[實用新型]一種測量混合氣體發熱量的裝置

有效

• 申請號: 201120367254.9
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN202230019U
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 胡雪蛟;劉翔
• 申請（專利權）人: 武漢米字科技有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及測量領域，尤其涉及一種測量混合氣體發熱量的裝置。

背景技術

在眾多領域中都需要對氣體尤其是混合氣體的發熱量進行測量，其中發熱量定義為單位質量的可燃物質與氧氣完全燃燒所釋放出的熱量，它是一個非常重要的參數，對汽機和爐膛等熱系統的效率與安全性具有重要影響，其微小的擾動都可能給整個系統的運行帶來問題，甚至出現安全事故。另外，天然氣、石油等能源產品進行貿易時也需要對其發熱量進行測量。對于發熱量的測量，要求其能夠簡單、快速、精確和安全的實現。

為了解決上述問題，現有技術中已經提出了如下的一些方法，但它們都存在一定缺點。

熱量計法。這是一種典型的直接測量發熱量的方法。其將一定量的試樣置于密封反應室中，在充足的氧氣條件下，將試樣完全燃燒，燃燒所釋放的熱量被反應室吸收，其溫升與試樣燃燒放出的熱量成正比，這樣發熱量就可以由燃燒前后的溫差計算出來。但是該方法有以下缺點，不適合現場實時測量：1)反應速度慢；2)校正與維修復雜；3)熱量損失、流量變化和其它參數對測量結構有較大影響；4)燃燒存在安全隱患。

色譜法。氣相色譜(GC)是基于時間差別的分離技術，將氣化的混合物或氣體通過含有某種物質的管，基于管中物質對不同化合物的保留性能不同而得到分離，這樣，就可以基于時間的差別對化合物進行分離。樣品經過檢測器以后，被記錄的就是色譜圖，每一個峰代表最初混合樣品中不同的組分，峰出現的時間稱為保留時間，可以用來對每個組分進行定性，而峰的大小、峰高或峰面積，則是組分含量大小的度量。得到各組分含量大小后，再乘以各自發熱量，就得到混合物總的發熱量。但是該方法容易受到像水蒸汽、硫化物等組分的影響，使測量結果誤差增大。另外，其反應時間較長、測量速度較慢，在實際應用中，測量的延遲可能導致計費錯誤，產生經濟損失。除此之外，GC的運行與維修代價也很高昂。

光譜吸收法。一種方法為利用半導體激光吸收光譜技術，測得混合氣體中不可燃組分的濃度(主要為CO₂)，在已知氮氣濃度與聲速的情況下，利用經驗公式求得混合氣體的發熱量。但是此方法需要知道氮氣的濃度以及額外的設備來測量聲速，增大了測量的復雜性，同時由于經驗公式可能隨地區及時間而變化，該方法的應用范圍也受到較大限制。另一種方法利用激光吸收光譜技術測量混合氣體完全燃燒的耗氧量，再根據燃燒耗氧系數得到發熱量。該方法需要氣體完全燃燒才能實現準確測量，氧氣工藝處理及消耗也導致運行成本增加，同時帶來了安全隱患。

因此，需要提供一種測量混合氣體發熱量的裝置以解決上述問題。

實用新型內容

為了解決該問題，本實用新型公開了一種測量混合氣體發熱量的裝置，所述裝置包括光學頭、準直透鏡、光探測器、支架、半導體激光器、轉換板、樣品室和反射鏡，所述支架設置在所述光學頭中，所述準直透鏡和所述光探測器設置在所述支架的下側，所述半導體激光器設置在所述支架的上側，所述反射鏡設置在所述裝置的下端，所述半導體激光器發出的激光通過所述準直透鏡后照射在所述反射鏡上，并反射至所述光探測器，所述光學頭下端設置有所述轉換板，所述轉換板上連接有所述樣品室。

較佳地，所述樣品室可以為單樣品室或者雙樣品室。

較佳地，所述半導體激光器包括多個激光器，每個所述激光器分別產生指定波長的激光。

較佳地，所述半導體激光器也采用波長可調的激光器。

根據本實用新型的測量混合氣體發熱量的裝置，可以直接且準確地測量混合氣體的發熱量，且該裝置結構緊湊、反應迅速、不消耗其它氣體、無燃燒、運行可靠、維修低廉。

在實用新型內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本實用新型內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

以下結合附圖，詳細說明本實用新型的優點和特征。

附圖說明

圖1是波長為23.1.54nm時，混合氣體中C3-C6氣體的吸收量與發熱量的關系圖；

圖2是波長為2301.0至2302.5nm時，混合氣體中C3-C6氣體的光譜吸收量；

圖3示出了根據本實用新型一個實施例的測量混合氣體發熱量的裝置的示意圖。

具體實施方式