用于控制流量比的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体涉及高温应用，尤其涉及一种在高温环境下用于控制流量比的系统和 方法。
【背景技术】
[0002] 在高温环境下，当流体和气体特性难W确定（例如，在流体或气体包括多组分的 情况下）而需要精确分流时，由于复杂的流体或气体特性所致，使用流量计通常不可能测 量出各个分流的流量。因为在高温环境下，具有复杂特性的流体或气体的密度与其温度、压 力W及组成成分密切相关，而且，流体或气体在其温度、压力W及组成成分的变化又会转而 对流体或气体的流量产生重要的影响。因此，在送样的高温环境下，很难确定出流量比。
[0003] 例如，在高温燃料电池系统，特别是带有燃气润轮机或燃气发动机的混合系统中， 快速负载转变及系统效率的优化是一个关键问题。控制在高温混合燃料电池系统中的循环 流量的传统的方法通常是通过调节系统的气体驱动装置，例如鼓风机或压缩机。然而，在高 温混合燃料电池系统的循环回路中压力的重新分配通常比较慢。而且，在燃料电池的阳极 入口处的压差的波动将会影响到燃料电池的耐用性甚至其使用寿命，并且，循环流量也将 会影响燃料电池的燃料利用率W及甚至是系统效率。但是，在现有的高温燃料电池混合系 统的运行过程中，由于缺少循环流量比的实时测量和控制，所W燃料电池的阳极入口处的 压差和循环流量不能单独被控制。
[0004] 因此，有必要提供一种系统和方法W解决如上所述的至少一个问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个方面在于提供一种用于控制流量比的系统，其包括：
[0006] 用于产生主流的上游装置，其中，所述主流在分流位置处被分成第一分支流和第 二分支流；
[0007] 第一下游装置，所述第一分支流流向所述第一下游装置，其中，所述上游装置和所 述第一下游装置在大于30(TC的高温下工作；
[0008] 第二下游装置，所述第二分支流流向所述第二下游装置；
[0009] 测量装置，其用于测量所述主流、所述第一分支流和所述第二分支流中的其中两 个的压差；及
[0010] 控制装置，其用于响应于所述测量得到的压差来实时控制所述第一分支流对所述 主流的流量比。
[0011] 本发明的另一个方面在于提供一种用于使用如上所述的系统来控制流量比的方 法，其包括：
[0012] al)测量所述主流、所述第一分支流和所述第二分支流中的其中两个的实时压 差；
[0013] a2)用所述测量得到的压差来实时计算出所述第一分支流对所述主流的流量比；
[0014] a3)将所述计算出的流量比与用户设定的目标流量比进行比较；及
[0015] a4)用所述比较的结果来实时控制所述第一分支流和所述第二分支流中的至少一 个的流量。
[0016] 本发明的又一个方面在于提供一种用于控制循环流量比的系统，其包括：
[0017] 燃料电池，其包括用于产生尾气的阳极，所述阳极包括入口和出口；
[0018] 燃料重整器，其用于将燃料与来自所述燃料电池的阳极的出口的所述尾气相混合 W产生重整流，其中，所述重整流在分流位置处被分成第一分支流和第二分支流，并且，所 述第一分支流返回到所述燃料电池的阳极的入口用于发电；
[0019] 冷却器，其用于从所述第二分支流中移除热；
[0020] 底循环，其包括响应于所述冷却的第二分支流而驱动的外燃机或内燃机；
[0021] 测量装置，其用于测量所述主流、所述第一分支流和所述第二分支流中的其中两 个的压差；及
[0022] 控制装置，其用于响应于所述测量得到的压差来实时控制所述第一分支流对所述 主流的流量比。
[0023] 根据本发明的【具体实施方式】的用于控制流量比的系统和方法，测量装置的送种设 计可W使得流量比的测量独立于流的温度、压力及组成成分的变化，并且，流的复杂特性不 会对流量比的测量产生影响，因此，能够精确地测量出流量比。而且，流量比的精确测量可 W优化系统控制，从而将能够提高系统的总体效率并且降低运行成本。
【附图说明】
[0024] 当参照附图阅读W下详细描述时，本发明的送些和其它特征、方面及优点将变得 更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：
[00巧]图1是高温系统的示意性框图；
[0026] 图2是高温循环系统的示意性框图；
[0027] 图3是根据一个【具体实施方式】的高温燃料电池系统的示意性框图；
[002引图4是根据本发明的第一【具体实施方式】的基于图3的用于控制流量比的系统的示 意性框图；
[0029] 图5是根据本发明的第二【具体实施方式】的基于图3的用于控制流量比的系统的示 意性框图；
[0030] 图6是根据另一个【具体实施方式】的高温燃料电池系统的示意性框图；
[0031] 图7是根据本发明的一个【具体实施方式】的用于控制流量比的方法的流程图；及
[0032] 图8是在确定本发明的测量装置的校准系数时所使用的示意图。
【具体实施方式】
[0033] 为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明所要求保护的主题，下面结合附 图详细描述本发明的【具体实施方式】。在W下对送些【具体实施方式】的详细描述中，本说明书 对一些公知的功能或构造不做详细描述W避免不必要的细节而影响到本发明的披露。
[0034] 除非另作定义，本权利要求书和说明书中所使用的技术术语或者科学术语应当为 本发明所属技术领域内具有一般技能的人±所理解的通常意义。本说明书W及权利要求书 中所使用的"第一"、"第二"W及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用 来区分不同的组成部分。"一个"或者"一"等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至 少一个。"包括"或者"具有"等类似的词语意指出现在"包括"或者"具有"前面的元件或 者物件涵盖出现在"包括"或者"具有"后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除 其他元件或者物件。"连接"或者"相连"等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接， 而是可W包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[0035] 图1示出高温系统的一个【具体实施方式】的示意性框图。参照图1所示，根据该具 体实施方式的高温系统1包括上游装置11、第一下游装置12和第二下游装置13。上游装 置11和第一下游装置12均在大于30(TC的高温下工作。上游装置11产生主流S，主流S 在分流位置Q处被分成第一分支流Sl和第二分支流S2。主流S具有复杂的流体或气体特 性，例如，主流S可W是具有多组分的流体或气体。第一分支流Sl流向第一下游装置12并 在第一下游装置12中进行相应的处理。第二分支流S2流向第二下游装置13并在第二下 游装置13中进行相应的处理。
[0036] 为了实时测量和控制在高温系统1中的第一分支流Sl对主流S的流量比RR，在 高温系统1所具有的元件的基础上，根据一个【具体实施方式】的用于控制流量比的系统还包 括测量装置和控制装置（两者均未在图1中示出）。测量装置测量主流S、第一分支流Sl 和第二分支流S2中的其中两个的实时压差DPi、DP2。控制装置响应于测量得到的压差DPi、 DP2来实时控