[发明专利]用于分析燃料气体的方法和系统

说明书

本发明涉及用于分析燃料气体的方法和系统(100)，其中预定量的燃料气体(110)与含氧气体(120)反应产生分析气体(130)，其中确定(140)该分析气体的氧含量，并且其中根据该分析气体的所确定的氧含量来评估(160)燃料气体的特性。

本发明涉及用于分析气体的方法和系统。

现有技术

对于气体(尤其是烃类气体或含烃气体)的某些化学工艺，为了最佳地执行这些工艺，了解气体的具体特性可能是重要的，尤其是如果这些特性随着时间的推移而变化。例如，对于气体或燃料气体的燃烧，可能期望了解气体的空气燃料比，该空气燃料比描述了用于最佳燃烧的空气与燃料气体之比。对于天然气而言尤其如此，因为天然气的组成常随着时间的推移而变化。

对于其他化学工艺，可能期望了解气体的具体组成，例如为了控制对应的工艺。然而，用于测量气体组成的方法(例如傅里叶变换红外光谱(FTIR)、质谱、气相色谱或气相色谱-质谱(GC-MS))昂贵、复杂并且精巧。在一些情况下，其他方法如红外气体分析仪不产生可靠或可重复的结果。

因此，本发明的目的是提供一种评估气体的特性的方法，该特性尤其是气体的组成或空气燃料比，特别是烃类气体或含烃气体的特性，或更一般地，与氧气反应的气体的特性。

发明内容

本发明涉及用于分析具有独立权利要求所述的特征的气体的方法和系统。根据本发明的该方法和该系统的优点和实施方案以类似方式根据以下描述产生。根据描述和附图，本发明的其他优点和实施方案将变得显而易见。

在这种上下文中，用词“气体”应理解为单一气体以及不同单一气体的混合物。气体尤其指烃类气体或包含一种或多种烃。具体地讲，该气体可以是天然气。更一般地，该气体由能够与氧气反应或相互作用的组分组成或包含能够与氧气反应或相互作用的组分。

将预定量或数量的气体(也称工艺气体)与含氧气体混合以产生分析气体。例如，氧气、空气和/或笑气可用作含氧气体。分析气体尤其指工艺气体和含氧气体的化学反应的产物。

为此，对应的分析系统包括适于将预定量的气体与含氧气体混合并产生分析气体的混合单元。例如，该混合单元可包括第一管道，气体被引导通过该第一管道，该第一管道与第二管道合并，含氧气体被引导通过该第二管道。

确定分析气体的氧含量。具体地讲，确定分析气体中的绝对氧含量或氧气浓度。为此，提供氧气确定单元，例如λ传感器和/或顺磁传感器和/或电流型传感器。具体地讲，分析气体被引导通过氧气确定单元，并且确定对应的分析气体流的氧含量。

氧气确定单元是尤其加热的，特别地是提供加热的λ传感器。因此，通过加热氧气确定单元，被引导通过氧气确定单的分析气体也被加热，使得化学反应尤其可被触发。

根据分析气体的所确定的氧含量对气体的特性进行评估。为此，提供了评估单元，并将其连接到分析系统。本发明因此提供了易于评估气体特性的新的可能。根据气体的具体组成，将发生气体和含氧气体的特定化学反应，并且分析气体将因此具有特定的氧含量。因此，分析气体的含氧量产生了就气体的特性(诸如组成)得出结论的可能性。

具体地讲，可预先了解气体的基本属性或性质。借助于根据本发明的分析方法，可具体地分析气体以了解基于该基本属性特性的其他特性。例如天然气的一个基本属性是它包含特定的烃、氢和氮作为主要组分。了解了这些组分如何与含氧气体进行反应，就可证实或证伪气体中组分的存在。作为一个特性，可以例如评估气体中是否确实含有该组分，尤其是其具体浓度。尤其可以以查找表的形式提供关于气体组分与含氧气体的特定反应或者气体中特定组分的含量与分析气体的氧含量之间的关系的知识。

应当理解，分析系统可以包括其他元件，例如泵、节流阀等。例如，可以特别地提供泵，以运送分析气体通过氧气确定单元。该泵尤其可以设置在氧气确定单元的下游。也可能不泵送气体而是将气体吸入，例如在气体包含可能损坏泵的组分的情况下。分析系统可以尤其被校准，例如借助于具有已知组成的已知测试气体。