CN102080602A - 用于控制燃料混合的系统和方法 - Google Patents

Abstract

提供用于控制燃料混合的系统和方法。可识别与配置成接收组合燃料的机器的操作关联的一个或多个参数。可确定提供给机器的组合燃料的燃料流量。至少部分根据所识别参数，可确定包含在组合燃料中的第一燃料类型与所确定燃料流量的比率。第一燃料类型可具有比包含在组合燃料中的第二燃料类型更大的热值。第一燃料类型的流量可至少部分根据比率来设置。在设置第一燃料类型的流量之后，可确定组合燃料的燃料流量的能含量，并且第一燃料类型的流量可至少部分根据所确定能含量来调整。

Description

用于控制燃料混合的系统和方法

技术领域

一般来说，本发明的实施例涉及燃料驱动机器(fuel-powered machine)，更具体来说，涉及用于控制提供给机器的燃料的混合的系统和方法。

背景技术

例如燃气轮机、动力产生装置等的某些机器利用燃料来驱动其操作。例如，燃气轮机可燃烧例如天然气等燃料，以便转动涡轮节(turbine section)并且产生功。在某些工业环境中，其它过程和/或系统的一个或多个副产品或排放物可用作燃料源来驱动(power)涡轮或其它机器。这各种燃料源可在提供给机器之前被调和或混合。例如，在炼铁厂中，可混合焦炉气(coke oven gas)和高炉气(blast furnace gas)，以便形成用于驱动燃气轮机的组合燃料源。

在常规系统中，通常将具有较高热值的第一燃料加入具有较低热值的第二燃料，并且将组合燃料提供给机器。例如，通常将焦炉气加入高炉气，并且将组合气体提供给燃气轮机。但是，常规系统常常以固定比率来混合气体，或者提供调整气体的混合物的比较有限功能性。相应地，在燃气轮机的操作条件的变化、例如瞬态事件和/或负荷变化期间，即使增加组合气体的流量(flow)，组合气体也可能不满足燃气轮机的功率要求。另外，固定比率可能利用比涡轮的适当操作所需的更大数量的高热值气体，由此导致更高的燃料成本。

相应地，需要用于控制燃料混合的改进系统和方法。

发明内容

上述需要和/或问题的部分或全部可通过本发明的某些实施例来解决。本发明的实施例可包括用于控制提供给机器的燃料的混合的系统和方法。根据本发明的一个实施例，公开一种用于控制燃料混合的方法。可识别与配置成接收组合燃料的机器的操作关联的一个或多个参数。组合燃料可包括多个燃料类型。可确定提供给机器的组合燃料的燃料流量。至少部分根据所识别的一个或多个参数，可确定多个燃料类型的第一燃料类型与组合燃料的燃料流量的比率。第一燃料类型可具有比多个燃料类型的第二燃料类型更大的热值。第一燃料类型的流量可至少部分根据所确定比率来设置。在设置第一燃料类型的流量之后，可确定组合燃料的燃料流量的能含量(energy content)，并且第一燃料类型的流量可至少部分根据所确定能含量来调整。在某些实施例中，该方法可以是由关联机器控制器的一个或多个计算机所执行的计算机实现方法。

根据本发明的另一个实施例，公开一种用于控制燃料混合的系统。该系统可包括至少一个传感器、至少一个存储器和至少一个处理器。至少一个传感器可以可操作成测量提供给机器并且包括多个燃料类型的组合燃料的燃料流量。至少一个存储器可以可操作成存储计算机可执行指令。至少一个处理器可配置成访问至少一个存储器，并且运行计算机可执行指令以执行下列步骤：识别与机器的操作关联的一个或多个参数；从至少一个传感器接收与所测量燃料流量关联的信息；至少部分根据所识别的一个或多个参数来确定多个燃料类型的第一燃料类型与所测量燃料流量的比率，其中第一燃料类型具有比多个燃料类型的第二燃料类型更大的热值；至少部分根据所确定比率来设置第一燃料类型的流量；在设置第一燃料类型的流量之后接收与组合燃料的燃料流量的能含量关联的测量数据；以及至少部分根据所接收测量数据来调整第一燃料类型的流量。

通过本发明的各个实施例的技术，认识到其它系统、方法、设备、特征和方面。本文中详细描述并且作为要求保护的发明的一部分来考虑本发明的其它实施例和方面。参照描述和附图可理解其它实施例和方法。

