CN1779218A - 甲醇动力装置以及利用甲醇裂解做功的方法 - Google Patents

甲醇动力装置以及利用甲醇裂解做功的方法 Download PDF

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曲延涛
张国强
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Abstract

一种甲醇动力装置，由甲醇罐、甲醇泵、换热/裂解器、涡轮和发动机组成，其中换热/裂解器分别和甲醇泵、涡轮、发动机连接，涡轮和发动机连接，用以利用发动机排气加热甲醇使其裂解；作为液体燃料的甲醇经加压后进入换热/裂解器，利用发动机排气废热裂解，裂解气通过涡轮做功并因而冷却后进入发动机再次做功，发动机排气经换热/裂解器热交换后排出。燃烧裂解气与液体燃料相比，CO与HC排放明显下降，而NOx排放也可通过过量空气系数等参数的调节而得以控制。可作固定机组发电或船舰机车动力之用。

Description

甲醇动力装置以及利用甲醇裂解做功的方法
技术领域
本发明涉及一种发动机，尤其是指一种甲醇动力装置。本发明还涉及一种利用甲醇裂解做功的方法。
背景技术
随着能源危机与环境污染的加剧，甲醇作为代用燃料正受到关注。但掺烧甲醇或直接燃用甲醇导致发动机功率下降和醇醛排放超标。将甲醇裂解为富氢混合气后进入发动机燃烧既可提高效率，又可减轻污染，是一种理想的甲醇燃料使用方式。
中国发明专利85109487.2利用发动机废热将甲醇裂解后，与汽油或柴油掺烧，其节能与环保效果显著，但其循环热效率仍可进一步提高。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种甲醇动力装置，具有更高的循环热效率。
本发明还有一个目的是一种利用甲醇裂解做功的方法，能进一步提高循环热效率。
为实现上述目的，本发明提供的一种甲醇动力装置，其特征在于，由甲醇罐、甲醇泵、换热/裂解器、涡轮和发动机组成，其中换热/裂解器分别和甲醇泵、涡轮、发动机连接，涡轮和发动机连接，用以利用发动机排气加热乙醇使其裂解；
作为液体燃料的甲醇经加压后进入换热/裂解器，利用发动机排气废热裂解，裂解气通过涡轮做功并因而冷却后进入发动机再次做功，发动机排气经换热/裂解器热交换后排出。
所述的甲醇动力装置，其中换热/裂解器内容置催化剂，为负载型熔盐催化剂CuCl-KCl/SiO2。
所述的甲醇动力装置，其中发动机为内燃机。
所述的甲醇动力装置，其中甲醇泵将甲醇加压至大于2MPa。
为实现上述目的，本发明提供的一种利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，步骤如下：
a、将液体甲醇加压后引至一换热/裂解器；
b、在该换热/裂解器内加热甲醇使之裂解为裂解气；
c、将该裂解气引入涡轮膨胀做功；
d、裂解气做功冷却后进入发动机，引入空气参与再次做功；
e、发动机排气经步骤b所述的换热/裂解器内与液体甲醇热交换后排出。
利用甲醇裂解做功的方法，在步骤a中所述的换热/裂解器内容置催化剂，为负载型熔盐催化剂CuCl-KCl/SiO2
所述的利用甲醇裂解做功的方法，在步骤d中当所述的发动机过量空气系数为1.4～2.0，发动机压缩比为8～10时，步骤a中甲醇操作压力为2～10MPa。
本发明的优点在于，本发明是将液体甲醇加压至相应操作压力，使得裂解气具有一定做功能力，利用发动机排气的废热将加压液体甲醇汽化并催化裂解，裂解气因具有较高压力而通过涡轮膨胀后，既可输出轴功，减少压缩功耗，又因此得到冷却，冷却后进入发动机燃烧并再次做功，从而提高循环的热效率的。燃烧裂解气与液体燃料相比，CO与HC排放明显下降，而NOx排放也可通过过量空气系数等参数的调节而得以控制。可作固定机组发电或船舰机车动力之用。
附图说明
发明的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是本发明甲醇动力装置的示意图。
具体实施方式
下面结合图1详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况。
如图1所示，本发明甲醇动力装置由甲醇罐1、甲醇泵2、换热/裂解器3、涡轮4和内燃机5组成。换热/裂解器3中容置有催化剂，比如负载型熔盐催化剂CuCl-KCl/SiO2。其中内燃机5设有空气入口，用以引入空气。
甲醇存储在甲醇罐1中，来自甲醇罐1的液体甲醇由甲醇泵2加压至相应压力后进入换热/裂解器3，在换热/裂解器3中接受来自内燃机5排气的废热而汽化，并在催化剂作用下裂解。裂解混合气进入涡轮4膨胀输出轴功W1，可达甲醇低热值的8％～12％，并因此冷却后进入内燃机5燃烧，输出轴功W2，因进气得到良好冷却，W2比普通甲醇裂解气发动机高出1～2％，内燃机5排气进入换热/裂解器3通过热交换释放热能后变为废气排入大气。
甲醇裂解气热值较液体甲醇升高20％，为减轻内燃机5热负荷以及控制热力型NOx排放，宜采用稀薄燃烧。当过量空气系数为1.4～2.0，发动机压缩比为8～10时，甲醇操作压力为2～10MPa。

Claims (9)

1、一种甲醇动力装置，其特征在于，由甲醇罐、甲醇泵、换热/裂解器、涡轮和发动机组成，其中换热/裂解器分别和甲醇泵、涡轮、发动机连接，涡轮和发动机连接，用以利用发动机排气加热甲醇使其裂解；
作为液体燃料的甲醇经加压后进入换热/裂解器，利用发动机排气废热裂解，裂解气通过涡轮做功并因而冷却后进入发动机再次做功，发动机排气经换热/裂解器热交换后排出。
2、根据权利要求1所述的甲醇动力装置，其特征在于，其中换热/裂解器内容置催化剂。
3、根据权利要求2所述的甲醇动力装置，其特征在于，其中催化剂为负载型熔盐催化剂CuCl-KCl/SiO2。
4、根据权利要求1或2所述的甲醇动力装置，其特征在于，其中发动机为内燃机。
5、根据权利要求1或2所述的甲醇动力装置，其特征在于，其中甲醇泵将甲醇加压至大于2MPa。
6、一种利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，步骤如下：
a、将液体甲醇加压后引至一换热/裂解器；
b、在该换热/裂解器内加热甲醇裂解使之裂解为裂解气；
c、将该裂解气引入涡轮膨胀做功；
d、裂解气做功冷却后进入发动机，引入空气参与再次做功；
e、发动机排气经步骤b所述的换热/裂解器内与液体甲醇热交换后排出。
7、根据权利要求6所述利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，在步骤a中所述的换热/裂解器内容置催化剂。
8、根据权利要求7所述利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，其中催化剂为负载型熔盐催化剂CuCl-KCl/SiO2。
9、根据权利要求6或7所述利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，在步骤d中当所述的发动机过量空气系数为1.4～2.0，发动机压缩比为8～10时，步骤a中甲醇操作压力为2～10MPa。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication