ガスサンプリング装置及びその製造方法
【課題】ガス中に含まれる粉塵によるエロージョンや腐食性ガスによるコロージョンに起因したプローブ管の減肉を抑制する。
【解決手段】ガス流れ中に配置されたプローブ管１２の先側部位１４で、先端部Ｒ１の横断面をくさび形状に形成し、くさび形状の先端に先端開口２４ａを配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、先端部Ｒ１を含むプローブ管１２の先端側領域Ｒ２で、プローブ管１２の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する被覆層を形成してなる。ガス流れをくさび形状を形成する傾斜面に沿う流れを形成させることで、腐食性ガスによる腐食と煤塵による摩耗を防止する。
【解決手段】ガス流れ中に配置されたプローブ管１２の先側部位１４で、先端部Ｒ１の横断面をくさび形状に形成し、くさび形状の先端に先端開口２４ａを配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、先端部Ｒ１を含むプローブ管１２の先端側領域Ｒ２で、プローブ管１２の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する被覆層を形成してなる。ガス流れをくさび形状を形成する傾斜面に沿う流れを形成させることで、腐食性ガスによる腐食と煤塵による摩耗を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚きボイラや石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）等において、燃焼炉やガス化炉の下流側配管を流れるガスの組成を調査するため、ガスのサンプリングを行なうガスサンプリング装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＣＣの全体構成例を図７に示す。図７において、ＩＧＣＣプラント１００では、ガス化炉１０２に、石炭ｃが供給されると共に、ガス化剤ｏが供給される。ガス化炉１０２で石炭ｃがガス化され、その生成ガスは、熱回収部１０４、サイクロン１０８、フィルタ装置１１０を通り、湿式ガス精製装置１１２に送られる。湿式ガス精製装置１１２で、生成ガス中の硫黄化合物（Ｈ２Ｓ、ＣＯＳなど）が除去された後、ガスタービン１１４に送られる。生成ガスはガスタービン１１４で燃焼され、発電機１１６で電気をつくる。
【０００３】
なお、湿式ガス精製装置１１２の代わりに、乾式ガス精製装置を設けてもよい。また、ガスタービン１１４の排ガスは、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１１８に導かれ、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１１８で蒸気を発生させ、この蒸気により蒸気タービン１２０を駆動し、発電機１２２で電気をつくる。排熱回収ボイラ１１８から排出される排気ガスは煙突１２４から排出される。
【０００４】
ＩＧＣＣプラント１００において、ガス化炉より生成する石炭ガス化ガスの性状・煤塵濃度の調査を、配管１０６のＡ点、Ｂ点、及びＣ点等のポイントで実施する場合、従来は、ガスサンプリング装置として、オーステナイト系ステンレス鋼、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の材料を用いてプローブ管を製造している。このプローブ管を配管１０６の内部に挿入し、フランジを介して配管に固定し、生成ガスのサンプリングを行なっていた。
【０００５】
従来のガスサンプリング装置を図８に示す。図８において、従来のガスサンプリング装置２００は、ガス化炉１０２の後流設備（熱回収部１０４、サイクロン１０８、フィルタ装置１１０を通り、湿式ガス精製装置１１２、ガスタービン１１４など）を接続する配管１０６の内部に、プローブ管２０２が生成ガスｇの流れ方向に対し直角方向に配置されている。プローブ管２０２の内部には、軸方向に第１のガス通路２０４が穿設されている。プローブ管２０２の先端部に生成ガスｇのガス流れに向けて突出部２０６が設けられている。突出部２０６に先端開口２０８ａを有する第２のガス通路２０８が設けられ、第２のガス通路２０８は第１のガス通路２０４に接続されている。
【０００６】
ガスサンプリング装置２００の設置位置で、配管１０６の管壁に開口２１０が設けられ、該開口２１０に円筒形状中空の管台２１２が結合されている。管台２１２の他端に固着されたフランジ２１４に遮蔽板２１６が結合されている。プローブ管２０２の根元部は、遮蔽板２１６を貫通することで、遮蔽板２１６に固定されている。接続フランジ２１２より下流側には、基台２１８が設けられ、先端開口２０８ａからサンプリングした生成ガスは、第１のガス通路２０４からガス分析装置（図示省略）に送られる。サンプリングした生成ガスｇはサンプリングバッグ、吸収液のサンプリング後もしくは直接分析装置でその組成が分析される。
【０００７】
生成ガスに含まれる粉塵中には、チャーや灰粒子等が存在し、プローブ管は、これら微粒子の衝突による摩耗（エロージョン）や、腐食性成分による腐食（コロージョン）が発生し、減肉が顕著となる。
【０００８】
特許文献１には、ボイラの煙道排ガスをサンプリングするためのガスサンプリング装置の構成例が開示されている。このガスサンプリング装置を図９で説明する。図９において、このガスサンプリング装置３００は、配管内で煙道排ガスＧの流れに対して、プローブ管３０２が直角方向（紙面と垂直方向）に配置されている。プローブ管３０２のガス流れ方向上流側に遮蔽板３０６が設けられ、プローブ管３０２のガス流れ方向下流側に邪魔板３０８が設けられている。
【０００９】
排ガスＧを取り込むプローブ管３０２の先端開口３０４は、排ガスＧの上流側に向けて斜めに開口している。遮蔽板３０６は、配管内の横断面で二等辺三角形をなすように形成されている。排ガスＧの一部は、遮蔽板３０６に沿って外側に流れ、プローブ管３０２の後ろ側に開口した開口３１０ａ及び３１０ｂから、遮蔽板３０６の背面側に回りこむ。そして、プローブ管３０２に到達し、先端開口３０４に流入する。かかる構成によって、先端開口３０４に排ガスｇに含まれる粉塵が入り込むのを抑制している。また、邪魔板３０８によっても粉塵が先端開口３０４に侵入するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３７２７７号公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、プローブ管は、微粒子の衝突による摩耗（エロージョン）や、腐食性ガスによる腐食（コロージョン）による減肉が発生するという問題がある。
また、特許文献１に開示されたガスサンプリング装置３００は、遮蔽板３０６の内側で、開口３１０ａ及び３１０ｂから入り込む粉塵が次第に堆積し、一定時間経過後に先端開口３０４への排ガスｇの取り込みが困難になるという問題がある。そのため、ボイラの運転を停止し、定期的にプローブ管３０２を取り出し、溜まった粉塵を除去する必要があった。また、先端開口３０４がガス流れに向けて開口していないため、煤塵濃度を計測することが出来ないという問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、粉塵によるエロージョンや腐食性ガスによるコロージョンに起因したプローブ管の減肉を抑制すると共に、除塵計測が可能なガスサンプリング装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するため、本発明のガスサンプリング装置は、サンプリングするガスが流れる配管内に先端開口が位置するように配置されたプローブ管を備え、プローブ管が該フランジを介して配管に固定されるガスサンプリング装置において、先端開口が配置されたプローブ管の先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、該先端部を含むプローブ管の先端側領域で、プローブ管の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層を形成してなるものである。
【００１４】
本発明装置では、特に減肉の激しいプローブ管の先端側領域に耐摩耗・耐腐食材料からなる被覆層を形成しているので、該先端側領域の減肉を抑制できる。また、プローブ管の先端開口がある先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置し、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置しているので、先端開口付近にガス中に含まれる粉塵が堆積しない。
【００１５】
また、先端開口の両側域では、平坦な傾斜面が形成されているので、該傾斜面でガス流れの乱れが発生せず、偏摩耗が抑制される。そのため、プローブ管の使用寿命が延びるとともに、先端開口付近でガス流れの滞留が生じないので、粉塵が滞留しない。また、先端開口がガス流れに対して対面するように配置されているので、煤塵濃度を計測することが可能になる。
【００１６】
本発明装置において、先端開口を備えた先端部の領域が該領域外のプローブ管表面で発生した流れの乱れが先端開口に到達しない範囲に設定されているとよい。これによって、該先端部に流れの乱れがが発生しないので、先端部の摩耗が抑制されるとともに、正確な煤塵濃度計測が可能となる。
【００１７】
プローブ管の減肉でプローブ管内に設けられたガス通路とガス流れ領域とが連通してしまうと、サンプリング場所が変わってしまい、分析精度が低下する。そのため、本発明装置において、プローブ管内でプローブ管の軸方向に設けられたガス通路が、ガス流れの下流側に偏心して配置されているとよい。これによって、ガス流れに対面するプローブ管壁の減肉に対して、ガス通路がガス流れ領域と連通するまでの時間を延ばすことが出来る。
【００１８】
本発明装置において、プローブ管の母材がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆層がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金又は自溶性合金で構成されているとよい。オーステナイト系ステンレス鋼は、元々耐食性及び高温強度が優れており、これを母材とし、これに耐食性及び耐摩耗性が優れた前記コバルト基合金又は自溶性合金を被覆することにより、生成ガス環境下でもプローブ管の先端領域の減肉を大幅に抑制できる。
【００１９】
また、前記ガスサンプリング装置を製造するための本発明の製造方法は、プローブ管の先側領域を形成する中実筒状体の先端部で、ガス流れに対して背面側に位置する領域にくさび形状の横断面を成形する第１工程と、該先端部を含む中実筒状体の先端側領域で、前処理された被覆面に耐食性材料からなる溶融した被覆材を被覆し被覆層を形成する第２工程と、第２工程後、中実筒状体の内部に軸方向に第１のガス通路を穿設すると共に、第１のガス通路に連通し前記くさび形状の先端に開口する第２のガス通路を穿設する第３工程と、第３工程後、中実筒状体の後端に、プローブ管の後側領域を形成する配管を固着する第４工程と、からなるものである。
【００２０】
本発明方法では、プローブ管の先側領域を製造するとき、中実筒状体を用いる。そして、まず、この中実筒状体の先端部の横断面をくさび形状に成形する。次に、くさび形状とした先端部を含む先端側領域の被覆面に耐食性材料を被覆し被覆層を形成する。この被覆方法は、肉盛溶接又は溶射等の方法で中実筒状体に被覆材を溶着させるようにする。その後、中実筒状体に軸方向に第１のガス通路及び第２のガス通路を形成する。このように、中実筒状体にガス通路を形成する前に、被覆層を形成することで、熱歪を防止できる。
【００２１】
本発明方法において、中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、被覆材がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金であり、前記第２工程で該コバルト基合金を中実筒状体に肉盛溶接するようにするとよい。オーステナイト系ステンレス鋼は、耐食性及び高温強度が優れており、これを母材とし、これに耐食性及び耐摩耗性が優れた前記コバルト基合金を肉盛溶接することにより、生成ガス環境下でもプローブ管の先端領域の減肉を大幅に抑制できると共に、該コバルト基合金の母材に対する固着強度を向上できる。
【００２２】
本発明方法において、中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、被覆材が自溶性合金であり、前記第２工程で該自溶性合金を中実筒状体に溶射するようにするとよい。これによって、生成ガス環境下でもプローブ管の先端領域の減肉を大幅に抑制できると共に、自溶性合金の母材に対する固着強度を向上できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明装置によれば、サンプリングするガスが流れる配管内に先端開口が位置するように配置されたプローブ管を備え、プローブ管が該フランジを介して前記配管に固定されるガスサンプリング装置において、先端開口が配置されたプローブ管の先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、該先端部を含むプローブ管の先端側領域で、プローブ管の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層を形成してなるので、プローブ管の減肉を抑制することができる。
【００２４】
また、プローブ管の先端側領域で、ガス流れの乱れ偏流が発生せず、摩耗が抑制されると共に、煤塵計測が可能となる。そのため、プローブ管の摩耗減肉によるプローブ管の保守交換を行なう頻度を低減でき、運転効率を向上できる。
【００２５】
また、本発明方法によれば、前記ガスサンプリング装置を製造する方法において、プローブ管の先側領域を形成する中実筒状体の先端部で、ガス流れに対して背面側に位置する領域にくさび形状の横断面を成形する第１工程と、該先端部を含む中実筒状体の先端側領域で、前処理された被覆面に耐摩耗・耐腐食性材料からなる溶融した被覆材を被覆し被覆層を形成する第２工程と、第２工程後、中実筒状体の内部に軸方向に第１のガス通路を穿設すると共に、第１のガス通路に連通し前記くさび形状の先端に開口する第２のガス通路を穿設する第３工程と、第３工程後、中実筒状体の後端に、プローブ管の後側領域を形成する配管を固着する第４工程と、からなるので、被覆層を形成するプローブ管の先端側領域で、熱歪を起すことなく、前記作用効果を有するガスサンプリング装置を簡便かつ低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明装置の一実施形態に係るガスサンプリング装置の全体構成図である。
【図２】前記実施形態に係るプローブ管の先側部位の正面視断面図である。
【図３】図２中のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】図２中のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図５】図３中のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｆ）は、前記実施形態に係るガスサンプリング装置の製造過程を示す工程図である。
【図７】一般のＩＧＣＣ設備のブロック線図である。
【図８】従来のガスサンプリング装置の正面図である。
【図９】従来のガスサンプリング装置の別な例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２８】
本発明装置の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。まず、図１により、本実施形態に係るガスサンプリング装置１０の全体構成を説明する。図１において、ガスサンプリング装置１０は、例えば、ＩＧＣＣのガス化炉より下流側の生成ガスが流れる配管１０６に取り付けられる。配管１０６のガスサンプリング位置に設けられた開口１８に管台２０が取り付けられている。管台２０の末端にフランジ２６が固着されている。フランジ２６に遮蔽板２８がボルト３０によって結合されている。
【００２９】
プローブ管１２が溶接部ｗ１で遮蔽板２８に溶着されている。これによって、生成ガスｇの流路内にプローブ管１２がガス流れに対して直角方向に配置される。プローブ管１２は、先側部位１４と後側部位１６とが溶接部ｗ２で溶着されて一体になっている。
【００３０】
図２に示すように、先側部位１４は、横断面がくさび形状を有する先端部Ｒ１と、該先端部Ｒ１を含み、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料が母材４０の表面に溶着された先端側領域Ｒ２を有している。プローブ管１２の軸方向に、第１のガス通路２２が穿設されている。また、プローブ管１２の先端に、軸方向と直角方向に第２のガス通路２４が穿設され、第２のガス通路２４は第１のガス通路２２と連通している。第２のガス通路２４の開口２４ａはくさび形状の先端に配置されている（図３参照）。
【００３１】
先端開口２４ａは生成ガスｇに流れ方向に向けられている。生成ガスｇは、先端開口２４ａから取り込まれ、第２のガス通路２４及び第１のガス通路２２を通ってサンプリングされる。遮蔽板２８にサンプリング管３２が取り付けられ、生成ガスｇはサンプリング管３２を経て、下流側に設けられたサンプリングバック、吸収液又は直接ガス分析装置（図示省略）に達し、そこで生成ガスｇの分析を行なう。プローブ管１２の母材はオーステナイト系ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６又はＳＵＳ３１０等の耐食性材料で構成されている。
【００３２】
図２は、生成ガスｇが下方から上方へ流れる場合のプローブ管１２の断面図である。図２に示すように、先端側領域Ｒ２には、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料、即ち、クロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金又はＮｉ基自溶性合金が溶着された被覆層２６が形成されている。前記コバルト基合金は、「ステライト」（デロロステライトグループ（Ｄｅｌｏｒｏ Ｓｔｅｌｌｉｔｅ Ｇｒｏｕｐ）商標名）と称されるものなどで、ステライトの中でもタングステンを含むステライトＮｏ．６又はステライトＮｏ．１２を用いている。
【００３３】
ステライトＮｏ．６又はステライトＮｏ．１２は、耐熱性があり、耐摩耗性及び耐腐食性が良好であり、プローブ管１２の先端側領域Ｒ２に肉盛溶接される。また、Ｎｉ基自溶性合金は、耐酸化性、耐摩耗性及び耐腐食性があり、プローブ管１２の先端側領域Ｒ２に溶射される。
【００３４】
図３に示すように、先端部Ｒ１に形成されたくさび形状は、先端開口２４ａがくさび形状の頂点に位置し、平面をなす滑らかな傾斜面４２ａ及び４２ｂがその両側に配置された二等辺三角形の形状を有している。また、先端開口２４ａは生成ガスｇの流れ方向に対面して配置されている。図４に示すように、先端部Ｒ１を除く先端側領域Ｒ２では、プローブ管１２の横断面は円形をしている。先端部Ｒ１の領域は、先端部Ｒ１の領域外のプローブ管表面で発生した乱流が先端開口２４ａに到達しない範囲に設定されている。これによって、先端開口２４ａ付近に乱流が発生しないので、先端開口２４ａ付近の被覆層２６の摩耗が抑制される。
【００３５】
先端部Ｒ１で、生成ガスｇはくさび形状の先端で分流され、分流された生成ガスｇは、傾斜面４２ａ及び４２ｂに沿って流れるため、先端開口２４ａ及び傾斜面４２ａ、４２ｂの周辺で流れの乱れや偏流は発生しない。従って、被覆層４２の偏摩耗が抑制されプローブ管１２の使用寿命が延びる。また、先端開口２４ａは生成ガスｇの流れに対面しているため、生成ガスｇに含まれる煤塵濃度を計測することが出来る。
【００３６】
次に、図６により、ガスサンプリング装置１０の製造方法を説明する。被覆層４２としてステライトを肉盛溶接する場合を例にとって説明する。図６において、まず、前処理として、オーステナイト系ステンレス鋼からなり、中実で円筒形状をした母材４０に対し、先端側領域Ｒ２に相当する領域を数ミリ削り取る（図６（Ａ））。次に、領域Ｒ２にステライトを肉盛溶接して被覆層４２を形成する（図６（Ｂ））。
【００３７】
次に、母材４０の軸方向に第１のガス通路２２を穿設し（図６（Ｃ））、さらに、先端部で第１のガス通路２２に対して直角方向に第２のガス通路２４を穿設する（図６（Ｄ））。これで先側部位１４が製造される。次に、先側部位１４と後側部位１６とを溶接するための開先４６を形成する（図６（Ｅ））。次に、開先４６を溶接すると共に、後側部位１６の後端とフランジ２６とを溶接部ｗ１で溶接する（図６（Ｆ））。
