CN102947559A - 从燃烧室清除天然气灰沉积 - Google Patents
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Abstract
提供了一种从轻质烃气体燃烧室清除去含碳的灰沉积的方法。该方法包括使含有灰沉积的气体燃烧室与碱金属氢氧化物接触。碱金属氢氧化物使灰变软和在一个实施方案中通常向下剥落直到金属裸露。所述燃烧室可以是用天然气或丙烷运行的火花点火式发动机的部件。
Description
发明领域
本发明涉及从燃烧室除去灰沉积。更具体地，本发明涉及从燃烧室除去天然气灰沉积的方法。该方法涉及使用碱金属氢氧化物和避免拆解整个燃烧室或发动机用以清洗的需要。
相关技术描述
熟知的是，由于烃燃料的氧化和聚合，汽车发动机倾向于在发动机部件例如汽化器口、节气门体、燃料喷射器、进气口和进气阀的表面上形成沉积物。这些沉积物，即使当以相对较小的量存在时，也经常造成显著的驾驶性能问题，例如熄火和加速性能差。此外，发动机沉积物可显著提高车辆的燃料消耗和废气污染物的产生。
为克服使用常规汽油内燃机所具有的问题，轻质烃气体例如天然气和丙烷的使用变得较为常见。然而，在燃烧室中使用轻质烃气体例如天然气由于所述气体中的杂质而在该燃烧室内导致产生灰基沉积物。灰沉积在这类燃烧室例如天然气发动机内的积累常引起关于燃烧过程的问题，并随后可负面地影响排放。解决这类沉积物的积累的目前方案涉及拆解发动机和手工清洗部件。这是相当繁重和耗时的。在不拆解整个燃烧室或天然气发动机的情况下清除沉积物的能力对于时间和经济性方面的大量节省具有潜在可能。
因此，本发明的目的是提供一种从轻质烃气体燃烧室除去这类灰沉积的方法。
本发明的另一个方法是提供在不需要拆解整个燃烧室的情况下从轻质烃气体燃烧室除去低含碳的灰沉积的方法。
在阅读下面的说明书及其所附的权利要求时本发明的这些和其它目的将变得明显。
发明概述
提供了一种从轻质烃气体燃烧室除去灰沉积的方法，该方法包括使气体燃烧室与碱金属氢氧化物接触。通常维持碱金属氢氧化物与灰沉积接触足以使灰沉积变软和在一些情形中开始向下剥落直到金属裸露的时间长度。然后冲洗所述室以除去剥落的灰沉积。灰沉积为低含碳的灰沉积，通常包含硅氧烷和金属化合物。
在一个实施方案中，燃烧室是用于轻质烃气体，例如天然气或丙烷的火花点火式发动机。
在另一个实施方案中，所述方法包括在天然气发动机空转时将碱金属氢氧化物溶液注入到该发动机中。在足以使灰沉积开始剥落的时间长度后，停止发动机。然后将发动机油从该发动机排出以除去碱金属氢氧化物和灰沉积。
尤其地，发现碱金属氢氧化物的使用可从轻质烃气体燃烧室除去灰沉积。在一个实施方案中，氢氧化钾在实现轻质烃气体例如天然气燃烧时产生的灰沉积的快速且有效地去除方面是特别有用的。其它氢氧化物化合物不与灰反应或不能如同碱金属氢氧化物那样实现完全去除。碱金属氢氧化物使灰变软和在一个实施方案中向下剥落直到金属裸露。碱金属氢氧化物的使用从而使得能够在不拆解气动机的情况下从例如天然气发动机的燃烧室内清除灰沉积。
实施方案的详述
可在燃烧室内燃烧的轻质烃气体可得自任何可用来源。轻质烃气体可由任何C1-C4烃组成。轻质烃气体可以由天然气组成，所述天然气通常为甲烷。丙烷也是通常燃烧的气体。
