CN111853907A - 一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统及其运行控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统及其运行控制方法。本发明冷热电联供系统的包括沼气生成系统、沼气处理系统、电力生成系统和冷热供应系统；所述的沼气生成系统、沼气处理系统、电力生成系统和冷热供应系统通过供能控制系统进行协调控制，使沼气生成系统产生的沼气全部被沼气内燃机及沼气锅炉消纳；沼气先被沼气内燃机消纳，其次被沼气锅炉消纳；使光伏发电和风力发电全部消纳。本发明通过沼气能源梯级利用和可再生能源利用，在满足自身能源需求基础上还可向外出售蒸汽、电等产品，能源利用效率高、极大的降低了企业能耗，减少了企业运营成本，具有显著的节能减排效果。

Description

一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统及其运行控制方法
技术领域
本发明涉及采用厌氧发酵工艺餐厨垃圾处理厂的能源综合供应技术领域，更具体地说，涉及一种基于沼气发电的餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统及其运行控制方法。
背景技术
近年来，随着社会经济快速发展，城市化和工业化进程推进，餐厨垃圾产生量急剧增多，配套建设的厌氧发酵处理工艺的餐厨垃圾处理厂也在迅速扩建。目前，虽然一部分采用厌氧发酵工艺的餐厨垃圾处理厂已配套建设有沼气发电系统，但沼气发电系统对发电后的余热未利用或者利用不充分，造成高品质热量的浪费；还有一部分较小的餐厨垃圾处理厂因为沼气产量低，配套建设沼气发电系统的项目收益较差，因而致使产生的沼气只能通过火炬直接燃烧，造成能源的极大浪费。
基于以上问题，如何更好的减少餐厨垃圾处理厂沼气资源直接燃烧造成的浪费。如何通过沼气发电余热利用，提高沼气能源利用率，增加沼气发电项目收益，降低企业的运营成本。这些都是本技术领域人员目前亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于沼气发电的餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统及其运行控制方法，其保证各种类型用能和供能的平衡，同时保证厂房中的臭气尽量被沼气内燃机处理以及尽量避免沼气通过火炬燃烧，保证能源资源的高效利用。
为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统，其包括沼气生成系统、沼气处理系统、电力生成系统和冷热供应系统；
所述的沼气生成系统包含厂房臭气收集系统、办公生活区以及依次连接的餐厨垃圾预处理系统、餐厨垃圾湿解系统、油水分离系统和厌氧发酵系统；所述的厂房臭气收集系统通过臭气抽吸风机将厂房臭气抽取后通过风道送至所述的电力生成系统燃烧处理；所述的餐厨垃圾湿解系统包含依次串联的均浆罐、湿解罐和缓冲罐，所述的湿解罐所需蒸汽来自所述的冷热供应系统的蒸汽管道；
所述的沼气处理系统包含火炬及依次连接的沼气脱硫设备、沼气脱水设备和储气柜，所述的沼气脱硫设备接收厌氧发酵系统产生的沼气进行脱硫，之后输送给所述的沼气脱水设备，所述的沼气脱水设备将沼气脱水后送入所述的储气柜，进而供给所述的电力生产系统或在电力生产系统检修时通过所述的火炬直接燃烧排放，所述的沼气脱水设备所需冷量来自所述的冷热供应系统的暖通冷水管道；
所述的电力生成系统包含沼气内燃机、光伏发电系统和风力发电系统，所述的沼气内燃机连接所述的沼气处理系统出来的沼气管道和所述的沼气生成系统输送的含臭气的风道，所述的沼气内燃机利用沼气和含臭气的空气生产电力并接入厂区电网，所述的光伏发电系统和风力发电系统所发电力全部并入厂区电网，厂区电网与外部电网相连，通过外部电网进行补充或消纳多余电力；