【００３８】
本実施形態によれば、特に減肉の激しいプローブ管１２の先端側領域Ｒ２に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層４２を形成しているので、先端側領域Ｒ２の減肉を大幅に抑制できる。また、先端部Ｒ１の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口２４ａを配置し、先端開口２４ａを生成ガスｇのガス流れに対して対面させているので、ガス中の煤塵濃度の計測が可能となる。
【００３９】
また、先端開口２４ａの両側に平坦で滑らかな傾斜面４２ａ、４２ｂが形成されているので、先端部Ｒ１でガス流れの乱れ、偏流が発生せず、傾斜面４２ａ、４２ｂに沿ってスムースに流れるので、先端部Ｒ１で偏摩耗が抑制されると共に、プローブ管１２の寿命が延びるとともに、プローブ管１２の保守交換を行なう頻度を低減できる。
【００４０】
また、先端部Ｒ１の領域は、先端部Ｒ１の領域外のプローブ管表面で発生したプローブ管周りの流れの乱れが先端開口２４ａに到達しない範囲に設定されているので、先端開口２４ａ付近でガス流れ偏流が抑制され、その結果、先端部Ｒ１の摩耗が抑制されるとともに、ダスト濃度の計測が可能となる。
また、第１のガス通路２２がガス流れに対し下流側に偏心して配置されているので、プローブ管１２の管壁の減肉が相当進行しても、第１のガス通路２２とガス流れ領域とが連通するまでの時間を伸ばすことが出来る。
【００４１】
また、プローブ管１２の母材４０が耐食性を持つオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、かつ被覆層４２が耐熱性を有し、耐摩耗性及び耐食性が良好なステライトで構成されているので、先端側領域Ｒ２の減肉を大幅に低減できる。
【００４２】
さらに、ガスサンプリング装置１０の製造方法において、先側部位１４の製造過程で、中実の円筒体４０を用い、ステライトを肉盛溶接した後に第１のガス通路２２及び第２のガス通路２４を穿設するようにしているので、被覆層形成時に熱歪が発生しない。
また、ステライトを円筒体４０に肉盛溶接しているので、生成ガス環境下でも円筒体４０へのステライトの固着強度を長期に亘って高く維持できる。
【００４３】
本実施形態で製造したガスサンプリング装置１０を、ＩＧＣＣプラントのガス化炉の配管１０６に設けて、ガスサンプリングを行なった。即ち、配管１０６の内部で種箇所にプローブ管１２を設けてガスサンプリングを行なった。その結果、約５０００時間後の点検結果でも、プローブ管１２の減肉は殆ど見られなかった。また、先端開口２４ａの付近での偏摩耗もなく、煤塵計測ノズルとして問題ないことを確認した。なお、本実施形態では、先端部Ｒ１の境界に段差４４が形成されているが、この段差４４にも、摩耗や粉塵の滞留は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、高温・高圧・還元腐食・高煤塵濃度雰囲気下で使用するサンプリングプローブ管の減肉を抑制できると共に、摩耗による保守交換を要しないガスサンプリング装置を実現できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０、２００、３００ ガスサンプリング装置
１２，２０２，３０２ プローブ管
１４ 先側部位
１６ 後側部位
１８，２１０、３１０ａ、３１０ｂ 開口
２０，２１２ 管台
２２，２０４ 第１のガス通路
２４，２０８ 第２のガス通路
２４ａ、２０８ａ、３０４ 先端開口
２６，２１４ フランジ
２８，２１６，３０６ 遮蔽板
３０ ボルト
３２ サンプリング管
４０ 母材
４２ 被覆層
４２ａ、４２ｂ 傾斜面
４４ 段差
４６ 開先
１００ ＩＧＣＣプラント
１０２ ガス化炉
１０４ 熱回収部
１０６ 配管
１０８ サイクロン
１１０ フィルタ装置
１１２ 湿式ガス精製装置
１１４ ガスタービン
１１６，１２２ 発電機
１１８ 排熱回収ボイラ
１２０ 蒸気タービン
１２４ 煙突
２０６ 突出部
２１８ 基台
３０８ 邪魔板
Ａ、Ｂ、Ｃ サンプリングポイント
Ｇ 排ガス
Ｒ１ 先端部
Ｒ２ 先端側領域
ｃ 石炭
ｇ 生成ガス
ｏ ガス化剤
ｗ１、ｗ２ 溶接部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚きボイラや石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ）等において、燃焼炉やガス化炉の下流側配管を流れるガスの組成を調査するため、ガスのサンプリングを行なうガスサンプリング装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＧＣＣの全体構成例を図７に示す。図７において、ＩＧＣＣプラント１００では、ガス化炉１０２に、石炭ｃが供給されると共に、ガス化剤ｏが供給される。ガス化炉１０２で石炭ｃがガス化され、その生成ガスは、熱回収部１０４、サイクロン１０８、フィルタ装置１１０を通り、湿式ガス精製装置１１２に送られる。湿式ガス精製装置１１２で、生成ガス中の硫黄化合物（Ｈ２Ｓ、ＣＯＳなど）が除去された後、ガスタービン１１４に送られる。生成ガスはガスタービン１１４で燃焼され、発電機１１６で電気をつくる。
【０００３】
なお、湿式ガス精製装置１１２の代わりに、乾式ガス精製装置を設けてもよい。また、ガスタービン１１４の排ガスは、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１１８に導かれ、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１１８で蒸気を発生させ、この蒸気により蒸気タービン１２０を駆動し、発電機１２２で電気をつくる。排熱回収ボイラ１１８から排出される排気ガスは煙突１２４から排出される。
【０００４】
ＩＧＣＣプラント１００において、ガス化炉より生成する石炭ガス化ガスの性状・煤塵濃度の調査を、配管１０６のＡ点、Ｂ点、及びＣ点等のポイントで実施する場合、従来は、ガスサンプリング装置として、オーステナイト系ステンレス鋼、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の材料を用いてプローブ管を製造している。このプローブ管を配管１０６の内部に挿入し、フランジを介して配管に固定し、生成ガスのサンプリングを行なっていた。
【０００５】
従来のガスサンプリング装置を図８に示す。図８において、従来のガスサンプリング装置２００は、ガス化炉１０２の後流設備（熱回収部１０４、サイクロン１０８、フィルタ装置１１０を通り、湿式ガス精製装置１１２、ガスタービン１１４など）を接続する配管１０６の内部に、プローブ管２０２が生成ガスｇの流れ方向に対し直角方向に配置されている。プローブ管２０２の内部には、軸方向に第１のガス通路２０４が穿設されている。プローブ管２０２の先端部に生成ガスｇのガス流れに向けて突出部２０６が設けられている。突出部２０６に先端開口２０８ａを有する第２のガス通路２０８が設けられ、第２のガス通路２０８は第１のガス通路２０４に接続されている。
