用于确定燃料的燃烧值的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定燃料的燃烧值的装置(1)。所述装置(1)包括用于向所述装置(1)供应所述待测量燃料的燃料进口(40)。设有进气口(50)，用于向所述装置(1)供应含氧气体。所述装置(1)进一步包括连接至所述燃料进口(40)和所述进气口(50)的燃烧单元，所述燃烧单元设有用于使所述待测量燃料在其中燃烧的燃烧室(7)。连接至所述燃烧室(7)的出气口(8)可以排出燃烧后的气体。根据本发明专利技术的装置(1)包括流量测量单元(14)，所述流量测量单元(14)优选地为科里奥利类型，其设置在所述燃料进口(40)与所述燃烧室(7)之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 说明 本专利技术涉及。就这点而言，将燃料的燃烧值 定义为在燃料（完全）燃烧时释放的能量。 已知的用于确定燃料的燃烧值的装置是弹式热量计，例如从EP0 623 818A1得 知。所述弹式热量计包括封闭容器，在封闭容器中设有质量精确确定的待测燃料、含氧气体 和点火剂。内容器由外容器包围，在外容器中有水。利用弹式热量计，待测燃料连同含氧气 体一起被点燃。燃料会燃烧。释放出来的热会加热外容器中的水。可以通过测量由该燃烧 导致的水温增加来确定燃料的燃烧值。 在实践时，需要一种廉价且可靠的测量燃料（尤其是气态燃料）的燃烧值的方式， 其中，优选使用可管理装置，从而使得也可以现场实行测量，例如，在新的天然气田、页岩气 田或沼气厂处。因此，本专利技术的目的是提供一种。 为了实现该目的，本专利技术提供了一种上述类型的装置，所述装置包括： 燃料进口，所述燃料进口具有用于向所述装置供应待测量燃料的进料开口； 进气口，所述进气口具有用于向所述装置供应含氧气体的进气开口； 连接至所述燃料进口和所述进气口的燃烧单元，所述燃烧单元设有用于使所述待 测量燃料与所述含氧气体在其中的燃烧反应中发生化学反应的燃烧室； 出气口，所述出气口连接至所述燃烧室，用于排出在所述燃烧反应中产生的废气； 以及 用于至少测量由所述燃烧释放的能量的量的装置； 流量测量单元，所述流量测量单元设置在所述燃料进口的所述进料开口与所述燃 烧室之间。 通过使用本专利技术的装置，可以按照连续的方式向装置供应待测量燃料，将所述燃 料与供应的含氧气体混合，并且随后使燃料燃烧（无论是否连续），由此确定燃料的燃烧 值。这可以测量例如由非均匀燃料导致的燃烧值的变化。也可以精确地使含氧气体的供应 适应供应的燃料量，由此实现完全燃烧。此外，可以向燃烧室供应较小量的燃料，燃烧室由 此可以较小，从而，可以使用较小的样品来确定燃烧值。这意味着，可以使用较小的装置，从 而满足现场测量的需要并且实现本专利技术的目的。 在下文将描述的一个实施例中，可以提供具有按序为0. 1x0. 1x0.lm的尺寸的装 置。相较于已知的系统，这是明显地减小了尺寸，在一些情况下，已知的系统具有按序为 lxlxlm的尺寸。因此根据本专利技术的装置可以如此小，所以较小的样品即足够。由此，在小尺 寸实施例中，每分钟l_2ml的流速便足够，而已知的大系统需要每分钟高达5000ml的流速。 根据本专利技术的装置优选地包括用于确定燃料的密度和/或流速的流量测量单元。 合适的流量测量单元例如是科里奥利（Coriolis)类型的流量测量单元，其结构和操作众 所周知，例如从EP1719983得知，该专利的内容将以引用的形式并入本申请中。通过使用 该流量测量单元，可以按照较廉价且可靠的方式确定待测量燃料的流速（质量流量和/或 体积流量）。所述确定可以发生在燃料正好到达燃烧室之前，这会进一步增加装置的精确 度。另外，科里奥利类型的流量测量单元适合用于在供应待测量燃料的同时确定待测量燃 料的密度。由此，也可以随时测量密度，从而，若需要，在确定燃烧值时可以将所述密度的变 化纳入考虑，这进一步增加了精确度。上述流量测量单元（例如，科里奥利类型的流量测量 单元）的使用可以实现较紧凑的流量测量单元，从而可以使整个装置较小。另一有利方面 是该传感器较廉价这一事实。科里奥利类型的流量测量单元由此可以实现紧凑且可管理的 结构，除此之外，其较廉价。 