氢能源清洁燃料的燃烧控制方法及其系统与流程

本发明涉及燃烧控制系统，特别涉及氢能源清洁燃料的燃烧控制方法及其系统。

背景技术：

燃料是人们生活和工农业生产不可或缺的部分，目前常用的燃料有煤炭、石油、天然气；煤炭和石油燃烧过程中都容易产生有害气体，不够环保；天然气由外部管路供应容易受条件的限制，而且热值较低；也有使用液化石油气作为燃料的情况，但是大部分选用桶装的液化石油气，运输过程危险，成本高，也会存在中毒的可能性。

为了避免上述问题，所以现在很多场合都采用氢能源燃料，例如己烷等，通过气制造设备区块产生气态己烷，并将己烷与空气根据比例混合以形成混合气体，然后通过锅炉燃烧机设备区块对混合气体燃烧以获得大量的能量。产气制造设备区块包括产气罐1、储料罐2以及空压机4，产气罐1下部连通有用于通空气的进气管道11，进气管道11连接有空压机4，且进气管道11上连接有干燥机41，产气罐1顶部设有连通储料槽的回料管12；储料罐2连通有用于输出混合燃气的出气管道21；锅炉燃烧机设备区块包括锅炉6和设置在锅炉6端部的燃烧机61，燃烧机61远离锅炉6的一端与出气管道21相连。

虽然氢能源燃料属于清洁能源，但是燃烧混合气体相对比较危险，需要加以控制，一旦出现问题，则容易出现爆炸事故；所以对于燃烧混合气体的锅炉燃烧机设备区块的性能要求都相对比较高，不能有任何故障产生；但是现在使用的锅炉燃烧机设备区块通常直接进行实用而不会先对自身的参数进行检测，存在安全隐患，所以具有一定的改进空间。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种氢能源清洁燃料的燃烧控制方法，能够在进行点火燃烧之前对锅炉燃烧机设备区块进行自检，保证设备参数符合要求，提高设备使用的安全性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种氢能源清洁燃料的燃烧控制方法，具体步骤如下：

s1，启动锅炉，检测锅炉的锅炉实际参数并与所预设的锅炉基准参数进行比对，若锅炉实际参数位于锅炉基准参数的范围内，则执行s2，反之，关闭锅炉并报警；

s2，启动燃烧机，检测燃烧机的燃烧机实际参数并与所预设的燃烧机基准参数进行比对，若燃烧机实际参数位于燃烧机基准参数的范围内，则执行s3，反之，则控制锅炉与燃烧机均关闭并报警；

s3，启动产气制造设备区块进行产气；

s4，控制燃烧机点火。

采用上述方案，在进行点火燃烧产生热能之前，先对锅炉、燃烧机等进行自检，保证过滤、燃烧机使用过程中的安全性，能够有效的避免设备在使用之前就存在安全隐患而造成影响，只有在设备都处于完好状态下才会产气并点火，大大保证使用的安全性。

作为优选，在执行步骤s2的过程中，启动燃烧机所预设的启动周期后执行步骤s3。

采用上述方案，燃烧机在需要运行一段时间，使得燃烧机处于运行稳定的状态；避免燃烧机刚刚启动所对应的参数检测存在误差，提高检测的精确性。

作为优选，在执行步骤s2的过程中，空压机启动并根据所预设的基准压力值控制自动球阀的启闭以保持产气罐内压力。

采用上述方案，保持产气罐的内压力，使得在后续点火之后，能够迅速提供所需要的空气，减少反映时间，提高工作效率。

作为优选，根据所预设的且用于检测产气罐内压力的检测元件与检测元件以控制自动球阀的启闭；当检测元件检测到内压力大于所预设的上限值，控制自动球阀关闭；当检测元件检测到内压力小于所预设的下限值，控制自动球阀启动。

采用上述方案，根据产气罐内的压力来调节进气与出气，保证产气罐内的压力，基于上下限值的设置，只需要保持在一定的范围即可，控制自动球阀的启闭来调节，控制简单，且容易实现。

