CN112555061A - 一种自适应气源燃气发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应气源燃气发电机组，包括进气系统，进气系统包括燃气进气模块、空气进气模块和混合器；燃气进气模块包括通过燃气管路相连通的调压阀和燃气调节阀，空气进气模块包括空气调节阀；所述燃气发动机分别设置有多组燃气进气模块和多组混合器，燃气调节阀同混合器相连通，其他燃气调节阀分别同混合器相连通，采用本发明技术方案能够满足不同燃气的进气要求，并能够满足单一气源的成分、压力变化。使燃气发动机及发电机组作为分布式能源装备，适用范围更广，运行更稳定。

Description

一种自适应气源燃气发电机组
技术领域
本发明涉及燃气发动机技术领域，涉及一种燃气发动机，尤其涉及一种自适应气源燃气发电机组。
背景技术
燃气发动机及发电机组的燃料从最初的天然气逐步拓展到沼气、瓦斯气、生物质气、工业尾气等，随着国家能源结构调整以及低碳环保的政策要求，燃气发电作为分布式绿色能源，利用除天然气以外的燃气作为燃料的燃气发动机及发电机组进行发电或者组成冷热电联供系统，将会成为促进分布式绿色能源产业快速发展的重要能源装备。由于沼气、瓦斯气、生物质气、工业尾气等燃气种类繁多，各种燃气的主要可燃组分及含量均不同，气体热值、压力也不同，导致活塞式发动机及发电机组在利用这些燃气作为燃料时，发动机及发电机组的配置均需针对不同燃气体进行差异化匹配。加之单一气源随着生产工艺的不同与调整，气源的成分和压力也会变化，发动机及发电机组需要适应气源的变化才能满足稳定运行的要求。
沼气、瓦斯气、生物质气、工业尾气等燃气，热值均比天然气低，发动机及发电机组的空燃比、燃气需求量、空气需求量均不同，现有天然气发动机及发电机组的混合系统及进气系统不能满足这些燃气的要求，并且现有天然气发动机及发电机组的空燃比控制系统无法适应燃气较大范围的波动与变化。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种自适应气源燃气发电机组，
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
自适应气源燃气发电机组，包括燃气发动机和发电机组，燃气发动机包括进气系统，进气系统包括燃气进气模块、空气进气模块和混合器；燃气进气模块包括通过燃气管路相连通的调压阀和燃气调节阀，空气进气模块包括空气调节阀，燃气调节阀同混合器相连通，空气调节阀同混合器相连通；所述燃气发动机分别设置两组以上的燃气进气模块和两组以上的混合器；燃气首先通过调压阀减压稳压，然后通过燃气调节阀调节燃气流量，最后进入混合器内；空气通过空气调节阀调节空气流量后同样进入混合器内同燃气按照设置的空燃比进行混合形成混合气，混合气进入发动机燃烧室燃烧做功，从而带动发电机发电。
上述自适应气源燃气发电机组中，两组以上的燃气进气模块并联设置，燃气进气模块通过调压阀和燃气调节阀设置固定的燃气流量及空燃比，燃气进气模块的开启数量根据燃气的热值计算的最大燃气需求量来确定。
上述自适应气源燃气发电机组中，混合器为可调式文丘里混合器，可调式文丘里混合器通过调节燃气通道的流通面积，从而实现不同空燃比的燃气和空气的有效混合。
上述自适应气源燃气发电机组中，燃气调节阀根据空燃比调节燃气进气量，或关闭一组以上燃气进气模块的进气通道来调节燃气进气量。
上述自适应气源燃气发电机组中，还包括自动控制系统，自动控制系统通过调节调压阀、燃气调节阀和空气调节阀的开度并根据发动机及发电机组的运行状态以及气源的变化自动控制空燃比。
采用本发明的产生的有益效果为：
1.本发明所述的一种自适应气源发动机及发电机组，采用增压前预混合进气方式，通过配置模块化的进气系统，可满足多种燃气的进气量要求；
2.通过燃气调节阀+空气调节阀+可调式文丘里混合器的进气方式，可满足多种燃气的空燃比混合要求；
3.通过自动化闭环控制系统，使发动机及发电机组在不更改配置的前期的，能够满足不同燃气的进气要求，并能够满足单一气源的成分、压力变化。
4.使燃气发动机及发电机组作为分布式能源装备，适用范围更广，运行更稳定。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1，1′，1″，1″′-调压阀；2，2′,2″,2″′-燃气调节阀；3，3′-可调式文丘里混合器；4-空气调节阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
1、参考图1，自适应气源燃气发电机组包括燃气发动机和发电机组，燃气发动机包括进气系统，进气系统包括燃气进气模块、空气进气模块和混合器3；燃气进气模块包括通过燃气管路相连通的调压阀1和燃气调节阀2，空气进气模块包括空气调节阀4；所述燃气发动机分别设置有多组燃气进气模块和多组混合器3，燃气调节阀2同混合器3相连通，其他燃气调节阀2分别同混合器相连通；燃气首先通过调压阀1减压稳压，然后通过燃气调节阀2调节燃气流量，最后进入混合器3内；空气通过空气调节阀4调节空气流量后同样进入混合器3内同燃气按照设置的空燃比进行混合形成混合气，混合气进入发动机燃烧室燃烧做功，从而带动发电机组发电。
可设置二组、四组或更多组燃气进气模块并联，燃气进气模块通过每组调压阀和燃气调节阀设置固定的燃气流量及空燃比，燃气进气模块的开启数量根据燃气的热值计算的最大燃气需求量来确定。
混合器3为可调式文丘里混合器，可调式文丘里混合器通过调节燃气通道的流通面积，从而实现不同空燃比的燃气和空气的有效混合。
