CN102305117B - 内燃机燃尽气缸—烟气净化装置 - Google Patents

内燃机燃尽气缸—烟气净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了装于内燃机排气支管上可以燃烧内燃机尾气中CO和HC化合物的燃尽气缸，尾气流经燃尽气缸时气体CO和HC化合物与O2气可多次混合在油料爆炸余火点燃下，可以燃烧干净，从而内燃机尾气中不再含有可燃烧地有害气体，本发明可以广范应用在汽车、内燃火车、拖位机、轮船等以内燃机为动力的各类机械上，同理可用在锅炉上、垃圾焚烧上、火化炉上等等，凡经过一次燃烧后对烟气排放不满意，超出环保要求的都可以安装烟气净化装置。

Description

内燃机燃尽气缸—烟气净化装置
发明技术领域： 
本发明涉及内燃机燃料强化燃烧的技术，以此技术大幅度降低内燃机尾气对大气的污染。本发明把内燃机气缸称为做功气缸，把强化燃烧装置称为燃尽气缸，这是因为本装置是与做功气缸共同完成油料燃烧的。 
发明内容：
当先分析以汽油、柴油为燃料的内燃机汽车，内燃机在运行中排入大汽的尾气含有大量CO和HC化合物等有害气体，严重污染空气，危害了人和各种生物的健康生存，在汽车库内尾气熏死人的事时有发生，这都是柴油、汽油没充分燃烧造成的后果。首先分析大量在用的内燃机工作情况可以简略回顾液化燃料汽油、柴油的燃烧过程。在内燃机作用下，油料和空气按比例吸入做功气缸，此时的油呈微小液滴状与空气混合，然后被点燃爆炸推动活塞做功，接着废气从内燃机排气支管排出，虽然尾气经过欧洲广泛应用的三元净化器处理，这还远远不够，尾气仍是有害气体，我们看一下燃烧过程，就会得出燃烧不充分的结论。理由如下：油是液滴与空气中的氧气只能形成气液混合物，这是很不均匀地混合，其二爆炸中产生很高的压力，从化学上可知这个压力不利于油的氧化反应，这就是燃油汽车、火车、轮船、坦克、飞机所搭载的各种内燃机的燃烧现状。为了降低尾气对大气的污染， 本发明提出了在内燃机上设两类气缸，就是做功气缸和燃尽气缸。燃尽气缸安装在内燃机排气支管上。此时从排气支管排出的已经全部是气体了，其中的剩余液滴在高温下及出气缸后，突然减压已气化，此时气体成分是CO2、CO、HC化合物，O2、N2、NO气和火焰，在有明火的环境下，只要把可燃气体CO、HC化合物与O2充气混合，都能充分燃烧，生成CO2尾气变成无害气体，下面进一步详细分析这些有害气体在本发明提出的燃尽气缸中彻底燃烧的过程。这种有火焰的混合气体在燃尽气缸内设计成两束对流方式进入流体混合器，燃尽气缸设计成多段式，一般情况三段式就足够了。当含着氧气，可燃气体CO、HC化合物的火焰以对流方式进入燃尽气缸第一段时，形成再一次混合，随着气流运动，碰撞混合，氧化反应燃烧过程，两束气流因为每束合力不可能在同一条直线上，因而形成力偶，在它的作用下，两束气流在混合中形成高速旋转，可燃物与O2，又进一步得到混合和燃烧，尾气通过第一段后进入第二段和第三段，此时，同样重复在第一段中发生的磁撞、混合、旋转、燃烧，尾气中可燃气体CO，HC化合物经过一而再，再而三的混合燃烧，已经燃烧干净了，从而有害的CO、HC化合物没有了。实现了零排放！再说明一下流体形成旋涡的现象，气体和液体水力学上统称为流体，自然界大江大河在水流中有很多旋涡产生，大气中可以看到因对流形成大小不同的旋风、台风，在日常生活中也能看到这种现象，如卫生间水池放满水后，拨开泄水口，可见到在此处形成的旋涡，并发生吱吱的吸气声……。以上说明了流体在运动中，只要形成对流，即产生力偶，在力偶的作用下产生旋转，产生旋涡，自然界中台风的形成就是明显的例子。为了使旋转更快，本发明在两 束相对运动的气流进入流体混合器的入口处设导向管，导向管既可以确定旋涡的旋向，又能使旋转的力偶增强，增快流体内成分的混合速度。 
