[發(fā)明專利]基于焦?fàn)t氣和天然氣（或甲烷CH4）的內(nèi)燃機(jī)用混氫氣體燃料

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310553395.3
• 申請(qǐng)日: 2013-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN103614174A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬凡華;馬文華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州清瑪汽車科技有限公司
• 主分類號(hào): C10L3/00
• 分類號(hào): C10L3/00;C10K1/00;C01B3/50
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 趙秀斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)代用燃料技術(shù)，具體涉及的是氣體燃料。

背景技術(shù)

大氣污染日益加劇和石油資源日益短缺使人們比以往任何時(shí)候都清醒地意識(shí)到尋找清潔的內(nèi)燃機(jī)代用燃料的緊迫性。眾所周知，天然氣（主要成分是CH₄）和氫氣都是非常有發(fā)展前途的內(nèi)燃機(jī)代用燃料。與天然氣相比，氫氣的層流燃燒速度快、最小點(diǎn)火能量低、可燃混合界限寬（稀薄燃燒極限達(dá)0.068）、淬熄距離小（只有天然氣的30%），但由于氫氣價(jià)格高，單獨(dú)作為內(nèi)燃機(jī)燃料使用很不經(jīng)濟(jì)。由于天然氣（尤其是稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)）燃燒速度慢，在天然氣中加入適量的氫氣，形成一種新的“HCNG”燃料（Hydrogen?Enriched?Compressed?Natural?Gas，氫氣在HCNG燃料中所占的體積百分含量稱為“摻氫比”，以HCNG作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為HCNG發(fā)動(dòng)機(jī)），可以提高HCNG發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的燃燒速度、擴(kuò)大稀燃極限，從而降低HCNG發(fā)動(dòng)機(jī)的排放、提高熱效率，這也是目前國(guó)內(nèi)外正在研究的熱點(diǎn)問題之一。

焦?fàn)t氣（Coke?Oven?Gas，COG,又稱焦?fàn)t煤氣）作為煉焦的副產(chǎn)品，其主要成分為氫氣（體積比52%～63%）、甲烷（20%～30%）和一氧化碳（4%～9%），此外還有少量C_nH_m（C₂以上不飽和烴，2%～4%）、二氧化碳（1.5%～3%）、氧氣（0.3%～0.8%）、氮?dú)猓?%～7%）；其中H₂、CH₄、CO、C_nH_m為可燃組分，二氧化碳、氮?dú)狻⒀鯕鉃椴豢扇冀M分。焦?fàn)t氣經(jīng)過凈化處理以脫水、脫焦油、脫硫、脫氨、脫苯及脫萘等雜質(zhì)，可得到含有H₂、CH₄、CO為組分的“HCNG”燃料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供以焦?fàn)t氣為原料制備得到的內(nèi)燃機(jī)用混氫氣體燃料。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于焦?fàn)t氣和天然氣（或甲烷CH₄）的內(nèi)燃機(jī)用混氫氣體燃料，由焦?fàn)t氣進(jìn)行凈化后，再混合天然氣或CH₄制得，其各組分及各組分的體積百分含量為：10%～63%的氫氣，35%～88%的甲烷，1%～2%的一氧化碳，余量為制備尾氣。

其中，焦?fàn)t氣尾氣主要成分為氧氣、氮?dú)狻⒍趸嫉取?/p>

優(yōu)選的，所述內(nèi)燃機(jī)用混氫氣體燃料，其各組分及各組分的體積百分含量為：20%的氫氣，75%的甲烷，1%的一氧化碳，余量為制備尾氣。

優(yōu)選的，所述凈化工藝包括順次進(jìn)行的脫水、脫焦油、脫硫、脫氨、脫苯、脫萘。

由于本發(fā)明提供的內(nèi)燃機(jī)用混氫氣體燃料都是以焦?fàn)t氣作為制備原料，焦?fàn)t氣資源豐富、且成本低，非常適合于作為清潔的內(nèi)燃機(jī)代用燃料，對(duì)提高能源利用效率、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。同時(shí)，由于上述氣體燃料中都含有甲烷（CH₄）和氫氣，與單一的天然氣燃料相比，其火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊玫教岣撸欣谔岣呷紵磻?yīng)速度，從而提高了熱功轉(zhuǎn)換效率，降低了燃料消耗率；同時(shí)，由于其稀燃極限擴(kuò)大，有利于降低內(nèi)燃機(jī)的排放。

附圖說明

圖1發(fā)動(dòng)機(jī)1600r/min、進(jìn)氣管絕對(duì)壓力（MAP值）為87kPa、過量空氣系數(shù)為1.3時(shí)最高指示熱效率隨含氫比的變化關(guān)系數(shù)據(jù)圖。

圖2發(fā)動(dòng)機(jī)1600r/min、進(jìn)氣管絕對(duì)壓力（MAP）值為87kPa、過量空氣系數(shù)為1.3時(shí)THC排放的變化曲線數(shù)據(jù)圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)驗(yàn)所用發(fā)動(dòng)機(jī)為EQD180N-30天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)（發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)見表1），該發(fā)動(dòng)機(jī)采用電控燃料噴射、增壓、稀燃、氧化催化轉(zhuǎn)化器等技術(shù)。MAP表示進(jìn)氣管絕對(duì)壓力。

表1EQD180N-30天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)