作为优选，执行步骤s3的具体过程如下：

p1，控制隔膜泵启动，向产气罐内加入体积40%-50%的液体原料；

p2，控制空压机向加入液体原料的产气罐内通空气，并保持产气罐内压力为0.1-0.3mpa；

p3，控制电热元件以对p1中液体原料加热使液体原料气化和空气混合形成混合燃料。

采用上述方案，将空气打入正己烷之中使其正己烷原料与空气完全混合并使正己烷气化得到混合燃料后期可直接燃烧，而且燃烧的更加充分；热值也更高。

作为优选，执行步骤p1的过程中：

根据所预设的四个液位检测元件以检测产气罐内液体原料的液位，针对四个液位检测元件所检测的位置分别定义为超低位检测元件、低位检测元件、高位检测元件以及超高位检测元件；

当超低位检测元件未检测到液态原料时，控制锅炉、燃烧机以及产气罐所对应自动球阀均关闭并报警；

当低位检测元件未检测到液态原料时，控制隔膜泵启动，向产气罐内加入液体原料；

当高位检测元件检测到液态原料时，控制隔膜泵关闭，停止向产气罐内加入液体原料；

当超高位检测元件检测到液态原料时，控制锅炉、燃烧机以及产气罐所对应自动球阀均关闭并报警。

采用上述方案，对产气罐内原料的液位进行监控，根据低位检测元件与高位检测元件的设置，能够有效控制产气罐内的原料多少，避免原料太少或太多的情况出现；而一旦超低位检测元件未检测到液态原料或超高位检测元件检测到液态原料时，说明此时设备存在故障，会产生危险，所以直接切断对应的设备，保证使用的安全性。

作为优选，执行步骤s4的具体过程如下：

根据点火的方式分为自动点火模式以及手动点火模式。

采用上述方案，根据实际情况来设定对应的点火模式，在正常使用情况下，通常采用自动点火模式，直接根据设定自动完成点火的功能；而一点出现故障或者需要调试的过程中，则进入手动点火模式，方便维护人员操作。

作为优选，在进入手动点火模式的过程中：

移动终端与主控终端进行数据交互，移动终端发送请求信息至主控终端，主控终端根据请求信息以发送授权信息至移动终端，根据所获取的授权信息以启动燃烧机的手动点火模式。

采用上述方案，由于手动点火模式相对比较危险，所以通常是不能启动的，只能维护人员才能启动，所以需要对应的验证方式，基于特征的验证方式并获得授权之后才能启动，避免出现危险。

作为优选，执行步骤s4的具体过程如下：

检测锅炉的锅炉实际参数并与所预设的锅炉基准参数进行比对，若锅炉实际参数超出锅炉基准参数的范围内；

控制锅炉关闭并报警；

控制燃烧机关闭并熄火；

控制产气罐所对应自动球阀关闭。

采用上述方案，在燃烧过程中，对锅炉的参数进行实时的检测，保证锅炉使用的安全性，一旦出现异常则直接关闭整套系统。

本发明的第二目的是提供一种氢能源清洁燃料的燃烧控制系统，能够提高设备使用的安全性。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种氢能源清洁燃料的燃烧控制系统，包括控制器；

所述控制器启动锅炉，检测锅炉的锅炉实际参数并与所预设的锅炉基准参数进行比对，若锅炉实际参数位于锅炉基准参数的范围内，反之，关闭锅炉并报警；

所述控制器启动燃烧机，检测燃烧机的燃烧机实际参数并与所预设的燃烧机基准参数进行比对，若燃烧机实际参数位于燃烧机基准参数的范围内，反之，则控制锅炉与燃烧机均关闭并报警；

所述控制器启动产气制造设备区块进行产气；

所述控制器控制燃烧机点火。

采用上述方案，在进行点火燃烧产生热能之前，先对锅炉、燃烧机等进行自检，保证过滤、燃烧机使用过程中的安全性，能够有效的避免设备在使用之前就存在安全隐患而造成影响，只有在设备都处于完好状态下才会产气并点火，大大保证使用的安全性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：能在进行燃烧之前，先对本身的设备进行自检，保证设备使用的可靠性，进一步提高使用安全性。