所述的冷热供应系统包含释热风机、高温蓄热装置、余热锅炉、沼气锅炉、溴化锂机组、电制冷机组、管式换热器及相关管道，所述的管道包含蒸汽母管、生活热水管道和冷温水管道，所述的余热锅炉接受所述的沼气内燃机排放的高温烟气和缸套水余热，将生成的蒸汽输出到所述的蒸汽母管中，所述的高温蓄热装置在蒸汽过多时吸收部分烟气热量、在蒸汽不足时通过释热风机的协同作用释放热量增加蒸汽产量，所述的沼气锅炉连接所述的沼气处理系统输出的沼气管道，利用沼气生产蒸汽输入到蒸汽母管中，所述的管式换热器连接所述的沼气内燃机输出的缸套水管道，通过管式换热器生产生活热水，通过生活热水管道输送到办公生活区，所述的溴化锂机组连接蒸汽母管和缸套水管道，利用部分缸套水余热和部分蒸汽制取冷温水，并将生成的冷温水通过冷温水管道输送到厂房和办公生活区；所述的电制冷机组利用电能生产冷水连接在暖通冷水管道中。
所述的沼气生成系统中生成的沼气输送到沼气处理系统，所述的沼气处理系统将沼气进行脱硫脱水后送入电力生成系统，所述的电力生成系统将所发电力接入厂区电网进而供应给餐厨垃圾厂进行利用，所述的冷热供应系统利用电力生成系统排放的烟气余热、缸套水余热及部分沼气转化为不同品质冷热进而供应给餐厨垃圾处理厂及厂区周边用户使用。
进一步地，所述的厂房中安装厂房温度测点，所述的湿解罐中布置湿解系统温度测点，所述的办公生活区安装房间温度测点，所述的臭气收集系统的臭气抽吸风机进口风道上安装压力测点，所述的臭气抽吸风机进口连接大气风道上安装调节阀。
进一步地，所述的沼气脱水设备中安装沼气湿度测点，所述的沼气脱水设备连接所述储气柜的沼气管道上安装沼气流量测点，所述的储气柜中安装储气柜压力测点。
进一步地，所述的高温蓄热装置中安装高温蓄热温度测点，在通向所述高温蓄热装置的烟道上装有高温蓄热控制阀，在所述的高温蓄热装置旁路烟道上安装烟道截止阀，所述的蒸汽母管上安装蒸汽压力测点，所述的通向湿解系统的蒸汽管道、通向溴化锂机组的蒸汽管道和外输蒸汽管道上分别安装湿解系统进汽控制阀、溴化锂机组蒸汽进口控制阀和外输蒸汽控制阀。
进一步地，所述的暖温冷温水管道上安装暖温冷温水温度测点，在所述的电制冷机组出口管道上安装冷水温度测点，同时在所述的溴化锂机组输出的冷温水管道和电制冷机组输出的冷水管道间设置截止阀，所述的截止阀在冬季时关闭，进而由所述的电制冷机组单独满足所述的沼气脱水设备冷量需求，所述的溴化锂机组单独满足厂房和办公生活区供暖需求，所述的截止阀在夏季时打开，进而由溴化锂机组和电制冷机组共同满足所述的沼气脱水设备、厂房和办公生活区的供冷需求，在通向所述的沼气脱水设备、厂房和办公生活区的暖通管路上分别安装沼气脱水控制阀、厂房暖通供能控制阀和办公生活区暖通供能控制阀。
进一步地，所述沼气内燃机输出的缸套水管道上安装生活热水控制阀，与沼气锅炉连接的沼气管道上设有沼气进气控制阀，管式换热器连接沼气内燃机输出的缸套水管道的管路上设有缸套水控制。
本发明还提供上述餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统的运行控制方法：所述的沼气生成系统、沼气处理系统、电力生成系统和冷热供应系统通过供能控制系统进行协调控制，使沼气生成系统产生的沼气全部被沼气内燃机及沼气锅炉消纳；沼气先被沼气内燃机消纳，其次被沼气锅炉消纳；使光伏发电和风力发电全部消纳。
上述的运行控制方法，所述的供能控制系统通过采集厂房温度、办公生活区房间温度、生活热水温度、电制冷机组出口冷水温度、暖通冷温水测量温度、沼气湿度、沼气生成流量、储气柜压力、沼气内燃机负荷率、沼气锅炉负荷率、电制冷机组负荷率、厂用电功率、光伏发电功率、风力发电功率、厂区总功率、臭气抽取风机进口负压参数及相关阀门开度，通过调节阀门开度、设备负荷率信号进而进行协调控制，保证各种类型用能和供能的平衡，同时保证厂房中的臭气尽量被沼气内燃机处理以及尽量避免沼气通过火炬燃烧，对于多余蒸汽输送给外部用户。
上述的运行控制方法，所述的供能控制系统通过控制蒸汽管道压力保证蒸汽的需求，当蒸汽母管测量压力P6＜蒸汽母管设定压力P5时，说明蒸汽量不足，需增加蒸汽产量；当P6＞P5时，说明蒸汽量过多，需减少蒸汽产量；沼气量的变化会优先联动内燃机负荷变化，再依据蒸汽量调整沼气内燃机负荷率；
