(57)【要約】      （修正有）【課題】可燃性ガスと概ね飽和蒸気量まで水分を含む気温より高い温度の分析対象ガスを、安価、且つ安定的に連続分析可能とする、ガスサンプリング装置を提供する。【解決手段】ガス流路４０を流れる発火点２００℃を超える可燃性ガスを含む分析対象ガスＧを、分析対象ガス採取口１から連続して分析する分析装置Ｂへ供給するガスサンプリング装置Ａであって、採取した分析対象ガスＧを、分析対象ガス採取開閉弁２から水蒸気式加熱ガス導入管３の間で、且つ分析対象ガス採取開閉弁２に出来る限り近い位置に、冷却空気発生装置２８とドレンポット２６からなる非電力型水分除去装置Ｃを設置して冷却処理することで、分析対象ガスＧ中の水分を取り除くことを特徴とするガスサンプリング装置Ａ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性成分を含むガスを分析対象ガスとし、前記分析対象ガスに接触して前記分析対象ガスを採取し、前記分析対象ガスを連続して分析する分析装置へ供給するガスサンプリング装置であって、
前記分析対象ガスの採取と同期して採取した分析対象ガスを、駆動源が非電力の冷却装置を使用する冷却処理により、前記採取した分析対象ガス中の水分を取り除く水分除去装置を備えることを特徴とするガスサンプリング装置。
【請求項２】
前記分析対象ガスが、２００℃を超える発火点を有することを特徴とする請求項１に記載のガスサンプリング装置。
【請求項３】
前記水分除去装置が、前記採取した分析対象ガス中の水分除去時に前記分析対象ガスを保持する処理槽を有するドレンポットを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスサンプリング装置。
【請求項４】
前記処理槽の容積が１Ｌ未満であることを特徴とする請求項３に記載のガスサンプリング装置。
【請求項５】
前記処理槽の槽内温度が、冷媒の圧縮乾燥空気により、予め０℃以下に保たれていることを特徴とする請求項３に記載のガスサンプリング装置。
【請求項６】
前記冷媒の圧縮乾燥空気が、駆動源を非電力とする冷却装置による生成物であることを特徴とする請求項５に記載のガスサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
可燃性ガスを含む分析対象ガスの成分分析を行うガス分析装置に、測定用ガスを供給するためのガスサンプリング装置に関するもので、特に分析対象ガスに含まれる水分が引き起こす装置内での水分凝縮による分析誤差や装置不具合を防止可能な水分凝縮対策を施したガスサンプリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製錬プラントなどにおいてプロセスガスの成分を連続的に分析することは一般的に行われている。そこで使用される連続式ガス分析装置の内部は、ガス分析を実施する分析部と分析対象ガスを採取するサンプリング部に大別されるが、一般にはガス分析装置として、両者一式で装置メーカより販売されている。特にサンプリング部を構成する機器は、分析対象ガス採取のための電気ヒータ保温式サンプリングプローブ、電気ヒータ保温式測定ガス導入管、電子式冷却方式による分析対象ガス中の水分除去装置、電動機式測定ガス吸引ポンプ、各種フィルタ、コンバータで構成されている場合が多い。
【０００３】
ここで、分析対象ガスそのものや、分析場所の雰囲気に可燃性ガスを含む場合、静電気や火花による可燃性ガスの発火あるいは着火を防ぐために、電気機器、計装機器には防爆機器として認定された機器の使用が要求され、可燃性ガスの種類によっては発火点に応じて機器の表面温度による制限も受ける場合がある。つまり、可燃性ガスを含むガスを成分分析する装置を構成する電気機器には防爆機器として認定された機器を用いる必要がある。
【０００４】
しかし一般に、防爆認定された電気機器は通常の電気機器と比べて非常に高価で、そのため、防爆電気機器を使用せずとも同様の機能が得られる場合は、電力を使用しない代替品機器を用いる方が安価である場合が多い。
例えば、サンプリングプローブや測定ガス導入管の保温熱源や分析対象ガスの清浄化対策として、ガス中の発火点より低い温度の水蒸気を利用する方法（例えば特許文献１等）がある。
【０００５】
図３に上記代替品を用いた従来のガス分析装置を説明する構成図を示す。
通常、ガス分析装置は、分析対象ガスを採取するガスサンプリング部Ａと、その採取したガスの分析を実行する分析部Ｂで構成されている。
ガス流路４０を流れる分析対象ガスＧは、分析対象ガス採取口１から分析対象ガス採取開閉弁２の開閉動作に従って採取され、水蒸気式加熱ガス導入管３を通じてドレンポット１６に一時的に貯蔵されるが、その際に配管内及び、そのドレンポット１６内で冷却され、ガス中の水分が凝縮してドレンを形成することでガス中から除去された後、分析対象ガス吸引ポンプ６で分析部Ｂへと吸引、導入される。
【０００６】
分析部Ｂに導入された分析対象ガスＧは、ミストセパレータ８を通過することで、ガス中に含まれるミスト成分や微細ダスト成分が除去された後、水分吸収膜９において、圧縮乾燥空気入口１３からその膜に導入された圧縮乾燥空気daにより、残存していた水分が除去された清浄ガスとなる。清浄ガスは、減圧弁１０、流量調節弁１１ｃを通過することで、圧力調整や流量調整が行われて測定用ガスとして形成され、ガス分析ユニット１７内に導入されて定性分析、定量分析等の各種ガス分析に供せられる。なお、ドレンポット１６内で除去された水分はドレン排出弁４を開閉操作することで、ドレン排出管５を介して外部に排出される。又、ミストセパレータ８で分離されたミスト成分や微細ダスト成分は、キャリアガスの圧縮乾燥空気と共に，その流量を流量調節弁１１ａで調整されながら、外部に排出される。さらに、水分吸収膜９に導入された圧縮乾燥空気は、流量調節弁１１ｂで流量調整され、圧縮乾燥空気排出口１５より外部に排出される。
【０００７】
ただし、分析対象ガスＧが高温高湿の場合、例えば燃焼排ガスなどのガスを水洗する湿式洗浄塔のガスである場合などは、前記の例として挙げた代替方法を使用している既存のガス分析装置では水分凝縮防止や水分除去が十分でない場合があった。そのため、可燃性ガスを含むガスを安価に成分分析できる一方で成分分析の安定性が低い問題が発生していた。
したがって、可燃性成分を含むガスを安価に成分分析でき、しかも低湿度のガスだけでなく概ね飽和蒸気量まで水分が含まれるガスであっても安定的に成分分析が可能なガスサンプリング装置が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３０５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような状況に鑑み本発明は、可燃性ガスと概ね飽和蒸気量まで水分を含む気温より高い温度の分析対象ガスを、安価、且つ安定的に連続分析可能とする、ガスサンプリング装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の発明は、可燃性ガスを含むガスを分析対象ガスとし、前記分析対象ガスに接触して前記分析対象ガスを採取し、前記分析対象ガスを連続して分析する分析装置へ供給するガスサンプリング装置であって、前記分析対象ガスの採取と同期して採取した分析対象ガスを、駆動源が非電力の冷却装置を使用する冷却処理により、前記採取した分析対象ガス中の水分を取り除く水分除去装置を備えることを特徴とするガスサンプリング装置で、前記ガスサンプリング装置及び前記分析装置内において採取した分析対象ガス中の水分凝縮を防ぐことにある。
【００１１】
本発明の第２の発明は第１の発明における分析対象ガスが、２００℃を超える発火点を有することを特徴し、第３発明は、第１の発明における水分除去装置が、前記採取した分析対象ガス中の水分除去時に前記分析対象ガスを貯め込む処理槽を有するドレンポットを備えることを特徴とするガスサンプリング装置である。
【００１２】
本発明の第４、５の発明は、第３の発明における処理槽の容積が１Ｌ未満で、処理槽の槽内温度が、冷媒の圧縮乾燥空気により、予め０℃以下に保たれていることを特徴とするガスサンプリング装置である。
【００１３】
本発明第６の発明は、第５の発明における冷媒の圧縮乾燥空気が、駆動源を非電力とする冷却装置による生成物であることを特徴とするガスサンプリング装置である。
【発明の効果】
【００１４】
可燃性ガス且つ気温より高い温度の分析対象ガス、又は可燃性ガスを含み飽和蒸気量まで水分を含む、気温より高い温度の分析対象ガスを、低廉、且つ安定的で安全に連続分析することを可能とするガスサンプリング装置の提供が可能となり、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るガス分析装置Ｉを説明する構成図である。
【図２】本発明に係るドレンポットの構造図である。
【図３】従来のガス分析装置ＩＩを説明する構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係るガス分析装置を説明する構成図で、従来のガス分析装置（例えば、図３に示す。）に、ガス分析装置における水分凝縮を防ぐために、図１に示すように分析対象ガス採取開閉弁２から水蒸気式加熱ガス導入管３の間で、且つ分析対象ガス採取開閉弁２に出来る限り近い位置に、冷却空気発生装置２８とドレンポット２６からなる非電力型水分除去装置Ｃを追加設置する構成である。
【００１７】
この装置Ｃにおけるドレンポット２６は、図２に示す採取した分析対象ガスを水分除去時に貯留し処理槽となる内室１９と，その内室の外側に配置される外室２０から構成される２重構造となっており、処理槽である内室１９には採取された分析対象ガスが流入して水分除去のために一時的に貯留され、外室２０は内室１９の外壁面との間に空間を形成し、冷却されたガスが、具体的には冷却された圧縮乾燥空気caが外室流入管２３から流入し、役目を終えた空気が外室流出管２４から外部に排出される構成となっている。
【００１８】
内室１９に内室流入管２１より流入した分析対象ガスは、内室１９と外室２０間の空間部に導入された冷却された圧縮乾燥空気との熱交換によって、冷却されて内室流出管２２よりガス導入管３へと流出する。この時点で、含まれる可燃性ガスの発火点に近かった分析対象ガスの温度は冷却されて発火点を下回るまで大きく低下し、発火や爆発の危険性は著しく排除されている。一方、ガス中の水分は凝縮してドレンとなり、内室１９の底面に設けられた内室凝縮水排出管２５から排出され、ドレン排水弁３４（図１参照）、ドレン排出管３５（図１参照）を通じて外部に排出される。
【００１９】
本発明では、この冷却された圧縮乾燥空気caを得るために、常温の圧縮乾燥空気が高速回転により発生するクーラー内部での渦流、圧縮、膨張、圧力差を利用して常温の圧縮乾燥空気自身から、冷却された圧縮乾燥空気（熱を奪われた側）と熱風（熱を奪った側）が生成、分離される冷却空気発生装置２８を用いる。この冷却空気発生装置２８は、電気を使わずに空気の流れを制御することで、圧縮乾燥空気入口１３から取り入れた常温の圧縮乾燥空気から冷却された圧縮乾燥空気を得るものである。
この冷却空気発生装置２８で得られた０℃付近まで冷却された圧縮乾燥空気caは、外室２０に入って外室２０から内室１９内部の分析対象ガスを冷却し、分析対象ガス中の水分は凝縮し、凝縮した水分は除去される。
【００２０】
ただし、冷却空気発生装置２８では「冷却された圧縮乾燥空気」を得ると同時に「加熱された圧縮乾燥空気」も排出するが、この加熱された圧縮乾燥空気の温度、或いは、その排出口表面温度は分析対象ガス（可燃性成分を含むもの）の発火点を越えない範囲に空気の流量比が設計されている。そのため、可燃性ガスを含む分析対象ガスが漏洩した場合でも発火，或いは引火の発生の恐れは極めて少ない。そこで、このように温度を制御した「加熱された圧縮乾燥空気」は、そのまま、又は温度を調節した後に、ガス導入管３以降の分析工程におけるキャリアガスとして用いることも可能である。
【００２１】