科里奥利类型的流量测量单元的另一优点在于其非常适合用于测量气态燃料、液 态燃料甚或这两种燃料的组合的流速和/或密度。由此，可以确定气态燃料和液态燃料的 燃烧值。 如果测量了待测量燃料的密度，那么可以有效地确定燃料的所谓沃泊指数WI(MJ/ Nm3)。沃泊指数用于比较不同成分的燃料气体的燃烧值。沃泊指数可以通过下式计算得到： 其中，H为在特定体积量的燃料气体与空气完全燃烧期间生成的热量，或 者，换言之，燃烧值；Gs为燃料气体与空气在相同温度和相同压力下的质量密度（例如， 通过科里奥利类型的流量测量单元确定）之比。沃泊指数是对特定燃烧嘴上的不同气体的 可交换性的测量（measure)。具有相同沃泊指数的气体在给定的燃烧嘴上提供相同的热容 量。如果气体的沃泊指数未发生太大改变，那么用于特定燃料气体的燃烧嘴组在切换至不 同气体成分的情况下仅可以保持其热量容量。如果沃泊指数相差太大，那么燃烧嘴将不再 适当运作，需要重新调整。在实践时，对于工业使用，5%的波动仍认为是可以接受的；对于 家用，小于2%的带宽是适用的。 为了也能够利用装置本身确定沃泊指数，在本专利技术的一个实施例中，装置包括用 于优选地基于通过例如科里奥利类型的流量测量单元确定获得的密度来确定燃料的沃泊 指数的装置。就这点而言，可以使用上面描述的燃烧值H(MJ/Nm3)。 为了确定待测量燃料的燃烧值，优选地测量由燃烧导致的温度增加。在一个实施 例中，这可以通过如下实现：装置设有可以设置在燃烧单元上或附近的至少一个温度测量 元件。用于至少测量在燃烧时释放的能量的装置由此包括温度测量元件。在一个实施例 中，温度测量元件设置为与燃烧室相隔一定距离，从而使温度测量元件暴露于更小的温度 增加。温度测量元件可以是集成式铂电阻传感器。 在一个实施例中，装置包括设置在进气口的进气开口与燃烧室之间的另一流量测 量单元（例如，科里奥利类型）。含氧气体的质量流量可以通过使用所述流量测量单元来确 定并且可能通过其进行控制。可替代地或另外地，可以利用该流量测量单元来确定含氧气 体的密度，从而可以利用该流量测量单元更精确地确定沃泊指数。 如果装置设有用于优选地在待测量燃料到达燃烧室之前增加至少待测量燃料的 温度的加热元件，那么就实现了待测量燃料的可靠燃烧。该加热元件（例如，是电阻加热元 件的形式）可以将待测量燃料和/或含氧气体预热到升高的温度，例如，预热到约600°C或 另一值，这取决于待测量燃料的燃烧温度。当燃料与含氧气体混合时，升高的温度通常足以 获得自发燃烧。可能的情况是，可以设置另外的外部加热元件，这进一步加热了混合物，以 产生自发燃烧。也可以设置其他的燃烧装置。 如果装置包括系统芯片，该系统芯片具有设置在载体上的硅衬底，其中，系统芯片 设有流量测量单元和/或燃烧单元，那么获得了装置的非常紧凑和小尺寸的实施例。例如， 在EP2078936中描述了一种具有流量测量单元的实施例，该公开以引用的方式并入本申请 中。结合该实施例，可以使用芯片大小（按序为2x2cm)的传感器，从而相较于已知的系统， 尺寸在相当程度上得以减小。优点在于，科里奥利类型的流量测量单元适合与系统芯片中 的现有技术集成。 系统芯片可以设有开口，在该开口当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定燃料的燃烧值的装置，所述装置包括：燃料进口，所述燃料进口具有用于向所述装置供应待测量燃料的进料开口；进气口，所述进气口具有用于向所述装置供应含氧气体的进气开口；连接至所述燃料进口和所述进气口的燃烧单元，所述燃烧单元设有燃烧室，用于使所述待测量燃料与所述含氧气体在其中的燃烧反应中发生化学反应；出气口，所述出气口连接至所述燃烧室，用于排出在所述燃烧反应中产生的废气；以及用于至少测量由所述燃烧释放的能量的量的装置；流量测量单元，所述流量测量单元设置在所述燃料进口的所述进料开口与所述燃烧室之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·洛特斯，T·S·J·拉默林克，R·J·维格林克，A·J·穆里斯，M·G·帕普，M·J·德博尔，R·G·P·桑德斯，
申请(专利权)人：伯金有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL