BR112018014101B1 - Método para determinar um teor de energia de uma mistura de gás rica em hidrogênio, e, sistema para medir energia de gás - Google Patents
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Abstract
?MÉTODO PARA DETERMINAR UM TEOR DE ENERGIA DE UMA MISTURA DE GÁS RICA EM HIDROGÊNIO, E, SISTEMA PARA MEDIR ENERGIA DE GÁS? Um método para determinar um teor de energia de uma mistura de gás rica em hidrogênio usando um medidor de densidade de gás (101) é previsto. O método inclui as etapas de fornecer um medidor de densidade de gás vibratório (101) e eletrônica de medidor (112) com o medidor de densidade de gás (101). As eletrônicas de medidor (112) se comunicam com, pelo menos, uma entrada externa (116). As eletrônicas de medidor (112) são configuradas para medir uma densidade da mistura de gás rica em hidrogênio, medir uma densidade relativa da mistura de gás rica em hidrogênio, e derivar um valor calorífico da mistura de gás rica em hidrogênio usando a densidade relativa derivada e uma pluralidade de valores constantes.
Description
[001] A presente invenção refere-se a medições de energia de gás e, mais particularmente, a um medidor vibratório aperfeiçoado e método para medir energia de gás.
[002] O uso e combustão de gases ricos em hidrogênio, como gás combustível, gás de cauda, e biogás é pesadamente dependente do teor de energia do próprio gás. O teor de energia de um gás pode ser descrito como quanta energia pode ser gerada em combustão. Energia, frequentemente medida em unidades térmicas britânicas (BTU), é assim uma medição crítica para fornecedores de gás, transportadores e usuários também. Uma BTU é definida como a quantidade de energia necessária para resfriar ou aquecer uma libra de água por um grau Fahrenheit. Outro parâmetro comumente usado associado com a energia gerada pela combustão de um gás (chamado valor calorífico ou CV) é aquele de índice de Wobbe (WI) ou número de Wobbe. Este é um parâmetro importante que indica quão facilmente um gás queimará, e não simplesmente apenas quanta energia pode ser gerada por sua combustão. O WI é empregado porque é um indicador confiável da permutabilidade de gases combustíveis, tais como gás natural, gás liquefeito de petróleo (LPG), e outros hidrocarbonetos, por exemplo. O Índice de Wobbe pode ser descrito por equação (1): em que: WI é o Índice de Wobbe; CV é o valor calorífico; e SG é a densidade relativa. O valor calorífico, CV, é frequentemente definido por equação (2): em que: MCO2=teor % de CO2; e MN2=teor % de N2.
[003] O Índice de Wobbe é frequentemente usado para comparar a energia de combustão produzida de gases combustíveis de diferentes composições para uma dada aplicação. Por exemplo, combustíveis devem ter índices de Wobbe idênticos, então, para uma dada pressão e configurações de processo em aparelhos particulares, a energia produzida será a mesma entre os combustíveis. Isso é particularmente importante em processos ou aparelhos onde gases podem ser substituídos entre si ou onde composição de gás não permanece constante.
[004] Para gases ricos em hidrogênio, há dois tipos comuns de instrumentação que são usados para calcular/medir CV ou WI - cromatógrafos de gás (GC) e medidores de índice de Wobbe. GCs são relativamente lentos, conforme eles separam gás em componentes constituintes e, então, calculam parâmetros de gás analisando separadamente as propriedades dos gases de mistura individuais. Medidores de índice de Wobbe tipicamente queimam um gás para medir a energia ou calcular CV ou WI. Entretanto, para medidores de índice de Wobbe sem combustão, um problema principal para obter medições precisas refere-se à contagem para o percentual de gases inertes e porcentagem de hidrogênio (H2) presente na mistura de gás. Gases inertes drasticamente mudam o teor de energia gerada pela mistura global—como ocorre com hidrogênio. Os gases inertes mais frequentemente encontrados em misturas de gás ricas em hidrogênio e gases combustíveis são dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), e nitrogênio (N2). Desses, CO2 e CO são relativamente fáceis de medir, como monitores de infravermelho próximo (NIR) são disponíveis para esta finalidade. Medições de nitrogênio, no entanto, permanecem difíceis e, tipicamente, requerem um GC.
[005] Quando se trata de medir o teor de hidrogênio, vários analisadores de condutividade térmica estão disponíveis, os quais podem diretamente produzir essa variável, assim, medição desse parâmetro é relativamente simples. Na maioria das misturas ricas em hidrogênio e gás combustível, teor de nitrogênio é uma porcentagem relativamente pequena da mistura e, geralmente, relativamente constante. Portanto, um valor constante de N2 pode frequentemente ser empregado na determinação de valores precisos de medição de energia. Para CO, CO2 e H2, esse definitivamente não é o caso. Oscilação descontrolada em concentração desses componentes é típica, ocorrendo com frequência durante um período de meros segundos. Essa é a razão primária, que a tecnologia de GC deixa de atender, porque o mercado necessita de uma medição de energia de gás e índice de Wobbe (WI) de resposta rápida.
[006] Cromatógrafos de gás são amplamente usadas na indústria de medição de gás, e embora eles forneçam um resultado preciso da composição de gás completa da mistura de gás sob medição, elas apresentam um número de limitações significantes. Primeiro, GCs têm um custo extremamente elevado para sua propriedade. Sistemas e peças são caras de comprar, e várias peças móveis requerem serviços de manutenção significantes e frequentes. Segundo, GCs requerem calibração regular. Terceiro, os gases de calibração necessários para o processo de calibração devem ser gerados, isto é consumidor de tempo e oneroso. Quarto, operadores versados e treinados são requeridos para a operação do GC, o que aumenta os custos de operação. Quinto, o tempo de resposta é tipicamente extremamente lento, com resultados tipicamente atualizados a cada 7 minutos.
[007] Como notado acima, medidores de índice de Wobbe ou calorímetros podem ser usados para misturas de gás combustível ou de gás rico em H2, mas eles ainda exibem também várias limitações. Primeiro, há um elevado custo de compra e propriedade. Segundo, devido à combustão frequentemente necessária para medições, tais unidades devem ser instaladas em áreas não perigosas. Terceiro, esses medidores também requerem serviços públicos disponíveis, tais como alimentação de energia elétrica de alta corrente e suprimentos de garrafas de gás-ar comprimido. Eles são, portanto, caros para instalar e operar. Ao longo dessas linhas, o gás de refugo expelido por essas unidades está tipicamente em torno de 800°C, o que é potencialmente perigoso e caro para atenuar em ambientes perigosos, como aqueles encontrados em refinarias de petróleo, por exemplo.
[008] Um método e aparelho alternativo para calcular CV, WI, densidade, densidade base, SG, etc. é necessário. Um método e aparelho para esses cálculos com rápidas atualizações são necessários. Adicionalmente, um método e aparelho é necessário para minimizar riscos de segurança. Um aparelho e método de resposta rápida e não combustivo são previstos para atender a essas e outras questões, e um avanço na técnica é alcançado. Modalidades divulgadas fornecem um método alternativo para determinar energia de gás e WI em uma mistura de gás rica em hidrogênio. Esse método e aparelho são especialmente bem adequados para uma composição de gás que não é conhecida e/ou onde parâmetros existentes, que relacionam densidade relativa de gás para teor de energia, não são aplicáveis.
[009] Um método é previsto para determinar um teor de energia de uma mistura de gás rica em hidrogênio usando um medidor de densidade de gás de acordo com uma modalidade. O método compreende as etapas de fornecer um medidor de densidade de gás vibratório e uma eletrônica de medidor com o medidor de densidade de gás configurado para se comunicar com pelo menos uma entrada externa. O método adicionalmente compreende as etapas de medir uma densidade da mistura de gás rica em hidrogênio, derivando uma densidade relativa da mistura de gás rica em hidrogênio, e derivando um valor calorífico da mistura de gás rica em hidrogênio usando a densidade relativa derivada e uma pluralidade de constantes e/ou variáveis.
[0010] Um sistema é previsto para medir energia de gás de acordo com uma modalidade. O sistema compreende um medidor de densidade de gás vibratório configurado para calcular a densidade relativa de uma mistura de gás rica em hidrogênio. O sistema adicionalmente compreende uma linha de comunicação configurada para conectar a uma entrada externa e eletrônica de medidor para operar o medidor de densidade de gás vibratório que está em comunicação com a linha de comunicação. A eletrônica de medidor é configurada para medir uma densidade da mistura de gás rica em hidrogênio e derivar um valor calorífico da mistura de gás rica em hidrogênio usando a densidade relativa medida e uma pluralidade de constantes e/ou variáveis.
[0011] De acordo com um aspecto, um método para determinar teor de energia de uma mistura de gás rica em hidrogênio usando um medidor de densidade de gás compreende: fornecer um medidor de densidade de gás vibratório; fornecer eletrônica de medidor com o medidor de densidade de gás configurado para se comunicar com pelo menos uma entrada externa; medir uma densidade da mistura de gás rica em hidrogênio; medir uma densidade relativa da mistura de gás rica em hidrogênio; e derivar um valor calorífico da mistura de gás rica em hidrogênio usando a densidade relativa medida e uma pluralidade de valores constantes.
[0012] Preferivelmente, um valor de índice de Wobbe da mistura de gás rica em hidrogênio é calculado.
[0013] Preferivelmente, o valor calorífico (CV) é calculado de acordo com uma equação compreendendo: CV = A + (B • percentual de H2) + (C • percentual de CO) + (D • percentual de CO2) + (C • percentual de N2) + (F • 5G), onde A-F compreendem os valores constantes, e SG compreende a densidade relativa.
[0014] Preferivelmente, A está entre cerca de 144,8 e 150,8, em que B está entre cerca de -2,5 e -2,6, em que C está entre cerca de -12,15 e -12,65, em que D está entre cerca de -47,7 e -49,65, em que E está entre cerca de -24,68 e -25,69, e em que F está entre cerca de 1528,7 e 1591,1.
[0015] Preferivelmente, A é cerca de 147,8458, B é cerca de -2,55807, C é cerca de -12,3963, D é cerca de -48,685065, E é cerca de -25,18546, e F é cerca de 1559,94255.
[0016] Preferivelmente, a entrada externa compreende um valor percentual de H2 da mistura de gás rica em hidrogênio.
[0017] Preferivelmente, o valor percentual de H2 é determinado com um medidor de condutividade térmica.
[0018] Preferivelmente, a entrada externa compreende um valor percentual de CO da mistura de gás rica em hidrogênio.
[0019] Preferivelmente, o valor percentual de CO é determinado com um medidor de infravermelho próximo.
[0020] Preferivelmente, a entrada externa compreende um valor percentual de CO2 da mistura de gás rica em hidrogênio.
[0021] Preferivelmente, o valor percentual de CO2 é determinado com um medidor de infravermelho próximo.
[0022] Preferivelmente, a entrada externa compreende um valor percentual de N2 da mistura de gás rica em hidrogênio.
[0023] Preferivelmente, o valor percentual de N2 é determinado com um cromatógrafo de gás.
[0024] Preferivelmente, derivação do valor calorífico é realizada em uma frequência abaixo de cerca de 10 segundos.
[0025] De acordo com um aspecto, um sistema para medir energia de gás compreende: um medidor de densidade de gás vibratório configurado para calcular uma densidade relativa de uma mistura de gás rica em hidrogênio; uma linha de comunicação configurada para conectar a uma entrada externa; eletrônica de medidor para operar o medidor de densidade de gás vibratório em comunicação com a linha de comunicação, em que a eletrônica de medidor é configurada para medir uma densidade da mistura de gás rica em hidrogênio e derivar um valor calorífico da mistura de gás rica em hidrogênio usando a densidade relativa derivada e uma pluralidade de valores constantes.
[0026] Preferivelmente, a entrada externa compreende, pelo menos, um dentre um medidor de infravermelho próximo, um medidor de condutividade térmica, e um cromatógrafo de gás.
[0027] Preferivelmente, a eletrônica de medidor é configurada para calcular um valor de índice de Wobbe da mistura de gás rica em hidrogênio.
[0028] Preferivelmente, o valor calorífico (CV) é calculado de acordo com uma equação compreendendo: CV = A + (B • percentual de H2) + (C • percentual de CO) + (D • percentual de CO2) + (C • percentual de N2) + (F • 5G), onde A-F compreendem os valores constantes, e SG compreende a densidade relativa.
