[發明專利]發動機廢氣余熱利用的甲醇制氫進機燃燒實驗臺架

在審

• 申請號: 202210871454.0
• 申請日: 2022-07-22
• 公開（公告）號: CN115452390A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 王彬彬;王銀燕;王賀春;楊傳雷;胡登;史明偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01M15/10
• 分類號: G01M15/10;G01M15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供發動機廢氣余熱利用的甲醇制氫進機燃燒實驗臺架，包括發動機、重整反應器、尿素罐、儲甲醛罐、儲氫罐，發動機經排氣管路連接渦輪，渦輪、尿素罐、儲甲醛罐分別連接重整反應器，重整反應器分別連接重整氣出口和大氣，重整氣出口依次連接冷卻器、干燥設備、儲氫罐，儲氫罐連接進油管路，進油管路通過第一閥門連接第二噴油器，進油管路通過第二閥門連接進氣歧管，壓氣機與渦輪同軸，并通過中冷器連接進氣歧管，油箱通過油閥連接第一噴油器。本發明廢氣中NOx含量排放大幅降低，重整氣可以進行儲存或者進機燃燒，可以有效改善發動機缸內燃燒狀況，提高發動機功率，而且能減少化石能源的使用。

技術領域

本發明涉及的是一種實驗臺架，具體地說是發動機實驗臺架。

背景技術

隨著世界經濟飛速發展，航空、船舶等運輸行業發展迅猛，各類貨物運輸更多的還是依靠海上運輸這一塊，發動機因其熱效率高、燃油經濟性好、功率范圍廣等特點，成為船舶運輸的主要動力和電力設備，隨之而來的能源和環境問題也普遍受到了大家的注意。能源消耗日益增長，石油資源儲存量也快速減少，開采量小于需求量，但在未來幾十年中仍是船用動力的主要能源。

發動機在燃燒重油或柴油過程中，由于溫度較高，容易生成NOx、Soot等污染物，同時燃料自身含有大量碳元素，在燃燒過程中會產生CO、NOx、碳煙及顆粒物等，CO如果被人體吸收會造成缺氧中毒對身體有極大危害作用，顆粒物中的碳煙也是誘發癌癥和肺部疾病的重要因素，NOx在環境中容易反應生成硝酸，造成酸雨腐蝕等。廢氣污染問題已經嚴重威脅到地球環境和人類的生活品質及身體健康，這也迫使世界組織及各個國家針對發動機出臺越來越嚴苛的排放法規，國際海事組織(IMO)于2016年1月1日出臺的船用發動機的TierIII排放法規，要求船舶在排放控制區內航行需要滿足Tier III NOx排放要求，還有中國針對輕型汽車于2020年7月1日起實施更為嚴苛的機動車排放標準之一的國六排放法規，因此節能減排是當代發動機重點研究方向。

從能量平衡角度看，柴油燃燒所產生的能量僅有約1/3用于做功輸出，其余約2/3隨廢氣、冷卻水及摩擦散失?？梢钥闯觯瑑热紮C的熱效率很低，燃料燃燒的能量并沒有得到充分利用，這不僅造成了資源的浪費，同時排放的廢氣中夾雜著有害物質也對環境造成了不可忽視的污染。因此，需要推動發動機節能技術的進步與應用，提高燃料利用率，從而有效降低燃油消耗。研究發現，對發動機排氣的余熱能量進行回收利用，是提高燃料利用率，減少有害排放的有效方法。利用熱化學回收重整器也是進行余熱回收最普遍使用的一項手段。廢氣余熱回收提高了燃料的利用率，對緩解當前燃料資源供應壓力與環境日益惡化的現狀起到積極作用，而甲醇價格便宜，制備原料來源廣泛，經常被用來進行催化重整，在催化劑條件下，通過吸熱重整反應生成富氫重整氣體。將重整反應得到的富氫重整氣體再重新引入發動機中參與燃燒反應，含氫量高的重整氣熱值高，燃燒時火焰傳播速度快，燃燒極限寬，含氫重整氣體進機燃燒可以有效改善發動機缸內燃燒狀況，提高發動機功率，而且能減少化石能源的使用，實現了廢氣熱量回收的再次利用。SCR在一定的溫度范圍和催化劑作用下，還原劑(氨氣、尿素及碳氫化合物等)有選擇性的把煙氣中的NOx還原為無毒害的N₂和H₂O。SCR系統的反應溫度為200℃～450℃，基本可以覆蓋船舶發動機的工況區域，在該溫度范圍內NOx轉化率可達到80％以上，SCR裝置能達到Tire III法規有關NOx排放要求，SCR技術是解決發動機廢氣中NOx排放的有效技術之一。

發明內容

本發明的目的在于提供可用于實現發動機廢氣余熱利用提高能源利用率，改善發動機缸內燃燒過程降低廢氣中有害氣體的排放，為內燃機領域節能減排提供有效方案的發動機廢氣余熱利用的甲醇制氫進機燃燒實驗臺架。

本發明的目的是這樣實現的：