RU2579832C1 - Automatic analyser of thermal value of gaseous fuels - Google Patents
Automatic analyser of thermal value of gaseous fuels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579832C1 RU2579832C1 RU2014152824/28A RU2014152824A RU2579832C1 RU 2579832 C1 RU2579832 C1 RU 2579832C1 RU 2014152824/28 A RU2014152824/28 A RU 2014152824/28A RU 2014152824 A RU2014152824 A RU 2014152824A RU 2579832 C1 RU2579832 C1 RU 2579832C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burner
- gaseous fuels
- automatic
- gas
- analyzer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитической техники, а именно к средствам автоматического контроля теплоценности газообразных топлив.The invention relates to the field of analytical technology, namely to means for automatically controlling the heat value of gaseous fuels.
Известен автоматический анализатор теплоценности газообразных топлив (Измерения в промышленности. Справочник. Под ред. П. Профоса. - М.: Металлургия, 1980. С. 440-441), содержащий горелку, размещенную во внутренней полости жидкостного теплообменника, на выходе и входе которого установлены батареи термопар, а также потенциометр и аппаратуру для стабилизации потоков анализируемого газа и воды. Оценка теплоценности газообразного топлива таким анализатором осуществляется по разности сигналов батарей термопар, которая возникает за счет нагревания воды в теплообменнике при сгорании анализируемого газа.Known automatic analyzer of the heat value of gaseous fuels (Measurements in industry. Handbook. Edited by P. Profos. - M .: Metallurgy, 1980. S. 440-441), containing a burner located in the inner cavity of the liquid heat exchanger, at the outlet and entrance of which thermocouple batteries are installed, as well as a potentiometer and equipment to stabilize the flow of the analyzed gas and water. Evaluation of the heat value of gaseous fuel by such an analyzer is carried out by the difference of the signals of the thermocouple batteries, which occurs due to the heating of water in the heat exchanger during the combustion of the analyzed gas.
Недостатком этого анализатора является то, что он обеспечивает получение информации только о высшей объемной удельной теплоте сгорания анализируемого газа, которая не является однозначной товарной характеристикой качества газообразного топлива.The disadvantage of this analyzer is that it provides information only about the highest volumetric specific heat of combustion of the analyzed gas, which is not a unique commodity characteristic of the quality of gaseous fuels.
Наиболее близким по технической сущности является автоматический анализатор объемной теплоты сгорания газообразных топлив (Автоматический анализатор объемной теплоты сгорания газообразных топлив. Патент на полезную модель RU №30993, МПК7 G01N 25/22, бюл. №19, 2003), содержащий камеру, в днище которой установлена горелка для формирования пламени во внутренней полости камеры, снабженная штуцером для подачи водорода, буферную колонку, автоматический дозатор с двумя входными штуцерами, соединенными с трубопроводом анализируемого газа и трубопроводом газа-носителя, термопару, расположенную над горелкой и подключенную последовательно к нормирующему преобразователю и к устройству обработки и отображения информации. Определение теплоты сгорания газообразного топлива осуществляется по температуре газообразных продуктов сгорания.The closest in technical essence is an automatic analyzer of the volumetric heat of combustion of gaseous fuels (Automatic analyzer of the volumetric heat of combustion of gaseous fuels. Utility Model Patent RU No. 30993, IPC 7 G01N 25/22, bull. No. 19, 2003) containing a chamber in the bottom which is equipped with a burner for forming a flame in the inner cavity of the chamber, equipped with a nozzle for supplying hydrogen, a buffer column, an automatic dispenser with two inlet fittings connected to the pipeline of the analyzed gas and the pipeline carrier gas, a thermocouple located above the burner and connected in series to the normalizing converter and to the information processing and display device. The calorific value of gaseous fuels is determined by the temperature of the gaseous products of combustion.