[0029] Preferivelmente, A está entre cerca de 144,8 e 150,8, em que B está entre cerca de -2,5 e -2,6, em que C está entre cerca de -12,15 e -12,65, em que D está entre cerca de -47,7 e -49,65, em que E está entre cerca de -24,68 e -25,69, e em que F está entre cerca de 1528,7 e 1591,1.
[0030] Preferivelmente, A é cerca de 147,8458, B é cerca de -2,55807, C é cerca de -12,3963, D é cerca de -48,685065, E é cerca de -25,18546, e F é cerca de 1559,94255.
[0031] Preferivelmente, pelo menos um dentre percentual de H2, percentual de CO, percentual de CO2, e percentual de N2 é fornecido para uma eletrônica de medidor a partir da entrada externa.
[0032] O mesmo número de referência representa o mesmo elemento em todos os desenhos. Os desenhos não estão necessariamente em escala.
[0033] Figura 1 ilustra um sistema para medir energia de gás de acordo com uma modalidade; e
[0034] Figura 2 ilustra eletrônica de medidor de acordo com uma modalidade.
[0035] Figuras 1, 2, e a seguinte descrição mostram exemplos específicos para ensinar aos versados na técnica como obter e usar a melhor modalidade da invenção. Para o propósito de ensinar princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. Os versados na técnica apreciarão variações desses exemplos que estão dentro do escopo da invenção. Os versados na técnica apreciarão que os aspectos descritos abaixo podem ser combinados de vários modos para formar múltiplas variações da invenção. Como um resultado, a invenção não é limitada aos exemplos específicos abaixo, mas apenas pelas reivindicações e seus equivalentes.
[0036] Figura 1 ilustra um sistema 100 para medir energia de gás de acordo com uma modalidade. Um medidor de densidade 101 é fornecido para medir a densidade relativa de um gás. Para medir a densidade relativa de um gás, o medidor de densidade 101 utiliza um elemento ressonante 102 envolvido por uma câmara de referência de volume constante 104 preenchida com uma quantidade fixa de gás. Um diafragma separador 106 dentro da câmara de referência assegura que a pressão de um gás de amostra, entregue por linha de gás108, no medidor de densidade 101, é igual àquela do gás de referência por controle de uma válvula de controle de pressão 110.
[0037] O elemento ressonante 102 do medidor de densidade 101 está localizado pelo menos parcialmente dentro de um alojamento 103. O alojamento 103 ou o elemento ressonante 102 pode incluir flanges ou outros membros para operativamente acoplar o medidor de densidade a uma tubulação ou dispositivo similar de entrega de gás em um modo hermético a gás. Frequentemente, o elemento ressonante 102 é montado em cantiléver para o alojamento em uma extremidade do alojamento, com a extremidade oposta do elemento ressonante 102 livre para vibrar. O elemento ressonante 102 pode, em uma modalidade, definir uma pluralidade de aberturas de gás que permitem ao gás entrar no medidor de densidade e fluir entre o alojamento e o elemento ressonante 102, Assim, o gás contata tanto as superfícies internas bem como as externas do elemento ressonante 102. Isso permite uma maior área de superfície do elemento ressonante 102 para ser exposta ao gás e, portanto, fornece medições mais precisas. Em outros exemplos, aberturas podem ser dispostas no alojamento, e aberturas no elemento ressonante 102 podem não ser requeridas.
[0038] O elemento ressonante 102 pode ser vibrado em ou próximo a uma frequência natural (isto é, ressonante). Por medição de uma frequência ressoante do membro em uma presença de um gás, a densidade do gás pode ser determinada.
[0039] Um acionador 105 e um sensor de vibração 107 são tipicamente posicionados em um corpo de bobina posicionado próximo ao elemento ressonante 102. O acionador 105 recebe um sinal de acionamento de uma eletrônica de medidor 112 e vibra o elemento ressonante 102 em ou próximo a uma frequência ressoante. O sensor de vibração 107 detecta a vibração do elemento ressonante 102 e envia a informação de vibração à eletrônica de medidor 112 para processar. A eletrônica de medidor 112 determina a frequência ressoante do elemento ressonante 102 em combinação com o gás sob teste, e gera uma medição de densidade da frequência ressoante medida.
[0040] A densidade relativa de um gás é a razão de seu peso molecular (M) para o peso molecular de ar seco padrão. Em uma modalidade, o medidor de densidade 101 dá uma frequência produzida que é proporcional à densidade relativa de gás, e pode também gerar um peso molecular de gás (M).
[0041] Os parâmetros mais relevantes quando medindo gases combustíveis ricos em hidrogênio são: a.densidade relativa (SG) b.temperatura (T) c.pressão (P) d.peso molecular (M) e.percentual de gás inerte (por exemplo, % N, % CO2) f.valor calorífico/BTU (CV) g.índice de Wobbe (WI) h.densidade relativa (pe)
[0042] Uma modalidade do sistema 100 fornece medição e/ou cálculo de pelo menos um dos parâmetros acima, sem a necessidade de queimar um gás ou dependendo de um GC. Em uma modalidade, o medidor de densidade 101 é calibrado para produzir, como saída, SG - usando o peso molecular de uma pluralidade de gases de calibração. Por exemplo, sem limitação, três gases de calibração como os pontos de faixa baixa, média e elevada são contemplados. Calibrações com mais ou menos do que três gases são também contempladas.
[0043] Em uma modalidade, o sistema aceita pelo menos uma entrada externa 116. A entrada externa 116 pode compreender medições de, inter alia, percentual de CO2, percentual de CO, percentual de H2, e percentual de N2. Esses dados são fornecidos para a eletrônica de medidor 112 via uma linha de comunicação 114. Em conjunto com entradas externas separadas 116 de analisadores tais como, por exemplo, sem limitação, medidores de condutividade térmica (que dão valor percentual de tempo real de H2), medidores de infravermelho próximo (NIR) (que dão percentual de tempo real de CO e/ou valores percentuais de CO2), e cromatógrafos de gás (que dão valores percentuais de N2), o sistema 100 pode produzir uma medição extremamente precisa de valor calorífico, BTU e índice de Wobbe, e pode efetivamente fazer isto assim em tempo mais ou menos real. Ao fornecer uma abordagem de multimedidor/ multitecnologia, o sistema 100 produz uma resposta inerentemente rápida, ainda não requer uma composição completa conhecida do gás sendo medido. Adicionalmente, a necessidade para a combustão de gás é afastada, que é, de outra forma, a abordagem típica empregada por calorímetros e medidores de índice de Wobbe.
[0044] Essa modalidade de entrada multitecnologia se baseia em uma medição de densidade relativa de resposta rápida precisa que o medidor de densidade 101 fornece. Uma modalidade foi derivada analisando mais do que 30 misturas de gás hidrogênio e gás combustível diferentes — todas das quais estão fora do escopo de padrões onde densidade relativa é diretamente relacionado ao teor de energia do gás, tal como o padrão AGA5, por exemplo sem limitação. A relação abaixo entre teor de energia, densidade relativa e percentual de N2, percentual de CO, percentual de CO2, e percentual de H2 é derivada, de acordo com uma modalidade, como descrito por equação (3): CV = A + (B • %H2) + (C • %C0) + (D • %C02) + (E • %N2) + (F • SG) (3) onde A-F são constantes: A = 147,8458 B = -2,55807 C = -12,3963 D = -48,685065 E = -25,18546 F = 1559,94255
[0045] Note-se que, a partir dos coeficientes acima, a maior sensibilidade à medição é aquela de SG, por isso uma medição precisa de SG, derivada do medidor de densidade 101, é crítica. Usando essa equação, erros de medição típicos são menores do que ±0,25%, com desvios máximos observados menores que ±0,9%. Deve ser notado que constantes A-F podem ser alteradas por tanto quanto ±5%.
[0046] Em uma modalidade, uma vez que CV é determinado, o índice de Wobbe é calculado de acordo com equação (1). Deve ser notado que outros cálculos para determinar CV são também contemplados.
[0047] Será apreciado por pelos versados na técnica que várias modificações do que foi descrito acima são possíveis sem sair do escopo da invenção. A título de exemplo apenas, constante A em equação (3) acima poderia ser arranjada ou refinada de tempos em tempos, separadamente, medindo a % de CO usando uma técnica de amostragem (por exemplo, NIR) e usando essa medição para refinar o cálculo feito de acordo com uma escala de tempo muito mais rápida inerente ao método reivindicado.
