CN104977394B - 一种燃气组分和热值在线测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气组分和热值的在线分析和测量装置，特别适用于工业企业煤气、城镇燃气的组分和热值在线分析。本发明不需要利用色谱柱对气体组分进行分离，而是利用空气或氮气或氩气等气体将燃气逐步稀释到一定的浓度后，直接用气体传感器分别测量出燃气中各组分的体积含量，然后计算出燃气的热值。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃气组分和热值的在线测量装置，特别适用于工业企业煤气、城镇燃气的组分和热值在线分析，可以实现对焦炉燃气、高炉燃气、转炉燃气、混合燃气、水燃气、煤制气、石油气、天然气、城镇燃气等气体的组分分析和热值测量。
技术背景
燃气是冶金、煤化工、石化企业和城镇居民的重要燃料，实现对燃气组分和热值的在线分析，可以提高企业的生产工艺和燃料利用效率。
目前，燃气组分的在线分析设备，有的采用色谱仪，有的采用红外检测原理。采用色谱仪分析燃气组分时，最小采样间隔在4分钟以上；采用红外检测原理的在线装置，无法实现对全部组分的同时分析。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种燃气组分和热值的在线分析测量装置，本发明不需要利用色谱柱对气体组分进行分离，而是利用空气或氮气或氩气等气体将燃气稀释到一定的浓度后，直接用气体传感器分别测量出燃气中各组分的体积含量，然后计算出燃气的热值。
因不需要利用色谱柱对气体组分进行分离，所以析测量装置的最大采样时间间隔可以小于1秒，实现对燃气组分的实时在线分析。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
燃气管道中的燃气经过燃气过滤装置和燃气切断阀进入燃气加压泵，然后进入第一传感器组合装置。
空气经过空气过滤装置净化后，进入空气加压泵进行加压。
燃气和空气分别经过流量调节阀，按照设定的流量比例进行混合，然后进入第二传感器组合装置和第三传感器组合装置，第一传感器组合装置、第二传感器组合装置和第三传感器组合装置内的气体传感器将对应的燃气组分的浓度值转换为电量信号输送到控制器。控制器计算出燃气各组分的浓度值，并转换为燃气各组分的体积含量，同时计算出燃气的热值。
本发明中，第一传感器组合装置、第二传感器组合装置和第三传感器组合装置分别包含不同型号的气体传感器，通过调整第一流量调节阀、第二流量调节阀和第三流量调节阀的开度，来调节燃气和空气的混合比例，使所有的气体传感器都工作在线性区间内。
与现有技术相比，具有不使用色谱柱，直接用气体传感器测量出各燃气组分的浓度的特点。
附图说明
图1为本发明燃气组分和热值在线测量装置的结构示意图。
图中：1.燃气过滤装置；2.燃气切断阀；3.标准气体切断阀；4.燃气加压泵；5.控制器；6.第二传感器组合装置；7.第三传感器组合装置；8.第三流量调节阀；9.空气加压泵；10.空气过滤装置；11.第二流量调节阀；12.第一流量调节阀；13.第一传感器组合装置。
具体实施方式
针对不同类型的燃气，操作步骤是有差异的。如果燃气中各组分的体积百分含量波动很大，采用实施例1中的操作步骤；如果燃气中各组分的体积百分含量波动小于10％，可以采用实施例2中的操作步骤。
实施例1
以冶金企业中混合煤气的组分和热值测量为例，混合煤气由高炉燃气、焦炉煤气、转炉煤气等按照不同的比例进行混合。当混合比例变化时，混合煤气中各组分的体积百分含量波动很大。
采用图1中的装置，对混合燃煤气的组分和热值进行测量。
混合煤气中含有：甲烷、乙烯、乙炔、丙烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、氮气、氧气等组分，根据各传感器的交叉干扰特性，分析出氢气、乙烯、乙炔、丙烷对一氧化碳传感器有交叉干扰。
