CN1313297C - 发动机废气再循环生物质气化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机领域，特指一种发动机废气再循环生物质气化方法及其装置。其将发动机燃烧产生的有一定压力的部分高温废气用射流的方式与新鲜空气一起流入气化炉作为气化剂，以提高生物质气化温度，增加气化效率并降低可燃气体中的焦油含量，解决发动机废气再循环量及其控制问题。由于采用发动机部分废气通入气化炉再循环，提高生物质气化温度，增加气化效率，降低可燃气体中的焦油含量，同时降低双燃料发动机的NO_x排放，且生物质气化效率比传统方式要提高20%，生物质气体中焦油的含量降低到传统方式的10%以下。

Description

发动机废气再循环生物质气化装置

技术领域

本发明涉及发动机领域，特指一种发动机废气再循环生物质气化装置。

背景技术

在发动机领域内，发动机部分废气再循环(Exhaust Gas Recycle，简称EGR)是一种成熟的技术，已在国内外许多机型上采用以降低其NO_x排放。在中等负荷时EGR率可大些，在大负荷时为保证发动机动力性，EGR率应少些，在怠速时，为使发动机燃烧稳定，应不采用EGR。采用适当的EGR率在显著降低NO_x排放的同时，对发动机的动力性经济性无大的影响。

在生物质气化领域，固定床气化方式一般采用空气为气化剂，不论是上吸式、下吸式或是平吸式的气流方式，都有设备结构简单、易于操作、可以实现多种生物质原料的热解气化、投资少等特点，但是生物质燃气中焦油含量高，气化效率较低。生物质气化过程中温度是影响气化效果的最主要的因素，温度升高，气化效率增加，焦油的含量降低。国外采用多级气化技术，以提高生物质气化效率及降低焦油含量，但结构较复杂，能耗较高。

罗福强，梁昱，汤东等人在“生物制气-柴油发动机放热规律的影响因素”，江苏大学学报2005，vol26(3)：209-212)，提出目前利用气化炉热解气化各种农林废弃的生物质，如：秸杆、稻壳、果壳、玉米芯棒、木屑等，产生可燃生物质气，该气体经冷却滤清后，作为双燃料发动机的主要燃料，同时将柴油喷入发动机气缸内，利用柴油经压缩后的自燃来引燃生物质燃气，为发动机提供动力。但未实现发动机废气再循环利用。

在生物质燃气和柴油双燃料发动机的实际应用中尚未出现结合发动机部分废气再循环，并利用高温废气的热量提高气化炉中生物质气化的温度的发动机废气再循环生物质气化装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机废气再循环生物质气化装置，其采用发动机部分废气再循环，通入生物质气化炉，提高生物质气化效率并降低可燃气体中的焦油含量，同时可降低生物质燃气和柴油双燃料发动机的污染物排放。

实现上述目的的技术方案为：

本发明所述装置包括气化炉，双燃料发动机，其特征在于双燃料发动机的排气分叉管道，经渐缩管和位于渐缩管之后管道上的废气再循环控制阀与气化炉周向进气道相连；将发动机燃烧排放出的有一定压力的部分高温废气通过分叉的排气管道引向气化炉的进气口，通过废气再循环控制阀将一定量的废气采用渐缩管用射流的方式将高温废气与新鲜空气一起流入气化炉周向进气道，周向进气道均匀开设多个孔口，高温废气与新鲜空气的混合气体经均布的孔口通入生物质气化炉燃烧室，利用高温废气所携带的热量来提高生物质的气化温度，以此来增加气化效率，降低可燃气体中的焦油含量，同时降低双燃料发动机的NO_x排放。

同时生物质气化炉的燃气出口与冷却器、滤清器依次相连，再经生物质燃气稳压箱与发动机气缸相连。

其利用生物质气化炉气化农林废弃生物质，产生可燃生物质气体，生物质燃气经过冷却滤清满足发动机的使用要求后在发动机进气行程吸入气缸，同时发动机喷入少量的柴油，通过柴油的燃烧来引燃生物质燃气，使发动机连续运行，提供的动力可用以发电或带动机械设备等。通过废气再循环控制阀的控制，将发动机燃烧后排放出的部分废气通过排气分叉管道经缩口管以射流的方式与新鲜空气一起引入气化炉。该套装置实现了以农林废弃生物质和柴油为能源，以发动机的机械能或发电机电力为输出，同时改善了传统气化炉气化效率低，焦油含量高的缺点，并降低了发动机的NO_x排放。

本发明的优点在于：

本发明采用发动机部分废气通入气化炉再循环，提高生物质气化温度，增加气化效率，降低可燃气体中的焦油含量，同时降低双燃料发动机的NO_x排放。生物质气化效率比传统方式要提高20％，生物质气体中焦油的含量降低到传统方式的10％以下。