附图说明

通过以这种方式概括地描述了本发明，现在将参照附图，附图不一定按比例绘制，包括：

图1是根据本发明的一个说明性实施例、用于控制燃料混合的一个示例系统的示意图。

图2是根据本发明的一个说明性实施例、用于控制燃料混合的一个示例方法的流程图。

具体实施方式

下面参照附图更全面地描述本发明的说明实施例，附图中示出本发明的部分而不是全部实施例。实际上，本发明可通过许多不同形式来实施，而不应当认为是局限于本文所述的实施例；相反，提供这些实施例，以使本公开将满足适用法律要求。相似的标号通篇表示相似的元件。

为了便于本公开，术语“机器”可表示利用燃料进行操作的任何适当装置、系统、方法和/或装置和/或系统和/或方法的组合。在某些实施例中，机器可利用多个源和/或类型的燃料。机器的示例包括但不限于燃气轮机、动力产生装置、旋转机器、活塞式发动机、蒸汽锅炉等等。

所公开的是用于控制提供给例如燃气轮机等机器的燃料的混合的系统和方法。可识别与配置成接收组合燃料的机器的操作关联的一个或多个参数。例如，可识别或确定燃气轮机的操作参数、如负荷。组合燃料可包括多个燃料类型。可确定提供给机器的组合燃料的燃料流量。至少部分根据所识别的一个或多个参数，可确定多个燃料类型的第一燃料类型与组合燃料的燃料流量的比率。第一燃料类型可具有比多个燃料类型的第二燃料类型更大的热值。第一燃料类型的流量可至少部分根据所计算比率来设置。在设置第一燃料类型的流量之后，可确定组合燃料的燃料流量的能含量，并且第一燃料类型的流量可至少部分根据所确定能含量来调整。在某些实施例中，该方法可以是由关联机器控制器的一个或多个计算机所执行的计算机实现方法。

本发明的各个实施例可包括便于控制燃料混合的一个或多个专用计算机、系统和/或特定机器。根据各个实施例中的需要，专用计算机或特定机器可包括大量不同的软件模块。下面更详细地进行说明，在某些实施例中，这些各种软件部件可用于动态控制提供给例如燃气轮机或其它动力产生装置等机器的组合燃料的混合。

本文所述的本发明的某些实施例可具有控制提供给机器的组合燃料的混合的技术效果。本发明的某些实施例还可具有动态调整组合燃料的混合物的技术效果。例如，例如焦炉气和高炉气等两个燃料源的混合可按照本发明的一个示例实施例来控制。

图1是根据本发明的一个说明性实施例、用于控制燃料混合的一个示例系统100的框图。图1所示的系统100可包括一个或多个燃料源105和110、一个或多个流量计115和120、一个或多个热含量或卡路里测量装置125和130、一个或多个阀门135、140和145以及控制器150。

本发明的某些实施例可用于控制例如气体等燃料源的混合或调和，以便向例如燃气轮机等机器提供组合燃料。可利用本发明的实施例的示例环境是产生大量烃气的炼铁厂、炼钢厂或者其它适当工业场所。例如，炼铁厂可配备炼焦炉和高炉或熔炼炉。炼焦炉可从煤产生焦炭，并且焦炉气(COG)可在这个生产期间在炼焦炉中生成。COG可包括各种成分，例如氢、一氧化碳、甲烷、氮和/或二氧化碳。另外，COG可以是包含相对高的低热值和/或能含量的气体。高炉可以是用于产生生铁的炉，并且高炉气(BFG)可在这个过程期间产生。BFG也可包括各种成分，例如一氧化碳、氢、二氧化碳和/或氮。另外，BFG可具有比COG更低的低热值。可组合或混合COG、BFG和/或其它气体，以便形成提供给例如燃气轮机等一个或多个机器的组合燃料。根据本发明的一个方面，可至少部分根据燃气轮机的能量消耗要求将COG添加到BFG。在这点上，可节省通常比BFG更宝贵的COG。

