阅读说明：本技术 一种应用替代燃料的分布式能源系统及其燃料控制方法 (Distributed energy system applying alternative fuel and fuel control method thereof ) 是由 阮慧锋 周宇昊 王勇 郭敏 张钟平 刘心喜 贾小伟 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种应用替代燃料的分布式能源系统及其燃料控制方法,包括进气道、排气道、一号燃气喷射阀、二号燃气喷射阀、氢气干燥器、进气门、排气门、活塞、光热太阳能组件、金属氧化物催化装置、氢气收集装置、进气歧管、烟气-热水型溴化锂机组、烟气-热水型换热器、排烟管道、内燃机发电机组、气缸和烟气管道；利用太阳能光伏光热阵列和催化剂使水在高温下分解产生氢气,以氢气和天然气作为内燃发电机组的燃料,在进气歧管喷射氢气,氢气经过干燥后进入进气道,利用替代燃料提高分布式能源的经济性。内燃发电机组的排烟首先通过烟气-热水型溴化锂机组,做功后的烟气再通过烟气-热水型型换热器之后排向大气,实现能量的梯级利用。(The invention discloses a distributed energy system applying alternative fuels and a fuel control method thereof, wherein the distributed energy system comprises an air inlet channel, an air exhaust channel, a first fuel gas injection valve, a second fuel gas injection valve, a hydrogen dryer, an air inlet valve, an air exhaust valve, a piston, a photo-thermal solar module, a metal oxide catalytic device, a hydrogen collecting device, an air inlet manifold, a smoke-hot water type lithium bromide unit, a smoke-hot water type heat exchanger, an exhaust pipeline, an internal combustion engine generator set, an air cylinder and a smoke pipeline; the solar photovoltaic photo-thermal array and the catalyst are utilized to decompose water at high temperature to generate hydrogen, the hydrogen and natural gas are used as fuels of the internal combustion generator set, the hydrogen is injected into the air inlet manifold, the hydrogen enters the air inlet channel after being dried, and the economy of distributed energy is improved by utilizing alternative fuels. The smoke discharged by the internal combustion generator set firstly passes through the smoke-hot water type lithium bromide unit, and the smoke after acting is discharged to the atmosphere after passing through the smoke-hot water type heat exchanger, so that the gradient utilization of energy is realized.)

一种应用替代燃料的分布式能源系统及其燃料控制方法

技术领域

本发明涉及分布式能源领域，具体涉及一种应用替代燃料的分布式能源系统及其燃料控制方法。

背景技术

分布式能源越来越受到重视，如公告号为CN108870802A，公开日为2018年11月23日的中国专利申请，分布式供能的倡议天然气热电联产作为其中一种有效的节能环保的供能方式因而在世界范围内受到了广泛重视和应用。

内燃机燃用替代燃料的难点在于，首先需要对内燃机的结构进行适当的改造，并控制原燃料与替代燃料的比例是燃用替代燃料的难点所在，控制若有偏差将导致发动机负荷不准，本文，采用多模式调速控制，精确控制燃料的喷射量，并实现能量的梯级利用，提高分布式能源的经济性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种应用替代燃料的分布式能源系统及其燃料控制方法，解决分布式能源系统燃料价格较贵，整体运行经济性较差的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种应用替代燃料的分布式能源系统，其特征是，包括进气道、排气道、一号燃气喷射阀、二号燃气喷射阀、氢气干燥器、进气门、排气门、活塞、光热太阳能组件、金属氧化物催化装置、氢气收集装置、进气歧管、烟气-热水型溴化锂机组、烟气-热水型换热器、排烟管道、内燃机发电机组、气缸和烟气管道；所述光热太阳能组件、金属氧化物催化装置、氢气收集装置依次连接，所述进气歧管上安装有二号燃气喷射阀，所述氢气收集装置与二号燃气喷射阀连接，所述进气歧管上安装有氢气干燥器，所述进气歧管与进气道连通，所述进气道上安装有一号燃气喷射阀和进气门，且进气道与排气道连通，所述排气道上安装有排气门，所述排气道与烟气管道连通，所述烟气管道与烟气-热水型溴化锂机组的进气口连接，所述烟气-热水型溴化锂机组的排气口通过排烟管道与烟气-热水型换热器连通，所述进气道通过活塞与内燃机发电机组的气缸连通，所述内燃机发电机组的缸套水出口与烟气-热水型溴化锂机组的进水口连通，所述烟气-热水型溴化锂机组的出水口通过烟气-热水型换热器与内燃机发电机组的缸套水进口连通。

进一步的，所述内燃机发电机组的缸套水出口设置有循环水泵。

进一步的，所述烟气-热水型换热器的排气口设置有消音器连接。

所述的应用替代燃料的分布式能源系统的燃料控制方法，其特征是，燃料的喷射方式分为纯天然气喷射模式和替代燃料喷射模式，根据调速控制和多模式调速控制的方式，控制喷入气缸内的燃料量，替代燃料的制取采用太阳能和催化剂在高温下分解产生氢气，干燥后供给内燃机发电机组使用，同时烟气梯度利用供给烟气-热水型溴化锂机组及加热缸套水。

替代燃料的控制方式根据条件判定燃烧模式分配燃料的比例，具体为替代燃料的切换方式分为纯天然气模式调速控制和替代模式调速控制，模式控制利用PIDA调节的方式，具体为转速闭环比例-积分-微分法；纯天然气模式采用转速和位置双闭环的调节方式，替代燃料采用调速控制，根据转速偏差及设定转速分别查阅比例当量燃料，积分微分当量燃料，计算得到当前发动机的目标当量燃料。

对原内燃机进行改装，在进气歧管处加装二号燃气喷射阀，通过进气歧管喷射氢气替代燃料，氢气通过氢气干燥器之后与天然气混合后进入气缸。

进一步的，替代燃料的控制方式根据条件判定燃烧模式分配燃料的比例，具体为替代燃料的切换方式分为纯天然气模式调速控制和替代模式调速控制，模式控制利用PID调节的方式，具体为转速闭环比例-积分-微分法；纯天然气模式采用转速和位置双闭环的调节方式，替代燃料采用调速控制，根据转速偏差及设定转速分别查阅比例当量燃料，积分微分当量燃料，计算得到当前发动机的目标当量燃料。

进一步的，过程如下：光热太阳能组件与金属氧化物催化装置使水在高温下分解产生的氢气利用氢气收集装置进行收集，氢气通过二号燃气喷射阀喷入进气歧管并通过氢气干燥器进入进气道，天然气通过一号燃气喷射阀进入进气道与氢气混合，之后通过进气门进入气缸，排出的烟气通过烟气管道进入烟气-热水型溴化锂机组，做功后的烟气通过烟气-热水型换热器加热缸套水后通过消音器排向大气，内燃机发电机组的缸套水通过循环水泵进入烟气-热水型溴化锂机组作为烟气-热水型溴化锂机组的一路热源。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明利用太阳能光伏光热阵列和催化剂使水在高温下分解产生氢气，以氢气和天然气作为内燃发电机组的燃料，在进气歧管喷射氢气，氢气经过干燥后进入进气道，利用替代燃料提高分布式能源的经济性。内燃发电机组的排烟首先通过烟气-热水型溴化锂机组，做功后的烟气再通过烟气-热水型型换热器之后排向大气，实现能量的梯级利用。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