附图说明：
结合附图和具体实施方式对发明做进一步的说明。 
图1是内燃机干式三段燃尽气缸的纵剖面图。 
图2是图1干式流体混合器AA处的剖视图。 
图3是大功率内燃机和锅炉用的湿式烟气净化装置剖面图。 
具体实施方式：
图1是装在内燃机排气支管上的三段式燃尽气缸纵剖面图。带法兰盘圆筒型缸体3、9、13及带法兰的流体混合器4、25、16由螺栓34、12、35把三段连接到一起，流体混合器是圆筒型结构，在筒前端相对开通口接有5和6导向管，中段管为11和24，三段上管为15、30，在第一段缸体3的端面上焊接尾气连通管2，在其管端焊接法兰盘1，法兰盘1接于内燃机排气支管上，在第三段封片33上焊有通气管17，在通气管17的另一端焊接法兰盘37，汽车其它尾气装置接在法兰盘37上。 
图2是图1中A—A的剖视图 
内燃机正常使用时，喷着火焰的气体从排气支管喷入法兰1连接管2内，随着进入缸体3内腔，并从流体混合器4相对方向连通管5、管6进入流体混合器内部，因为分别从相反方向进入的两束火焰气流相撞混合旋转混合，CO、HC化合物与O2相结合，被火焰点燃燃烧，两束 气流在其作用下高速旋转混合，可燃物CO、HC化合物进一步燃烧，燃烧着的火焰从流体混合器出口10喷入中段缸体9内腔，又分两束从相对方向管11、管24进入中段流体混合器25内腔。尾气中未燃尽的CO、HC化合物与O2和火焰在中段继续混合燃烧，燃烧着的气流从中段流体混合器25的出口14喷入燃尽气缸第三段，气流中可能有剩余的CO、HC化合物在第三段彻底燃尽，得到净化，不含CO、HC化合物的尾气从第三段流体混合器16内喷入焊接在封片33上的通气管17内，并从接于法兰37上的汽车尾气装置中排出进入大气中。 
图3是用于大功率内燃机或锅炉上的湿式烟气净化装置。由3个封闭的圆桶件39、40、41及三对联管42、43、44成串联方式联结，管线42联接在法兰盘的管件47上，圆桶件41下面的联结带法兰盘的管理48上，管件47的法兰盘38接在大功率内燃机排气支管上，管件48上的法兰盘上联接尾气管减振器等零部件。筒件和联管装在一个具有循环冷却水的圆桶容器49内，在容器49上装有冷却水进出口45、46管件法兰盘。 
当内燃机运行时爆炸余火中有可燃物CO、HC化合物，O2气CO2等气体从件39、47通过管件42从圆桶上端相对方向进入件39，39称为流体混合器，两束气流相对喷出并相碰撞混合燃烧，因为两束气流合力线不在同一条直线上，此为流体的属性，在流体混合器上端开管件42两接口时，Z向坐标错开40mm，使两束气流形成更强的旋转力偶，两束气流得到多次混合，气流中大部分可燃物CO、HC化合物与O2结合变成CO2、H2O，此气流的运动混合及相似的化学反应，在流体混合器40、41同样进行，不含可燃物的废气，从管件48排入尾气减 振等其它部件，最后排入大气。同时冷却水从件46进入容器49内，水经过循环把3个流体混合器，因为再次燃烧所产生的热量及做功气缸爆炸后产生的热量带出湿式烟气净化装置，保护其安全运行。 
当湿式烟气净化装置接在锅炉炉膛烟气出口时，煤经过一次燃烧煤的挥发物与O2不可能充分混合，如果不及时处理未燃烧的挥发物，在高温下可分解为碳黑、CO、HO2等，可对大气造成相当大污染，当炉膛中煤一次燃烧后烟气在引风机吸引下进入湿式烟气净化装置后所发生的碰撞混合，高速旋转多次混合燃烧与上述内燃机湿式燃尽气缸相同，高温下燃烧干净，不含煤挥发物与CO的烟气进入对流管束，省煤器，空气预热器进行传热，在引风机作用下经过除尘器烟囱排入大气。 

Claims (1)

1.一种烟气净化装置的使用方法，其特征在于，所述烟气净化装置装在内燃机排气支管上，所述烟气净化装置包括三段式燃尽气缸，所述三段式燃尽气缸包括第一段带法兰盘圆筒型缸体(3)、中段带法兰盘圆筒型缸体(9)、第三段带法兰盘圆筒型缸体(13)、第一段带法兰的流体混合器(4)、中段带法兰的流体混合器(25)和第三段带法兰的流体混合器(16)，所述第一段带法兰盘圆筒型缸体(3)、中段带法兰盘圆筒型缸体(9)和第三段带法兰盘圆筒型缸体(13)与第一段带法兰的流体混合器(4)、中段带法兰的流体混合器(25)和第三段带法兰的流体混合器(16)分别通过螺栓I(34)、螺栓II(12)和螺栓III(35)把三段连接到一起，其中，所述第一段带法兰的流体混合器(4)、中段带法兰的流体混合器(25)和第三段带法兰的流体混合器(16)是圆筒型结构，在所述第一段带法兰的流体混合器(4)的筒前端相对开通口接有导向管A(5)和导向管B(6)，在所述中段带法兰的流体混合器(25)的筒前端相对开通口接有导向管C(11)和导向管D(24)，在所述第三段带法兰的流体混合器(16)的筒前端相对开通口接有导向管E(15)和导向管F(30)，在所述第一段带法兰盘圆筒型缸体(3)的端面上焊接尾气连通管(2)，在所述连通管(2)的管端焊接法兰盘A(1)，所述法兰盘A(1)接于所述内燃机排气支管上，所述第三段带法兰盘圆筒型缸体(13)、所述第三段带法兰的流体混合器(16)和第三段封片(33)通过所述螺栓III(35)连接，在所述第三段封片(33)上焊有通气管(17)，在所述通气管(17)的另一端焊接法兰盘B(37)，汽车其它尾气装置接在所述法兰盘B(37)上，在使用时，喷着火焰的气体从所述排气支管喷入所述法兰盘A(1)的所述连通管(2)内，随后进入所述第一段带法兰盘圆筒型缸体(3)的内腔，并从所述第一段带法兰的流体混合器(4)相对方向导向管A(5)和导向管B(6)进入所述第一段带法兰的流体混合器(4)内部，分别从相反方向进入的两束火焰气流相撞混合，CO、HC化合物与O2相结合，被火焰点燃燃烧，两束气流在其作用下高速旋转混合，可燃物CO、HC化合物进一步燃烧，燃烧着的火焰从第一段流体混合器出口(10)喷入所述中段带法兰盘圆筒型缸体(9)内腔，又分两束从相对方向导向管C(11)和导向管D(24)进入所述中段带法兰的流体混合器(25)内部，尾气中未燃尽的CO、HC化合物与O2和火焰在中段继续混合燃烧，燃烧着的气流从所述中段带法兰的流体混合器(25)的中段流体混合器出口(14)喷入所述第三段带法兰盘圆筒型缸体(13)内腔，又分两束从相对方向导向管E(15)和导向管F(30)进入所述第三段带法兰的流体混合器(16)内部，气流中可能有剩余的CO、HC化合物在第三段彻底燃尽，得到净化，不含CO、HC化合物的尾气从所述第三段带法兰的流体混合器(16)内喷入焊接在所述第三段封片(33)上的所述通气管(17)内，并从接于所述法兰盘B(37)上的汽车尾气装置中排出进入大气中。
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