根据本发明的一个方面，可提供任何数量的燃料源、如燃料源105、110。多个不同类型的燃料可从燃料源提供，以便传递给机器或机器部件。例如，燃料可从燃料源105、110提供给燃气轮机的燃烧室部分160。各燃料源可以是任何适当的燃料源或者燃料供应源，例如燃料箱、管线、燃料管线等等。另外，各燃料源105、110可以可操作成提供单独类型的燃料；但是，在各个实施例中，单个类型的燃料可根据需要由多个燃料源来提供。利用燃气轮机的示例，第一燃料源105可以是例如焦炉气(COG)、氢、天然气等具有相对高的低热值或能含量的气体源。第二燃料源110可以是例如高炉气(BFG)或Linz Donawitz(LD)气体等具有比第一燃料源105更小的低热值的气体源。虽然燃气轮机用作机器的一个示例，但是本发明的各个实施例可同样适用于其它类型的机器，例如其它动力产生装置、旋转机器、活塞式动力产生机、蒸汽锅炉等等。

继续参照图1，任何数量的燃料管线、燃料供应管线和/或燃料管道可用于从燃料源105、110向机器或者机器的一个或多个部件、如燃气轮机的燃烧室部分160供应或提供燃料。各燃料管线可包括便于将燃料提供给机器或机器部件的任何适当装置、设备、系统和/或方法。例如，燃料管线可包括配置成将燃料从燃料源提供给机器或机器部件的管道和/或其它适当流量室(flow chamber)。另外，任何数量的控制阀或其它适当流量控制装置可用于控制通过燃料管线的燃料的流量。如图1所示，可提供第一燃料管线112和第二燃料管线114。第一燃料管线112可将燃料从第二燃料源110(例如BFG)提供给机器部件、如燃烧室160。第二燃料管线114可将燃料从第一燃料源105(例如COG)提供给第一燃料管线112。在这点上，第一燃料和第二燃料可经过组合、混合或调和，以便形成可提供给机器部件的组合燃料。根据本发明的一个方面，来自第一燃料源105的燃料可在比来自第二燃料源110的燃料更高的压力下存储或传输。在这点上，可把来自第一燃料源105的较高能含量燃料添加到来自第二燃料源110的较低能含量燃料。例如，COG可保持在大约十七(17)磅/平方英寸(psi)(117kPa)，而BFG可保持在大约十五(15)psi(103kPa)。

继续参照图1，一个或多个阀门可与各燃料管线关联。例如，第一截止阀145可与第一燃料管线112关联。另外，第二截止阀140和流量控制阀135可与第二燃料管线114关联。第一截止阀145和第二截止阀140可以是便于控制从燃料源105、110进入相应燃料管线112、114的气体的适当阀门或其它机构。截止阀140、145可选择性地开启和/或闭合，以便控制从燃料源105、110提供给关联燃料管线112、114的燃料量或供应量。流量控制阀135可以是任何适当的阀门、装置、机构、系统和/或阀门、装置、机构和/或系统的组合，其便于对第一燃料源105所提供的燃料流加入第二燃料源110所提供的燃料流的控制。例如，流量控制阀135可便于COG流入BFG流的控制。在这点上，可将较高能量的燃料流选择性地添加到较低能量的燃料流和/或与其进行组合。流量控制阀135可选择性地开启、闭合和/或调节，以便控制来自第一燃料源105、添加到由第二燃料源110所提供的燃料中的燃料量或供应量。例如，流量控制阀135的位置可经过调整，以便控制添加到BFG流中的COG流的量。

根据本发明的各个实施例中的需要，任何数量的传感器和/或其它适当测量装置可包含在系统100中，例如流量计、热量计、气相色谱仪、温度传感器、压力传感器等等。这些传感器可用于在系统100中进行与燃料流和/或燃料流的特性关联的各种测量。可进行的测量的示例包括但不限于体积流量测量、质量流量测量、能含量流量测量、温度测量、压力测量等等。如图1所示，可提供一个或多个流量计115、120。流量计115、120可以是可操作成测量通过燃料管线所传输的燃料的流率的任何适当流量计或装置。例如，流量计115、120可测量通过燃料管线传输的燃料的体积流率、质量流率和/或热质量流率。可根据本发明的各个实施例中的需要使用大量不同类型的流量计，例如文丘里(venture)流量计、超声流量计、机械流量计、基于压力的流量计、光学流量计等等。参照图1，组合燃料流量计115可以可操作成测量在把来自第一燃料源105的第一燃料类型添加到来自第二燃料源110的第二燃料类型110之后的组合燃料流量。例如，组合燃料流量计115可以可操作成测量COG和BFG的组合流量。在某些实施例中，组合燃料流量计115可以是venture流量计。类似地，第一燃料类型流量计120可以可操作成测量在将第一燃料类型的流量与第二燃料类型的流量进行组合之前的第一燃料类型(例如，COG或另一个较高能含量燃料类型)的流量。在某些实施例中，第一燃料类型流量计120可以是超声流量计。根据需要，多个或冗余流量计可用于测量或确定特定燃料流(particular fuel flow)，并且提高测量或确定的准确度。