【０００６】
ガスサンプリング装置２００の設置位置で、配管１０６の管壁に開口２１０が設けられ、該開口２１０に円筒形状中空の管台２１２が結合されている。管台２１２の他端に固着されたフランジ２１４に遮蔽板２１６が結合されている。プローブ管２０２の根元部は、遮蔽板２１６を貫通することで、遮蔽板２１６に固定されている。接続フランジ２１２より下流側には、基台２１８が設けられ、先端開口２０８ａからサンプリングした生成ガスは、第１のガス通路２０４からガス分析装置（図示省略）に送られる。サンプリングした生成ガスｇはサンプリングバッグ、吸収液のサンプリング後もしくは直接分析装置でその組成が分析される。
【０００７】
生成ガスに含まれる粉塵中には、チャーや灰粒子等が存在し、プローブ管は、これら微粒子の衝突による摩耗（エロージョン）や、腐食性成分による腐食（コロージョン）が発生し、減肉が顕著となる。
【０００８】
特許文献１には、ボイラの煙道排ガスをサンプリングするためのガスサンプリング装置の構成例が開示されている。このガスサンプリング装置を図９で説明する。図９において、このガスサンプリング装置３００は、配管内で煙道排ガスＧの流れに対して、プローブ管３０２が直角方向（紙面と垂直方向）に配置されている。プローブ管３０２のガス流れ方向上流側に遮蔽板３０６が設けられ、プローブ管３０２のガス流れ方向下流側に邪魔板３０８が設けられている。
【０００９】
排ガスＧを取り込むプローブ管３０２の先端開口３０４は、排ガスＧの上流側に向けて斜めに開口している。遮蔽板３０６は、配管内の横断面で二等辺三角形をなすように形成されている。排ガスＧの一部は、遮蔽板３０６に沿って外側に流れ、プローブ管３０２の後ろ側に開口した開口３１０ａ及び３１０ｂから、遮蔽板３０６の背面側に回りこむ。そして、プローブ管３０２に到達し、先端開口３０４に流入する。かかる構成によって、先端開口３０４に排ガスｇに含まれる粉塵が入り込むのを抑制している。また、邪魔板３０８によっても粉塵が先端開口３０４に侵入するのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３７２７７号公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述のように、プローブ管は、微粒子の衝突による摩耗（エロージョン）や、腐食性ガスによる腐食（コロージョン）による減肉が発生するという問題がある。
また、特許文献１に開示されたガスサンプリング装置３００は、遮蔽板３０６の内側で、開口３１０ａ及び３１０ｂから入り込む粉塵が次第に堆積し、一定時間経過後に先端開口３０４への排ガスｇの取り込みが困難になるという問題がある。そのため、ボイラの運転を停止し、定期的にプローブ管３０２を取り出し、溜まった粉塵を除去する必要があった。また、先端開口３０４がガス流れに向けて開口していないため、煤塵濃度を計測することが出来ないという問題がある。
【００１２】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、粉塵によるエロージョンや腐食性ガスによるコロージョンに起因したプローブ管の減肉を抑制すると共に、除塵計測が可能なガスサンプリング装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するため、本発明のガスサンプリング装置は、サンプリングするガスが流れる配管内に先端開口が位置するように配置されたプローブ管を備え、プローブ管が該フランジを介して配管に固定されるガスサンプリング装置において、先端開口が配置されたプローブ管の先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、該先端部を含むプローブ管の先端側領域で、プローブ管の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層を形成してなるものである。
【００１４】
本発明装置では、特に減肉の激しいプローブ管の先端側領域に耐摩耗・耐腐食材料からなる被覆層を形成しているので、該先端側領域の減肉を抑制できる。また、プローブ管の先端開口がある先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置し、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置しているので、先端開口付近にガス中に含まれる粉塵が堆積しない。
【００１５】
また、先端開口の両側域では、平坦な傾斜面が形成されているので、該傾斜面でガス流れの乱れが発生せず、偏摩耗が抑制される。そのため、プローブ管の使用寿命が延びるとともに、先端開口付近でガス流れの滞留が生じないので、粉塵が滞留しない。また、先端開口がガス流れに対して対面するように配置されているので、煤塵濃度を計測することが可能になる。
【００１６】
本発明装置において、先端開口を備えた先端部の領域が該領域外のプローブ管表面で発生した流れの乱れが先端開口に到達しない範囲に設定されているとよい。これによって、該先端部に流れの乱れがが発生しないので、先端部の摩耗が抑制されるとともに、正確な煤塵濃度計測が可能となる。
【００１７】
プローブ管の減肉でプローブ管内に設けられたガス通路とガス流れ領域とが連通してしまうと、サンプリング場所が変わってしまい、分析精度が低下する。そのため、本発明装置において、プローブ管内でプローブ管の軸方向に設けられたガス通路が、ガス流れの下流側に偏心して配置されているとよい。これによって、ガス流れに対面するプローブ管壁の減肉に対して、ガス通路がガス流れ領域と連通するまでの時間を延ばすことが出来る。
【００１８】
本発明装置において、プローブ管の母材がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆層がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金又は自溶性合金で構成されているとよい。オーステナイト系ステンレス鋼は、元々耐食性及び高温強度が優れており、これを母材とし、これに耐食性及び耐摩耗性が優れた前記コバルト基合金又は自溶性合金を被覆することにより、生成ガス環境下でもプローブ管の先端領域の減肉を大幅に抑制できる。
【００１９】
また、前記ガスサンプリング装置を製造するための本発明の製造方法は、プローブ管の先側領域を形成する中実筒状体の先端部で、ガス流れに対して背面側に位置する領域にくさび形状の横断面を成形する第１工程と、該先端部を含む中実筒状体の先端側領域で、前処理された被覆面に耐食性材料からなる溶融した被覆材を被覆し被覆層を形成する第２工程と、第２工程後、中実筒状体の内部に軸方向に第１のガス通路を穿設すると共に、第１のガス通路に連通し前記くさび形状の先端に開口する第２のガス通路を穿設する第３工程と、第３工程後、中実筒状体の後端に、プローブ管の後側領域を形成する配管を固着する第４工程と、からなるものである。
【００２０】
本発明方法では、プローブ管の先側領域を製造するとき、中実筒状体を用いる。そして、まず、この中実筒状体の先端部の横断面をくさび形状に成形する。次に、くさび形状とした先端部を含む先端側領域の被覆面に耐食性材料を被覆し被覆層を形成する。この被覆方法は、肉盛溶接又は溶射等の方法で中実筒状体に被覆材を溶着させるようにする。その後、中実筒状体に軸方向に第１のガス通路及び第２のガス通路を形成する。このように、中実筒状体にガス通路を形成する前に、被覆層を形成することで、熱歪を防止できる。
【００２１】
本発明方法において、中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、被覆材がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金であり、前記第２工程で該コバルト基合金を中実筒状体に肉盛溶接するようにするとよい。オーステナイト系ステンレス鋼は、耐食性及び高温強度が優れており、これを母材とし、これに耐食性及び耐摩耗性が優れた前記コバルト基合金を肉盛溶接することにより、生成ガス環境下でもプローブ管の先端領域の減肉を大幅に抑制できると共に、該コバルト基合金の母材に対する固着強度を向上できる。
【００２２】
本発明方法において、中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、被覆材が自溶性合金であり、前記第２工程で該自溶性合金を中実筒状体に溶射するようにするとよい。これによって、生成ガス環境下でもプローブ管の先端領域の減肉を大幅に抑制できると共に、自溶性合金の母材に対する固着強度を向上できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明装置によれば、サンプリングするガスが流れる配管内に先端開口が位置するように配置されたプローブ管を備え、プローブ管が該フランジを介して前記配管に固定されるガスサンプリング装置において、先端開口が配置されたプローブ管の先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、該先端部を含むプローブ管の先端側領域で、プローブ管の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層を形成してなるので、プローブ管の減肉を抑制することができる。
【００２４】
また、プローブ管の先端側領域で、ガス流れの乱れ偏流が発生せず、摩耗が抑制されると共に、煤塵計測が可能となる。そのため、プローブ管の摩耗減肉によるプローブ管の保守交換を行なう頻度を低減でき、運転効率を向上できる。
【００２５】
また、本発明方法によれば、前記ガスサンプリング装置を製造する方法において、プローブ管の先側領域を形成する中実筒状体の先端部で、ガス流れに対して背面側に位置する領域にくさび形状の横断面を成形する第１工程と、該先端部を含む中実筒状体の先端側領域で、前処理された被覆面に耐摩耗・耐腐食性材料からなる溶融した被覆材を被覆し被覆層を形成する第２工程と、第２工程後、中実筒状体の内部に軸方向に第１のガス通路を穿設すると共に、第１のガス通路に連通し前記くさび形状の先端に開口する第２のガス通路を穿設する第３工程と、第３工程後、中実筒状体の後端に、プローブ管の後側領域を形成する配管を固着する第４工程と、からなるので、被覆層を形成するプローブ管の先端側領域で、熱歪を起すことなく、前記作用効果を有するガスサンプリング装置を簡便かつ低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明装置の一実施形態に係るガスサンプリング装置の全体構成図である。
【図２】前記実施形態に係るプローブ管の先側部位の正面視断面図である。
【図３】図２中のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】図２中のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図５】図３中のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｆ）は、前記実施形態に係るガスサンプリング装置の製造過程を示す工程図である。
【図７】一般のＩＧＣＣ設備のブロック線図である。
【図８】従来のガスサンプリング装置の正面図である。
【図９】従来のガスサンプリング装置の別な例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２８】
本発明装置の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。まず、図１により、本実施形態に係るガスサンプリング装置１０の全体構成を説明する。図１において、ガスサンプリング装置１０は、例えば、ＩＧＣＣのガス化炉より下流側の生成ガスが流れる配管１０６に取り付けられる。配管１０６のガスサンプリング位置に設けられた開口１８に管台２０が取り付けられている。管台２０の末端にフランジ２６が固着されている。フランジ２６に遮蔽板２８がボルト３０によって結合されている。
【００２９】
プローブ管１２が溶接部ｗ１で遮蔽板２８に溶着されている。これによって、生成ガスｇの流路内にプローブ管１２がガス流れに対して直角方向に配置される。プローブ管１２は、先側部位１４と後側部位１６とが溶接部ｗ２で溶着されて一体になっている。
【００３０】
図２に示すように、先側部位１４は、横断面がくさび形状を有する先端部Ｒ１と、該先端部Ｒ１を含み、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料が母材４０の表面に溶着された先端側領域Ｒ２を有している。プローブ管１２の軸方向に、第１のガス通路２２が穿設されている。また、プローブ管１２の先端に、軸方向と直角方向に第２のガス通路２４が穿設され、第２のガス通路２４は第１のガス通路２２と連通している。第２のガス通路２４の開口２４ａはくさび形状の先端に配置されている（図３参照）。
【００３１】
先端開口２４ａは生成ガスｇに流れ方向に向けられている。生成ガスｇは、先端開口２４ａから取り込まれ、第２のガス通路２４及び第１のガス通路２２を通ってサンプリングされる。遮蔽板２８にサンプリング管３２が取り付けられ、生成ガスｇはサンプリング管３２を経て、下流側に設けられたサンプリングバック、吸収液又は直接ガス分析装置（図示省略）に達し、そこで生成ガスｇの分析を行なう。プローブ管１２の母材はオーステナイト系ステンレス鋼、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６又はＳＵＳ３１０等の耐食性材料で構成されている。
【００３２】
