JP2014526052A - 多成分流体のうち一の成分の質量比率についての高精度な決定 - Google Patents

Abstract

本発明は、多成分流体（Ｆ）のうち第１の成分（Ｗ）の質量比率を決定するための方法に関する。本発明では、第１の成分（Ｗ）が、分離ステップにおいて、少なくとも部分的に多成分流体（Ｆ）から分離され、少なくとも２つの基準流量（Ｍ_１，Ｍ_２）が、分離ステップに供給される多成分流体（Ｆ）の流量（ｍ_１）と、第１の成分（Ｗ）を分離した結果として得られる残留流体（Ｔ）の流量（ｍ_２）と、分離ステップにおいて発生した分離流体（Ｋ）の流量（ｍ_３）とから選択することによって決定され、第１の成分（Ｗ）の質量比率（ｘ_Ｗ）が、残留流体（Ｔ）に占める第１の成分（Ｗ）の分離されていない残留比率（ｍ_Ｗ２）を考慮して、選択された基準流量（Ｍ_１，Ｍ_２）から決定される。さらに、本発明では、分離ステップにおいて同時に分離された多成分流体（Ｆ）の他の成分（Ｄ）の無関係な比率（ｍ_Ｄ３）が考慮される。

Description

本発明は、多成分流体のうち一の成分の質量比率を決定するための方法に関する。“流体（fluid）”との用語は、気体、液体、又は気体成分、液体成分、及び／若しくは固体成分から成る流動性を有している相混合物に概略的に関連する。本明細書では、“成分（component）”との用語は、特定の化学的性質及び／又は物理的性質によって分離可能とされる多成分流体の所定の比率に概略的に関連し、当該成分は、特定の化学的性質及び／又は物理的性質に基づいて、多成分流体のうち少なくとも１つの他の成分から区別可能とされる。本発明では、多成分流体の成分は、特に様々な化学物質によって形成されている。しかしながら、基本的に、多成分流体のうち一の成分自体は、様々な化学物質の混合体から既に形成されている。同様に、同一の化学物質又は同一の化学物質混合体の異なる段階（凝集状態）が、多成分流体の異なる成分を形成する場合がある。多成分流体の当該異なる成分の質量比率は、“第１の成分”として多成分流体の他の成分から概念的に区別するための、後述する方法に従って決定可能とされる。

多成分流体は、例えば発電所のガスタービンで燃焼させるための燃料ガスとして利用される、特に合成ガスである。一般に、このような合成ガスは、水素（Ｈ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、窒素（Ｎ_２）、及び水（Ｈ_２Ｏ）から成る。一般に、水の含有量は、例えば蒸気中に混合することによって変化するので、（例えば窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の産出量に関連する）必要な放出限界が維持されるように、燃焼ガスの反応度を設定することができる。典型的な合成ガスにおける水の含有量は５０％に到達するか、又は５０％を超える場合がある。

発電所のガスタービン内で合成ガスを燃焼させる際に、実時間ガス解析を行なうことが望ましい。ガス成分ひいてはガスタービン内における燃焼にとって重要である変数（例えばウォッベ指数や反応度）は、ガス化プロセスに起因する経時的な変化の影響を受け、例えば工程条件や出発物質を変更することによって発生するからである。

特に赤外線吸収測定やガスクロマトグラフィーのようなガス解析のための慣用的な方法は、摂氏約２００°の高い燃焼ガス温度と従来の合成ガスにおける水の占める高い比率とに起因して、燃焼ガスに直接適用することができない。むしろ、このようなガス解析が適用される前に、燃焼ガスの乾燥及び冷却が必要とされる。しかしながら、不都合なことに、このような乾燥及び冷却のプロセスによって、元々のガス成分は既に著しく本来の状態から変えられてしまう。特に、合成ガスに元々含有されていた水の大部分が除去されるからである。

特許文献１は、ガスにおける水の含有量を決定するための方法であって、流れ抵抗に沿って降下する差圧を計測することによって、解析すべきガスの体積流又は質量流が決定される方法を開示している。この計測に続いて、凝集による分離ステップにおいて、ガスに含有される水の少なくとも大部分が取り除かれる。分離ステップの後に、分離ステップから得られた乾燥されたガスの質量流量又は体積流量が決定される。この計測は、流れ抵抗に沿って降下する差圧によって間接的に実施される。この場合には、ガスに元々含有されていた水の質量比率は、計測された質量流量又は体積流量の差から推定される。この場合には、乾燥されたガスの残留している湿気は、補正因子として考慮される。その後に、乾燥及び冷却されたガスをガス解析システムに供給することができる。

