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煤氣天然氣生物質(zhì)氣等氣體熱值分析儀原理及分析儀器選型

來源:西安潤萊儀器儀表有限公司   2023年07月20日 17:24  

一、熱值分析行業(yè)應(yīng)用背景:


熱值又稱發(fā)熱量,,是指單位質(zhì)量(指固體或液體)或單位體積(指氣體)的燃料充分燃燒,燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度(一般為環(huán)境溫度)時(shí)所釋放出來的熱量,,是表示燃料質(zhì)量的一種重要指標(biāo)。


燃?xì)庵饕糜谌紵訜?,因此燃?xì)鉄嶂凳侨細(xì)夤こ讨幸膮?shù),。在燃?xì)馍a(chǎn)、供應(yīng)及應(yīng)用過程中,,都需要經(jīng)常測燃?xì)鉄嶂?。如天然氣行業(yè),、鋼鐵和冶金行業(yè)各式窯爐產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣,,煤化工行業(yè)的水煤氣和半水煤氣,,發(fā)酵釀造相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生的沼氣,、生物質(zhì)發(fā)酵副產(chǎn)氣等。

天然氣是烴類和少量非烴類混合氣體的總稱,,氣源不同,,天然氣組分和熱值各有差異,,即便是相同體積的天然氣,其燃燒所產(chǎn)生的能量也各不相同,。


依據(jù)GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》我國天然氣的計(jì)量方式開始由體積計(jì)量向能量計(jì)量轉(zhuǎn)變,天然氣能量計(jì)量與計(jì)價(jià)已成為國際上zui流行的天然氣貿(mào)易計(jì)量與結(jié)算方式,。那么天然氣的熱值準(zhǔn)確分析,,就顯得尤為重要,可有效避免因氣源不同引起的熱值偏差,。


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煤氣是鋼鐵及冶金行業(yè)生產(chǎn)過程中的主要能源之一,, 焦?fàn)t煤氣,是煉焦用煤煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后,,所產(chǎn)生的一種可燃性氣體,。高爐煤氣是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中副產(chǎn)的可燃?xì)怏w,。兩種煤氣可燃組份都是以H2、CO、CH4,、CnHm等為主,,只不過濃度含量各有差異。


鋼鐵行業(yè),,各式窯爐會(huì)用煤氣來加熱鋼件或預(yù)熱鋼包,窯爐內(nèi)要達(dá)到預(yù)期的溫度,,與煤氣熱值的穩(wěn)定度有很大關(guān)系。所以及時(shí)準(zhǔn)確地測量煤氣熱值,,對(duì)于合理生產(chǎn)和有效利用煤氣有著重要的意義,。
不管是天然氣還是煤氣,,這些可燃?xì)鉄嶂档臏?zhǔn)確測量,對(duì)生產(chǎn)工藝過程,、燃?xì)赓Q(mào)易結(jié)算,,都有著重要的指導(dǎo)意義。


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二,、氣體熱值分析方法:


目前可燃?xì)鉄嶂捣治龇椒ǚ譃橹苯臃ê烷g接法兩大類,直接法是直接通過燃燒可燃?xì)獾姆绞竭M(jìn)行熱值測量,,間接法又稱成分分析法,,是通過氣體分析儀器檢測可燃?xì)飧鱾€(gè)組分的精確濃度含量并以此計(jì)算出熱值。


2.1直接分析儀器:


水流式熱量計(jì):國內(nèi)較為常見的一種直接法燃?xì)鉄嶂禍y量設(shè)備,,其原理基于傳統(tǒng)的燃燒法,,用連續(xù)水流吸收燃?xì)?/span>充分燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量,根據(jù)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的經(jīng)過熱量計(jì)的水量和水流溫升計(jì)算出燃?xì)獾臏y試熱值,,再將測試過程中各種必須考慮的修正值換算至標(biāo)準(zhǔn)狀況下的燃?xì)鉄嶂?。如此測得的燃?xì)鉄嶂捣Q為高位熱值,也稱為總熱值或毛熱值,。高位熱值減去其中冷凝水量的氣化熱值即該燃?xì)獾牡臀粺嶂怠?/span>
這種水流式熱量計(jì)操作復(fù)雜,測量環(huán)境條件要求高,,測量過程長,,受人為因素影響較大,,不能在線自動(dòng)檢測,,無法滿足熱值實(shí)時(shí)分析要求。


