本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了重整制氫控制領(lǐng)域的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪淇刂品椒?，采用一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪淇刂葡到y(tǒng)控制，系統(tǒng)包括控制單元、燃料泵、水泵、燃料計(jì)量閥、水計(jì)量閥、氣體截止閥、蒸發(fā)單元、重整單元、壓力傳感器、壓差傳感器、溫度傳感器、安全閥；所述控制方法包括預(yù)熱控制方法、液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法、積碳量估算方法、故障診斷與停機(jī)控制方法。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了一種基于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞南到y(tǒng)及控制方法，實(shí)現(xiàn)液態(tài)碳?xì)淙剂习踩?、可靠地重整制氫，用于基于固體氧化燃料電池的熱電聯(lián)供系統(tǒng)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及重整制氫領(lǐng)域，具體是一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪淇刂品椒ㄅc系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、目前，如柴油、汽油等液態(tài)碳?xì)淙剂现饕ㄟ^(guò)內(nèi)燃機(jī)的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能量利用效率通常在30％-50％范圍，同時(shí)產(chǎn)生如pm、nox、thc、co等污染物排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生較大威脅。通過(guò)重整制氫的方式將液態(tài)碳?xì)淙剂限D(zhuǎn)化為主要含h2、co、co2等組分的富氫合成氣，再結(jié)合基于固體氧化物燃料電池的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，發(fā)電效率通常在50％以上，結(jié)合余熱梯次利用，綜合能量利用效率可達(dá)90％以上，且排放的尾氣主要為co2、h2o，無(wú)pm、nox、thc等污染物，既提高了能量利用效率，又解決了環(huán)境污染和氫氣來(lái)源問(wèn)題。
2、重整制氫的方式主要包括水蒸氣重整、部分氧化重整、自熱重整三種方式，通過(guò)建立重整單元進(jìn)行重整制氫操作，其中水蒸氣重整技術(shù)最為成熟，安全性較高，而部分氧化重整、自熱重整技術(shù)均需要氧氣參與反應(yīng)，技術(shù)相對(duì)不太成熟，存在較大安全隱患。因此，需要一種基于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞南到y(tǒng)及控制方法，實(shí)現(xiàn)液態(tài)碳?xì)淙剂习踩?、可靠地重整制氫，用于基于固體氧化燃料電池的熱電聯(lián)供系統(tǒng)，在國(guó)防軍工、民用設(shè)備等領(lǐng)域具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)重整制氫的故障做出準(zhǔn)確估算導(dǎo)致不能有效保護(hù)設(shè)備的不足，提供了一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪淇刂品椒ㄅc系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)重整制氫過(guò)程中各類(lèi)故障的準(zhǔn)確估算和判定，及時(shí)操作系統(tǒng)停機(jī)，避免故障形成造成設(shè)備損失。
<
p>2、本專(zhuān)利技術(shù)的目的主要通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：3、一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ǎ?/p>
4、包括預(yù)熱控制方法、液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法、積碳量估算方法、故障診斷與停機(jī)控制方法，所述液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法、所述積碳量估算方法和所述故障診斷與停機(jī)控制方法包括以下步驟：
5、監(jiān)測(cè)重整制氫過(guò)程中液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；
6、設(shè)定積碳量估算閾值，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲得積碳量估算值，比對(duì)所述積碳量估算值是否超過(guò)所述積碳量估算閾值，實(shí)時(shí)進(jìn)行故障判斷：若判斷為否繼續(xù)獲取新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，若判斷為是則生成估算數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)入停機(jī)判斷；
7、設(shè)定停機(jī)閾值，比對(duì)所述估算數(shù)據(jù)是否超過(guò)所述停機(jī)閾值，實(shí)時(shí)進(jìn)行停機(jī)判斷：若判斷為否則不停機(jī)并發(fā)送故障碼，若判斷為是則進(jìn)行停機(jī)控制。
8、進(jìn)一步的，還包括以下步驟：
9、對(duì)所述液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪湎到y(tǒng)進(jìn)行上電操作；
10、對(duì)所述液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪湎到y(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)；
