CN115686082B - 用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统，涉及低热值气体再利用技术领域。本系统具体包括监测模块、配气模块、主控模块、混合模块、流量控制阀、第二流量监测仪、逆止阀；本发明能够按照不同规格的燃气轮机调整输入到燃气轮机内的混合气体中可燃性气体的占比，使得混合气体中的可燃性气体占比维持在较为稳定的范围内，从而使混合气体在燃气轮机内进行燃烧释放的能量趋于稳定，进而使燃气轮机持续稳定地运转，减少了燃气轮机运转不稳定，甚至出现间歇性中断的情况。
Description
技术领域
本发明涉及低热值气体再利用技术领域，尤其涉及一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统。
背景技术
在工业领域存在大量的低热值的可燃气体，例如黄磷尾气、沼气、甲醇弛放气、高炉煤气等，这些均含有大量的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体，对这些气体进行过滤后形成处理气体，通入燃气轮机进行利用。
针对上述处理气体，由于处理气体的成分并不稳定，处理气体中的各种燃烧成分所占的比例不同，在对处理气体进行使用的过程中，直接将其输入到燃气轮机进行燃烧时，燃气轮机中的反应速度会随处理气体的成分发生相应的变化，从而导致处理气体在燃气轮机内进行燃烧输出的能量出现较大的波动，最终导致燃气轮机运转不稳定，甚至出现间歇性中断的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统，使燃气轮机能够持续稳定地运转，减少燃气轮机运转不稳定，甚至出现间歇性中断的情况。
一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统，具体包括监测模块、配气模块、主控模块、混合模块、逆止阀；
所述监测模块包括气体成分分析仪以及第一流量监测仪；所述气体成分分析仪的感应端与处理气体输送管道直接连接，所述第一流量监测仪安装于处理气体输送管道上，气体成分分析仪与第一流量检测仪均与所述主控模块进行有线连接；
所述配气模块包括可燃气管道、保护气管道和助燃气管道、流量控制阀和第二流量监测仪；所述可燃气管道、保护气管道均与处理气体输送管道的输出端同时连接混合模块的输入端口；所述可燃气管道、保护气管道和助燃气管道上均安装所述流量控制阀和第二流量监测仪，每个流量控制阀和第二流量监测仪均与主控模块有线相连，所述助燃气管道与燃气轮机直接连通；
所述混合模块为混合容器，混合容器中设置有用于使可燃气、保护气和处理气体进行加速混合成为混合气体的搅拌机构；所述混合容器的输出端口连接燃气轮机；在燃气轮机与混合容器连接管道，以及燃气轮机与助燃气管道连接处均安装逆止阀，
所述主控模块通过热值控制混合容器中混合气体中处理气体和可燃气的比例，所述热值公式如下所示：
其中，f（x）表示热值的可设定常数，根据不同规格的燃气轮机调节f（x）的值； n表示不同种类的可燃性气体，an表示不同可燃性气体在处理气体中所占据的比例， mn表示对应的可燃性气体的热值，即不同可燃性气体对应的常数值； b1则为可燃气管道流量与输送管道流量的比值。
所述保护气管道内的保护气体的流量不少于运输管道流量与可燃气管道流量之和。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明提供一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统，具体有以下有益效果：
1、通过监测模块对处理气体成分与流量信息的监控，然后通过主控系统的计算后，调控配气模块不同成分气体的输入，使得最终的混合气体热值恒定，减少了燃气轮机运转不稳定，甚至出现间歇性中断的情况；