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燃燒式熱值儀:其原理是應(yīng)用熱平衡原理測量凈熱值的,也屬于直接法的一種,。其原理是燃?xì)馀c空氣混合后進(jìn)行燃燒,,當(dāng)燃燒溫度隨著燃?xì)獾馁|(zhì)量變化時(shí),相應(yīng)地調(diào)節(jié)冷空氣的量加進(jìn)來,,冷空氣的量與測量值成正比關(guān)系,由此可計(jì)算出凈熱值,。


燃燒式熱值儀自動(dòng)化程度高,,但被測樣氣條件對(duì)測試結(jié)果影響較大,,如樣氣壓力、流量,、水分,、粉塵等雜質(zhì),檢測結(jié)果存在一定滯后性,,熱值波動(dòng)較大時(shí)燃燒控制不能及時(shí)提前響應(yīng)控制,。缺乏有效排放方式,,燃燒后產(chǎn)生的廢氣充斥在整個(gè)分析室沒有有效排放,影響分析時(shí)熱平衡,,會(huì)導(dǎo)致測量產(chǎn)生誤差,。
總的來說,,燃燒法熱值儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣熱值的連續(xù)自動(dòng)分析,但使用維護(hù)要求較高,。


2.2成分分析法:


氣相色譜儀:氣相色譜儀是利用色譜柱先將混合氣體分離,然后依次導(dǎo)入檢測器,計(jì)算出各燃?xì)饨M分含量,,然后再計(jì)算出熱值,。由于氣相色譜儀是以分離為基礎(chǔ)的分析技術(shù),所以它往往多用于實(shí)驗(yàn)室,,需要高純H2作為載氣,,且對(duì)操作儀器的人員要求較高,。此外,氣相色譜儀雖然分析精度高,,但取樣誤差大,。
奧式氣體分析儀:其原理是利用氣體中各組分能被具有不同吸收能力的試劑,,按順序加以吸收,不被吸收的剩余氣體組分,,則加入部分空氣,,使其爆炸,,然后根據(jù)吸收和爆炸前后體積變化及生成物的體積量計(jì)算混合氣體各組分含量。最后作各組分的含量計(jì)算,。
這種氣體分析裝置,測定值比較準(zhǔn)確,,可以滿足工業(yè)生產(chǎn)和控制要求,,而且結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,。缺點(diǎn)是雖然購置成本低,,但運(yùn)行成本高,如化驗(yàn)人員的人工成本,、檢測器皿試劑成本,。檢測結(jié)果和化驗(yàn)人員的操作技能熟練度有很大關(guān)系。相比其他其它分析儀,,奧式氣體分析儀,分析費(fèi)時(shí)操作繁瑣響應(yīng)速度慢,效率低,,無法實(shí)時(shí)分析,。
紅外線氣體分析儀:是利用基于朗伯一比爾定律的紅外線分析原理,來檢測可燃?xì)庵械腃nHm\CH4等氣體濃度含量,,,將每種可燃?xì)怏w的單位發(fā)熱值乘以相應(yīng)組分的體積分?jǐn)?shù),,各氣體之和即為混合氣體的熱值,。


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相比其他分析方法,,紅外線氣體分析儀安裝后自動(dòng)化分析檢測,,沒有人工操作流程避免人工操作帶來的誤差,是使用zui簡單的一種,。也能夠?qū)崟r(shí)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳,可以和各類DCS,、PLC等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,。
“RL-M500型多組分氣體分析儀”是西安潤萊儀器儀表有限公司專為煤氣、天然氣,、沼氣等可燃?xì)鉄嶂捣治鲅邪l(fā)設(shè)計(jì)的專用分析儀器,。



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