JP2003527602A - 未処理コークス炉ガス及び他の汚染されたガスのガス分析のための試料採取用の装置ならびにこれらのガスのガス分析のための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ガス分析のための試料採取用の装置に関する。前記ガスは、とりわけ未処理コークス炉ガスであり、とりわけ固体とタールとによって強く汚染されている。広範囲に及ぶ凝結防止が為された試料採取管路、とりわけ加熱された試料採取管路（２）が、広範囲に及ぶ凝結防止が施された電気フィルタ、とりわけ加熱された電気フィルタ（３）と接続されており、電流の流れる方向で見て電気フィルタ（３）の後方に、ガス冷却器（７）が配置されており、試料ガスは、このガス冷却器（７）から、少なくとも１つの管路を介して少なくとも１つのガス分析装置（９）に供給可能であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、汚染物質によって、特に固体とタールとによって強く汚染されたガ
スのガス分析のための、請求項１の上位概念による試料採取用の装置、ならびに
これらのガスのガス分析のための方法に関する。

【０００２】 石炭乾留の際に生じるコークス炉ガスは、黄褐色をした、ガスと蒸気の混合物
である。この混合物は主に、水素、メタン、不飽和炭化水素、一酸化炭素、二酸
化炭素、窒素、アンモニア、硫黄及び硫化水素ならびにタールから成る。

【０００３】 製鋼所もしくは発電所において未処理コークス炉ガスを燃料ガスとして使用す
るためには、又は未処理コークス炉ガスをガス供給網内に供給するためには、特
別な未処理コークス炉ガス処理施設での浄化が必要である。コークス炉から出て
くる約８０°Ｃの水蒸気飽和したコークス炉ガスは、硫化水素、アンモニア、ベ
ンゼン及びナフタレンが大幅に除去される前に、まず間接的に冷却され、静電気
によりタールが分離される。

【０００４】 コークス炉ガス内では粒子状及びタール状の構成要素の割合が高いため、コー
クス炉から出てくる約８０°Ｃの水蒸気飽和したコークス炉ガスを連続的にサン
プリングし、オンライン作業でガス分析を実行することは不可能である。こうし
た理由から、コークス炉ガスの連続的サンプリングは、間接的冷却と静電脱ター
ルの後にはじめて、冷たい領域（約２０°Ｃ）で行われる。ただし、この試料採
取の際の待ちコストは、この領域においてもまだ非常に高い。したがって、コー
クス炉ガス内の酸素量の連続的測定は、電気フィルタの出口においてはじめて実
行可能となる。それゆえ、爆発の可能性のある混合物の有無をこの領域内で確認
する際に、電気フィルタを遮断しておく時間は、非常に短く見積もられなければ
ならない。電気フィルタの遮断時点は、通常、未処理コークス炉ガス内の酸素含
有量が２％未満となる限界酸素含有量に置かれる。このことがしばしば、未処理
コークス炉ガスの脱タールの領域における不要な静止状態を招く。

【０００５】 本発明の課題は、固体及びタールのような汚染物質によって強く汚染されたガ
スの信頼性の高い連続的試料採取と分析を低い待ちコストで可能にする装置及び
方法を提供することである。有利には、未処理コークス炉ガスの静電脱タール装
置が遮断している間の応答時間は長くするべきである。別の課題は、このガスの
ガス分析のための方法を提供することである。

【０００６】 これらの課題は、装置に関しては請求項１に記載の特徴により、方法に関して
は請求項１５に記載の特徴により解決される。

【０００７】 発展形態は従属請求項に記載の特徴により実施される。

【０００８】 本発明によれば、試料採取管路内及び電気フィルタ内の分析すべき試料ガスは
、試料採取実行時の温度に保持される。未処理コークス炉ガスの場合、通常、こ
の温度は約８０°Ｃである。試料採取管路と電気フィルタは、広範囲に亘って凝
結を防ぐように構成されていなければならない。例えば、絶縁によって、水とタ
ールが些細でない程度まで凝結することがないようにしなければならない。水と
タールの凝結は、試料採取管路及び電気フィルタ内でのケーキングにつながる。
有利には、試料採取管路と電気フィルタは、試料採取の際の試料ガスの温度と一
致する温度に加熱される。

