【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及甲醇重整高温燃料电池领域，具体涉及一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法。
技术介绍
1、当前甲醇高温燃料电池系统为实现较高运行效率以及避免出现会损坏高温燃料电池性能的反极等不良现象，通常需要添加1.25左右的氢气过量系数，致使甲醇高温燃料电池的阳极排出气中含有大量未反应的氢气和一氧化碳。
2、现有技术中，高温燃料电池的阳极排出气中混合有大量一氧化碳，无法再次用于高温燃料电池的循环，故当前可采用的技术手段多是中选择将阳极排出气送入重整器的燃烧室中进行燃烧反应为重整室内的催化重整反应提供热量，为确保燃烧室能够持续稳定的向重整室提供反应热量，需要向甲醇高温燃料电池系统持续添加过量的甲醇水。
3、燃烧室温度及热烟气流量，通过调整重整器的甲醇水进液量进行调节，调节流程长，导致调节周期长，存在高延迟且功率高频率变化时系统稳定性下降情况。具体过程为：调控重整室内甲醇水进量，甲醇水先在重整室进行重整反应，而后产生的氢气混合气进入高温燃料电池反应，最终从阳极排出气中的剩余可燃气体对燃烧室温度及热烟气流量调控。
4、综合可知，当前的甲醇高温燃料电池系统中关于燃料供给和能量利用的技术手段过于单一、存在耗能偏高、系统输出功率高频率变化时出现的延迟高和会超调的控制问题。
5、专利技术人提出一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，通过对甲醇高温燃料电池系统内阳极排出气的数据检测、甲醇高温燃料电池的运行功率反馈以及重整室内催化重整所需热流量数据的监测评估，对燃烧室进液泵向燃烧
技术实现思路
1、1.专利技术要解决的问题：
2、本专利技术的提供了一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，用于解决上述
技术介绍
中提到的当前系统能耗高、系统效率偏低及系统输出功率高频率变化时出现的延迟高、会超调的控制问题。
3、2.技术方案：
4、为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，包括如下步骤：
5、主进程：
6、主控板与重整室进液泵配合向重整室内供应燃料，燃料在重整室内进行重整反应，重整反应产生的氢气混合气供给高温燃料电池；
7、高温燃料电池的运行功率数据反馈至主控板；
8、辅助进程：
9、阳极排出气经由一氧化碳浓度传感器、氢气浓度传感器和气体流量传感器监测并将一氧化碳浓度、氢气浓度和气体流量数据反馈至主控板；
10、阳极排出气输入到重整器的燃烧室内参与燃烧反应；
11、主控板计算阳极排出气可燃气体提供热流量与高温燃料电池运行工况下重整器热流量需求的差值；
12、主控板与燃烧室进液泵配合根据热流量需求的差值向燃烧室内补充燃料参与重整器的燃烧室内的燃烧反应。
13、优选的，所述燃烧室内补充的燃料量基于如下公式进行计算：
14、m=a*(q-q1-q2)/q3；
15、其中：
16、m：燃烧室需补充的甲醇水溶液的质量流量（g/min）；
17、a：燃料供给修正系数；
18、q：运行工况下重整室支撑重整反应所需热流量（j/min）；
19、q1：阳极排出气中残余氢气氧化燃烧可提供热流量(j/min)；
20、q2：阳极排出气中残余一氧化碳氧化燃烧可提供热流量(j/min)；
21、q3：甲醇水溶液热值（j/g）。
22、优选的，所述阳极排出气中残余氢气氧化燃烧可提供热流量q1的计算过程如下：
23、q1=f*c1*q1；
24、其中：
25、f：阳极排出气的气体体积流量（m3/min）；
26、c1：阳极排出气中氢气气体浓度占比（%）；
27、q1：氢气热值（j/m3）。
28、优选的，所述阳极排出气中残余一氧化碳氧化燃烧可提供热流量q2的计算过程如下：
29、q2=f*c2*q2；
30、其中：
31、c2：阳极排出气中一氧化碳气体浓度占比（%）；
32、q2：一氧化碳热值（j/m3）。
33、优选的，所述燃料供给修正系数a的计算过程如下：
34、a=h*m1/m2；h=k1/k2；
35、其中：
36、m1：理论燃烧室进液泵甲醇水溶液质量流量（g/min）；
37、m2：实际燃烧室进液泵甲醇水溶液质量流量（g/min）；
38、h为能量校正系数；
39、k1为燃烧室烟气可提供的热流量（j/min）；
40、k2被重整反应利用的热流量（j/min）。
41、优选的，还包括有预热进程：
42、燃烧室加热棒将燃烧室内温度升至氧化反应高效温区，甲醇水蒸发加热棒将气态甲醇水输送至燃烧室内；
