CN115183266A - 一种生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理系统。所述气体切换管理系统，包括气体状态监测单元，数据计算单元，仪器控制单元和主控单元。所述气体切换管理系统可以根据用电系统和发电系统的供需关系，根据供能气体热值是不同热值，灵活控制发电系统的供能气体。在保证发电系统供能的前提下，提高了生物质的利用；遵循优先燃烧沼气后燃烧生物质气体的原则，有利于能源的清洁利用。
Description
技术领域
本发明涉及应用于一种生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理系统
背景技术
生物质属于可再生能源。我国生物质资源十分丰富，如加以有效利用，开发潜力将十分巨大。生物质气体和沼气都产自生物质，都可以用于燃烧发电。但是由于两类气体产生的过程和工艺不同，两类气体的燃烧热值等理化性质也存在较大差异，作为发电燃料时，两类气体的持续供能能力也存在较大差异，因此需要分别对两类气体分别进行管理。为了即时掌握发电系统生物质气和沼气单元内主要燃烧气体的物化状态，灵活利用两种不同燃料，设计一套可以用于发电系统的切换供能气体的气体管理系统十分必要。
发明内容
本发明的目的在于针对生物质气体和沼气主要气体的不同热值等性质，提供了一种生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理方法，以解决生物质气体和沼气联合发电过程中的气体管理供应模式问题。本发明的目通过以下技术方案实现。
一种生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理系统，包括气体状态监测单元100，数据计算单元，仪器控制单元200和主控单元。
所述气体状态监测单元100包括生物质气化炉气体状态监测单元、环绕型沼气炉气体状态监测单元和管路气体状态监测单元，所述三种气体状态监测单元都包括红外气体传感器、温度传感器和压力传感器，分别用于监测气体的组分和浓度、温度和压强。
所述的生物质气化炉气体状态单元与生物质气化炉出气口相连，实时监测生物质气化炉内气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，并将监测数据传达至数据计算单元，生物质气化炉内主要气体组分包括氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳；所述环绕型沼气炉气体状态监测单元与环绕型沼气炉出气口相连，实时监测环绕型沼气炉内气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，将监测数据传达至数据计算单元，环绕型沼气炉内主要气体组分包括甲烷和二氧化碳；
所述管路气体状态监测单元与管路系统各支路相连，实时监测管路系统各支路气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，将监测数据传达至数据计算单元，各支路主要气体组分包括：氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和甲烷；
所述数据计算单元根据各气体状态监测单元所提供数据，按照气体燃烧热值将生物质气化炉、环绕型沼气炉、管路系统各支路内主要可燃气体分别计算生物质气化炉、环绕型沼气炉和管路系统各支路内气体当前理论发电量和最大发电功率，并将这些数据传达至主控单元，为主控系统对仪器控制单元传达指令提供数据支持。
所述主控单元用于接收数据计算单元和用电系统数据，根据用电系统和发电系统的能量供需关系，对仪器控制单元传达指令，根据数据计算单元所提供的理论用电量，理论最大发电功率，结合用电系统传达的发电功率需求和当前气化炉单元所处条件对能量供应模式进行控制，具体如下：
当生物质气化炉沼气单元状况满足发电功率需求时，发电系统优先利用沼气燃烧进行供能，主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，以合适沼气流量匹配气体燃烧系统；
当生物质气化炉单元沼气单元不满足发电功率需求时，同时燃烧生物质气体进行供能；主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，保持沼气单元实时最大供能状态，生物质气体以合适流量匹配气体燃烧系统；
当沼气单元不满足燃烧条件时，完全燃烧生物质气体进行供能。主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，生物质气体以合适流量匹配气体燃烧系统。
所述仪器控制单元与主控单元相连，仪器控制单元包括增压风机控制单元和节流阀控制单元，根据主控单元所下达指令调节增压风机功率和节流阀开关及开度以调整生物质气化炉和环绕型沼气是否供气及供气流速的目的。
本发明的有益效果：
本发明可以根据用电系统和发电系统的供需关系，根据供能气体热值是不同热值，灵活控制发电系统的供能气体。在保证发电系统供能的前提下，提高了生物质的利用；遵循优先燃烧沼气后燃烧生物质气体的原则，有利于能源的清洁利用。
附图说明
本文所引用的附图形成了说明书的一部分，除非另有详细描述明确指示，否则附图中示出的特征仅示出了本公开的一些实施例，而没有示出本公开的所有实施例，并且本说明书的读者不应做出相反的暗示。
图1为所述本发明系统框图。
图2为所述本发明能量管理框图。
附图标记说明：
100：气体状态监测单元200：仪器控制单元
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征或步骤以外，均可以以任何方式组合。
图1为本发明的生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理系统框图。所述气体切换管理系统，包括气体状态监测单元100，数据计算单元，仪器控制单元200和主控单元。
下面简述气体切换管理系统各单元的工作：
所述气体状态监测单元100包括生物质气化炉气体状态监测单元、环绕型沼气炉气体状态监测单元和管路气体状态监测单元，所述三种气体状态监测单元都包括红外气体传感器、温度传感器和压力传感器，分别用于监测气体的组分和浓度、温度和压强。
