CN114439655A - 一种新型醇氢内燃机燃烧系统 - Google Patents

Abstract

一种新型醇氢内燃机燃烧系统属于燃烧系统技术领域，尤其涉及一种新型醇氢内燃机燃烧系统。本发明提供一种新型醇氢内燃机燃烧系统。本发明包括氢氧发生器h和醇原料箱V，其特征在于氢氧发生器h的出气口与缓冲储气罐g的进气口相连，缓冲储气罐g的出气口与供气阀门b的进气口相连，供气阀门b的出气口作为与内燃机G的进气口d的连接端口（即使用时供气阀门b的出气口与内燃机G的进气口d相连）；醇原料箱V的出口与醇原料气化器r的进口相连，醇原料气化器r的出口作为与内燃机G的燃料进口的连接端口。

Description

一种新型醇氢内燃机燃烧系统

技术领域

本发明属于燃烧系统技术领域，尤其涉及一种新型醇氢内燃机燃烧系统。

背景技术

目前，保护环境和发展新能源的需要，采取许多能减排措施，尤其在燃烧技术领域内都有新的突破和发展。其中甲醇作为新能源燃料替代柴油、汽油、天然气燃料就十分成功，并获得了很多专利。但甲醇燃烧值只有柴油燃烧热值的1/2左右。甲醇燃烧值为4800大卡/公斤。柴油(国产)9600大卡/公斤。提高甲醇燃烧值最有效的技术方案在甲醇燃烧过程中添加氢氧混合气体(氢燃烧值为285.8kj/mol,约为15万大卡/公斤左右)催化助燃，提高提高甲醇的燃烧值，增加醇氢内燃机的功率输出，并减少甲醇的消耗（约节省25%～35%）大大的降低了运营成本，在这方面已经有很多论述。

醇氢内燃机燃烧方式是采用氢氧发生器（专利号ZL2006101345086）产生的氢氧混合气体通过进气管直接进入内燃机燃烧室，对甲醇催化裂解（CH3OH=CO+H2）产生大量的一氧化碳和氢氧混合气体在燃烧过程中，由于氢能吸收碳氢化合物中的碳分子的速度很快，产生的爆发力增大，高速充分完全燃烧了一氧化碳，增加发动机的使用动力，基本实现零排放。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种新型醇氢内燃机燃烧系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括氢氧发生器h和醇原料箱V，其特征在于氢氧发生器h的出气口与缓冲储气罐g的进气口相连，缓冲储气罐g的出气口与供气阀门b的进气口相连，供气阀门b的出气口作为与内燃机G的进气口d的连接端口（即使用时供气阀门b的出气口与内燃机G的进气口d相连）；

醇原料箱V的出口与醇原料气化器r的进口相连，醇原料气化器r的出口作为与内燃机G的燃料进口的连接端口（即使用时醇原料气化器r的出口与内燃机G的燃料进口相连）。

作为一种优选方案，本发明所述供气阀门b上设置有减压阀c。

作为另一种优选方案，本发明所述缓冲储气罐g上设置有减压阀e。

作为另一种优选方案，本发明所述氢氧发生器h下部设置有排水管I。

作为另一种优选方案，本发明所述氢氧发生器h的进水口通过水泵i与水箱K的出水口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述水泵i采用电磁泵。

作为另一种优选方案，本发明所述水泵i的控制信号输入端口与控制器a的控制信号输出端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述水箱K上设置有加水口j。

作为另一种优选方案，本发明所述供气阀门b的控制信号输入端口与控制器a的控制信号输出端口相连；氢氧发生器h的信号传输端口与控制器a的信号传输端口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述醇原料箱V采用甲醇箱，醇原料气化器r采用甲醇气化器。

作为另一种优选方案，本发明所述醇原料箱V的出口通过醇原料传输泵与醇原料气化器r的进口相连。

作为另一种优选方案，本发明所述醇原料传输泵采用电磁泵。

作为另一种优选方案，本发明所述醇原料气化器r包括气化管28，气化管28外侧设置有气化管保温外壳27，气化管保温外壳27上设置有氧化还原热量回收接口25和氧化还原热量输出接口29。

