[发明专利]可燃气体含热量的直接测量装置和方法

说明书

本发明涉及一种直接测量具有气量计的管道输送的可燃气体含热量的装置，该气量计测量所述管道中流通的气体在压力P和温度T条件下的体积V，本发明还介绍了一种能确定气体热量值H的装置。

目前已有一些测量可燃气体(如管道输送的天然气)中含热量的方法。

为此，诸如色谱仪和热量计等装置一般被置于管道中的指定点，用来测量所述管道中，某个调节到正常气压P₀和温度T₀的气样的热量值。

从而测定该条件下的热量值H。

置于管道中另一点的气量计，通常位于测量装置的下游，测量在所述管道中流通的气体在压力P和温度T的条件下，在体积测量点处的的体积V。

而且，用于校正压力和温度的装置，有时还有用于校正压缩系数的装置，都作为气量计的附件，把在压力P和温度T条件下测得的体积V，转换成调节到正常压力P₀和温度T₀条件下的体积V₀。

校正体积V时需要压力传感器和温度传感器。

气体中的含热量就等于乘积H·V₀。

但这种测量气体含热量的方法有以下一些缺点，如：需要压力和温度的校正装置，还需要压力和温度的传感器，及热量值测量装置(色谱仪，热量计…)，这导致成本增高。

因此，采用一种比现有技术更简单的方法来测量可燃气体中的含热量是有应用价值的。

本发明的目标为发明一种直接测量具有气量计的管道输送的可燃气体中含热量的装置，该气量计能测量所述管道中流通的气体在压力P和温度T条件下的体积V，及发明一种能确定气体热量值H的装置，其特点为：所述的确定热量值的装置测量至少一个物理量，该物理量正比于给定体积的气体中不同组分的分子数，而且被放置在尽可能靠近气量计的地方，以便确定在压力P和温度T条件下的热量值H(P，T)，该压力和温度条件与体积为V(P，T)的气体被测量时的条件是相同的，最后所述的装置测定气体中的含热量H(P，T)V(P，T)。

本发明所述的装置不需要使用压力和温度校正装置，因此在确定气体的热量值时，也就不必测量压力和温度了。

这是可行的：一方面，由于热量值的确定是在一点进行的，该点被测气体的温度和压力条件是相同的；另一方面，热量值的确定是通过测量一个物理量，该物理量正比于给定体积的气体的不同组分。

物理量的测量直接显示出给定的压力和温度下，给定体积中的分子数。

若压力和温度是变化的，给定体积中的分子数也按照公式：n=PV／ZRT变化，其中：Z是气体的压缩系数，R是波尔兹曼常数，所述的物理量也以相同的比例变化。

因此，该物理量与压力和温度无关地测量气体中不同组分的分子数。

有利地，被测的物理量是气体中至少一种含量较高的可燃组分对电磁辐射的吸收量，而且是对该辐射中至少一种波长的辐射的吸收量。

然后，该装置根据吸收量测量的结果计算出热量值。

而且，选择该物理量非常有用，因为无需与气体接触即可求得该物理量。

选择中性气体(N₂，O₂，CO₂)不吸收的辐射，也就是不吸收的波长范围，尤其有利。因为这种组分不管怎样也不会影响热量值。

例如，组分N₂和O₂不吸收红外区辐射，而组分CO₂不吸收红外区辐射的一部分。

因此采用该物理量是非常有利的，因为它只受对气体热量值有贡献的组分的影响，这就比测量几种不同的量简单得多。

根据气体的组成和所需的热量值的准确度，只研究气体中含量最高的可燃组分可能就足够了，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷和戊烷。

为提高热量值的测量准确度，测定气体热量值的装置还能测量气体中其它可燃组分所发出的电磁辐射。

这样，对于天然气，除了要测量气体中含量最高的可燃组分，如甲烷，还可能要测量气体中含量较低的其它一种或多种少量存在的可燃组分，如乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的吸收。

可选择不同的辐射波长，以确保单一可燃组分或几种可燃组分的影响与每种波长相对应。

更具体地，至少一个气流区上的测定气体热量值的装置包括：

-至少一个穿过所述气流区的电磁辐射的发射源；

-过滤所述辐射的装置；