另外，在本发明的某些实施例中，可提供可操作成测量燃料流的能含量和/或热容量的一个或多个热容量传感器和/或测量装置。例如，可提供一个或多个热量计和/或气相色谱仪，它们可操作成测量或确定能含量和/或热容量。根据本发明的各个实施例中的需要，可使用大量不同类型的热量计，例如差分扫描热量计、等温微热量计、滴定热量计和/或加速速率热量计。根据需要，多个或冗余热量计或其它装置可用于测量或确定特定燃料流，并且提高测量或确定的准确度。如图1所示，第一热量计125或热量计组可用于测量在组合燃料流由一个或多个压缩机155压缩之后的组合燃料流的热含量。在这点上，第一热量计125可考虑由于压缩组合燃料流而可能发生的水漏失。类似地，第二热量计130或热量计组可用于测量在组合燃料流由一个或多个压缩机155压缩之前的组合燃料流的热含量。

继续参照图1，在本发明的某些实施例中，可以可选地提供一个或多个压缩机155或压缩机部分。压缩机155可以可操作成增加组合燃料流的压力或者以其它方式压缩组合燃料流。在这点上，可从组合燃料流中去除水和/或其它添加剂。例如，对于由BFG和COG组成的组合燃料流，水在燃料量的压缩期间可能漏失。在这点上，压缩燃料流的能含量可比未压缩燃料流要高。根据本发明的各个实施例中的需要，可使用大量不同类型的压缩机，例如离心压缩机、斜置压缩机、轴流压缩机、活塞式压缩机、旋转旋叶式压缩机、涡旋式压缩机和/或膜片式压缩机。在某些实施例中，压缩机155可以是燃气轮机或其它机器的适当压缩机部分。

除了与系统100关联的传感器之外，根据本发明的各个实施例中的需要，任何数量的传感器可与机器关联。例如，适当的压力传感器、温度传感器等可与燃气轮机或其它机器关联。另外，根据需要，一个或多个连接、如下面所述的连接165可便于各种传感器和/或测量装置和控制单元150之间的通信。

系统100还可包括至少一个控制器150或适当控制系统。控制器150可以可操作成监测和/或控制燃料类型的混合，以便形成可提供给机器或机器部件、如燃气轮机的燃烧室160的具有预期特性的组合燃料。例如，控制器150可以可操作成确定应当添加到第二燃料类型的第一燃料类型的量，例如应当添加到BFG的COG的量。另外，控制器150可监测燃料类型的混合之后的组合燃料流，并且动态调整添加到第二燃料类型的第一燃料类型的量。在进行这种操作时，控制器150可从任何数量的传感器或者系统100的其它部件和/或从外部部件或系统接收测量数据、计算和/或其它数据。根据需要，控制器150可控制一个或多个阀门135、140、145的操作，以便控制各种燃料类型的混合或调和。如图1所示，多个连接165可便于控制器150与系统100中包含的各种阀门135、140、145和/或传感器115、120、125、130之间的通信。大量不同类型的适当连接可用于便于通信，例如直接网络连接、局域网连接、广域网连接、因特网连接、Bluethoth^TM使能连接(BLUETOOTH SIG，INC.拥有的商标)、射频网络连接、蜂窝网络连接、任何适当的有线连接、任何适当的无线连接和/或连接的任何适当组合。

继续参照图1，控制器150可以是适当的处理器驱动装置，它能够控制多个燃料类型的混合或调和，以便产生组合燃料。适当控制器的示例包括但不限于专用电路、微控制器、微型计算机、个人计算机、服务器、其它计算装置等等。在某些实施例中，控制器150可以是或者可结合到关联涡轮机、电源和/或发电厂(power plant)的监控命令和数据获取(SCADA)系统。控制器150可包括任何数量的处理器161，它们便于运行计算机可读指令以控制该控制器150的操作。通过运行控制多个燃料类型的混合或调和关联的计算机可读指令，控制器150可形成控制燃料混合的专用计算机。

