熱值測(cè)量原理

1、熱值測(cè)量原理一、公司簡(jiǎn)介德國(guó)尤尼公司生產(chǎn)熱值、華白儀已有一百多年歷史，到目前為止世界各地工 業(yè)企業(yè)及市政煤氣廠使用18000多臺(tái)尤尼公司產(chǎn)品。其優(yōu)良的質(zhì)量，良好的性能， 合理的價(jià)格，及時(shí)、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)得到世界各地用戶的認(rèn)可。德國(guó)尤尼公司生產(chǎn)的熱值儀，是一種在線式連續(xù)測(cè)量?jī)x器，適合于多種場(chǎng)合 多種燃?xì)饣蚧旌蠚鉄嶂档臏y(cè)量，主要應(yīng)用于：1 氣體熱值的連續(xù)監(jiān)測(cè)；2 監(jiān)視或控制石油液化氣和空氣的混合燃料中的混合比值；3 監(jiān)視或控制冶金企業(yè)高爐、焦?fàn)t、轉(zhuǎn)爐煤氣熱值及各種混合燃?xì)饣旌媳戎担? 在以燃?xì)鉃槿剂系母鞣N工業(yè)爐窯的溫度控制系統(tǒng)；5煤（制）氣廠，玻璃及陶瓷工業(yè)中，華白指數(shù)的檢測(cè)與控制；6 適用于任何兩種

2、或多種燃?xì)馀浔?、控制? 與流量計(jì)同時(shí)使用，可用于燃?xì)鉄崃康木_計(jì)算。二、熱值儀的主要技術(shù)參數(shù)I. 型號(hào)：Smart 2002系列2測(cè)量范圍：可燃燒的任何潔凈氣體3. 精度：（熱值/華白、比重）± 0.8%FS4. 線性度：土 0.2%FS5. 重復(fù)性：土 0.5%FS6. 輸出：熱值、比重、華白指數(shù)420mA7. 環(huán)境溫度：538 E8. 供電電源:220/115V, 50/60HZ （可選），1.9A9. 輸入壓力：23KPa10. 耗氣量：15200 l/h （與燃?xì)夥N類(lèi)有關(guān)）II. 響應(yīng)時(shí)間：4秒（本機(jī)）12. 可選： 保護(hù)輸出（超上限、下限、或指定） RS232/RS485

3、接口 8路24VDC，1A報(bào)警繼電器觸電輸出。三、測(cè)量原理尤尼熱值儀是根據(jù)熱平衡原理進(jìn)行測(cè)量的。熱值計(jì)算公式：熱值二華白*JEs通過(guò)把煤氣華白和比重準(zhǔn)確測(cè)量出來(lái)分別輸入到微處理器中，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到 燃?xì)鉄嶂怠?. 華白指數(shù)測(cè)量華白指數(shù)是通過(guò)熱電堆測(cè)出來(lái)的。如下圖所示，被測(cè)燃?xì)膺M(jìn)入熱值儀后，通 過(guò)7、8減壓穩(wěn)壓閥，在此根據(jù)燃?xì)夥N類(lèi)及燃?xì)鉄嶂捣秶煌刑厥庠O(shè)計(jì)的噴嘴 及助燃空氣噴嘴，不同孔徑的噴嘴保證了燃?xì)夂椭伎諝獾淖罴讶紵浔?，然后進(jìn)入燃燒器2混合燃燒。另外，風(fēng)機(jī)通過(guò)變頻器將一定量的空氣送入燃燒室上方 與燃?xì)馊紵蟮臒釓U氣進(jìn)行混合， 熱電堆測(cè)出混合氣體的溫度，在燃?xì)饬俊⒖諝?量及環(huán)境條件不變的情

4、況下，華白指數(shù)與所測(cè)溫度成正比。華白指數(shù)解釋?zhuān)涸谌細(xì)夤?程中，對(duì)不同 類(lèi)型燃?xì)忾g 互換時(shí)，要考 慮衡量熱流量 大小的特性指 數(shù)。當(dāng)燃燒器 噴嘴前壓力不變時(shí)，燃具熱負(fù)荷Q與燃?xì)鉄嶂?H成正比，與燃?xì)庀鄬?duì)密度的平方根 S1/2成反比，而 H/ S1/2稱(chēng)為華白數(shù)。華 白數(shù)是代表燃?xì)馓匦缘囊粋€(gè)參 數(shù)。設(shè)兩種燃?xì)獾?熱值和密度均不相同，但只要它們的華白數(shù)相等，就能在同一燃?xì)鈮毫ο潞屯蝗季呱汐@得同一熱負(fù)荷。如果其中一種燃?xì)獾娜A白數(shù)較另一種大，則熱負(fù)荷也較另一 種大。因此華白數(shù)又稱(chēng)熱負(fù)荷指數(shù)。如果兩種燃具有相同的華白數(shù)，則在互換時(shí)能使燃具保持相同的熱負(fù)荷和一次空氣系數(shù)。如果置換氣的華白數(shù)比基準(zhǔn)氣大，則在

5、置換時(shí)燃 具熱負(fù)荷將增大，而一次空氣系數(shù)將減少。因此華白數(shù)是一個(gè)互換性指數(shù)。各國(guó) 規(guī)定在兩種燃?xì)饣Q時(shí)華白數(shù)的變化不大于土 5%10 %。粗熱值：是指1Nm3燃?xì)馔耆紵?，其煙氣被冷卻至原始溫度，而其中的水蒸氣以凝結(jié)水狀態(tài)排出時(shí)，所放出的熱量。凈熱值：是指1Nm3燃?xì)馔耆紵?，其煙氣被冷卻至原始溫度，但其中的水蒸氣仍為蒸氣狀態(tài)時(shí)，所放出的熱量 大卡*【=華白指數(shù)1Kcal=4.1819KJ粗熱值 高熱值凈熱值 低熱值1 華白差壓2燃燒器3.冷鳳斗熱電堆熱端5熱電堆冷端S輸岀信號(hào)7燃 氣壓力調(diào)節(jié)閥&華白差壓調(diào)節(jié)閥9空氣差壓10,箱體溫度11，燃燒室壁溫 度12空氣溫度13,比重單元1

6、4.岡機(jī)15.熱交換器13壓力變送器17,空 氣溫度點(diǎn)火變壓器19噴嘴如標(biāo)氣電磁閥21 燃?xì)怆姶砰y22保護(hù)電 阻2. 比重測(cè)量尤尼熱值儀配備有專(zhuān)門(mén)的比重測(cè)量單元。所謂比重就是燃?xì)馀c空氣的密度 比。其測(cè)量原理如下圖所示。比重單元測(cè)量示意圖它是按阿加密度計(jì)原理工作的。 在無(wú)燃?xì)膺M(jìn)入上腔情況下，那么上腔,下腔都 是空氣,這時(shí)電壓激勵(lì)比重單元中間的隔膜振蕩器振動(dòng)鼓膜，壓力傳感器測(cè)出的 振幅為AO, A0對(duì)應(yīng)的比重為1（即這時(shí)比重=空氣密度/空氣密度）,如果燃?xì)膺M(jìn)入 上腔,振幅變?yōu)锳1,則振幅差厶A= A1- AO.變成電信號(hào)經(jīng)過(guò)整流、濾波形成一個(gè) 和燃?xì)獗戎爻烧鹊?-5VDC信號(hào)，該信號(hào)輸入到CPU

7、就可折算出真實(shí)的比重的大 小，控制燃?xì)膺M(jìn)入比重測(cè)量單元上腔的流量穩(wěn)定就可準(zhǔn)確測(cè)出燃?xì)獾谋戎?四、熱值儀+預(yù)處理房間平面布局圖2500五、熱值儀+預(yù)處理房間立面布局圖30mm 乜30mm*J11 I50mm1不銹鋼換能器:六、預(yù)處理裝置測(cè)量原理預(yù)處理裝置是熱值測(cè)量系統(tǒng)中重要和關(guān)鍵的部分，樣氣處理效果的好壞將直接影響到熱值測(cè)量任務(wù)的成敗。1、原理框圖IS處埋裝置輸出模塊/藉細(xì)過(guò)濾醍3粗過(guò)總爲(wèi)氣水分離黑2、原理敘述：燃?xì)忸A(yù)處理系統(tǒng)是德國(guó) UNION公司采用國(guó)際先進(jìn)的處理過(guò)程氣中雜質(zhì)技術(shù)，針對(duì)中國(guó)冶金行業(yè)的高、 焦、轉(zhuǎn)爐煤氣雜質(zhì)含量高而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。煤氣通過(guò)取樣、兩級(jí)粗過(guò)濾、氣水分離、精細(xì)過(guò)濾、除去其中

8、水份、灰塵、焦油、萘、硫化氫物等有害雜質(zhì)確保 熱值測(cè)量?jī)x表不受腐蝕， 穩(wěn)壓后送出干凈的氣體供給熱值儀主機(jī)分析測(cè)量，確保熱值儀正常、準(zhǔn)確、穩(wěn)定運(yùn)行。3、配置包括：雙套一一水洗裝置、加熱裝置、兩級(jí)粗過(guò)濾器組、制冷系統(tǒng)、氣水分離器、精細(xì)過(guò) 濾器、減壓、穩(wěn)壓、電氣控制單元。4、技術(shù)特點(diǎn)：（1）部件都選用耐高溫、耐腐蝕材料。（2）采用冗余保證熱值測(cè)量在線連續(xù)性。（3）過(guò)濾器堵塞不需更換，通過(guò)清洗劑清洗后可以常年反復(fù)使用。（4） 經(jīng)過(guò)處理后雜質(zhì)含量：焦油 0.5mg/m3、萘0.5mg/m3、硫化氫全部除去、灰 塵5卩的顆粒、水份全部除去。總之，本套預(yù)處理裝置的過(guò)濾部分全部耐高溫、耐腐蝕，可反復(fù)使用；采用

