JPH10185116A - 分析用バーナ - Google Patents

分析用バーナ

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JPH10185116A
JPH10185116A JP34907896A JP34907896A JPH10185116A JP H10185116 A JPH10185116 A JP H10185116A JP 34907896 A JP34907896 A JP 34907896A JP 34907896 A JP34907896 A JP 34907896A JP H10185116 A JPH10185116 A JP H10185116A
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孝平 鈴木
Tei Ishinomori
禎 石野森
Tsuneo Ayabe
統夫 綾部
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光強度の安定性を確保して濃度測定の正確
性を向上し、アルカリ金属成分の凝縮を防止して測定範
囲の拡大を図る。 【解決手段】 サンプルガスを噴出させるサンプルガス
噴出口が上向きに配されたサンプルガス管と、サンプル
ガス噴出口の周囲に配されサンプルガスと同方向に空気
を噴出するための空気噴出口が配された空気供給管と、
空気噴出口の周囲から中心に向けて燃焼ガスを噴出する
ための燃焼ガス噴出口が配された燃焼ガス供給管と、こ
れら3種類のガスの温度を調節するための温度調節部と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分析用バーナに係
り、特に炎光原子発光スペクトルによるガス中のアルカ
リ金属濃度等の分析に用いて好適な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】加圧流動層ボイラ、石炭ガス化炉等の複
合発電プラントにおいては、高温ガス中のアルカリ金属
成分がプラント内部の表面に与える影響を鑑み、プラン
トの耐久期間の延長を図るために、高温ガス中のNaC
l,Na2SO4,KCl,K2SO4等のアルカリ金属成
分を計測することが必要である。
【0003】従来、プロパン燃焼用バーナを転用して、
高温ガス中のアルカリ金属濃度の測定が行われていた。
これは、強熱した原子の発生する原子発光スペクトルの
発光強度を計測して濃度測定を行うもので、発光強度が
安定した状態での計測が必要であり、測定精度が炎光の
安定性に依存する可能性がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、プロパン燃焼
用バーナは、ボイラ等の高温ガス中の濃度測定精度が低
く、また、アルカリ金属成分が高濃度である場合には、
分析用バーナの内部においてアルカリ金属成分が凝縮付
着するため、濃度測定機能が損なわれてしまう。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成しようとするものである。 濃度測定の精度を向上させること。 測定範囲の拡大を図ること。 発光強度の安定性を確保すること。 アルカリ金属成分の凝縮を防止すること。
【0006】
【課題を解決するための手段】サンプルガスを噴出させ
るサンプルガス噴出口が上向きに配されたサンプルガス
管と、該サンプルガス管の周囲に配されサンプルガスと
同方向に空気を噴出させる空気噴出口を有する空気供給
管と、該空気供給管の周囲に配され燃焼ガスを中心に向
けて噴出するための燃焼ガス噴出口を有する燃焼ガス供
給管と、サンプルガスの温度を調節するための温度調節
部とを具備する。サンプルガス管と空気供給管と燃焼ガ
ス供給管とは、互いに同心円状に配される。空気噴出口
は、サンプルガス噴出口の周囲に周方向に間隔を空けて
複数等間隔に配されるとともに、サンプルガス噴出口と
同一高さに設定される。燃焼ガス供給管の上端部に、半
径内方向に突出した状態の内向フランジが形成され、該
内向フランジが空気供給管の噴出口より上方位置で空気
供給管の外側上端部との間に燃焼ガス噴出口を形成して
いる。前記温度調節部は、ヒータ部と温度を保持するた
めの保温体とから構成され、ヒータ部と保温体とは、サ
ンプルガス管と、空気供給管およびその空気導入口と、
燃焼ガス供給管およびその燃焼ガス導入口とを覆う状態
に配される。燃焼ガスとしては、水素ガス、メタンガ
ス、プロパンガス等が選択される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る分析用バーナ
の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図1ないし
図2において、符号1は分析用バーナ、2はサンプルガ
ス管、3は空気供給管、4は燃焼ガス供給管、5は温度
調節部、6は検出器、21はサンプルガス噴出口、31
は空気噴出口、41は燃焼ガス噴出口である。
【0008】分析用バーナ1は、例えばステンレス鋼製
とされ、図1に示すように、サンプルガスを噴出させる
ためのサンプルガス管2と、サンプルガス管2の周囲に
配されサンプルガスと同方向に空気を噴出するための空
気供給管3と、空気供給管3の周囲に配され燃焼ガスを
中心に向けて噴出するための燃焼ガス供給管4と、サン
プルガスの温度を調節するための温度調節部5とを具備
し、サンプルガス管2と空気供給管3と燃焼ガス供給管
4とが、互いに同心円状に配される。
【0009】前記サンプルガス管2は、その上端部にサ
ンプルガスを噴出するためのサンプルガス噴出口21が
上向きに配され、下端部にサンプルガスを導入するため
のサンプルガス導入口22が配される。
【0010】前記空気供給管3は、下端部の近傍位置に
空気を導入するための空気導入口32が配されるととも
に、下端開口部にサンプルガス管2の表面との間を密封
する閉塞板33が配され、上端開口部にサンプルガス管
2の表面との間を閉塞する閉塞板34が配され、該閉塞
板34に複数の空気噴出口31が配される。
【0011】前記空気噴出口31は、図1に示すよう
に、サンプルガス噴出口21と同一高さに配され、図2
に示すように、サンプルガス噴出口21の周囲において
同一円周上に等間隔に配される。
【0012】燃焼ガス供給管4は、その下端部近傍に燃
焼ガスを導入するための燃焼ガス導入口42が配される
とともに、下端開口部に空気供給管3の表面との間を密
封する閉塞板43が配され、上端部には、図1に示すよ
うに、半径内方向に突出した状態の内向フランジ44が
形成され、該内向フランジ44が空気噴出口31より上
方位置で、その内方下側縁部44aと閉塞板34の外側
上端部34aとの間に燃焼ガス噴出口41を形成してい
る。
【0013】燃焼ガス噴出口41は、図1に示すよう
に、サンプルガス噴出口21より上方位置に配されるこ
とになるとともに、中心に向けられる。
【0014】前記温度調節部5は、サンプルガス管2の
回りに配されるサンプルガス温度調節部5Aと、空気供
給管3および空気導入口32の回りに配される空気温度
調節部5Bと、燃焼ガス供給管4および燃焼ガス導入口
42の回りに配される燃焼ガス温度調節部5Cとから構
成され、ヒータ部51と温度を保持するための保温体5
2とを有している。
【0015】以下、炎光による原子発光スペクトル分析
を利用した濃度測定について説明する。
【0016】分析用バーナ1を、温度調節部5により高
温状態のサンプルガスの温度と同等かそれ以上に加熱す
るとともに、空気および燃焼ガスを、加熱しながら空気
噴出口31および燃焼ガス噴出口41から噴出させ、点
火して着火状態とする。燃焼ガスとして、水素ガス(ま
たはメタンガス、プロパンガス等)が選択される。
【0017】空気噴出口31が空気供給管3より狭くな
っているため、空気の流速が増大して空気噴出口31か
ら噴出され、この空気の外側から燃焼ガスが空気流れに
向けて噴出されるため、燃焼ガスの十分な燃焼と安定し
たバーナ炎Fとを得ることができる。
【0018】分析用バーナ1を着火状態とした後、サン
プルガス温度調節部5Aにより高温状態に保持したサン
プルガスを、サンプルガス導入口22を通してサンプル
ガス管2に通挿し、サンプルガス噴出口21から噴出さ
せる。
【0019】この際、サンプルガスとしては、複合発電
プラントにおけるボイラの内部等から抽出した高温状態
のガスを使用し、例えば、高温ガス中のNaCl,Na
2SO4,KCl,K2SO4等のアルカリ金属成分の濃度
測定を行う。サンプルガス噴出口21から噴出したサン
プルガスは、バーナ炎Fにより強熱され、発光状態とな
る。
【0020】図1に示すように、検出器6によって、強
熱したアルカリ金属の原子の発生する原子発光スペクト
ル線γの発光強度の測定を行う。この発光強度の値によ
りアルカリ金属成分のサンプルガス中濃度を知ることが
できる。
【0021】サンプルガス温度調節部5Aによりサンプ
ルガス管2が加熱されるとともに、空気温度調節部5B
と燃焼ガス温度調節部5Cとにより空気および燃焼ガス
についても噴出させられるまでの途中で加熱されるた
め、サンプルガス中のアルカリ金属成分の飽和蒸気圧が
下降せず、アルカリ金属成分の凝縮を防止できる。
【0022】ここで、燃焼ガスとして水素ガスを使用し
た場合には、炭化水素の不完全燃焼時に発生する煤が分
析用バーナ1に付着することがないため、分析用バーナ
1の通気性の確保が期待でき、また、バーナ炎Fが無色
となり、測定に際して正確性の向上が期待できる。
【0023】なお、O2とN2との混合ガス,あるいはN
2O 等のガスを空気供給管3に供給し空気噴出口31か
ら噴出させること、および、測定時に分析用バーナ1を
原子吸光に適用することが可能である。
【0024】
【実施例】下記条件で製作した分析用バーナによりアル
カリ金属の発光強度測定およびその測定結果の解析を行
い、分析用バーナの良否を判定した。
【0025】〔分析用バーナの仕様〕 各部品材料 ステンレス鋼 サンプルガス噴出口内径 4mm 空気噴出口個数 9個 空気噴出口の位置される円直径 9mm 空気噴出口内径 1mm 燃焼ガス噴出口上下幅 2mm 内向フランジ内側先端直径 14mm
【0026】 〔測定条件〕 サンプルガス組成 NaCl(気体状) N2 (乾燥・希釈用) サンプルガス温度 850℃ 原子スペクトル線γ 検出波長 589.0nm = Na (766.5nm = K) バーナ炎F温度 1300℃〜1600℃
【0027】上記の諸条件において、図3に示すよう
に、一定濃度のNaClを分析用バーナ1に通挿した場
合、発光強度が5分以内で定常状態に達し、その後の経
時変化がほぼみられないという結果を得た。また、図4
に示すように、サンプルガス中のNaCl濃度を変化さ
せた場合、発光強度とサンプルガス中アルカリ金属濃度
(ガス中アルカリ濃度(ppbw))とが、両対数グラフ上で
直線となるという結果を得た。また、ステンレス鋼製の
管内部における吸着による影響を排除するためには、1
5分程度サンプルガスの通挿を行うことが有効であると
いう結果が得られた。
【0028】これらの結果から、本発明の分析用バーナ
は、発光強度が安定した状態での計測が可能であり、濃
度測定の測定精度が炎光の安定性により向上していると
見なすことができる。また、本発明の分析用バーナは、
アルカリ金属成分が高濃度である場合でも、分析用バー
ナ1をサンプルガス温度と同等かそれ以上に加熱するこ
とにより、分析用バーナの内部のアルカリ金属成分の凝
縮を防止することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明の分析用バーナによれば、以下の
効果を奏する。 (1)温度調節部により分析用バーナが加熱および保温
されるため、アルカリ金属成分の凝縮を防止することが
できる。 (2)その結果、高温度状態における測定精度が向上
し、測定範囲の拡大を図ることができる。 (3)燃焼ガスを外側から内側に導いてサンプルガスを
囲むようにしているため、炎光および発光強度の安定性
を確保することができる。 (4)上記により、濃度測定の精度を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る分析用バーナの一実施形態を示
す正断面図である。
【図2】 図1の空気噴出口を示す平面図である。
【図3】 図1の分析用バーナを使用したアルカリ金属
濃度測定の実施例における発光強度の経時変化を示すグ
ラフである。
【図4】 アルカリ金属濃度測定の実施例における発光
強度とサンプルガス中アルカリ金属濃度(ガス中のアル
カリ濃度)との関係図である。
【符号の説明】
1…分析用バーナ 2…サンプルガス管 3…空気供給管 4…燃焼ガス供給管 5…温度調節部 5A…サンプルガス温度調節部 5B…空気温度調節部 5C…燃焼ガス温度調節部 6…検出器 21…サンプルガス噴出口 22…サンプルガス導入口 31…空気噴出口 32…空気導入口 33…閉塞板 34…閉塞板 34a…外側上端部 41…燃焼ガス噴出口 42…燃焼ガス導入口 43…閉塞板 44…内向フランジ 44a…内方下側縁部 51…ヒータ部 52…保温体 F…バーナ炎 γ…原子スペクトル線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サンプルガスを噴出させるサンプルガス
    噴出口(21)が上向きに配されるサンプルガス管
    (2)と、該サンプルガス管の周囲に配され上向きに空
    気を噴出させる空気噴出口(31)を有する空気供給管
    (3)と、該空気供給管の周囲に配され燃焼ガスを中心
    に向けて噴出する燃焼ガス噴出口(41)を有する燃焼
    ガス供給管(4)と、サンプルガスの温度を調節するた
    めの温度調節部(5)とを具備することを特徴とする分
    析用バーナ。
  2. 【請求項2】 空気噴出口(31)は、サンプルガス噴
    出口(21)の周囲に周方向に間隔を空けて複数等間隔
    に配されることを特徴とする請求項1記載の分析用バー
    ナ。
  3. 【請求項3】 燃焼ガス供給管(4)の上端部に、半径
    内方向に折り曲げ状態の内向フランジ(44)が形成さ
    れ、該内向フランジが空気噴出口(31)より上方位置
    で空気供給管(3)の外側上端部(34a)との間に燃
    焼ガス噴出口(41)を形成していることを特徴とする
    請求項1または2記載の分析用バーナ。
  4. 【請求項4】 温度調節部(5)は、ヒータ部(51)
    と温度を保持するための保温体(52)とから構成さ
    れ、ヒータ部が、サンプルガス管(2)と燃焼ガス供給
    管(4)と空気供給管(3)と空気導入口(32)と燃
    焼ガス導入口(42)とを覆う状態に配されることを特
    徴とする請求項1、2または3記載の分析用バーナ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006042691A1 (de) * 2004-10-14 2006-04-27 Areva Np Gmbh Verfahren und probenahmesystem zur gewinnung einer probe aus der atmosphäre in einem reaktorsicherheitsbehälter einer kerntechnischen anlage
WO2007021053A1 (en) * 2005-08-17 2007-02-22 Daum Energy Co., Ltd. Hydrogen burner and heat supply system using the same

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