RU2162526C1

RU2162526C1 - Power unit

Info

Publication number: RU2162526C1
Application number: RU99112829/06A
Authority: RU
Inventors: А.И. Глушков
Original assignee: Глушков Александр Иванович
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2001-01-27

Abstract

FIELD: engine manufacture; hydrocarbon-fuel fired power units. SUBSTANCE: power unit has combustion chamber 1 with supply system incorporating feeder as part of receiving bin 2 with crushing rolls 3, screw conveyer 4, valve for passing gaseous hydrocarbon fuel, sealing shut-off device 6, thermochemical reactor 7 with containment 8 and coal layer 9, centrifugal pump 10, hydraulic reactor 11 with liquid hydrocarbon receiver 12 and catalyst 13, air metering device 14, gas burner 15, outlet channel 16 communicating with working zone 17 of thermochemical reactor 7, toggle switch 18 for turning on coal layer electric heater, valve 19 for passing gaseous fuel to carburetor 20 of internal-combustion engine 21 whose power shaft is coupled with ac generator 22. Outlet channel of engine 21 communicates with working zone of thermochemical reactor 6. Power unit also has water boiler 24 installed in upper part of combustion chamber 1. Valve 25 is used to pass excess fuel mixture from compressor 26 to receiver 27 and to convey it through valve 28. Channel 29 and car 30 are incorporated in device for evacuating coal and ash residue from thermochemical reactor; water seal 31 functions to prevent air ingress in thermochemical reactor. Pyrolysis of hydrocarbons charged in reactor occurs when coal surface of the latter is warmed up with the result that coal residue and light hydrocarbons are produced. EFFECT: provision for using any kind of fuel including gaseous, liquid, viscous-flow, and solid fuels. 1 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и силовым установкам, работающим на углеводородном топливе. The invention relates to engine building and hydrocarbon-powered propulsion systems.

Известна силовая установка, включающая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и термохимический реактор, выполненный в виде реакционной камеры с подогревателем, сообщенным с выпускным трактом двигателя, водяной испаритель, подключенный с одной стороны при помощи магистрали к реактору, а с другой стороны посредством канала к водяному баку, накопительную емкость для синтез-газа, подключенную к реактору при помощи трубопровода, связанного со смесителем системы питания, и орган управления двигателем, причем реактор снабжен датчиком температуры, канал и трубопровод выполнены с органами их перекрытия, подключенными к органу управления двигателем (см. авт. св. СССР N 1321872, МПК F 02 B 43/10, 1987 г.). A known power plant, including an internal combustion engine with a power system and a thermochemical reactor, made in the form of a reaction chamber with a heater in communication with the exhaust duct of the engine, a water evaporator connected on one side via a line to the reactor, and on the other hand through a channel to the water a tank, a storage tank for synthesis gas, connected to the reactor using a pipeline connected to a mixer of the power system, and an engine control element, the reactor being equipped with temperature of ICOM, the channel and the conduit are made with the bodies of their overlap, are connected to the engine control body (see. auth. binding. USSR N 1321872, IPC F 02 B 43/10, 1987 YG).

К недостаткам известного устройства относится следующее: многокомпонентная загрузка (топливо, уголь, вода), трудоемкость замены угля - вскрытие термохимического реактора, вскрытие реакционной камеры и их герметизация, выбросы окислительных газов в атмосферу. The disadvantages of the known device include the following: multicomponent loading (fuel, coal, water), the complexity of replacing coal — opening a thermochemical reactor, opening the reaction chamber and sealing them, and emissions of oxidizing gases into the atmosphere.

Известна силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и выпускным трактом, топливную емкость и термохимический реактор, причем выпускной тракт соединен с рабочей зоной термохимического реактора (см. патент РФ N 2059845, МПК F 02 B 43/10, 1996 г.). A known power plant containing an internal combustion engine with a power system and an exhaust path, a fuel tank and a thermochemical reactor, the exhaust path being connected to the working area of a thermochemical reactor (see RF patent N 2059845, IPC F 02 B 43/10, 1996) .

Недостаток аналога - неполное сгорание топлива, что снижает коэффициент полезного действия установки. The disadvantage of the analogue is incomplete combustion of fuel, which reduces the efficiency of the installation.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и выпускным трактом, топливную емкость, термохимический реактор, причем выпускной тракт соединен с рабочей зоной термохимического реактора, гидрореактор, обеспечивающий взаимодействие газа из термохимического реактора с катализатором и превращение газа в жидкое углеводородное топливо и соединенный с термохимическим реактором по кольцевой схеме, а также с системой питания двигателя внутреннего сгорания, а топливная емкость соединена с внешней оболочкой термохимического реактора (см. патент РФ N 2120041, кл. F 02 B 43/00, 1998 г.). The closest technical solution to the claimed one is a power plant containing an internal combustion engine with a power system and an exhaust path, a fuel tank, a thermochemical reactor, the exhaust path being connected to the working zone of a thermochemical reactor, a hydroreactor that provides gas interaction from the thermochemical reactor with the catalyst and gas conversion into liquid hydrocarbon fuel and connected to a thermochemical reactor in a ring circuit, as well as to an internal engine power system of combustion and the fuel tank is connected to the outer shell thermochemical reactor (cm. RF Patent N 2120041, cl. F 02 B 43/00, 1998 YG).

Недостаток прототипа - невозможность работы установки на вязкотекучем, порошкообразном и твердоуглеводородном топливе. The disadvantage of the prototype is the inability of the installation on viscous, powder and solid hydrocarbon fuels.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение работы устройства на любом углеводородном топливе. The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure the operation of the device on any hydrocarbon fuel.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого технического решения достигается тем, что силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с системой питания и выпускным трактом, термохимический реактор, гидрореактор, соединенный с термохимическим реактором по кольцевой схеме, а также с системой питания двигателя внутреннего сгорания, снабжена камерой сгорания с системой питания, (водяным котлом?) и устройством для загрузки твердоуглеродного топлива с отсекателем-герметизатором, причем выходные тракты двигателя внутреннего сгорания и камеры сгорания объединены со входом в рабочую зону термохимического реактора, а термохимический реактор снабжен устройством для удаления угля и зольных остатков с гидрозатвором. The specified technical result in the implementation of the claimed technical solution is achieved by the fact that the power plant containing an internal combustion engine with a power system and an exhaust tract, a thermochemical reactor, a hydroreactor connected to a thermochemical reactor in a ring circuit, as well as with a power supply system of an internal combustion engine, is equipped with a camera combustion with a power system (a water boiler?) and a device for loading solid carbon fuel with a cut-off-sealant, and the output tracts of STUDIO combustion and the combustion chamber are combined with the input into the working zone thermochemical reactor, the thermochemical reactor equipped with a device for removing the coal and ash residues with water seal.

На чертеже изображена заявляемая силовая установка. The drawing shows the inventive power plant.

Устройство содержит камеру 1 сгорания с системой питания, включающей загрузочное устройство в составе приемного бункера 2 с вальцами 3 измельчения, шнекового транспортера 4, вентиль 5 для подачи в качестве топлива газообразных углеводородов, а также отсекатель-герметизатор 6, термохимический реактор 7 с внешней оболочкой 8, угольным слоем 9, центробежный насос 10, гидрореактор 11 с приемником жидких углеводородов 12 и катализатором 13, дозатор воздуха 14, газовую горелку 15, выпускной тракт 16, соединенный с рабочей зоной 17 термохимического реактора 7. Тумблер 18 предназначен для включения электроподогрева угольного слоя, вентиль 19 для подачи топливного газа в карбюратор 20 двигателя 21 внутреннего сгорания, силовой вал которого соединен с генератором 22 переменного тока. Выпускной тракт 23 двигателя 21 внутреннего сгорания соединен с рабочей зоной термохимического реактора 6. Водяной котел 24 расположен в верхней части камеры 1 сгорания. Вентиль 25 предназначен для пропускания излишков топливной смеси компрессором 26 в ресивер 27 и отгрузки ее вентилем 28. Канал 29 и вагонетка 30 входят в состав устройства для удаления угля и зольных остатков из термохимического реактора, а гидрозатвор 30 предотвращает попадание воздуха в термохимический реактор. The device comprises a combustion chamber 1 with a power system, including a loading device as a part of the receiving hopper 2 with grinding rollers 3, a screw conveyor 4, a valve 5 for supplying gaseous hydrocarbons as fuel, and a shut-off-sealant 6, a thermochemical reactor 7 with an outer shell 8 , with a coal layer 9, a centrifugal pump 10, a hydroreactor 11 with a liquid hydrocarbon receiver 12 and a catalyst 13, an air meter 14, a gas burner 15, an exhaust path 16 connected to the working area 17 of the thermochemical reactor 7. The toggle switch 18 is designed to turn on the electric heating of the coal layer, a valve 19 for supplying fuel gas to the carburetor 20 of the internal combustion engine 21, the power shaft of which is connected to the alternator 22. The exhaust tract 23 of the internal combustion engine 21 is connected to the working area of the thermochemical reactor 6. A water boiler 24 is located in the upper part of the combustion chamber 1. The valve 25 is designed to pass the excess fuel mixture by the compressor 26 to the receiver 27 and ship it by the valve 28. The channel 29 and the trolley 30 are part of the device for removing coal and ash residues from the thermochemical reactor, and the water trap 30 prevents air from entering the thermochemical reactor.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Вязкотекучее, порошкообразное или твердоуглеводородное топливо через вальцы 3 приемного бункера 2 с помощью шнекового транспортера 4 загружается во внешнюю оболочку 8 термохимического реактора 7. Отсекатель-герметизатор 6 закрывается, предотвращая доступ воздуха в термохимический реактор 7. Газообразное углеводородное топливо загружается через вентиль 5. Тумблером 18 подается электропитание для разогрева угольной поверхности термохимического реактора 7. Происходит процесс пиролиза загруженных углеводородов. Включается центробежный насос 10. Оставляя углеродный осадок в угольном слое 9 термохимического реактора 7, возгоняемые легкие углеводородные фракции центробежным насосом 10 подаются в гидрореактор 11, где очищаются и охлаждаются, и подаются в газовую горелку 15. Количество воздуха регулируется вентилем 14. Окисляясь в камере сгорания 1, газы нагревают водяной котел 24 и с температурой 500 - 1500 градусов через выпускной тракт 17 подаются в термохимический реактор 7, где нагревают поверхность угля 9, активизируя ее для восстановительных процессов. При этом двуокись углерода и пары воды, полученные в результате сгорания, восстанавливаются до окиси углерода и водорода - топливных газов. Насосом 10 топливные газы прокачиваются через гидрореактор 11 и снова подаются в газовую горелку 15. Цикл повторяется. Кроме того, двуокись углерода и водород, подаваемые насосом 10 из термохимического реактора 7 проходят через катализатор 13 в гидрореакторе 11, при этом синтезируются жидкие углеводороды, которые скапливаются в приемнике 12, а затем подаются во внешнюю оболочку 8 термохимического реактора 7. Происходит возгонка жидких углеводородов с осаждением угольного остатка в слое угля 9 термохимического реактора 7, чем компенсируется расход угля. Помимо этого топливный газ через вентиль 19 подается в карбюратор 20 двигателя 21 внутреннего сгорания. Работающий двигатель 21 внутреннего сгорания приводит во вращение ось электрогенератора 22, вырабатывающего электроэнергию. Избыток топливного газа через вентиль 25 компрессором 26 закачивается в ресивер 27 для последующего отпуска через вентиль 28. Для разгрузки угля и зольного остатка предназначен канал 29 и вагонетка 30. В рабочем состоянии установки выход канала 29 закрыт гидрозатвором 31 для исключения попадания воздуха в термохимический реактор 7. Viscous, powdered, or solid hydrocarbon fuel is fed through the rollers 3 of the receiving hopper 2 by means of a screw conveyor 4 into the outer shell 8 of the thermochemical reactor 7. The shut-off-sealant 6 is closed, preventing air from entering the thermochemical reactor 7. Gaseous hydrocarbon fuel is loaded through valve 5. Toggle switch 18 power is supplied to heat the coal surface of the thermochemical reactor 7. A process of pyrolysis of charged hydrocarbons occurs. The centrifugal pump 10 is turned on. Leaving the carbon sediment in the coal layer 9 of the thermochemical reactor 7, sublimated light hydrocarbon fractions are fed to the hydroreactor 11 by the centrifugal pump 10, where they are cleaned and cooled, and fed to the gas burner 15. The amount of air is regulated by valve 14. Oxidized in the combustion chamber 1, the gases heat the water boiler 24 and with a temperature of 500 - 1500 degrees through the exhaust path 17 are fed to a thermochemical reactor 7, where the surface of coal 9 is heated, activating it for recovery processes. In this case, carbon dioxide and water vapor resulting from combustion are reduced to carbon monoxide and hydrogen - fuel gases. Pump 10 fuel gases are pumped through the hydroreactor 11 and again fed into the gas burner 15. The cycle is repeated. In addition, carbon dioxide and hydrogen supplied by the pump 10 from the thermochemical reactor 7 pass through the catalyst 13 in the hydroreactor 11, while synthesizing liquid hydrocarbons that accumulate in the receiver 12, and then are fed into the outer shell 8 of the thermochemical reactor 7. Sublimation of liquid hydrocarbons occurs with the deposition of coal residue in the coal layer 9 of the thermochemical reactor 7, thereby compensating for the consumption of coal. In addition, fuel gas is supplied through the valve 19 to the carburetor 20 of the internal combustion engine 21. A working internal combustion engine 21 drives the axis of an electric generator 22 that generates electricity. The excess fuel gas through the valve 25 by the compressor 26 is pumped into the receiver 27 for subsequent dispensing through the valve 28. The channel 29 and the trolley 30 are intended for unloading coal and ash residue. .

Преимущество заявляемого устройства состоит в том, что оно может работать на любом из видов топлива: газообразном, жидком, вязкотекучем, твердом, что позволяет утилизировать и использовать в качестве топлива любые углеводородные отходы от токсичных газов (в том числе и боевых отравляющих веществ) до бытовых отходов без контакта с атмосферой и биосферой. Кроме того, обеспечение возможности получения электрической энергии и чистого топливного газа повышает экономичность установки. The advantage of the claimed device is that it can operate on any type of fuel: gaseous, liquid, viscous, solid, which allows you to dispose of and use as fuel any hydrocarbon waste from toxic gases (including chemical warfare agents) to household waste without contact with the atmosphere and the biosphere. In addition, providing the possibility of obtaining electric energy and clean fuel gas increases the efficiency of the installation.

Claims

A power plant comprising an internal combustion engine with a power system and an exhaust tract, a thermochemical reactor, a hydroreactor connected to a thermochemical reactor in a ring circuit, as well as with a power system of an internal combustion engine, characterized in that the installation is equipped with a combustion chamber with a power system, a water boiler and a device for loading solid carbon fuel with a cutoff-sealant, and the output paths of the internal combustion engine and the combustion chamber are combined with the entrance to the working zone of the thermochemical reactor, and the thermochemical reactor is equipped with a device for removing coal and ash residues with a water seal.