9、先進(jìn)的 制冷技術(shù)，控溫性能好；過(guò)濾效果顯著、維護(hù)量小、運(yùn)行費(fèi)用低、性能穩(wěn)定可靠。經(jīng)過(guò)許多 中國(guó)用戶運(yùn)行驗(yàn)證，已得到用戶認(rèn)可！熱值儀測(cè)量的基本概念:定量燃?xì)馀c定量空氣混合燃燒后，燃燒的發(fā)熱量使得參與燃燒的介質(zhì)溫度升高T= CPs FsH-燃?xì)獾陌l(fā)熱量（KJ/m3）Fg燃?xì)獾牧髁浚╩3/h）Fs-燃燒后混合氣的流量（m3/h）CPs-燃燒后混合氣的定壓比熱（KJ/m3C ）因?yàn)榭諝饬髁縁a與燃?xì)饬髁縁g的比值很大Fa : Fg =50200: 1 所以 CPa CPsFs = Fa + Fg Fa (1+g)廠一加二一 -.-0HF哲 T 二 CPa Fa (1+g,Fa-空氣的流量（m3/h）C

10、Pa-空氣的定壓比熱（KJ/m3.C） g燃?xì)馀c空氣的流量比采用流量孔板測(cè)量燃?xì)饬髁亢涂諝饬髁靠煞謩e用下式表達(dá): Pa孔板前后的空氣差壓（Pa） Pg孔板前后的燃?xì)獠顗海≒a）P a 空氣密度（Kg/m3）p g 燃?xì)饷芏龋↘g/m3）Ka 空氣孔板常數(shù)Kg燃?xì)饪装宄?shù)將（3）、（4）代入（2） T 二Kg.H令：匚-: S： ，,.當(dāng)兩差壓相等或恒定時(shí)燃?xì)獾臒嶂禐椋篶/py_ VK計(jì)算系數(shù)由上式可測(cè)得熱值或熱值指數(shù)（華白指數(shù)Wobbe Index）Wobbe In dexW.I = K. T W.l華白指數(shù)PTr =r燃?xì)庀鄬?duì)密度由上式可見(jiàn)當(dāng)APa、 Pg一定時(shí) W與AT成正比，連續(xù)測(cè)量 T

11、就等于連續(xù)測(cè)量W.I同時(shí)如能測(cè)得燃?xì)獾南鄬?duì)密度就能得到該燃?xì)獾臒嶂?。K一般通過(guò)標(biāo)定獲得UNION 的熱值儀上配置有能連續(xù)測(cè)量過(guò)程燃?xì)饷芏鹊母呔劝?加密度計(jì)。干燥空氣的密度是 0.001239g伽3 各種不同氣體可以由此計(jì)算出對(duì)應(yīng)比重，因此我們也稱(chēng)之為比重單 元。SMART 系列熱值儀工作原理：當(dāng)符合要求的 13Kpa 標(biāo)準(zhǔn)樣氣或過(guò)程氣通過(guò)輸入電磁閥選擇 進(jìn)入熱值儀后，經(jīng)過(guò)一級(jí)穩(wěn)壓減壓閥后穩(wěn)定在 8mbar,再經(jīng)過(guò)比重單 元穩(wěn)壓減壓閥使比單元獲得 4mbar的穩(wěn)定差壓輸入，該數(shù)值通過(guò)比重 差壓變送器測(cè)得并送至 A/D 轉(zhuǎn)換后在顯示器上顯示。比重單元測(cè)得氣體的比重，該數(shù)值通過(guò)比重差壓變送器測(cè)得并

12、 送至 A/D 轉(zhuǎn)換后在顯示器上顯示，并參與熱值計(jì)算。被測(cè)氣體再進(jìn)入二級(jí)穩(wěn)壓減壓閥后穩(wěn)定在4mbar,進(jìn)入空氣煤氣分配器，該數(shù)值通過(guò)煤氣壓力變送器測(cè)得并送至 A/D 轉(zhuǎn)換后在顯 示器上顯示。 同時(shí)進(jìn)入空氣煤氣分配器的還有一次助燃空氣， 它來(lái)自 由變頻器控制的變頻風(fēng)機(jī)， 該風(fēng)機(jī)與安裝在二次助燃空氣管道上的孔 板和空氣差壓變送器及 A/D 轉(zhuǎn)換器組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使燃燒系統(tǒng) 獲得穩(wěn)定的助燃空氣，空氣差壓為4mbar該數(shù)值通過(guò)空氣差壓變送器 測(cè)得并送至 A/D 轉(zhuǎn)換后在顯示器上顯示，并參與控制?？諝饷簹夥峙淦魃嫌忻簹夂涂諝鈬娮欤鼈兊淖饔檬蔷_配比 兩者， 根據(jù)測(cè)量范圍噴嘴的結(jié)構(gòu)和尺寸有所不同， 充分混合的并符合 要求氣體進(jìn)入燃燒器， 自動(dòng)點(diǎn)燃，與二次助燃空氣在此充分燃燒， 燃 燒的混合氣體溫度升高，與燃燒前混合氣體溫度有一溫差既厶T。該數(shù)值由熱電堆測(cè)得