JPH1082724A - 測定ガス流の再処理方法 - Google Patents

測定ガス流の再処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力の少ない測定ガス流の再処理方法を
提供すること。 【解決手段】 測定ガスが測定ガス探触子を介して排ガ
ス流から抜き取られ、測定ガスホースを介して凝縮物分
離装置に供給され、最後にガス分析装置の中で特定の成
分、たとえばNO2 およびSO2 に関し分析され、測定
ガス流の平均流速が測定ガスホース内で少なくとも1.
5m/s以上の値に設定されるガス分析装置のための測
定ガス流再処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の上位概
念に記載のガス分析装置の測定ガス流を再処理するため
の方法に関する。
【0002】
【従来の技術】燃焼施設の排煙またはエンジン、たとえ
ばガスエンジンの排ガスを分析するために、分析が、直
接または − 長尺の − 供給管を中間接続して凝縮
物分離装置に後置されたガス分析装置で実施される前
に、測定ガス流が測定ガス探触子を介して排ガス流から
抜き取られ、測定ガスホースを介して凝縮物分離装置に
供給される。このガス分析には、測定ガスを再処理し、
特に測定ガス中に含まれる水分を除去する必要がある。
【0003】探触子から凝縮物分離装置へ測定ガスを輸
送する場合、冷却効果があるために、あらかじめ凝縮物
を測定ガスホースの内壁に沈殿する危険があり、この結
果、それ以後の測定ガスで液体凝縮物と接触してしま
う。このとき、たとえばNO2およびSO2 の一部が凝
縮物と結合し、これらの成分の濃度が測定ガスホースの
貫流時に変化する帰結を伴い、この結果、分析装置によ
って算出された測定値は、排ガス流中に実際に存在する
濃度と食い違ってしまう。
【0004】上述のような測定誤差を防ぐために、たと
えばドイツ連邦共和国特許第4216404A1号明細
書から、測定ガスホースを加熱することが知られてい
る。これにより、測定ガスが貫流時に、露点の上方にな
るような温度に維持することが保証される。これによ
り、あらかじめ凝縮物を分離する妨げとなる。凝縮物の
分離は、完全に測定ガスホース内に後置された凝縮物分
離装置内でおこなわれる。これにより凝縮物は、迅速に
かつガス流路の短い区間に沿って沈殿する可能性があ
り、この結果、液体凝縮物と測定ガスの接触時間が制限
されることが明らかになった。NO2 とSO2 は、測定
結果にそれほど大きい誤差を出さない極く少量の程度で
化合させることができる。
【0005】前述の方式のガス再処理が原理的に実証さ
れているにもかかわらず、実際の現場では問題が生じて
いる。この問題は特に、測定ガスホースを加熱するため
に比較的高い技術コストをかけて操作しなければならな
い点に原因がある。さらに重大なのは、消費電力コスト
が比較的高くなることである。なぜなら測定ガスは、比
較的長い区間にわたり高温に保つ必要があるからであ
る。さらに、凝縮室内で測定ガスを露点温度以下の温度
に下げる必要があるので、後置の凝縮物分離装置は、非
常に強力に冷却されなければならない。この冷却は、測
定誤差を防ぐために可能な限り短い区間でおこなうべき
なので、供給する冷却出力は非常に高くなる。特にここ
で重要な、煙突掃除人、燃焼技術者等のための移動式携
帯式ガス分析装置の場合、この問題は非常に重要にな
る。なぜなら電源供給のために使用できるのは蓄電池に
限られるからである。したがって、ガス分析装置の使用
時間が非常に制限されてしまい、通常の仕事日の間に発
生する測定任務を遂行するために、予備の蓄電池を一緒
にもっていく必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明が解
決しようとする問題点は、もはや上述の欠点をもたな
い、冒頭に述べた測定ガス再処理方法を改善することで
ある。特に再処理のために必要なエネルギー需要は、長
時間の蓄電池駆動式ガス分析装置の操作を高めるために
下げなければならない。
【0007】
【課題を解決するための手段】この問題は、請求項1の
特徴を有する方法によって解決される。
【0008】好ましい方法の変形体は、従属請求項の各
特徴に記載されている。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、測定ガスホースの加熱
を完全にやめ、たとえばNO2 とSO2 の吸着を測定ガ
スの流速を上げることにより前記測定ガスの測定ガスホ
ース内での滞留時間を著しく下げることにより広範囲に
阻止するという考え方に基づいている。このコンセプト
は、従来知られている専門業界の努力とはまさに正反対
の方向を示している。たとえば従来試みられていたこと
は、測定ガスホースを加熱するために必要なエネルギー
は、前記測定ガスホースが少なくとも周囲環境への外部
への熱の引渡しを最小限におさえるために、断熱材を備
えることにより下げるものであった。これは、部分的に
扱いにくくなり、測定ガスホースが重くなった。これと
逆に本発明の方法は、たとえば断熱等の追加要素をまっ
たく必要としない、薄型の測定ガスホースの使用を可能
にする。追加の省エネ効果として生ずるのは、測定ガス
ホースが案内供給される測定ガスの冷却区間として利用
でき、この結果、これに対応する実施態様では、測定ガ
スホースの終端ですでに本質的に周囲温度に相当する温
度に達していることである。これにより露点温度以下の
温度で残りの測定ガスを冷却するために必要な冷却出力
が低減され、これは凝縮物分離装置に組込まれた冷却要
素によって提供しなければならない。凝縮物分離装置内
の温度低下を200℃〜300℃に上げる必要があった
従来の状況に比べ、今後は単に約20℃の温度低下が必
要になるだけである。比較的小さいこの冷却出力は、区
間を著しく短縮しても使用することができ、この結果、
凝縮物分離装置は著しく小形化することができる。
【0010】具体的には、平均的なすなわち測定ガス流
の流れ断面にわたり平均的な流速が少なくとも1.5m
/s以上の値をとる場合、上述の効果を達成することが
できる。最適な結果は、この流速が4.0〜7.0m/
sの値に設定される場合に達成される。この値を前記の
値以上に上げることはあまり意味がないようである。な
ぜならNO2 とSO2 の吸着をさらに低減しても、測定
結果にもはや顕著な影響を及ぼさず、逆に流れ抵抗が著
しく増大し、この結果、輸送ポンプの出力を増大させる
必要が生ずるからである。
【0011】さらに前述の流速のための条件は、ホース
壁に沈殿する凝縮物の滴下がそこで付着することができ
ず、測定ガス流とともに連れ去られ、凝縮物分離装置の
凝縮室に向かって搬送されることが保証される。
【0012】ほとんどの実際の現場で生ずる測定課題の
ために、NO2 とSO2 の吸着に制約された測定誤差
は、測定ガスホース内の測定ガス流の平均滞留時間が3
秒未満になるとき、無視しうる値にまで抑制することが
できる。1%未満の測定誤差は、好ましい方法の変形体
に基づいて滞留時間が0.25〜1.0秒の範囲になる
とき、達成することができる。
【0013】特別の長所は、PTFEから製造された測
定ガスホースが使用される場合に生ずる。この材料は、
一方で測定ガスの腐食成分に対して十分な耐性があり、
他方では凝縮物の滴下の付着を困難にする表面構造を有
し、この結果、これは特に容易に測定ガス流とともに連
れ去られる。
【0014】測定ガスホースは、内径1.5mm〜4.
0mmの範囲のものが好んで使用され、内径2.0mm
が最適であることが証明された。前記の直径表示は、冒
頭で述べた排ガス技術の分野からの測定課題に合わせら
れ、さらに通常設置されている排ガス流から測定ガス流
を抜き取る測定ガスポンプの輸送出力を考慮している。
この出力は、約0.9l/minの輸送量を許容する。
平均的に発生する測定ガスならびに流れ抵抗の状態デー
タを考慮して、冒頭に述べた測定ガス流のための速度条
件が生ずる。1.0mm未満の直径は、実際には、設置
されたポンプ出力がもはや十分ではないほどの大きい流
れ抵抗を生ずる。逆に内径が4.0mm以上ある場合、
測定ガスホース内の流速は、すでに、測定に重要な範囲
でNO2とSO2 の吸着の増加により測定誤差が生ずる
までに下がってしまう。
【0015】使用する測定ガスホースの長さについて
は、1.5m〜5.0mの範囲の値が目的にふさわしい
ことが証明された。この長さは、凝縮物分離装置の移行
部の最終温度を設定するために、必要に応じて変化させ
ることができる。通常は、普通の測定課題で周囲温度で
の冷却を保証するためには、約3mの長さで十分であ
る。この関連において、もちろんホースの材料的および
幾何学的仕様条件は、これらがホース内壁を介して周囲
環境へ熱伝達をおこなうので、重要な役割を果たしてい
る。
【0016】特に好ましい方法の変形体は、ペルティエ
要素の低温側が直接測定ガス流によって環流する組込型
ペルティエ要素を備えた凝縮物分離装置の使用を考慮し
ている。前述のような凝縮物分離装置は、本願と同じ日
に出願されたKPJ442の「凝縮物分離装置」に記載
されており、その限りにおいて明確に引用することにす
る。前述のような凝縮物分離装置は、従来公知の凝縮物
分離装置に比べ、著しく改善された効率をもつため、こ
の結果、測定ガス再処理に必要な全体のエネルギー需要
は、非常に大きく低減することができる。
【0017】
【実施例】本発明は、最適化実験の評価として得られた
図に表わしたグラフを利用して、以下詳しく説明する。
【0018】一連の実験では、NO2 とSO2 の吸着
が、PTFE製の非加熱型測定ガスホース内で調査され
た。一定に保たれた2mのホース長さで、下表に掲げた
内径を変化させて実施され、それぞれ行われたNO2
SO2 の吸着が定量された。試料ガスの濃度は、NO2
が179ppmおよびSO2 が481ppmで使用され
た。これらは60℃の水槽で水分が吸収された。流入露
点は60℃、流出露点は23℃であった(周囲条件)。
流量は1分あたり0.9リットルに一定に設定された。
【0019】
【表1】 内径 NO2 吸収 SO2 吸収 (mm) (%) (%) 1.5 0.2 0.2 2 0.4 0.3 3 2.6 0.4 4 4.1 1.3 6 6 2
【0020】上表から読みとることのできる値は、グラ
フの形で表した。
【0021】図1に表したグラフは、内径に依存するN
2 の吸着率を示す。まず初めに内径1.5mmから2
mmへの移行部で、吸着率0.2%から0.4%へ平坦
に推移した後、この特性曲線は、比較的急激に上昇し、
最終的に直径6mmで6%の値に達するまで、再び直径
の値が大きくなる方向へ減少している。
【0022】この特性曲線に基づき、内径が2mmで与
えられた測定条件下で最適であると推論することができ
る。なぜなら一方では吸着率がまだ小さく、他方では遮
蔽抵抗がまだ特徴のすべてとはなっていないからであ
る。
【0023】表示された最大径(6mm)は、従来使用
されていた測定ガス管の直径に相当するので、これは本
発明に基づく方法の改良性能を明らかに示している。ま
たこの測定点は、現在通常使用されている直径をもつ測
定ホースの場合でも、加熱が不可欠であることを明らか
に示している。なぜなら6%の吸着率の高さでは受け入
れることができないからである。
【0024】図2に示したグラフは、上述の直径に依存
するSO2 の吸着率を示す。この特性曲線は1.5mm
〜3mmの範囲で吸着率0.2%〜0.4%の範囲の平
坦な推移を示している。直径があまりに大きくなると、
この曲線は急激に上昇し、直径が最大のとき2%の吸着
率に達する。これによりSO2 の吸着率に関しては内径
が約3mmまでが好適であるとすることができよう。N
2 の吸着特性をさらに考慮すると、内径約2mmが最
適であるとすることができる。
【0025】この実験では、上述のように寸法決めされ
たホースが、内壁で凝縮物の滴下の堆積を確実に防ぐこ
とに適していることを確認することができた。測定ガス
が通り抜けていく必要のあるこのような液滴のいわゆる
水抜管への堆積は、もはや生ずることができない。測定
ガスホースは、それと同時に位置の状態には依存しな
い。すなわちこの測定ガスホースは、自体任意の配置
で、すなわち、たとえば掛けてもまたは頭上に配置して
も使用することができる。
【0026】さらにこの実験により、試験された測定ガ
スホースは、あまり汚れに敏感ではないことを確認する
ことができた。2日間にわたり実施された連続実験中、
時々清掃する必要は全くなかった。これにより本発明の
考え方の実践における有用性を示している。
【図面の簡単な説明】
【図1】さまざまな内径に依存するNO2 の吸着率を示
した図である。
【図2】さまざまな内径に依存するSO2 の吸着率を示
した図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定ガスが測定ガス探触子を介して排ガ
    ス流から抜き取られ、測定ガスホースを介して凝縮物分
    離装置に供給され、最終的にガス分析装置内で特定の成
    分、たとえばNO2 およびSO2 について分析される、
    ガス分析装置のための測定ガス流の再処理方法であっ
    て、測定ガス流の平均流速が、測定ガスホース内で少な
    くとも1.5m/s以上の値に設定されることを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項2】 流速が4.0m/s〜7.0m/sの範
    囲を特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 測定ガス流の平均滞留時間が、測定ガス
    ホース内で3.0秒未満になることを特徴とする請求項
    1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 滞留時間が0.25〜1.0秒の範囲を
    特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 PTFE製の測定ガスホースの使用を特
    徴とする上記請求項のいずれか1項記載の方法。
  6. 【請求項6】 内径が1.0mm〜4.0mmの範囲、
    好ましくは内径2.0mmの測定ガスホースの使用を特
    徴とする上記請求項のいずれか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 長さが1.5m〜5.0mの範囲の測定
    ガスホースの使用を特徴とする上記請求項のいずれか1
    項記載の方法。
  8. 【請求項8】 組込型ペルティエ要素で冷却され、前記
    ペルティエ要素の低温側が直接測定ガス流が循環する、
    凝縮物分離装置の使用を特徴とする上記請求項のいずれ
    か1項記載の方法。
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