附图说明

图1为整体结构示意图；

图2为产气罐的内部结构示意图；

图3为卧式储料罐的结构示意图；

图4为储料罐的结构示意图；

图5为补偿套的结构示意图；

图6为控制方法的流程图；

图7为产气控制的流程图。

图中：1、产气罐；11、进气管道；12、回料管；13、高性能过滤装置；131、低密孔过滤网；132、中高密孔过滤网；133、高密孔过滤网；14、加热装置；2、储料罐；21、出气管道；211、伸入段；212、弯折段；22、排液管；23、进液管；24、腔体；241、隔板；2411、气孔；242、压力表座；243、泄气阀座；244、安全阀座；245、液位计；25、入料口；3、补偿套；4、空压机；41、干燥机；5、储气罐；6、锅炉；61、燃烧机；62、气体流量计；63、调节阀；64、过滤器；7、原料储罐；8、防火墙。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例，公开的一种氢能源清洁燃料的燃烧系统，如图1所示，包括空气加压设备区块、产气制造设备区块和锅炉燃烧机设备区块。

空气加压设备区块包括用于提供空气的空压机4和用于传输空气的进气管道11；且进气管道11上连接有干燥机41，进入的空气水分小，不容易影响产气罐1内液体的液化，产出的混合燃气品质更高。

产气制造设备区块包括产气罐1和储料罐2，产气罐1下部连通有用于通空气的进气管道11，产气罐1顶部设有连通储料槽的回料管12；储料罐2连通有用于输出混合燃气的出气管道21；

锅炉燃烧机设备区块包括锅炉6和设置在锅炉6端部的燃烧机61，燃烧机61远离锅炉6的一端与出气管道21相连。

如图1所示，为了安全起见锅炉燃烧机设备区块与空气加压设备区块、产气制造设备区块处于不同的空间内，出气管道21穿过防火墙8与燃烧机61相连，出气管道21上设有气体流量计62和调节阀63，调节阀63与燃烧机61距离大于6米，出气管道21上设有加热套（图中未画出），加热套内设有电热元件保持混合燃气中不携带冷却液。

在其他实施例中，加热套内可以通锅炉6内混合燃气燃烧冷却后温度为60-70℃的废气。

靠近燃烧机61远离锅炉6的一端还安装有过滤器64，进一步锅炉6部分冷却液或杂质。

回料管12靠近产气罐1一端距离地面的高度等于或高于回料管12靠近储料罐2一端距离地面的高度，这样即使混合燃气在流通的过程中冷却形成液体也很难流入产气罐1，不容易影响稳定产出的混合燃气的品质；回料管12与储料罐2的顶部连通，出气管道21设置在储料罐2上部侧壁，储料罐2底部设有排液管22，便于冷却液的排出，储料罐2底部设有与产气罐1连通的进液管23，能够将储料罐2内的冷却液直接排放到产气罐1内，操作更加简便，而且不容易形成浪费，更加节能环保。

图2所示，产气罐1中部设有高性能过滤装置13，高性能过滤装置13包括从下到上依次设置的低密孔过滤网131、中高密孔过滤网132，高密孔过滤网133；低密孔过滤网131、中高密孔过滤网132，高密孔过滤网133的孔径依次减小，孔径范围为150目到500目；本实施中低密孔过滤网131、中高密孔过滤网132，高密孔过滤网133分别为200目、300目、400目。

高性能过滤装置13上添加有脱氢催化剂（未画出），通过脱氢催化剂能够在更低的温度下脱氢，进而增大反应物的不饱和度，使产物具有较高的反应活性，更容易气化，而且制得的氢能源清洁燃料热值更高，更容易充分燃烧；脱氢催化剂设置在高性能过滤装置13上与c6烷烃的接触更加充分，脱氢反应进行的更加完全。当在高性能过滤装置13上添加脱氢催化剂，可以省去干燥机41，空气中的水分也可以反应产生氧基自由基，进而减少空气的通入量。

产气罐1底部设有用于给液体加热气化的加热装置14，液体和空气被加热形成混合燃气经过高性能过滤装置13输出燃气，混合燃气混合的更加均匀，而且经过高性能过滤装置13过滤掉大部分液体，使输出的燃气品质更高，更稳定。

在其他实施例中可以设置多个储料罐2和多个产气罐1，储料罐2的个数大于产气罐1的个数，且储料罐2通过管道并联设置，更利于实现产出更稳定的混合燃气。

如图3所示，储料罐2设置为卧式储料罐，包括腔体24和设置于腔体24两端的入料口25和连通出气管道21的出气口，腔体24内设有若干个隔板241，隔板241上开设有气孔2411，且若干个隔板241上气孔2411高度依次降低。入料口25设置在腔体24远离地面的顶部。入料口25和出气口设置在腔体24两端，冷却液更容易留在卧式储料罐内，混合燃气通过隔板241上的气孔2411通过，减小空气流量，再加上气孔2411高度变化，能够更大限度的阻挡冷却液流出影响混合燃气的品质；而且卧式储料罐也起到了一定的过渡、储存的作用，更利于稳定的产出高品质的混合燃气。

卧式储料罐上还设有压力表座242、泄气阀座243和安全阀座244，还设有液位计245，能够更好的监控腔体24内混合燃气的状态，而且有泄气阀座243和安全阀座244，更加安全；液位计245可以检测腔体24内冷却液的体积，便于及时清理。

为了使混合燃气产出供给更加稳定，在储料罐2和出气管道21之间连通有储气罐5。氢能源清洁燃料的燃烧系统还包括原料储放设备区块，原料储放设备区块包括原料储罐7，原料储罐7通过管道与产气罐1相连，有利于及时给产气罐1补偿原料，更利于稳定的产出高质量的混合燃气，而且操作也更加简便。

在一个实施例中，氢能源清洁燃料的燃烧系统，如图4所示，不同之处在于储料罐2设置为立式储料罐，出气管道21伸入储料罐2内，且出气管道21伸入储料罐2的部分设有弯角，出气管道21伸入储料罐2的端部开口朝向储料罐2的底部。

本实施例中，出气管道21伸入储料罐2内的部分包括伸入段211和弯折段212，伸入段211和弯折段212中轴线成90°，弯折段212伸入储料罐2的端部开口朝向储料罐2的底部。

因此从回料管12进入储料罐2的混合燃气进入弯折段212后会液化后的混合燃气会受到阻力，回落入储料罐2内，混合燃气继续通过伸入段211输出稳定的高质量的混合燃气。

在一个实施例中，氢能源清洁燃料的燃烧系统，如图4所示，不同之处在于氢能源清洁燃料的燃烧系统还包括温度补偿装置，温度补偿装置包括套设在产气罐1外的用于流通锅炉6废气的补偿套3。即实现了锅炉6废气的余热利用，也利于持续的产出高质量的混合燃气，而且排出的锅炉废气温度也会有所降低，对周围环境影响更小。

在其它实施例中也可以在储料罐2外设置用于流通锅炉6废气的补偿套3或者在产气罐1和储料罐2外均设置用于流通锅炉6废气的补偿套3。条件不允许时，使用电加热补偿也可以。

在一个实施例中，为了使得氢能源清洁燃料的燃烧系统能够得到有效的控制，故配置有对应的氢能源清洁燃料的燃烧控制系统。

氢能源清洁燃料的燃烧控制系统包括控制器，控制器用于控制空气加压设备区块、产气制造设备区块和锅炉燃烧机设备区块。

其中，控制器可以是微处理器，但另一选择为，控制器可以是任何常规的处理器、微控制器或状态机。控制器还可实施为计算组件的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或一个以上微处理器与dsp核心的联合或任何其它这种配置；结合本文所揭示实施例描述的各种例示性逻辑块、模块、电路、元件及/或组件均可借助通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑组件、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件或经设计以执行本文所描述功能的任何组合来实施或执行。

