CN111997799A - 一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统 - Google Patents

一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统，主体部分将燃料加热重整装置均匀内置三个加热网，并且这三个加热网分别与相对应的温度传感器相连接，利用温度传感器感知重整装置内的热状态，反馈给温控单元，进而温控单元对重整装置内的加热网的加热状态进行控制，最终达到实时在线调控重整装置内温度的目的。同时，由于本发明将加热网移至腔体内，相较于腔体外加热的方案而言，内部加热可使腔体内燃料与空气的混合气不论在轴向还是径向都加热更均匀。本发明中加热重整装置系统中仅均布三个加热网，并未填满整个腔体，因此可以在满足加热需求的基础上充分利用腔体内的空间，为更多燃料发生重整反应创造条件。

Description

一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统
技术领域
本发明涉及的是一种发动机进气装置，具体地说是发动机重整气进气装置。
背景技术
内燃机是目前热效率最高、单位功率重量最小、成本最低、可靠性最高，并广泛应用于汽车、工程机械、船舶、农业机械等国民经济建设各个领域的动力装置，为世界经济和文明发展做出了重要贡献，但同时也带来了日益严重的能源危机和环境污染问题。上世纪70年代以来，日益严格的有害排放法规促进了内燃机高效清洁燃烧技术的发展,其中燃料重整技术的研究在近些年逐渐引起国内外专家学者们的重视。Fennell等在缸内直喷汽油机上研究了添加氢气(通过废气重整制得)对燃料的燃烧效率及其排放的影响，结果表明：通过废气重整得到的氢气可以提高发动机的指示效率，并且降低颗粒物排放。Tsolakis等通过柴油机上燃用生物柴油(体积分数分别为50％的超低硫柴油和菜籽油混合物)以及HCCI发动机上燃用生物乙醇，结果表明：在燃料中添加废气重整产物，生物柴油的燃料消耗降低了3％，而生物乙醇的EGR阈值有所拓宽。Horng等通过试验证实利用等离子体燃料重整器将燃料转化成富氢的混合气，并将此混合气作为燃料可以降低废气中的NOx的浓度。虽然燃料重整技术在发动机上应用具有诸多优点，但现阶段仍旧存在一定问题亟待解决，例如燃料在重整腔内受热不均、腔体内温度调节缓慢无法实时反馈等。
发明内容
本发明的目的在于提供可在一定程度上满足重整系统内的热环境实时反馈的需求、并且重整装置内温度更加均匀的一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统，其特征是：包括重整腔体，重整腔体内部通过第一加热网、第二加热网和第三加热网隔成第一-第四空间，第一空间连通进气管道，第四空间连通出气管道，进气管道上安装空气压缩机，出气管道连接发动机，第一空间设置喷油器，第一加热网连接第一温度传感器，第二加热网连接第二温度传感器，第三加热网连接第三温度传感器，温控单元连接第一-第三温度传感器并检测其温度变化信息，温控单元连接第一-第三加热网并分别单独调整第一加热网、第二加热网、第三加热网进行实时温度调控。
本发明还可以包括：
1、空气压缩机后方的进气管道上安装第一电控阀门，发动机前方的出气管道上安装第二电控阀门。
本发明的优势在于：本发明提出一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统，根据重整腔内的热状态可实时在线调控腔体内的热氛围，可使重整温度更均匀。本发明将燃料加热重整装置均匀内置三个加热网，利用温度传感器感知重整装置内的热状态，反馈给温控单元，温控单元对重整装置内的加热网的加热状态进行控制，最终可实时在线调控重整装置内温度。同时，由于本发明将加热网移至腔体内，内部加热可使腔体内燃料与空气的混合气不论在轴向还是径向都加热更均匀。本发明中加热重整装置系统中仅均布三个加热网，并未填满整个腔体，因此可以在满足加热需求的基础上充分利用腔体内的空间，为更多燃料发生重整反应创造条件。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖面图；
图3为加热网的示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-3，如图1所示为具有自调温功能的网状加热重整装置系统整体结构简图，根据该图可以了解本发明的整体架构布局。图2所示为本发明的重整装置系统模块的剖面图以及加热网附近的腔体剖面图，包括一套空气进气系统、供油系统、自反馈加热系统、发动机燃烧系统。所述空气进气系统包括空气压缩机1、电控阀门2和进气管道3，位于进气管道3上的空气压缩机1压缩空气，沿着进气管道3经电控阀门2控制进气流量从而进入重整腔体5；所述供油系统包括喷油器4、重整腔体5，位于重整腔体5上的喷油器4将待重整的燃料均匀喷入重整腔体5内，与来自进气管道3的空气混合，发生后续的重整反应；所述自反馈加热系统包括加热网6、加热网7、加热网8、温度传感器9、温度传感器10、温度传感器11和温控单元12，温度传感器9、温度传感器10、温度传感器11探测重整腔体5内不同位置处温度的变化情况，并将温度变化信息反馈给温控单元12，温控单元12发出指令分别单独调整重整腔体5内的加热网6、加热网7、加热网8进行实时温度调控。所述发动机燃烧系统包括出气管道13、电控阀门14和发动机15，位于重整腔体5出口端的出气管道13提供重整混合气，经过电控阀门14调整进气流量，最终导入到发动机15中，进行后续燃烧，最终向外界输出足够的动力和扭矩。