作为另一种优选方案，本发明所述气化管保温外壳27外侧设置有保护外壳30。

作为另一种优选方案，本发明所述保护外壳30外侧设置有外罩32，外罩32上端设置有上盖33，外罩32下端设置有下盖34，氧化还原热量回收接口25下端置于下盖34下方，氧化还原热量回收接口25上端穿过下盖34与气化管保温外壳27内侧连通；氧化还原热量输出接口29上端置于上盖33的上方，氧化还原热量输出接口29下端穿过上盖33与气化管保温外壳27内侧连通。

作为另一种优选方案，本发明所述保护外壳30采用铁壳并包裹保温棉结构。

作为另一种优选方案，本发明所述气化管保温外壳27上设置有微波加热部分。

作为另一种优选方案，本发明所述气化管保温外壳27内设置有温度传感器31。

作为另一种优选方案，本发明所述气化管28采用螺旋状管。

其次，本发明所述醇原料传输泵的控制信号输入端口与控制器a的控制信号输出端口相连。

另外，本发明所述氢氧发生器h采用水剂氢氧发生器。

本发明有益效果。

本发明本发明通过氢氧发生器h、缓冲储气罐g和供气阀门b给内燃机加入氢气，通过醇原料箱V和醇原料气化器r给内燃机加入醇原料；这样可增加氢的含量，进行氢催化，直接在线燃烧，无需醇原料裂解制氢处理，降低排放。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明醇原料气化器结构示意图。

图中，a为控制器、b为供气阀门、c为减压阀、d为进气口、e为减压阀、g为缓冲储气罐、k为水箱、j为加水口、h为氢氧发生器、I为排水管、m为点火器、n为油泵油嘴、V为醇原料箱、o为排气管、p为喷嘴、r为醇原料气化器、s为活塞、t为曲轴连杆、w为活塞、y为外壳。

具体实施方式

如图所示，本发明包括氢氧发生器h和醇原料箱V，氢氧发生器h的出气口与缓冲储气罐g的进气口相连，缓冲储气罐g的出气口与供气阀门b的进气口相连，供气阀门b的出气口与内燃机G的进气口d相连；

醇原料箱V的出口与醇原料气化器r的进口相连，醇原料气化器r的出口与内燃机G的燃料进口相连。

所述供气阀门b上设置有减压阀c。

所述缓冲储气罐g上设置有减压阀e。

所述氢氧发生器h下部设置有排水管I。

所述氢氧发生器h的进水口通过水泵i与水箱K的出水口相连。

所述醇原料箱V的出口通过醇原料传输泵F与醇原料气化器r的进口相连。

所述醇原料传输泵采用电磁泵。

所述醇原料传输泵的控制信号输入端口与控制器a的控制信号输出端口相连。控制器a可控制醇原料传输泵的开启和关闭。

所述水泵i采用电磁泵。

所述水泵i的控制信号输入端口与控制器a的控制信号输出端口相连。控制器a可控制水泵i的开启和关闭。

所述水箱K上设置有加水口j。

所述供气阀门b的控制信号输入端口与控制器a的控制信号输出端口相连；氢氧发生器h的信号传输端口与控制器a的信号传输端口相连。氢氧发生器h和控制器a可采用申请号为202110745935.2，名称为“一种水剂氢氧发生装置”专利中的方案。通过水剂制氢氧，随时随地制氢氧。实现随时随地在线燃烧供给。该水剂氢氧发生装置只是用水直接产生氢氧混合气体，无需甲醇重整制氢，降低甲醇的使用成本，同时也解决了燃烧过程中供氧不足而产生燃烧不充分，二氧化碳和氮氧化物的排放的问题。