除了一个或多个处理器161之外，控制器150还可包括一个或多个存储器装置162或者一个或多个输入/输出(“I/O”)接口163以及一个或多个网络接口164。一个或多个存储器装置162或存储器可以是任何适当的存储器装置，例如高速缓存、只读存储器装置、随机存取存储器装置、磁存储装置等等。一个或多个存储器装置162可存储由控制器150所使用的数据、可执行指令和/或各种程序模块，例如数据文件165、操作系统166和/或流量控制模块167或流量控制应用程序。数据文件165可包括与机器的操作关联的存储数据、与燃料源105、110关联的存储数据、与燃料类型(例如燃气轮机应用的COG和BFG)关联的存储数据、从各种传感器所接收的存储测量数据、与阀门135、140、145操作关联的存储数据和/或与各种燃料混合计算和/或燃料流量计算关联的数据。

在本发明的某些实施例中，控制器150可包括任何数量的软件应用程序，它们被运行以便于控制器150的任何操作。软件应用程序可包括由一个或多个处理器161可执行的计算机可读指令。计算机可读指令的执行可形成专用计算机，它便于组合燃料的混合或调和。作为软件应用程序的一个示例，控制器150可包括操作系统(“OS”)166，它控制控制器150的总体操作，并且便于运行附加软件应用程序。控制器150还可包括流量控制模块167，它可操作成控制和/或调整可提供给机器或机器部件的组合燃料的混合。例如，流量控制模块167可根据机器的一个或多个参数或特性来设置第一燃料类型的流量，以及流量控制模块167可监测包括第一燃料类型的组合燃料的特性，并且动态调整第一燃料类型的流量。在这点上，流量控制模块167可控制各种燃料类型的混合，以便产生满足或符合机器的操作要求的燃料。例如，可动态混合满足机器的能量要求的组合燃料。

下面针对图2来提供可由流量控制模块167执行的操作的一个示例。另外，虽然流量控制模块167在图1中示为单个部件，但是流量控制模块167的操作可根据本发明的各个实施例中的需要由任何数量的部件、应用程序和/或软件模块来执行。

一个或多个I/O接口163可便于控制器150与一个或多个输入/输出装置之间的通信，输入/输出装置例如是通用串行总线端口、串行端口、磁盘驱动器、CD-ROM驱动器和/或例如显示器、键盘、小键盘、鼠标、控制面板、触摸屏显示器、话筒等的一个或多个用户接口装置，它们便于与控制器150的用户交互。一个或多个I/O接口163可用于接收或收集来自大量输入装置的数据和/或用户指令。根据本发明的各个实施例中的需要，所接收数据可由控制器150来处理，和/或存储在一个或多个存储器装置162中。

一个或多个网络接口164可便于将控制器150连接到一个或多个适当网络和/或连接，例如便于与关联系统100的阀门135、140、145和/或各种传感器115、120、125、130进行通信的连接165。在这点上，控制器150可接收来自一个或多个传感器的数据，和/或将数据和/或命令传递给阀门。一个或多个网络接口164还可便于将控制器150连接到一个或多个适当网络，例如局域网、广域网、因特网、蜂窝网络、射频网络、Bluetooth^TM使能网络(由BLUETOOTH SIG，INC.拥有的商标)、Wi-Fi^TM使能网络(由Wi-Fi Alliance Corporation拥有的商标)、基于卫星的网络、任何有线网络、任何无线网络等等，供与外部装置和/或系统进行通信。

按照需要，本发明的实施例可包括具有比图1所示部件更多或更少部件的系统100。图1的系统100仅作为举例来提供。

图2是示出根据本发明的一个说明性实施例、用于控制燃料混合的一个示例方法200的流程图。该方法可与一个或多个燃料混合系统、如图1所示的系统100结合使用。换言之，方法200可由例如图1所示的燃料控制模块147等适当燃料控制模块使用以用于动态控制可提供给机器或机器部件、如燃气轮机的燃烧室的组合燃料的混合。

方法200可在框205开始。在框205，可识别或确定与机器的操作关联的一个或多个参数。机器可以是配置成从多个燃料源接收组合、调和或混合燃料的机器。例如，机器可以是燃气轮机，它配置成接收由多个不同燃料类型组成的组合燃料。燃料类型之一可具有比另一个燃料类型相对更高的低热值和/或能含量。可能可取的是，控制较高能含量燃料类型的量，以便节省那个燃料类型。作为一个示例，燃气轮机可配置成接收由添加到BFG的COG组成的组合燃料。在本发明的各个实施例中，可根据需要识别任何数量和/或类型的参数。使用燃气轮机的示例，所识别参数可包括但不限于燃气轮机的燃烧室部分的出口温度、燃气轮机的负荷、燃气轮机中的压力、燃气轮机中的温度和/或燃气轮机的排气温度。