図２は、生成ガスｇが下方から上方へ流れる場合のプローブ管１２の断面図である。図２に示すように、先端側領域Ｒ２には、耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料、即ち、クロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金又はＮｉ基自溶性合金が溶着された被覆層２６が形成されている。前記コバルト基合金は、「ステライト」（デロロステライトグループ（Ｄｅｌｏｒｏ Ｓｔｅｌｌｉｔｅ Ｇｒｏｕｐ）商標名）と称されるものなどで、ステライトの中でもタングステンを含むステライトＮｏ．６又はステライトＮｏ．１２を用いている。
【００３３】
ステライトＮｏ．６又はステライトＮｏ．１２は、耐熱性があり、耐摩耗性及び耐腐食性が良好であり、プローブ管１２の先端側領域Ｒ２に肉盛溶接される。また、Ｎｉ基自溶性合金は、耐酸化性、耐摩耗性及び耐腐食性があり、プローブ管１２の先端側領域Ｒ２に溶射される。
【００３４】
図３に示すように、先端部Ｒ１に形成されたくさび形状は、先端開口２４ａがくさび形状の頂点に位置し、平面をなす滑らかな傾斜面４２ａ及び４２ｂがその両側に配置された二等辺三角形の形状を有している。また、先端開口２４ａは生成ガスｇの流れ方向に対面して配置されている。図４に示すように、先端部Ｒ１を除く先端側領域Ｒ２では、プローブ管１２の横断面は円形をしている。先端部Ｒ１の領域は、先端部Ｒ１の領域外のプローブ管表面で発生した乱流が先端開口２４ａに到達しない範囲に設定されている。これによって、先端開口２４ａ付近に乱流が発生しないので、先端開口２４ａ付近の被覆層２６の摩耗が抑制される。
【００３５】
先端部Ｒ１で、生成ガスｇはくさび形状の先端で分流され、分流された生成ガスｇは、傾斜面４２ａ及び４２ｂに沿って流れるため、先端開口２４ａ及び傾斜面４２ａ、４２ｂの周辺で流れの乱れや偏流は発生しない。従って、被覆層４２の偏摩耗が抑制されプローブ管１２の使用寿命が延びる。また、先端開口２４ａは生成ガスｇの流れに対面しているため、生成ガスｇに含まれる煤塵濃度を計測することが出来る。
【００３６】
次に、図６により、ガスサンプリング装置１０の製造方法を説明する。被覆層４２としてステライトを肉盛溶接する場合を例にとって説明する。図６において、まず、前処理として、オーステナイト系ステンレス鋼からなり、中実で円筒形状をした母材４０に対し、先端側領域Ｒ２に相当する領域を数ミリ削り取る（図６（Ａ））。次に、領域Ｒ２にステライトを肉盛溶接して被覆層４２を形成する（図６（Ｂ））。
【００３７】
次に、母材４０の軸方向に第１のガス通路２２を穿設し（図６（Ｃ））、さらに、先端部で第１のガス通路２２に対して直角方向に第２のガス通路２４を穿設する（図６（Ｄ））。これで先側部位１４が製造される。次に、先側部位１４と後側部位１６とを溶接するための開先４６を形成する（図６（Ｅ））。次に、開先４６を溶接すると共に、後側部位１６の後端とフランジ２６とを溶接部ｗ１で溶接する（図６（Ｆ））。
【００３８】
本実施形態によれば、特に減肉の激しいプローブ管１２の先端側領域Ｒ２に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層４２を形成しているので、先端側領域Ｒ２の減肉を大幅に抑制できる。また、先端部Ｒ１の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口２４ａを配置し、先端開口２４ａを生成ガスｇのガス流れに対して対面させているので、ガス中の煤塵濃度の計測が可能となる。
【００３９】
また、先端開口２４ａの両側に平坦で滑らかな傾斜面４２ａ、４２ｂが形成されているので、先端部Ｒ１でガス流れの乱れ、偏流が発生せず、傾斜面４２ａ、４２ｂに沿ってスムースに流れるので、先端部Ｒ１で偏摩耗が抑制されると共に、プローブ管１２の寿命が延びるとともに、プローブ管１２の保守交換を行なう頻度を低減できる。
【００４０】
また、先端部Ｒ１の領域は、先端部Ｒ１の領域外のプローブ管表面で発生したプローブ管周りの流れの乱れが先端開口２４ａに到達しない範囲に設定されているので、先端開口２４ａ付近でガス流れ偏流が抑制され、その結果、先端部Ｒ１の摩耗が抑制されるとともに、ダスト濃度の計測が可能となる。
また、第１のガス通路２２がガス流れに対し下流側に偏心して配置されているので、プローブ管１２の管壁の減肉が相当進行しても、第１のガス通路２２とガス流れ領域とが連通するまでの時間を伸ばすことが出来る。
【００４１】
また、プローブ管１２の母材４０が耐食性を持つオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、かつ被覆層４２が耐熱性を有し、耐摩耗性及び耐食性が良好なステライトで構成されているので、先端側領域Ｒ２の減肉を大幅に低減できる。
【００４２】
さらに、ガスサンプリング装置１０の製造方法において、先側部位１４の製造過程で、中実の円筒体４０を用い、ステライトを肉盛溶接した後に第１のガス通路２２及び第２のガス通路２４を穿設するようにしているので、被覆層形成時に熱歪が発生しない。
また、ステライトを円筒体４０に肉盛溶接しているので、生成ガス環境下でも円筒体４０へのステライトの固着強度を長期に亘って高く維持できる。
【００４３】
本実施形態で製造したガスサンプリング装置１０を、ＩＧＣＣプラントのガス化炉の配管１０６に設けて、ガスサンプリングを行なった。即ち、配管１０６の内部で種箇所にプローブ管１２を設けてガスサンプリングを行なった。その結果、約５０００時間後の点検結果でも、プローブ管１２の減肉は殆ど見られなかった。また、先端開口２４ａの付近での偏摩耗もなく、煤塵計測ノズルとして問題ないことを確認した。なお、本実施形態では、先端部Ｒ１の境界に段差４４が形成されているが、この段差４４にも、摩耗や粉塵の滞留は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、高温・高圧・還元腐食・高煤塵濃度雰囲気下で使用するサンプリングプローブ管の減肉を抑制できると共に、摩耗による保守交換を要しないガスサンプリング装置を実現できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０、２００、３００ ガスサンプリング装置
１２，２０２，３０２ プローブ管
１４ 先側部位
１６ 後側部位
１８，２１０、３１０ａ、３１０ｂ 開口
２０，２１２ 管台
２２，２０４ 第１のガス通路
２４，２０８ 第２のガス通路
２４ａ、２０８ａ、３０４ 先端開口
２６，２１４ フランジ
２８，２１６，３０６ 遮蔽板
３０ ボルト
３２ サンプリング管
４０ 母材
４２ 被覆層
４２ａ、４２ｂ 傾斜面
４４ 段差
４６ 開先
１００ ＩＧＣＣプラント
１０２ ガス化炉
１０４ 熱回収部
１０６ 配管
１０８ サイクロン
１１０ フィルタ装置
１１２ 湿式ガス精製装置
１１４ ガスタービン
１１６，１２２ 発電機
１１８ 排熱回収ボイラ
１２０ 蒸気タービン
１２４ 煙突
２０６ 突出部
２１８ 基台
３０８ 邪魔板
Ａ、Ｂ、Ｃ サンプリングポイント
Ｇ 排ガス
Ｒ１ 先端部
Ｒ２ 先端側領域
ｃ 石炭
ｇ 生成ガス
ｏ ガス化剤
ｗ１、ｗ２ 溶接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリングするガスが流れる配管内に先端開口が位置するように配置されたプローブ管を備え、プローブ管が前記配管に固定されるガスサンプリング装置において、
前記先端開口が配置されたプローブ管の先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、
該先端部を含むプローブ管の先端側領域で、プローブ管の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層を形成してなることを特徴とするガスサンプリング装置。
【請求項２】
プローブ管の前記先端部の領域が、該先端部領域外のプローブ管表面で発生したガスの乱れ、偏流が前記先端開口に到達しない範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガスサンプリング装置。
【請求項３】
プローブ管内でプローブ管の軸方向に設けられたガス通路が、ガス流れの下流側に偏心して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスサンプリング装置。
【請求項４】
プローブ管の母材がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆層がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金又は自溶性合金で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスサンプリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載のガスサンプリング装置を製造する方法において、
前記プローブ管の先側領域を形成する中実筒状体の先端部で、ガス流れに対して背面側に位置する領域にくさび形状の横断面を成形する第１工程と、
該先端部を含む中実筒状体の先端側領域で、前処理された被覆面に耐食性材料からなる溶融した被覆材を被覆し被覆層を形成する第２工程と、
第２工程後、中実筒状体の内部に軸方向に第１のガス通路を穿設すると共に、第１のガス通路に連通し前記くさび形状の先端に開口する第２のガス通路を穿設する第３工程と、
第３工程後、中実筒状体の後端に、プローブ管の後側領域を形成する配管を固着する第４工程と、からなることを特徴とするガスサンプリング装置の製造方法。
【請求項６】
前記中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆材がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金であり、前記第２工程で該コバルト基合金を中実筒状体に肉盛溶接することを特徴とする請求項５に記載のガスサンプリング装置の製造方法。
【請求項７】
前記中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆材が自溶性合金であり、前記第２工程で該自溶性合金を中実筒状体に溶射することを特徴とする請求項５に記載のガスサンプリング装置の製造方法。
【請求項１】
サンプリングするガスが流れる配管内に先端開口が位置するように配置されたプローブ管を備え、プローブ管が前記配管に固定されるガスサンプリング装置において、
前記先端開口が配置されたプローブ管の先端部の横断面をくさび形状に形成し、該くさび形状の先端に先端開口を配置すると共に、該先端開口をガス流れに対して対面するように配置し、
該先端部を含むプローブ管の先端側領域で、プローブ管の母材表面に耐摩耗性及び耐腐食性を有する材料からなる被覆層を形成してなることを特徴とするガスサンプリング装置。
【請求項２】
プローブ管の前記先端部の領域が、該先端部領域外のプローブ管表面で発生したガスの乱れ、偏流が前記先端開口に到達しない範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のガスサンプリング装置。
【請求項３】
プローブ管内でプローブ管の軸方向に設けられたガス通路が、ガス流れの下流側に偏心して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスサンプリング装置。
【請求項４】
プローブ管の母材がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆層がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金又は自溶性合金で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスサンプリング装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載のガスサンプリング装置を製造する方法において、
前記プローブ管の先側領域を形成する中実筒状体の先端部で、ガス流れに対して背面側に位置する領域にくさび形状の横断面を成形する第１工程と、
該先端部を含む中実筒状体の先端側領域で、前処理された被覆面に耐食性材料からなる溶融した被覆材を被覆し被覆層を形成する第２工程と、
第２工程後、中実筒状体の内部に軸方向に第１のガス通路を穿設すると共に、第１のガス通路に連通し前記くさび形状の先端に開口する第２のガス通路を穿設する第３工程と、
第３工程後、中実筒状体の後端に、プローブ管の後側領域を形成する配管を固着する第４工程と、からなることを特徴とするガスサンプリング装置の製造方法。
【請求項６】
前記中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆材がクロム及びタングステンを主成分とするコバルト基合金であり、前記第２工程で該コバルト基合金を中実筒状体に肉盛溶接することを特徴とする請求項５に記載のガスサンプリング装置の製造方法。
【請求項７】
前記中実筒状体がオーステナイト系ステンレス鋼で構成され、前記被覆材が自溶性合金であり、前記第２工程で該自溶性合金を中実筒状体に溶射することを特徴とする請求項５に記載のガスサンプリング装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１３７４３７（Ｐ２０１２−１３７４３７Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９１３６０（Ｐ２０１０−２９１３６０）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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