JPH0249463B2 - - Google Patents
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- JPH0249463B2 JPH0249463B2 JP56162878A JP16287881A JPH0249463B2 JP H0249463 B2 JPH0249463 B2 JP H0249463B2 JP 56162878 A JP56162878 A JP 56162878A JP 16287881 A JP16287881 A JP 16287881A JP H0249463 B2 JPH0249463 B2 JP H0249463B2
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
本発明は燃料ガスの熱流量の測定に関するもの
であり、更に詳しく言えば燃料ガスのウオツベイ
ンデツクス(Wobbe Index)及び/又はBTU値
を決定することのできる方法及び装置に関するも
のである。 燃料ガスを使用する際の数多くの燃焼の問題は
ガスの比重が変動するために初期において空気/
ガスの比を一定に維持することが困難であるとい
う事実に起因するものである。典型的にはガスの
発熱量には重大な関心がもたれているが、噴射口
及び噴出器の設計では極めて重要な要因である比
重には余り注意が払われていない。燃料ガスの発
熱量及び比重の双方を考慮せんとする場合には大
抵の製造者は装置に対する真の熱流の手段として
ウオツベインデツクスを採用する。 熱放出量のウオツベンインデツクス又は簡単に
ウオツベインデツクスといわれるものはガスの比
重の平方根でガスの発熱量を割つた値として定義
され、ガスの熱出力は次式で表わすことができ
る。 熱出力=K(発熱量/√比重) ここで、Kはガスの放出を制御するオリフイス
の寸法及び該オリフイスの前後の圧力差に依存す
る定数である。ウオツベンインデツクスの単位に
は名称がなく、該数値には発熱量の比重に対して
選ばれた単位が付される。 或るプロセスに対する熱入力の制御を正確に維
持し、従つて高効率を保持するためにはウオツベ
インデツクスの制御が必要であることが理解され
るであろう。又、例えば発電所又はプラントのよ
うな設備に供給される燃料ガスのウオツベインデ
ツクスを決定するための手段を設ける必要があ
る。 ウオツベインデツクス記録計の一つの既知の形
態においては二つの同中心の導管を介して高温の
燃焼生成物が取り出される。該二つの管の膨張差
は燃やされるガスの熱入力に直接関連している。
このようなシステムの不利益は、特に斯る装置が
一様に加熱されないような該装置の周囲部分との
熱交換にある。 他の既知のシステムにおいては燃焼生成物の温
度を一定値に維持するのに必要な空気流量を計測
する。空気流量を変動せしめる熱膨張要素を制御
する熱伝達媒体として空気が使用される。この場
合にも又このシステムの不利益はその周囲部分と
の熱交換にある。 前述の理由によつて、燃料ガスのウオツベイン
デツクスを正確に且つ容易に決定するための方法
及び装置の開発が望まれている。 本発明は燃焼に必要な酸素の量を決定するため
に酸化ジルコニウム酸素分析装置を使用すること
によつてガスのウオツベインデツクスを決定する
方法及び装置を提供し、それによつて従来技術に
関連した前記問題を解決すると共に他の問題をも
解決する。燃焼に必要な酸素はガスの発熱量に比
例することが知られている。従つてガス流量を一
定に維持するためにガス入口にオリフイスを使用
することによつて、ガスの比重の平方根の従属性
を知ることができ、且つウオツベインデツクスの
決定因数として燃焼に必要な酸素の測定量を使用
可能とする。 完全燃焼に必要とされるよりも多くの一定の流
量が一定圧力に維持されたガスと混合される。該
混合物は完全燃焼が行なわれる酸化ジルコニウム
酸素分析装置を貫通して流れ、該流れ中の残留酸
素量が計測される。或る量のガス混合物は完全燃
焼をするために加熱された触媒チヤンバ中を通過
する必要がある。既知の供給された全酸素量から
残留酸素量を引いたものがテストされたガスの完
全燃焼に必要とされた酸素量に等しくなり、これ
はガスの発熱量に体積流量を掛けたものに比例す
る。 従つて既知のガス流れ式を使用すると、
であり、更に詳しく言えば燃料ガスのウオツベイ
ンデツクス(Wobbe Index)及び/又はBTU値
を決定することのできる方法及び装置に関するも
のである。 燃料ガスを使用する際の数多くの燃焼の問題は
ガスの比重が変動するために初期において空気/
ガスの比を一定に維持することが困難であるとい
う事実に起因するものである。典型的にはガスの
発熱量には重大な関心がもたれているが、噴射口
及び噴出器の設計では極めて重要な要因である比
重には余り注意が払われていない。燃料ガスの発
熱量及び比重の双方を考慮せんとする場合には大
抵の製造者は装置に対する真の熱流の手段として
ウオツベインデツクスを採用する。 熱放出量のウオツベンインデツクス又は簡単に
ウオツベインデツクスといわれるものはガスの比
重の平方根でガスの発熱量を割つた値として定義
され、ガスの熱出力は次式で表わすことができ
る。 熱出力=K(発熱量/√比重) ここで、Kはガスの放出を制御するオリフイス
の寸法及び該オリフイスの前後の圧力差に依存す
る定数である。ウオツベンインデツクスの単位に
は名称がなく、該数値には発熱量の比重に対して
選ばれた単位が付される。 或るプロセスに対する熱入力の制御を正確に維
持し、従つて高効率を保持するためにはウオツベ
インデツクスの制御が必要であることが理解され
るであろう。又、例えば発電所又はプラントのよ
うな設備に供給される燃料ガスのウオツベインデ
ツクスを決定するための手段を設ける必要があ
る。 ウオツベインデツクス記録計の一つの既知の形
態においては二つの同中心の導管を介して高温の
燃焼生成物が取り出される。該二つの管の膨張差
は燃やされるガスの熱入力に直接関連している。
このようなシステムの不利益は、特に斯る装置が
一様に加熱されないような該装置の周囲部分との
熱交換にある。 他の既知のシステムにおいては燃焼生成物の温
度を一定値に維持するのに必要な空気流量を計測
する。空気流量を変動せしめる熱膨張要素を制御
する熱伝達媒体として空気が使用される。この場
合にも又このシステムの不利益はその周囲部分と
の熱交換にある。 前述の理由によつて、燃料ガスのウオツベイン
デツクスを正確に且つ容易に決定するための方法
及び装置の開発が望まれている。 本発明は燃焼に必要な酸素の量を決定するため
に酸化ジルコニウム酸素分析装置を使用すること
によつてガスのウオツベインデツクスを決定する
方法及び装置を提供し、それによつて従来技術に
関連した前記問題を解決すると共に他の問題をも
解決する。燃焼に必要な酸素はガスの発熱量に比
例することが知られている。従つてガス流量を一
定に維持するためにガス入口にオリフイスを使用
することによつて、ガスの比重の平方根の従属性
を知ることができ、且つウオツベインデツクスの
決定因数として燃焼に必要な酸素の測定量を使用
可能とする。 完全燃焼に必要とされるよりも多くの一定の流
量が一定圧力に維持されたガスと混合される。該
混合物は完全燃焼が行なわれる酸化ジルコニウム
酸素分析装置を貫通して流れ、該流れ中の残留酸
素量が計測される。或る量のガス混合物は完全燃
焼をするために加熱された触媒チヤンバ中を通過
する必要がある。既知の供給された全酸素量から
残留酸素量を引いたものがテストされたガスの完
全燃焼に必要とされた酸素量に等しくなり、これ
はガスの発熱量に体積流量を掛けたものに比例す
る。 従つて既知のガス流れ式を使用すると、
【式】そして
O2=K1(Cv×V)
ここで、
K1:比例定数
V:体積流量
Cv:単位体積当りの発熱量
Kv:弁オリフイスの流動特性から導かれる弁流
動特性 △P:弁オリフイスの圧力降下 SG:空気に対して比較されるガスの比重 T:温度 O2:酸素の流量 もしKv、△P及びTを一定に保持すると、 V=定数/√SGそして O2=K1×定数×Cv/√SG又は O2=K2×ウオツベインデツクスそして ウオツベインデツクス=K3×O2 従つて、全O2量は既知であるので、上記定数
が既知の又は制御されたシステムパラメータから
計算することができるのであれば、酸化ジルコニ
ウム酸素分析装置によつて決定される残余酸素量
は直接ウオツベインデツクス数に変換できる。 本発明においては酸化ジルコニウム分析装置の
出力は制御器への入力として使用され、該制御器
は空気流量特性に対する既知の位置を有した弁位
置調整装置を作動せしめ、従つて分析装置の出力
は所定の酸素レベルに一定に保持される。弁位置
調整装置の位置はウオツベインデツクスの示度で
あり、相互関連を有するように較正される。本発
明によると発熱量を調整するために燃料に空気が
追加されるのであれば正確なウオツベインデツク
スを決定することができる。 更にその上に、本発明によると分析装置の出力