其中燃烧轻质烃气体的燃烧室可以是任何气体应用的部件。存在许多种轻烃例如天然气。例如，燃烧室可以在发电机(power generator)中或者其可以是火花点火式发动机。这类火花点火式发动机通常用于工业车辆例如公共汽车或其它大型车辆。使用天然气或另一种轻质烃气体例如丙烷作为燃烧用燃料。
天然气或其它轻质烃气体可得自任何合适的来源，其中许多都是已知的。这些可包括天然气田、来自垃圾填埋场来源的甲烷气体或由甲烷组成的沼气(digester gas)。虽然天然气和甲烷均是经常使用的轻质烃气体，但是可使用由C1-C4烃组成的任何气体。例如，丙烷是可在火花点火式发动机或其它燃烧室中燃烧的另一种气体。
用于本发明方法的碱金属氢氧化物通常具有.05-0.15M的浓度。在一个实施方案中，碱金属氢氧化物的浓度为.05-0.1M。在另一个实施方案中，碱金属氢氧化物具有约0.1M的浓度。发现在这些浓度下，碱金属氢氧化物可安全而又有效地除去灰沉积。与其它氢氧化物相比，仅碱金属氢氧化物通过本发明方法提供快速且有效的去除。0.056-0.15M的氢氧化钾溶液是一种实施方案。
碱金属氢氧化物的水基溶液是有效的；然而，还可使用油基(oilbased)溶液，特别是在涉及高温时。
当碱金属氢氧化物溶液与灰沉积和燃烧室开始接触时，立刻开始鼓泡。认为气泡是甲烷气泡。灰开始从燃烧室壁剥落。灰发生剥落直到燃烧室或发动机的基底(base)金属。使碱金属氢氧化物与燃烧室中的灰保持接触并持续有效除去该灰的时间段。该时间段可以为1-12小时，但是通常小于5小时并且在1-2小时内可以是有效的。
所述方法涉及使具有灰的气体燃烧室与包含碱金属氢氧化物的溶液接触。维持碱金属氢氧化物与灰沉积接触足以使灰沉积开始剥落的时间长度。然后冲洗所述室以除去灰沉积。如上文所论述，该时间段可以为1-12小时，但是该时间段最终取决于碱金属氢氧化物的浓度以及要将灰去除的程度。对于约0.1M的碱金属氢氧化物浓度，1-2小时的时间段可以是有效的。
在一个实施方案中，所述方法包括在发动机空转时将碱金属氢氧化物溶液注入到燃烧室或发动机内。可将发动机的空转维持在无载荷空转，因为碱金属氢氧化物可使发动机的点火慢下来。碱金属氢氧化物溶液通常是以碱金属氢氧化物溶液的雾状物(fog)或薄雾(mist)形式注入。在发动机空转时情况下，发动机内继续燃烧的天然气或其它轻质烃气体将有助于清除。点火产生的热效应或热以及气体的速度或流动(current)有助于清除灰并将其从发动机除去。
当将碱金属氢氧化物注入到热发动机中时，油基溶液的使用可具有良好的效果。油基溶液不会如水基溶液那样快速地蒸发且因此在较高温度环境中可更为有效。用于将KOH注入发动机中的溶液可以包含在具有水或不具有水情况下由如下所述组分的任何组合组成：
基础油：
可使用的矿物基础油包括通过如下方法所精炼的油，所述方法包括减压蒸馏、溶剂脱沥青、溶剂提取、溶剂脱蜡、加氢脱蜡、催化脱蜡、加氢裂化、用酸洗涤或加氢精制的组合。
可使用的合成烃油包括例如如下的油：α烯烃，实例包括：正链烷烃、异链烷烃、聚丁烯、聚异丁烯或1-癸烯低聚物；烷基化的芳族化合物例如单、二和多烷基化的苯和萘；单酯、二酯、多酯、芳族酯和多元醇酯；聚二醇类(polyglycols)和聚亚烷基二醇例如聚乙二醇、聚乙二醇单醚；聚苯醚；磷酸三甲苯基酯、硅酮油或全氟烷基醚。
添加剂：
还可以使用添加剂的混合物。可以使用例如乳化剂、表面活性剂、分散剂和清净剂的组分。
一旦用碱金属氢氧化物足够地处理发动机，就可停止发动机，并且将发动机油从该发动机排出以从该发动机除去碱金属氢氧化物和灰沉积。该方法可特别用于发动机使得发动机不必拆解。然而，该方法还可用在位于发电机中的其它燃烧室上。
在另一个实施方案中，可简单地将碱金属氢氧化物溶液注入到燃烧室或发动机内。使其置于灰沉积上或发挥作用足够的时间长度以使灰沉积面层剥落。相同的时间间隔是合宜的。一旦灰剥落（其通常向下到达金属裸露），就相对易于冲洗燃烧室以除去灰沉积和任何残留的碱金属氢氧化物。
轻质烃气体例如天然气的燃烧产生的灰沉积，通常是气体在杂质存在下燃烧的结果。这类污染物或杂质可包含有机和无机化合物并且可产生发动机沉积物。这些沉积物主要由无机化合物例如金属如钙的盐、氧化物或磷酸盐构成。它们还可含有硅氧烷和金属化合物。这些体系含有部分碳，但是其通常小于沉积物的10wt%。在一个实施方案中小于5wt%的沉积物含有碳。
提供以下实施例是出于说明性目的，但并不意味着有限制性。
对比例
将载有来自天然气燃烧的灰沉积的发动机零件浸泡在氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵和氢氧化钙的水基溶液中以确定它们在除去灰沉积方面的有效性。结果如下：
表1
前述结果证明了仅仅碱金属氢氧化物对灰沉积有作用。在所示条件下，氢氧化钾尤其有效。除氢氧化物外的碱金属氢氧化物对灰沉积具有很小作用或无作用。
已详细地描述了本发明，但应理解不需要严格固守于这样的详述，而是另外的变化和修改会暗示它们本身在本领域中逐渐得到灌输，这些全部落入由下面权利要求所限定的本发明范围内。
Claims (15)
1.从轻质烃气体燃烧室除去灰沉积的方法，该方法包括使所述气体燃烧室与碱金属氢氧化物接触。
2.权利要求1的方法，其中在冲洗所述室以除去灰沉积之前，维持所述碱金属氢氧化物与灰沉积接触足以使灰沉积开始剥落的时间长度。
3.权利要求1的方法，其中所述燃烧室由用于轻质烃气体的火花点火式发动机组成部。
4.权利要求3的方法，其中所述轻质烃气体由C1-C4烃组成。
5.权利要求3的方法，其中所述轻质烃气体由天然气组成。
6.权利要求3的方法，其中该方法包括在发动机空转时将碱金属氢氧化物溶液注入到该发动机中，停止发动机，以及将发动机油从该发动机排出以除去碱金属氢氧化物和灰沉积。
7.权利要求1的方法，其中所述碱金属氢氧化物浓度为0.05-0.15M。
8.权利要求1的方法，其中所述燃烧室位于发电机中。
9.权利要求1的方法，其中所述灰沉积包含小于10wt%的碳。
10.权利要求9的方法，其中所述灰沉积包含硅氧烷和金属化合物。
11.权利要求4的方法，其中将所述碱金属氢氧化物以水基溶液的形式注入。
12.权利要求4的方法，其中将所述碱金属氢氧化物以油基溶液的形式注入。
13.清洗使用天然气作为燃料的车辆的发动机的方法，其中在该发动机的化油器中具有灰沉积，该方法包括
在空转时运行所述发动机；
将碱金属氢氧化物作为雾状物注入所述发动机达足以使灰沉积开始剥落的时间段；
停止所述发动机；以及
将发动机油从所述发动机排出以除去碱金属氢氧化物和灰沉积。
14.权利要求13的方法，其中将该方法重复至少另一次。
15.权利要求1的方法，其中维持所述碱金属氢氧化物与所述灰沉积接触足以使所述灰沉积变软的时间长度。
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