【技术实现步骤摘要】
流体加热系统、控制方法、控制装置、控制器和存储介质
[0001]本专利技术涉及流体加热
，尤其涉及一种流体加热系统、控制方法、控制装置、控制器和存储介质。
技术介绍
[0002]高温固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)是一种在中高温条件下直接将储存在燃料和氧化剂中的化学能高效、环境友好地转化成电能的全固态化学发电装置。SOFC的工作温度较高，一般在800～1000℃，发电效率也较高，属于高温燃料电池。而且，由于SOFC发电的排气有很高的温度，具有较高的利用价值，可以为天然气重整提供热量，也可以用来生产蒸汽，更可以和燃气轮机组成联合循环，非常适用于分布式发电。燃料电池与燃气轮机、蒸汽轮机等组成的联合发电系统不但具有较高的发电效率，同时也具有低污染的环境效益。
[0003]固体氧化物燃料电池的工作原理与其他燃料电池相同，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和固体氧化物电解质组成，阳极为燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂。工作时相当于一直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极。在固体氧化物燃料电池的阳极一侧持续通入燃料气体，例如：氢气(H2)、甲烷(CH4)、城市煤气等，具有催化作用的阳极表面吸附燃料气体，并通过阳极的多孔结构扩散到阳极与电解质的界面。在阴极一侧持续通入氧气或空气，具有多孔结构的阴极表面吸附氧，由于阴极本身的催化作用，使得O2得到电子变为O2‑
，在化学势的作用下，O2‑>进入起电解质作用的固体氧离子导体，由于浓度梯度引起扩散，最终到达固体电解质与阳极的界面，与燃料气体发生反应，燃料气体失去的电子通过外电路回到阴极，这样就完成了整个发电过程。
[0004]固体氧化物燃料电池具有燃料适应性广、能量转换效率高、全固态、模块化组装以及零污染等优点，可以直接使用氢气、一氧化碳、天然气、液化气、煤气及生物质气等多种碳氢燃料。在大型集中供电、中型分电和小型家用热电联供等民用领域作为固定电站，以及作为船舶动力电源、交通车辆动力电源等移动电源，都有广阔的应用前景。
[0005]SOFC电堆运行温度在800到1000摄氏度左右，电堆阴极和阳极的进气温度要在700度左右，目前SOFC系统的阴极进气预热的方法如图1所示(图1为现有技术中对固体氧化物燃料电池的阴极空气进行预热的装置结构图)，经过减压的阴极空气分成两路，一路经过换热器E
‑
01和E
‑
02进行预热，一路经过电加热器E
‑
03进行预热，两路空气汇流后进入到电堆阴极进行电化学反应。
技术实现思路
[0006]本专利技术的主要目的是提供一种流体加热系统、控制方法、控制装置、控制器和存储介质，以实现流体加热过程的自动控制。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种流体加热系统，包括：流体加热装置和控制器，流体加
热装置包括：第一支路、第二支路和流体温度检测器，第二支路的流体输出端与第一支路的流体输出端连通形成公共流体输出端，流体温度检测器用于检测从公共流体输出端输出的流体的温度；其中，第一支路，包括：直接加热装置，用于通过直接加热的方式将流体加热到预设温度；第一流量检测器，用于检测通入第一支路中流体的流量；第二支路，包括：间接加热装置，用于通过间接加热的方式对流体进行加热；第一温度检测器，用于检测由间接加热装置加热后的流体的温度；控制器用于，在流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热时，判断通入第一支路中流体的流量以及从公共流体输出端输出的流体的温度是否满足第一切换条件，当满足时，控制流体加热装置中的直接加热装置与间接加热装置同时对流体进行加热，在流体加热装置中的间接加热装置和直接加热装置同时对流体进行加热时，判断通入第一支路中流体的流量以及由间接加热装置加热后的流体的温度是否满足第二切换条件，当满足时，控制流体加热装置中的直接加热装置停止对流体进行加热，且由流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热。
[0008]在一个实施例中，第一切换条件包括：通入第一支路中流体的流量小于第一预设流量阈值且从公共流体输出端输出的流体的温度小于第一预设温度阈值，以及通入第一支路中流体的流量小于第一预设流量阈值的持续时间和从公共流体输出端输出的流体的温度小于第一预设温度阈值的持续时间均大于第一预设时间阈值；第二切换条件包括：通入第一支路中流体的流量小于第二预设流量阈值且由间接加热装置加热后的流体的温度大于第二预设温度阈值，以及通入第一支路中流体的流量小于第二预设流量阈值的持续时间和由间接加热装置加热后的流体的温度大于第二预设温度阈值的持续时间均大于第二预设时间阈值。
[0009]在一个实施例中，流体加热装置还包括：流体温度控制器，用于在流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热时，确定从公共流体输出端输出的流体的温度与预设温度之间的第一温度偏差，并基于温度偏差与流量调节指令之间的第一预设关系，根据第一温度偏差确定并发送第一流量调节指令，以调节通入第一支路中流体的流量；第一支路还包括：第一流量调节器，用于调节通入第一支路中流体的流量；第一流量控制器，用于根据第一流量调节指令控制第一流量调节器调节通入第一支路中流体的流量，以使从公共流体输出端输出的流体的温度在预设温度范围内。