【０００９】 未処理コークス炉ガスでの実験によって、電気フィルタは、約８０°Ｃのとき
の方がより低い温度のときよりも明らかに効率が良いことが確認されている。加
熱された電気フィルタでは、固体の９９．９９％が沈降する。試料ガスは続いて
、−有利には−加熱されたコットンフィルタに通される。このコットンフィルタ
では、時として飛沫同伴することのある粒子が、流速の低下と、コットンのフィ
ルタ作用とによって沈降する。その後、試料ガスは加熱されたガス飽和器を貫流
する。ガス飽和器は有機溶媒、例えばデカヒドロナフタレンで満たされている。
ガス飽和器を貫流する際、試料ガスは飽和水上気圧に応じて溶媒により飽和され
る。

【００１０】 次に、試料ガスは間接冷却器に導かれ、この冷却器内で、水蒸気と、試料ガス
内に含まれているナフタレンとが凝結する。ナフタレンが冷却器を詰まらせるこ
とはない。というのも、ナフタレンは、飽和器内に収められた溶媒によって溶解
され、洗い流されるからである。なお、飽和器内の溶媒も同様に冷却器内で凝結
する。ナフタレンは、溶媒で満たされた洗瓶によって沈降させてもよい。

【００１１】 今や、このようにして浄化された試料ガスは、ガスポンプを用いて連続的に所
望のオンライン分析系及び並列接続された酸素測定器に供給され得る。

【００１２】 試料採取装置内では、時として試料採取位置に生じる負圧がガス飽和器の領域
にまで作用を及ぼすことがある。それゆえ、本発明の発展形態によれば、溶媒ト
ラップがガス飽和器に前置され、この溶媒トラップにより、圧力変動の際に飛沫
同伴した溶媒を沈降させる。

【００１３】 本発明による試料採取システムは、ロックチェーンにより爆発防止が為されて
いる。負圧で作動する試料採取システム内で突然圧力が上昇した場合、測定され
る圧力は水柱０ｍｍの方向に動く。いわゆるＰＳＡスイッチ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ
Ｓｗｉｔｃｈ Ａｌａｒｍ）によって、装置が、すなわちガスポンプ及び電気
フィルタが即座にスイッチオフされ、加熱された試料採取管路の入口のソレノイ
ド弁が閉じる。その結果、未処理ガス管路への接続はもはや存在しない。

【００１４】 同様に、ロックチェーンは、酸素測定において＞４％の酸素含有量が測定され
た場合、自動的に閉じる。さらに、アラームメッセージ（信号ランプ及びクラク
ション）と遮断信号を、試料採取装置から、例えばコークス製造プラントの静電
脱タール装置のような技術装置に送ってもよい。

【００１５】 オンライン分析装置を通過した後、試料ガスを再び試料ガス管路に戻してもよ
い。

【００１６】 本発明による試料採取システムを使用すれば、固体とタールとによって強く汚
染されたガスの連続的なサンプリングを行うことが可能である。これにより、未
処理コークス炉ガスのサンプリングの際の確実性が格段に向上する。というのも
、本発明による試料採取システムを使用して、コークス製造プラントの約８０°
Ｃの温度の水蒸気飽和したガス流を試料採取することによって、プラントの諸部
分を監視するのに必要な連続的酸素測定が保証されるからである。

【００１７】 さらに、電気フィルタ内に沈降した固体を、ふるい面と秤を用いてふるい分け
、再秤量することによって、連続的な固体定量分析を行うことも可能である。ガ
ス量測定と共に、試料ガスの固体濃度を求めてもよい。

【００１８】 本発明の発展形態によれば、試料採取装置は輸送トランク内に配置してもよい
。この輸送トランクは加熱可能であり、したがって、電気フィルタとガス飽和器
を別に加熱する必要がない。

【００１９】 連続的な試料採取のためには、電気フィルタの排出口も冷却器も、連続吐出シ
ステムを備えている必要がある。

【００２０】 本発明による試料採取装置を使用すれば、石炭炉内でのゴミ焼却、気化、重油
の燃焼の場合及び高炉ガスの場合のように、ガスが極めて多くの煤塵を含んでい
る場合でも連続的な試料採取が可能である。

【００２１】 試料ガスが圧力下にあるときには、情況によってはガスポンプは不要にしても
よい。

【００２２】 ナフタレンを含有していないガスの場合には、同様にガス飽和器の使用が不要
になる。

【００２３】 実施例で説明され、クレームで請求された、本発明に従って使用されるべき前
記コンポーネントは、その大きさ、形状、原料の選択及び技術思想に関して、特
別の例外的条件に支配されておらず、したがって、それぞれの適用分野において
周知の選択基準は、請求項の枠内で、限定されることなく適用可能である。

【００２４】 本発明の対象のさらなる詳細、特徴及び利点は、添付した図面の以下の説明か
ら明らかとなる。添付した図面には、−例として−試料採取用の装置の有利な実
施形態が示されている。これらの図面のうち、 図１は、試料採取装置の概略図であり、 図２は、固体定量分析と一体化した電気フィルタを示している。

【００２５】 図１から明らかなように、図示されていないコークス製造プラントの未処理コ
ークス炉ガス管路１から、加熱された試料採取管路２が分岐しており、試料採取
管路２は、未処理ガスのエアロゾル状の汚染物質を沈降させるための加熱された
電気フィルタ３と接続されている。電気フィルタ３は高電圧発生器４によって作
動される。電気フィルタ３には連続吐出口３’が設けられている。電気フィルタ
３の下方には、同じく加熱可能に設計されたコットンフィルタ５が配置されてい
る。その後、試料ガスはデカヒドロナフタレン６ａで満たされたガス飽和器６を
貫流する。なお、ガス飽和器６には、溶媒トラップ６’が前置されている。デカ
ヒドロナフタレン６ａで飽和された試料ガスは冷却器７に流れ込み、この冷却器
７内で凝結が起こる。冷却器７には連続吐出口７’が設けられている。このよう
にして処理された試料ガスは、ガスポンプ８を介して連続酸素測定器１０に供給
可能である。別の管路を介して、別のオンラインガス測定装置９が接続されてい
る。

【００２６】 図２には、固体定量分析と一体化した電気フィルタ１１が示されている。電気
フィルタ１１は、円筒形のマントル１２と、マイナス極として使用される噴霧ワ
イヤ１３とから成っており、噴霧ワイヤ１３は絶縁体１３’を有している。円筒
形マントル１２はカバー１４を有している。円筒形マントル１２の下部には、排
出口１７を有する円錐１５が装着されており、排出口１７は止コック１６によっ
て閉じることができる。試料ガスは、円錐１５の方向に開口したガス取入パイプ
１８に入る。ディフューザとして作用する、電気フィルタ１１の円錐１５によっ
て、流速の低下が生じ、既にこれによって試料ガス内の粗い粒子が予め沈降させ
られる。試料ガスは、電気フィルタ１１の円筒形マントル１２の上端に配置され
たガス排出パイプ１９を介して電気フィルタ１１を出る。

【００２７】 電気フィルタ１１の円錐１５の下には、貯蔵タンク２０が配置されている。貯
蔵タンク２０は、電気フィルタ１１内に沈降した物質を排出口１７を介して受け
取る。貯蔵タンク２０は、止コック２１付きの吐出口２２を介して、秤２５付き
のふるい面３４上に内容物を吐出することができる。この吐出は、窒素供給管２
３を通って貯蔵タンク２０内に導かれる窒素により行われる。電気フィルタ１１
内では、試料ガスに同伴する固体の９９．９９％が沈降するので、試料ガス内の
固体含量を秤量により連続的に測定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 試料採取装置の概略図である。

【図２】 固体定量分析と一体化した電気フィルタを示す。

【符号の説明】

１ 未処理ガス管路 ２ 試料採取管路 ３ 電気フィルタ ３’ 吐出口 ４ 高電圧発生器 ５ コットンフィルタ ６ ガス飽和器 ６ａ デカヒドロナフタレン ６’ 溶媒トラップ ７ 冷却器 ７’ 吐出口 ８ ガスポンプ ９ オンライン測定装置 １０ 酸素測定器 １１ 電気フィルタ １２ マントル １３ 噴霧ワイヤ １３’ 絶縁体 １４ カバー １５ 円錐 １６ 止コック １７ 排出口 １８ ガス取入パイプ １９ ガス排出パイプ ２０ 貯蔵タンク ２１ 止コック ２２ 吐出口 ２３ 窒素供給管 ２４ ふるい面 ２５ 秤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク ロッサ ドイツ連邦共和国 ボッフム アルテ レ ーアフェルトシュトラーセ 68 (72)発明者 ヴェルナー クルック ドイツ連邦共和国 ボッフム カール−ラ イヒシュトラーセ 16 (72)発明者 ホルスト シュレーダー ドイツ連邦共和国 ドルトムント ヴェス トリッヒャーシュトラーセ 18 Ｆターム(参考） 2G052 AA00 AB02 AB12 AC23 AD03 AD04 AD23 AD24 AD42 AD52 BA03 BA14 CA03 CA04 CA12 EA01 EA03 EB04 EB05 EB11 EB13 ED15 FC04 FC15 GA08 JA30