は一定に保持されるので、ガス弁の位置は装置を
BTU/cu.ft.の単位で較正することによつてガ
スのBTU値の示度を与えることができる。この
BTU値は例え空気が燃料に追加されたとしても
決定することができる。 次に図面について説明する。本発明の前提技術
を示す第1図は燃料ガスのサンプルを制御された
流量及び圧力条件下に燃焼させるのに必要とされ
る酸素を計測し、従つてガスのウオツベインデツ
クスを決定し得る装置10の概略線図である。装
置10は触媒燃焼装置12及び酸化ジルコニウム
酸素分析装置14を具備する。供給源16からの
ガスサンプルは第1導管18を貫流し、第2導管
20を貫流する空気と混合される。次で空気/燃
料混合物は導管22を通り触媒燃焼装置12及び
酸素分析装置14へと流動する。酸素分析装置1
4は米国特許番号第3960500号に図示されるタイ
プのものとすることができ、触媒燃焼装置12は
通常は不活性セラミツク支持材料、例えばアルミ
ナ上にプラチナ、パラジウム又は類似触媒を付着
したもので充満されたチヤンバとされる。触媒チ
ヤンバは概略400〓の活性化限界温度にまで加熱
されねばならない。 ガスサンプルは導管18内のオリフイス手段2
4及び圧力調整器28によつて一定流量に維持さ
れている。導管20を貫流する空気流は調整器2
6の手段によつて調整される。調整器26は空気
流量を完全燃焼に必要な量より大きな一定値に維
持する。空気/燃料混合物が触媒燃焼装置12を
貫流するとき、酸素分析装置14を貫流する排気
ガスの酸素は過剰の酸素だけとなるように完全燃
焼が起る。分析装置への空気の流量、従つて酸素
の流量は知られているので、酸素分析装置によつ
て得られた酸素量の読みを既知の酸素量から差し
引き、それによつて該ガスの完全燃焼に必要とさ
れる酸素量を決定することができる。次でこの値
は次の式を用いてウオツベインデツクスを計算す
るのに使用することができる。式は上記の如く ウオツベインデツクス=K3×O2 である。 次に第2図を参照すると、稀釈されていない燃
料ガス供給体のウオツベインデツクスを直接決定
するのに使用し得るだけでなく、空気と混合され
たガスのウオツベインデツクスを決定するのにも
使用することのできる本発明の実施例が例示され
る。他のシステム100は触媒燃焼装置112、
酸化ジルコニウム酸素分析装置114、ガス供給
源116、オリフイス124及び圧力調整器12
8を具備し、オリフイス124と圧力調整器12
8はガス供給源116からの導管118に配設さ
れる。触媒燃焼装置112への空気流量は制御弁
126によつて制御され、該制御弁126は酸素
分析装置114の出力に連結された設定点制御器
130によつて作動される。制御器は供給源11
6からのガス混合物と混合される空気の容量を調
整することによつて分析装置からの未燃焼酸素の
出力を一定に維持するように作動し得る。 弁位置指示器132は弁126の位置を指示す
る。導管120に流入する空気の容量は前述のよ
うに燃焼に必要な酸素に比例するので、弁位置指
示器132はテストされているガスのウオツベイ
ンデツクスを直接読みとれるように較正すること
ができる。更に又、完全燃焼に必要とされる酸素
がガスの発熱量に比例する限り、弁位置指示器1
32も又読み取り値をBTU/cu.ft.又は他の熱
流量単位にて与えるように較正することができ
る。 前述より当業者には他の変更実施態様が想到さ
れるであろう。このような実施態様も本発明の範
囲内であることが理解されるであろう。
動特性 △P:弁オリフイスの圧力降下 SG:空気に対して比較されるガスの比重 T:温度 O2:酸素の流量 もしKv、△P及びTを一定に保持すると、 V=定数/√SGそして O2=K1×定数×Cv/√SG又は O2=K2×ウオツベインデツクスそして ウオツベインデツクス=K3×O2 従つて、全O2量は既知であるので、上記定数
が既知の又は制御されたシステムパラメータから
計算することができるのであれば、酸化ジルコニ
ウム酸素分析装置によつて決定される残余酸素量
は直接ウオツベインデツクス数に変換できる。 本発明においては酸化ジルコニウム分析装置の
出力は制御器への入力として使用され、該制御器
は空気流量特性に対する既知の位置を有した弁位
置調整装置を作動せしめ、従つて分析装置の出力
は所定の酸素レベルに一定に保持される。弁位置
調整装置の位置はウオツベインデツクスの示度で
あり、相互関連を有するように較正される。本発
明によると発熱量を調整するために燃料に空気が