43、燃烧室热烟气通过换热器为重整室和导热油预热，导热油经导热油电加热棒辅助加热并由导热油循环泵循环输送至高温燃料电池，使高温燃料电池预热至工作温度。
44、优选的，还包括有关机进程：
45、停止电力输出后，散热系统对高温燃料电池进行降温，重整器继续为高温燃料电池提供给低流量氢气混合气直至高温燃料电池的温度降低至安全温度，重整器进入停机降温状态。
46、优选的，所述重整室的内部进行甲醇水蒸气重整反应产生氢气供电堆使用，甲醇水蒸气重整反应为吸热反应，反应期间重整室向燃烧室产生的热烟气吸收热量来维持反应进行。
47、优选的，所述燃烧室的内部进行甲醇水的催化氧化反应，产生的热烟气用于重整室中重整反应的供热；此外从重整室排出的热烟气输出至换热器内用于导热油的加热。
48、3.有益效果：
49、采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
50、本专利技术提供了一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，通过对阳极排出气的回烧利用，提高了甲醇高温燃料电池系统的能量利用效率，实现甲醇高温燃料电池的精确燃料供给调配，与当前甲醇高温燃料电池相比，系统对燃料供给的动态调配降低了甲醇高温燃料电池的发电能耗。
51、本专利技术提供了一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，在运行过程中阳极排出气中剩余可燃气体能量精确获取，结合能量守恒的原理及基础实验基础上通过对应算法可以获取在燃烧室中应补充的甲醇水溶液量。通过该方式可直接向燃烧室补充燃料，响应延迟低，在系统功率高频率变化时也可以保持系统稳定。通过该控制策略，可以有效降低系统响应时间，并缓解系统高频率变化的超调问题。
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1.一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述燃烧室内补充的燃料量基于如下公式进行计算：
3.根据权利要求2所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述阳极排出气中残余氢气氧化燃烧可提供热流量Q1的计算过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述阳极排出气中残余一氧化碳氧化燃烧可提供热流量Q2的计算过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述燃料供给修正系数a的计算过程如下：a=h*m1/m2；h=k1/k2；
6.根据权利要求1所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：还包括有预热进程：
7.根据权利要求1所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：还包括有关机进程：
8.根据权利要求1所述的一
9.根据权利要求1所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述燃烧室的内部进行甲醇水的催化氧化反应，产生的热烟气用于重整室中重整反应的供热；此外从重整室排出的热烟气输出至换热器内用于导热油的加热。
...【技术特征摘要】
1.一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述燃烧室内补充的燃料量基于如下公式进行计算：
3.根据权利要求2所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述阳极排出气中残余氢气氧化燃烧可提供热流量q1的计算过程如下：
4.根据权利要求3所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述阳极排出气中残余一氧化碳氧化燃烧可提供热流量q2的计算过程如下：
5.根据权利要求4所述的一种低延迟甲醇重整高温燃料电池精确节能控制方法，其特征在于：所述燃料供给修正系数a的计算过程如下：a=h*m1/m2；h=k1/k...
【专利技术属性】
技术研发人员：林子胜，梁涛，沈建跃，
申请(专利权)人：苏州氢洁电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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