所述的生物质气化炉气体状态单元与生物质气化炉出气口相连，实时监测生物质气化炉内气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，并将监测数据传达至数据计算单元，生物质气化炉内主要气体组分包括氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳；所述环绕型沼气炉气体状态监测单元与环绕型沼气炉出气口相连，实时监测环绕型沼气炉内气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，将监测数据传达至数据计算单元，环绕型沼气炉内主要气体组分包括甲烷和二氧化碳；
所述管路气体状态监测单元与管路系统各支路相连，实时监测管路系统各支路气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，将监测数据传达至数据计算单元，各支路主要气体组分包括：氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和甲烷；
所述数据计算单元根据各气体状态监测单元所提供数据，按照气体燃烧热值将生物质气化炉、环绕型沼气炉、管路系统各支路内主要可燃气体分别计算生物质气化炉、环绕型沼气炉和管路系统各支路内气体当前理论发电量和最大发电功率，并将这些数据传达至主控单元，为主控系统对仪器控制单元传达指令提供数据支持。
所述主控单元用于接收数据计算单元和用电系统数据，根据用电系统和发电系统的能量供需关系，对仪器控制单元传达指令，根据数据计算单元所提供的理论用电量，理论最大发电功率，结合用电系统传达的发电功率需求和当前气化炉单元所处条件对能量供应模式进行控制。
如图2所示为本发明的能量管理框图，其中如图2(a)所示，当生物质气化炉沼气单元状况满足发电功率需求时，发电系统优先利用沼气燃烧进行供能，主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，以合适沼气流量匹配气体燃烧系统；
如图2(b)所示，当生物质气化炉单元沼气单元不满足发电功率需求时，同时燃烧生物质气体进行供能；主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，保持沼气单元实时最大供能状态，生物质气体以合适流量匹配气体燃烧系统；
如图2(c)所示，当沼气单元不满足燃烧条件时，完全燃烧生物质气体进行供能。主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，生物质气体以合适流量匹配气体燃烧系统。
所述仪器控制单元与主控单元相连，仪器控制单元包括增压风机控制单元和节流阀控制单元，根据主控单元所下达指令调节增压风机功率和节流阀开关及开度以调整生物质气化炉和环绕型沼气是否供气及供气流速的目的。
Claims (2)
1.一种生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理系统，其特征在于，该系统包括气体状态监测单元，数据计算单元，仪器控制单元和主控单元；
所述气体状态监测单元包括生物质气化炉气体状态监测单元、环绕型沼气炉气体状态监测单元和管路气体状态监测单元，所述三种气体状态监测单元都包括红外气体传感器、温度传感器和压力传感器，分别用于监测气体的组分和浓度、温度和压强；
所述的生物质气化炉气体状态单元与生物质气化炉出气口相连，实时监测生物质气化炉内气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，并将监测数据传达至数据计算单元，生物质气化炉内主要气体组分包括氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳；所述环绕型沼气炉气体状态监测单元与环绕型沼气炉出气口相连，实时监测环绕型沼气炉内气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，将监测数据传达至数据计算单元，环绕型沼气炉内主要气体组分包括甲烷和二氧化碳；
所述管路气体状态监测单元与管路系统各支路相连，实时监测管路系统各支路气体的温度、压强和主要气体组分的浓度，将监测数据传达至数据计算单元，各支路主要气体组分包括：氢气、氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和甲烷；
所述数据计算单元根据各气体状态监测单元所提供数据，按照气体燃烧热值将生物质气化炉、环绕型沼气炉、管路系统各支路内主要可燃气体分别计算生物质气化炉、环绕型沼气炉和管路系统各支路内气体当前理论发电量和最大发电功率，并将这些数据传达至主控单元，为主控系统对仪器控制单元传达指令提供数据支持；
所述主控单元用于接收数据计算单元和用电系统数据，根据用电系统和发电系统的能量供需关系，对仪器控制单元传达指令，根据数据计算单元所提供的理论用电量，理论最大发电功率，结合用电系统传达的发电功率需求和当前气化炉单元所处条件对能量供应模式进行控制；
所述仪器控制单元与主控单元相连，仪器控制单元包括增压风机控制单元和节流阀控制单元，根据主控单元所下达指令调节增压风机功率和节流阀开关及开度以调整生物质气化炉和环绕型沼气是否供气及供气流速的目的。
2.根据权利要求1所述的生物质气体及沼气燃烧发电的气体切换管理系统，其特征在于，主控单元对能量供应模式进行控制的方法如下：
当生物质气化炉沼气单元状况满足发电功率需求时，发电系统优先利用沼气燃烧进行供能，主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，以合适沼气流量匹配气体燃烧系统；
当生物质气化炉单元沼气单元不满足发电功率需求时，同时燃烧生物质气体进行供能；主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，保持沼气单元实时最大供能状态，生物质气体以合适流量匹配气体燃烧系统；
当沼气单元不满足燃烧条件时，完全燃烧生物质气体进行供能；主控系统对发电系统发电功率与增压风机功率和节流阀开度进行匹配，生物质气体以合适流量匹配气体燃烧系统。
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