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工厂化厌氧沼气发电控制系统仿真平台的开发研究
时间2013-07-01 13:45  来源:综合办  作者:李福裿

        “工厂化厌氧沼气发电控制系统仿真平台”以加拿大阿尔伯塔研究院“集成粪便综合利用系统(IMUS)”设计工艺为基础,针对工业化沼气发电过程中,厌氧发酵工艺过程自动控制的复杂性和多样性,建立一套适用于工业化沼气发电控制系统的厌氧发酵过程仿真平台系统。通过仿真平台系统可在实验室内实现实际生产中很难获得的技术数据,并对开发项目进行预评估,可缩短项目开发周期、节约试验和设计费用、降低开发风险。

        在设计过程中,将针对生物发酵过程的时变性、非线性以及控制过程的复杂性,应用工具软件和数学计算方法进行仿真平台的开发,项目采用LabVIEW和MATLAB语言相结合进行系统设计;依据生产过程不同控制节点(进出料的情况、压力控制、产气率、温度、底物浓度、发酵及搅拌时间等)的技术参数进行曲线模拟仿真,并设计控制数学模型,建立工厂化高温厌氧发酵沼气发电过程控制仿真平台。仿真平台通过已知的参数(发酵料液的产量、环境温度的变化等)进行沼气发电装置的发酵罐体、发电机等主要设备的设计参数进行预估仿真,为新建“工厂化厌氧沼气发电装置”建设提供参数仿真模拟;通过修改控制过程的参数(温度、压力、底物流量、PH值变化、底物浓度、发酵时间、搅拌时间等),实现沼气产气量和产气质量的变化情况模拟,提供产气量变化过程控制修改方案。

        该平台系统一方面它可以供研究者和建设者在分析和比较各种控制策略和诊断方法时使用;另一方面可以根据示范工程中取得的新成果、数据、发现以及新工艺不断完善数据平台,为工艺设计提供帮助,以适应新的工业需求。

        该仿真平台系统采用国外先进的技术工艺进行设计,针对于工厂化厌氧沼气发电装置进行设计,具有高效的热电联用热回收工艺,不消耗新的化石能源,尤其适合高寒地区进行,工艺水平处于国际先进水平,开发完成后将对国内的工厂化沼气发电工程建议提供借鉴依据。控制系统在生产过程中,不产生二次污染,进出料连续化,控制单元模块化,采用高温厌氧发酵工艺,产气率高。

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