当P6＜P5时，则需增大蒸汽量，首先判断沼气生成流量Q1是否大于内燃机满负荷消耗量Q2；若Q1＞Q2且储气柜测量压力P1小于储气最高压力P2时，先进行储气柜储气，同时首先考虑减少外输蒸汽，其次考虑增加沼气内燃机负荷率和沼气锅炉负荷率，最后考虑高温蓄热装置释热；若P1=P2时，则首先考虑增加内燃机负荷率、其次考虑增大沼气锅炉负荷率，接着考虑高温蓄热装置释热，最后，考虑减少外输蒸汽；若Q1＜Q2时，增加蒸汽措施首先考虑减少外输蒸汽，其次考虑增加沼气内燃机负荷率，接着考虑增加沼气锅炉负荷率，最后考虑高温蓄热装置释热；
当P6＞P5时，则需减少蒸汽产量；首先判断沼气生成流量Q1是否大于内燃机满负荷消耗量Q2；若Q1＞Q2且P1＜P2时，先进行储气柜储气，同时首先考虑高温蓄热装置蓄热，其次考虑降低沼气锅炉负荷率，接着降低沼气内燃机负荷率，最后考虑增大外输蒸汽量；若Q1＞Q2且P1=P2时，则首先考虑高温蓄热装置蓄热，其次考虑降低沼气锅炉负荷率，最后考虑增加外输蒸汽量；若Q1＜Q2时，则首先考虑降低沼气锅炉负荷率，其次考虑增加高温蓄热装置蓄热，接着考虑降低沼气内燃机负荷率，最后考虑增加蒸汽外输蒸汽。
上述的运行控制方法，供能控制系统通过控制湿解系统湿解罐中测量温度T1等于设定温度T0，进而保证湿解系统所需蒸汽量；当T1＞T0时，湿解系统供应蒸汽量过多，通过减小湿解系统进汽控制阀开度，降低蒸汽供应；当T1＜T0时，湿解系统供应蒸汽量不足，通过增加湿解系统进汽控制阀开度，增加蒸汽供应。
上述的运行控制方法，所述的供能控制系统通过采集蒸汽母管中蒸汽压力信号和设定蒸汽压力，依据沼气流量值、储气柜压力值、高温蓄热装置温度值、外输蒸汽控制阀开度、沼气内燃机负荷率和沼气锅炉负荷率等，控制调整相关设备，保证蒸汽母管压力。
所述的供能控制系统通过采集暖通冷温水测量温度与设定温度，进而依据溴化锂机组负荷率、电制冷机组负荷率等信息，调整溴化锂机组蒸汽进口控制阀开度或电制冷负荷率保证对外充足的供冷量。
所述的供能控制系统通过采集厂房测量温度和设定温度、办公生活区测量温度和设定温度、沼气测量湿度和设定湿度，通过调整厂房暖通供能控制阀、办公生活区暖通供能控制阀和沼气脱水控制阀开度保证各区域暖通冷/热用能需求。
所述的供能控制系统通过采集餐厨垃圾湿解系统温度和设定温度，调整湿解系统进汽控制阀保证湿解系统所需蒸汽量。
所述的供能控制系统采集生活热水测量温度信号和设定温度，通过调整生活热水控制阀控制生活热水所需热量。
所述的供能控制系统通过臭气收集系统中压力信号调整沼气内燃机进气控制阀调整补充空气量，进而保证厂房抽气的平稳及沼气发电机组空气量的需求。
所述的供能控制系统通过压力测量值判断储气柜储气量，进而在沼气多余或不足时控制储气柜进行沼气的存储和释放。
所述的供能控制系统通过温度测量值判断高温蓄热装置蓄热量，进而在蒸汽多余或不足时控制高温蓄热装置进行热量的存储和释放。
本发明具有的有益效果如下：本发明通过沼气能源梯级利用和可再生能源利用，在满足自身能源需求基础上还可向外出售蒸汽、电等产品，能源利用效率高、极大的降低了企业能耗，减少了企业运营成本，具有显著的节能减排效果。
附图说明
图1为本发明冷热电联供系统的示意图；
图中，1-火炬；2-沼气脱硫设备；3-沼气脱水设备；4-储气柜；5-沼气内燃机；6-光伏发电系统；7-风力发电系统；8-释热风机；9-高温蓄热装置；10-生活热水控制阀（简称阀10）；11-余热锅炉；12-管式换热器；13-溴化锂机组缸套水控制阀（简称阀13）；14-溴化锂机组；15-电制冷机组；16-外输蒸汽控制阀（简称阀16）；17-冬夏季暖通供能切换阀；18-办公生活区暖通供能控制阀（简称阀18）；19-办公生活区；20-餐厨垃圾预处理系统；21-餐厨垃圾湿解系统；22-油水分离系统；23-厌氧发酵系统；24-厂房臭气收集系统；25-沼气内燃机进气控制阀（简称阀25）；26-臭气抽吸风机；27-沼气脱水控制阀（简称阀27）；28-沼气锅炉沼气进气控制阀；29-沼气锅炉；30-高温蓄热装置控制阀；31-烟道截止阀；32-溴化锂机组蒸汽进口控制阀（简称阀32）；33-湿解系统进汽控制阀（简称阀33）；34-厂房暖通供能控制阀（简称阀34）；