追加されるのであれば正確なウオツベインデツク
スを決定することができる。 更にその上に、本発明によると分析装置の出力
は一定に保持されるので、ガス弁の位置は装置を
BTU/cu.ft.の単位で較正することによつてガ
スのBTU値の示度を与えることができる。この
BTU値は例え空気が燃料に追加されたとしても
決定することができる。 次に図面について説明する。本発明の前提技術
を示す第1図は燃料ガスのサンプルを制御された
流量及び圧力条件下に燃焼させるのに必要とされ
る酸素を計測し、従つてガスのウオツベインデツ
クスを決定し得る装置10の概略線図である。装
置10は触媒燃焼装置12及び酸化ジルコニウム
酸素分析装置14を具備する。供給源16からの
ガスサンプルは第1導管18を貫流し、第2導管
20を貫流する空気と混合される。次で空気/燃
料混合物は導管22を通り触媒燃焼装置12及び
酸素分析装置14へと流動する。酸素分析装置1
4は米国特許番号第3960500号に図示されるタイ
プのものとすることができ、触媒燃焼装置12は
通常は不活性セラミツク支持材料、例えばアルミ
ナ上にプラチナ、パラジウム又は類似触媒を付着
したもので充満されたチヤンバとされる。触媒チ
ヤンバは概略400〓の活性化限界温度にまで加熱
されねばならない。 ガスサンプルは導管18内のオリフイス手段2
4及び圧力調整器28によつて一定流量に維持さ
れている。導管20を貫流する空気流は調整器2
6の手段によつて調整される。調整器26は空気
流量を完全燃焼に必要な量より大きな一定値に維
持する。空気/燃料混合物が触媒燃焼装置12を
貫流するとき、酸素分析装置14を貫流する排気
ガスの酸素は過剰の酸素だけとなるように完全燃
焼が起る。分析装置への空気の流量、従つて酸素
の流量は知られているので、酸素分析装置によつ
て得られた酸素量の読みを既知の酸素量から差し
引き、それによつて該ガスの完全燃焼に必要とさ
れる酸素量を決定することができる。次でこの値
は次の式を用いてウオツベインデツクスを計算す
るのに使用することができる。式は上記の如く ウオツベインデツクス=K3×O2 である。 次に第2図を参照すると、稀釈されていない燃
料ガス供給体のウオツベインデツクスを直接決定
するのに使用し得るだけでなく、空気と混合され
たガスのウオツベインデツクスを決定するのにも
使用することのできる本発明の実施例が例示され
る。他のシステム100は触媒燃焼装置112、
酸化ジルコニウム酸素分析装置114、ガス供給
源116、オリフイス124及び圧力調整器12
8を具備し、オリフイス124と圧力調整器12
8はガス供給源116からの導管118に配設さ
れる。触媒燃焼装置112への空気流量は制御弁
126によつて制御され、該制御弁126は酸素
分析装置114の出力に連結された設定点制御器
130によつて作動される。制御器は供給源11
6からのガス混合物と混合される空気の容量を調
整することによつて分析装置からの未燃焼酸素の
出力を一定に維持するように作動し得る。 弁位置指示器132は弁126の位置を指示す
る。導管120に流入する空気の容量は前述のよ
うに燃焼に必要な酸素に比例するので、弁位置指
示器132はテストされているガスのウオツベイ
ンデツクスを直接読みとれるように較正すること
ができる。更に又、完全燃焼に必要とされる酸素
がガスの発熱量に比例する限り、弁位置指示器1
32も又読み取り値をBTU/cu.ft.又は他の熱
流量単位にて与えるように較正することができ
る。 前述より当業者には他の変更実施態様が想到さ
れるであろう。このような実施態様も本発明の範
囲内であることが理解されるであろう。
第1図は参考例の装置の概略線図である。第2
図は本発明の装置の実施例の概略線図である。 12,112:触媒燃焼装置、14,114:
酸化ジルコニウム酸素分析装置、16,116:
ガス供給源、24,124:オリフイス、26,
126:空気流量調整器(制御弁)、28,12
8:圧力調整器、130:設定点制御器、13
2:弁位置指示器。
図は本発明の装置の実施例の概略線図である。 12,112:触媒燃焼装置、14,114:
酸化ジルコニウム酸素分析装置、16,116:
ガス供給源、24,124:オリフイス、26,
126:空気流量調整器(制御弁)、28,12
8:圧力調整器、130:設定点制御器、13
2:弁位置指示器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 可燃ガスの熱流特性を表わす発熱量/√比重
