CN109425668A - 一种人工煤气组分修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种人工煤气组分修正方法，气相色谱仪经过检测工作获取待测人工煤气中各气体组分的含量，同时根据各气体组分的含量计算出待测人工煤气的华白数W_c和燃烧势CP_c；判断待测人工煤气的华白数W_c是否超出标准人工煤气的华白数允许波动范围[W_min,W_max]；判断待测人工煤气的燃烧势CP_c是否超出标准人工煤气的燃烧势允许波动范围[CP_min,CP_max]；根据不同的情况分别修正人工煤气组分含量。该人工煤气组分修正方法通过华白数波动范围和燃烧势波动范围作为是否进行修正的条件，而非直接根据煤气组分的含量进行修正，一方面在保证煤气燃烧性能的基础上减少了调节的次数，另一方面降低了修正计算的难度。

Description

一种人工煤气组分修正方法

技术领域

本发明涉及一种人工煤气组分修正方法。

背景技术

在燃气具生产或试验过程中，为了获取特殊种类的天然气或人工煤气，一般是采用配气的方法。或用CH₄、H₂、N₂或C₃H₈、H₂、N₂三种原料气配制各种燃气，是一种比较经济可行且配气精度较高的方法，这种配气方法通常称之为三组份配气。如对于由CH₄、H₂、N₂三种原料气配置成的燃气，其中根据CH₄、H₂、N₂的燃气特性，100％单一气体状态下，CH₄的华白数比H₂高，H₂的燃烧势比CH₄高，而氮气的华白数与燃烧势都为0，可以作为稀释气体。故此，CH₄用于提高华白数，H₂用于提高燃烧势，N₂用于降低华白数与燃烧势。

人工煤气的配制或多或少都与标准人工煤气的目标值有所偏差，这个偏差基本都是在正常范围内。但也不排除出现大于正常偏差的现象。目前的处理方式为：把不正确的燃气进行排空，重新配制，但此方法费时，又浪费资源，污染环境。另外可以根据经验，适当的增加某种物质的百分量，使其余物质的百分量也发生改变，最终处于正常偏差内，但此方法准确性不高。用以上方法修正原料气的百分比含量，所需的配制时间均较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够对煤气组分含量在误差范围外的情况进行修正计算，以确定需要额外配置气体成分以及配置量的人工煤气组分修正方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种人工煤气组分修正方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将配置好的待测人工煤气通入到气相色谱仪中；

步骤2、气相色谱仪经过检测工作获取待测人工煤气中各气体组分的含量，同时根据各气体组分的含量计算出待测人工煤气的华白数W_c和燃烧势CP_c；

步骤3、判断待测人工煤气的华白数W_c是否超出标准人工煤气的华白数允许波动范围[W_min,W_max]；

判断待测人工煤气的燃烧势CP_c是否超出标准人工煤气的燃烧势允许波动范围[CP_min,CP_max]；

如果待测人工煤气的华白数W_c未超出华白数允许波动范围[W_min,W_max]，并且人工煤气的燃烧势CP_c未超出燃烧势允许波动范围[CP_min,CP_max]，即W_min≤W_c≤W_max，并且CP_min≤CP_c≤CP_max，则无需修正人工煤气各组分的含量，否则进行步骤4；

步骤4、根据不同的情况分别修正人工煤气组分含量；

情况4.1：当W_c＜W_min，并且CP_c＜CP_min，则判断需要加入CH₄、H₂，CH₄、H₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、H₂组分修正量的计算；

情况4.2：当W_c＜W_min，并且CP_c＞CP_max，则判断需要加入CH₄、N₂，CH₄、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、N₂组分修正量的计算；

情况4.3：当W_c＞W_max，，并且CP_c＜CP_min，则判断需要加入H₂、N₂，H₂、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行H₂、N₂组分修正量的计算。

作为改进，设气相色谱仪中输出的待测人工煤气中CH4含量的百分比为A，待测人工煤气中H2含量的百分比为B，待测人工煤气中N2含量的百分比为C；CH4增加所需值x，H2增加所需值y，N2增加所需值z；CH4目标值为a，H2目标值为b，N2目标值为c；

步骤4中，通过第一修正计算公式组计算气体组分的修正量，或者采用第二修正计算公式组计算气体组分的修正量；

第一修正计算公式组为：

构建了基础公式：

对于情况4.1，z＝0，

对于情况4.2，y＝0，

对于情况4.3，x＝0，

第二修正计算公式组为：

对于情况4.1，z＝0，

对于情况4.2，y＝0，

对于情况4.3，x＝0，

简单方便地，利用Labview软件计算获取修正人工煤气组分含量，Labview软件的计算方法为：

步骤Ⅰ、构建气源数据集{v₁,v₂,......,v_i,......,v_n}，其中i、n均为自然数，v_i表示第i种气源对应的气源子数据集；

步骤Ⅱ、输入各气源对应的人工煤气组分含量目标值数组D_i，并计算保存各气源对应的标准人工煤气的华白数W_i、标准人工煤气的华白数允许波动范围W_Ri、标准人工煤气的燃烧势CP_i、标准人工煤气的燃烧势允许波动范围CP_Ri；

步骤Ⅲ、利用第一修正计算公式组或第二修正计算公式组构建各气源对应的条件结构T_i；

步骤Ⅳ、获取各气源子数据集，v_i＝[M_i,D_i,W_i,W_Ri,CP_i,CP_Ri,T_i]，其中M_i表示第i中气源的名称；

步骤Ⅴ、输入待测人工煤气对应的气源名称，调取该气源对应的气源子数据集，输入自气相色谱仪获取的待测人工煤气中各气体组分的含量；

步骤Ⅵ、判断待测人工煤气中各气体组分的含量总和是否为100％，如果否，则报错并停止计算；如果是，则根据v_i＝[M_i,D_i,W_i,W_Ri,CP_i,CP_Ri,T_i]的各数据以及条件结构计算获取需要修正的气体成分及相应的修正量。

优选地，设标准人工煤气的华白数为W，所述标准人工煤气的华白数允许波动范围为[(1-2％)W，(1+2％)W]；

设标准人工煤气的燃烧势为CP，所述标准人工煤气的燃烧势允许波动范围为[(1-5％)CP，(1+5％)CP]。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该人工煤气组分修正方法通过华白数波动范围和燃烧势波动范围作为是否进行修正的条件，而非直接根据煤气组分的含量进行修正，一方面在保证煤气燃烧性能的基础上减少了调节的次数，另一方面降低了修正计算的难度。

附图说明

图1为本发明实施例中人工煤气组分修正方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

根据华白数的不同，人工煤气的分为5R、6R、7R等几个种类，根据需要，还可以进行华白数的不同分为更多的种类。本实施例中，人工煤气分为表1中的几种，并且表1中列出了各人工煤气中各组分气体的目标值，以及对应在101.325kPa、0℃、干燥环境下的华白数、燃烧势。

表1

判断内容	H2(％)	N2(％)	CH4(％)	华白数	燃烧势
						7R4	59	14.7	26.3	31.09	116.87
7R3	59	12.3	28.7	33.28	119.02
						7R2	61.5	9.1	29.4	35.72	129.92
7R	60.1	12.8	27.1	32.7	121
						6R2	57	21.7	21.3	25.69	104.76
6R1	54.5	20.1	25.4	27.37	100.61
						6R	58	20	22	27.1	108
5R5	47	30	23	22.6	80
						5R2	44.7	33.7	21.6	20.34	73.93
5R1	47	30	23	22.61	80.3
						5R	54	27	19	22.7	94

如图1所示，本实施例中的人工煤气组分修正方法，包括以下步骤：

步骤1、根据需要的种类，将配置好对应种类的待测人工煤气通入到气相色谱仪中；

步骤2、气相色谱仪经过检测工作获取待测人工煤气中各气体组分的含量，同时根据各气体组分的含量计算出待测人工煤气的华白数W_c和燃烧势CP_c；

步骤3、设标准人工煤气的华白数为W，所述标准人工煤气的华白数允许波动范围为[W_min,W_max]，其中W_min＝(1-2％)W，W_max＝(1+2％)W；

设标准人工煤气的燃烧势为CP，标准人工煤气的燃烧势允许波动范围为[CP_min,CP_max]，其中CP_min＝(1-5％)CP，CP_max＝(1+5％)CP；

判断待测人工煤气的华白数W_c是否超出标准人工煤气的华白数允许波动范围[W_min,W_max]；

判断待测人工煤气的燃烧势CP_c是否超出标准人工煤气的燃烧势允许波动范围[CP_min,CP_max]；

如果待测人工煤气的华白数W_c未超出华白数允许波动范围[W_min,W_max]，并且人工煤气的燃烧势CP_c未超出燃烧势允许波动范围[CP_min,CP_max]，即W_min≤W_c≤W_max，并且CP_min≤CP_c≤CP_max，则无需修正人工煤气各组分的含量，否则进行步骤4；

步骤4、根据不同的情况分别修正人工煤气组分含量；

情况4.1：当W_c＜W_min，并且CP_c＜CP_min，则判断需要加入CH₄、H₂，CH₄、H₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、H₂组分修正量的计算；

情况4.2：当W_c＜W_min，并且CP_c＞CP_max，则判断需要加入CH₄、N₂，CH₄、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、N₂组分修正量的计算；

情况4.3：当W_c＞W_max，，并且CP_c＜CP_min，则判断需要加入H₂、N₂，H₂、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行H₂、N₂组分修正量的计算。

步骤3、

判断待测人工煤气的华白数是否超出标准人工煤气的华白数允许波动范围；

判断待测人工煤气的燃烧势是否超出标准人工煤气的燃烧势允许波动范围；

如果待测人工煤气的华白数未超出华白数允许波动范围，并且人工煤气的燃烧势未超出燃烧势允许波动范围，则无需修正人工煤气各组分的含量，否则进行步骤4；

步骤4、根据不同的情况分别修正人工煤气组分含量；

情况4.1：当待测人工煤气的华白数小于标准人工煤气的华白数允许波动范围的最小阈值，并且待测人工煤气的燃烧势小于标准人工煤气的燃烧势允许波动范围的最小阈值，即相对于该种类的标准人工煤气，待测人工煤气华白数和燃烧势均较低时，则判断需要加入CH₄、H₂，CH₄、H₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、H₂组分修正量的计算；

情况4.2：当待测人工煤气的华白数小于标准人工煤气的华白数允许波动范围的最小阈值，并且待测人工煤气的燃烧势大于标准人工煤气的燃烧势允许波动范围的最大阈值，即相对于该种类的标准人工煤气，待测人工煤气华白数较低且燃烧势较高时，则判断需要加入CH₄、N₂，CH₄、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、N₂组分修正量的计算；

情况4.3：当待测人工煤气的华白数大于标准人工煤气的华白数允许波动范围的最大阈值，并且待测人工煤气的燃烧势小于标准人工煤气的燃烧势允许波动范围的最小阈值，即相对于该种类的标准人工煤气，待测人工煤气华白数较高且燃烧势较低时，则判断需要加入H₂、N₂，H₂、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行H₂、N₂组分修正量的计算。

本实施例中，步骤3和步骤4通过Labview软件进行工作，即通过Labview软件计算获取修正人工煤气组分含量，Labview软件的计算方法为：

步骤Ⅰ、构建气源数据集{v₁,v₂,......,v_i,......,v_n}，其中i、n均为自然数，v_i表示第i种气源对应的气源子数据集；

步骤Ⅱ、输入各气源对应的人工煤气组分含量目标值数组D_i，并计算保存各气源对应的标准人工煤气的华白数W_i、标准人工煤气的华白数允许波动范围W_Ri、标准人工煤气的燃烧势CP_i、标准人工煤气的燃烧势允许波动范围CP_Ri；

步骤Ⅲ、利用下述的第一修正计算公式组或第二修正计算公式组构建各气源对应的条件结构T_i；

各气源对应的条件结构T_i的构件依据为：

设气相色谱仪中输出的待测人工煤气中CH4含量的百分比为A，待测人工煤气中H2含量的百分比为B，待测人工煤气中N2含量的百分比为C；CH4增加所需值x，H2增加所需值y，N2增加所需值z；CH4目标值为a，H2目标值为b，N2目标值为c；

步骤4中，通过第一修正计算公式组计算气体组分的修正量，或者采用第二修正计算公式组计算气体组分的修正量；

第一修正计算公式组为：

构建了基础公式：

对于情况4.1，z＝0，

对于情况4.2，y＝0，

对于情况4.3，x＝0，

第二修正计算公式组为：

对于情况4.1，z＝0，

对于情况4.2，y＝0，

对于情况4.3，x＝0，

步骤Ⅳ、获取各气源子数据集，v_i＝[M_i,D_i,W_i,W_Ri,CP_i,CP_Ri,T_i]，其中M_i表示第i中气源的名称；在本实施例中，各气源的名称分别赋值为：7R4、7R3、7R2、7R、6R2、6R1、6R、5R5、5R2、5R1、5R；

步骤Ⅴ、输入待测人工煤气对应的气源名称，调取该气源对应的气源子数据集，输入自气相色谱仪获取的待测人工煤气中各气体组分的含量；

步骤Ⅵ、判断待测人工煤气中各气体组分的含量总和是否为100％，如果否，则报错并停止计算；如果是，则根据v_i＝[M_i,D_i,W_i,W_Ri,CP_i,CP_Ri,T_i]的各数据以及条件结构计算获取需要修正的气体成分及相应的修正量。