图2为本发明冷热电联供系统测点布置图；
图中，35-湿解系统温度测点；36-厂房温度测点；37-臭气抽吸风机进口风道负压测点；38-沼气湿度测点；39-沼气流量测点；40-储气柜压力测点；41-蒸汽母管压力测点；42-高温蓄热装置温度测点；43-生活热水温度测点；44-暖通冷温水温度测点；45-电制冷机组出口冷水温度测点；46-办公生活区房间温度测点；
图3为本发明蒸汽生成量控制逻辑图；
图4为本发明湿解系统蒸汽供应量控制逻辑图；
图5为本发明暖通冷水供冷量控制逻辑图；
图6为本发明办公生活区暖通供冷控制逻辑图；
图7为本发明厂房暖通供冷控制逻辑图；
图8为本发明冬季暖通温水供暖量控制逻辑图；
图9为本发明冬季电制冷机组冷水供应量控制逻辑图；
图10为本发明冬季厂房暖通供暖控制逻辑图；
图11为本发明冬季办公生活区暖通供暖控制逻辑图；
图12为本发明沼气脱水设备供冷控制逻辑图；
图13为本发明生活热水温度控制逻辑图；
图14为本发明臭气收集系统厂房抽气量控制逻辑图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图来对本发明进行进一步说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例。在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和变更，都落入本发明的保护范围。
实施例
本实施例提供一种基于沼气发电的餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统如图1所示，提供的一种基于沼气发电的餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统测点布置图如图2所示，提供的一种基于沼气发电的餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统控制运行方法如图3-14所示。
如图1所示，沼气发电的餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统包含沼气生成系统、沼气处理系统、电力生成系统和冷热供应系统（包含蒸汽、暖通冷温水和生活热水），四个系统的用能和供能的平衡通过供能控制系统进行协调控制。沼气生成系统包括依次连接的餐厨垃圾预处理系统20、餐厨垃圾湿解系统21、油水分离系统22、厌氧发酵系统23，还包含厂房臭气收集系统24和办公生活区19。沼气处理系统包含火炬1以及依次连接的沼气脱硫设备2、沼气脱水设备3、储气柜4；电力生成系统包含沼气内燃机5、光伏发电系统6、风力发电系统7；冷热供应系统包含释热风机8、高温蓄热装置9、余热锅炉11、沼气锅炉29、溴化锂机组14、电制冷机组15、管式换热器12及相关管道、阀门。
沼气生成系统输出沼气首先进入到沼气处理系统中的沼气脱硫设备2，然后进入脱水设备3，接着经过储气柜4后通过管道输送给火炬1燃烧排放或输送到电力生成系统中的沼气内燃机5和冷热供应系统的沼气锅炉29进行发电和产生蒸汽；臭气收集系统24抽取的含有厂房臭气的空气通过风道输送给沼气内燃机组进行处理；沼气内燃机5利用沼气和沼气生成系统中臭气收集系统24抽取的含臭气的空气进行发电，所发电力并入厂区电网，光伏发电系统6和风力发电系统7所发电力也全部并入厂区电网，厂区电网和外部电网相连共同满足厂区所需电能；沼气内燃机5发电后的高温烟气余热和部分缸套水余热送入到余热锅炉11产生蒸汽，部分缸套水输送到管式换热器12生产热生活热水，剩余缸套水进入溴化锂机组14进行利用，若缸套水仍有多余时通过空冷器进行散热。在冬季时，关闭冬夏季暖通供能切换阀17，溴化锂机组利用部分蒸汽和缸套水生产暖通温水，供应给厂房和办公生活区19；沼气脱水设备3冷量需求由电制冷机组15制取的冷水供应。在夏季时，打开冬夏季暖通供能切换阀17，溴化锂机组14生产的暖通冷水，同时供应给沼气脱水设备3、厂房和办公生活区19，若冷量不足时由电制冷机组15调节补充。
如图2所示，供能控制系统在各系统中安装了湿解系统温度测点35、厂房温度测点36、臭气抽吸风机进口风道负压测点37、沼气湿度测点38、沼气流量测点39、储气柜压力测点40、蒸汽母管压力测点41、高温蓄热温度测点42、生活热水温度测点43、暖通冷温水温度测点44、电制冷机组出口冷水温度测点45、办公生活区房间温度测点46。供能控制系统中采用的参数为：湿解系统设定温度T0，湿解系统测量温度T1，高温蓄热装置测量温度T2,高温蓄热装置最低温度为T3（蓄热量为0时），高温蓄热装置最高温度T4（需热量为100%时）；生活热水设定温度T5，生活热水测量温度T6；厂房设定温度T7，厂房测量温度T8；办公生活区房间设定温度T9，办公生活区房间测量温度T10；冷水设定温度t0，冷水测量温度t1；冷温水设定温度t2，冷温水测量温度t3；蒸汽母管设定压力P5，蒸汽母管测量压力P6；沼气设定湿度W0，沼气测量湿度W1；沼气测量流量Q1，沼气内燃机满负荷沼气耗量Q2；储气柜测量压力P1，储气柜最高压力P2（沼气储满时压力），储气柜最低压力P3（放空沼气时压力）；沼气内燃机负荷率η1，沼气锅炉负荷率η2，溴化锂机组负荷率η3，电制冷机组负荷率η4，风力发电功率p2，光伏发电系统p3；电制冷机组冷水出口设定温度t4，电制冷机组出口测量温度t5；臭气抽吸风机进口风道设定负压p0，臭气抽吸风机进口风道测量负压p1。
如图3所示，供能控制系统通过控制蒸汽管道压力保证蒸汽的需求。当蒸汽母管测量压力P6＜P5时，说明蒸汽量不足，需增加蒸汽产量；当P6＞P5时，说明蒸汽量过多，需减少蒸汽产量。需说明的是在满足蒸汽供应量调整的基础上，沼气优先由沼气内燃机全部消纳，其次由沼气锅炉消纳，尽量避免沼气通过火炬排放；沼气量的变化会优先联动内燃机负荷变化，在依据蒸汽量调整沼气内燃机负荷率。
当P6＜P5时，则需增大蒸汽量，首先判断沼气生成流量Q1是否大于内燃机满负荷消耗量Q2；若Q1＞Q2且储气柜测量压力P1小于储气最高压力P2时，先进行储气柜储气，同时首先考虑减少外输蒸汽，其次考虑增加沼气内燃机负荷率和沼气锅炉负荷率，最后考虑高温蓄热装置释热；若P1=P2时，则首先考虑增加内燃机负荷率、其次考虑增大沼气锅炉负荷率，接着考虑高温蓄热释热，最后，考虑减少外输蒸汽；若Q1＜Q2时，增加蒸汽措施首先考虑减少外输蒸汽，其次考虑增加沼气内燃机负荷率，接着考虑增加沼气锅炉负荷率，最后考虑高温装置释热。
当P6＞P5时，则需减少蒸汽产量。首先判断沼气生成流量Q1是否大于内燃机满负荷消耗量Q2；若Q1＞Q2且P1＜P2时，先进行储气柜储气，同时首先考虑高温蓄热装置蓄热，其次考虑降低沼气锅炉负荷率，接着降低沼气内燃机负荷率，最后考虑增大外输蒸汽量；若Q1＞Q2且P1=P2时，则首先考虑高温蓄热装置蓄热，其次考虑降低沼气锅炉负荷率，最后考虑增加外输蒸汽量。若Q1＜Q2时，则首先考虑降低沼气锅炉负荷率，其次考虑增加高温蓄热装置蓄热，接着考虑降低沼气内燃机负荷率，最后考虑增加蒸汽外输蒸汽。
如图4所示，供能控制系统通过控制湿解系统湿解罐中测量温度T1等于设定温度T0，进而保证湿解系统所需蒸汽量；当T1＞T0时，湿解系统供应蒸汽量过多，可通过减小湿解系统进汽控制阀33开度，降低蒸汽供应；当T1＜T0时，湿解系统供应蒸汽量不足，可通过增加湿解系统进汽控制阀33开度，增加蒸汽供应。
如图5所示，夏季时，供能控制系统通过控制暖通冷温水管道测量温度t1等于暖通冷水设定温度t0，进而保证厂房、办公生活区及沼气脱水设备冷水冷量供应；当t1＞t0时，则暖通冷水供冷量不足，需首先考虑增大溴化锂机组缸套水控制阀13开度提升溴化锂机组负荷率，其次通过调大溴化锂机组蒸汽进口控制阀32进一步提升溴化锂机组负荷率，最后考虑增加电制冷机组负荷率；当t1＜t0时，则暖通冷水供冷量偏大，需首先考虑减少电制冷机组负荷率，其次考虑减小溴化锂机组蒸汽进口控制阀32降低溴化锂机组负荷率，最后减小溴化锂机组缸套水控制阀13开度进一步降低溴化锂负荷率。