所述醇原料箱V内设置有液位传感器，液位传感器的检测信号输出端口与控制器a的检测信号输入端口相连。当醇原料箱V内的原料不够时，控制器a会发出相关的提示。

所述醇原料箱V采用甲醇箱，醇原料气化器r采用甲醇气化器。

所述醇原料气化器r包括气化管28，气化管28外侧设置有气化管保温外壳27，气化管保温外壳27上设置有氧化还原热量回收接口25和氧化还原热量输出接口29。

所述气化管保温外壳27外侧设置有保护外壳30。

所述保护外壳30外侧设置有外罩32，外罩32上端设置有上盖33，外罩32下端设置有下盖34，氧化还原热量回收接口25下端置于下盖34下方，氧化还原热量回收接口25上端穿过下盖34与气化管保温外壳27内侧连通；氧化还原热量输出接口29上端置于上盖33的上方，氧化还原热量输出接口29下端穿过上盖33与气化管保温外壳27内侧连通。

所述保护外壳30采用铁壳并包裹保温棉结构。

所述气化管保温外壳27上设置有微波加热部分。微波加热部分的控制信号输入端口可与控制器a的控制信号输出端口相连。

所述气化管保温外壳27内设置有温度传感器31。温度传感器31的检测信号输出端口可与控制器a的检测信号输入端口相连。控制器a可根据温度传感器31检测的温度信号控制是否开启微波加热部分。

所述气化管28采用螺旋状管；增加面积和吸收热量效率，保证气化温度。

图中，24为气化管28的进液管（进液管24穿过下盖34），23为气化管28的出气管。26、26+为微波加热部分的电源接线端口，温度到达设定温度,26、26+微波加热电源停止加热。

内燃机燃烧放出的热量供给醇原料气化器r（内燃机排气管接氧化还原热量回收接口25），气化管28温度不够时，启动微波加热电源26、26+。氧化还原热量输出接口29将交换热量后的气体排出。

甲醇经过裂解氢催化改变甲醇的分子结构，产生一种新的分子结构大大提高燃料热值，增加燃烧速度，提高爆发力。由于氢气的热值很高大大地高于甲醇的热值，在甲醇内燃机内添加氢，增大马力有着不可替代的作用，所以得到广泛的应用（相关内容可查看专利号为201010258346.3，名称为“一种高清醇化燃料”的专利文件）。

加氢范围从０.７5m³～150m³，可根据发动机的功率大小采用产氢量大小不同的氢氧发生器进行供氢氧混合气体。可以给功率大小不同类型的发动机供氢，可以给不同类型、不同的用途的载运工具提供氢能，用途十分广泛。

图1中内燃机G可采用常规结构的内燃机，图中标出的点火器m、油泵油嘴n、喷嘴p、活塞s、活塞w、曲轴连杆t、外壳y、排气管o均为常规内燃机的常规机构。

本发明适用于大型内燃机的使用。

本发明供气系统工作原理和流程在专利号为202110745935.2，名称为“一种水剂氢氧发生装置”的发明专利，做了详尽的说明，在此不在重复描述。该技术方案应用于甲醇内燃机上，形成一种新型的、大功率的、零排放的、高效的、进一步提高甲醇内燃机效率的系统，可节省25%-35%的甲醇。

氢氧发生器h产气量可依据发动机的功率大小而定，最大的150m³／ｈ，最小的０.75m³/h。氢氧发生器耗电量为1.8—2.4kw/m³，一般车载和船用发电机足够供电的，特型船舶需另配发电设备。

本发明适用于各类载运工具，可为各类大小不同规格的甲醇内燃机配套组合成醇氢发动机。陆路运输工具：小至各类轿车，大至各类重型大吨位的运输卡车，牵引车；工程车辆；内燃机车、各类军车、坦克、装甲车、火箭、导弹发射车、雷达车等可移动式发电车。水运运输工具：万吨船舶；游轮快艇；电动船、战舰等。空运运输工具：无人驾驶飞行器，小型直升机，空中灭火飞行器。各类固定和可移动式醇氢发电机组。

醇氢内燃机是一种新型的甲醇内燃机和氢氧发生器相组合的发动机。醇氢混合气体一体化燃烧不同于一般用尾气预热将部分甲醇催化裂解重整制氢的技术，大大地节约了甲醇的用量，可达到25%-35%左右。全面有效地实现零排放，从根本上消除载运工具在运行中对大气的污染。有着结构简单、装配操作简便、安全可靠、效率高成本低（主要原料是甲醇和水），节能环保等主要特点。

我国是甲醇生产大国，甲醇生产技术处于世界领先水平。醇氢可再生燃料完全可代替汽油、柴油、天然气等不可再生燃料是一场有深远战略意义新能源革命。我们通过几年努力完成了技术组合方案和试车取得了可量化生产的基础技术参数，经过内燃机燃烧测试对比，提高甲醇热值97％，降低污染98％，提高扭矩18％，证明此技术方案的可行性，可形成可形成规模化生产；早日为实现生态目标作贡献。

本发明通过氢氧发生器h加入氢气，增加氢的含量，进行氢催化，直接在线燃烧，无需甲醇裂解制氢处理，降低排放。

本发明技术方案的实施可以节约大量的公共资源，无需建充电桩和加氢站，彻底消除了氢气储运不安全隐患。只需要给载运工具加甲醇和水就可以大大的节约了大量的社会资源和资金投入，节约了运营成本，提高了运营效率。使用醇氢内燃机发电机组可以给各类型电动车船供电。完全可以代替巴拉德技术氢燃料电池，也无需投入大量资金进口和研发氢燃料电池的质子膜，使我国电动车船发展进入快车道。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型醇氢内燃机燃烧系统，包括氢氧发生器（h）和醇原料箱（V），其特征在于氢氧发生器（h）的出气口与缓冲储气罐（g）的进气口相连，缓冲储气罐（g）的出气口与供气阀门（b）的进气口相连，供气阀门（b）的出气口作为与内燃机（G）的进气口（d）的连接端口；

醇原料箱（V）的出口与醇原料气化器（r）的进口相连，醇原料气化器（r）的出口作为与内燃机（G）的燃料进口的连接端口。

2.根据权利要求1所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述供气阀门（b）上设置有减压阀（c），缓冲储气罐（g）上设置有减压阀（e）。

3.根据权利要求1所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述氢氧发生器（h）下部设置有排水管（I），氢氧发生器（h）的进水口通过水泵（i）与水箱（K）的出水口相连，水箱（K）上设置有加水口（j）。

4.根据权利要求1所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述供气阀门（b）的控制信号输入端口与控制器（a）的控制信号输出端口相连；氢氧发生器（h）的信号传输端口与控制器（a）的信号传输端口相连。

5.根据权利要求1所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述醇原料箱（V）采用甲醇箱，醇原料气化器（r）采用甲醇气化器。

6.根据权利要求1所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述醇原料箱（V）的出口通过醇原料传输泵与醇原料气化器（r）的进口相连。

7.根据权利要求1所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述醇原料气化器（r）包括气化管（28），气化管（28）外侧设置有气化管保温外壳（27），气化管保温外壳（27）上设置有氧化还原热量回收接口（25）和氧化还原热量输出接口（29）。

8.根据权利要求7所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述气化管保温外壳（27）外侧设置有保护外壳（30）；保护外壳（30）外侧设置有外罩（32），外罩（32）上端设置有上盖（33），外罩（32）下端设置有下盖（34），氧化还原热量回收接口（25）下端置于下盖（34）下方，氧化还原热量回收接口（25）上端穿过下盖（34）与气化管保温外壳（27）内侧连通；氧化还原热量输出接口（29）上端置于上盖（33）的上方，氧化还原热量输出接口（29）下端穿过上盖（33）与气化管保温外壳（27）内侧连通。

9.根据权利要求7所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述气化管保温外壳（27）上设置有微波加热部分。

10.根据权利要求1所述一种新型醇氢内燃机燃烧系统，其特征在于所述氢氧发生器（h）采用水剂氢氧发生器。

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