また、特許文献２は、飛翔中の飛翔体を囲んでいる周囲空気の湿度を決定するための方法及び装置を開示している。当該方法では、湿気は、水分離器内において捕集された周囲空気の流れから分離される。少なくとも水分離器に供給された空気流の質量流量と水分離器から排出された湿気の質量流量それぞれが計測される。周囲空気の湿度は、水分離器の効率を考慮した上で、計測された質量流量の値から計算される。

最後に、特許文献３は、水、油、及びガスから成る三相混合体の体積流量を決定するための装置及び方法を開示している。当該方法では、その大部分が気体状である成分とその大部分が液状である成分とが、分離器内において三相混合体から分離され、その大部分が液状である成分には、一定の比率の水と一定の比率の油とが含まれている。その大部分が液状態である成分の密度は、コリオリ流量計によって決定される。さらに、その大部分が液状である成分に対して水が占める比率は、比重計によって決定される。この場合には、水の密度とその大部分が液状である成分に対して水が占める比率とは、その大部分が液状である成分に同伴ガスが実質的に含まれていない時点において決定される。

独国特許出願公開第４４３３４５１号明細書 米国特許第５０５０１０９号明細書 米国特許出願公開２００３／０１３６１８５号明細書

本発明は、多成分流体のうち一の成分の質量比率を決定するための、容易に実施可能とされると共に高い精度を有している方法を提供するという目的に基づいている。特に、当該方法は、通常、発電所のガスタービン内において支配的な合成ガスに占める水の比率を高精度で決定することを可能とすることを同時に意図している。また、本発明は、当該方法を実施するのに特に適している装置を提供するという目的に基づいている。

当該方法に関連して、上述の目的は、請求項１の特徴によって規定される発明によって達成される。関連する装置に関連して、上述の目的は、請求項１１の特徴によって規定される発明によって達成される。本発明の優位な改良及びさらなる発展形態は、従属請求項によって実現される。

本発明における方法の場合には、冒頭で定義されたタイプの多成分流体のうち第１の成分の質量比率を決定するために、第１の成分は、分離ステップにおいて少なくとも部分的に多成分流体から分離される。用語上の区別をするために、分離ステップに供給される流体であって、決定すべき全質量比率中に第１の成分を依然として含んでいる流体については、以下において“多成分流体（multi-component fluid）”と呼称する。対照的に、第１の成分が完全に又は部分的に取り除かれた状態において分離ステップから生成された流体については、以下において“残留流体（residual fluid）”と呼称する。分離ステップの途中で生成される流体であって、分離された第１の成分を含んでいる流体については、以下において“分離流体（sepraration fluid）”と呼称する。

（分離ステップに供給された）多成分流体のみならず、（分離ステップから生成された）残留流体及び（分離ステップ中に生成された）分離流体はそれぞれ、例えば質量流量又は体積流量毎に流速を有している。本発明における方法の過程において、これら３つの流速のうち少なくとも２つの流速が、基準流量として決定される。当該方法の評価ステップにおいて、第１の成分の質量比率が、これら基準流量から決定される。

第１の成分について理想的な分離をすることができなかった場合には、計算された質量比率が正しい比率から剥離することを防止するために、この質量比率の計算の際には、残留流体に対して第１の成分が占める（分離されていない）残留比率が考慮されている。さらに、本発明では、第１の成分の質量比率を計算する際に、分離ステップにおいて同時に分離された少なくとも１つの他の成分であって、“無関係な比率（extraneous proportion）”として結果的に分離流体に含まれている少なくとも１つの他の成分の比率が考慮されている。

多成分流体は、特に上述のタイプの合成ガスである。その質量比率が当該方法に従って決定されるべきである第１の成分は、特に水である。このような用途の場合には、当該方法では、常に無関係な比率として水と同時にある程度分離される二酸化炭素の比率が、特に考慮されている。しかしながら、特に、本発明における方法は、他の多成分流体にも適用可能とされ、例えば、水と砂との混合体に占める砂の（第１の成分としての）質量比率の決定に適用される。このような用途の場合には、当該方法では、砂と共に分離された水の比率が、無関係な比率として考慮される。