[0048] Figura 2 ilustra a eletrônica de medidor 112 para o medidor de densidade 101 de acordo com uma modalidade. A eletrônica de medidor 112 pode incluir uma interface 201 e um sistema de processamento 203. A interface 201 transmite um sinal de acionamento ao elemento ressonante 102. A eletrônica de medidor 112 recebe e processa pelo menos um sinal de sensor de um sensor, como um sinal de sensor de vibração 107, que mede oscilações associadas com o elemento ressonante 102.
[0049] A interface 201 pode realizar qualquer condicionamento de sinal necessário ou desejado, como qualquer modo de formatação, amplificação, memória buffer, etc. Alternativamente, um pouco ou todo o condicionamento de sinal pode ser realizado no sistema de processamento 203.
[0050] Além disso, a interface 201 pode possibilitar comunicações entre a eletrônica de medidor 112 e dispositivos externos, como através de um link de comunicação 114, por exemplo. A interface 201 pode transferir dados de medição para dispositivos externos via um link de comunicação 118 e pode receber comandos, atualizações, dados e outras informações a partir de dispositivos externos e aparelhos de medição externos de gás. A interface 201 e o link de comunicação 114 podem ser capazes de qualquer modo de comunicação eletrônica, óptica ou sem fio.
[0051] A interface 201, em uma modalidade, compreende um digitalizador, onde sinais de sensores compreendem sinais analógicos de sensores. O digitalizador amostra e digitaliza os sinais analógicos de sensores e produz correspondentes sinais digitais de sensores. A interface/digitalizador pode também efetuar qualquer dizimação necessária, em que o sinal digital de sensor é dizimado a fim de reduzir a quantidade de processamento de sinal necessária e reduzir o tempo de processamento.
[0052] O sistema de processamento 203 conduz operações da eletrônica de medidor 112 e processa medições de gás do medidor de densidade 101. O sistema de processamento 203 executa uma rotina de operação 210 e processa a medição de densidades a fim de produzir uma ou mais características de densidade (ou outras medições de densidade). A rotina de processamento compreende, inter alia, rotinas para determinar densidade relativa de gás, densidade de gás, temperatura de gás, pressão de gás, peso molecular de gás, percentual de gás inerte, valor calorífico e índice de Wobbe.
[0053] O sistema de processamento 203 pode compreender um computador de propósito geral, um sistema de microprocessamento, um circuito lógico, ou algum outro dispositivo de processamento personalizado ou de propósito geral. O sistema de processamento 203 pode ser distribuído entre múltiplos dispositivos de processamento. O sistema de processamento 203 pode incluir qualquer modo de meio de armazenamento eletrônico integrante ou independente, como o sistema de armazenamento 204. O sistema de armazenamento 204 pode ser acoplado ao sistema de processamento 203 ou pode ser integrado no sistema de processamento 203.
[0054] O sistema de armazenamento 204 pode armazenar informação usada para operar o medidor de densidade 101, incluindo informação gerada durante a operação do medidor de densidade 101. O sistema de armazenamento 204 pode armazenar um ou mais sinais que são usados para vibrar o elemento ressonante 102, e que são providos a um acionador 105 para atuar o elemento ressonante 102, como um sinal de acionamento 212. Além disso, o sistema de armazenamento 204 pode armazenar sinais de resposta vibracional 214 gerados por um sensor de vibração 107 como um resultado do elemento ressonante 102. Sinais de temperatura 216 podem também ser utilizados por eletrônica de medidor e algoritmos relacionados.
[0055] Será assim apreciado que modalidades utilizam um medidor de densidade 101 em combinação com medidores de gás comercialmente disponíveis para fornecer medições rápidas e precisa de ambos: valor calorífico e índice de Wobbe. As modalidades descritas acima fornecem medições de valor calorífico e/ou índice de Wobbe em uma frequência de cerca de cada 5-10 segundos, como oposto ao tempo de resposta típico em torno de 7 minutos quando usando um cromatógrafo de gás. Em outras modalidades, a frequência é maior ou menor do que a cada 5-10 segundos. Esse tempo de resposta rápida otimiza eficiência de combustão para operações requerendo combustão e, concomitantemente, minimiza emissões de NOx e SOx, bem como taxação relacionada. Modalidades também produzem um suprimento de calor de vapor estável para determinadas aplicações. Deste modo, a presente invenção poderia ser usada em aplicações de mistura de gás, sendo ideal para aplicações de transferência de custódia. Uma vez que mais do que 50% dos custos de operação da refinaria (ou das instalações de fabricação) se devem tipicamente à produção de energia (isto é, vapor), as presentes modalidades podem abaixar os custos de operação em tais aplicações. Esses benefícios são alcançados, enquanto eliminando riscos de segurança inerentes às tecnologias de incêndio.
