JP5974362B2 - Gas sampling probe - Google Patents
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Description
本発明はガスサンプリングプローブに関し、特に流動層内部のガスをサンプリングするのに適したガスサンプリングプローブに関するものである。 The present invention relates to a gas sampling probe, and more particularly to a gas sampling probe suitable for sampling gas inside a fluidized bed.
近年、石炭及びバイオマス等の固体原料から発電用の燃料ガス等を有効に製造できる装置として流動層を用いた流動層ガス化装置の開発が進められている。 In recent years, a fluidized bed gasifier using a fluidized bed has been developed as a device that can effectively produce fuel gas for power generation from solid raw materials such as coal and biomass.
流動層ガス化装置は、流動砂によって固体原料を加熱すると共に水蒸気等のガス化剤を供給することによりガス化を行って生成ガスを製造しており、この際、流動層内部位置に応じて変化するガス組成や濃度等の挙動を把握することは、流動層ガス化装置の性能を評価する上で重要であるばかりでなく、環境への影響や装置構成材料への影響等を知る上でも重要である。 The fluidized bed gasifier produces a product gas by heating the solid raw material with fluidized sand and supplying a gasifying agent such as water vapor to produce the generated gas. Understanding the behavior of changing gas composition, concentration, etc. is important not only for evaluating the performance of fluidized bed gasifiers, but also for knowing the impact on the environment and the materials constituting equipment. is important.
このため、流動層内部に挿入して流動層のガスをサンプリングするようにしたガスサンプリングプローブが提案されている(例えば、特許文献1、2等参照)。
For this reason, a gas sampling probe that is inserted into the fluidized bed to sample the gas in the fluidized bed has been proposed (see, for example,
特許文献1のガスサンプリングプローブは、開口部を有する二重管で構成されており且つ二重管を水冷管とした冷却構造を構成している。
The gas sampling probe of
特許文献2のガスサンプリングプローブは、セラミックス製の二重筒状のフィルタと、ステンレス製の二重管状のプローブノズルの相互を、ねじ部を介して一体に固定している。
In the gas sampling probe of
しかし、前記特許文献1のガスサンプリングプローブにおいては、開口部から流動砂も同時に取り込まれてしまうために流動層内のガスサンプリングには適さない。又、水冷管による冷却構造としているために、流動層内のタールが二重管内部に凝縮しこのためにガスサンプリングプローブが閉塞する可能性がある。
However, the gas sampling probe disclosed in
又、特許文献2のガスサンプリングプローブにおいては、セラミックス製のフィルタと、ステンレス製のプローブノズルとを、ねじ部によって固定しているため、材料の違いによる熱変形の違いによりねじ部に応力が発生する問題があり、このために、流動している流動砂中のガスをサンプリングするには十分な強度を保持できない可能性がある。又、セラミック製のフィルタは何らケーシングによって保護されていないために、流動層によって噴き上げられる噴流に含まれる固形物がフィルタに衝突してフィルタが損傷する可能性がある。
Further, in the gas sampling probe of
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、高い強度を保持でき流動層内部のガスを効果的にサンプリングできるようにしたガスサンプリングプローブを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a gas sampling probe that can maintain high strength and can effectively sample the gas in the fluidized bed.
本発明は、流動層内部に挿入してガスのサンプリングを行うガスサンプリングプローブであって、
サンプリングノズルの先端外面に一端が固定され他端には閉塞された底部を有するケーシングと、前記ケーシングの周壁部に対して流動砂が侵入し落下できるよう前記ケーシングの長手方向に細長い形状で形成した連通孔と、前記ケーシング内に収容され開口部がケーシングの一端の当接部に当接することで前記サンプリングノズルのサンプリング口に連通するセラミックフィルタと、前記ケーシングの底部と前記セラミックフィルタとの間に配置され前記セラミックフィルタの開口部を前記ケーシングの当接部に押し付けて前記サンプリング口に連通するよう付勢するバネ手段とを有することを特徴とするガスサンプリングプローブ、に係るものである。
The present invention is a gas sampling probe that is inserted into a fluidized bed and performs gas sampling,
A casing one end to the distal end outer surface of the sampling nozzle to have a bottom which is closed at the other end is fixed, forming an elongated shape in the longitudinal direction of the casing so that the fluidized sand can fall penetrate against the peripheral wall of the casing A communicating hole, a ceramic filter housed in the casing and having an opening that is in contact with the abutting portion of one end of the casing to communicate with the sampling port of the sampling nozzle, and between the bottom of the casing and the ceramic filter And a spring means for pressing the opening portion of the ceramic filter against the abutting portion of the casing and biasing it so as to communicate with the sampling port.
上記ガスサンプリングプローブにおいて、前記当接部は、セラミックフィルタの開口部が当接することでセラミックフィルタの調心を行うテーパ部を有することが好ましい。 In the gas sampling probe, it is preferable that the contact portion has a taper portion that aligns the ceramic filter by contacting the opening portion of the ceramic filter.
