CN202230018U - 用于分析天然气热值的无损检测装置 - Google Patents

用于分析天然气热值的无损检测装置 Download PDF

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CN202230018U CN 201120375483 CN201120375483U CN202230018U CN 202230018 U CN202230018 U CN 202230018U CN 201120375483 CN201120375483 CN 201120375483 CN 201120375483 U CN201120375483 U CN 201120375483U CN 202230018 U CN202230018 U CN 202230018U
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王俊逸
崔颖
赵军
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Abstract

本实用新型公布了一种用于分析天然气热值的无损检测装置。现有技术天然气仍采用体积计价，不同气源的天然气热值差异很大。本实用新型是在待检测的天然气管道上并联一检测管线，检测管线的中段外围设置有分光系统，该分光系统对应的检测管线上开有探测孔，分光系统的上方设置有红外光光源，分光系统的下方设置有傅里叶变换红外光谱仪；傅里叶变换红外光谱仪与计算机相连；检测管线两端分别设置有可调节的阀门；检测管线上设置有带阀门的真空泵；检测管线上设置有温度计以及负压压力表。本实用新型应用光谱分析技术，具有高分辨率、高灵敏度、高信噪比、快速的特点，系统体积紧凑、稳定性高，利用现场检测的方式，灵活性强，检测效率高。

Description

用于分析天然气热值的无损检测装置
技术领域
本实用新型涉及光谱学、燃料化学的交叉技术领域，具体是一种用于分析天然气热值的无损检测装置。
背景技术
目前，我国商品天然气采用按体积计价，由于不同气源的天然气热值相差很大，造成相同价值下商品使用价值的差异性。因此，以天然气热值计价，体现按质论价的原则，是商品经济发展的需要。传统的天然气热值检测装置主要为热值仪，应用热平衡原理，首先对样气进行稳压减压，并测得气体密度，二次减压后，与助燃气体充分混合，进入燃烧室，点燃，通过测量进入燃烧室前后混合气体的温差ΔT推算天然气热值。此方法需要极其严格的流量、气压及温度控制，系统庞大而复杂，维护代价高昂，且故障频发。 
发明内容
本实用新型针对现有技术不足，提供一种用于分析天然气热值的无损检测装置，采用现场检测的方式，利用傅里叶红外光谱仪搭建检测装置，对天然气组分进行精确定量分析。
本实用新型是通过下述的技术方案实现的：
在待检测的天然气管道上并联有一检测管线，检测管线的中段外围设置有分光系统，该分光系统对应的检测管线上开有探测孔，使得光线能透过检测管线，分光系统的上方设置有红外光光源，分光系统的下方设置有傅里叶变换红外光谱仪；
所述的傅里叶变换红外光谱仪与计算机相连。
所述的检测管线两端分别设置有可调节的阀门。
所述的检测管线上设置有带阀门的真空泵。
所述的检测管线上设置有温度计以及负压压力表。
本实用新型装置与现有技术相比，取得的改进表现在：
1、应用光谱分析技术，具有高分辨率、高灵敏度、高信噪比、快速的特点，装置体积紧凑、稳定性高；
2、无损方式检测天然气，不浪费资源，安全性高；
3、利用现场检测的方式，灵活性强，检测效率高。
随着国家在光谱仪器方面的长足进步，国民购买力的不断增强，以及对天然气以热值计价的呼声与日俱增，本实用新型装置将具备广泛的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图；
图2为本实用新型检测流程图。
1：天然气管道；21：左阀门；22：右阀门；3：检测管线；4：真空泵；5：真空泵阀门；6：温度计；7：探测孔；8：傅里叶变换红外光谱仪；9：计算机；10：压力表。
具体实施方式
以下结合附图1、2对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，用于分析天然气热值的无损检测装置，包括天然气管道（1），在所述天然气管道（1）上并联有一检测管线（3），检测管线（3）左右两端分别设置有左阀门（21）和右阀门（22），中段设置有探测孔（7），该中段外围设置有分光系统，分光系统的上方设置有红外光光源，分光系统的下方设置有傅里叶变换红外光谱仪（8），傅里叶变换红外光谱仪（8）与计算机（9）相连。
天然气管道（1）为输气状态下的高压管道，引出的检测管线（3）为耐压材质，其两端的左阀门（21）和右阀门（22）可根据实际需要进行调节，探测孔（7）为透明耐压材质，供光谱仪（8）采集管线背景频谱、天然气频谱。
检测管线（3）的上还设有带真空泵阀门（5）的真空泵（4），用于排空管线；温度计（6）与负压压力表（10），用于监测管线的温度、压力，它们将作为推算常压、室温（20℃）状态下天然气组分的反演参数。傅里叶变换红外光谱仪（8）上连接的计算机（9），用于分析管线背景频谱、天然气频谱。
结合附图2，利用本实用新型进行检测的具体步骤为：
步骤一，采集背景频谱：
1、在所有阀门都关闭，检测管线（3）内未引入天然气的前提下，打开真空泵阀门（5），等待压力表（10）读数降到0.1毫米汞柱以下并且保持恒定；
2、待检测管线（3）中已经没无任何残留气体，用傅里叶变换红外光谱仪（8）采集背景频谱。若真空泵（4）的振动干扰了频谱的采集，可以先关闭真空泵阀门（5），后关闭真空泵（4），随后采集背景频谱（注意此时压力表（10）读数不应有明显变动）。
步骤二，采集天然气样品频谱：
1、关闭真空泵阀门（5），关闭真空泵（4）后，记录温度计（6）读数。缓慢打开并调整管线左阀门（21），当天然气充满管线后，打开管线右阀门（22），使天然气在相同于天然气管道（1）压力下连续流经检测管线（3）；
2、当检测管线内气体流速稳定，记录压力表（10）读数，用傅里叶变换红外光谱仪（8）采集天然气的频谱，以现场压力、温度为反演参数，用计算机（9）依据实验室数据进行反演处理，推算出各组分在20℃，一个标准大气压下的体积占比。
步骤三：按照气体混合定律计算天然气热值。
实际应用中，燃气的水蒸气通常以气体状态排出，因此本实用新型以天然气低位热值进行计算。根据ISO 6976：1995，在燃烧参比温度                                                
Figure 2011203754835100002DEST_PATH_IMAGE001
下，计量参比温度为
Figure 918957DEST_PATH_IMAGE002
，压力为
Figure 2011203754835100002DEST_PATH_IMAGE003
的天然气理想气体体积低热值按下式计算：
Figure 521583DEST_PATH_IMAGE004
        （1）
式中，
Figure 2011203754835100002DEST_PATH_IMAGE005
——混合气体理想体积低热值，
Figure 239003DEST_PATH_IMAGE006
；
     ——组分j气体理想体积低热值，
Figure 821163DEST_PATH_IMAGE006
；
     