在框210，可确定或识别提供给机器或者机器预期的总或者组合燃料流量。例如，提供给机器的组合燃料的总燃料流量可由一个或多个适当传感器或测量装置、如图1所示的组合燃料流量计115来测量。作为另一个示例，可识别或确定机器的预期燃料流量。预期燃料流量可利用例如机器的操作温度或操作特性等的大量参数来确定。根据需要，预期燃料流量可利用一个或多个查找表和/或模型来确定。例如，给定燃气轮机的负荷或者燃气轮机燃烧室的出口温度，可识别或确定待提供给燃气轮机的预期燃料流量。

在框215，可确定或计算包含在组合或调和燃料中的第一燃料类型(例如COG)与总燃料流量的比率。对于任何给定燃料流量，燃料流量的某个百分比可由具有较高能含量或低热值的燃料类型组成。在这点上，可取得总燃料流量的期望低热值或能含量阈值，并且可保持机器的期望操作。在某些实施例中，百分比或比率可至少部分根据与机器的操作关联的一个或多个所识别参数来确定。例如，可使用一个或多个查找表和/或模型，它们考虑操作特性，并且确定应当包含在组合燃料中的第一燃料类型的比率或百分比。

使用将COG混合到BFG中并且将组合燃料提供给燃气轮机的一个示例，可确定COG与组合燃料的比率。该比率可至少部分根据一个或多个所识别操作条件来确定。例如，COG的百分比在基本负荷操作条件下比在启动操作条件下更低。作为另一个示例，COG的百分比在最小负荷操作条件下比在最大负荷操作条件下更低。COG与总燃料流量的比率或百分比的初始确定可进行各种假设，以便提供一种用于确定待供应的COG的量的比较有效且有利的方法。例如，可假定COG和BFG的组成相对一致。另外，在某些实施例中，比率可包括在压缩总燃料或组合燃料时对于水漏失的校正。换言之，可假定存在可能在压缩期间从组合燃料漏失的水蒸汽的比较恒定百分比。用于确定应当是COG的总燃料流量的百分比的示例等式如下式一(1)所示：

$m_{\mathrm{COG}}=m_{\mathrm{TOT}}*\frac{({\mathrm{LHV}}_{\mathrm{TOT}}-{\mathrm{LHV}}_{\mathrm{BFG}})-[\frac{m_{H2O}}{(m_{\mathrm{TOT}}+m_{H2O})}*{\mathrm{LHV}}_{\mathrm{BFG}}]}{({\mathrm{LHV}}_{\mathrm{COG}}-{\mathrm{LHV}}_{\mathrm{BFG}})}---\left(1\right)$

参照上式，COG的质量流量可使用组合燃料的总质量流量、包含在燃料中的水的预计或估计质量流量以及COG、BFG和组合燃料的低热值来确定。作为利用等式1的计算的一个示例，燃气轮机的最小负荷条件可要求能含量大约为1200千卡每牛顿立方米(kcal/Nm³)的燃料流量。可确定，最小负荷条件的期望COG流量大约为6.8磅/秒(lb/s)。换言之，应当是COG的总燃料流量的百分比可确定为大约百分之5.8(％)。在最大负荷条件下，燃料流量的所需能含量可大约为1050kcal/Nm³。最大负荷条件的期望COG流量可确定为大约9.0lb/s或者大约为总燃料流量的3.6％。压缩期间从总燃料的水漏失在最小负荷时可大约为6.3lb/s以及在最大负荷时可大约为9.5lb/s。等式1是在本发明的各个实施例中可使用的示例等式。在本发明的其它实施例中，可根据需要使用其它等式来确定要包含在给定组合燃料流中的COG的量。

在框220，第一燃料类型的流量可至少部分根据所确定比率或百分比来设置。例如，在框215确定比率或百分比之后，可将所确定比率或百分比与在框210所确定的总燃料流量相乘。乘法的结果可用于设置第一燃料类型的流量。为了设置第一燃料类型的流量，可操纵或控制一个或多个阀门、如图1所示的流量控制阀135的位置(其控制第一燃料类型的流量)，以便提供将要与第二燃料类型(例如BFG)混合的第一燃料类型(例如COG)的期望的量。

