气体能量测量方法及相关的设备技术

提供了一种用于使用气体密度计(101)来确定富氢气体混合物的能量含量的方法。该方法包括以下步骤：提供振动气体密度计(101)，以及为气体密度计(101)提供计量电子设备(112)。计量电子设备(112)与至少一个外部输入(116)通信。计量电子设备(112)构造成测量富氢气体混合物的密度，测量富氢气体混合物的比重，并且使用导出的比重和多个常数值来导出富氢气体混合物的热值。

Gas energy measurement methods and related equipment

A method for determining the energy content of a hydrogen-rich gas mixture using a gas densitometer (101) is provided. The method comprises the following steps: providing a vibrating gas densimeter (101) and providing a metering electronic device (112) for the gas densimeter (101). The metering electronic device (112) communicates with at least one external input (116). The metering electronic device (112) is constructed to measure the density of a mixture of hydrogen-rich gases, measure the proportion of the mixture of hydrogen-rich gases, and derive the calorific value of the mixture of hydrogen-rich gases using the derived specific gravity and multiple constant values.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体能量测量方法及相关的设备
本专利技术涉及气体能量测量，并且更具体而言，涉及用于测量气体能量的改进的振动计和方法。
技术介绍
富氢气体(如燃料气体、尾气以及生物气体)的使用和燃烧在很大程度上取决于气体本身的能量含量。气体的能量含量可描述为在燃烧时可生成多少能量。通常以英国热量单位(BTU)测量的能量因此对于天然气供应商、运输商以及用户而言同样为关键测量。BTU限定为将1磅水冷却或加热1华氏度所需的能量的量。与由气体的燃烧生成的能量(称为热值或CV)相关联的另一常用参数为沃泊指数(WI)或沃泊数。这为重要的参数，其表明气体将多容易焚烧，而不仅仅是可由其燃烧生成多少能量。采用WI，因为其为燃料气体(如天然气、液化石油气(LPG)，以及其它碳氢化合物等)的可互换性的可靠指标，例如。沃泊指数可由等式(1)描述：(1)其中：WI为沃泊指数；CV为热值；以及SG为比重。热值CV通常由等式(2)限定：(2)其中：Mco2=CO2百分比含量；以及Mn2=N2百分比含量。沃泊指数通常用于比较针对给定应用的不同组成燃料气体的燃烧能量输出。例如，如果燃料具有相同的沃泊指数，则对于特定设备上的给定压力和过程设定而言，能量输出将在燃料之间为相同的。这在其中气体可彼此替代或者其中气体组成不保持恒定的过程或设备中为特别重要的。对于富氢气体而言，存在两种常用类型的仪器，其用于计算/测量CV或WI－气相色谱仪(GC)和沃泊指数计。GC相对较慢，因为它们将气体分离成构成组分，并且接着通过单独地分析独立混合气体的性质来计算气体参数。沃伯指数计典型地燃烧气体，以测量能量或者计算CV或WI。然而，对于非燃烧沃伯指数计而言，获得精确测量的主要问题涉及考虑气体混合物中存在的惰性气体百分比和氢(H2)百分比。惰性气体彻底地改变了由整个混合物生成的能量含量，氢同样如此。在富氢气体混合物和燃料气体中最经常遇到的惰性气体为二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、以及氮(N2)。其中，CO2和CO相对容易测量，因为近红外(NIR)监测器可用于此目的。然而，氮测量仍然很难测量，并且典型地需要GC。当提到测量氢含量时，许多热导式分析器为可用的，其可直接输出该变量，因此对该参数的测量为相对简单的。在大多数富氢和燃料气体混合物中，氮含量为混合物的相对较小的百分比，并且大体上相对恒定。因此，恒定的N2值可通常在确定精确的能量测量值时采用。对于CO、CO2以及H2而言，这绝不是事实。这些组分的浓度的大幅波动为典型的，通常发生在几秒钟的时段内。这为GC技术未能满足市场对快速响应气体能量和沃泊指数(WI)测量的需求的主要原因。气相色谱仪广泛地用于气体测量行业中，并且虽然它们提供了测量下的气体混合物的全部气体组成的精确输出，但它们具有许多显著的局限性。首先，GC表现出极高的拥有成本。系统和零件购买昂贵，并且许多移动零件需要大量和频繁的维修。其次，GC需要定期校准。第三，必须生成校准过程所需的校准气体，这是及时且昂贵的。第四，GC操作需要熟练和训练有素的操作员，这增加了操作成本。第五，响应时间典型地非常缓慢，其中输出典型地大约每7分钟更新一次。如上所述，沃泊指数计或热量计可用于燃料气体或富H2气体混合物，但它们也表现出许多局限性。首先，购买和拥有成本很高。其次，由于测量通常需要燃烧，故此类单元通常必须安装在非危险区域中。第三，这些仪表还需要大量的设施，如大电流电气输入和压缩空气-气体瓶供应。它们因此安装和操作昂贵。沿着这些线路，由这些单元排出的废气典型在800°C左右，这对在危险环境(如例如，炼油厂中发现的那些)中减轻而言为潜在危险且昂贵的。需要用于计算CV、WI、密度、基密度、SG等的备选方法和设备。需要快速更新的用于这些计算的方法和设备。此外，需要使安全风险最小化的方法和设备。提供了非燃烧的快速响应方法和设备，以解决这些和其它问题，并且实现了本领域的进步。公开的实施例提供了用以确定富氢气体混合物中的气体能量和WI的备选方法。该方法和设备尤其适用于未知的气体组成并且/或者使气体比重与能量含量相关的现有标准为不适用的情况。
技术实现思路