进气道1、排气道2、一号燃气喷射阀3、二号燃气喷射阀4、氢气干燥器5、进气门6、排气门7、活塞8、循环水泵9、光热太阳能组件10、金属氧化物催化装置11、氢气收集装置12、进气歧管13、烟气-热水型溴化锂机组14、烟气-热水型换热器15、排烟管道16、消音器17、内燃机发电机组18、气缸19、烟气管道20。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，本实施例中的应用替代燃料的分布式能源系统，包括进气道1、排气道2、一号燃气喷射阀3、二号燃气喷射阀4、氢气干燥器5、进气门6、排气门7、活塞8、光热太阳能组件10、金属氧化物催化装置11、氢气收集装置12、进气歧管13、烟气-热水型溴化锂机组14、烟气-热水型换热器15、排烟管道16、内燃机发电机组18、气缸19和烟气管道20；光热太阳能组件10、金属氧化物催化装置11、氢气收集装置12依次连接，进气歧管13上安装有二号燃气喷射阀4，氢气收集装置12与二号燃气喷射阀4连接，进气歧管13上安装有氢气干燥器5，进气歧管13与进气道1连通，进气道1上安装有一号燃气喷射阀3和进气门6，且进气道1与排气道2连通，排气道2上安装有排气门7，排气道2与烟气管道20连通，烟气管道20与烟气-热水型溴化锂机组14的进气口连接，烟气-热水型溴化锂机组14的排气口通过排烟管道16与烟气-热水型换热器15连通，烟气-热水型换热器15的排气口设置有消音器17连接，进气道1通过活塞8与内燃机发电机组18的气缸19连通，内燃机发电机组18的缸套水出口与烟气-热水型溴化锂机组14的进水口连通，且在内燃机发电机组18的缸套水出口设置有循环水泵9，烟气-热水型溴化锂机组14的出水口通过烟气-热水型换热器15与内燃机发电机组18的缸套水进口连通。

燃料的喷射方式分为纯天然气喷射模式和替代燃料喷射模式，根据调速控制和多模式调速控制的方式，控制喷入气缸内的燃料量，替代燃料的制取采用太阳能和催化剂在高温下分解产生氢气，干燥后供给内燃机发电机组18使用，同时烟气梯度利用供给烟气-热水型溴化锂机组14及加热缸套水。

替代燃料的控制方式根据条件判定燃烧模式分配燃料的比例，具体为替代燃料的切换方式分为纯天然气模式调速控制和替代模式调速控制，模式控制利用PIDA调节的方式，具体为转速闭环比例-积分-微分法；纯天然气模式采用转速和位置双闭环的调节方式，替代燃料采用调速控制，根据转速偏差及设定转速分别查阅比例当量燃料，积分微分当量燃料，计算得到当前发动机的目标当量燃料。

对原内燃机进行改装，在进气歧管13处加装二号燃气喷射阀4，通过进气歧管13喷射氢气替代燃料，氢气通过氢气干燥器5之后与天然气混合后进入气缸19。

替代燃料的控制方式根据条件判定燃烧模式分配燃料的比例，具体为替代燃料的切换方式分为纯天然气模式调速控制和替代模式调速控制，模式控制利用PID调节的方式，具体为转速闭环比例-积分-微分法；纯天然气模式采用转速和位置双闭环的调节方式，替代燃料采用调速控制，根据转速偏差及设定转速分别查阅比例当量燃料，积分微分当量燃料，计算得到当前发动机的目标当量燃料。

工作过程如下：光热太阳能组件10与金属氧化物催化装置11使水在高温下分解产生的氢气利用氢气收集装置12进行收集，氢气通过二号燃气喷射阀4喷入进气歧管13并通过氢气干燥器5进入进气道1，天然气通过一号燃气喷射阀3进入进气道1与氢气混合，之后通过进气门6进入气缸19，排出的烟气通过烟气管道20进入烟气-热水型溴化锂机组14，做功后的烟气通过烟气-热水型换热器15加热缸套水后通过消音器17排向大气，内燃机发电机组18的缸套水通过循环水泵9进入烟气-热水型溴化锂机组14作为烟气-热水型溴化锂机组14的一路热源。

此外，术语“第一”、“第二”、“一号”、“二号”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“一号”、“二号”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。