在框220基于一个或多个操作条件的第一燃料类型的流量的初始设定可提供比较快速准确的控制方法，它能够响应燃料流量的快速瞬变。但是，流量的初始设定可能没有考虑燃料组成的偏差或者从组合燃料流中去除的水的实际量。相应地，可实现动态微调功能，以便校正提供给机器的组合燃料的低热值的任何偏差。

一旦在框220设置了第一燃料类型的燃料流量，则可监测并且动态调整组合燃料的流量，以便保持组合燃料的期望低热值。例如，在框225，组合或总燃料的能含量可利用例如图1所示的一个或多个热量计125、130等一个或多个适当感测装置来确定或计算。根据在框225的能含量确定，第一燃料类型的流量可在框230动态调整。第一燃料类型的燃料流量可在机器的操作期间连续监测和/或调整。如果机器的操作条件发生变化，则第一燃料类型的新设置点可按照以上参照框205至220所述方式来确定。

热量计125、130可定位在例如图1所示的压缩机155等压缩机之前或之后。备选地，可在总组合燃料的压缩之前和之后使用热量计。热量计可测量或确定组合燃料流的能含量。可把从热量计所接收的测量数据提供给与控制器150关联的一个或多个调整装置或调整部件，例如一个或多个比例积分(PI)调节器和/或一个或多个比例积分微分(PID)调节器。调整装置可至少部分根据所接收测量数据来调整燃料流量阀135的设置点。换言之，燃料流量阀135的位置可动态调整。在这点上，实际燃料流的期望能含量或低热值与预计或期望燃料流之间的任何差异可减小或消除。

在某些实施例中，在燃料流量阀135与热量计之间可存在燃料传输和/或传感器延迟。传输延迟可随燃料流量和/或随组合燃料的不同组成而改变。另外，延迟对于定位在压缩机之后的热量计125会更大。为了考虑这个延迟，可在与控制器150关联的调整装置和/或控制器150中提供滞后。在某些实施例中，滞后可按照与机器关联的操作模式和/或操作条件来改变。例如，PI调节器可利用热量计的输出作为反馈，以及利用滞后选择或设置的燃料低热值作为设置点。PI调节器的输出可以是第一燃料流量偏置(flow bias)。在某些实施例中，第一燃料流量偏置可钳制在例如加或减一半百分比的极限等各种极限或阈值之间，以便限制它对最终低热值的影响。可将偏置添加到先前建立的第一燃料流量设置点，并且设置点可利用该偏置来调整。在这点上，第一燃料类型的流量可动态调整。

方法200可在框230之后结束。

图2的方法200中所述和所示的操作可根据本发明的各个实施例的需要按照任何适当顺序来实现或执行。另外，在某些实施例中，操作的至少一部分可并行执行。此外，在某些实施例中，可执行少于或多于图2所述的操作。

本发明的实施例可在变化条件和/或操作参数期间准确地混合或调和组合燃料。另外，混合或调和可采用有利方式实现。与只依靠使用热量计的燃料混合系统的速度相比，本发明的各个实施例的速度可大许多，因为本发明的实施例可比较迅速地感测并且响应流量的变化和/或瞬态事件。甚至快速热量计也可能具有大约10秒的传感器延迟。通过利用热量计作为辅助微调，可减小热量计延迟的影响。另外，可降低与漂移热量计或者可能要求校准的热量计关联的风险。

本发明的实施例还可有助于具有较高低热值的燃料类型(例如COG)的节省，并且因此比具有低能含量的燃料类型(例如BFG)具有更高的经济价值。

以上参照根据本发明的示例实施例的系统、方法、设备和/或计算机程序产品的框图和流程图来描述本发明。大家会理解，框图和流程图的一个或多个框以及框图和流程图中的框的组合可分别可通过计算机可执行程序指令来实现。同样，根据本发明的一些实施例，框图和流程图的某些框可以不一定需要按照所提供的顺序来执行，或者可以不一定需要完全执行。