特に高い計測精度を実現するためには、好ましくは、計算に組み込まれる基準流量は、間接的に決定されず、多成分流体残留流体及び分離流体の質量流量を直接計測することによって決定される。質量流量を直接計測するためには、好ましくは、本発明ではコリオリ質量流量計がそれぞれ利用される。

当該方法の優位な実施例では、多成分流体の圧力は、所定の設定値に制御され、結果として当該制御の許容範囲内において一定に維持される。このような計測は、圧力が変動すれば、必ず分離ステップを開始又は終了する流量の流速又は質量の平衡が不安定になるという知見に基づいている。実際には、―定常状態の場合ではなく―圧力が変動している際に、多成分流体、残留流体、及び分離流体の流速が合計で零にならない場合がある。特に、これら流体を運搬する配管システムが、―圧力に依存して変化する―貯蔵能力を有しているからである。従って、一般に圧力が上昇している場合には、配管システムに貯蔵される流体の量が多くなるので、多成分流体の流速が分離流体及び残留流体の流速の合計より一時的に大きくなるという効果を有している。流体の圧力が降下している場合には、流速の差が逆転する。既知であるが、このような効果によって、第１の成分の質量比率を決定する際に著しい誤差が生じる場合があるが、特に簡便且つ効果的な方法で圧力制御することによって、このような誤差を回避することができる。

当該方法の好ましい変形例では、圧力コントローラの下流に配置された減衰要素を介して（制御発振として知られている）制御に関連する圧力変動を解消させることによって、又は少なくとも低減させることによって、計測精度のさらなる改善が実現される。特に簡便で優位な実施例では、フィルタが減衰要素として利用される。合成ガスに適用する場合には、２００マイクロメートル〜５００マイクロメートルの孔径を具備する、例えば焼結材料やセラミックから作られた粗いメッシュ状のガスフィルタが、特に利用される。

多成分流体がガス流である場合には、好ましくは、第１の成分は、凝集器（冷却塔や冷却トラップとも呼称される）における凝集によって分離される。このような凝集器の利用は、特に当該方法をガスタービンのための合成ガスに適用する場合に有用である。特に合成ガスが、凝集器によってさらなるガス解析に適した温度に同時に冷却されるからである。

本発明の技術的範囲内では、原則として、残留流体に占める第１の成分の残留比率は計測によって決定されるか、又は実験値に基づいて評価される。しかしながら、測定による決定には、比較的多大な労力が必要とされる場合があり、実験値に基づく評価には、比較的大きい不正確さが含まれている場合がある。第１の成分を凝集によって分離する場合には、第１の成分の凝集曲線から残留比率を決定することが実現性及び精度の両方において容易であるという知見が得られた。この場合には、凝集器内で支配的な温度（凝集器温度）における（凝集曲線から読み取り可能とされる）第１の成分の飽和蒸気圧が利用される。

対照的に、好ましくは、分離流体に占める他の成分の無関係な比率は、第１の成分に対する他の成分の溶解に基づいて決定される。この場合には、好ましくは、凝集温度における溶解度も利用される。

当該方法の好ましい改良例では、第１の成分の質量比率が、以下の数式に基づいて決定される。

この数式では、
― ｘ_Ｗは、当該方法に従って決定される第１の成分の質量比率を表わす。
― Ｔ_Ｋは、凝縮器温度を表わす。
― α＝α（Ｔ_Ｋ）は、凝集器温度における飽和蒸気圧に対応する残留ガスに占める第１の成分の質量密度比率を表わす。
― β＝β（Ｔ_Ｋ）は、凝集器温度における第１の成分に対する他の成分の溶解度を表わす。
― Ｍ_１は、第１の基準流量として選択された、分離ステップに供給される多成分流体の流速を表わす。
― Ｍ２は、第２の基準流量として選択された、第１の成分の分離に起因して分離ステップから生成された残留流体の流速を表わす。

本発明の優位な変形例では、第１の成分を分離するために利用される場合がある凝集器内の遊離ガスの体積が、凝集器からの分離流体の除去を制御することによって一定に維持される。また、当該方法によって、−上述の圧力制御方法に類似する方法で−流体を運搬するための配管システムの貯蔵容量が少なくとも略一定に維持される。当該方法は、実現可能な計測精度に対して有効な効果を有している。

