CN215910066U - 一种区分天然气与沼气的分析装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种区分天然气与沼气的分析装置，该分析装置包括工控机、控制单元、气体采集单元和气体分析单元，所述工控机与所述控制单元相连接，所述控制单元分别与所述气体采集单元和气体分析单元相连接，所述气体采集单元和所述气体分析单元相连接。本实用新型的目的是为了提供一种结构简单、成本低廉、能够测量在不同环境状态下泄漏气体的化学组分差异来区分天然气与沼气的装置。

Description

一种区分天然气与沼气的分析装置

技术领域

本实用新型涉及天然气泄漏和甲烷减排控制技术领域，特别是涉及一种区分天然气与沼气的分析装置。

背景技术

天然气发生泄漏后，工作人员到达泄露现场需要开展一系列作业进行抢修，包括关掉阀门，切断气源，如果是阀门损坏，需要更换阀门，若是管道破裂，需要挖掘、填埋等工作，天然气抢修会导致天然气供气中断，影响居民生活，同时更换阀门和管道，也需要大量的经济投入，因此准确识别天然气泄漏是保障居民正常生活和节约企业成本开支的重要举措。

天然气主要成分为甲烷(CH4)，另有少量的乙烷(C2H6)、丙烷和丁烷，而沼气的主要成分也为甲烷(CH4)，燃气输配环节的泄漏是甲烷(CH4)重要的排放源之一，而沼气是各种有机物质，在隔绝空气并在适宜的温度、PH值下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体，如何有效识别天然气泄漏是当前天然气行业的业务与科研工作的难点，因此开发一种区分天然气与沼气的分析装置具有十分重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低廉、能够测量在不同环境状态下泄漏气体的化学组分差异来区分天然气与沼气的装置。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，包括工控机、控制单元、气体采集单元和气体分析单元，所述工控机与所述控制单元相连接，所述控制单元分别与所述气体采集单元和气体分析单元相连接，所述气体采集单元和所述气体分析单元相连接，所述气体采集单元包括采气罩、采气管、三通阀、第一气体管路和第二气体管路，所述采气罩设置于所述采气管的下端，所述采气管的上端和所述三通阀的第一阀口相连接，所述三通阀的第二阀口和第三阀口分别与第一气体管路和第二气体管路相连接，所述第一气体管路上连接有定量环，所述第二气体管路上连接有第一采样泵和干燥瓶，所述气体分析单元包括采样箱体，所述采样箱体上设置有进样口，所述采样箱体内设置有甲烷传感器和乙烷传感器，所述甲烷传感器和第一数据传输模块连接，所述乙烷传感器和第二数据传输模块连接，所述第一数据传输模块和第二数据传输模块均与所述控制单元相连接，所述第一气体管路和第二气体管路中的至少一条气体管路连接于所述采样箱体的进样口。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述采样箱体的数量为一个，所述采样箱体设置有一个所述进样口，所述采样箱体通过所述进样口与所述第一气体管路或第二气体管路相连接。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述采样箱体的数量为两个，两个所述采样箱体分别为结构相同的第一采样箱体和第二采样箱体，所述第一采样箱体设置有第一进样口，所述第二采样箱体设置有第二进样口，所述第一气体管路通过所述第一进样口与所述第一采样箱体相连接，所述第二气体管路通过所述第二进样口与所述第二采样箱体相连接。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述第一采样泵位于所述三通阀和所述干燥瓶之间。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述进样口设置于所述采样箱体的下端。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述采样箱体内还设置有电风扇，所述采样箱体上设置有恒压阀。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述采样箱体的上端连接有第二采样泵。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述采气管为伸缩式采气管。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置，其中所述采气罩包括圆筒部和锥形筒部，所述锥形筒部的下端与所述圆筒部相连接，所述锥形筒部的上端与所述采气管的下端相连接，所述锥形筒部的直径由下到上逐渐变小。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置与现有技术不同之处在于本实用新型的气体采集单元设置了第一气体管路和第二气体管路两条气体管路，第一气体管路连接有定量环，当气体在水下泄漏时，气泡经过采气罩向上扩散，由于甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的密度小于空气且不溶于水，泄漏气体会通过采气管上升至三通阀处，流入第一气体管路，逐步扩散至定量环，最后进入气体分析单元的采样箱体，对气体进行测量，获得乙烷(C2H6)/甲烷(CH4)比值，判断泄漏气体为沼气或者天然气；第二气体管路连接有第一采样泵和干燥瓶，当气体在深井泄露或气体无组织排放泄露时将采气罩下探至作业面，气体通过采气管、三通阀流入第二气体管路，经第一采样泵进入干燥瓶，最后进入气体分析单元的采样箱体，对气体进行测量，获得乙烷(C2H6)/甲烷(CH4)比值，判断泄漏气体为沼气或者天然气，两条气体管路的设计增加了本实用新型区分天然气与沼气的分析装置的应用场景，从而使企业不必为了在不同环境下的燃气泄露而设计不同的分析装置，减轻了企业的经济负担。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型气体采集单元的结构示意图；

