CN113217979A - 瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统 - Google Patents

瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统 Download PDF

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CN113217979A CN202110501699.XA CN202110501699A CN113217979A CN 113217979 A CN113217979 A CN 113217979A CN 202110501699 A CN202110501699 A CN 202110501699A CN 113217979 A CN113217979 A CN 113217979A
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霍春秀
张涛
朱菁
肖正
甘海龙
李磊
张群
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Abstract

本发明涉及一种瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，控制模块上电性连接有辅助模块、信息模块、调压模块和驱动模块，所述信息模块上电性连接有通讯模块和AD采样模块，所述AD采样模块上电性连接有检测模块，所述驱动模块上电性连接有熔盐‑热风换热器、输送风机、电磁阀、熔盐储热多态耦合器、搅拌装置、加热器、瓦斯蓄热氧化器、输料泵机和空气预热器；本发明通过检测模块对系统进行检测，通过通讯模块实现数据的远程传输和远程控制，并且通过AD采样模块和信息模块，保证数据信息的准确性，通过瓦斯蓄热氧化对热量进行转换，并且设有熔盐储热，实现对热量存储。

Description

瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制 系统
技术领域
本发明属于瓦斯蓄热领域，涉及瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统。
背景技术
利用瓦斯泵站排放的低浓度瓦斯作为燃料，采用低浓度瓦斯蓄热氧化技术将甲烷氧化，产生高温烟气加热空气用于井筒加热，可完全替代现有燃煤热风炉。通过项目的实施，能够有效解决当前燃煤热风炉的大气污染物超标问题，减小了大气污染物排放，避免了废水和固废物的排放，具有良好的节能环保效益，同时充分利用了排空的低浓度瓦斯，节省了燃煤消耗。瓦斯蓄热氧化产生热能主要用于煤矿井筒防冻、建筑物取暖、洗浴及发电等方面。但井筒加热、取暖等用能需求昼夜间差异较大，抽采瓦斯流量变化也会引起蓄热氧化热能供应量的大幅波动，造成供热能力无法满足热负荷稳定需求，或设计供热能力过大造成投资浪费及能量过剩，并增加系统运行成本。为解决供热能力与热负荷不匹配这一矛盾，拓宽蓄热氧化技术供热的适用性，有必要开展瓦斯蓄热氧化后烟气热能的储存技术装备研发，实现昼夜间热负荷的“削峰填谷”，并解决设计能力过大导致的投资及运行成本高的难题，储热技术与装备研发成功后，还可用于居民小区、洗浴中心等民用商用领域，利用昼夜间电价差异，进行储热/放热转换，供电低谷价储热，高峰价放热，降低供热成本，对昼夜供热输出量的调节，可改善用户端热利用的舒适度，还可采用撬装式设计，解决偏远地区小规模分散煤层气利用中的热能集中商用问题，有望为矿井供热供暖开辟技术经济可行的新途径，在使用上述技术的时候，需要使用到控制系统进行自动控制，然而市面上各种的控制系统仍存在各种各样的问题。
如授权公告号为CN110152575A所公开的一种低浓度瓦斯蓄热氧化控制系统及智能运行方法，其虽然实现了通过远程控制平台，有效控制了不同阶段所需气体中氧气浓度值和瓦斯浓度值，提供了蓄热氧化系统的运行性能和安全可靠性，有效回收利用低温烟气余热，但是并未解决现有控制系统中存在的不能够进行有效的检测，以及不能够实现对瓦斯蓄热氧化的热量进行辅热加热和熔盐储热，造成资源的大量浪费的问题，为此我们提出瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，包括控制模块，所述控制模块上电性连接有辅助模块、信息模块、调压模块和驱动模块，所述信息模块上电性连接有通讯模块和AD采样模块，所述AD采样模块上电性连接有检测模块，所述驱动模块上电性连接有熔盐-热风换热器、输送风机、电磁阀、熔盐储热多态耦合器、搅拌装置、加热器、瓦斯蓄热氧化器、输料泵机和空气预热器；
所述检测模块中包括有若干组温度传感器、若干组流量计、若干组压力计、若干组空气检测传感器，若干组液位计、若干组空气溶度检测传感器和若干组差示扫描量热仪，若干组所述温度传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述加热器上、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述流量计分别固定安装在所述电磁阀的一侧，若干组所述压力计分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述空气检测传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述液位计固定安装在所述熔盐-热风换热器内和所述熔盐储热多态耦合器内，若干组所述空气溶度检测传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述差示扫描量热仪分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内和所述空气预热器内；
所述瓦斯蓄热氧化器用于对低浓度瓦斯在进行氧化反应释放出热量，所述低浓度瓦斯释放出的热量其中一部分用于维持氧化装置自身热量平衡多余的热量通过所述熔盐-热风换热器输送到所述熔盐储热多态耦合器的内部，所述熔盐储热多态耦合器中包括有低温熔盐罐和高温熔盐罐，所述熔盐-热风换热器将所述瓦斯储热氧化器产生的热量与来自所述低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入所述高温熔盐罐进行储存，所述高温熔盐罐在进行放热的时候，所述高温熔盐罐中的高温熔盐进入所述熔盐-热风换热器中与经过所述空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自所述输送风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。
优选的，所述通讯模块中包括有5G网络通讯和无线通讯，所述5G网络通讯用于通过连接远程控制终端，所述无线通讯用于通讯连接控制室。
优选的，所述辅助模块中包括有液晶显示屏、控制按键、报警器和存储模块，所述报警器采用的是声光报警器。
优选的，所述存储模块中至少设有两组，两组所述存储模块分别为用于存储系统运行程序体的ROM存储模块和用于程序习题运行日志的RAM存储模块。
优选的，所述调压模块上电性连接有供电模块，所述供电模块包括有市电网和蓄电池组。
优选的，所述搅拌装置固定安装在所述熔盐储热多态耦合器上，所述搅拌装置用于对熔盐进行搅拌混合，保持熔盐的受热均匀和热溶解。
优选的，所述输料泵机固定安装在所述熔盐储热多态耦合器上，所述输料泵机用于对熔盐进行循环输送。
优选的，所述加热器设有两组，一组所述加热器固定安装在所述熔盐储热多态耦合器内，另一组所述加热器固定安装在所述空气预热器内。
优选的，所述信息模块中包括有信息接收、信息转换和信息检测，所述信息接收用于接收和传输数据信息，所述信息转换用于将信息转换成适应的数据格式，所述信息检测用于检测数据信息的大小和解码，所述AD采样模块用于对截取数据信息中的用于波形。
优选的，所述供电模块还与所述检测模块、所述熔盐-热风换热器、所述输送风机、所述电磁阀、所述熔盐储热多态耦合器、所述搅拌装置、所述加热器、所述瓦斯蓄热氧化器、所述输料泵机和所述空气预热器电性连接，所述调压模块中包括有降压电路、滤波电路、稳压电路和整流电路。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过检测模块实现对系统进行有效的检测，实现对系统运行中的各种参数进行有效的检测，并且将检测的参数进行显示，以及通过通讯模块实现数据的远程传输和远程控制调节，并且通过AD采样模块和信息模块，实现对传输的数据信息进行有效的处理，保证数据信息的准确性。
(2)本发明通过瓦斯蓄热氧化实现对热量进行转换，并且设有熔盐储热，可以实现对热量进行存储，然后在需要使用的时候，或者时候供给使用的时候，进行排出，并且设有电辅热实现对系统进行辅助加热，保持热量的稳定性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，包括控制模块，所述控制模块上电性连接有辅助模块、信息模块、调压模块和驱动模块，所述信息模块上电性连接有通讯模块和AD采样模块，所述AD采样模块上电性连接有检测模块，所述驱动模块上电性连接有熔盐-热风换热器、输送风机、电磁阀、熔盐储热多态耦合器、搅拌装置、加热器、瓦斯蓄热氧化器、输料泵机和空气预热器；
所述检测模块中包括有若干组温度传感器、若干组流量计、若干组压力计、若干组空气检测传感器，若干组液位计、若干组空气溶度检测传感器和若干组差示扫描量热仪，若干组所述温度传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述加热器上、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述流量计分别固定安装在所述电磁阀的一侧，若干组所述压力计分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述空气检测传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述液位计固定安装在所述熔盐-热风换热器内和所述熔盐储热多态耦合器内，若干组所述空气溶度检测传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述差示扫描量热仪分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内和所述空气预热器内；
所述瓦斯蓄热氧化器用于对低浓度瓦斯在进行氧化反应释放出热量，所述低浓度瓦斯释放出的热量其中一部分用于维持氧化装置自身热量平衡多余的热量通过所述熔盐-热风换热器输送到所述熔盐储热多态耦合器的内部，所述熔盐储热多态耦合器中包括有低温熔盐罐和高温熔盐罐，所述熔盐-热风换热器将所述瓦斯储热氧化器产生的热量与来自所述低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入所述高温熔盐罐进行储存，所述高温熔盐罐在进行放热的时候，所述高温熔盐罐中的高温熔盐进入所述熔盐-热风换热器中与经过所述空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自所述输送风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。
本实施例中，优选的，所述通讯模块中包括有5G网络通讯和无线通讯，所述5G网络通讯用于通过连接远程控制终端，所述无线通讯用于通讯连接控制室。
本实施例中，优选的，所述辅助模块中包括有液晶显示屏、控制按键、报警器和存储模块，所述报警器采用的是声光报警器。
本实施例中，优选的，所述存储模块中至少设有两组，两组所述存储模块分别为用于存储系统运行程序体的ROM存储模块和用于程序习题运行日志的RAM存储模块。
本实施例中，优选的，所述调压模块上电性连接有供电模块，所述供电模块包括有市电网和蓄电池组。
本实施例中，优选的，所述搅拌装置固定安装在所述熔盐储热多态耦合器上，所述搅拌装置用于对熔盐进行搅拌混合，保持熔盐的受热均匀和热溶解。
本实施例中，优选的，所述输料泵机固定安装在所述熔盐储热多态耦合器上，所述输料泵机用于对熔盐进行循环输送。
本实施例中，优选的，所述加热器设有两组，一组所述加热器固定安装在所述熔盐储热多态耦合器内，另一组所述加热器固定安装在所述空气预热器内。
本实施例中，优选的，所述信息模块中包括有信息接收、信息转换和信息检测，所述信息接收用于接收和传输数据信息，所述信息转换用于将信息转换成适应的数据格式，所述信息检测用于检测数据信息的大小和解码，所述AD采样模块用于对截取数据信息中的用于波形。
本实施例中，优选的，所述供电模块还与所述检测模块、所述熔盐-热风换热器、所述输送风机、所述电磁阀、所述熔盐储热多态耦合器、所述搅拌装置、所述加热器、所述瓦斯蓄热氧化器、所述输料泵机和所述空气预热器电性连接，所述调压模块中包括有降压电路、滤波电路、稳压电路和整流电路。
本发明的工作原理及使用流程：在使用的时候，控制模块通过驱动模块实现对系统进行驱动运行，此时，瓦斯蓄热氧化器用于对低浓度瓦斯在进行氧化反应释放出热量，低浓度瓦斯释放出的热量其中一部分用于维持氧化装置自身热量平衡多余的热量通过熔盐-热风换热器输送到熔盐储热多态耦合器的内部，熔盐储热多态耦合器中包括有低温熔盐罐和高温熔盐罐，熔盐-热风换热器将瓦斯储热氧化器产生的热量与来自低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入高温熔盐罐进行储存，高温熔盐罐在进行放热的时候，高温熔盐罐中的高温熔盐进入熔盐-热风换热器中与经过空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自输送风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气，在上述过程进行运行的时候，控制模块控制检测模块中的若干组温度传感器、若干组流量计、若干组压力计、若干组空气检测传感器，若干组液位计、若干组空气溶度检测传感器和若干组差示扫描量热仪进行运行检测，然后检测数据通过AD采样模块和信息模块传输给控制模块，控制模块在通过通讯模块进行数据传输，并且通过辅助模块进行显示和控制，并且控制模块通过检测的数据信息实现对系统进行控制调节。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，包括控制模块，其特征在于：所述控制模块上电性连接有辅助模块、信息模块、调压模块和驱动模块，所述信息模块上电性连接有通讯模块和AD采样模块，所述AD采样模块上电性连接有检测模块，所述驱动模块上电性连接有熔盐-热风换热器、输送风机、电磁阀、熔盐储热多态耦合器、搅拌装置、加热器、瓦斯蓄热氧化器、输料泵机和空气预热器；
所述检测模块中包括有若干组温度传感器、若干组流量计、若干组压力计、若干组空气检测传感器，若干组液位计、若干组空气溶度检测传感器和若干组差示扫描量热仪，若干组所述温度传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述加热器上、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述流量计分别固定安装在所述电磁阀的一侧，若干组所述压力计分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述空气检测传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述液位计固定安装在所述熔盐-热风换热器内和所述熔盐储热多态耦合器内，若干组所述空气溶度检测传感器分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内、所述空气预热器内和若干组主要输送管道内，若干组所述差示扫描量热仪分别固定安装在所述熔盐-热风换热器内、所述熔盐储热多态耦合器内、所述瓦斯蓄热氧化器内和所述空气预热器内；
所述瓦斯蓄热氧化器用于对低浓度瓦斯在进行氧化反应释放出热量，所述低浓度瓦斯释放出的热量其中一部分用于维持氧化装置自身热量平衡多余的热量通过所述熔盐-热风换热器输送到所述熔盐储热多态耦合器的内部，所述熔盐储热多态耦合器中包括有低温熔盐罐和高温熔盐罐，所述熔盐-热风换热器将所述瓦斯储热氧化器产生的热量与来自所述低温熔盐罐的低温熔盐进行换热，将低温熔盐加热，加热后的熔盐进入所述高温熔盐罐进行储存，所述高温熔盐罐在进行放热的时候，所述高温熔盐罐中的高温熔盐进入所述熔盐-热风换热器中与经过所述空气预热器的热风进行换热，得到高温热空气，然后与来自所述输送风机的冷风进行混合，得到适于井筒防冻的热空气。
2.根据权利要求1所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述通讯模块中包括有5G网络通讯和无线通讯，所述5G网络通讯用于通过连接远程控制终端，所述无线通讯用于通讯连接控制室。
3.根据权利要求1所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述辅助模块中包括有液晶显示屏、控制按键、报警器和存储模块，所述报警器采用的是声光报警器。
4.根据权利要求3所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述存储模块中至少设有两组，两组所述存储模块分别为用于存储系统运行程序体的ROM存储模块和用于程序习题运行日志的RAM存储模块。
5.根据权利要求1所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述调压模块上电性连接有供电模块，所述供电模块包括有市电网和蓄电池组。
6.根据权利要求1所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述搅拌装置固定安装在所述熔盐储热多态耦合器上，所述搅拌装置用于对熔盐进行搅拌混合，保持熔盐的受热均匀和热溶解。
7.根据权利要求1所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述输料泵机固定安装在所述熔盐储热多态耦合器上，所述输料泵机用于对熔盐进行循环输送。
8.根据权利要求1所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述加热器设有两组，一组所述加热器固定安装在所述熔盐储热多态耦合器内，另一组所述加热器固定安装在所述空气预热器内。
9.根据权利要求1所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述信息模块中包括有信息接收、信息转换和信息检测，所述信息接收用于接收和传输数据信息，所述信息转换用于将信息转换成适应的数据格式，所述信息检测用于检测数据信息的大小和解码，所述AD采样模块用于对截取数据信息中的用于波形。
10.根据权利要求5所述的瓦斯蓄热氧化、电辅热及熔盐储热多态耦合调峰智能控制系统，其特征在于：所述供电模块还与所述检测模块、所述熔盐-热风换热器、所述输送风机、所述电磁阀、所述熔盐储热多态耦合器、所述搅拌装置、所述加热器、所述瓦斯蓄热氧化器、所述输料泵机和所述空气预热器电性连接，所述调压模块中包括有降压电路、滤波电路、稳压电路和整流电路。
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