好ましい実施形態では、本発明における装置は、第１の成分を多成分流体から少なくとも部分的に分離するための分離ユニットを備えている。また、当該装置は、それぞれが少なくとも２つの基準流量のうち一の基準流量を計測するための、好ましくはコリオリ質量流量計である第１の流速計測ユニット及び第２の流速計測ユニットを備えている。

最後に、本発明における装置は、その変数のうち一の変数について上述の方法を実施するために形成されている評価ユニットを備えている。実際には、評価ユニットは、残留流体に占める第１の成分の分離されず残留した部分と、同時に分離流体内で分離された他の成分の無関係な部分との両方を考慮した上で、第１の成分の質量比率を基準流量から決定するように構成されている。

本発明の好ましい実施形態では、評価ユニットは、自動的に実行される当該方法のために必要とされる指令が制御プログラムの形態をしたソフトウェアによって実施される、特にコンピュータである。

流体の圧力を一層一様にし、その結果として計測精度を改善させるために、好ましくは、圧力コントローラが分離ユニットの上流に配置されている。制御に関連する圧力変動を低減させるために、フィルタが、特に上述のタイプのフィルタが、圧力コントローラと分離ユニットとの間に配置されている。当該装置がガス流の解析に適用される場合には、分離ユニットは、好ましくは、凝集器（冷却塔や冷却トラップとも呼称される）として形成されている。本発明では、好ましくは、凝集器には、水位コントローラが割り当てられている。水位コントロータは、―所定の制御許容値の範囲内において―凝集器からの分離流体の除去を制御することによって凝集器内の遊離ガスの体積を一定に維持することができるという効果を発揮する。

本発明の典型的な実施例については、図面に基づいて以下に詳述する。

ガスタービンと、合成ガスをガスタービンに供給するための主ガス配管と、合成ガスを実時間解析するための、主ガス配管から分岐した試料ガス配管と、試料ガス配管内の合成ガスに含まれている水の質量比率を決定するための装置と、を具備するガスタービン発電所の概略図である。 試料ガス配管内で流れる質量流の概略図である。

互いに対応する部品及び変数には、すべての図面において同一の参照符号が常に付されている。

図１は、（ガスタービン）発電所１を簡略化した概略図である。発電所１の中核を成す部品は、少なくとも１つのガスタービン２によって形成されている。圧縮された合成ガスが、燃焼のために、（主）ガス配管３を介してガスタービン２に供給される。（水の含有量が大きい）この合成ガスは、以下において湿性ガスＦと呼称する。湿性ガスＦは、上述の多成分流体であり、多数のガス状成分から、特に水（Ｈ_２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、水素（Ｈ_２）、窒素（Ｎ_２）、及び場合によっては僅かな他の物質から成る。本発明では、湿性ガスＦは、特にガス化プロセスにおいて、酸素（“酸素吹き”）又は空気（“空気吹き”）と加水とを伴う富化された（不足当量の）部分燃焼によって、例えばバイオマス、石炭、タールやアスファルトから生成される。

特に湿性ガスＦは、約３５ｂａｒの圧力において約２００℃の温度を有している。湿性ガスＦは、（変動する）水の質量比率を有しており、その水の質量比率は、一般に約５０％である。

湿性ガスＦの組成の変動に対抗し、その結果として当該組成を最適化するために、湿性ガスＦは実時間解析される。湿性ガスＦを実時間解析するために、試料ガス配管４が主ガス配管３から分岐しており、試料ガス配管４を介して、少量の湿性ガスＦが連続的に除去される。最初に、本発明における方法に従って湿性ガスＦに含まれている水Ｗの質量比率ｘ_ｗを決定することができる装置１０が、試料ガス配管４内に配置される。結果として、水Ｗは、上述のように規定された湿性ガスＦの“第１の成分”を連続的に形成する。単純化のために、湿性ガスＦの他の成分Ｄ（特にＣＯ，ＣＯ_２，Ｎ_２，及びＨ_２）との間における他の相違点については示さない。

ガス解析ユニット１１は、試料ガス配管４の内部に且つ装置１０の下流に配置されており、例えばガスクロマトグラフである。しかしながら、ガス解析ユニット１１は、ガスクロマトグラフの代替として、抵抗センサ若しくは容量センサを利用することによって、熱伝導率、熱容量、及び／若しくは屈折率を計測することによって、マイクロ波吸収及び／若しくは赤外線吸収を計測することによって、ラマン散乱を計測することによって、又はガス解析について幾つかの他の慣用される方法に基づいて、ガスの組成を決定する場合がある。

