專利名稱：確定富含甲烷的氣體混合物的能含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能量測量，特別涉及確定富含甲烷的氣體的熱值和相關(guān)參數(shù)的新方 法。在上下文中，富含甲烷的氣體是甲烷含量大于50 %的氣體。
背景技術(shù)：
富含甲烷的氣體(如天然氣、燃料氣和沼氣)的計費、密閉輸送和使用在很大程度 上取決于氣體本身的能含量，即基于其燃燒而產(chǎn)生的能量的量。
通常按英制熱單位(btu)測量的能量因此是氣體供應(yīng)者、運輸者和使用者等的重 要量度。除此以外，與通過氣體燃燒產(chǎn)生的能(稱為熱值或CV)相關(guān)的參數(shù)是沃泊指數(shù) (WI)。它是表示氣體燃燒的容易程度的重要參數(shù)。
美國天然氣協(xié)會(AGA)在其第5號報告中提出用于計算CV的公式，該公式已被廣 泛地接受和采用。該公式是
CV = O. 02035+(0. 00197-[O. 000329xMco2+0. 000217xMn2])/SG
其中Mco2 = CO2含量％ ；Mn2 = N2含量％ ；SG是比重。
就富含甲烷的氣體而言，有兩種通常用于計算/測量CV或WI的儀器-氣相色譜 儀(GC)和沃泊指數(shù)(WI)計。GC提供了相對較慢的測量技術(shù)，其中氣體被分離為其構(gòu)成組 分，然后通過分辨混合物中每種氣體的特性計算氣體參數(shù)。沃泊指數(shù)計燃燒氣體并測量所 釋放的能量；或者通過多種非燃燒技術(shù)中的一種計算CV或WI。就非燃燒沃泊指數(shù)計而言， 測量過程中遇到的主要問題是理解和解釋富含甲烷的混合物中惰性氣體的百分?jǐn)?shù)。由于惰 性氣體極大地改變由整體混合物產(chǎn)生的能含量，所以需要被精確測量。
GC被廣泛用于氣體測量工業(yè)中，因為它們是廣泛接受的并且基于已知測量方法。 雖然它們輸出完整的氣體組成，并且能夠為使用者計算感興趣的氣體特性如密度、基準(zhǔn)密 度、CV、W1、比重(SG)等，但是它們具有若干顯著的局限性，其包括
1. GC購買起來比較昂貴，并且具有能夠產(chǎn)生顯著的維修和校準(zhǔn)運營成本的若干活 動部件；
2.必須生成模擬待測量氣體的校準(zhǔn)氣體，而這不可避免地涉及進(jìn)一步花費；
3.通常每6至8周，必須重復(fù)進(jìn)行校準(zhǔn)；
4.需要有技能的、經(jīng)培訓(xùn)的操作者來保持GC功能和可用性；以及
5. GC反應(yīng)時間慢。通常每7分鐘提供應(yīng)答，但是，顧客要求每5至10秒進(jìn)行更新。
在這種情況下，如果可以找到可替選方法以計算CV、W1、密度、基準(zhǔn)密度、SG等，那 么在其中需要快速氣能測量的天然氣和燃料氣應(yīng)用中存在顯著機(jī)遇。
本發(fā)明的一個目的是提供一種方法，其在解決上述列舉的局限性方面至少取得一 定進(jìn)展，或者其至少提供新的且可用的替代方案。發(fā)明內(nèi)容
在一方面中，本發(fā)明提供了確定富含甲烷的氣體的能含量的方法，所述方法的特征在于其包括使用經(jīng)校準(zhǔn)的比重計測量分子量和相對密度二者。
優(yōu)選地，所述方法涉及應(yīng)用下述表達(dá)式或者其任意修正
權(quán)利要求
1.一種確定富含甲烷的氣體混合物的能含量的方法，所述方法的特征在于其包括使用經(jīng)校準(zhǔn)的比重計測量分子量和相對密度二者。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其涉及應(yīng)用下述表達(dá)式或者其任意修正CV = 0. 02035+(0. 00197-
)/SG 其中CV =熱值；Mco2 = CO2含量％ ；Mn2 = N2含量％ ；SG是比重。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其進(jìn)一步包括使用所測量的相對密度和分子量得出所述富含甲烷的氣體混合物中的氮氣含量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其包括根據(jù)下述表達(dá)式得出氮氣含量％% N2 = A+Bx P 基準(zhǔn) +CxZ 基準(zhǔn) +DxM+Ex % CO2 其中P 是基準(zhǔn)密度，Zaa是基準(zhǔn)壓縮系數(shù)，M是分子量，A、B、C、D和E是常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，如果已得到02%數(shù)據(jù)，則所述方法包括根據(jù)下述表達(dá)式得出氮氣含量% N2 = A+Bx P 基準(zhǔn)+CxZ 基準(zhǔn)+DxM+Ex CO2+Fx % O2 其中P 是基準(zhǔn)密度，Zaa是基準(zhǔn)壓縮系數(shù)，M是分子量，A、B、C、D、E和F是常數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其中由從多種來源的富含甲烷的氣體混合物獲得的歷史數(shù)據(jù)來確定所述常數(shù)A、B、C、D、E和如果適用的F。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項所述的方法，其中使用將所述富含甲烷的氣體混合物分解為其構(gòu)成部分的抽樣技術(shù)來不時精化所述常數(shù)A。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其包括使用近紅外計確定二氧化碳含量％和如果適用的氧氣含量％。
9.一種參照附圖
的基本如上文所述的方法。
10.一種實施前述權(quán)利要求中任一項所述的方法的裝置。
全文摘要
一種確定能含量的方法，其使用經(jīng)雙重校準(zhǔn)的比重計測量分子量和相對密度二者。
文檔編號G01N33/22GK103038634SQ201180025298
公開日2013年4月10日 申請日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者西蒙·帕特里克·亨特·惠勒 申請人:莫伯蕾有限公司