调整第一流量调节阀12、第二流量调节阀11和第三流量调节阀8的开度，使各气体传感器在标定和测量过程中，始终处于线性工作区间内。
保持第一流量调节阀12、第二流量调节阀11和第三流量调节阀8的开度不变，如果流量调节阀的开度发生了改变，必须对装置进行重新标定。
关闭燃气切断阀2，打开标准气体切断阀3。
启动控制器5，进入标定控制程序。
用已知浓度的氢气标准气体标定计算出上氢气对一氧化碳传感器的交叉干扰系数K1。
用已知浓度的乙烯标准气体标定计算出上乙烯对一氧化碳传感器的交叉干扰系数K2。
用已知浓度的乙炔标准气体标定计算出上乙炔对一氧化碳传感器的交叉干扰系数K3。
用已知浓度的丙烷标准气体标定计算出上丙烷对一氧化碳传感器的交叉干扰系数K4。
用混合煤气标准气体标定计算出各组分的校正系数，甲烷的校正系数为X1、乙烯的校正系数为X2、乙炔的校正系数为X3、丙烷的校正系数为X4、一氧化碳的校正系数为X5、氢气的校正系数为X6、二氧化碳的校正系数为X7、氧气的校正系数为X8。
关闭控制器5。
关闭标准气体切断阀3，打开燃气切断阀2。
启动控制器5，进入测量控制程序，装置自动显示出各组分的体积百分含量和混合燃气的热值。
实施例2
以冶金企业中焦炉煤气的组分和热值测量为例。
采用图1中的装置，对混合煤气的组分和热值进行测量。
焦炉煤气中含有：甲烷、乙烯、乙炔、丙烷、一氧化碳、氢气、二氧化碳、氮气、氧气等组分，企业生产过程中，焦炉煤气各组分的含量波动小于10％。
调整第一流量调节阀12、第二流量调节阀11和第三流量调节阀8的开度，使各气体传感器在标定和测量过程中，始终处于线性工作区间内。
保持第一流量调节阀12、第二流量调节阀11和第三流量调节阀8的开度不变，如果流量调节阀的开度发生了改变，必须对装置进行重新标定。
关闭燃气切断阀2，打开标准气体切断阀3。
启动控制器5，进入标定控制程序。
用焦炉煤气标准气体标定计算出各组分的校正系数，甲烷的校正系数为X1、乙烯的校正系数为X2、乙炔的校正系数为X3、丙烷的校正系数为X4、一氧化碳的校正系数为X5、氢气的校正系数为X6、二氧化碳的校正系数为X7、氧气的校正系数为X8。
关闭控制器5。
关闭标准气体切断阀3，打开燃气切断阀2。
启动控制器5，进入测量控制程序，装置自动显示出焦炉煤气各组分的体积百分含量和焦炉煤气的热值。
Claims (4)
1.一种燃气组分和热值在线测量装置，其特征在于装置包括：燃气过滤装置、燃气切断阀、燃气加压泵、第一传感器组合装置、第二传感器组合装置、第三传感器组合装置、空气过滤装置、空气加压泵、第一流量调节阀、第二流量调节阀、第三流量调节阀、控制器；燃气过滤装置输入端连接燃气管道，输出端连接燃气切断阀输入端，燃气切断阀输出端连接燃气加压泵输入端，燃气加压泵输出端连接第一传感器组合装置输入端，第一传感器组合装置输出端连接第一流量调节阀输入端，第一流量调节阀输出端连接第二流量调节阀输出端和第二传感器组合装置输入端，第二传感器组合装置输出端连接第三流量调节阀输入端；空气过滤装置输入端接大气、输出端连接空气加压泵进气口，空气加压泵排气口接第二流量调节阀和第三流量调节阀的输入端；第三流量调节阀的输出端接第三传感器组合装置的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种燃气组分和热值在线测量装置，如果被测燃气的粉尘含量低，可以不安装燃气过滤装置。
3.根据权利要求1所述的一种燃气组分和热值在线测量装置，如果被测燃气的压力高于测试要求，可以用减压阀或减压稳压装置代替燃气加压泵。
4.根据权利要求1所述的一种燃气组分和热值在线测量装置，可以使用氮气、氩气对装置内的气体传感器没有干扰的其他气体代替空气；如果空气或代替空气的气体的压力高于测试要求，可以用减压阀或减压稳压装置代替空气加压泵。
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