Figure 573219DEST_PATH_IMAGE008
——组分j气体的体积分数。
气体真实低热值需用
Figure 2011203754835100002DEST_PATH_IMAGE009
修正，按下式计算：
  
Figure 84097DEST_PATH_IMAGE010
                （2）
式中   
Figure 2011203754835100002DEST_PATH_IMAGE011
——真实气体体积低热值，
Figure 475764DEST_PATH_IMAGE006
；
      
Figure 612347DEST_PATH_IMAGE012
——在计量参比条件下气体的压缩因子。
压缩因子
Figure 281226DEST_PATH_IMAGE012
由气体组分按如下公式计算：
     
Figure 2011203754835100002DEST_PATH_IMAGE013
             （3）
式中  
Figure 965935DEST_PATH_IMAGE014
——组分j气体的求和因子。

Claims (1)

1.用于分析天然气热值的无损检测装置，其特征在于：在待检测的天然气管道上并联有一检测管线，检测管线的中段外围设置有分光系统，该分光系统对应的检测管线上开有探测孔，使得光线能透过检测管线，分光系统的上方设置有红外光光源，分光系统的下方设置有傅里叶变换红外光谱仪；
所述的傅里叶变换红外光谱仪与计算机相连；
所述的检测管线两端分别设置有可调节的阀门；
所述的检测管线上设置有带阀门的真空泵；
所述的检测管线上设置有温度计以及负压压力表。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102445430A (zh) * 2011-09-28 2012-05-09 中国计量学院 一种用于分析天然气热值的无损检测装置

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