燃气调节阀2根据空燃比调节燃气进气量，或关闭一组以上燃气进气模块的进气通道来调节燃气进气量。
本发明还可设置一套自动控制系统，自动控制系统通过调节调压阀1、燃气调节阀2和空气调节阀4的开度并根据发动机及发电机组的运行状态以及气源的变化自动控制空燃比。
本发明采用增压前预混进气方式，进气系统采用模块化结构，每组燃气进气模块均由燃气调节阀+空气调节阀构成+可调式文丘里混合器，通过配置多组燃气进气模块，并通过自动化闭环控制系统调节每组燃气进气模块的燃气调节阀、空气调节阀4及混合器3，从而满足不同燃气的进气量及空燃比要求，实现燃气发动机及发电机组对不同气源及单一气源变化的自适应，使燃气发动机及发电机组作为分布式能源装备，适用范围更广，运行更稳定。
本发明，采用增压前预混合进气方式，通过配置模块化的进气系统，可满足多种燃气的进气量要求；通过燃气调节阀+空气调节阀+可调式文丘里混合器的进气方式，可满足多种燃气的空燃比混合要求；通过自动化闭环控制系统，使发动机及发电机组在不更改配置的前期的，能够满足不同燃气的进气要求，并能够满足单一气源的成分、压力变化。使燃气发动机及发电机组作为分布式能源装备，适用范围更广，运行更稳定。
实施例：
如图1所示，一种自适应气源燃气发电机组，进气系统配置四组模块化进气结构即燃气进气模块，每组燃气进气模块由调压阀1、燃气调节阀2、可调式文丘里混合器3、空气调节阀4组成，根据空气进气量及空燃比的要求，空气调节阀4采用一个，可调式文丘里混合器3采用并联2个。
燃气经过调压阀1减压稳压后，通过燃气调节阀2进入混合器3，空气经过空滤通过空气调节阀4进入混合器3。混合器3根据该燃气的空燃比进行调节。
燃气经过调压阀1′减压稳压后，通过燃气调节阀2′进入混合器3，空气经过空滤通过空气调节阀4进入混合器3。混合器3根据该燃气的空燃比进行调节。
燃气经过调压阀1″减压稳压后，通过燃气调节阀2″进入混合器3′，空气经过空滤通过空气调节阀4进入混合器3′。混合器3′根据该燃气的空燃比进行调节。
燃气经过调压阀1″′减压稳压后，通过燃气调节阀2″′进入混合器3′，空气经过空滤通过空气调节阀4进入混合器3′。混合器3′根据该燃气的空燃比进行调节。
自动控制系统根据气源的空燃比及进气量要求，以及燃气发动机及发电机组的运行状态，自动调节燃气调节阀2、燃气调节阀2′、燃气调节阀2″、燃气调节阀2″′和空气调节阀4，从而满足发燃气动机及发电机组的运行要求。当气源变化较大，例如燃气需求量变小时，可同步调节燃气调节阀2、燃气调节阀2′、燃气调节阀2″、燃气调节阀2″′，减小燃气进气量，或者关闭其中一组或几组燃气进气模块的燃气调节阀，余下模块的燃气调节阀同步调节；燃气需求量变大时，反向控制。
可选的，燃气进气模块并联配置的数量根据燃气发动机及发电机组的最大需求量进行匹配设计，即可满足最大进气需求量以下的所有燃气的进气要求。
以上内容是结合具体实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于此。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种自适应气源燃气发电机组，包括燃气发动机和发电机组，燃气发动机包括进气系统，其特征在于，进气系统包括燃气进气模块、空气进气模块和混合器(3)；燃气进气模块包括通过燃气管路相连通的调压阀(1)和燃气调节阀(2)，空气进气模块包括空气调节阀(4)，燃气调节阀(2)同混合器(3)相连通，空气调节阀(4)同混合器(3)相连通；所述燃气发动机分别设置两组以上的燃气进气模块和两组以上的混合器(3)；燃气首先通过调压阀(1)减压稳压，然后通过燃气调节阀(2)调节燃气流量，最后进入混合器(3)内；空气通过空气调节阀(4)调节空气流量后同样进入混合器内同燃气按照设置的空燃比进行混合形成混合气，混合气进入发动机燃烧室燃烧做功，从而带动发电机发电。
2.根据权利要求1所述的自适应气源燃气发电机组，其特征在于，两组以上的燃气进气模块并联设置，燃气进气模块通过调压阀(1)和燃气调节阀(2)设置固定的燃气流量及空燃比，燃气进气模块的开启数量根据燃气的热值计算的最大燃气需求量来确定。
3.根据权利要求1所述的自适应气源燃气发电机组，其特征在于，混合器(3)为可调式文丘里混合器，可调式文丘里混合器通过调节燃气通道的流通面积，从而实现不同空燃比的燃气和空气的有效混合。
4.根据权利要求1所述的自适应气源燃气发电机组，其特征在于，燃气调节阀(2)根据空燃比调节燃气进气量，或关闭一组以上燃气进气模块的进气通道来调节燃气进气量。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的自适应气源燃气发电机组，其特征在于；还包括自动控制系统，自动控制系统通过调节调压阀(1)、燃气调节阀(2)和空气调节阀(4)的开度并根据发动机及发电机组的运行状态以及气源的变化自动控制空燃比。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113756945A (zh) * 2021-09-30 2021-12-07 天津大学 一种适用于多种燃气源的发电用内燃机自适应控制方法
CN113756945B (zh) * 2021-09-30 2022-08-19 天津大学 一种适用于多种燃气源的发电用内燃机自适应控制方法

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