11、對(duì)所述液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪湎到y(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱觸發(fā)判斷；
12、根據(jù)預(yù)熱觸發(fā)判斷，對(duì)所述液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪湎到y(tǒng)進(jìn)行所述預(yù)熱控制；
13、完成預(yù)熱控制后，自動(dòng)進(jìn)入所述液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制；
14、在所述液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制時(shí)進(jìn)行所述積碳量估算；
15、在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng)故障，判定系統(tǒng)停機(jī)故障后進(jìn)行停機(jī)操作。
16、對(duì)所述液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪湎到y(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱觸發(fā)判斷包括設(shè)定預(yù)熱觸發(fā)溫度，對(duì)比獲取的溫度監(jiān)測(cè)參數(shù)和所述預(yù)熱觸發(fā)溫度，判斷是否觸發(fā)預(yù)熱程序，若判定觸發(fā)預(yù)熱，則進(jìn)行預(yù)熱控制，若判定不觸發(fā)預(yù)熱，則繼續(xù)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。
17、根據(jù)預(yù)熱觸發(fā)判斷進(jìn)行預(yù)熱控制包括設(shè)定預(yù)熱完成條件，對(duì)預(yù)熱完成條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若達(dá)到預(yù)熱完成條件，則完成預(yù)熱控制，若未達(dá)到預(yù)熱完成條件，則繼續(xù)進(jìn)行預(yù)熱控制。
18、液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制包括監(jiān)測(cè)重整制氫過(guò)程中液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制，獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
19、所述系統(tǒng)故障判定包括設(shè)定積碳量估算閾值，根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲得積碳量估算值，比對(duì)所述積碳量估算值是否超過(guò)所述積碳量估算閾值，實(shí)時(shí)進(jìn)行故障判斷：若判斷為否繼續(xù)獲取新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，若判斷為是則生成估算數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)入停機(jī)判斷。
20、所述停機(jī)操作包括設(shè)定停機(jī)閾值，比對(duì)所述估算數(shù)據(jù)是否超過(guò)所述停機(jī)閾值，實(shí)時(shí)進(jìn)行停機(jī)判斷：若判斷為否則不停機(jī)并發(fā)送故障碼，若判斷為是則進(jìn)行停機(jī)控制。
21、獲取的所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括當(dāng)前液態(tài)碳?xì)淙剂蠂娚淞?、水噴射量和重整單元反?yīng)側(cè)進(jìn)出口溫度，所述積碳量估算值的獲取包括以下步驟：
22、獲取當(dāng)前液態(tài)碳?xì)淙剂蠂娚淞?、水噴射量，?jì)算通過(guò)重整單元反應(yīng)側(cè)的當(dāng)前蒸氣流量；
23、獲取重整單元反應(yīng)側(cè)進(jìn)出口溫度的測(cè)量值計(jì)算重整單元反應(yīng)側(cè)平均溫度；根據(jù)所述蒸氣流量和所述重整單元反應(yīng)側(cè)平均溫度獲得未積碳條件下的壓差；
24、根據(jù)重整單元反應(yīng)側(cè)的壓差傳感器測(cè)量的當(dāng)前壓差值和所述未積碳條件下的壓差計(jì)算得到因積碳產(chǎn)生的壓差；
25、利用所述因積碳產(chǎn)生的壓差和當(dāng)前蒸氣量計(jì)算得到因積碳產(chǎn)生的流阻；
26、根據(jù)重整單元反應(yīng)側(cè)平均溫度對(duì)所述得到因積碳產(chǎn)生的流阻進(jìn)行溫度修正；
27、得到所述積碳量估算值。
28、在本專(zhuān)利技術(shù)中，獲取所述蒸氣流量和所述重整單元反應(yīng)側(cè)平均溫度后，根據(jù)修正后的積碳流阻查表得到所述積碳量估算值。
29、本專(zhuān)利技術(shù)中參照傳統(tǒng)重整制氫的工藝流程，利用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的方式對(duì)積碳流阻進(jìn)行總結(jié)并編寫(xiě)經(jīng)驗(yàn)表，本專(zhuān)利技術(shù)中所查表為所述經(jīng)驗(yàn)表，經(jīng)驗(yàn)表可以根據(jù)不同的工藝流程或/和設(shè)備型號(hào)進(jìn)行修訂，從而滿(mǎn)足不同工藝流程和設(shè)備型號(hào)的積碳量估算值查表需求。
30、液態(tài)碳?xì)淙剂显谥卣麜r(shí)可能存在析碳的副反應(yīng)，重整單元反應(yīng)側(cè)存在積碳的風(fēng)險(xiǎn)，積碳后背壓升高的同時(shí)將導(dǎo)致其重整效率大為下降。目前，通常采用高水碳比的方式來(lái)降低積碳的風(fēng)險(xiǎn)，但是高水碳比意味著高能耗，且并不能完全避免積碳的發(fā)生。因此，在重整制氫過(guò)程中需要實(shí)時(shí)對(duì)重整單元積碳量進(jìn)行估算，實(shí)現(xiàn)對(duì)重整單元反應(yīng)側(cè)的積碳堵塞故障進(jìn)行在線(xiàn)診斷。
31、進(jìn)一步的，所述溫度修正包括以下步驟：
32、獲取重整單元進(jìn)出口溫度的測(cè)量值；
33、計(jì)算所述重整單元反應(yīng)側(cè)溫度的平均值；
34、通過(guò)查表獲得溫度修正系數(shù)；
35、利用所述溫度修正系數(shù)對(duì)所述因積碳產(chǎn)生的流阻進(jìn)行溫度修正。
36、利用所述溫度修正系數(shù)對(duì)所述因積碳產(chǎn)生的流阻進(jìn)行溫度修正的計(jì)算式如下：
37、fr＝fac(ta)*△pc/qv
38、其中，fr為因積碳產(chǎn)生的流阻，△pc為因積碳導(dǎo)致的壓差值，fac(ta)為溫度修正系數(shù)，qv為蒸氣流量。
39、所述蒸氣流量通過(guò)當(dāng)前碳?xì)鋰娚淞亢彤?dāng)前噴水量計(jì)算得到，計(jì)算式如下：
40、
41、其中，qv為蒸氣流量，qf為當(dāng)前液態(tài)碳?xì)鋰娚淞?，qw為當(dāng)前噴水量，η為燃料蒸發(fā)效率，為水蒸發(fā)效率。
42、進(jìn)一步的，所述預(yù)熱控制方法，包括以下步驟：
43、采用控制單元實(shí)時(shí)對(duì)重整單元、蒸發(fā)單元熱側(cè)進(jìn)出口的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并計(jì)算熱側(cè)平均溫度；
44、對(duì)蒸發(fā)單元本文檔來(lái)自技高網(wǎng)
...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒?，其特征在于，包括預(yù)熱控制方法、液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法、積碳量估算方法、故障診斷與停機(jī)控制方法，所述液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法、所述積碳量估算方法和所述故障診斷與停機(jī)控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒?，其特征在于，還包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ǎ涮卣髟谟?，所述積碳量估算方法，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒?，其特征在于，所述溫度修正包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒?，其特征在于，利用所述溫度修正系?shù)對(duì)所述因積碳產(chǎn)生的流阻進(jìn)行溫度修正的計(jì)算式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ǎ涮卣髟谟?，所述蒸氣流量通過(guò)當(dāng)前碳?xì)鋰娚淞亢彤?dāng)前噴水量計(jì)算得到，計(jì)算式如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液態(tài)碳?xì)?span style='display:none'>燃料水蒸氣重整制氫的控制方法，其特征在于，所述預(yù)熱控制方法，包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ǎ涮卣髟谟冢鲆簯B(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法，包括以下步驟：
9.一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪湎到y(tǒng)，采用權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ㄟM(jìn)行控制操作，其特征在于，包括控制單元(01)、燃料泵(02)、水泵(03)、燃料計(jì)量閥(04)、水計(jì)量閥(05)、氣體截止閥(06)、蒸發(fā)單元(07)、重整單元(08)、壓力傳感器(14)、壓差傳感器(09)、溫度傳感器、安全閥(15)，其中，
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪湎到y(tǒng)，其特征在于，所述溫度傳感器包括第一溫度傳感器(17)、第二溫度傳感器(16)、第三溫度傳感器(12)、第四溫度傳感器(11)、第五溫度傳感器(13)、第六溫度傳感器(10)，其中，
...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ǎ涮卣髟谟冢A(yù)熱控制方法、液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法、積碳量估算方法、故障診斷與停機(jī)控制方法，所述液態(tài)碳?xì)淙剂吓c水的計(jì)量控制方法、所述積碳量估算方法和所述故障診斷與停機(jī)控制方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒?，其特征在于，還包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ǎ涮卣髟谟?，所述積碳量估算方法，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒?，其特征在于，所述溫度修正包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒ǎ涮卣髟谟冢盟鰷囟刃拚禂?shù)對(duì)所述因積碳產(chǎn)生的流阻進(jìn)行溫度修正的計(jì)算式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于液態(tài)碳?xì)淙剂纤魵庵卣茪涞目刂品椒?，其特征在于，所述蒸氣流量通過(guò)當(dāng)前碳?xì)鋰娚淞亢彤?dāng)前噴水量計(jì)算得到，...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖宇剛，劉理凡，舒正龍，唐國(guó)海，錢(qián)云壽，王鑫，黃濤，王云，陳啟章，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中自科技股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。