煤氣熱值計量方法三大技術探析

    本文對比了煤氣熱值分析的三種主要方法：水流式熱量計、燃燒式熱值儀(yi) 、紅外分析熱值儀(yi) 。並分析了這三種方法的應用特點：水流式熱量計操作複雜，對測試環境條件要求高；燃燒式熱值儀(yi) 可實現連續熱值分析，但測試結果受燃燒噴嘴進氣壓力的變化影響較大；紅外分析熱值儀(yi) 燃氣體(ti) 積成分計算熱值，可實現快速、便攜熱值分析，且精度能滿足熱值計價(jia) 要求。

    煤氣是一種幹淨、方便、、的能源，已經是能源市場上的重要商品。由於(yu) 不同產(chan) 地或不同形式獲得的煤氣，其物理、化學性質各有不同，組分、熱值、密度和燃燒特性等均存在很大差異。在煤氣交易時，煤氣的熱值與(yu) 密度是表明煤氣質量的重要參數，其中熱值直接影響交易價(jia) 格。實施煤氣熱值計價(jia) 可體(ti) 現按質論價(jia) 的原則，這是與(yu) 慣例接軌的需要，有助於(yu) 中國煤氣工業(ye) 的發展。

    目前城市燃氣界，一般用水流式熱量計、燃燒式熱值儀(yi) 測定燃氣熱值，或者根據燃氣體(ti) 積成分計算。其中使用體(ti) 積成分計算可直接換算成摩爾成分，有利於(yu) 和標準接軌，並把各種方法得到的熱值歸結到統一的基礎上。本文從(cong) 熱值分析原理出發，探討不同方法在煤氣熱值分析應用中的適用性。

熱值分析方法

    煤氣熱值分析通常采用水流式熱量計、燃燒式熱值儀(yi) 和紅外分析熱值儀(yi) 等不同方法，原理如下文。

    1、水流式熱量計

    水流式熱量計測量熱值原理是一定量的燃氣試樣，在恒定壓力和同等溫度的空氣條件下*燃燒，將燃燒後的氣體(ti) 生成物冷卻至原先燃氣溫度並將燃氣中含氫的組分所生成的水蒸氣冷卻成冷凝水，這些總的熱量都由水流*吸收下來，從(cong) 而經過熱量計的水量和水流溫升計算出燃氣的測試熱值，再將測試過程中各種必須考慮的修正值換算至標準狀況下的燃氣熱值。如此測得燃氣熱值稱為(wei) 高位熱值，也稱為(wei) 總熱值或毛熱值。高位熱值減去燃氣試量冷凝水量的氣化熱即該燃氣的低位熱值。

    2、燃燒式熱值儀(yi)

    燃燒式熱值儀(yi) 是應用熱平衡原理測量淨熱值的。當燃氣與(yu) 空氣混合燃燒，排氣溫度在5°C範圍內(nei) 的穩定性進行測量的。當燃燒溫度隨著燃氣的質量變化時，相應地調節冷空氣的量被加進來。冷空氣的量與(yu) 測量值成比例關(guan) 係，由此可計算出淨熱值。

    3、紅外分析熱值儀(yi)

    異種原子構成的分子在紅外線波長區域具有吸收光譜，其吸收強度遵循郎伯—比爾定律。當對應某一氣體(ti) 特征吸收波長的光波通過被測氣體(ti) 時，其強度將明顯減弱，強度衰減程度與(yu) 該氣體(ti) 濃度有關(guan) ，兩(liang) 者之間的關(guan) 係遵守朗伯-比爾定律。因此通過檢測紅外光吸收率的變化可以得到煤氣中的甲烷等成分的體(ti) 積濃度。將每種可燃氣體(ti) 的單位發熱值乘以相應組分的體(ti) 積百分數，各組數據之和即為(wei) 混合氣體(ti) 的熱值。

不同方法熱值儀(yi) 應用分析

    1、 水流式熱量計應用分析

    水流式熱量計由熱量計主體(ti) 和標準容積瓶、濕式流量計、皮膜調壓器、鍾罩水封式穩壓器、燃氣增濕器、空氣增濕器及燃燒器等組成的。主體(ti) 是不鏽鋼外殼，采用48支Φ8.5×0.5mm豎管束熱交換器結構，熱交換器接頭銀焊，整體(ti) 鍍鉻，可提高耐腐蝕性。

