RU2321759C2 - Method to reduce content of harmful matters in discharge gases of transport heat engines operating in confined spaces - Google Patents
Method to reduce content of harmful matters in discharge gases of transport heat engines operating in confined spaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2321759C2 RU2321759C2 RU2006111335/06A RU2006111335A RU2321759C2 RU 2321759 C2 RU2321759 C2 RU 2321759C2 RU 2006111335/06 A RU2006111335/06 A RU 2006111335/06A RU 2006111335 A RU2006111335 A RU 2006111335A RU 2321759 C2 RU2321759 C2 RU 2321759C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exhaust gases
- fuel
- engine
- exhaust gas
- additive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к тепловым двигателям (ТД) транспортных средств (ТС) и специальной техники, работающим на жидком углеводородном топливе, и может быть использовано для уменьшения содержания токсичных компонентов в их отработавших газах (ОГ) до предельно допустимых концентраций в соответствии с требованиями санитарных норм при работе в условиях ограниченных объемов, например в выработках при подземной добыче полезных ископаемых, в теплицах при производстве работ по уходу за растениями, в метрополитене при производстве ремонтных работ с использованием спецтехники.The invention relates to heat engines (TD) of vehicles (TS) and special equipment operating on liquid hydrocarbon fuel, and can be used to reduce the content of toxic components in their exhaust gases (exhaust gas) to the maximum permissible concentrations in accordance with the requirements of sanitary standards at work in conditions of limited volumes, for example, in workings during underground mining of minerals, in greenhouses in the course of work on the care of plants, in the subway in the production of repair work bot using special equipment.
Известен способ снижения содержания вредных выбросов с ОГ ТД, описанный в [1]. По этому способу ОГ вводят в контакт с раствором щелочи (рН 7,5-8,0), диспергированным в потоке ОГ в виде капель, а затем полученную смесь диспергируют в объеме водного раствора щелочи с регулируемыми концентрацией активного компонента-поглотителя, уровнем и температурой раствора с образованием пены, в результате чего происходит охлаждение ОГ и очистка их от твердых и газообразных вредных веществ. Данный способ позволяет на 35-90% (в зависимости от вида вредного вещества) сократить количество вредных выбросов с ОГ, удаляемыми в атмосферу, без воздействия на рабочий процесс двигателя. Основным недостатком способа являются повышенные габариты системы устройств для его реализации вследствие необходимости создания на ТС запасов концентрированной щелочи и воды для компенсации их расхода в результате химического связывания и испарения.A known method of reducing the content of harmful emissions from exhaust gas TD, described in [1]. In this method, the exhaust gas is brought into contact with an alkali solution (pH 7.5-8.0) dispersed in the exhaust gas stream in the form of droplets, and then the resulting mixture is dispersed in the volume of an aqueous alkali solution with controlled concentration of the active component-absorber, level and temperature solution with the formation of foam, resulting in the cooling of the exhaust gas and their purification from solid and gaseous harmful substances. This method allows you to reduce by 35-90% (depending on the type of harmful substance) the amount of harmful emissions from exhaust gases that are removed into the atmosphere, without affecting the engine's operating process. The main disadvantage of this method is the increased dimensions of the system of devices for its implementation due to the need to create concentrated alkali and water reserves on the vehicle to compensate for their consumption as a result of chemical binding and evaporation.
В [2] описаны способы снижения токсичности ОГ за счет воздействия на рабочий процесс двигателя путем:In [2], methods are described for reducing exhaust toxicity by affecting the engine’s working process by:
- рециркуляции части ОГ с выпуска на впуск двигателя;- recirculation of the exhaust gas from the exhaust to the engine inlet;
- предварительной подготовки топлива к сжиганию введением в его состав экологических присадок в концентрациях 0,01...0,025% по массе.- preliminary preparation of fuel for burning by the introduction of environmental additives in its composition in concentrations of 0.01 ... 0.025% by weight.
Известно, что рециркуляцию применяют для борьбы с оксидами азота, а основным ее недостатком является увеличение выброса дисперсных частиц (в основном сажи) и оксида углерода (СО) в результате уменьшения концентрации кислорода в свежем заряде, а введение в состав топлива присадок, обеспечивая снижение выбросов оксидов азота и сажи, незначительно влияет на снижение выброса других токсичных компонентов (углеводородов, альдегидов и т.д.). Как правило, эти способы применяются раздельно и задачу снижения токсичности ОГ решают не в полной мере. Анализ показывает, что для достижения приемлемых результатов необходим комплексный подход к проблеме снижения вредных выбросов, объединяющий как мероприятия по оптимизации процессов сгорания топлива, так и мероприятия по очистке удаляемых в атмосферу ОГ от содержащихся в них токсичных компонентов.It is known that recirculation is used to combat nitrogen oxides, and its main disadvantage is an increase in the emission of dispersed particles (mainly carbon black) and carbon monoxide (CO) as a result of a decrease in the oxygen concentration in a fresh charge, and the introduction of additives into the fuel composition, providing a reduction in emissions nitrogen oxides and soot, slightly affects the emission of other toxic components (hydrocarbons, aldehydes, etc.). As a rule, these methods are used separately and the problem of reducing exhaust toxicity is not completely solved. The analysis shows that in order to achieve acceptable results, an integrated approach to the problem of reducing harmful emissions is needed, combining both measures to optimize fuel combustion processes and measures to clean the exhaust components that are removed into the atmosphere from the toxic components contained in them.
Известен способ снижения вредных выбросов с отработавшими газами тепловых двигателей, описанный в [3] и являющийся наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения, в соответствии с которым в топливо перед его сжиганием вводят присадку, причем в качестве присадки к топливу используют смесь ацетилацетоната железа (10-90 вес.%) и ферроцена (остальное). Недостатком способа является невозможность достижения содержания токсичных компонентов в ОГ, соответствующего требованиям санитарных норм.There is a method of reducing harmful emissions from exhaust gases of heat engines described in [3] and being the closest analogue of the present invention, according to which an additive is introduced into the fuel before burning, and a mixture of iron acetylacetonate is used as an additive to the fuel (10-90 wt.%) and ferrocene (rest). The disadvantage of this method is the inability to achieve the content of toxic components in the exhaust gas that meets the requirements of sanitary standards.
Задача, стоящая перед предлагаемым изобретением, состоит в уменьшении содержания твердых и газообразных токсичных компонентов в ОГ теплового двигателя ТС до уровня предельно допустимых концентраций (ПДК) в атмосферном воздухе.The challenge facing the invention is to reduce the content of solid and gaseous toxic components in the exhaust gas of the heat engine of the vehicle to the level of maximum permissible concentrations (MPC) in atmospheric air.
Решение задачи предполагается путем реализации комплекса мероприятий воздействия как на процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя, так и на состав ОГ, удаляемых в атмосферу, за счет реализации наряду с добавкой экологической присадки к топливу, например смеси ацетилацетоната железа (10-90% весовых) и ферроцена (остальное), контактной очистки и охлаждения ОГ водным раствором абсорбента на основе гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, например NAOH или КОН, и рециркуляции части охлажденных ОГ на впуск двигателя с предварительным их обогащением кислородом, получаемым путем контакта ОГ с твердым кислородоносителем на основе надперекисей щелочных или щелочноземельных металлов, и удалением оставшегося количества ОГ в атмосферу. При этом степень рециркуляции отработавших газов устанавливают в зависимости от нагрузки на ТД, ограничивая поступление воздуха во впускную систему.The solution to the problem is assumed by implementing a set of measures to influence both the process of fuel combustion in the engine cylinders and the composition of the exhaust gases removed to the atmosphere by implementing, along with the addition of an environmental additive to the fuel, for example, a mixture of iron acetylacetonate (10-90% by weight) and ferrocene (rest), contact cleaning and cooling of the exhaust gas with an aqueous solution of an absorbent based on alkali and / or alkaline earth metal hydroxides, for example NAOH or KOH, and recirculating part of the cooled exhaust gas to the engine inlet before lnym their enrichment with oxygen, obtained by contacting the exhaust gas with a solid based kislorodonositelem superoxides of alkali or alkaline earth metal, and removing the remaining quantity of the exhaust gas into the atmosphere. The degree of exhaust gas recirculation is set depending on the load on the TD, limiting the flow of air into the intake system.
