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Application note A081-GP03

天燃气发动机的供气控制

天燃气发动机中的天燃气与空气燃烧可开发燃烧能,例如热电联产(CHP)。此类发动机相当灵活,需要能量时可快速打开在停电或高峰时期“介入”。尽管发动机燃烧的附属品氮氧化物(NOx)排放量相对较低,仍可通过使用废气再循环进一步降低其排放量,从而降低燃烧温度以及NOx排放量。此外,可在燃烧过程添加氢气,以加快点火和燃烧速度。

为了研究氢气和废气再循环部件对此类发动机的影响,Bronkhorst质量流量计和质量流量控制器应用此类气体研究中。

天燃气发动机的供气控制
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应用要求

发动机燃烧室内,甲烷、氢气、氮气和二氧化碳的模拟混合气体比例需快速准确地确定。甲烷是天燃气的主要成分,氮气和二氧化碳是人工废气再循环组分。此外,须记录每个组件的质量流量。

重要议题

  • 快速准确控制CH4, H2, N2 和 CO2流量
  • 记录每个组件的质量流量

工艺方案

Bronkhorst向天燃气发动机试验台提供的设备有一台EL-FLOW Select质量流量计和三台EL-FLOW Select质量流量控制器及其电源、读数和控制设备。

为了在试验台上模拟添加氢气和废气再循环组分的天燃气燃烧过程,主要成分甲烷(CH4)与附加组分氢气(H2)、氮气(N2) 和二氧化碳(CO2)混合。采用主/从站配置。附加组分H2、N2 和 CO2 通过三个Bronkhorst质量流量控制器(“从站”)提供,其流量受控于CH4 流量(“主站”)。可通过RS232通信协议设置H2、N2 和 CO2 的相对质量流量。CH4 通过Bronkhorst质量流量计测量,总燃料质量流量由发动机lambada空然比控制器控制。

使用MATLAB/Simulink接口记录每个组件的质量流量数据。试验台上的许多信号,从操作温度到废气排放浓度,都须记录。大多数信号可用作CAN(控制器局域网)信息。

燃烧过程的研究人员对Bronkhorst装置的性能非常满意,尤其是主从功能方面。使用此设置可根据需要调整H2、CO2 和 N2 质量流量。

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