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原文传递烃燃料气体组成和性质的测量

专利名称：	烃燃料气体组成和性质的测量
摘要：	一种可调谐二极管激光吸收光谱仪和一种处理吸收光谱的方法，其用于测量所选燃料气体组分的浓度并且计算几个燃料气体参数，包含热值、相对密度、可压缩性、理论烃液体含量和沃泊指数。在所描述的实体中，可调谐激光二极管(10)将近红外光(11)导入光学腔(16)中透过燃料气体样品。当在规定范围内调谐激光波长以构建所述燃料气体的腔增强吸收光谱A(2)时，传感器(20)测量离开所述腔的光的强度。一组预期组分物质的基础光谱用于分析所述光谱并且测定组分浓度Ca，包含甲烷、乙烷、二氧化碳和其它离散和结构化吸收体。关键地，通用宽带吸收用于对自身呈现为几乎无特点的吸收光谱的高级烃进行建模。随后，直接由所测定的组分浓度和表示所述高级烃的所述宽带吸收CBB计算所述燃料气体参数(F、Iw、G、Z、L)。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	瑞士;CH
申请人：	ABB 瑞士股份有限公司
发明人：	凯尔·欧文;马尼什·古普塔
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201780069636.3
公开号：	CN109983338A
代理机构：	北京律盟知识产权代理有限责任公司
代理人：	林斯凯
分类号：	G01N33/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	瑞士巴登
主权项：	1.一种可调谐二极管激光吸收光谱测定系统，其用于燃料气体测量，其包括：离轴积分腔输出光谱ICOS仪器，其具有至少一个具有规定可调谐波长范围的可调谐激光二极管，所述可调谐激光二极管提供离轴耦合到高精细度光学腔中的激光；进气口和出气口，其布置成使燃料气体流过所述腔；和光学传感器，其布置成测量离开所述光学腔的激光的强度，所述激光二极管在其波长范围内经调谐以使得所述传感器测量提供波长依赖性光学吸收光谱；计算机处理器，其用以接收来自所述光学传感器的测量结果并且用化学计量学拟合程序处理所述吸收光谱以测定所选燃料气体组分的浓度，所述处理器访问用于所述所选燃料气体组分的基础光谱的数据库，并且所述计算机处理器由所述测定的燃料气体组分浓度计算至少热值。 2.根据权利要求1所述的系统，其中基础光谱对于至少甲烷、乙烷以及用以表示高级烃的宽带偏移基础为可访问的。 3.根据权利要求2所述的系统，其中所述热值F由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中和为甲烷和乙烷的相应热值，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合热值的经验因数。 4.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器还由所述测定的燃料气体组分浓度计算相对密度、可压缩性、理论烃液体含量或沃泊指数中的任一个或多个。 5.根据权利要求4所述的系统，其中所述沃泊指数Iw由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和的浓度乙烷和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中和为甲烷和乙烷的相应沃泊指数，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合沃泊指数的经验因数。 6.根据权利要求4所述的系统，其中所述相对密度G由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中GCH4和GC2H6为甲烷和乙烷的相应相对密度，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合相对密度的经验因数。 7.根据权利要求4所述的系统，其中所述可压缩性Z由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中ZCH4和ZC2H6为甲烷和乙烷的相应可压缩性因数，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合可压缩性的经验因数。 8.根据权利要求4所述的系统，其中所述理论烃液体含量L由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中LCH4和LC2H6为甲烷和乙烷的相应理论液体含量值，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合理论液体含量的经验因数。 9.根据权利要求1所述的系统，其中待测定的一定浓度的所述所选燃料气体组分包含规定的燃料气体污染物质。 10.根据权利要求1所述的系统，其中规定的可调谐波长范围为涵盖具有最小交叉干扰的所述所选燃料气体组分的吸收带的近红外线波长范围。 11.一种测量燃料气体的热值的方法，其包括：在离轴积分腔输出光谱ICOS仪器中，将来自可调谐激光二极管的激光离轴耦合到高精细度光学腔中，所述激光二极管具有规定的可调谐波长范围，将燃料气体从进气口通过所述腔流动到出气口，通过光学传感器测量离开所述光学腔的激光的强度，同时将所述激光二极管在其波长范围内进行调谐以使得所述传感器测量提供波长依赖性光学吸收光谱；通过计算机处理器接收来自所述光学传感器的测量结果并且采用化学计量学拟合程序以处理所述吸收光谱以便测定所选燃料气体组分的浓度，所述处理器访问用于所述所选燃料气体组分的基础光谱的数据库，和由所述测定的燃料气体组分浓度计算至少热值。 12.根据权利要求11所述的方法，其中基础光谱对于至少甲烷、乙烷以及用以表示高级烃的宽带偏移基础为可访问的。 13.根据权利要求12所述的方法，其中所述热值F由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中和为甲烷和乙烷的相应热值，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合热值的经验因数。 14.根据权利要求11所述的方法，其进一步由所述测定的燃料气体组分浓度计算相对密度、可压缩性、理论烃液体含量或沃泊指数中的任一个或多个。 15.根据权利要求14所述的方法，其中所述沃泊指数Iw由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中和为甲烷和乙烷的相应沃泊指数，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合沃泊指数的经验因数。 16.根据权利要求14所述的系统，其中所述相对密度G由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中GCH4和GC2H6为甲烷和乙烷的相应相对密度，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合相对密度的经验因数。 17.根据权利要求14所述的系统，其中所述可压缩性Z由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中ZCH4和ZC2H6为甲烷和乙烷的相应可压缩性因数，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合可压缩性的经验因数。 18.根据权利要求14所述的系统，其中所述理论烃液体含量L由所述处理器基于所测定的甲烷的浓度和乙烷的浓度和所测定的表示高级烃的偏移基础光谱的浓度CBB来计算，以使得：其中LCH4和LC2H6为甲烷和乙烷的相应理论液体含量值，并且E为所述燃料气体混合物中的全部预期高级烃的复合理论液体含量的经验因数。 19.根据权利要求11所述的方法，其中由所述处理器测定的一定浓度的所述所选燃料气体组分包含规定的燃料气体污染物质。 20.根据权利要求11所述的方法，其中规定的可调谐波长范围为涵盖具有最小交叉干扰的所述所选燃料气体组分的吸收带的近红外线波长范围。
所属类别：	发明专利