具体控制方法如下：

s1，启动锅炉，检测锅炉的锅炉实际参数并与所预设的锅炉基准参数进行比对，若锅炉实际参数位于锅炉基准参数的范围内，则执行s2，反之，关闭锅炉并报警；

s2，启动燃烧机，检测燃烧机的燃烧机实际参数并与所预设的燃烧机基准参数进行比对，若燃烧机实际参数位于燃烧机基准参数的范围内，则执行s3，反之，则控制锅炉与燃烧机均关闭并报警；

s3，启动产气制造设备区块进行产气；

s4，控制燃烧机点火。

其中，锅炉基准参数包括锅炉内压以及锅炉水等，通过设置于锅炉内的锅炉气压传感器以及锅炉液位传感器对锅炉内的锅炉实际参数进行检测，若需要检测其他参数，则设置对应的传感器；基准值参数均为范围值。燃烧机基准参数包括燃烧机电流值、电压值等，根据实际检测获取的参数与基准进行比对。

在执行步骤s2的过程中，启动燃烧机所预设的启动周期后执行步骤s3。启动周期设置为60s。

在执行步骤s2的过程中，空压机启动并根据所预设的基准压力值控制自动球阀的启闭以保持产气罐内压力。根据所预设的且用于检测产气罐内压力的检测元件与检测元件以控制自动球阀的启闭；当检测元件检测到内压力大于所预设的上限值，控制自动球阀关闭；当检测元件检测到内压力小于所预设的下限值，控制自动球阀启动。其中，检测元件为气压检传感器。

执行步骤s3的具体过程如下：

p1，控制隔膜泵启动，向产气罐内加入体积40%-50%的液体原料；

p2，控制空压机向加入液体原料的产气罐内通空气，并保持产气罐内压力为0.1-0.3mpa；

p3，控制加热装置以对p1中液体原料加热使液体原料气化和空气混合形成混合燃料。

执行步骤p1的过程中：

根据所预设的四个液位检测元件以检测产气罐内液体原料的液位，针对四个液位检测元件所检测的位置分别定义为超低位检测元件、低位检测元件、高位检测元件以及超高位检测元件；

当超低位检测元件未检测到液态原料时，控制锅炉、燃烧机以及产气罐所对应自动球阀均关闭并报警；

当低位检测元件未检测到液态原料时，控制隔膜泵启动，向产气罐内加入液体原料；

当高位检测元件检测到液态原料时，控制隔膜泵关闭，停止向产气罐内加入液体原料；

当超高位检测元件检测到液态原料时，控制锅炉、燃烧机以及产气罐所对应自动球阀均关闭并报警。

其中，四个液位检测元件均为液位传感器，四个液位传感器根据产气罐由下至上的位置进行设置，且由下至上分别为超低位检测元件、低位检测元件、高位检测元件以及超高位检测元件。

执行步骤s4的具体过程如下：

根据点火的方式分为自动点火模式以及手动点火模式。

在进入手动点火模式的过程中：

移动终端与主控终端进行数据交互，移动终端发送请求信息至主控终端，主控终端根据请求信息以发送授权信息至移动终端，根据所获取的授权信息以启动燃烧机的手动点火模式。

移动终端为智能手机等智能设备，主控终端为覆盖一个区域的服务器，用于监控并监测该区域内所有的设备，每个设备上的控制器上均与服务器进行数据交互；移动终端与主控终端、主控终端与设备之间的数据交互方式可以通过有线通讯的方式，也可以通过无线通讯的方式，其中无线通讯的方式可以采用2g/3g/4g/5g/wifi等形式实现。移动终端上设有用于检测是否在所需维护设备附近的检测元件，该检测元件可以为gps定位元件，gps定位元件检测移动终端所处的位置是否与所预设的设备位置相同，若相同，则说明维护人员处于该设备附近；检测元件也可以为识别组件，识别组件包括识别器以及设置于设备上的关联器，识别器设置在移动终端上，关联器设置在设备上，一旦识别器处于关联器附近时，识别器即可读取到关联器的信息，从而实现检测维修人员是否处于设备附近的功能；识别器可以为扫码器，关联器可以为二维码；识别器可以为读写器，关联器可以为电子便签。

执行步骤s4的具体过程如下：

检测锅炉的锅炉实际参数并与所预设的锅炉基准参数进行比对，若锅炉实际参数超出锅炉基准参数的范围内；

控制锅炉关闭并报警；

控制燃烧机关闭并熄火；

控制产气罐所对应自动球阀关闭。