるガス状物質を分析するサンプリング装置に適用して好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る減圧装置を、これを適用したサンプリング装置とともに示すブロック線図である。
【図２】図１に示すサンプリング装置におけるサンプリング部を抽出して示す図で、（ａ）が縦断面図、（ｂ）がＡ−Ａ’線矢視図、（ｃ）がＢ−Ｂ’線矢視図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る減圧装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明のさらに他の実施の形態に係る減圧装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る減圧装置を、これを適用したサンプリング装置とともに示すブロック線図である。同図に示すように、当該サンプリング装置は、高温、高圧のガスが流通するプラント、例えば石炭ガス化複合発電設備に好適に適用し得る。本形態に係るサンプリング装置を適用するプラントは、勿論石炭ガス化複合発電設備に限定するものではない。高圧のガスが流通する管路から高圧のサンプリングガスをサンプリングするとともに、このサンプリングガスを所定の低圧まで減圧する場合には一般に適用できる。この際、減圧量が大きければ大きい程、効果的である。ちなみに、石炭ガス化複合発電設備における管路を流通するガスは高温（例えば２００℃）、高圧（例えば２ＭＰａ）、高ダストのガスである。したがって、本形態に係る減圧装置を適用する当該サンプリング装置は、高圧（例えば２．０ＭＰａ）のサンプリングガスを常圧（０．１ＭＰａ）まで減圧してガス状物質を濃縮収集するようになっている。
【００１９】
図１に示すように、当該サンプリング装置は、石炭ガス化複合発電設備における石炭ガス化ガスが流通する母管である管路１、この管路１に配設されたサンプリング部２、減圧装置３及びガス状物質吸収部４を有している。
【００２０】
これらのうち、サンプリング部２は、後に詳述するが、管路１の軸方向に開口面が沿うように配設されたフィルタ（図１には図示せず。以下、同じ）を有しており、ガスの流速よりも小さい濾過速度でフィルタを介して前記ガスの一部をサンプリングガスとして吸引するように構成してある。
【００２１】
本形態に係る減圧装置３はサンプリング部２で収集したサンプリングガスを導入して所定の圧力（通常は常圧）に減圧するものである。ちなみに、本形態においては、圧力調整弁５の出口側圧力（例えば、１．５ＭＰａ）を常圧（０．１ＭＰａ）まで減圧している。かかる減圧は、減圧管路３ａを螺旋状に構成するとともに、この減圧管路３ａにサンプリングガスを導入することにより実現している。このように、減圧管路３ａを螺旋状に形成することにより軸方向の長大化を可及的に抑制して大きな圧力の減圧が可能になるが、この場合の減圧管路３ａの長さはサンプリング部２のフィルタにおける濾過速度により決定される（この点に関しては後に詳説する。）。また、減圧装置３はサンプリング部２から減圧装置３に至るサンプリング管路７及び減圧装置３からガス状物質吸収部４に至るサンプリング管路８とともにその外周を容器６で覆ってあり、減圧に伴う断熱膨張によりサンプリングガス中に含有されているガス状物質が減圧管路３ａ及びサンプリング管路７、８の内周面に付着しないように加熱している。さらに詳言すると、容器６と減圧管路３ａ及びサンプリング管路７，８との間の空間にはスチーム供給部９からスチーム供給管路１５及び入口側の開閉弁１６を介して所定温度のスチームが供給されて充満されている。一方、温度が低下したスチーム等は、スチーム排出管路１７及び出口側の開閉弁１８を介して外部に排出するとともに、新たなスチームを供給することにより前記空間を常に一定温度に維持するようになっている。
【００２２】
ここで、サンプリングガスが接触するサンプリング系の管路の内周面、すなわちサンプリング管路７，８及び減圧管路３ａの内周面はサルフィナート（登録商標）加工してある。このことにより、ガス状物質のサンプリング管路７，８及び減圧管路３ａの内周面に対する付着を防止している。
【００２３】
ガス状物質吸収部４は、サンプリングガスからガス状物質を抽出して収集するものであり、本形態では湿式の吸収部として構成してある。すなわち、図示は省略するが、ガス状物質の吸収液を入れたガラス製のガス吸引瓶にサンプリングガスを流通させることにより前記吸収液にガス状物質を濃縮して収集している。
【００２４】