装置１０は、特に一般的なメンブレンコントローラの形態をした圧力コントローラ１２を入力側に備えており、圧力コントローラ１２は、割り当てられた絞り弁１３を制御することによって、主ガス配管３から抽出された湿性ガスＦの圧力を所定の設定値に対応する圧力ｐ、例えば約２ｂａｒに至るまで降下させることができる。当該実施例では、絞り弁１３はヒータ１４によって加熱されるので、水Ｗが完全に凝縮することを確実に防止することができる。

湿性ガスＦの短周期の小さい圧力変動（制御発振）が、圧力コントローラ１２によって一定間隔で発生されるが、減衰要素によって一定に保たれている。減衰要素は、例えば約３５０マイクロメートルの孔径を具備する粗いメッシュ状のガスフィルタ１５の形態とされ、絞り弁１３の下流に配置されている。

第１の質量流量計（コリオリ質量流量計）１６は、ガスフィルタ１５の下流に配置されている。この第１の質量流量計１６は、試料ガス配管４の内部を流れる湿性ガスＦの質量流量ｍ_１を第１の基準流量Ｍ_１として直接決定する。

湿性ガスＦは、第１の質量流量計１６を通過した後に凝集器１７（又は冷却塔）に供給され、凝集器１７において、湿性ガスＦは、例えば５℃の凝集温度Ｔ_Ｋに至るまで冷却される。この冷却において、湿性ガスＦに含まれている水Ｗの大部分が凝集され、凝縮液Ｋとして凝集器１７の凝集トラップ１８内に収集される。湿性ガスＦの他の成分Ｄ、特にＣＯ_２も、凝集器１７で実施される分離ステップによって水Ｗから分離され、同様に凝集トラップ１８内の水溶液に収集される。

凝集トラップ１８内に収集された凝集液Ｋは、上述のように分離流体を形成する。分離ステップにおいて乾燥された合成ガスは、凝集器１７から試料ガス配管４に沿って除去され、ガス解析ユニット１１に供給される。この乾燥された合成ガスは、上述のように“残留流体”を形成しており、以下において乾燥ガスＴと呼称する。

乾燥ガスＴは、凝集器１７とガス解析ユニット１１との間において試料ガス配管４の内部に配置されている第２の質量流量計（コリオリ質量流量計）１９を通過する。乾燥ガスＴの質量流量ｍ_２は、この第２の質量流量計１９によって、第２の基準流量Ｍ_２として直接計測される。

凝集トラップ１８内における凝集液の水位と―この結果としての凝集器１７内における遊離ガスの体積―とは、凝集トラップ１８に割り当てられている充填水位コントローラ２０によって、少なくとも略一定に維持される。このために、充填水位コントローラ２０は、クロックに基づいて排出弁２１を動作させる。排出弁２１によって、超過した凝集液Ｋは凝集トラップ１８から除去され、凝集配管２２に供給される。

任意には、装置１０は、凝集液Ｋの質量流量ｍ_３を計測するためのさらなる質量流量計（コリオリ質量流量計）２３を凝集配管２２内に含んでいる。装置１０の代替的な実施例では、この質量流量ｍ_３が、質量流量ｍ_１又は質量流量ｍ_２の代わりに、基準流量として利用される。図２は、試料ガス配管４及び凝集配管１８内を流れる質量流量ｍ_１、質量流量ｍ_２、及び質量流量ｍ_３を概略的に表わす。特に図２に表わすように、凝集器１７に供給される湿性ガスＦの質量流量ｍ_１は、水の質量流量ｍ_Ｗ１と他の成分Ｄの質量流量Ｍ_Ｄ１とに分離される。同様に、乾燥ガスＴの質量流量ｍ_２は、（上述のように、第１の成分の“残留比率”を形成する）水の質量流量ｍ_Ｗ２と他の成分Ｄの質量流量Ｍ_Ｄ２とに分離される。最後に、凝集液Ｋに割り当てられている質量流量ｍ_３は、水の質量流量ｍ_Ｗ３と他の成分Ｄの質量流量Ｍ_Ｄ３とに分離される。この他の成分の質量流量ｍ_Ｄ３は、上述の分離流体の他の成分Ｄの“無関係な比率”を形成している。

