[发明专利]用于确定含烃气体混合物的性质的方法及其装置

说明书

一种用于确定含烃气体混合物——尤其是天然气或沼气——的性质的方法，包括：使气体混合物流过测量装置；确定所述流动气体混合物的与压力和温度相关的粘度测量值、相关联的温度测量值和相关联的压力测量值；基于粘度测量值、相关联的温度测量值和相关联的压力测量值来确定表征流动气体混合物的能量含量的第一变量的第一值，其中表征能量含量的所述第一变量是流动气体混合物的沃泊指数或热值，其中沃泊指数是优选的。

技术领域

本发明涉及一种确定含烃气体混合物性质的方法及其装置。相关的气体混合物尤其是天然气或沼气。

背景技术

天然气是化石能量的载体。它具有的成分依赖于它来自于地层的哪个位置。天然气主要组分是甲烷，其具有例如为75％至99％的摩尔份数。天然气通常还含有大量的乙烷(1％至15％)、丙烷(1％至10％)、丁烷和乙烯。其它次要组分是硫化氢、氮、二氧化碳和水蒸气。

沼气是各种生物质发酵产生的不同组成的可燃气体混合物。它在原始状态下尤其含有甲烷(高达60％)和二氧化碳作为主要组分。其它成分是氮、氧、硫化氢、水蒸气和氨。硫化氢和氨需要在燃烧之前或馈入到天然气管网之前除去。同样，有利的是在燃烧之前除去二氧化碳。

为了能够可靠地控制燃烧过程，当气体混合物被供应到过程时，需要快速检测气体混合物的当前能量含量。

专利DE 69 231 977 T2和US 5,311,447 A1公开了根据气体混合物的热导率、热容量、光吸收和粘度来确定气体混合物的能量含量的方法。

能量含量的技术上更相关的表征由沃泊(Wobbe)指数W提供，沃泊指数W被定义为每单位体积H的能量含量与比重的平方根的商。比重是在相同压力和温度条件下可燃气体的密度ρ与干燥空气的密度ρ₀的商：

具有相等沃泊指数的气体混合物能够在燃烧器的操作期间直接互换使用。

国际标准ISO 6976规定了当气体的组成以物质量份额的形式已知时，用于计算干燥天然气、天然气替代气体和其它可燃气体的热值、发热值、密度、比重和沃泊指数的方法。该要求在正常情况下得到满足。

专利申请公开文本GB 2,296,091 A描述了一种基于气体混合物的热导率、密度、粘度和声速来确定气体混合物的热值或沃泊指数的方法。MEMS AG公司提供了一种称为气体QS的传感器，它基于气体混合物的热导率、热容量和密度来确定气体混合物的热值和沃泊指数。

然而，上述光学吸收或热参数(诸如，热导率和热容量)的测量是复杂的。

发明内容

因此，需要一种简单、鲁棒和可靠的方法以及相对应的测量装置，用于确定气体混合物的性质，尤其是其能量含量或沃泊指数。因此，本发明的目的是提供这样的方法和这样的装置。

本发明的目的通过独立权利要求1的方法和独立权利要求12的装置来实现。

本发明用于确定含烃气体混合物——尤其是天然气或沼气——的性质的方法包括：

使气体混合物流过测量装置；

确定流动气体混合物的与压力和温度相关的粘度测量值、相关联的温度测量值和相关联的压力测量值；

基于粘度测量值、相关联的温度测量值和相关联的压力测量值确定表征流动气体混合物的能量含量的第一变量的第一值，其中表征能量含量的第一变量是流动气体混合物的沃泊指数或热值，其中尤其是基于相关关系(correlation)计算进行第一变量的第一值的确定。