[0056] As descrições detalhadas das modalidades acima não são descrições exaustivas de todas as modalidades contempladas pelo inventor como estando dentro do escopo da invenção. De fato, os versadas na técnica reconhecerão que certos elementos das modalidades descritas acima podem ser combinados de modo variável ou eliminados para criar outras modalidades, e tais outras modalidades estão dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Será também evidente para versados na técnica que as modalidades descritas acima podem ser combinadas, no todo ou em parte, de modo a criar modalidades adicionais dentro do escopo e ensinamentos da invenção. Assim, o escopo da invenção deve ser determinado pelas seguintes reivindicações.
Claims (14)
1. Método para determinar um teor de energia de uma mistura de gás usando um medidor de densidade de gás, compreendendo as etapas de: fornecer um medidor de densidade de gás vibratório; caracterizado por: fornecer eletrônica de medidor com o medidor de densidade de gás configurado para se comunicar com, pelo menos, uma entrada externa, em que a pelo menos uma entrada externa compreende um valor percentual de H2 da mistura de gás, um valor percentual de CO da mistura de gás, um valor percentual de CO2 da mistura de gás, e um valor percentual de N2 da mistura de gás; medir uma densidade da mistura de gás; calcular uma densidade relativa da mistura de gás a partir da densidade medida; derivar um valor calorífico da mistura de gás usando a densidade relativa medida, a pelo menos uma entrada externa, e uma pluralidade de valores constantes; e em que o valor calorífico (CV) é calculado, em kJ, de acordo com uma equação compreendendo: CV = A + (B • percentual de H2) + (C • percentual de CO) + (D • percentual de CO2) + (C • percentual de N2) + (F • 5G), onde A-F compreendem os valores constantes, e SG compreende a densidade relativa.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um valor de índice de Wobbe da mistura de gás é calculado.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que A está entre 144,8 e 150,8, em que B está entre -2,5 e -2,6, em que C está entre -12,15 e -12,65, em que D está entre -47,7 e -49,65, em que e está entre -24,68 e -25,69, e em que F está entre 1528,7 e 1591,1.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que A é 147,8458, B é -2,55807, C é -12,3963, D é -48,685065, e é -25,18546, e F é 1559,94255.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma entrada externa compreende um valor percentual de H2 da mistura de gás.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma entrada externa compreende um valor percentual de CO da mistura de gás.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma entrada externa compreende um valor percentual de CO2 da mistura de gás.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma entrada externa compreende um valor percentual de N2 da mistura de gás.
9. Sistema (100) para medir energia de gás, compreendendo: um medidor de densidade de gás vibratório (101) configurado para calcular uma densidade relativa de uma mistura de gás; caracterizado por: uma linha de comunicação (114) configurada para conectar a pelo menos uma entrada externa (116); eletrônica de medidor (112) para operar o medidor de densidade de gás vibratório (101) em comunicação com a linha de comunicação (114), em que a eletrônica de medidor (112) é configurada executar o método conforme definido na reivindicação 1.
10. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pelo menos entrada externa (116) compreende, pelo menos, um dentre um medidor de infravermelho próximo, um medidor de condutividade térmica e um cromatógrafo de gás.
11. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que eletrônica de medidor (112) é configurada para calcular um valor de índice de Wobbe da mistura de gás.
12. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que A está entre 144,8 e 150,8, em que B está entre -2,5 e -2,6, em que C está entre -12,15 e -12,65, em que D está entre -47,7 e -49,65, em que e está entre -24,68 e - 25,69, e em que F está entre 1528,7 e 1591,1.
13. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que A é 147,8458, B é -2,55807, C é -12,3963, D é -48,685065, e é -25,18546, e F é 1559,94255.
14. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do percentual de H2, percentual de CO, percentual de CO2, e percentual de N2é fornecido para a eletrônica de medidor (112) a partir da pelo menos uma entrada externa (116).
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