Недостатком такого анализатора является то, что он позволяет измерять только низшую объемную удельную теплоту сгорания газообразного топлива, которая лишь частично определяет качество газообразного топлива, а при товарном учете газообразных топлив помимо информации о низшей объемной удельной теплоте сгорания используется еще и информация о плотности и числе Воббе.The disadvantage of such an analyzer is that it allows you to measure only the lowest volumetric specific heat of combustion of gaseous fuels, which only partially determines the quality of gaseous fuels, and for commodity accounting of gaseous fuels, in addition to information about the lower volumetric specific heat of combustion, information on the density and Wobbe number is also used .
Задачей изобретения является получение возможности комплексной автоматической оценки теплоценности газообразных топлив, которая характеризуется низшей объемной удельной теплотой сгорания, плотностью и числом Воббе.The objective of the invention is to obtain the possibility of a comprehensive automatic assessment of the heat value of gaseous fuels, which is characterized by a lower volume specific heat of combustion, density and Wobbe number.
Технический результат - создание автоматического анализатора, позволяющего получить информацию о низшей объемной удельной теплоте сгорания, числе Воббе и плотности газообразного топлива.The technical result is the creation of an automatic analyzer that allows you to obtain information about the lowest volume specific heat of combustion, Wobbe number and density of gaseous fuel.
Технический результат достигается тем, что автоматический анализатор теплоценности газообразных топлив, содержащий камеру, в днище которой установлена горелка для формирования пламени во внутренней полости камеры, снабженная штуцером для подачи водорода, буферную колонку, автоматический дозатор с двумя входными штуцерами, соединенными с трубопроводом анализируемого газа и трубопроводом газа-носителя, термопару, расположенную над горелкой и подключенную последовательно к нормирующему преобразователю и к устройству обработки и отображения информации, согласно изобретению по ходу движения газа-носителя за автоматическим дозатором и перед буферной колонкой дополнительно установлены соответственно вспомогательная колонка и турбулентный дроссель.The technical result is achieved in that an automatic analyzer of the heat value of gaseous fuels, containing a chamber, in the bottom of which there is a burner for forming a flame in the inner cavity of the chamber, equipped with a fitting for supplying hydrogen, a buffer column, an automatic dispenser with two inlet fittings connected to the pipeline of the analyzed gas and carrier gas pipeline, a thermocouple located above the burner and connected in series to the normalizing converter and to the processing device and According to the invention, along with the carrier gas behind the automatic dispenser and in front of the buffer column, an auxiliary column and a turbulent throttle are respectively installed.
Такая конструкция анализатора позволяет в процессе одного анализа измерять низшую объемную удельную теплоту сгорания, плотность и число Воббе анализируемого газообразного топлива за счет использования вспомогательной колонки и турбулентного дросселя, протекание постоянной по объему пробы анализируемого газа через который при использовании в качестве газа-носителя водорода приводит к уменьшению расхода последнего, что вызывает уменьшение температуры продуктов сгорания, которые зависят от плотности анализируемого газа.This design of the analyzer allows in the course of one analysis to measure the lower volumetric specific heat of combustion, density and Wobbe number of the analyzed gaseous fuel through the use of an auxiliary column and a turbulent throttle, the flow of a constant sample volume of the analyzed gas through which, when used as a carrier gas of hydrogen, reducing the consumption of the latter, which causes a decrease in the temperature of the combustion products, which depend on the density of the analyzed gas.
По сравнению с прототипом заявляемая конструкция имеет отличительную особенность в совокупности элементов и их взаимном расположении.Compared with the prototype of the claimed design has a distinctive feature in the combination of elements and their relative position.
Схема автоматического анализатора теплоценности газообразных топлив показана на фиг. 1.A circuit diagram of a gaseous fuel heat value analyzer is shown in FIG. one.
На фиг. 2 показаны сигналы анализатора.In FIG. 2 shows the analyzer signals.