附图说明

图1发动机废气再循环生物质气化装置动力提供实施方案示意图

图2发动机废气再循环生物质气化示意图

1生物质气化炉；2间壁式冷却器；3一级滤清；4二级滤清；5生物质燃气稳压箱；6生物质燃气控制阀；7空气控制阀；8空气稳压箱；9双燃料发动机；10发电机或动力输出设备；11废气再循环控制阀；12排气分叉管；13渐缩管；14发动机废气；15新鲜空气；16气化炉周向气道；17气化炉燃烧室

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例采用结构简单可靠的下吸式生物质气化炉1将生物质气化，经过间壁式冷却器2将高温生物质燃气冷却，经过旋流式滤清器3、4两级旋流滤清除去灰份和焦油等杂质，进入生物质燃气稳压箱5，生物质燃气流量控制阀6控制进入发动机的燃气量。

本发明所述的发动机废气再循环生物质气化装置如图2所示，其设有双燃料发动机的排气分叉管道12，经渐缩管13和位于渐缩管13之后管道上的废气再循环控制阀11与气化炉周向进气道16相连；将发动机燃烧排放出的有一定压力的部分高温废气14通过分叉的排气管道12，经位于渐缩管13之后管道上的废气再循环控制阀11控制，采用渐缩管口13用射流的方式将高温废气与新鲜空气15一起流入气化炉周向进气道16，气化炉周向进气道16均布开设了多个孔口，可将高温废气与新鲜空气的混合气体通入生物质气化炉燃烧室17，利用高温废气所携带的热量来提高生物质的气化温度，以此来增加气化效率，降低可燃气体中的焦油含量，同时降低双燃料发动机的NOx排放。

工作时，发动机在进气过程中活塞下行，气缸内体积增加，压力降低，产生进气负压，可将新鲜空气吸入气缸。因此，生物质气发动机不需要用风机来使气化炉补充新鲜空气，可直接利用发动机进气负压来吸入气化炉中可燃气体，并使气化炉中有一定负压，从而从气化炉进气口处吸入新鲜空气。该方案不需风机辅助进气，提高了系统热效率。生物质在气化炉热解气化后，采用冷却及两级旋流式过滤，使可燃气体温度降低，进一步减少气体中的焦油含量及颗粒含量，以满足发动机使用要求。在气化炉与冷却器之间不直接连接，而采用水密封方式连接，以免万一管路堵塞气体压力增加，气体可从水密封或气化炉安全阀处排出。

发动机所需的新鲜空气经空气滤清器进入空气稳压箱8，由空气控制阀7控制进入发动机新鲜空气的流量。

发动机9发出的动力由动力输出装置或发电机10输出，排放的废气一部分从排气管道排出，一部分通过排气分叉管12、渐缩管13，由位于渐缩管13之后的废气再循环控制阀11控制再循环废气量与新鲜空气一起进入生物质气化炉1。通过整套装置完成了能源的转换，同时实现了发动机废气的再循环。发动机部分废气通入气化炉进气口，利用渐缩喷管13将有一定压力的高温废气压力能转变成动能，高速喷入气化炉进气口，同时高速废气射流会卷吸新鲜空气，一起被吸入气化炉燃烧室内。为使吸入气化炉内的气体在气化炉里均匀分布，气化炉周向进气道16内均匀开设多个孔口，通过气化炉周向进气道16使吸入的气体在燃烧室四周流入气化炉燃烧室17。由于发动机排气温度较高(一般为400℃～650℃)，部分发动机废气与新鲜空气被吸入气化炉内，提高了生物质气化燃烧的温度，从而使气化炉效率提高，生物质气里的焦油含量降低。该方案与多级气化提高气化温度，增加气化效率相比，结构简单，并利用发动机废气的能量，能耗少，可进一步提高系统的热效率。

整套装置可适用于中小产气量的气化炉，利用发动机可产生电力或为机械设备提供动力，可根据实际需要选用适当功率的发动机和相应产气量的气化炉。

Claims (2)

1.发动机废气再循环生物质气化装置，包括生物质气化炉(1)，双燃料发动机(9)，其特征在于双燃料发动机(9)的排气分叉管(12)，经渐缩管(13)和位于渐缩管(13)之后管道上的废气再循环控制阀(11)与生物质气化炉周向进气道(16)相连，周向进气道(16)均布开孔，与气化炉燃烧室(17)相通。

2.根据权利要求1所述的发动机废气再循环生物质气化装置，其特征在于所述生物质气化炉(1)的燃气出口与冷却器、滤清器依次相连，再经生物质燃气稳压箱与发动机气缸相连。