CN2319578Y - 机动车碳氢燃料裂解装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车发动机的碳氢燃料裂解装置,为一其内充满催化剂而构成催化床的大致圆筒形的壳体,其一端有一进口管与发动机的排气管相连,其另一端有一出口管通向大气。壳体内设有气化室和雾化室。还包括若干用于发动机热废气通过的直管,沿纵向布置于所述壳体内。在直管内设有沿周向交错布置的折流板,以减缓热废气通过的速度并形成涡流。

Description

机动车碳氢燃料裂解装置
本实用新型涉及机动车发动机领域，特别涉及一种用于机动车的碳氢燃料裂解装置。
以石油为燃料的现代汽车所排放的废气污染，对全球的大气环境和人类身体健康已造成严重威胁和危害。另外，世界石油资源将在今后的几十年内日趋枯竭，这将对世界经济的发展产生极大的影响。
为了减少对石油资源的依赖和缓解废气排放对大气环境的污染，几十年来，世界许多国家，主要是美国、西德、日本、巴西和中国，正大力推进醇类、天然气、氢气汽车的应用研究工作，但最受注目的、最可能在近期内实现的是甲醇代燃汽车的研究。试验表明，燃料甲醇裂解气的汽车发动机的压缩比可达8.5-14∶1，且不发生爆震及回火等异常燃烧情况。甲醇裂解气由于汽化和裂解过程吸热增加了热值，比液体甲醇的热值提高了20％。另一方面，裂解气是一种富氢气体燃料，氢气的燃烧速度比汽油快七倍，这些都使得燃烧甲醇裂解气的汽车有较高热效率和较好的动力。同时，排气污染成分含量比汽油气减少90％，CO减少97％。从能量密度来评价各种氢能的生产和储运，可以得出，甲醇裂解制氢(比其它现有储氢、制氢材料都优越)。因此，采用甲醇裂解气作为发动机燃料具有良好的前景。
甲醇在催化剂的作用下并在一定的温度范围内(250-420℃)可比较好地裂解成富氢混合气体，其主要成份是H2或CO。以甲醇为例，完成裂解的一般步骤如下：首先，在气化室，将液体甲醇气化成甲醇气体，并在雾化室使之雾化，然后送入裂解器进行裂解，裂解所得的富氢混合气体(再生气)经冷却后送入储气罐进行稳压储存，以供发动机使用。
在裂解器内放置有催化剂，用于甲醇的裂解。同时，其温度应保持在250-420℃的范围内。目前一般采用发动机排气的余热来作为甲醇裂解所需的热源。例如，中国发明专利申请No.85109487A公开了一种利用余热使碳氢燃料转化为氢和一氧化碳的发动机，其中在发动机气缸的缸壁上设有输气孔，从其引出高温高压(温度在1100-830℃，压力在5-3bar)的废气用于裂解器的裂解反应。显然，这种构想并不理想，因为它改变了发动机的构造，无论是制造成本上还是发动机性能上都不可取。
利用发动机余热作为裂解热源，存在着两个问题。其一，发动机余热温度不够高时，在裂解器中逗留时间太短而不能达到温度要求；其二，裂解器的温度分布不够均匀，因此，甲醇的裂解反应在裂解器的不同温度部位也不一样，所产生的再生气成份不均匀，直接影响了发动机的稳定性。
本实用新型的目的即是提供一种用于发动机的碳氢燃料裂解装置，能保证裂解器的温度稳定，分布均匀。
为实现此目的，本实用新型的一种用于机动车发动机的碳氢燃料裂解装置，包括一其内充满催化而构成催化床的大致圆筒形的壳体，其一端有一进口管与发动机的排气管相连，其另一端有一出口管通向大气；一气化室和一雾化室位于壳体内靠近进口管一端，气化室和雾化室之间由通气管联通；若干用于发动机热废气通过的直管沿纵向布置于所述壳体内，其中所述直管内设有沿周向交错布置的折流板，以减缓热废气通过的速度并形成涡流。
由于折流板的设置，增加了作为热源供给的废气在裂解器壳体内的逗留时间，充分利用了废气的余热，使裂解器的裂解温度可达到所需温度。同时，折流板使废气的流动呈涡流状态，使得沿整个裂解器周向的温度分布均匀一致，保证了裂解的稳定和均匀。
为了更清楚地了解和理解本实用新型的优点和特点，现结合附图对本实用新型的较佳实施例作一详细描述。
图1为本实用新型裂解装置与发动机排气管相结合的示意图；
图2为裂解装置的废气直管内部结构示意图。
参见图1，本实用新型的裂解装置为一圆筒状壳体，包括一外壳45和一内壳46，在外壳45和内壳46之间为保温层。在内壳46内部充满了催化剂，从而构成了用于裂解的催化床43。
裂解装置左端为一进口管23，它与发动机的排气管连接，右端为一出口管50，它可与一消声器连接并将废气排放至大气中。
一旁路管42的一端通过一分流器21与进口管23相连，另一端与出口管50相连。
在内壳46的左端有一气化室38和一雾化室40，用于甲醇(或其它碳氢燃料)的气化及雾化。雾化的甲醇经过通气管39进入催化床43，在催化剂作用下，甲醇发生裂解。裂解产生的富氢混合气体(再生气)通过氢气管49进入储气罐(未示)，在那里加压存放。
在内壳46内有一温度传感器47，用于测量裂解器的温度。该温度传感器47的信号送至一电子控制装置ECU(未示出)，ECU根据该温度信号控制分流器21的动作。当温度低于裂解所需温度时，分流器21关闭旁路管42；当温度高于裂解温度时，分流器21打开旁路管42。
在裂解装置内设置有若干沿纵向布置的直管54，用于发动机的热废气从其中流过裂解装置，用于对催化剂进行间接加热。
如图2所示，在直管54内沿纵向布置有若干折流板55，相邻折流板55沿周向错开安装。
折流板55使废气在裂解装置内逗留的时间增加，从而使废气的热量得到充分利用。同时，由于折流板55沿周向错开，使废气流动呈涡流状态，使得内壳46内的温度在周向上分布更均匀，从而使甲醇气体在催化床中的裂解反应比较均匀，产生的富氢混合气体内的成份及比例比较稳定，即供给发动机气缸的燃料成份比较稳定，发动机燃烧及作功情况就比较平稳。

Claims (6)

1．一种用于机动车发动机的碳氢燃料裂解装置，包括一其内充满催化剂而构成催化床的大致圆筒形的壳体，其一端有一进口管与发动机的排气管相连，其另一端有一出口管通向大气；一气化室和一雾化室位于壳体内靠近进口管一端，气化室和雾化室之间由通气管联通；若干用于发动机热废气通过的直管沿纵向布置于所述壳体内，其特征在于，所述直管内设有沿周向交错布置的折流板，以减缓热废气通过的速度并形成涡流。
2．如权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，还包括一位于所述壳体外的旁路管，其一端通过一分流器与进口管相联，其另一端与出口管相联。
3．如权利要求1或2所述的裂解装置，其特征在于，所述折流板为平面矩形板。
4．如权利要求1或2所述的裂解装置，其特征在于，所述折流板具有螺旋形曲面。
5．如权利要求1或2所述的裂解装置，其特征在于，所述壳体包括一外壳体和一内壳体，在所述内外壳体之间为一隔热层。
6．如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述壳体内设置有一温度传感器，它将信号送至一电子控制单元，该电子控制单元根据该温度信号控制所述分流器的动作，以调节废气进入裂解器和旁路管的数量分配。
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