[0010]在一个实施例中，第二支路还包括：第二流量调节器，用于调节通入第二支路中流体的流量；第二流量控制器，用于在流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热时，确定预设总流量与通入第一支路中流体的流量之间的第一流量差值，将第一流量差值作为通入第二支路中流体的第一预计流量，并控制第二流量调节器将通入第二支路中流体的流量调节为第一预计流量，以使通入第二支路和第一支路中流体的流量之和达到预设总流量。
[0011]在一个实施例中，第二支路还包括：第一温度控制器，用于在流体加热装置中的间接加热装置和直接加热装置同时对流体进行加热时，确定由间接加热装置加热后的流体的温度与预设温度之间的第二温度偏差，并基于温度偏差与流量调节指令之间的第二预设关系，根据第二温度偏差确定并发送第二流量调节指令，以调节通入第二支路中流体的流量；第三流量调节器，用于调节通入第二支路中流体的流量；第三流量控制器，用于根据第二流量调节指令控制第三流量调节器调节通入第二支路中流体的流量，以使由间接加热装置加
热后的流体的温度在预设温度范围内。
[0012]在一个实施例中，第二支路还包括：第二流量检测器，用于检测通入第二支路中流体的流量；第一支路还包括：第四流量调节器，用于调节通入第一支路中流体的流量；第四流量控制器，用于在流体加热装置中的间接加热装置和直接加热装置同时对流体进行加热时，确定预设总流量与通入第二支路中流体的流量之间的第二流量差值，将第二流量差值作为通入第一支路中流体的第二预计流量，并控制第四流量调节器将通入第一支路中流体的流量调节为第二预计流量，以使通入第一支路和第二支路中流体的流量之和达到本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种流体加热系统，其特征在于，包括：流体加热装置和控制器，所述流体加热装置包括：第一支路、第二支路和流体温度检测器，所述第二支路的流体输出端与所述第一支路的流体输出端连通形成公共流体输出端，所述流体温度检测器用于检测从所述公共流体输出端输出的流体的温度；其中，第一支路，包括：直接加热装置，用于通过直接加热的方式将流体加热到预设温度；第一流量检测器，用于检测通入所述第一支路中流体的流量；第二支路，包括：间接加热装置，用于通过间接加热的方式对流体进行加热；第一温度检测器，用于检测由所述间接加热装置加热后的流体的温度；所述控制器用于，在所述流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热时，判断通入所述第一支路中流体的流量以及从所述公共流体输出端输出的流体的温度是否满足第一切换条件，当满足时，控制所述流体加热装置中的直接加热装置与间接加热装置同时对流体进行加热，在所述流体加热装置中的间接加热装置和直接加热装置同时对流体进行加热时，判断通入所述第一支路中流体的流量以及由所述间接加热装置加热后的流体的温度是否满足第二切换条件，当满足时，控制所述流体加热装置中的直接加热装置停止对流体进行加热，且由所述流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热。2.根据权利要求1所述的流体加热系统，其特征在于，所述第一切换条件包括：通入所述第一支路中流体的流量小于第一预设流量阈值且从所述公共流体输出端输出的流体的温度小于第一预设温度阈值，以及通入所述第一支路中流体的流量小于第一预设流量阈值的持续时间和从所述公共流体输出端输出的流体的温度小于第一预设温度阈值的持续时间均大于第一预设时间阈值；所述第二切换条件包括：通入所述第一支路中流体的流量小于第二预设流量阈值且由所述间接加热装置加热后的流体的温度大于第二预设温度阈值，以及通入所述第一支路中流体的流量小于第二预设流量阈值的持续时间和由所述间接加热装置加热后的流体的温度大于第二预设温度阈值的持续时间均大于第二预设时间阈值。3.根据权利要求1所述的流体加热系统，其特征在于，所述流体加热装置还包括：流体温度控制器，用于在所述流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热时，确定从所述公共流体输出端输出的流体的温度与预设温度之间的第一温度偏差，并基于温度偏差与流量调节指令之间的第一预设关系，根据所述第一温度偏差确定并发送第一流量调节指令，以调节通入所述第一支路中流体的流量；所述第一支路还包括：第一流量调节器，用于调节通入所述第一支路中流体的流量；第一流量控制器，用于根据所述第一流量调节指令控制所述第一流量调节器调节通入所述第一支路中流体的流量，以使从所述公共流体输出端输出的流体的温度在预设温度范围内。4.根据权利要求3所述的流体加热系统，其特征在于，所述第二支路还包括：第二流量调节器，用于调节通入所述第二支路中流体的流量；
第二流量控制器，用于在所述流体加热装置中的间接加热装置单独对流体进行加热时，确定预设总流量与通入所述第一支路中流体的流量之间的第一流量差值，将所述第一流量差值作为通入所述第二支路中流体的第一预计流量，并控制所述第二流量调节器将通入所述第二支路中流体的流量调节为所述第一预计流量，以使通入所述第二支路和第一支路中流体的流量之和达到预设总流量。5.根据权利要求1所述的流体加热系统，其特征在于，所述第二支路还包括：第一温度控制器，用于在所述流体加热装置中的间接加热装置和直接加热装置同时对流体进行加热时，确定由所述间接加热装置加热后的流体的温度与预设温度之间的第二温度偏差，并基于温度偏差与流量调节指令之间的第二预设...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄岩，杨霞，李轩，张峰，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：
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