甲烷值计算方法及甲烷值测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于，提供对于作为测定对象气体的天然气而言，不论气体组成如何均能够容易地得到具有大致的可靠性的甲烷值的甲烷值计算方法及能够进行作为燃料气体利用的天然气的燃料性状的监视的甲烷值测定装置。本发明专利技术中，分别预先取得关于包含天然气的甲烷值的值互不相同的多种基准气体的甲烷值与基础热量的特定的关系式，测定作为测定对象气体的天然气的基础热量、以及该测定对象气体中包含的氮气浓度及二氧化碳气体浓度，由测定对象气体的基础热量的值、氮气的浓度值及二氧化碳气体的浓度值、和特定的关系式计算测定对象气体的甲烷值。

Methane value calculation method and methane value measuring device

The aim of the invention is to provide for the determination of gas natural gas as the object, no matter how the gas composition can be easily obtained with both general reliability calculation and the value of methane methane fuel can be shaped as fuel gas natural gas utilization method of methane monitoring value measuring device. In the invention, a pre made respectively including natural gas methane values a variety of reference gas with different methane specific values and basic relation of heat, nitrogen concentration and the concentration of carbon dioxide gas contains determination of heat, as the measured object based gas natural gas and the gas to be measured by the concentration of the basic heat value of the gas to be measured, the concentration of nitrogen and carbon dioxide gas, and the specific formula for calculating methane gas measured value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】甲烷值计算方法及甲烷值测定装置
本专利技术涉及甲烷值计算方法及甲烷值测定装置。
技术介绍
近年来，出于抑制氮氧化物(NOx)的排出量、降低CO2排出量等的目的，利用天然气作为燃料的燃气发动机的开发、导入正在发展。作为利用了天然气的燃气发动机的实用化所涉及的课题，可列举出天然气的组成根据产出地的不同而不同这点、在燃气发动机的起动时或负载变动时通过产生燃料气体的消耗量的变动而燃料气体的组成发生变化这点等。若燃料气体的组成发生改变，则燃料气体的热量、甲烷值等特性发生变化，可以成为引起发动机的爆震、失火等异常燃烧的原因。这里，所谓甲烷值是表示与汽油发动机的辛烷值对应的相对于爆震的抵抗值的指标，是将纯甲烷设为100、将氢设为0而评价的指标。认为为了避免这样的异常燃烧，实时捕捉燃料气体的热量、甲烷值等燃料性状、并基于该数据进行燃气发动机的燃烧控制是有效的手段。例如，作为测定天然气等燃料气体的热量的方法，例如由本件申请人提出了测定与热量具有特定的对应关系的物性值并基于测定值求出热量的值(换算热量)的方法等(例如参照专利文献1。)。另一方面，作为计算燃料气体的甲烷值的方法，主要利用如下这4种：(a)AVL公司提出的方式(以下，也称为“AVL基准”。)、(b)通过由加利福尼亚州大气资源评议会规定的特定的演算式而计算的方式(以下，也称为“CARB基准”。)、(c)通过依据ISO/TR223023.1.1的方法而计算的方式(以下，也称为“GRI(Lc)基准”。)、(d)通过依据ISO/TR223023.1.2的方法而计算的方式(以下，也称为“GRI(H/C)基准”。)这里，即使是同一燃料气体，甲烷值也会根据计算方法而显示不同的值，例如在每个地域都要求由不同的基准得到的甲烷值。然而，由于所有方法均是基于气体组成而计算甲烷值的方法，所以在如上述那样产生气体组成的变动的情况下，在甲烷值的计算时变得需要测定气体组成。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-42216号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题而且，在天然气中，不仅包含链烷烃系烃气体等燃烧性气体成分，通常还包含氮气或二氧化碳气体等不燃气体成分。由于由这些不燃气体成分产生的对发热量的影响的程度没有规律性，所以在天然气的发热量(真的热量)与甲烷值的值之间，不成立特定的相关关系。此外，由于无法将天然气中包含的氮气与二氧化碳气体的浓度比率定量化，所以不可避免地产生起因于包含这些杂气成分而导致的演算误差。然而，本专利技术人们反复进行了深入研究，结果发现，在天然气中包含的氮气浓度与起因于该氮气浓度的甲烷值的变动量(误差)之间成立特定的相关关系，以及在天然气中包含的二氧化碳气体浓度与起因于该二氧化碳气体浓度的甲烷值的变动量(误差)之间成立特定的相关关系。并且，通过进行与氮气浓度及二氧化碳气体各自的浓度相应的修正，从而在天然气的基础热量的值与例如通过上述的AVL基准而计算的甲烷值的值之间成立特定的相关关系，通过测定作为测定对象气体的天然气的基础热量，能够得到与该AVL基准对应的甲烷值的近似解。这里，所谓“基础热量”是指从天然气中除去不燃气体成分时的燃烧性气体成分的燃烧热量。本专利技术是基于以上那样的情况而进行的，目的是提供对于作为测定对象气体的天然气而言，不论气体组成如何均能够容易地得到具有大致的可靠性的甲烷值的甲烷值计算方法。此外，本专利技术的目的是提供对于作为测定对象气体的天然气而言，不论气体组成如何均能够容易地得到具有大致的可靠性的甲烷值、能够进行作为燃料气体利用的天然气的燃料性状的监视的甲烷值测定装置。用于解决问题的手段本专利技术的甲烷值计算方法的特征在于，分别预先取得关于包含天然气的甲烷值的值互不相同的多种基准气体的甲烷值与基础热量的特定的关系式，测定作为测定对象气体的天然气的基础热量，并且测定该测定对象气体中包含的氮气浓度及二氧化碳气体浓度，由该测定对象气体的基础热量的值、该氮气的浓度值及该二氧化碳气体的浓度值和上述特定的关系式计算该测定对象气体的甲烷值。在本专利技术的甲烷值计算方法中，作为上述特定的关系式，使用下述式(1)所表示的关系式。式(1)MN＝f(Q′)+A其中，式(1)中，MN为甲烷值，f(Q′)为根据测定对象气体的基础热量Q′〔MJ/m3〕的值而选择的下述式(a)～下述式(d)所表示的任一函数，A为从-2.0～2.0的范围选择的值。式(a)式(b)式(c)式(d)其中，式(a)～式(d)中，XN2为以体积百分率表示的测定对象气体中包含的氮气的浓度〔vol％〕，XCO2为以体积百分率表示的测定对象气体中包含的二氧化碳气体的浓度〔vol％〕。此外，在本专利技术的甲烷值计算方法中，上述测定对象气体的基础热量优选为基于由该测定对象气体的折射率得到的折射率换算热量和由该测定对象气体的声速得到的声速换算热量而得到的值。进而，在本专利技术的甲烷值计算方法中，上述测定对象气体中包含的二氧化碳气体的浓度优选通过红外线吸收法而测定。本专利技术的甲烷值测定装置的特征在于，其具备：热量测定机构，其测定作为测定对象气体的天然气的基础热量，二氧化碳浓度测定机构，其测定该测定对象气体中包含的二氧化碳气体浓度，氮浓度计算机构，其计算该测定对象气体中包含的氮气浓度，和甲烷值计算机构，其由预先取得的关于甲烷值的值分别不同的包含天然气的多种基准气体的甲烷值与基础热量的特定的关系式、和通过上述热量测定机构而测定的该测定对象气体的基础热量的值、通过上述二氧化碳浓度测定机构而测定的二氧化碳气体浓度的值及通过上述氮浓度计算机构而测定的氮气浓度的值，计算该测定对象气体的甲烷值。在本专利技术的甲烷值测定装置中，上述特定的关系式优选为上述式(1)所表示的关系式。此外，在本专利技术的甲烷值测定装置中，上述热量测定机构优选制成具备由测定对象气体的折射率的值求出折射率换算热量的折射率换算热量测定单元、由该测定对象气体的声速的值求出声速换算热量的声速换算热量测定单元、和基于折射率换算热量和声速换算热量计算该测定对象气体的基础热量的热量计算单元的构成。进而，在本专利技术的甲烷值测定装置中，上述二氧化碳浓度测定机构优选为具备红外式传感器的测定机构。专利技术效果根据本专利技术的甲烷值计算方法，通过利用预先取得的基础热量与甲烷值的特定的关系式，能够基于该测定对象气体基础热量的值而求出测定对象气体的甲烷值。特定的关系式是对于甲烷值的值分别互不相同的包含天然气的多种基准气体，考虑由天然气中包含的氮气及二氧化碳气体等杂气成分引起的对基础热量的影响，并通过由实验得到的证实定量性地阐明基础热量与甲烷值的相关关系的关系式。因此，所得到的甲烷值具有大致的可靠性。根据实行上述的甲烷值计算方法的本专利技术的甲烷值测定装置，由于通过利用热量测定机构连续地测定测定对象气体的基础热量，能够连续地取得与实际的状况一致的测定对象气体的甲烷值，所以能够进行作为燃料气体的天然气的实际的燃料性状的监视。因此，在产生气体组成的变动的情况下，能够快速地检测伴随气体组成的变动而产生的甲烷值的变动。附图说明图1是表示本专利技术的甲烷值测定装置的一例中的构成的概略的方框图。图2是表示氮气浓度与甲烷值(AVL基准)的关系的图。具体实施方式以下，对于本专利技术的实施方式进行详细说明。图1是表示本专利技术的甲烷值测定装置的一例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甲烷值计算方法，其特征在于，分别预先取得关于包含天然气的甲烷值的值互不相同的多种基准气体的甲烷值与基础热量的特定的关系式，测定作为测定对象气体的天然气的基础热量，并且测定该测定对象气体中包含的氮气浓度及二氧化碳气体浓度，由该测定对象气体的基础热量的值、该氮气的浓度值及该二氧化碳气体的浓度值和所述特定的关系式，计算该测定对象气体的甲烷值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.22 JP 2015-1446201.一种甲烷值计算方法，其特征在于，分别预先取得关于包含天然气的甲烷值的值互不相同的多种基准气体的甲烷值与基础热量的特定的关系式，测定作为测定对象气体的天然气的基础热量，并且测定该测定对象气体中包含的氮气浓度及二氧化碳气体浓度，由该测定对象气体的基础热量的值、该氮气的浓度值及该二氧化碳气体的浓度值和所述特定的关系式，计算该测定对象气体的甲烷值。2.根据权利要求1所述的甲烷值计算方法，其特征在于，作为所述特定的关系式，使用下述式(1)所表示的关系式，式(1)MN＝f(Q′)+A其中，式(1)中，MN为甲烷值，f(Q′)为根据测定对象气体的基础热量Q′〔MJ/m3〕的值而选择的下述式(a)～下述式(d)所表示的任一函数，A为从-2.0～2.0的范围选择的值，式(a)式(b)式(c)式(d)其中，式(a)～式(d)中，XN2为以体积百分率表示的测定对象气体中包含的氮气的浓度〔vol％〕，XCO2为以体积百分率表示的测定对象气体中包含的二氧化碳气体的浓度〔vol％〕。3.根据权利要求1或2所述的甲烷值计算方法，其特征在于，所述测定对象气体的基础热量是基于由该测定对象气体的折射率得到的折射率换算热量和由该测定对象气体的声速得到的声速换算热量而得到的值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的甲烷值计算方法，其特征在于，所述测定对象气体中包含的二氧化碳气体的浓度通过红外线吸收法而测定。5.一种甲烷值测定装置，其特征在于，其具备：热量测定机构，其测定作为测定对象气体的天然气的基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛谦一，石黑智生，
申请(专利权)人：理研计器株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP