CN109057955A - 非车用沼气发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非车用沼气发电系统，包括气体混合器、发动机本体、发电机组、分别用于监测进气温度、进气压力的第一温度传感器和压力传感器、用于监测排气管路内的氧气浓度的氧传感器、用于监测曲轴位置的相位传感器、监测发动机本体转速的转速传感器和电子控制单元，电子控制单元分别与第一温度传感器、压力传感器、氧传感器、相位传感器、转速传感器以及发电机组的程序控制系统电性连接。该非车用沼气发电系统能够降低排气阻力和噪音，可以有效监测整机的各项性能参数，反馈调节，可控制发动机转速以达到发电机的指定电压与频率值要求，提高安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种非车用沼气发电系统。
背景技术
沼气由50％-80％甲烷(CH4)、20％-40％二氧化碳(CO2)、0％-5％氮气(N2)、小于1％的氢气(H2)、小于0.4％的氧气(O2)与0.1％-3％硫化氢(H2S)等气体组成。沼气的主要成分是甲烷。甲烷是一种理想的气体燃料，无色无味，与适量空气混合后即会燃烧。每立方米纯甲烷的发热量为34000千焦，每立方米沼气的发热量约为20800～23600千焦，可用于发电。
然而将常规车用发动机用于沼气发电时，由于沼气的燃烧热值相较于柴油比较大，常规车用发动机使用无法保证沼气的充分燃烧，进而无法有效保证发电机组的稳定运行。另外，常规发动机采用弯曲状的排气管，排气阻力大，噪音大。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种能够保障发电机组安全、平稳运行且降低发动机排气管阻力的非车用沼气发电系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种非车用沼气发电系统，包括气体混合器、发动机本体、发电机组、第一温度传感器、压力传感器、氧传感器、相位传感器、转速传感器和电子控制单元；
所述气体混合器的进气端用于分别连通沼气供应源和空气供应源；所述发动机本体具有进气管路、排气管路和曲轴，所述进气管路与所述气体混合器的出气端连接，所述排气管路为直线形排气管道；所述发电机组的输入端连接所述发动机本体的输出端，用于发电；
所述第一温度传感器和所述压力传感器设于所述进气管路上，用于分别监测进气温度和进气压力；所述氧传感器设于所述排气管路上，用于监测所述排气管路内的氧气浓度；所述相位传感器用于监测所述曲轴的位置，所述转速传感器用于监测所述发动机本体的转速；所述电子控制单元分别与所述第一温度传感器、所述压力传感器、所述氧传感器、所述相位传感器、所述转速传感器以及所述发电机组的程序控制系统电性连接。
本发明的有益效果是：
上述非车用沼气发电系统通过在车用的发动机本体的排气管路设置为直线形排气结构，能够降低排气阻力和噪音；同时，配置与发电机组的程序控制系统电性连接电子控制单元，根据与电子控制单元电性连接的第一温度传感器、压力传感器、氧传感器、相位传感器和转速传感器等监测整机的各项性能参数，反馈调节，可控制车用发动机用于沼气发电时的转速以达到发电机的指定电压与频率值要求，提高安全性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
在其中一个实施例中，所述非车用沼气发电系统还包括水冷增压器，所述水冷增压器串接在所述气体混合器和所述发动机本体之间。
在其中一个实施例中，所述水冷增压器上增设有进水管和出水管，以进一步调控进气温度。
在其中一个实施例中，所述非车用沼气发电系统还包括第二温度传感器；所述发动机本体具有水箱，所述第二温度传感器与所述电子控制单元电性连接，用于监测所述水箱内的水温。
在其中一个实施例中，所述气体混合器的进气端设有流量调控阀，所述流量调控阀与所述电子控制单元电性连接。
在其中一个实施例中，所述非车用沼气发电系统还包括散热装置，所述散热装置朝向所述发动机本体设置，用于对所述发动机本体降温。
在其中一个实施例中，所述非车用沼气发电系统还包括用于净化空气的空气净化器和用于净化沼气的脱硫装置，所述空气净化器的出气端和所述脱硫装置的出气端分别连接所述气体混合器的进气端。
附图说明
图1为一实施方式的非车用沼气发电系统的一视角结构示意图；
图2为一实施方式的非车用沼气发电系统的另一视角结构示意图；
图3为一实施方式的非车用沼气发电系统的又一视角结构示意图；
图4为一实施方式的非车用沼气发电系统的再一视角结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
110、气体混合器，120、水冷增压器，130、发动机本体，131、氧传感器，132、电子节气门，133、压力传感器，134、电子控制单元，135、转速传感器，136、相位传感器，200、发电机组，300、散热装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请结合图1至图4，一实施方式的非车用沼气发电系统，包括包括气体混合器110、发动机本体130、发电机组200、第一温度传感器、氧传感器131、压力传感器133、电子控制单元134、相位传感器135和转速传感器136。
在本实施方式中，气体混合器110的进气端用于分别连通沼气供应源和空气供应源。发动机本体130具有进气管路、排气管路和曲轴。进气管路与气体混合器110的出气端连接，排气管路为直线形排气管道，能够降低发动机本体130的排气阻力和噪音。发电机组200的输入端连接发动机本体130的输出端，用于发电。
第一温度传感器和压力传感器133设于进气管路上，用于分别监测进气温度和进气压力。氧传感器131设于排气管路上，用于监测排气管路内的氧气浓度。相位传感器135用于监测曲轴的位置，反映点火时刻，发出点火命令。转速传感器136用于监测发动机本体130的转速，提高发动机本体130的输出功率。电子控制单元134分别与第一温度传感器、压力传感器132、氧传感器131、相位传感器135、转速传感器136以及发电机组的程序控制系统电性连接。
进一步地，气体混合器110的进气端分别设有流量调控阀，流量调控阀与电子控制单元134电性连接。根据氧传感器131向电子控制单元134反馈的空燃比数据，适时调节气体混合器110，使空燃比尽可能稀，如此排温可显著降低。发动机本体130的进气端的压力传感器132和温度传感器反馈数据可判断进气系统是否漏气。
本实施方式的非车用沼气发电系统通过配置与发电机组的程序控制系统电性连接电子控制单元134以及与电子控制单元134电性连接的第一温度传感器、压力传感器132、氧传感器131、相位传感器135、转速传感器136和流量调控阀等，有效监测整机的各项性能参数，反馈调节，可保障发动机转速以达到发电机的指定电压与频率值要求，并提高生产安全性。
在其中一个实施例中，气体混合器110可以直接采用常规具有混合腔的空气混合器。优选地，对常规空气混合器进行改进，在混合腔的内壁上设有气流挡板气流挡板有多个，多个气流挡板沿气流流向上依次错位设置，以提高沼气和氧气的混合，进而提高燃烧效率。进一步地，气流挡板上和混合腔的内壁上设有用于净化沼气的吸附层，以进一步吸收硫化氢气体，避免硫化氢气体对发动机本体的腐蚀。例如，吸附层可以为氧化锌吸附层等，通过化学反应进行吸附，增强硫化氢的去除效果。更进一步地，气流挡板还设有通气孔。通气孔有多个，多个通气孔间隔设置，形成类蜂窝状结构，以进一步提高沼气和氧气的均匀混合性。
另外，非车用沼气发电系统还包括水冷增压器120。水冷增压器120串接在气体混合器110和发动机本体130之间。进一步地，水冷增压器120上增设有进水管和出水管，加强水冷循环，以进一步调控进气温度。进一步地，非车用沼气发电系统还包括第二温度传感器。发动机本体具有水箱，第二温度传感器与电子控制单元电性连接，用于监测水箱内的水温。
进一步地，发动机本体130的排气管路增设用于冷却排气管路的水冷换热结构。通过对水冷增压器120增设进水管和出水管以及对排气管路增设水冷换热结构，整体上能够配合使发动机本体130的排气管路的温度从630℃降到200℃以下，从而可以明显降低发动机本体130的排气温度，提高改装车用发动机用于沼气发电时的使用寿命。发动机本体130上的进气端设有与电子控制单元134电性连接的电子节气门132，反馈节气门开度，以保证工况良好。
进一步地，非车用沼气发电系统还包括用于净化空气的空气净化器、用于净化沼气的脱硫装置及散热装置300。空气净化器的出气端和脱硫装置的出气端分别连接气体混合器110的进气端。散热装置300朝向发动机本体130设置，用于对发动机本体130降温。
发电机组的程序控制系统采用可编程控制器，通过程序反馈调控电子节气门132的开度、流量调控阀等设备以控制供气状况，从而保障控制发动机转速以达到发电机的指定电压与频率值要求和安全性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种非车用沼气发电系统，其特征在于，包括气体混合器、发动机本体、发电机组、第一温度传感器、压力传感器、氧传感器、相位传感器、转速传感器和电子控制单元；
所述气体混合器的进气端用于分别连通沼气供应源和空气供应源；所述发动机本体具有进气管路、排气管路和曲轴，所述进气管路与所述气体混合器的出气端连接，所述排气管路为直线形排气管道；所述发电机组的输入端连接所述发动机本体的输出端，用于发电；
所述第一温度传感器和所述压力传感器设于所述进气管路上，用于分别监测进气温度和进气压力；所述氧传感器设于所述排气管路上，用于监测所述排气管路内的氧气浓度；所述相位传感器用于监测所述曲轴的位置，所述转速传感器用于监测所述发动机本体的转速；所述电子控制单元分别与所述第一温度传感器、所述压力传感器、所述氧传感器、所述相位传感器、所述转速传感器以及所述发电机组的程序控制系统电性连接。
2.根据权利要求1所述的非车用沼气发电系统，其特征在于，还包括水冷增压器，所述水冷增压器串接在所述气体混合器和所述发动机本体之间。
3.根据权利要求2所述的非车用沼气发电系统，其特征在于，所述水冷增压器上增设有进水管和出水管。
4.根据权利要求3所述的非车用沼气发电系统，其特征在于，还包括第二温度传感器；
所述发动机本体具有用于供应冷却水的水箱，所述第二温度传感器与所述电子控制单元电性连接，用于监测所述水箱内的水温。
5.根据权利要求1至4任一项所述的非车用沼气发电系统，其特征在于，所述气体混合器的进气端设有流量调控阀，所述流量调控阀与所述电子控制单元电性连接。
6.根据权利要求1至4任一项所述的非车用沼气发电系统，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置朝向所述发动机本体设置，用于对所述发动机本体降温。
7.根据权利要求1至4任一项所述的非车用沼气发电系统，其特征在于，还包括用于净化空气的空气净化器和用于净化沼气的脱硫装置，所述空气净化器的出气端和所述脱硫装置的出气端分别连接所述气体混合器的进气端。
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