2、通过设置为可燃气、保护气和处理气体进行缓冲的混合容器，为气体的混合提供一定的缓冲空间，使得混合容器内的各种气体在搅拌机构的作用下混合更加充分，使得混合气体的成分分布更加均匀；
3、通过设定控制模块对流量的控制公式，对最终混合气体的热值进行了限制，减少了燃气轮机运转不稳定，甚至出现间歇性中断的情况。
附图说明
图1为本发明实施例中燃气轮机用智能实时配气系统结构图；
图中，1-低热值可燃气体输送管道；2-燃气轮机；3-监测模块；31-气体成分分析仪；32-第一流量监测仪；4-配气模块；41-流量控制阀；42-第二流量监测仪；43-可燃气管道；44-保护气管道；45-助燃气管道；5-主控模块；6-混合模块；7-逆止阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统，本实施例中系统结构图如图1所示，低热值处理气体通过输送管道1输送至燃气轮机2，为燃气轮机2提供能源，具体包括监测模块3、配气模块4、主控模块5、混合模块6、逆止阀7；
所述监测模块3用于对处理气体进行实时的成分分析与流量监测，并将处理气体的成分占比与流量信息发送至主控模块5，具体包括气体成分分析仪31以及第一流量监测仪32；所述气体成分分析仪31的感应端与处理气体输送管道1直接连接，对处理气体进行感应，然后将气体成分信息转化为电信号传递到本体进行测定分析。所述第一流量监测仪32安装于处理气体输送管道1上，气体成分分析仪31与第一流量检测仪32均与所述主控模块5进行有线连接；
所述配气模块4用于在主控模块5的控制下对处理气体的成分进行调控，包括流量控制阀41、第二流量监测仪42、可燃气管道43、保护气管道44和助燃气管道45；所述可燃气管道43、保护气管道44均与处理气体输送管道45的输出端同时连接所述混合模块6的输入端口，使得可燃气、保护气和处理气体混合形成混合气体，再将混合气体输入到燃气轮机2中；所述可燃气管道43、保护气管道44和助燃气管道45上均安装所述流量控制阀41和第二流量监测仪42，每个流量控制阀和第二流量监测仪均与主控模块有线相连；
主控模块5用于接收的成分分析信息与流量监测信息，并基于成分分析信息与流量监测信息来调节配气模块中的各气体流量，主控模块5基于成分分析信息与流量监测仪通过流量控制阀41和第二流量监测仪42对可燃气管道43、保护气管道44或助燃气管道45的流量进行实时调控，使得混合气体的热值趋于稳定，可燃性气体占比维持在较为稳定的范围内；由于处理气体的温度较高，为了减少混合气体在混合容器内与助燃气体提前发生氧化反应的情况，所述助燃气管道45与燃气轮机2直接连通，用于向燃气轮机2提供助燃气体，尽可能降低了混合气体在燃气轮机2的进行燃烧的燃烧程度，减少了混合气体在进入燃气轮机2前与助燃气体提前发生反应的情况；流量控制阀41为便于主控模块进行实时控制的电磁阀；可燃气管道43中可选用甲烷、氢气等可燃性气体。保护气管道44中可选用氮气等，用以降低处理气体中可燃性气体的占比，一方面能够间接控制处理气体在燃气轮机2中进行燃烧的程度，另一方面更有利于对混合气体的成分进行调控。
所述混合模块6为混合容器，混合容器中设置有用于使可燃气、保护气和处理气体进行加速混合成为混合气体的搅拌机构；所述混合容器6的输出端口连接燃气轮机2；混合容器能够为气体的混合提供一定的缓冲空间，并且混合容器内的各种气体能够得到更加充分地混合，使得混合气体的内部成分分布得更加均匀；可燃性气体、保护气体和多种成分混杂的处理气体在混合容器内形成输入到燃气轮机2内的混合气体。为了减少燃气轮机2燃烧时出现回流的情况，混合容器与燃气轮机2之间的管道上安装有逆止阀7；所述助燃气管道45靠近燃气轮机2的位置处安装有逆止阀7。
其中主控模块5通过热值控制混合容器中混合气体中处理气体和可燃气的比例，所述热值公式如下所示，通过公式对可燃气管道、保护气管道的流量进行实时调控。