    水流式熱量計對測試環境要求較高。檢定開始前，燃氣增濕器、濕式氣體(ti) 流量計、氣體(ti) 穩壓器內(nei) 的水溫應與(yu) 室溫達到平衡，其溫差不超過±0.5℃。檢定室內(nei) 應沒有熱輻射影響、沒有強空氣對流，檢定過程中室溫波動不超過±1℃。

    2、燃燒式熱值儀(yi) 應用分析

    燃燒式熱值儀(yi) 可對煤氣的華白數、相對密度、熱值進行連續、在線的自動檢測和提供控製用信號。實際應用中熱值儀(yi) 檢測準確度還受到以下因素的影響：

    （1）根據熱值儀(yi) 的技術要求，熱值儀(yi) 燃燒噴嘴進氣壓力必須與(yu) 熱值儀(yi) 本身的風壓保持一致，即400Pa，壓力偏離此值，則會(hui) 使熱值儀(yi) 檢測結果產(chan) 生偏差。試驗發現燃燒噴嘴燃氣進氣壓力的變化與(yu) 熱值、華白數的變化基本上成正比關(guan) 。要確保檢測結果符合熱值儀(yi) 測量精度2%的要求，進氣壓力不能超過（400±8）Pa；

    （2）用於(yu) 標定熱值儀(yi) 的標準氣則是恒定組成、恒定相對密度。而出廠燃氣相對密度的波動範圍很寬，也就是說，出廠燃氣相對密度不可能與(yu) 標準氣*一致。實際應用中發現燃氣相對密度與(yu) 標準氣相對密度相差越大，熱值儀(yi) 檢測誤差就越大，需要對檢測結果進行修正；

    （3）燃燒器對進氣條件提出一定要求，樣氣處理效果的好壞將直接影響到熱值測量任務的成敗；實際應用中由於(yu) 預處理係統問題出現進氣噴嘴堵塞現象較多，需要進行特別維護。

    3、紅外分析熱值儀(yi) 應用分析

便攜紅外煤氣成分及熱值儀(yi) Gasboard-3100P

    紅外測量方法可得到氣體(ti) 體(ti) 積濃度，根據可燃氣體(ti) 的單位熱值計算得到實際熱值，同時實現了成分分析和熱值分析。標準要求，根據煤氣的摩爾成分用計算方法計算煤氣的熱值與(yu) 密度，《GB/T11062煤氣發熱量、密度、相對密度和沃泊指數的計算方法》也是參照標準製定的國家參考標準。而使用體(ti) 積成分計算可直接換算成摩爾成分，有利於(yu) 統一煤氣的按質計價(jia) 標準。相比較於(yu) 其他氣體(ti) 濃度測試方法，如色譜儀(yi) 等，紅外分析還具有快速、操作簡單、易於(yu) 便攜、高性價(jia) 比等特點。

    本節對使用中的三種不同煤氣熱值檢測方法進行比較並總結如下：

    水流式熱量計操作環節複雜，對測試環境條件要求高，測試過程長，受人為(wei) 因素影響較大，無法滿足在線自動熱值分析要求，可作為(wei) 實驗室參比方法使用。燃燒式熱值儀(yi) 自動化程度高，但燃燒條件對測試結果影響較大，如進氣壓力、氣源變化等，需要針對性做修正調整。為(wei) 保證連續運行效果，對樣氣預處理係統也提出較高要求。

    紅外分析熱值儀(yi) 可準確測試煤氣中CH4和CnHm的含量，反應煤氣中實際成分的變化並得到準確的熱值，有利於(yu) 煤氣的質量評估，有利於(yu) 和標準和國家標準要求接軌。儀(yi) 器結構簡單，可靈活應用於(yu) 現場或實驗室測試。應用時也要注意采樣預處理的要求，避免光學池汙染造成的儀(yi) 器誤差。

來源：公眾(zhong) 號@工業(ye) 過程氣體(ti) 監測技術，轉載請務必注明來源！