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 例えば固体及びタールである汚染物質によって強く汚染され
   たガス、例えば未処理コークス炉ガス、のガス分析のための試料採取用の装置で
   あって、 分析すべきガスが電気フィルタに通される形式の装置において、 広範囲に及ぶ凝結防止が為された試料採取管路、例えば加熱された試料採取管
   路（２）が、広範囲に及ぶ凝結防止が為された電気フィルタ、例えば加熱された
   電気フィルタ（３）と接続されており、 電流の流れる方向で見て前記電気フィルタ（３）の後方に、ガス飽和器（６）
   とガス冷却器（７）とが配置されており、 試料ガスは、前記ガス冷却器（７）から、少なくとも１つの管路を介して少な
   くとも１つのガス分析装置（９）に供給可能であることを特徴とする、ガス分析
   のための試料採取用の装置。
2. 【請求項２】 前記ガス冷却器（７）にガスポンプ（８）が後置されている
   、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記電気フィルタ（３）に、加熱されたコットンフィルタ（
   ５）が後置されている、請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】 溶媒トラップ（６’）が前記ガス飽和器（６）に前置されて
   いる、請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】 前記ガス飽和器（６）は有機溶媒で満たされている、請求項
   ４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記ガス飽和器（６）はデカヒドロナフタレンで満たされて
   いる、請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 前記電気フィルタ（３）は、下方に円錐（１５）を有してい
   る、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記電気フィルタ（３）の下方にはガス取入パイプ（１８）
   が取り付けられており、前記電気フィルタ（８）の上方にはガス排出パイプ（１
   ９）が取り付けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記ガス取入パイプ（１８）は、前記円錐（１５）の方向に
   開口している、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 酸素測定器（１０）を有するロックチェーンが設けられて
    おり、該ロックチェーンは、前記電気フィルタ（３）及び前記ガスポンプ（７）
    のスイッチオフ、ならびに前記試料採取管路（２）の遮断を行うためのものであ
    る、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
11. 【請求項１１】 圧力測定器を有するロックチェーンが設けられており、該
    ロックチェーンは、前記電気フィルタ（３）及び前記ガスポンプ（７）のスイッ
    チオフ、ならびに前記試料採取管路（２）の遮断を行うためのものである、請求
    項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記電気フィルタ（１１）の排出口（１７）は、固体定量
    分析用の秤（２５）を有するふるい面（２４）と接続されている、請求項１から
    １１のいずれか１項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記試料採取装置は、加熱器付きの輸送用トランク内に配
    置されている、請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記電気フィルタ（３）及び前記冷却器（７）に、連続吐
    出システム（３’，７’）が取り付けられている、請求項１から１３のいずれか
    １項に記載の装置。
15. 【請求項１５】 例えば未処理コークス炉ガスである、固体及びタールによ
    って汚染されたガスのガス分析、例えば酸素含有量測定、のための方法であって
    、 分析すべきガスを電気フィルタに通すようにした方法において、 まず、分析すべきガスの温度と実質的に等しい温度の前記電気フィルタを用い
    て、分析すべきガス内に含まれているエアロゾル状の汚染物質を沈降させ、 次に、このようにして予め浄化されたガスをガス飽和器（６）とガス冷却器（
    ７）に通し、通常のガス分析温度、例えば周囲温度まで冷却し、 続いて、このようして受け取った予め浄化及び冷却されたガスに対して本来の
    ガス分析を行う、ことを特徴とするガス分析のための方法。
16. 【請求項１６】 前記ガス飽和器（６）に通す前に、溶媒トラップ（６’）
    にガスを通す、請求項１５記載の方法。