其中，f（x）表示热值的可设定常数，在同一规格的燃气轮机的使用中，f（x）为一个可设定的常数值。在计算中，工作人员根据不同规格的燃气轮机调节f（x）的值；角标n对应不同种类的可燃性气体，an表示不同可燃性气体在处理气体中所占据的比例， mn表示对应的可燃性气体的热值，即不同可燃性气体对应的常数值； b1则为可燃气管道流量与输送管道流量的比值。
这里的mn为不同可燃性气体对应的常数值；m1为通过可燃气管道入混合气体的特定可燃性气体对应的热值；本实施例中的系统对混合气体中流量的调配依据是根据单位混合气体的热值。不同的可燃烧气体燃烧时释放的热量不同，热值即为单位体积下的可燃气体燃烧所释放的热量。
主控模块5通过气体成分分析仪31计算得出处理气体的总热值，带入公式可以计算出b1的数值，然后结合输送管道1的流量，求得可燃气管道43相应的流量值，最后主控模块5通过控制可燃气管道43上的流量控制阀41对可燃气的流量进行定量控制，从而使充入燃气轮机2内混合气体的总热值维持在较为稳定的状态，进而使得燃气轮机2内燃烧释放的能量得以稳定，燃气轮机2得以持续稳定地运行。
为了对混合气体在燃气轮机2内的燃烧程度进行限制，保护气的流量应不少于运输管道流量与可燃气管道43流量之和。
本实施例中一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统的运行原理为：
处理气体会沿着输送管道1依次经过气体成分分析仪31的感应端和第一流量监测仪32进入到混合容器中，气体成分分析仪31对处理气体的实时成分进行分析，确定处理气体中各种可燃成分的占比，第一流量监测仪32对处理气体的流量进行监测，然后处理气体的成分比例与流量信息传输到主控模块5内进行计算分析；主控模块5根据热值公式计算出可燃气管道43与输送管道1对应的流量，然后控制可燃气管道43上的流量控制阀41进行调节。从而保障混合容器内混合气体的热值处于稳定状态。
在混合容器内搅拌机构的驱动下，各种气体充分混合，之后与助燃气体同时输入到燃气轮机2中进行燃烧，以保证燃气轮机2中燃烧反应的稳定性，使燃气轮机2持续稳定地运转，减少了燃气轮机2运转不稳定，甚至出现间歇性中断的情况。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (1)
1.一种用于燃气轮机的非稳定热值可燃气体智能配气系统，其特征在于，包括监测模块、配气模块、主控模块、混合模块、逆止阀；
所述监测模块包括气体成分分析仪以及第一流量监测仪；所述气体成分分析仪的感应端与处理气体输送管道直接连接，所述第一流量监测仪安装于处理气体输送管道上，气体成分分析仪与第一流量检测仪均与所述主控模块进行有线连接；
所述配气模块包括可燃气管道、保护气管道和助燃气管道、流量控制阀和第二流量监测仪；所述可燃气管道、保护气管道均与处理气体输送管道的输出端同时连接混合模块的输入端口；所述可燃气管道、保护气管道和助燃气管道上均安装所述流量控制阀和第二流量监测仪，每个流量控制阀和第二流量监测仪均与主控模块有线相连，所述助燃气管道与燃气轮机直接连通；
所述混合模块为混合容器，混合容器中设置有用于使可燃气、保护气和处理气体进行加速混合成为混合气体的搅拌机构；所述混合容器的输出端口连接燃气轮机；在燃气轮机与混合容器连接管道，以及燃气轮机与助燃气管道连接处均安装逆止阀；
所述主控模块通过热值控制混合容器中混合气体中处理气体和可燃气的比例，所述热值公式如下所示：
其中，f(x)表示热值的可设定常数，根据不同规格的燃气轮机调节f(x)的值；n表示不同种类的可燃性气体，an表示不同可燃性气体在处理气体中所占据的比例，mn表示对应的可燃性气体的热值，即不同可燃性气体对应的常数值；b1则为可燃气管道流量与输送管道流量的比值；
所述保护气管道内的保护气体的流量不少于运输管道流量与可燃气管道流量之和。
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