[01784422]有机废弃物发酵和可燃气体输送发电监控关键技术研究

利用废弃物发酵产生可燃气体进而用于发电一直是许多学者关注的研究课题，也取得了很多的成果和较好的经济社会效益。从废弃物发酵产生可燃气体到发电包含废弃物发酵、可燃气体传输及发电三个阶段。跟踪近年来该方面的研究成果及应用情况，发现在各阶段依旧存在一些问题，比如：废弃物发酵的产气率较低、可燃气体在传输过程的检测器件落后、发电监控终端的监测参数不全面、无法实现无线传输等问题。课题组从分析影响这些问题的因素入手，近年来做了一系列的研究。齐鲁工业大学与济南市长清计算机公司研制成功可燃气体监测终端和可燃气体监测报警软件，与济南国华绿能动力设备有限公司研发了淀粉废弃物发酵和发电监控技术以及造纸废水发酵和发电监控技术，并在河南淇雪淀粉厂和河北燕南淀粉厂等数十个淀粉厂成功实施，在安徽山鹰纸业股份有限公司也成功实施了造纸废水发电项目。2010年齐鲁工业大学和济南火哨安全技术有限公司联合研制开发了红外温补一体红外吸收式气体传感器及其检测装置，现在已经在中石油和中石化的各大输气管道成功应用。成果创新性：（1）研制成功三种发酵催化剂。针对于不同的有机废弃物使用不同的发酵酶，促进发酵过程的出气效率，获国家发明专利三项。（2）提出用模糊控制的控制策略对有机废弃物的发酵过程和发电过程实现智能控制，建立了相对比较完善的模糊控制规则和模糊控制器。（3）研制成功红外温补一体红外吸收式气体传感器及其检测装置，实现了对可燃气体，可燃气体的气压、温度和浓度的实时监测及控制，获国家发明专利。（4）采用多传感器融合和神经网络辨识技术识别可燃气体的成分和浓度。（5）制定《可燃气体报警器检定规程》等国家规程和标准，对于检测过程和检测范围制定通用的规范和标准，在行业内施行。（6）采用嵌入式技术设计了集监控发酵、气体传输和发电功能于一体的、通用的智能监测和控制终端，采用无线的通信方式和Modbus通信协议。成果独占性：用发酵的方法处理废弃物并控制其过程是一个极其复杂的事情，并且用多传感器的方式监测可燃气体管道传输过程，整个过程从产生可燃气体到传输可燃气体到应用可燃气体作为一个整体进行研究，是一个难题，获取其技术存在较大的难度。成果盈利性：该技术不但能够消除有机废弃物产生的环境污染，而且能够变废为宝，利用废弃物发酵产生的可燃气体通过发电机发电，供给用户使用，而且还能够控制发酵、可燃气体传输、可燃气体发电过程中的安全隐患。这样，使用该技术既能够为社会环境保护和人类生命安全做出贡献，又能够降低企业的运行成本，该技术是当前国家科学发展观要求下的企业自身的内涵式发展的源动力，因此，该产品必定获得广阔的应用前景，也必定会给用户创造具大的经济效益。成果持续性：课题组有高校教师和企业工程师组成，专职科研人员11人，其中教授2人，副教授2人，博士4人，硕士生导师4人，每年培养硕士研究生10余人，课题组的科研人员具有很高的科研素质和很强的敬业精神，课题组具有持续创新的能力。成果先进性：（1）该项目首次采用温补一体的红外吸收式传感器检测可燃气体浓度，提高了整个过程的安全性。（2）该项目首次实现了可燃气体生产、可燃气体的收集、可燃气体传输、可燃气体燃烧发电过程的全程实时监测和控制，采用随机模糊控制理论控制厌氧发酵控制器，通过制定模糊控制规则，控制发酵罐内的温度、PH值，从而实现厌氧发酵的发酵控制。收集发酵产生的可燃气体，控制可燃气体的压力和温度。在传输过程中，检测泄露的可燃气体的浓度、温度，检测传输管道内气体的压力，为完成可燃气体发电实现安全保障。该项目根据发酵环境设计的集发酵、收集、传输和发电于一体的监控终端，能融合所有版本MODBUS通讯协议的，属于国内首创、国际先进水平，得到了专家和客户的认可。