如图6所示，在夏季，供能控制系统通过控制办公生活区房间测量温度T10等于办公生活区房间设定温度T9，进而保证房间内温度舒适；当T10＞T9时，房间温度偏热，通过增大办公生活区暖通供能控制阀18开度，降低房间测量温度；当T10＜T9时，房间温度偏冷，通过调小办公生活区暖通供能控制阀18开度，增加房间测量温度。
如图7所示，在夏季，供能控制系统通过控制厂房测量温度T8等于厂房设定温度T7，进而保证厂房内温度舒适；当T8＞T7时，厂房内温度偏热，通过增大厂房暖通供能控制阀34开度，降低厂房内测量温度；当T8＜T7时，厂房内温度偏冷，通过调小厂房暖通供能控制阀34开度，增加厂房内测量温度。如图13所示，在冬季，供能控制系统通过控制厂房测量温度T8等于厂房设定温度T7，进而保证厂房内温度舒适；当T8＞T7时，厂房内温度偏热，通过减小厂房暖通供能控制阀34开度，降低厂房内测量温度；当T8＜T7时，厂房内温度偏冷，通过增大厂房暖通供能控制阀34开度，增加厂房内测量温度。
如图8所示，冬季时，供能控制系统通过控制暖通温水测量温度t3等于暖通温水设定温度t2，进而保证厂房、生活办公区暖通温水的热量供应。通过控制电制冷机组冷水出口温度保证沼气脱水设备冷水量供应。如图9所示，冬季时，供能控制系统通过控制电制冷机组出口冷水温度t5等于电制冷机组出口冷水设定温度t4，进而保证沼气脱水设备冷量需求；当t5＞t4时，则冷水冷量不足，需增加电制冷机组负荷率；当t5＜t4时，则冷水供冷量偏大，需降低电制冷机组负荷率。
如图10所示，在冬季，供能控制系统通过控制厂房内测量温度T8等于厂房内设定温度T7，进而保证厂房内温度舒适；当T8＞T7时，厂房内温度偏热，通过减小厂房暖通供能控制阀34开度，降低厂房内温度；当T8＜T7时，厂房内温度偏冷，通过增加厂房暖通供能控制阀34开度，增加厂房内测量温度。
如图11所示，在冬季，供能控制系统通过控制办公生活区房间测量温度T10等于办公生活区房间设定温度T9，进而保证房间内温度舒适；当T10＞T9时，房间温度偏热，通过减小办公生活区暖通供能控制阀18开度，降低房间测量温度；当T10＜T9时，房间温度偏冷，通过增加办公生活区暖通供能控制阀18开度，增加房间测量温度。
如图12所示，供能控制系统通过控制沼气测量湿度W1等于沼气设定湿度W0，进而保证沼气内燃机对于沼气干燥度要求；当W1＞W0时，沼气冷凝冷量不足，需调大沼气脱水控制阀27开度增大冷量供应；当W1＜W0时，沼气冷凝冷量多余，需减小沼气脱水控制阀27开度减小冷凝冷量供应。
如图13所示，供能控制系统通过控制生活热水测量温度T6等于生活热水设定温度T5，进而保证供应生活热水；当T6＞T5时，通过减少生活热水控制阀10开度保证生活热水温度；当T6＜T5时，通过增加生活热水控制阀10开度保证供应的生活热水温度。
如图14所示，供能控制系统通过控制臭气抽取风机进口负压p1等于设定负压p0，其中p0值的确定是依据沼气内燃机负荷所需空气量确定不出来的一个变化值，进而保证厂房内抽气的平稳以及沼气内燃机的进气量的需求。当负压p1＞p0时，调大沼气内燃机进气控制阀25开度，降低负压p1等于p0；当负压p1＜p0时，调小沼气内燃机进气控制阀25开度，增加负压p1等于p0，进而保证厂房臭气的平稳性以及沼气内燃机对于进空气的稳定压力要求。
供能控制系统通过计量光伏发电、风力发电机和沼气内燃机发电机组的总发电功率和餐厨垃圾处理厂总耗电功率，进而决策是输电上网，还是从外部电网下电。
总之，供能控制系统遵循三个原则：（1）产生的沼气全部被沼气内燃机及沼气锅炉消纳；（2）沼气优先被沼气内燃机消纳，其次被沼气锅炉消纳；（3）光伏发电和风力发电全部消纳。通过控制系统的调整保证清洁、高效、可靠的利用风光资源和餐厨垃圾处理厂的沼气资源。

Claims (10)

1.一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统，其特征在于，包括沼气生成系统、沼气处理系统、电力生成系统和冷热供应系统；
