[发明专利]天然气中甲烷、乙烷和丙烷含量的检测方法和装置

说明书

本发明公开了一种天然气中甲烷、乙烷和丙烷含量的检测方法，包括：将纯甲烷通入光学腔中，控制温度和压力，采用第一波长的激光线性扫描混合气体，测得激光通过气体前后光能量的值；甲烷排出后，将待测天然气通入光学腔中，采用同样激光线性扫描混合气体，测得前后光能量的值；分别采用第二波长、第三波长的激光线性扫描待测气体，测得前后光能量的值，最后计算待测天然气中甲烷、乙烷和丙烷含量。本发明还公开了适用于上述检测方法的检测装置。本发明方法检测速度快，准确度高，和传统的气相色谱法相比，不需要过多的条件，同时可以长期使用，不需要定期标定。本发明装置结构简单，适用性强，维护简单，便于各种情况下对天然气组分的测定。

技术领域

本发明涉及天然气检测技术领域，尤其涉及一种天然气中甲烷、乙烷和丙烷含量的检测方法。

背景技术

我国天然气使用量不断增长，天然气计量是一个至关重要的环节。目前对于天然气热值测量主要分为直接测量与间接测量两大类。

直接测量法通过测量燃气燃烧产生的热量确定热值。在国家标准GB/T12206-2006中，采用连续稳定的水流吸收燃气完全燃烧释放出的热量，根据达到稳定状态时的各个参数，计算计量参比条件下的燃气热值。但是，该方法使用设备较多，操作复杂，且对于测定环境要求较高，难以用于在线检测。

间接测量法通常先检测出天然气的组分，再计算得到其热值。我国目前主要以气相色谱法为主，根据标准GB/T 11062-2014中的公式，利用各组分浓度，计算得到天然气的热值。但是，气相色谱法存在分析周期长、需要多个色谱柱和载气、需要定期标定、定期维护等限制，难以用于在线检测。

发明内容

本发明为了解决现有天然气组分检测方法中分析周期长，对设备仪器要求复杂的问题，从而提供一种便捷有效，可以直接、准确的测定天然气中甲烷、乙烷和丙烷的浓度的方法和装置。

为此，本发明采用如下技术方案。

本发明提供一种天然气中甲烷、乙烷和丙烷含量的检测方法，所述方法包括如下步骤：

S1:将纯甲烷通入光学腔中，控制温度和压力，采用第一波长v₁的激光线性扫描纯甲烷，测得激光通过气体前后光能量的值；

S2：将甲烷全部排出后，将待测天然气通入光学腔中，采用第一波长的激光线性扫描混合气体，测得激光通过气体前后光能量的值；

S3：采用第二波长v₂的激光线性扫描待测气体，测得激光通过气体前后光能量的值；

S4：采用第三波长v₃的激光线性扫描待测气体，测得激光通过气体前后光能量的值；

S5：分别计算待测天然气中甲烷、乙烷和丙烷含量。

进一步地，S5中，所述待测天然气中的甲烷含量计算公式为：

其中，T₁为待测天然气温度，T₀为甲烷温度，p₀为甲烷分压，p₁为待测天然气的分压；

Λ为甲烷的吸收光谱面积，Λ₁对应待测天然气，Λ₀对应纯甲烷，其中I₀(v)为激光通过气体前的光能量，I(v)为激光通过气体后的光能量。

所述乙烷含量的计算公式为：

所述丙烷含量的计算公式为：