Автоматический анализатор теплоценности газообразных топлив (фиг. 1) содержит камеру 1, в днище 2 которой установлена горелка 3 для формирования пламени во внутренней полости 4 камеры 1, буферную колонку 5, выход 6 которой через тройник 7 соединен со входом 8 горелки 3 и трубопроводом подачи водорода 9 в горелку, автоматический дозатор 10, входные штуцера 11 и 12 которого соединены соответственно с трубопроводом анализируемого газа 13 и трубопроводом газа-носителя 14, термопару 15, расположенную над горелкой 3 и подключенную последовательно к нормирующему преобразователю 16 и к устройству обработки и отображения информации 17.The automatic analyzer of the heat value of gaseous fuels (Fig. 1) contains a chamber 1, in the bottom 2 of which a burner 3 is installed to form a flame in the inner cavity 4 of the chamber 1, a buffer column 5, the outlet 6 of which is connected through the tee 7 to the inlet 8 of the burner 3 and the supply pipe hydrogen 9 into the burner, an automatic dispenser 10, the inlet nozzles 11 and 12 of which are connected respectively to the analyzed gas pipe 13 and the carrier gas pipe 14, a thermocouple 15 located above the burner 3 and connected in series with the normal converter 16 and to the information processing and display device 17.
Анализатор также включает в свой состав стабилизаторы расхода воздуха 20, водорода 21, газа-носителя (водорода) 22 и программатор 24 для управления работой анализатора.The analyzer also includes air flow stabilizers 20, hydrogen 21, carrier gas (hydrogen) 22 and a programmer 24 to control the operation of the analyzer.
Автоматический анализатор теплоценности газообразных топлив является измерительным устройством циклического действия и имеет два режима работы: «Подготовка» и «Анализ», которые реализуются следующим образом. Непрерывно в анализатор из стабилизаторов расхода 20-23 воздуха, водорода, анализируемого газа и газа-носителя (водорода) подаются с постоянными расходами эти газы. Водород сгорает в горелке 3, температура газообразных продуктов сгорания измеряется термопарой 15 и нормирующим преобразователем 16. В режиме «Подготовка» (в интервале времени Tn=t2-t1) в горелке 3 сгорает только водород, а формирующийся при этом сигнал термопары 15 принимают за начальный уровень сигнала анализатора U0. Затем в момент времени t2 по команде программатора 24 автоматический дозатор 10, а с ним вместе и весь анализатор переводятся в режим работы «Анализ». При этом проба анализируемого газа вводится автоматическим дозатором 10 в поток газа-носителя и транспортируется им последовательно через вспомогательную колонку 18, турбулентный дроссель 19 и буферную колонку 5. С выхода этой колонки проба газа попадает в тройник 7, а затем на вход 8 горелки 3. При протекании пробы газа через турбулентный дроссель 19 расход газа-носителя (водорода) уменьшается. Это вызывает уменьшение количества водорода, сгорающего в единицу времени в пламени горелки 3. Поэтому уменьшается температура продуктов сгорания, омывающих термопару 15, что, в свою очередь, уменьшает сигнал термопары и выходной сигнал нормирующего преобразователя 16.The automatic analyzer of the heat value of gaseous fuels is a measuring device of cyclic action and has two operating modes: “Preparation” and “Analysis”, which are implemented as follows. Continuously, these gases are supplied to the analyzer from flow stabilizers 20-23 of air, hydrogen, the analyzed gas and carrier gas (hydrogen) with constant flow rates. Hydrogen burns in the burner 3, the temperature of the gaseous products of combustion is measured by thermocouple 15 and the normalizing transducer 16. In the "Preparation" mode (in the time interval T n = t 2 -t 1 ) only hydrogen burns in the burner 3, and the thermocouple signal generated in this case 15 take for the initial signal level of the analyzer U 0 . Then, at time t 2, at the command of the programmer 24, the automatic dispenser 10, and with it the entire analyzer, are transferred to the "Analysis" operating mode. In this case, the sample of the analyzed gas is introduced by the automatic dispenser 10 into the carrier gas stream and transported by it sequentially through the auxiliary column 18, the turbulent throttle 19 and the buffer column 5. From the output of this column, the gas sample enters the tee 7, and then to the input 8 of the burner 3. When a gas sample flows through a turbulent throttle 19, the flow rate of the carrier gas (hydrogen) decreases. This causes a decrease in the amount of hydrogen burning per unit time in the flame of the burner 3. Therefore, the temperature of the combustion products washing the thermocouple 15 decreases, which, in turn, reduces the thermocouple signal and the output signal of the normalizing converter 16.
Таким образом формируется первый импульсный сигнал ΔU1 (Фиг. 2), поступающий в устройство обработки и отображения информации 17. Этот сигнал связан с плотностью анализируемого газа. Объем буферной колонки 5 подбирается так, что проба анализируемого газа остается в этой колонке до полного истечения пробы анализируемого газа из турбулентного дросселя в буферную колонку, т.е. до окончания формирования сигнала ΔU1. После этого проба анализируемого газа транспортируется в горелку 3, а затем постепенно сгорает в водородном пламени этой горелки. При этом увеличивается температура продуктов сгорания, что вызывает увеличение сигнала термопары 15. В результате на выходе нормирующего преобразователя 16 формируется второй импульсный сигнал ΔU2 (Фиг. 2), который воспринимается устройством обработки и отображения информации 17. Этот сигнал зависит от низшей объемной удельной теплоты сгорания анализируемого газа.Thus, the first pulse signal ΔU1 (Fig. 2) is formed, which enters the information processing and display device 17. This signal is associated with the density of the analyzed gas. The volume of the buffer column 5 is selected so that the sample of the analyzed gas remains in this column until the sample of the analyzed gas expires from the turbulent throttle into the buffer column, i.e. until the end of signal formation ΔU1. After that, the sample of the analyzed gas is transported to burner 3, and then gradually burns out in the hydrogen flame of this burner. In this case, the temperature of the combustion products increases, which causes an increase in the signal of the thermocouple 15. As a result, a second pulse signal ΔU2 is generated at the output of the normalizing converter 16 (Fig. 2), which is sensed by the information processing and display device 17. This signal depends on the lowest specific heat of combustion the analyzed gas.
На этом заканчивается режим работы «Анализ», продолжительность которого занимает интервал времени Та. В дальнейших циклах работы анализатора все операции повторяются.This ends the “Analysis” operating mode, the duration of which takes a time interval T a . In further cycles of the analyzer, all operations are repeated.
Сигналы ΔU1 и ΔU2 (фиг. 2) используются устройством обработки и отображения информации 17 для определения значений низшей объемной теплоты сгорания анализируемого газа, его плотности в нормальных условиях и числе Воббе. При этом учитываются следующие модели сигналов анализатора:The signals ΔU1 and ΔU2 (Fig. 2) are used by the information processing and display device 17 to determine the values of the lower volumetric heat of combustion of the analyzed gas, its density under normal conditions and the Wobbe number. The following analyzer signal models are taken into account:
амплитуда первого сигнала описывается выражением:the amplitude of the first signal is described by the expression:
где К1 - коэффициент преобразования анализатора по теплоте сгорания;where K 1 - conversion coefficient of the analyzer according to the calorific value;
QH - низшая объемная удельная теплота сгорания анализируемого газа;Q H is the lowest volumetric specific heat of combustion of the analyzed gas;
QГ-Н - низшая объемная удельная теплота сгорания газа-носителя (водорода),Q GN - the lowest volumetric specific heat of combustion of the carrier gas (hydrogen),
амплитуда второго сигнала описывается выражением:the amplitude of the second signal is described by the expression:
где К2 - коэффициент преобразования анализатора по плотности;where K 2 is the conversion coefficient of the analyzer by density;
ρН - плотность анализируемого газа в нормальных условиях;ρ N is the density of the analyzed gas under normal conditions;
ρГ-Н - плотность газа-носителя (водорода) в нормальных условиях.ρ G-N is the density of the carrier gas (hydrogen) under normal conditions.