所述的沼气生成系统包含厂房臭气收集系统（24）、办公生活区（19）以及依次连接的餐厨垃圾预处理系统（20）、餐厨垃圾湿解系统（21）、油水分离系统（22）和厌氧发酵系统（23）；所述的厂房臭气收集系统（24）通过臭气抽吸风机（26）将厂房臭气抽取后通过风道送至所述的电力生成系统燃烧处理；所述的餐厨垃圾湿解系统（21）包含依次串联的均浆罐、湿解罐和缓冲罐，所述的湿解罐所需蒸汽来自所述的冷热供应系统的蒸汽管道；
所述的沼气处理系统包含火炬（1）及依次连接的沼气脱硫设备（2）、沼气脱水设备（3）和储气柜（4），所述的沼气脱硫设备（2）接收厌氧发酵系统（23）产生的沼气进行脱硫，之后输送给所述的沼气脱水设备（3），所述的沼气脱水设备（3）将沼气脱水后送入所述的储气柜（4），进而供给所述的电力生产系统或在电力生产系统检修时通过所述的火炬（1）直接燃烧排放，所述的沼气脱水设备（3）所需冷量来自所述的冷热供应系统的暖通冷水管道；
所述的电力生成系统包含沼气内燃机（5）、光伏发电系统（6）和风力发电系统（7），所述的沼气内燃机连接所述的沼气处理系统出来的沼气管道和所述的沼气生成系统输送的含臭气的风道，所述的沼气内燃机（5）利用沼气和含臭气的空气生产电力并接入厂区电网，所述的光伏发电系统（6）和风力发电系统（7）所发电力全部并入厂区电网，厂区电网与外部电网相连，通过外部电网进行补充或消纳多余电力；
所述的冷热供应系统包含释热风机（8）、高温蓄热装置（9）、余热锅炉（11）、沼气锅炉（29）、溴化锂机组（14）、电制冷机组（15）、管式换热器（12）及相关管道，所述的管道包含蒸汽母管、生活热水管道和冷温水管道，所述的余热锅炉（11）接受所述的沼气内燃机（5）排放的高温烟气和缸套水余热，将生成的蒸汽输出到所述的蒸汽母管中，所述的高温蓄热装置（9）在蒸汽过多时吸收部分烟气热量、在蒸汽不足时通过释热风机（8）的协同作用释放热量增加蒸汽产量，所述的沼气锅炉（29）连接所述的沼气处理系统输出的沼气管道，利用沼气生产蒸汽输入到蒸汽母管中，所述的管式换热器（12）连接所述的沼气内燃机（5）输出的缸套水管道，通过管式换热器（12）生产生活热水，通过生活热水管道输送到办公生活区，所述的溴化锂机组（14）连接蒸汽母管和缸套水管道，利用部分缸套水余热和部分蒸汽制取冷温水，并将生成的冷温水通过冷温水管道输送到厂房和办公生活区；所述的电制冷机组（15）利用电能生产冷水连接在暖通冷水管道中。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统，其特征在于，所述的厂房中安装厂房温度测点（36），所述的湿解罐中布置湿解系统温度测点（35），所述的办公生活区安装房间温度测点（46），所述的臭气收集系统（24）的臭气抽吸风机（26）进口风道上安装压力测点（37），所述的臭气抽吸风机（26）进口连接大气风道上安装调节阀（25）。
3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统，其特征在于，所述的沼气脱水设备（3）中安装沼气湿度测点（38），所述的沼气脱水设备连接所述储气柜的沼气管道上安装沼气流量测点（39），所述的储气柜（4）中安装储气柜压力测点（40）。
4.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统，其特征在于，所述的高温蓄热装置（9）中安装高温蓄热温度测点（42），在通向所述高温蓄热装置的烟道上装有高温蓄热控制阀（30），在所述的高温蓄热装置旁路烟道上安装烟道截止阀（31），所述的蒸汽母管上安装蒸汽压力测点（41），所述的通向湿解系统的蒸汽管道、通向溴化锂机组的蒸汽管道和外输蒸汽管道上分别安装湿解系统进汽控制阀（33）、溴化锂机组蒸汽进口控制阀（32）和外输蒸汽控制阀（16）。