を決定するための方法であつて、一定温度及び一
定圧力の可燃ガスを一定開口のオリフイスに通す
ことにより、一定流量のガス流れを提供する工
程;完全燃焼に必要とされる以上の加圧空気の流
れを提供する工程;前記ガス流れ及び前記空気流
れを混合してガス/空気混合物を形成する工程;
前記ガス/空気混合物を完全燃焼せしめる工程;
完全燃焼後前記ガス/空気混合物中に残留する酸
素量を決定するために前記混合物を酸素分析装置
に差し向ける工程;及び前記分析装置からの酸素
出力を一定に維持するために前記混合物への前記
空気流れを制御するための弁の位置調整を行なう
工程を具備し、前記弁の位置は前記ガスの前記熱
流特性に比例するようにしたことを特徴とする可
燃ガスの熱流特性の決定方法。 2 可燃ガスの熱流特性を表わす発熱量/√比重
を決定するための装置であつて、一定温度及び一
定圧力下に前記ガス流れを供給する手段;前記ガ
スを一定流量に維持するための一定開口のオリフ
イス手段;前記ガスの完全燃焼に要する以上の加
圧空気の流れを供給する手段;前記空気流れの流
量を制御する流量制御弁;前記ガス及び空気流れ
を混合しガス/空気混合物を形成するための手
段;前記ガス/空気混合物を完全燃焼せしめる触
媒燃焼装置;前記ガス/空気混合物の完全燃焼後
に該混合物を受容し、該混合物中に残留している
酸素の量を決定するべく作動する酸化ジルコニウ
ム酸素分析器;前記分析器の出力に連結された設
定点制御器;前記流量制御弁に連結されそして前
記設定点制御器からの信号に応答し前記制御弁の
位置調整を行ない、前記分析手段からの酸素出力
を一定に維持するように前記弁を通る空気の流量
を維持するべく作動する弁位置調整手段を具備
し、前記流量制御弁の位置は前記ガスの前記熱流
特性に比例するようにしたことを特徴とする可燃
ガスの流動特性を決定するための装置。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US19696880A | 1980-10-14 | 1980-10-14 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5794639A JPS5794639A (en) | 1982-06-12 |
JPH0249463B2 true JPH0249463B2 (ja) | 1990-10-30 |
Family
ID=22727494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16287881A Granted JPS5794639A (en) | 1980-10-14 | 1981-10-14 | Heat flow measuring method and apparatus |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5794639A (ja) |
AU (1) | AU544605B2 (ja) |
CA (1) | CA1168062A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4382698A (en) * | 1981-03-17 | 1983-05-10 | Honeywell Inc. | Combustible gas analyzer |
US4433922A (en) * | 1982-07-02 | 1984-02-28 | The Babcock & Wilcox Company | Calorimeter |
US5074987A (en) * | 1990-01-24 | 1991-12-24 | Elsag International B.V. | Online energy flow measuring device and method for natural gas |
US5288149A (en) * | 1992-03-12 | 1994-02-22 | Panametrics, Inc. | Gas calorimeter and wobbe index meter |
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JPS5794639A (en) | 1982-06-12 |
AU7554581A (en) | 1982-04-22 |
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