Из моделей (1) и (2) при известных значениях сигналов ΔU1, ΔU2, коэффициентов преобразования К1 и К2, значениях QГ-Н и ρГ-Н в устройстве обработки и отображения информации 17 определяются величины QH и ρН, а число Воббе вычисляется по формуле:From models (1) and (2) with known signal values ΔU 1 , ΔU 2 , conversion coefficients K 1 and K 2 , values Q Г - Н and ρ Г-Н in the device for processing and displaying information 17, the quantities Q H and ρ H , and the Wobbe number is calculated by the formula:
где ρОТН - относительная плотность анализируемого газа в нормальных условиях по воздуху.where ρ OTN is the relative density of the analyzed gas under normal conditions through the air.
, ,
где ρВОЗ.Н - плотность воздуха в нормальных условиях.where ρ WHO.H is the density of air under normal conditions.
При экспериментальных исследованиях предлагаемого анализатора теплоценности газообразных топлив, выполненных при расходе водорода 2 л/час, воздуха 12 л/час, газа-носителя (водорода) 2 л/час, было установлено, что за время одного анализа, который длится 90-100 секунд, оказывается возможным измерить все основные характеристики, определяющие теплоценность газообразных топлив. Причем, так как в анализаторе все время сгорает водород, он позволяет осуществлять анализ как природных, так и бедных (горючими компонентами) газов.In experimental studies of the proposed analyzer of the heat value of gaseous fuels, performed at a flow rate of hydrogen 2 l / h, air 12 l / h, carrier gas (hydrogen) 2 l / h, it was found that during one analysis, which lasts 90-100 seconds It turns out to be possible to measure all the basic characteristics that determine the heat value of gaseous fuels. Moreover, since hydrogen is always burnt in the analyzer, it allows the analysis of both natural and poor (combustible components) gases.
Таким образом, предлагаемый анализатор теплоценности газообразных топлив обеспечивает полный контроль качества газообразных топлив, так как позволяет получить информацию о низшей теплоте сгорания, числе Воббе и плотности этого топлива.Thus, the proposed analyzer of the heat value of gaseous fuels provides complete control of the quality of gaseous fuels, as it allows you to obtain information about the lower calorific value, Wobbe number and density of this fuel.
Преимуществом предлагаемого технического решения является:The advantage of the proposed technical solution is:
- простота контроля теплоценности газообразного топлива;- ease of monitoring the heat value of gaseous fuels;
- комплексность контроля;- comprehensive control;
- возможность использования в системах товарного учета газообразных топлив;- the possibility of using gaseous fuels in commodity accounting systems;
- простота конструкции;- simplicity of design;
- возможность определения теплоценности бедных (горючими компонентами) газов.- the ability to determine the heat value of poor (combustible components) gases.
Предлагаемый автоматический анализатор теплоценности газообразных топлив может быть реализован на базе существующих автоматических анализаторов теплоты сгорания газообразных топлив при введении в его конструкцию дополнительных элементов: вспомогательной колонки и турбулентного дросселя.The proposed automatic analyzer of the heat value of gaseous fuels can be implemented on the basis of existing automatic analyzers of the calorific value of gaseous fuels when additional elements are introduced into its design: an auxiliary column and a turbulent throttle.
