寒地沼气发电机组余热回收的控制策略与设计.pdf

行业应用与交流
《自动化技术与应用》2015年第34卷第1期
Industrial Applications and Communications
寒地沼气发电机组余热回收的控制策略与设计
秦国辉,罗向东,王志成,王玉鹏,周闯
(黑龙江省科学院科技孵化中心,黑龙江哈尔滨150090)
摘要:针对寒地沼气发电机组的余热利用与发酵工程的外加热源无有效互补机制,容易形成二次能源浪费等严重同题,本文从沼气
发电工程的工艺方案出发,对沼气发电机组的烟气和循环冷却水余热利用进行了分析与建模研究,同时引入了实时动态热量需
求量模型,以技术经济评价指标为优化目标,建立了回收余热、沼气发酵负荷与外加热源的关系,确立了随环境变化适时调整
外加热源的改进控制方案,提高沼气工程的智能控制,更好的服务经济效益和环保效益
关键词:沼气发电机组;余热回收:仿真与优化
中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1003-7241(2015)1-0111-04
Control Strategy and Design of Biogas
Generator Set Waste Heat Recover in Cold Region
QIN Guo-hui, LUO Xiang-dong, WANG Zhi-cheng, WANG Yu-peng, ZHOU Chuang
( S& T Incubation Center of HAS, Harbin 150090 China)
Abstract: According to the use of biogas generator waste heat in cold region and the fermentation engineering external heat
source without effective complementary mechanism, it is easy to form serious problems such as the waste of energy. this
paper takes the process scheme of biogas power generation project as the starting point, flue gas and waste heat of
cireulating cooling water of the biogas generating unit are analysised and modeling. At the same time, the real-time
dynamic heat demand model is introduced, the technical and economical evaluation index as the objective of optimization
the relations of recycling waste heat, biogas engineering load and external heat source are set up. Timely adjustment
process improvement scheme of external heat source with the environment change is established. It improves the
intelligence of biogas project control, and has better service economic benefit and environmental protection benefit
Key words: biogas generator set: waste heat recovery; simulation and optimization
1引言
方案实现沼气发酵过程中的余热利用以及热平衡,并未
沼气发酵工程是消除家畜粪便污染的有效手段之形成寒地沼气发电机组余热利用与沼气发酵工程外加热
一,将家畜粪便中含有的大量有机物转变成拥有高热量
源有效互补机制,容易形成二次能源浪费等严重问题,直
值的沼气,然后经过沼气发电机组燃烧以产生电能和热接影响沼气发酵工程稳定、经济效益的提高,制约了沼
能,实现了生物质能源的有效利用"。因此,应用生物质气工程的进一步发展3,4。因此,对沼气发电机组余热回
热电联产的沼气发酵工程日益受到重视,作为一种清洁收利用的控制策略进行优化智能控制就显得非常重要。
能源,近些年得到了迅速的发展,为社会主义新农村建设
针对上述问题,本文以牛龚高温厌氧发酵工艺的沼
以及国家能源发展做出了巨大贡献2。然而,在现有的沼
气发电工程为例,在详细分析整个系统工艺方案的基础
气发酵工程中,为了有效缓解进料以及环境等条件对发上,重点研究了环境温度变化与热水罐加热时间以及消
酵系统的影响,系统控制方案仅仅通过少量温度传感仪
化反应器耗能的关系,引入热量平衡分析,推导高温厌
表判断是否需要外加热源,以这样简单粗放的控制工艺
氧发酵反应器随环境温度等变化条件的负荷,以技术经
收稿日期:2014-12-02
济评价指标为优化目标,建立沼气发酵工程的热量分析
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