[發明專利]用于天然氣發動機廢氣-燃料重整氣的冷凝器及控制方法

有效

• 申請號: 201910808458.2
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110552822B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 張尊華;錢航;李格升
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: F02M31/20
• 分類號: F02M31/20
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;張繼巍

本發明公開了一種用于天然氣發動機廢氣?燃料重整氣的冷凝器及控制方法，包括冷凝器殼體及混合氣U型管道，混合氣U型管道一側混合氣進氣管的入口端設置有混合氣入口溫度檢測器，混合氣U型管道另一側混合氣出氣管的出口端設置有混合氣出口溫度檢測器，混合氣U型管道的底端與豎直布置的排水管道連接并連通，排水管道的排水口端設置有錐形塞，錐形塞的下表面連有彈簧；第一冷卻水入口管道內設置有冷卻水入口溫度檢測器和冷卻水流量控制閥，冷卻水出口管道設置有冷卻水出口溫度檢測器。能夠自動排出從混合氣中冷凝出的水，能夠根據混合氣的溫度和流量自動調節進口處冷卻水的流量，保證混合氣中的水蒸氣全部冷凝排出以及冷凝后混合氣溫度保持不變。

技術領域

本發明涉及換熱器技術領域，具體涉及一種用于天然氣發動機廢氣-燃料重整氣的冷凝器及控制方法。

背景技術

采用廢氣-燃料重整再循環技術的天然氣發動機，其部分尾氣與燃料在重整器中混合反應后得到的重整氣中含有水蒸氣，且在發動機的不同工況下，發生重整反應后所得到的重整氣中水蒸氣的含量不同，重整氣的溫度也不同。而水蒸氣進入發動機氣缸會影響燃料的燃燒，同時冷卻后的重整氣溫度需維持在某一恒定值附近，保證重整氣進入發動機氣缸后高效燃燒，因此需要采用適當的方法除去重整氣中的水蒸氣并控制出口處重整氣溫度保持穩定。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種既能自動排出從混合氣中冷凝出的水又能夠根據混合氣的溫度和流量自動調節進口處冷卻水流量的用于天然氣發動機廢氣-燃料重整氣的冷凝器及控制方法。

為實現上述目的，本發明所設計的用于天然氣發動機廢氣-燃料重整氣的冷凝器，包括冷凝器殼體及豎直設置在所述冷凝器殼體中的混合氣U型管道，所述混合氣U型管道的一側支管與混合氣進氣管連接且連通，所述混合氣U型管道的另一側支管與混合氣出氣管連接且連通，所述混合氣U型管道的底端與豎直布置的排水管道連接并連通；所述混合氣進氣管穿過冷凝器殼體上方的一側混合氣入口，且混合氣進氣管的入口端設置有混合氣入口溫度檢測器，所述混合氣出氣管穿過冷凝器殼體上方的另一側混合氣出口，且混合氣出氣管的出口端設置有混合氣出口溫度檢測器，所述排水管道穿過冷凝器殼體下端的排水口且排水管道的排水口端設置有錐形塞，同時，所述錐形塞的下表面連有彈簧；所述冷凝器殼體的下方至少一側布置有第一冷卻水入口管道，所述第一冷卻水入口管道內設置有第一冷卻水入口溫度檢測器和第一冷卻水流量控制閥，所述冷凝器殼體的上端冷卻水出口管道設置有冷卻水出口溫度檢測器。

進一步地，所述彈簧的預緊力F_彈＝Mx，M為彈簧彈性模量，x為彈簧被壓縮的長度，所述彈簧的預緊力F_彈等于冷凝水壓力與混合氣背壓的合力，即彈簧的彈性模量其中ρ_水為冷卻水的密度，g為當地重力加速度，h為排水管道中存儲的水的高度，P_背為混合器U型管道中混合氣的背壓，d₂為排水管道直徑，且d₂≥混合氣U型管道的內徑d₁。

進一步地，所述冷凝器殼體為圓柱體，端面圓內徑為D；所述混合氣U型管道支管的豎直長度為D的1～1.2倍，所述混合氣U型管道的支管外側面到冷凝器殼體內壁之間的垂直距離為0.2D；所述排水管道的長度為D的0.6～1倍；所述錐形塞的錐角為30°～60°。

進一步地，所述冷凝器殼體的下方另一側布置有第二冷卻水入口管道，所述第二冷卻水入口管道內由外向內依次設置有第二冷卻水入口溫度檢測器和第二冷卻水流量控制閥。

還提供一種如上述所述用于天然氣發動機廢氣-燃料重整氣的冷凝器的控制方法，控制方法如下：

Φ_氣為混合氣冷凝至出口設定溫度范圍值所需的熱流量，Φ_水為冷卻水所提供的熱流量；