圧力調整弁５はサンプリング管路７においてサンプリング部２と減圧装置３との間に配設してあり、減圧装置３に流入するサンプリングガスの圧力が一定（例えば１．５ＭＰａ）になるように調節している。すなわち、管路１を流通する石炭ガス化ガスの圧力は運転状態等により変動するが、このように石炭ガス化ガスの圧力が変動しても減圧装置３に流入するサンプリングガスの圧力を一定に調節する。
【００２５】
スチーム供給部９は、サンプリング管路７において圧力調整弁５と減圧装置３との間に配設されている三方弁１０を介してサンプリング部２又は減圧装置３にスチームを供給してサンプリング部２のフィルタ又は減圧装置３の減圧管路３ａの洗浄も行う。
【００２６】
このように、本形態では洗浄剤としてスチームを用いたが、これに限るものではない。例えば窒素ガス等で洗浄するようにしても良い。ただ、設備によってはスチーム源を備えているものもあり、この場合にはスチームを用いるのが合理的である。ちなみに、石炭ガス化複合発電設備の場合、スチームは、例えば蒸気タービンから容易に得ることができる。
【００２７】
バイパス管路１１は、減圧装置３のサンプリング管路８から排出されるサンプリングガスのうち余剰のサンプリングガスを、ガス状物質吸収部４を迂回させて流通させる。ここで、バイパス管路１１の途中にはバイパス弁１２が配設されており、バイパス弁１２を開状態（通常は開状態）にすることによりサンプリングガスがガス状物質吸収部４を迂回するようになっている。他のバイパス管路１３は何らかの原因で減圧装置３の出口圧力が所定値を越えたときガス状物質吸収部４へのサンプリングガスの流入を回避させるべくサンプリングガスを迂回させるためのものである。そこで、バイパス管路１３の途中には安全弁１４が配設されており、安全弁１４を開状態にすることによりサンプリングガスがガス状物質吸収部４を迂回するようになっている。バイパス管路１１，１３によりガス状物質吸収部４を迂回したサンプリングガスは下流側で管路１を流通する石炭ガス化ガスに合流される。
【００２８】
かかるサンプリング装置によれば、高温、高圧、高ダストの石炭ガス化ガスが流通する管路１の軸方向に開口面が沿うようにフィルタを配設するとともに前記ガスの流速よりも小さい濾過速度でフィルタを介して前記ガスの一部をサンプリングガスとして吸引するようしたので、ほとんどのダストはガスとともに管路１を流れ、この結果フィルタの表面にはダストが付着しにくく、例え付着してもガス流によりフィルタから剥離されてガスとともに流通される。この結果、フィルタに対するダストの付着を可及的に防止してその堆積を有効に防止することができる。
【００２９】
かくして、ダストに対するガス状物質の吸着等を可及的に防止してガス状物質の高精度の分析を行うことができ、同時に連続サンプリングが可能となり前記ガス状物質の連続したサンプリングも可能になる。
【００３０】
さらに、本形態においては減圧管路３ａを螺旋状に巻回して構成しているので、その軸方向の寸法を長大化することなく、管路長を容易に長くすることができる。この結果、サンプリングガスが高圧（例えば、２．０ＭＰａ）であっても、減圧装置３の大型化を招来することなく、所定の低圧（例えば常圧（０．１ＭＰａ））まで良好に減圧させることができる。
【００３１】
図２は上記サンプリング装置におけるサンプリング部のフィルタ部分を抽出して示す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＡ−Ａ’線矢視図、（ｃ）はＢ−Ｂ’線矢視図である。これらの図に示すように、サンプリング部２のフィルタ２０は、その開口面が管路１の軸方向に平行になるように配設され、しかもその表面が管路１の内周面と面一になるように管路１の一部を切り欠いて配設されている。さらに詳言すると、フィルタ２０は管路１の一部を切り欠いた孔に開口面が管路１の軸方向と平行になるように嵌め込んであり、かかる状態のフィルタ２０の外周側を、管路１に固着されたカバー２１で覆ってある。この結果、フィルタ２０の外側の表面とカバー２１の内周面との間には空間が形成され、この空間にサンプリング管路７の一端部が開口している。ここで、フィルタ２０及びカバー２１の内周面等、サンプリングガスが接触する部分は、サンプリング管路７の内周面等と同様のサルフィナート（登録商標）加工が施してあり、ガス状物質の付着を可及的に防止し得る構造となっている。
【００３２】
