基于三菱PLC的沼气发电控制系统设计

基于三菱PLC的沼气发电控制系统设计

第1章引言

1.1 课题来源及研究意义

伴随着科技的发展，人类社会对能源的需求也是与日俱增，这种需求不仅分布在全球各地也分布在生活中的各行各业，尤其是汽车、机械等相关高能耗产业中，当前地球是储存的不可再生能源如煤炭、石油、天然气等等都在面临枯竭的危险，在对这些能源利用的时候大多数都是通过燃烧来实现的，而这种燃料使用方式不仅效率较低也对我们生活的地球环境造成巨大的污染损伤，所以，研究新能源来代替这些不可再生的能源实现更好的能源转换效率和环保型越来越迫切的需要了。可再生能源在未来将决定我国经济能否可持续性发展。

沼气具有很久的使用历史，大多数时候我们都是使用沼气来群暖、烧饭和提供光源，然而沼气本身是一种热值很高的可燃性气体，并且比其他的燃气拥有更好的抗爆性能，而且当前沼气的产量越来越高，能够更加高效的使用沼气这种新能源将会带来更好的经济效益，本文就是研究这种高效的沼气燃烧发电控制技术，自动化高效化的利用越来越多的环保的沼气能源。其沼气来源主要是使用工业或生活中的有机质垃圾，废水、垃圾、禽兽粪等等，这些沼气原料经过厌氧发酵之后就可以源源不断的产生沼气，依靠得到的沼气驱动沼气发电机组进行发电，发电机组的余热既可以勇于沼气的生产也可以用于水空调的驱动，这样计算下来，沼气的综合使用效率可以达到80%左右，而一般的热电发电效率只有30-40%，所以沼气发电项目大有可为。

虽然沼气拥有种种优点，然而其毕竟是一种燃烧气体，本身也具有毒性，燃点在537℃，且易燃易爆，在空气中其爆炸极限是8.80%～24.4%，在这种情况下，想在安全高效的使用沼气进行发电就必须有一套完善的智能的沼气发电项目控制系统，而本文就是设计出这样的一套系统来实现沼气的高效安全利用。

1.2 国内外沼气发电及其控制系统研究与应用概况

沼气发电系统是一个复杂的过程，从沼气的生产存储开始，沼气的净化，沼气的发电和发电上网都是发电系统中的重要环节，不仅在每个环节都可以优化组合也要符合国家相关沼气发电法律法规的规定，当然也享有国家的政策扶植。

在国际上很多发达国家都已经对沼气发电进行了立法扶植，美国、德国、日本和荷兰等国是其中最为重视的，其沼气发电的每年所产生的能源在全年的使用能源的比重都是在十分之一左右，这样就大大减少了不可再生的石油等污染较大的能源的消耗，对国家的可持续性发展带来了好的效果。

我国开展沼气发电领域的研究始于八十年代初，有20 多年的历史，特别是“九五”、“十五”期间有一批科研单位、院校和企业先后从事了沼气发电技术的研究及沼气发电设备的开发。针对市场需求开发出不同规格的沼气发电机组系列产品，并在污水处理、柠檬酸、酒精等行业应用成功。在这一领域中，逐渐建立起一支科研能力强、水平高的骨干队伍，并建立了相应的科研、生产基地，积累了较多的成功经验，值得一提的是，国内新一轮开发出来的沼气发电机组，已不是过去简单改装内燃机的发电机组。新的发电机组在性能方面已缩小了与国外先进机组技术指标的差距。可以说，在发电设备方面，已可为沼气发电的实施提供有力支持，为沼气发电技术的应用研究及沼气发电的设备质量再上台阶奠定了基础。

1.3 本文的主要研究内容

本课题是以沼气发电项目的工艺流程为设计依据，分析制定沼气发电项目的控制方案，以PLC和中控技术为基础开发适用沼气发电的一套控制系统。以实现沼气发电项目自动化和可控性更高，获得更高效的发电效果。

第1章引言 4

1.1 课题来源及研究意义 4

1.2 国内外沼气发电及其控制系统研究与应用概况 4

1.3 本文的主要研究内容 5

第2章沼气发电项目控制方案及其硬件系统的设计 6

2.1 沼气的来源和发电前处理 6

2.1.1 IC反应塔的构造及工作原理 7

2.2 沼气发电的工艺流程 8

2.2.1 沼气发电流程简述 8

2.3 沼气发电项目控制方案 11