又、上記ガスサンプリングプローブにおいて、前記ケーシングの底部は周壁部に対してネジにより着脱可能に構成されていることが好ましい。 In the gas sampling probe, it is preferable that the bottom portion of the casing is configured to be detachable from the peripheral wall portion with a screw.
本発明によれば、ケーシング内に備えたセラミックフィルタをバネ手段により当接部に押し付けて支持しているため、セラミックフィルタに応力が発生する問題はなく、且つ、セラミックフィルタがケーシングによってカバーされているため、流動層によって噴き上げられる噴流がセラミックフィルタに衝突する問題を防止できるという優れた効果を奏し得る。 According to the present invention, since the ceramic filter provided in the casing is pressed against and supported by the contact portion by the spring means, there is no problem that stress is generated in the ceramic filter, and the ceramic filter is covered by the casing. Therefore, it is possible to obtain an excellent effect that the problem that the jet flow spouted by the fluidized bed collides with the ceramic filter can be prevented.
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)、(b)は本発明のガスサンプリングプローブの一実施例を示すものであり、このガスサンプリングプローブ100は、ステンレス材等の金属製のサンプリングノズル1の先端外面に、ステンレス材等の金属により所定の強度が保持されたケーシング2の一端2Aを固定部3により固定している。このケーシング2は前記サンプリングノズル1よりも大きい断面積を有している。前記サンプリングノズル1とケーシング2の固定部3は、図1(a)に示すようにネジ3aによる固定としてもよく、或いは溶接により一体に固定してもよい。
FIGS. 1A and 1B show an embodiment of a gas sampling probe of the present invention. This
前記ケーシング2の他端2Bには閉塞された底部4が設けてあり、且つ前記ケーシング2の周壁部5には連通孔6を形成している。
The
前記ケーシング2の内部には、セラミックフィルタ7が収容されている。このセラミックフィルタ7は、底面7aと周面7bと一端の開口部8を有して前記ケーシング2の内径よりも小さい径に形成された円筒容器状を有している。前記セラミックフィルタ7は、前記開口部8を前記ケーシング2の一端2A内部に備えた当接部9に当接させることにより、前記開口部8が前記サンプリングノズル1のサンプリング口1aと連通するようになっている。セラミックフィルタ7は焼結構造を有することから微細な孔を有しており通気可能となっている。
A
前記ケーシング2の底部4と前記セラミックフィルタ7との間には、前記セラミックフィルタ7の開口部8を前記ケーシング2の当接部9に押し付けることで前記開口部8をサンプリング口1aに連通させるよう付勢するバネ手段10を備えている。このバネ手段10としては、セラミックバネ或いは金属バネを用いることが好ましい。図2の流動層ガス化装置15では、800〜900℃程度の高温雰囲気でガス化が行われるため、バネ手段10にはこの温度に耐えて押付力を保持できるセラミックバネ或いは金属バネが用いられる。
Between the
この時、前記底部4は前記周壁部5に対してネジ11により着脱可能に取り付けられており、且つ底部4には、前記バネ手段10を位置決めして設置する凹部12が形成されている。前記底部4は周壁部5と同じステンレス材等により構成することが好ましい。
At this time, the
前記連通孔6は、図1(a)に示すように、バネ手段10によって当接部9に押し付けられたセラミックフィルタ7の底面7aより上部で且つ開口部8よりも下部の範囲に対応するように周壁部5に形成している。この連通孔6は、図1(b)に示すようにケーシング2の長手方向に細長い形状としたものを周方向に複数形成してもよく、この時、ケーシング2の一端2Aと他端2Bを繋いでいる連結部13の強度が所定以上の強度を保持していれば、連通孔6の形状は任意であり、又、連通孔6は開口率を大きくとることが好ましく、又、周方向に均等に形成することが好ましい。
As shown in FIG. 1A, the
前記ケーシング2の一端2Aの当接部9は、セラミックフィルタ7の開口部8が当接することでセラミックフィルタ7の調心が行えるように、固定部3側から周壁部5側へ向かって円錐形状に拡径されたテーパ部14を形成している。
The
図2は本発明のガスサンプリングプローブ100により流動層内部のガスサンプリングを行う状態を示す流動層ガス化装置の概略側面図である。図2中、15は流動層ガス化装置であり、流動層ガス化装置15の一側の上下中間部には加熱された流動砂16を供給する流動砂供給口17と石炭或いはバイオマス等の固体原料18を供給する原料供給口19が設けてあり、且つ、流動層ガス化装置15の下部には水蒸気等のガス化剤20が供給されて流動化された流動層21が形成されており、固体原料18は流動層21の流動砂16による加熱とガス化剤20の作用によりガス化されて、生成した生成ガス22は上部の取出口23から取り出されるようになっている。固体原料18を加熱することで温度が低下した流動砂16は、前記流動層ガス化装置15の他側に設けたオーバーフロー管24から取り出されて加熱装置に導かれ、再び加熱されるようになっている。
FIG. 2 is a schematic side view of a fluidized bed gasification apparatus showing a state where gas sampling inside the fluidized bed is performed by the
前記ガスサンプリングプローブ100は、図2に示すように、前記流動層ガス化装置15の上部から流動層21の内部に挿入することにより、流動層21内部のガスをサンプリングするようになっている。
As shown in FIG. 2, the
次に、上記実施例の作動を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
図1(a)に示すように、サンプリングノズル1の先端に固定部3を介して一端2Aを固定したケーシング2は、他端2Bの底部4がネジ11によって着脱可能に取り付けられているので、この底部4を取り外すことで、ケーシング2の他端2B内部を開口することができる。従って、ケーシング2の周壁部5の内側にセラミックフィルタ7を開口部8が当接部9に対向するように挿入し、凹部12にバネ手段10を嵌合させた底部4を、ネジ11を介して周壁部5に螺着すると、セラミックフィルタ7は前記バネ手段10により押されて開口部8が当接部9に圧着した状態に保持される。この時、前記当接部9にはテーパ部14が形成されているので、円筒容器状のセラミックフィルタ7は調心されてケーシング2の軸中心に保持されるようになる。更に、セラミックフィルタ7の円形の開口部8はテーパ部14によって内方向へ縮められる力を受けることになるが、円形は内方向へ縮める負荷に対して高い強度を有するので、セラミックフィルタ7に応力が生じることはなく、良好な強度を保持してケーシング2に支持される。
As shown in FIG. 1A, the
前記ガスサンプリングプローブ100は、図2に示す流動層ガス化装置15の流動層21の内部に挿入することにより、流動層21内部のガスサンプリングを行う。この時、前記ガスサンプリングプローブ100は、前記流動層ガス化装置15の水平方向に挿入位置を変えてガスサンプリングを行うと共に、各挿入位置での挿入深さを任意に変えてガスサンプリングを行う。
The
前記ガスサンプリングプローブ100を流動層21内に挿入すると、流動層21内のガスはケーシング2の周壁部5に設けた連通孔6からケーシング2内に取り入れられ、続いて、セラミックフィルタ7の微細な孔を通してセラミックフィルタ7内に取り入れられて、前記サンプリングノズル1のサンプリング口1aに導かれる。この時、前記ケーシング2内には連通孔6を通して流動砂16が侵入するが、侵入した流動砂16は直ちに落下するようになり、ケーシング2内に流動砂16が蓄積することはない。
When the
流動層21内には、ガス化剤20の吹き出しにより流動砂16が噴き上げられる噴流Vが形成されるため、流動層21内部に挿入した前記ガスサンプリングプローブ100の底部には前記噴流Vが衝突することになるが、ケーシング2は底部4によってカバーされているため、噴流Vに固形物が含まれていても底部4に衝突するのみであり、セラミックフィルタ7に固形物が衝突するような問題を防止することができて、セラミックフィルタ7を安全に保護することができる。
In the
又、前記サンプリングノズル1と、ケーシング2と、底部4は金属によって構成されているため、ネジ3a,11等により固定する構造を有していても、固定部に材料の違いによる応力が発生する問題は生じることがなく、よってケーシング2の強度を高く保持することができる。
In addition, since the
尚、本発明のガスサンプリングプローブは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The gas sampling probe of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
1 サンプリングノズル
1a サンプリング口
2 ケーシング
2A 一端
2B 他端
4 底部
5 周壁部
6 連通孔
7 セラミックフィルタ
8 開口部
9 当接部
10 バネ手段
14 テーパ部
100 ガスサンプリングプローブ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
サンプリングノズルの先端外面に一端が固定され他端には閉塞された底部を有するケーシングと、前記ケーシングの周壁部に対して流動砂が侵入し落下できるよう前記ケーシングの長手方向に細長い形状で形成した連通孔と、前記ケーシング内に収容され開口部がケーシングの一端の当接部に当接することで前記サンプリングノズルのサンプリング口に連通するセラミックフィルタと、前記ケーシングの底部と前記セラミックフィルタとの間に配置され前記セラミックフィルタの開口部を前記ケーシングの当接部に押し付けて前記サンプリング口に連通するよう付勢するバネ手段とを有することを特徴とするガスサンプリングプローブ。 A gas sampling probe that is inserted into a fluidized bed and performs gas sampling,
A casing one end to the distal end outer surface of the sampling nozzle to have a bottom which is closed at the other end is fixed, forming an elongated shape in the longitudinal direction of the casing so that the fluidized sand can fall penetrate against the peripheral wall of the casing A communicating hole, a ceramic filter housed in the casing and having an opening that is in contact with the abutting portion of one end of the casing to communicate with the sampling port of the sampling nozzle, and between the bottom of the casing and the ceramic filter And a spring means for pressing the opening portion of the ceramic filter against the abutting portion of the casing to urge it so as to communicate with the sampling port.
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