かかるフィルタ２０を有するサンプリング部２においては、管路１を流通するガスがフィルタ２０を介して管路１の軸方向と直交する方向に吸引される。この結果フィルタ２０で濾過されたガスの一部がサンプリングガスとしてカバー２１との間の空間を介してサンプリング管路７に流入する。このときフィルタ２０を介したサンプリングガスの濾過速度を、管路１を流通するガスの流速に対し充分小さくしておくことによりガス中に含まれるダスト１９がフィルタ２０の表面に堆積するのを可及的に防止し得る。濾過速度がガス流速に対して充分に小さい場合、ダスト１９はそのほとんどがガス中に浮遊した状態で管路１をガスとともに流通し、例えフィルタ２０の表面に付着してもサンプリング管路７側（図２（ａ）中の下側）に向かうサンプリングガスの流速が小さいので、フィルタ２０上で管路１を流通するガス流に晒されているダスト１９はそのうちフィルタ２０から剥離されガス流に乗って排斥されるからである。
【００３３】
このときのフィルタ２０における濾過速度は、減圧装置３をコイル状に巻回した減圧管路３ａで形成した場合、減圧管路３ａの入口側の圧力と出口側の圧力との差及び減圧管路３ａの管路長に応じて一意に定まる。したがって、入口側の圧力と出口側の圧力との差が規定されている場合には、濾過速度に応じた圧力差となるように減圧管路３ａの螺旋状の管路長を定めてやれば良い。
【００３４】
入口側の圧力が例えば１．５ＭＰａで、出口側の圧力が例えば０．１ＭＰａである本形態の場合は両者の差が１．４ＭＰａであるので、この場合の管路長に対する減圧管路３ａの出口におけるサンプリングガス量の関係から所望のサンプリングガス量に応じた管路長を選定すれば良い。ちなみに、上記実施の形態の場合、管路１におけるガス流速が１０ｍ／ｓｅｃであるのに対しサンプリングガスの濾過速度は０．０１ｍ／ｓｅｃになるように設定してある。すなわち、ガス流速に対する濾過速度を１／１０００としている。
【００３５】
このように、管路１を流通する高温・高圧のガスの流速に対して濾過速度を１／１０００に低減し、しかも圧力を１．５ＭＰａから常圧０．１ＭＰａまで１／１５に低減する場合であっても、本形態に係る螺旋状の減圧管路３ａであれば、管路の長大化を抑制して良好な減圧を行うことができる。このとき、減圧管路３ａを流通する間に減圧されるサンプリングガスを加熱しているので、減圧に伴う断熱膨張によりサンプリングガス中に含有されているガス状物質が減圧管路３ａ及びサンプリング管路７、８の内周面に付着するのを防止することができる。
【００３６】
なお、上記実施の形態における減圧管路３ａは螺旋状に一回だけ巻回して構成したが、これに限るものではない。例えば、図３に示すような減圧装置３０であっても良い。同図に示す減圧装置３０は、螺旋状に巻回した相対的に大径の減圧管路３０ａと、減圧管路３０ａが形成する螺旋の内部において螺旋状に巻回した相対的に小径の減圧管路３０ｂとを同心状に配設するとともに両者の一端部同士を接続し、一本の連続な減圧管路を容器６内に収納したものである。すなわち、二重管構造の減圧管路を構成したものである。
【００３７】
本態様によれば、二重の減圧管路３０ａ，３０ｂで必要な管路長を確保すれば良いので、減圧装置３０のさらなる小形化を実現することができる。
【００３８】
また、上記各実施の形態では、減圧装置３，３０における加熱手段としてスチームを用いたが、これに限るものではない。例えば図４に示すように、容器６と減圧管路３ａ，３０ａとの間の空間において減圧管路３ａの外周にヒータ６０を配設し、このヒータ６０を加熱手段とすることもできる。なお、図４（ａ）に示す減圧装置３１が、容器６内に減圧管路３ａを配設したもの、図４（ｂ）に示す減圧装置３２が、容器６内に減圧管路３０ａ，３０ｂを配設したものである。
【００３９】
なお、図３及び図４中、図１又は図３と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略している。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、高圧のガスからガス状物質をサンプリングする産業分野において有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１                        管路
２                        サンプリング部
３，３０，３１，３２      減圧装置
３ａ，３０ａ，３０ｂ      減圧管路
【図１】
2011137766.tif 000003
【図３】
2011137766.tif 000004
【図４】
2011137766.tif 000005
【図２】
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