提供了一种根据实施例的用于使用气体密度计来确定富氢气体混合物的能量含量的方法。该方法包括以下步骤：提供振动气体密度计，以及为气体密度计提供计量电子设备，该计量电子设备构造成与至少一个外部输入通信。该方法附加地包括以下步骤：测量富氢气体混合物的密度，导出富氢气体混合物的比重，以及使用导出的比重和多个常数和/或变量来导出富氢气体混合物的热值。提供了一种根据实施例的用于测量气体能量的系统。该系统包括振动气体密度计，其构造成计算富氢气体混合物的比重。该系统附加地包括通信线路和用于操作振动气体密度计的计量电子设备，该通信线路构造成连接于外部输入，该计量电子设备与通信线路通信。计量电子设备构造成测量富氢气体混合物的密度，并且使用测量的比重和多个常数和/或变量来导出富氢气体混合物的热值。方面根据一方面，一种用于使用气体密度计来确定富氢气体混合物的能量含量的方法，其包括以下步骤：提供振动气体密度计；为气体密度计提供计量电子设备，该计量电子设备构造成与至少一个外部输入通信；测量富氢气体混合物的密度；测量富氢气体混合物的比重；以及使用测量的比重和多个常数值来导出富氢气体混合物的热值。优选地，计算富氢气体混合物的沃泊指数值。优选地，热值(CV)根据等式计算，该等式包括：，其中A至F包括常数值，并且SG包括比重。优选地，A在大约144.8与150.8之间，其中B在大约-2.5与-2.6之间，其中C在大约-12.15与-12.65之间，其中D在大约-47.7与-49.65之间，其中E在大约-24.68与-25.69之间，并且其中F在大约1528.7与1591.1之间。优选地，A为大约147.8458，B为大约-2.55807，C为大约-12.3963，D为大约-48.685065，E为大约-25.18546，并且F为大约1559.94255。优选地，外部输入包括富氢气体混合物的H2百分比(percentH2)值。优选地，H2百分比值用热导率计确定。优选地，外部输入包括富氢气体混合物的CO百分比(percentCO)值。优选地，CO百分比值用近红外计确定。优选地，外部输入包括富氢气体混合物的CO2百分比(percentCO2)值。优选地，CO2百分比值用近红外计确定。优选地，外部输入包括富氢气体混合物的N2百分比(percentN2)值。优选地，N2百分比值用气相色谱仪确定。优选地，导出热值以低于大约10秒的频率完成。根据一方面，一种用于测量气体能量的系统，其包括：振动气体密度计，其构造成计算富氢气体混合物的比重；通信线路，其构造成连接于外部输入；用于操作振动气体密度计的计量电子设备，其与通信线路通信，其中计量电子设备构造成测量富氢气体混合物的密度，并且使用导出的比重和多个常数值来导出富氢气体混合物的热值。优选地，外部输入包括近红外计、热导率计以及气相色谱仪中的至少一个。优选地，计量电子设备构造成计算富氢气体混合物的沃泊指数值。优选地，热值(CV)根据等式计算，该等式包括：，其中A至F包括常数值，并且SG包括比重。优选地，A在大约144.8与150.8之间，其中B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使用气体密度计来确定富氢气体混合物的能量含量的方法，包括以下步骤：提供振动气体密度计；为所述气体密度计提供计量电子设备，所述计量电子设备构造成与至少一个外部输入通信；测量所述富氢气体混合物的密度；测量所述富氢气体混合物的比重；以及使用测量的比重和多个常数值来导出所述富氢气体混合物的热值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于使用气体密度计来确定富氢气体混合物的能量含量的方法，包括以下步骤：提供振动气体密度计；为所述气体密度计提供计量电子设备，所述计量电子设备构造成与至少一个外部输入通信；测量所述富氢气体混合物的密度；测量所述富氢气体混合物的比重；以及使用测量的比重和多个常数值来导出所述富氢气体混合物的热值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述富氢气体混合物的沃泊指数值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热值(CV)根据等式计算，所述等式包括：，其中A至F包括所述常数值，并且SG包括所述比重。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，A在大约144.8与150.8之间，其中B在大约-2.5与-2.6之间，其中C在大约-12.15与-12.65之间，其中D在大约-47.7与-49.65之间，其中E在大约-24.68与-25.69之间，并且其中F在大约1528.7与1591.1之间。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，A为大约147.8458，B为大约-2.55807，C为大约-12.3963，D为大约-48.685065，E为大约-25.18546，并且F为大约1559.94255。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述外部输入包括所述富氢气体混合物的H2百分比值。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述H2百分比值用热导率计确定。8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述外部输入包括所述富氢气体混合物的CO百分比值。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述CO百分比值用近红外计确定。10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述外部输入包括所述富氢气体混合物的CO2百分比值。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述CO2百分比值用近红外计确定。12.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述外部输入包括所述富氢气体混合物的N2百分比值。13.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：SPH惠勒，
申请(专利权)人：高准公司，
类型：发明
国别省市：美国,US