这些计算机可执行程序指令可加载到通用计算机、专用计算机、处理器或者其它可编程数据处理设备以产生特定机器，使得运行于计算机、处理器或者其它可编程数据处理设备的指令创建用于实现流程图框中规定的一个或多个功能的部件。这些计算机程序指令还可存储在计算机可读存储器中，它们可指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得计算机可读存储器中存储的指令产生一种制造产品，其中包括实现流程图框中所指定的一个或多个功能的指令部件。作为一个示例，本发明的实施例可提供计算机程序产品，包括计算机可使用介质，其中包含计算机可读程序代码或程序指令，所述计算机可读程序代码适合被运行以便实现流程图框中指定的一个或多个功能。计算机程序指令还可加载到计算机或者其它可编程数据处理设备，以便使一系列操作元件或步骤在计算机或其它可编程设备上运行，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程设备上运行的指令提供用于实现流程图框中指定的功能的元件或步骤。

相应地，框图和流程图的框支持用于执行指定功能的部件组合、用于执行指定功能的元件或步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令部件。大家还会理解，框图和流程图的各框以及框图和流程图中的框的组合可通过执行指定功能的基于硬件的专用计算机系统、元件或步骤或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。

虽然结合当前被认为是最佳实践和各个实施例的内容来描述本发明，但是要理解，本发明并不局限于所公开的实施例，相反，它意在涵盖包含于所附权利要求书的精神和范围之内的各种修改和等效布置。

本书面描述使用包括最佳模式的示例来公开本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本发明的专利范围在权利要求书中限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则它们意在落入权利要求书的范围之内。

部件列表

100	系统	155	压缩机
				105	第一燃料源	160	燃烧室
110	第二燃料源	161	处理器

112	燃料管线	162	存储器
				114	燃料管线	163	输入/输出接口
115	流量计	164	网络接口
				120	流量计	165	数据文件
125	第一热量计	166	操作系统
				130	第二热量计	167	流量控制模块
135	阀门	200	方法
				140	阀门	205	框
145	阀门	210	框
				150	控制器	215	框
220	框	230	框
				225	框

Claims (10)

1.一种用于控制燃料混合的方法(200)，所述方法(200)包括：

识别(205)与机器的操作关联的一个或多个参数，其中所述机器配置成接收包含多个燃料类型的组合燃料；

确定(210)提供给所述机器的组合燃料的燃料流量；

至少部分根据所识别的一个或多个参数来确定(215)所述多个燃料类型的第一燃料类型与所确定燃料流量的比率，其中所述第一燃料类型具有比所述多个燃料类型的第二燃料类型更高的热值；

至少部分根据所确定比率来设置(220)所述第一燃料类型的流量；

在设置所述第一燃料类型的流量之后确定(225)所述组合燃料的燃料流量的能含量；以及

至少部分根据所确定能含量来调整(230)所述第一燃料类型的流量，

其中，上述步骤由关联机器控制器(150)的一个或多个计算机来执行。

2.如权利要求1所述的方法(200)，其中，确定(225)能含量的步骤包括利用至少一个热量计(125)或者至少一个气相色谱仪来确定能含量。

3.如权利要求1所述的方法(200)，还包括：

利用至少一个压缩机(155)来压缩所述组合燃料。

4.如权利要求3所述的方法(300)，其中，确定能含量(225)的步骤包括下列步骤之一：(i)在所述组合燃料由所述至少一个压缩机(155)压缩之前确定能含量，(ii)在所述组合燃料由所述至少一个压缩机(155)压缩之后确定能含量，或者(iii)在所述组合燃料由所述至少一个压缩机(155)压缩之前和之后都确定能含量。

5.如权利要求1所述的方法(200)，其中，调整(230)所述第一燃料类型的流量的步骤包括利用比例积分(PI)调节器或比例积分微分(PID)调节器中的至少一个动态调整(230)所述第一燃料类型的流量。

6.如权利要求1所述方法(200)，其中，所述第一燃料类型包括焦炉气(COG)、天然气或氢中的一个或多个。

7.如权利要求1所述方法(200)，其中，所述第二燃料类型包括高炉气(BFG)或Linz Donawitz(LD)气体中的一个或多个。

8.如权利要求1所述的方法(200)，其中，识别(205)与所述机器的操作关联的一个或多个参数的步骤包括识别与所述机器关联的燃烧室(160)的出口温度、所述机器中的压力或者所述机器的负荷中的至少一个。

9.如权利要求1所述的方法(200)，其中，确定(218)所述组合燃料的燃料流量的步骤包括利用超声流量计或venture流量计中的至少一个来确定燃料流量。

10.如权利要求1所述的方法(200)，其中，设置(220)所述第一燃料类型的流量的步骤包括设置可操作成将所述第一燃料类型的流量提供给所述机器的阀门的位置。

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