利用具有自调温功能的网状加热重整装置系统工作时的表现：
当发动机工况改变时，不同工况条件下所需燃料的活性也不尽相同，因此需要根据发动机工况需求实时在线改变重整腔内的热边界条件。本发明将燃料加热重整装置均匀内置三个独立控制加热的加热网，利用温度传感器感知重整装置内的热状态，再经温控单元对重整装置内的加热网的加热状态进行控制，最终可迅速实时在线调控重整装置内温度。
同时，由于本发明将加热网移至腔体内，内部加热可使腔体内燃料与空气的混合气不论在轴向还是径向的加热都更均匀。本发明中加热重整装置系统中仅均布三个加热网，并未填满整个腔体，因此可以在满足加热需求的基础上充分利用腔体内的空间，为更多燃料发生重整反应创造条件。
本发明实现了重整装置系统内温度灵活可调，同时可以使腔体内加热更均匀，从而更好地满足不同工况条件下发动机对不同重整程度的重整气活性的需求。本发明基于均布于重整腔体上的三个温度传感器实时反馈腔体内的温度，通过温控单元调节腔体内的三个独立的加热网，进而控制整个重整系统内的热环境，实时在线满足燃料重整过程对热环境的需求。本发明包括一套空气进气系统、供油系统、自反馈加热系统、发动机燃烧系统。所述空气进气系统是由位于进气管道上的空气压缩机压缩空气，沿着进气管道经电控阀门进入重整腔体；所述供油系统是由位于重整腔体上的喷油器将待重整的燃料均匀喷入重整腔体内，与来自进气管道的空气混合，发生后续的重整反应；所述自反馈加热系统是由位于重整腔体内独立的加热网，以及分别与之连接的温度传感器和温控单元组成。温度传感器探测重整腔体内不同位置处温度的变化情况，并将温度变化信息反馈给温控单元，温控单元发出指令调整重整腔体内的加热网进行温度调控。由于燃料与空气的混合气在重整腔体内的轴向随着空气流动，不同轴向位置发生重整反应的程度也是不同的，因此重整腔体内不同位置的热环境也存在一定差异，通过温度传感器实时监测以及温控单元的调控，可以在线动态控制重整腔体内发生重整反应的热氛围，满足不同工况下发动机对燃料活性差异的实际需求；所述发动机燃烧系统是由位于重整腔体出口端的出气管道提供重整混合气，导入到发动机中，进行后续燃烧，最终向外界实现足够的动力输出。
利用该具有自调温功能的网状加热重整装置系统，通过温度传感器探测重整腔体内不同位置处温度的变化情况，并将温度变化信息反馈给温控单元，温控单元发出指令调整重整腔体内的加热网进行温度调控。由于燃料在重整腔体内沿着轴向发生重整反应，不同轴向位置发生反应的程度也是不同的，因此导致重整腔体内不同位置的热环境也存在一定差异。通过温度传感器实时监测以及温控单元的调控位于腔体内均布的三个加热网，可以在线动态控制重整腔体内发生重整反应的热氛围，使腔体内的温度更均匀，以满足不同工况下发动机对燃料活性差异的实际需求。极大程度地优化了燃料重整过程，使燃料能够在重整装置系统中反应更均匀，重整效率更高。
综上，本发明提出一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统，根据重整腔体内的温度条件可实时在线调节腔体内的热氛围。本发明与其他相应重整腔体加热技术方案最大的区别在于是将燃料加热重整装置内均匀布置三个独立控制加热的加热网，内部加热可使腔体内燃料与空气的混合气不论在轴向还是径向都加热更均匀，同时热响应更快，并且可最大程度地利用腔体内的空间，从而更加高效稳定地重整燃料。

Claims (2)

1.一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统，其特征是：包括重整腔体，重整腔体内部通过第一加热网、第二加热网和第三加热网隔成第一-第四空间，第一空间连通进气管道，第四空间连通出气管道，进气管道上安装空气压缩机，出气管道连接发动机，第一空间设置喷油器，第一加热网连接第一温度传感器，第二加热网连接第二温度传感器，第三加热网连接第三温度传感器，温控单元连接第一-第三温度传感器并检测其温度变化信息，温控单元连接第一-第三加热网并分别单独调整第一加热网、第二加热网、第三加热网进行实时温度调控。
2.根据权利要求1所述的一种具有自调温功能的网状加热重整装置系统，其特征是：空气压缩机后方的进气管道上安装第一电控阀门，发动机前方的出气管道上安装第二电控阀门。
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