5.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统，其特征在于，所述的暖温冷温水管道上安装暖温冷温水温度测点（44），在所述的电制冷机组出口管道上安装冷水温度测点（45），同时在所述的溴化锂机组输出的冷温水管道和电制冷机组输出的冷水管道间设置截止阀（17），所述的截止阀（17）在冬季时关闭，进而由所述的电制冷机组单独满足所述的沼气脱水设备（3）冷量需求，所述的溴化锂机组单独满足厂房和办公生活区（19）供暖需求，所述的截止阀（17）在夏季时打开，进而由溴化锂机组和电制冷机组共同满足所述的沼气脱水设备（3）、厂房和办公生活区（19）的供冷需求，在通向所述的沼气脱水设备（3）、厂房和办公生活区（19）的暖通管路上分别安装沼气脱水控制阀（27）、厂房暖通供能控制阀（34）和办公生活区暖通供能控制阀（18）。
6.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统，其特征在于，所述沼气内燃机（5）输出的缸套水管道上安装生活热水控制阀（10），与沼气锅炉连接的沼气管道上设有沼气进气控制阀（28），管式换热器（12）连接沼气内燃机（5）输出的缸套水管道的管路上设有缸套水控制（13）。
7.权利要求1-6任一项所述餐厨垃圾处理厂冷热电联供系统的运行控制方法，其特征在于，所述的沼气生成系统、沼气处理系统、电力生成系统和冷热供应系统通过供能控制系统进行协调控制，使沼气生成系统产生的沼气全部被沼气内燃机及沼气锅炉消纳；沼气先被沼气内燃机消纳，其次被沼气锅炉消纳；使光伏发电和风力发电全部消纳。
8.根据权利要求7所述的运行控制方法，其特征在于，所述的供能控制系统通过采集厂房温度、办公生活区房间温度、生活热水温度、电制冷机组出口冷水温度、暖通冷温水测量温度、沼气湿度、沼气生成流量、储气柜压力、沼气内燃机负荷率、沼气锅炉负荷率、电制冷机组负荷率、厂用电功率、光伏发电功率、风力发电功率、厂区总功率、臭气抽取风机进口负压参数及相关阀门开度，通过调节阀门开度、设备负荷率信号进而进行协调控制。
9.根据权利要求7所述的运行控制方法，其特征在于，所述的供能控制系统通过控制蒸汽管道压力保证蒸汽的需求，当蒸汽母管测量压力P6＜蒸汽母管设定压力P5时，说明蒸汽量不足，需增加蒸汽产量；当P6＞P5时，说明蒸汽量过多，需减少蒸汽产量；沼气量的变化会优先联动内燃机负荷变化，再依据蒸汽量调整沼气内燃机负荷率；
当P6＜P5时，则需增大蒸汽量，首先判断沼气生成流量Q1是否大于内燃机满负荷消耗量Q2；若Q1＞Q2且储气柜测量压力P1小于储气最高压力P2时，先进行储气柜储气，同时首先考虑减少外输蒸汽，其次考虑增加沼气内燃机负荷率和沼气锅炉负荷率，最后考虑高温蓄热装置释热；若P1=P2时，则首先考虑增加内燃机负荷率、其次考虑增大沼气锅炉负荷率，接着考虑高温蓄热装置释热，最后，考虑减少外输蒸汽；若Q1＜Q2时，增加蒸汽措施首先考虑减少外输蒸汽，其次考虑增加沼气内燃机负荷率，接着考虑增加沼气锅炉负荷率，最后考虑高温蓄热装置释热；
当P6＞P5时，则需减少蒸汽产量；首先判断沼气生成流量Q1是否大于内燃机满负荷消耗量Q2；若Q1＞Q2且P1＜P2时，先进行储气柜储气，同时首先考虑高温蓄热装置蓄热，其次考虑降低沼气锅炉负荷率，接着降低沼气内燃机负荷率，最后考虑增大外输蒸汽量；若Q1＞Q2且P1=P2时，则首先考虑高温蓄热装置蓄热，其次考虑降低沼气锅炉负荷率，最后考虑增加外输蒸汽量；若Q1＜Q2时，则首先考虑降低沼气锅炉负荷率，其次考虑增加高温蓄热装置蓄热，接着考虑降低沼气内燃机负荷率，最后考虑增加蒸汽外输蒸汽。
10.根据权利要求7所述的运行控制方法，其特征在于，供能控制系统通过控制湿解系统湿解罐中测量温度T1等于设定温度T0，进而保证湿解系统所需蒸汽量；当T1＞T0时，湿解系统供应蒸汽量过多，通过减小湿解系统进汽控制阀（33）开度，降低蒸汽供应；当T1＜T0时，湿解系统供应蒸汽量不足，通过增加湿解系统进汽控制阀（33）开度，增加蒸汽供应。
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