Claims (4)

1.一种人工煤气组分修正方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将配置好的待测人工煤气通入到气相色谱仪中；

步骤2、气相色谱仪经过检测工作获取待测人工煤气中各气体组分的含量，同时根据各气体组分的含量计算出待测人工煤气的华白数W_c和燃烧势CP_c；

步骤3、判断待测人工煤气的华白数W_c是否超出标准人工煤气的华白数允许波动范围[W_min,W_max]；

判断待测人工煤气的燃烧势CP_c是否超出标准人工煤气的燃烧势允许波动范围[CP_min,CP_max]；

如果待测人工煤气的华白数W_c未超出华白数允许波动范围[W_min,W_max]，并且人工煤气的燃烧势CP_c未超出燃烧势允许波动范围[CP_min,CP_max]，即W_min≤W_c≤W_max，并且CP_min≤CP_c≤CP_max，则无需修正人工煤气各组分的含量，否则进行步骤4；

步骤4、根据不同的情况分别修正人工煤气组分含量；

情况4.1：当W_c＜W_min，并且CP_c＜CP_min，则判断需要加入CH₄、H₂，CH₄、H₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、H₂组分修正量的计算；

情况4.2：当W_c＜W_min，并且CP_c＞CP_max，则判断需要加入CH₄、N₂，CH₄、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行CH₄、N₂组分修正量的计算；

情况4.3：当W_c＞W_max，，并且CP_c＜CP_min，则判断需要加入H₂、N₂，H₂、N₂的修正值根据待测人工煤气中各气体组分的含量以及标准煤气中各气体组分的含量进行H₂、N₂组分修正量的计算。

2.根据权利要求1所述的人工煤气组分修正方法，其特征在于：设气相色谱仪中输出的待测人工煤气中CH4含量的百分比为A，待测人工煤气中H2含量的百分比为B，待测人工煤气中N2含量的百分比为C；CH4增加所需值x，H2增加所需值y，N2增加所需值z；CH4目标值为a，H2目标值为b，N2目标值为c；

步骤4中，通过第一修正计算公式组计算气体组分的修正量，或者采用第二修正计算公式组计算气体组分的修正量；

第一修正计算公式组为：

构建了基础公式：

对于情况4.1，z＝0，

对于情况4.2，y＝0，

对于情况4.3，x＝0，

第二修正计算公式组为：

对于情况4.1，z＝0，

对于情况4.2，y＝0，

对于情况4.3，x＝0，

3.根据权利要求2所述的人工煤气组分修正方法，其特征在于：利用Labview软件计算获取修正人工煤气组分含量，Labview软件的计算方法为：

步骤Ⅰ、构建气源数据集{v₁,v₂,......,v_i,......,v_n}，其中i、n均为自然数，v_i表示第i种气源对应的气源子数据集；

步骤Ⅱ、输入各气源对应的人工煤气组分含量目标值数组D_i，并计算保存各气源对应的标准人工煤气的华白数W_i、标准人工煤气的华白数允许波动范围W_Ri、标准人工煤气的燃烧势CP_i、标准人工煤气的燃烧势允许波动范围CP_Ri；

步骤Ⅲ、利用第一修正计算公式组或第二修正计算公式组构建各气源对应的条件结构T_i；

步骤Ⅳ、获取各气源子数据集，v_i＝[M_i,D_i,W_i,W_Ri,CP_i,CP_Ri,T_i]，其中M_i表示第i中气源的名称；

步骤Ⅴ、输入待测人工煤气对应的气源名称，调取该气源对应的气源子数据集，输入自气相色谱仪获取的待测人工煤气中各气体组分的含量；

步骤Ⅵ、判断待测人工煤气中各气体组分的含量总和是否为100％，如果否，则报错并停止计算；如果是，则根据v_i＝[M_i,D_i,W_i,W_Ri,CP_i,CP_Ri,T_i]的各数据以及条件结构计算获取需要修正的气体成分及相应的修正量。

4.根据权利要求1所述的人工煤气组分修正方法，其特征在于：设标准人工煤气的华白数为W，所述标准人工煤气的华白数允许波动范围为[(1-2％)W，(1+2％)W]；

设标准人工煤气的燃烧势为CP，所述标准人工煤气的燃烧势允许波动范围为[(1-5％)CP，(1+5％)CP]。