[发明专利]综合控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及内燃机，更具体地，涉及利用由生物量气化过程产生的气体进行操作的诸如固定式发动机的发动机。

背景技术

诸如用以驱动发电机(发电机组)、压缩机、泵和其它应用装置的固定式发动机是已知的。在某些应用中，固定式发动机利用例如石油加工设备处的天然气或者垃圾填埋地的烃气的本地燃料源进行操作。对来自本地源的可能被浪费或以其它方式处理掉的气体燃料的有效使用促进了资源的经济且环境友好型利用。

在将本地燃料作为能量源使用的大多数固定式发动机应用中，本地燃料的供给通常不同于管道天然气。因此，出于系统设计的目的，燃料供给被假定为无限的，并且过量燃料例如通过在火把烟囱中燃烧得以处理。

但是，某些本地燃料源需要消耗资源来产生用作燃料的气体。一种这样的应用涉及使用气化器过程，其中在木材厂加工的例如木片的材料的生物量用于产生可燃气体。已知多种气化器过程，因此这些过程的具体特征和类型将不在这里详细说明。无论气化器过程为高温或低温应用，大多数气化器过程所共有的一种共同特质是需要消耗生物量材料来产生气体。当气化器过程结合发电机组或其它固定式发动机应用使用时，由气化器过程产生的用于确保在所有状况下向发动机供给充足燃料的燃料过量供给是浪费的。

在过去提出了多种方案来提高结合固定式发动机应用使用的气化器过程的效率。一种这样的方案可以在过期的美国专利4278064(’064专利)中看到，该专利题为“Fuel Control System for a Dual-Fueled Power Unit”。’064专利描述了一种联接到用于发电的发电机并且适用于双燃料操作的发动机。第一燃料是柴油，第二燃料是在移动填充床竖流反应器式的向下通风连续操作发生器中利用同向气流产生的炉煤气(参照摘要)。如’064专利中描述的，发电机的电力负载的改变导致发动机负载的改变，其显示为在操作过程中发动机速度的不希望的改变。发动机燃料系统被调节用以补偿发动机速度的改变，使得发动机速度保持恒定。

发明内容

在一个方面，本发明描述了一种用于连接到发电机的发动机的综合控制系统。发电机向开关装置提供电功率。发动机使用由与发动机相联的气化器产生的气体来操作。综合控制系统包括电子控制器，其与气化器、发动机、发电机和开关装置操作地相联。气流传感器被设置用以监视从气化器经过发动机气体控制阀到发动机的气流并且向电子控制器提供指示气流的气流信号。气体过量供给传感器被设置用以监视来自气化器的气体过量供给，并且向电子控制器提供指示气体过量供给的过量供给信号。气体过量供给是来自气化器的气流中未提供给发动机的部分。功率输出传感器被设置用以监视开关装置的功率输出并且向电子控制器提供指示功率输出的功率输出信号。电子控制器被设置用以基于气流信号、过量供给信号和功率输出信号改变气化器的气体产生和改变开关装置的功率输出率。

在另一方面，本发明描述了一种用于包括连接到发动机的气化器的系统的协调控制。发动机驱动连接到向电网提供电功率的开关装置的发电机。在本发明的实施方式中，发动机能够使用从气化器以气相提供给发动机的燃料进行操作。该方法包括监视从气化器经过发动机气体控制阀到发动机的气流，以提供指示气流的气流信号。该方法还包括监视来自气化器的气体过量供给，以提供指示气体过量供给的过量供给信号，其中，气体过量供给是来自气化器的气流中未提供给发动机的部分。该方法还包括监视开关装置的功率输出，以提供指示功率输出的功率输出信号。根据本发明，基于气流信号、过量供给信号和功率输出信号使得气化器的气体产生和开关装置的功率输出率独立地改变。

附图说明

图1是根据本发明的连接到气化器的发电机组的框图。

图2是根据本发明的用于连接到气化器的发电机组的综合气化器和发动机控制系统的框图。

图3是根据本发明的气体供给优化器的框图。

图4是根据本发明的爆燃下降策略的框图。

具体实施方式

本发明涉及固定式发动机。在图示的实施方式中，出于举例的目的示出了连接到用于产生电力的发电机的发动机，但也可以使用其它应用装置。

如图所示，发电机组100连接到气化器102以提供综合系统104。发电机组100包括连接到发电机108并且驱动发电机108的发动机106。发电机108产生供给开关装置110的电力。发动机106利用储存在储存器112中的燃料进行操作。储存器112连接到气化器102并且能够从气化器102接收清洁且冷却的气体。