第１の質量流量計１６及び第２の質量流量計１９と、―設けられている場合には―さらなる質量流量計２３とは、装置１０の評価ユニット２４に信号接続されており、基準流量Ｍ_１及び基準流量Ｍ_２の計測値と任意には質量流量ｍ_３の計測値とを評価ユニット２４に連続的に供給する。

好ましくは、評価ユニット２４は、コンピュータ、特にソフトウエアによって実施される評価プログラム２５を具備したＰＣである。この評価プログラム２５は、本発明の方法によって、基準流量Ｍ_１及び基準流量Ｍ_２に基づき数式３に従って、湿性ガスＦに含まれている水Ｗの質量比率ｘ_Ｗを決定することができる。

数式３において、変数α＝α（Ｔ_Ｋ）は、凝集温度Ｔ_Ｋにおける水の飽和蒸気圧ｐ_Ｓに対応する、乾燥ガスＴに占める水Ｗの質量密度比率を表わす。変数β＝β（Ｔ_Ｋ）は、凝集温度Ｔ_Ｋにおける二酸化炭素と水Ｗとの平衡溶解度を表わす。

理想気体の状態方程式（ｐ・Ｖ＝ν．Ｒｍ・Ｔ）によって、飽和蒸気圧ｐ_Ｓ（Ｔ_Ｋ）から質量密度比率αを導出することが望ましい。

数式４では、
ρ_Ｗ＝ρ_Ｗ（Ｔ_Ｋ）は、凝集温度Ｔ_Ｋにおいて乾燥ガスＴに含まれる水Ｗの質量密度を表わす。
ρ_Ｔ＝ρ_Ｔ（Ｔ_Ｋ）は、凝集温度Ｔ_Ｋにおける乾燥ガスＴの質量密度を表わす。
Ｖは、検討されているガスの体積を表わす。
ν_Ｗ＝ν_Ｗ（Ｔ_Ｋ）は、凝集温度Ｔ_Ｋにおいてガスの体積Ｖに占める水分子の物質量（モル数）を表わす。
Ｍ_Ｗは、水のモル質量を表わす。
Ｒ_ｍは、一般ガス定数Ｒ＝８．３１４４７２１Ｊ・（ｍｏｌ・Ｋ）^−１を表わす。

乾燥ガスＴの質量密度ρ_Ｔは、ガス解析ユニット１１が実施する計算によって決定される。理想気体の状態方程式の代わりに、実在気体の状態方程式（例えばPeng-Robinson状態方程式やRedlich-Kwong-Soave状態方程式）も、飽和蒸気圧ｐ_Ｓ（Ｔ_Ｋ）から質量密度比率αを導出するために利用可能である。

評価プログラム２５は、計測によって決定される凝集温度Ｔ_Ｋについての値に基づいて、格納された特性曲線から、変数α及び変数βについての温度依存値を選定する。代替例としては、凝集温度Ｔ_Ｋが、凝集温度を計測する必要が無いように、評価プログラム２５の内部において固定値として事前に設定されている。

数式３は、依然として乾燥ガスＴに含まれている水Ｗの質量流量ｍ_Ｗ２（残留比率）が乾燥ガスＴに含まれている他の成分Ｄの質量流量ｍ_Ｄ２に比例するという事実に基づいて、質量密度比率αの値を利用することによって得られる。

さらに、数式３は、二酸化炭素の溶解度βを利用することによって、凝集液Ｋに含まれている他の成分Ｄの質量流量ｍ_Ｄ３が凝集液Ｋに含まれている水Ｗの質量流量ｍ_Ｗ３に比例するという事実に基づいて得られる。

さらに、数式３は、図２に表わす質量流量が零に相殺されるという仮定に基づいている。

特に圧力コントローラ１２及び充填水位コントローラ２０によって、装置１０の内部においてこのような仮定が高い精度で適合することが確実とされる。

最後に、数式２から理解されるように、“無関係な比率”として凝集器１７において同時に分離される他の成分Ｄの質量流量Ｍ_Ｄ３には二酸化炭素がほとんど含まれていない。単に、特に湿性ガスＦの他の構成物質ＣＯ，Ｎ_２，Ｈ_２においては、水に対する溶解度が非常に小さいからである。