Анализатор может найти широкое применение для контроля теплоценности газообразных топлив на магистральных трубопроводах и газопроводах промышленных предприятий.The analyzer can be widely used to control the thermal value of gaseous fuels in main pipelines and gas pipelines of industrial enterprises.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152824/28A RU2579832C1 (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Automatic analyser of thermal value of gaseous fuels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014152824/28A RU2579832C1 (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Automatic analyser of thermal value of gaseous fuels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579832C1 true RU2579832C1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014152824/28A RU2579832C1 (en) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | Automatic analyser of thermal value of gaseous fuels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579832C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU30993U1 (en) * | 2003-03-26 | 2003-07-10 | Илясов Леонид Владимирович | Gaseous fuel volumetric heat analyzer |
RU30992U1 (en) * | 2003-03-26 | 2003-07-10 | Илясов Леонид Владимирович | Automated Gaseous Fuel Thermal Value Analyzer |
EP1770390A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | General Electric Company | Method, sensor and system for measuring a lower heating value and a wobbe index of a gaseous fuel |
RU94711U1 (en) * | 2010-02-09 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | AUTOMATIC ANALYZER OF GAS-FUEL FUEL HEATNESS |
RU94710U1 (en) * | 2010-02-09 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | AUTOMATIC ANALYZER OF COMBUSTION HEAT OF GAS FUELS |
-
2014
- 2014-12-24 RU RU2014152824/28A patent/RU2579832C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU30993U1 (en) * | 2003-03-26 | 2003-07-10 | Илясов Леонид Владимирович | Gaseous fuel volumetric heat analyzer |
RU30992U1 (en) * | 2003-03-26 | 2003-07-10 | Илясов Леонид Владимирович | Automated Gaseous Fuel Thermal Value Analyzer |
EP1770390A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-04 | General Electric Company | Method, sensor and system for measuring a lower heating value and a wobbe index of a gaseous fuel |
RU94711U1 (en) * | 2010-02-09 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | AUTOMATIC ANALYZER OF GAS-FUEL FUEL HEATNESS |
RU94710U1 (en) * | 2010-02-09 | 2010-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" | AUTOMATIC ANALYZER OF COMBUSTION HEAT OF GAS FUELS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105606786B (en) | Method and measuring device for determining a specific quantity of a gas quality | |
US10788475B2 (en) | Method for determining properties of a hydrocarbon containing gas mixture and apparatus therefor | |
US5129257A (en) | System for measuring engine exhaust constituents | |
US11474092B2 (en) | Method for determining properties of a hydrocarbon-containing gas mixture and device for the same | |
CN107389272B (en) | SO (SO) 3 Standard gas generating device and calibration method | |
WO2004018976A3 (en) | Thermal gas flowmeter comprising a gas quality indicator | |
CN107179289B (en) | Uncertainty analysis method based on gas concentration lwevel in infrared spectroscopic determination industrial smoke | |
CN101946162B (en) | Fluid measurement device and fluid measurement method | |
CN110312933A (en) | Method for assessing the combustion characteristics of the gas containing molecular hydrogen | |
CN114217007A (en) | Outer flame ignition platform based on cone calorimeter | |
RU2579832C1 (en) | Automatic analyser of thermal value of gaseous fuels | |
RU94711U1 (en) | AUTOMATIC ANALYZER OF GAS-FUEL FUEL HEATNESS | |
Hunger et al. | A combined experimental and numerical study of laminar and turbulent non-piloted oxy-fuel jet flames using a direct comparison of the Rayleigh signal | |
Chun et al. | Uncertainty estimation of a liquid flow standard system with small flow rates | |
RU149562U1 (en) | ANALYZER OF COMBUSTION GAS COMBUSTION HEAT | |
Loubar et al. | A combustionless determination method for combustion properties of natural gases | |
GB2427280A (en) | A gas meter with means for detecting non-combustable contaminants | |
Koturbash et al. | Development of new instant technology of natural gas quality determination | |
RU30992U1 (en) | Automated Gaseous Fuel Thermal Value Analyzer | |
RU94710U1 (en) | AUTOMATIC ANALYZER OF COMBUSTION HEAT OF GAS FUELS | |
RU174688U1 (en) | Installation for determining the fire hazard of condensed materials during their thermal decomposition | |
Weisberger et al. | An emissions-based fuel mass loss measurement for wood-fired hydronic heaters | |
RU127470U1 (en) | THERMOCHEMICAL GAS ANALYZER | |
Hamins et al. | The global combustion behavior of 1 MW to 3 MW hydrocarbon spray fires burning in an open environment | |
CN205301220U (en) | Sulphur assay appearance among coal conversion process with adjustable controllable temperature of atmosphere |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161225 |