上記のように、分析対象ガス採取の際に、採取と同期して分析対象ガス中の水分を、予め除去することで、特に分析対象ガス採取からガス分析装置までの間で水分を除去してガス分析装置内での水分凝縮現象を最大限防ぎ、高価な防爆仕様の電気機器を設置することなく安定的に連続分析可能とすることができる。特に、分析装置およびその周辺の大気温度より高温のガスのように結露しやすいガスについても、速やかにかつ安定的に処理が可能である。
【実施例】
【００２２】
実施例として、ニッケル硫化物を製錬するプラントにおけるニッケル硫化物の製錬プロセスにおいて、可燃性の未反応ガスを湿式洗浄する設備での排気ガスを成分分析する装置に適用した例を説明する。
ガス分析装置における水分凝縮を防ぐために、図１の符号Ａに示すガスサンプリング装置を用いて分析装置Ｂのガス分析ユニット１７に提供される測定用ガスを生成した。その際の水蒸気式加熱ガス導入管３における加熱媒体として水蒸気を用い、その水蒸気の温度は１８０℃に設定した。
【００２３】
ドレンポット２６は、図２に示すような内外の２重構造となっており、外室２０は底面直径１２０ｍｍ、高さ２５０ｍｍである。内室１９は容積０．７Ｌで底面直径６０ｍｍ、高さ２５０ｍｍであり、採取された分析対象ガスが内室流入管２１より流入し、冷却されて凝縮した水分を除去した後に内室流出管２２から水蒸気式加熱ガス導入管３へ送られる。
【００２４】
外室２０は内室１９の外側に空間部を形成し、その空間部に冷却空気発生装置２８のボルテックスクーラ（ＶＯＲＴＥＣ社製）で生成された０℃付近まで冷却された圧縮乾燥空気が外室流入管２３から流入する。
外室２０に流入された０℃付近に冷却された圧縮乾燥空気によって、処理槽の内室１９内に導入された分析対象ガスが冷却され、そのガス中の水分が凝縮して水滴を形成し、水滴は底面の内室凝縮水排出管から排出され、残りの分析対象ガスは内室流出管２２から外部に排出されてガス中に含まれる水分が除去された。
【００２５】
なお、図１に示す本発明に係るガスサンプリング装置Ａには、ガス導入管３と分析部Ｂとの間にもドレンポット１６が備えられているが、このドレンポット１６を撤去してガス導入管３と分析部Ｂを直結しても、上流側の水分除去装置Ｃの働きによって、採取した分析対象ガス中に含まれる水分量は十分に低減されており、分析部Ｂでの測定用ガスへの処理が円満に行われることを確認している。
【００２６】
分析対象ガス採取の際にガス中の水分を予め除去することで、特にガス採取から分析装置までの間で水分を除去してガス分析装置内の水分凝縮現象を最大限防ぎ、高価な防爆仕様の電気機器を設置することなく安定的に連続分析可能とすることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１    分析対象ガス採取口
２    分析対象ガス採取開閉弁
３    水蒸気式加熱ガス導入管
４、３４  ドレン排出弁
５、３５  ドレン排出管
６    分析対象ガス吸引ポンプ
７    圧力リリーフ弁
８    ミストセパレータ
９    水分吸収膜
１０    減圧弁
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  流量調節弁
１２    分析対象ガス排出口
１３    圧縮乾燥空気入口
１４    水蒸気入口
１５    圧縮乾燥空気排出口
１６    ドレンポット
１７    ガス分析ユニット
１９    内室
２０    外室
２１    内室流入管
２２    内室流出管
２３    外室流入管
２４    外室流出管
２５    内室凝縮水排出管
２６    ドレンポット
２８    冷却空気発生装置（ボルテックスクーラ）
４０    ガス流路
Ｉ    本発明に係るガス分析装置
ＩＩ  従来のガス分析装置
Ａ    ガスサンプリング装置
Ｂ    分析装置
Ｃ    非電力型水分除去装置
ca    冷却された圧縮乾燥空気
da    圧縮乾燥空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019196923.tif 000005