一種利用含氧燃料催化分解降低柴油機油耗的裝置的製作方法

2023-06-25 19:22:26

專利名稱：一種利用含氧燃料催化分解降低柴油機油耗的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於柴油機燃燒節能減排技術領域，具體涉及一種利用含氧燃料催化分解和乳化油相結合降低柴油機油耗的裝置。
背景技術：
目前使用的中高速柴油機的排煙溫度較高，在高負荷運轉時排煙溫度達到500 550°C，攜帶大量的熱能，約為燃料油熱值的40 50 %，不僅對周圍環境形成局部的「熱島效應」，造成熱汙染，而且這部分隨尾氣排放的高溫煙氣具有很高的焓值，造成很大的能源浪費。如何利用這部分餘熱是當前研究的重要內容之一。同時，柴油機燃燒過程中容易形成NOx和碳煙，這些汙染物隨尾氣一起排放到空氣中，嚴重影響人們的生活質量。乳化油是指把石油製品(包括汽油、煤油、柴油、渣油、浙青等)與水及少量的表面活性劑通過一定的方法進行混合而得到的乳白色混合物，在工業鍋爐、玻璃熔爐和內燃機上可作為燃料使用。將乳化油在柴油機上使用時，可以得到3 5%的節油率，同時汙染物得到一定程度的降低。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種利用含氧燃料催化分解和乳化油相結合降低柴油機油耗的裝置，實現柴油機尾氣餘熱的有效利用，以大幅度降低柴油機的油耗和碳煙、 NOx等汙染物的排放。本實用新型的技術方案如下本實用新型提供的一種利用含氧燃料催化分解降低柴油機油耗的裝置，該裝置包括燃燒室、進氣道、空氣濾清器、排氣道、噴嘴和油箱，其特徵在於，在所述的排氣道內設置催化反應器，該催化反應器的燃料進口通過含氧燃料管道與含氧燃料貯箱相連，催化反應器的氣體出口通過氣體管道與進氣道相連通。本實用新型具有以下優點及突出性效果本實用新型將含氧燃料的催化分解、乳化油和尾氣餘熱利用相結合，不需要外部提供能量就可以實現含氧燃料的催化分解，並將分解後的氣體混合氣通入燃燒室，同時，通過噴嘴將乳化油噴入燃燒室，與進氣道進入的混合氣體進行混合、著火、燃燒。通過控制含氧燃料與乳化油加入量的比例，可實際應用於發電用柴油機、火車動力牽引機車和現代汽車上，並達到大幅度降低燃油消耗和汙染物排放的目的，綜合節油率可以達到10% 15%。

圖1為利用含氧燃料催化分解和乳化油相結合降低柴油機油耗的系統示意圖。圖中，1-燃燒室；2-含氧燃料貯箱；3-排氣道；4-含氧燃料管道；5-催化反應器； 6-油箱；7-噴嘴；8-氣體管道；9-空氣濾清器、10-進氣道。
具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步說明。圖1為利用含氧燃料催化分解和乳化油相結合降低柴油機油耗的系統示意圖，該系統含有燃燒室1、進氣道10、排氣道3、催化反應器5、空氣濾清器9、油箱6、噴嘴7和含氧燃料貯箱2，催化反應器5放置在排氣道3內，其燃料進口通過含氧燃料管道4與含氧燃料貯箱相連，氣體出口通過氣體管道8與進氣道10相連通。本實用新型所用的含氧燃料一般採用甲醇、乙醇和二甲醚；所用的乳化油的含水量通常在10% 30%。所用的含氧燃料與乳化油的質量百分比為5% 15%。由於催化反應器設置在柴油機的排氣道內，利用尾氣的高溫餘熱作為催化反應溫度(在500 550°C範圍內)，所用催化劑應選用適用於該溫度條件的催化劑，本實用新型採用的是以銅為活性成分的銅基低溫催化劑，但並不排除其他類型的低溫催化劑。本實用新型的工作過程如下首先啟動柴油機，待柴油機運行穩定後，含氧燃料從含氧燃料貯箱中流出經含氧燃料管道4進入催化反應器5中，吸收柴油機的排氣道內尾氣的熱量，溫度升高，在銅基催化劑表面發生催化反應，產生含有氫氣、一氧化碳、甲烷等小分子的分解氣體，分解氣體經過氣體管道進入柴油機的進氣道10與從空氣濾清器9出來的空氣混合，然後一起進入燃燒室1中；同時，從油箱6中流出的乳化油經過增壓後進入噴嘴7， 並被霧化成液霧，與從進氣道進入的混合氣摻混、蒸發、著火、燃燒，形成的高溫燃燒產物推動活塞做功。含氧燃料催化分解形成的富含氫氣和一氧化碳等小分子的分解氣體可以有效改善乳化油的蒸發和著火過程，並且能夠進一步改善燃料的燃燒過程，同時其自身也是一種燃料，在燃燒過程中釋放出熱量，使得柴油機的燃燒更接近等容燃燒，從而使得本實用新型可以有效降低柴油機的油耗，綜合節油率達10 15% ；結合乳化油還可以有效降低汙染物的特點，從而使得柴油機的碳煙、NOx等汙染物的排放也大大降低。同時，含氧燃料的催化分解吸收了柴油機尾氣的餘熱，使得尾氣的溫度降低，實現了柴油機尾氣的餘熱回收與有效利用，降低了能耗。在實際應用過程中還可通過乳化油與含氧燃料加入量的耦合控制，實現最佳運行工況，保證柴油機在低能耗條件下的穩定運行。
權利要求1. 一種利用含氧燃料催化分解降低柴油機油耗的裝置，該裝置包括燃燒室(1)、進氣道(10)、空氣濾清器(9)、排氣道(3)、噴嘴(7)和油箱(6)，其特徵在於在所述的排氣道內設置催化反應器(5)，該催化反應器的燃料進口通過含氧燃料管道(4)與含氧燃料貯箱相連，催化反應器的氣體出口通過氣體管道⑶與進氣道(10)相連通。
專利摘要一種利用含氧燃料催化分解降低柴油機油耗的裝置，屬於柴油機燃燒節能減排技術領域。該裝置是在排氣道內設置催化反應器，利用從燃燒室排出的尾氣的餘熱加熱催化反應器，使含氧燃料發生催化分解，生成的富含氫氣和一氧化碳的分解氣體通入進氣道，與空氣混合後進入燃燒室，與從噴嘴噴入的乳化油在燃燒室內摻混、著火和燃燒，並推動活塞做功。本實用新型充分利用了柴油機尾氣的餘熱，無需外部提供能量便能實現含氧燃料的催化分解，同時結合乳化油的使用，使得柴油機的綜合節油率達到10～15％，並可以大幅度降低氮化物和碳煙等汙染物的排放，從而達到節能減排的目的。
文檔編號F02M27/02GK202091063SQ201120190568
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月8日 優先權日2011年6月8日
發明者黨帥, 鍾北京, 龔景松 申請人:清華大學