图3为本实用新型气体分析单元的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例区分天然气与沼气的分析装置，包括工控机、控制单元、气体采集单元和气体分析单元，工控机与控制单元相连接，控制单元分别与气体采集单元和气体分析单元相连接，气体采集单元和气体分析单元相连接。

如图2所示，本实施例中的气体采集单元包括采气罩1、伸缩式采气管2、三通阀3、第一气体管路4和第二气体管路5，采气罩1设置于伸缩式采气管2的下端。采气罩1包括圆筒部和锥形筒部，锥形筒部的下端与圆筒部相连接，锥形筒部的上端与伸缩式采气管2的下端相连接，锥形筒部的直径由下到上逐渐变小。伸缩式采气管2在作业过程中可根据实际环境确定采气管的伸缩长度，这样增加了气体采样工作的适用场景，至于伸缩式采气管2的具体结构，包括若干个依次滑动密封套装的采气管本体，其为现有技术，在此对其具体结构不再予以赘述。伸缩式采气管2的上端和三通阀3的第一阀口相连接，三通阀3的第二阀口和第三阀口分别与第一气体管路4和第二气体管路5相连接，第一气体管路4上连接有定量环6，第二气体管路5上连接有第一采样泵7和干燥瓶8，第一采样泵7位于三通阀3和干燥瓶8之间。

如图3所示，本实施例中的，气体分析单元包括一个采样箱体9，采样箱体9内设置有电风扇，采样箱体9上设有恒压阀10，恒压阀10可以使采样箱体9内的气体压力保持恒定，电风扇能够使采样箱体内的气体充分混合，恒压阀10和电风扇的设置均增加了气体分析单元的测量准确度。采样箱体9的下端设置有进样口16，采样箱体的上端设置有第二采样泵11，被测量气体在第二采样泵11的作用下能够更加快速的进入并充满采样箱体9，提高了气体测量工作的效率。采样箱体9内设置有甲烷(CH4)传感器12和乙烷(C2H6)传感器13，甲烷(CH4)传感器12和第一数据传输模块14连接，乙烷(C2H6)传感器13和第二数据传输模块15连接，第一数据传输模块14和第二数据传输模块15均与控制单元相连接。当气体在水下泄漏时，第一气体管路4连接于采样箱体9的进样口16；当气体在深井泄露或气体无组织排放泄露时第二气体管路5连接于采样箱体9的进样口16。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置中的采样箱体9的数量也可以为两个，两个所述采样箱体9分别为结构相同的第一采样箱体9和第二采样箱体9，第一采样箱体9设置有第一进样口16，第二采样箱体9设置有第二进样口16，第一气体管路4通过第一进样口16与第一采样箱体9相连接，第二气体管路5通过第二进样口16与第二采样箱体9相连接。

本实用新型区分天然气与沼气的分析装置与现有技术不同之处在于本实用新型的气体采集单元设置了第一气体管路4和第二气体管路5两条气体管路，第一气体管路4连接有定量环6，当气体在水下泄漏时，气泡经过采气罩1向上扩散，由于甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的密度小于空气且不溶于水，泄漏气体会通过采气管2上升至三通阀7处，流入第一气体管路4，逐步扩散至定量环6，最后进入分析设备，对气体进行测量，获得乙烷(C2H6)/甲烷(CH4)比值，判断泄漏气体为沼气或者天然气；第二气体管路5连接有第一采样泵7和干燥瓶8，当气体在深井泄露或气体无组织排放泄露时将采气罩下探至作业面，气体通过采气管2、三通阀3流入第二气体管路5，经第一采样泵7进入干燥瓶8，最后进入分析设备，对气体进行测量，获得乙烷(C2H6)/甲烷(CH4)比值，判断泄漏气体为沼气或者天然气，两条气体管路的设计增加了本实用新型区分天然气与沼气的分析装置的应用场景，从而使企业不必为了在不同环境下的燃气泄露而设计不同的分析装置，减轻了企业的经济负担。

下面介绍一下本实用新型的工作原理:

本实施例具有两种工作状态一种为气体在水下泄漏时的分析测试，另一种为气体在深井泄露或气体无组织排放泄露时的分析测试。

当气体在水下泄漏时，工控机通过控制单元向气体采集单元发出气体采集指令，此时三通阀3的第一阀口和第二阀口打开，第三阀口关闭，气泡经过采气罩1的圆筒部和锥形筒部的内腔后向上扩散，由于甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的密度小于水且不溶于水，泄露气体会通过采气管2流经三通阀3的第一阀口和第二阀口后上升至第一气体管路4，第一气体管路4的泄露气体进入定量环6达到设定值后，气体采集单元通过控制单元向工控机发出气体采集完毕信号，工控机处理分析后通过控制单元向气体分析单元发出气体分析指令，此时定量环6内的泄露气体在第二采样泵11的作用下，泄露气体通过进样口16进入气体分析单元的采样箱体9内，采样箱体9内的泄露气体在电风扇的作用下充分混合，之后甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的浓度分别被甲烷(CH4)传感器12和乙烷(C2H6)传感器13测出，测出的数据由第一数据传输模块14和第二数据传输模块15分别通过控制单元传递至工控机，工控机收到数据后进行处理：根据乙烷(C2H6)/甲烷(CH4)比值(即：比值<0.2％时为生物排放的沼气，比值介于1-6％时为干天然气，比值>6％时为湿天然气，比值介于1.8-5.8％时为分配级天然气，比值<15％时为传输级天然气，比值>30％时为加工的液态天然气)作出是否为天然气泄露以及泄露的天然气属于何种天然气的判断，并将判断结果输出。

当气体在深井泄露或气体无组织排放泄露时，工控机通过控制单元向气体采集单元发出气体采集指令，此时三通阀3的第一阀口和第三阀口打开，第二阀口关闭，泄露气体经过采气罩1进入采气管2，泄露气体流经三通阀3的第一阀口和第三阀口后进入第二气体管路5，第二气体管路5的泄露气体在第一采样泵7的作用下进入干燥瓶8干燥，干燥后的泄露气体经进样口16进入气体分析单元的采集箱体9内，此时气体采集单元通过控制单元向工控机发出气体采集完毕信号，工控机处理分析后通过控制单元向气体分析单元发出气体分析指令，采样箱体9内的泄露气体在电风扇的作用下充分混合，之后甲烷(CH4)和乙烷(C2H6)的浓度分别被甲烷(CH4)传感器12和乙烷(C2H6)传感器13测出，测出的数据由第一数据传输模块14和第二数据传输模块15分别通过控制单元传递至工控机，工控机收到数据后进行处理：根据乙烷(C2H6)/甲烷(CH4)比值(即：比值<0.2％时为生物排放的沼气，比值介于1-6％时为干天然气，比值>6％时为湿天然气，比值介于1.8-5.8％时为分配级天然气，比值<15％时为传输级天然气，比值>30％时为加工的液态天然气)作出是否为天然气泄露以及泄露的天然气属于何种天然气的判断，并将判断结果输出。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“中”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：包括工控机、控制单元、气体采集单元和气体分析单元，所述工控机与所述控制单元相连接，所述控制单元分别与所述气体采集单元和气体分析单元相连接，所述气体采集单元和所述气体分析单元相连接，所述气体采集单元包括采气罩、采气管、三通阀、第一气体管路和第二气体管路，所述采气罩设置于所述采气管的下端，所述采气管的上端和所述三通阀的第一阀口相连接，所述三通阀的第二阀口和第三阀口分别与第一气体管路和第二气体管路相连接，所述第一气体管路上连接有定量环，所述第二气体管路上连接有第一采样泵和干燥瓶，所述气体分析单元包括采样箱体，所述采样箱体上设置有进样口，所述采样箱体内设置有甲烷传感器和乙烷传感器，所述甲烷传感器和第一数据传输模块连接，所述乙烷传感器和第二数据传输模块连接，所述第一数据传输模块和第二数据传输模块均与所述控制单元相连接，所述第一气体管路和第二气体管路中的至少一条气体管路连接于所述采样箱体的进样口。

2.根据权利要求1所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述采样箱体的数量为一个，所述采样箱体设置有一个所述进样口，所述采样箱体通过所述进样口与所述第一气体管路或第二气体管路相连接。

3.根据权利要求1所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述采样箱体的数量为两个，两个所述采样箱体分别为结构相同的第一采样箱体和第二采样箱体，所述第一采样箱体设置有第一进样口，所述第二采样箱体设置有第二进样口，所述第一气体管路通过所述第一进样口与所述第一采样箱体相连接，所述第二气体管路通过所述第二进样口与所述第二采样箱体相连接。

4.根据权利要求2或3所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述第一采样泵位于所述三通阀和所述干燥瓶之间。

5.根据权利要求4所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述进样口设置于所述采样箱体的下端。

6.根据权利要求5所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述采样箱体内还设置有电风扇，所述采样箱体上设置有恒压阀。

7.根据权利要求6所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述采样箱体的上端连接有第二采样泵。

8.根据权利要求7所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述采气管为伸缩式采气管。

9.根据权利要求8所述的区分天然气与沼气的分析装置，其特征在于：所述采气罩包括圆筒部和锥形筒部，所述锥形筒部的下端与所述圆筒部相连接，所述锥形筒部的上端与所述采气管的下端相连接，所述锥形筒部的直径由下到上逐渐变小。

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