しかしながら、数式２と数式２に基づく数式３とは、容易に本発明の実施例に拡張可能とされる。本発明の実施例では、ＣＯ_２は別として、多数の他の成分Ｄの大部分が、無関係な比率すなわち質量流量ｍ_Ｄ３内に存在している。この場合には、変数βは、考慮すべき成分それぞれの対応する溶解度βｉ（ｉ＝１，２，．．．，Ｎ）の合計として計算されるべきである。

対応して、数式１も、多数の成分に拡張可能とされる。

さらに、本発明における装置１０は、―場合によって改良された形態で―他の多成分流体からの第１の成分の質量比率を決定するために利用される場合がある。特に、固液混合体（例えば砂と水との混合体）に占める固体の比率は、本発明１０の改良された実施例によって決定可能とされる。このような用途では、装置１０は、凝集器１７の代わりに、特に固体分離器を備えている。

本発明は、上述の典型的な実施例に限定される訳ではない。むしろ、本発明のさらなる実施例は、当業者であれば上述の説明から想到することができる。

１ （ガスタービン）発電所
２ ガスタービン
３ （主）ガス配管
４ 試料ガス配管
１０ 装置
１１ ガス解析ユニット
１２ 圧力コントローラ
１３ 絞り弁
１４ ヒータ
１５ ガスフィルタ
１６ 第１の質量流量計
１７ 凝集器
１８ 凝集トラップ
１９ 第２の質量流量計
２０ 充填水位コントローラ
２１ 排出弁
２２ 凝集配管
２３ さらなる質量流量計
２４ 評価ユニット
２５ 評価プログラム
Ｆ 湿性ガス
Ｋ 凝集液
Ｔ 乾燥ガス
Ｗ 水

Claims (8)

1. 多成分流体（Ｆ）のうち第１の成分（Ｗ）の質量比率を決定するための方法であって、
   前記第１の成分（Ｗ）が、分離ステップにおいて、前記多成分流体（Ｆ）から少なくとも部分的に分離され、
   少なくとも２つの基準流量（Ｍ_１，Ｍ_２）が、
   前記分離ステップに供給される前記多成分流体（Ｆ）の流量（ｍ_１）と、
   前記第１の成分（Ｗ）を分離した結果として得られる残留流体（Ｔ）の流量（ｍ_２）と、
   前記分離ステップにおいて発生した分離流体（Ｋ）の流量（ｍ_３）と、
   から選択することによって決定され、
   前記第１の成分（Ｗ）の質量比率（ｘ_Ｗ）が、前記残留流体（Ｔ）に占める前記第１の成分（Ｗ）の分離されていない残留比率（ｍ_Ｗ２）を考慮して、選択された前記基準流量（Ｍ_１，Ｍ_２）から決定される、前記方法において、
   前記分離ステップにおいて同時に分離された前記多成分流体（Ｆ）の他の成分（Ｄ）の無関係な比率（ｍ_Ｄ３）が考慮されることを特徴とする方法。
2. 前記基準流量（Ｍ_１，Ｍ_２）が、前記多成分流体（Ｆ）、前記残留流体（Ｔ）、及び前記分離流体（Ｋ）の質量流体（ｍ_１，ｍ_２）を直接計測することによって決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記基準流量（Ｍ_１，Ｍ_２）それぞれが、コリオリ質量流量計（１６，１９）によって決定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記分離ステップに供給される前記多成分流体（Ｆ）の圧力（ｐ）が、圧力コントローラ（１２）によって所定の設定値に制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記分離ステップに供給される前記多成分流体（Ｆ）の圧力変動であって、前記圧力コントローラによって発生される前記圧力変動が、減衰要素（１５）によって低減され、
   前記減衰要素（１５）が、特にフィルタの形態とされ、前記圧力コントローラ（１２）の下流に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ガス流が、前記多成分流体（Ｆ）として利用され、
   前記分離ステップにおいて、前記分離流体（Ｋ）が、凝集器（１７）内における凝集によって分離されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記残留流体（Ｔ）に占める前記第１の成分（Ｗ）の分離されていない残留比率（ｍ_Ｗ２）が、凝集温度（Ｔ_Ｋ）における飽和蒸気圧（ｐ_Ｓ）に基づいて決定されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記分離流体（Ｋ）に占める前記他の成分（Ｄ）の無関係な比率（ｍ_Ｄ３）が、凝集温度（Ｔ_Ｋ）において前記第１の成分（Ｗ）に占める前記他の成分（Ｄ）の溶解度（β）に基づいて決定されることを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。