Новым в заявляемом изобретении является комплексная реализация операций снижения содержания вредных веществ в удаляемых в атмосферу ОГ двигателей ТС (добавки экологической присадки к топливу, контактной очистки и охлаждения ОГ водным раствором абсорбента, рециркуляции части охлажденных ОГ на впуск двигателя с предварительным их обогащением кислородом путем контакта с твердым кислородоносителем и удалением оставшегося количества ОГ в атмосферу), выполняемых в последовательности, не использованной ранее в данной области техники.New in the claimed invention is the integrated implementation of operations to reduce the content of harmful substances in the exhaust gases of exhaust vehicles engines (environmental additives to fuel, contact cleaning and cooling the exhaust gas with an aqueous absorbent solution, recirculating part of the cooled exhaust gas to the engine inlet with their preliminary enrichment with oxygen by contact with solid oxygen carrier and removal of the remaining amount of exhaust gas into the atmosphere) performed in a sequence not previously used in the art.
Указанные новые признаки не выявлены из существующего уровня развития техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».These new features are not identified from the existing level of technology, which allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "inventive step".
Предлагаемый способ может быть реализован в устройстве, схема которого представлена на чертеже.The proposed method can be implemented in a device, a diagram of which is shown in the drawing.
Устройство содержит двигатель 1 с системами впуска и выпуска, бак запаса присадки 2 и расходный топливный бак 3, подключенные к всасывающему патрубку топливоподкачивающего насоса 4, причем бак запаса присадки 2 подключен через устройство дозирования 5, а нагнетательный патрубок насоса 4 подключен к штатной топливной системе двигателя 1. В выпускной системе двигателя 1 установлены контактный жидкостный охладитель-нейтрализатор 6 (КОН) и реактор-нейтрализатор ОГ (РНГ) 7, в котором для очистки ОГ от газообразных вредных веществ и обогащения их кислородом используется твердый кислородоноситель. КОН 6 своим входом через запорное устройство 8 подключен к двигателю 1, а выходом через запорные устройства 9 и 10 - к входу РНГ 7. Выход РНГ 7 через запорные устройства 11 и 12 сообщен с впускной системой двигателя 1 и атмосферой соответственно. Кроме того, выпускная система до запорного устройства 8 сообщена с атмосферой через запорные устройства 13 и 14, при этом участки трубопроводов между запорными устройствами 9-10 и 13-14 сообщены между собой.The device comprises an engine 1 with intake and exhaust systems, an additive reserve tank 2 and a fuel tank 3 connected to the suction port of the fuel priming pump 4, wherein the additive reserve tank 2 is connected through the metering device 5, and the discharge port of the pump 4 is connected to the standard engine fuel system 1. In the exhaust system of engine 1, a contact liquid cooler-neutralizer 6 (KOH) and an exhaust gas reactor-neutralizer (RNG) 7 are installed, in which to clean the exhaust gas from gaseous harmful substances and enrich their ki a solid oxygen carrier is used by the sulphide. KOH 6 through its input through the locking device 8 is connected to the engine 1, and the output through the locking device 9 and 10 to the input of the RNG 7. The output of the RNG 7 through the locking device 11 and 12 is in communication with the intake system of the engine 1 and the atmosphere, respectively. In addition, the exhaust system to the shut-off device 8 is in communication with the atmosphere through the shut-off devices 13 and 14, while sections of pipelines between the shut-off devices 9-10 and 13-14 are interconnected.
Способ осуществляют следующим образом. Топливо из бака 3 после дозированного введения в него экологической присадки посредством устройства дозирования 5 насосом 4 направляют в штатную топливную систему двигателя 1, которая осуществляет подачу полученной смеси топлива и присадки в цилиндры двигателя в количестве, соответствующем нагрузке двигателя. В процессе сгорания смеси содержащиеся в присадке соединения разлагаются на промежуточные радикалы, имеющие меньшую энергию активации и, соответственно, воспламеняющиеся при более низкой температуре, что способствует снижению температуры горения топлива и снижению интенсивности образования окислов азота (NOx), сажи (С) и оксида углерода (СО). Далее ОГ, образовавшиеся в процессе сгорания смеси топлива с присадкой, через открытый запорный орган 8 (при закрытом запорном органе 13) подают в КОН 6, где в результате контакта с водным раствором хладагента-абсорбента, в качестве которого может быть использована как природная вода, содержащая ионы кальция и магния и гидроксильные группы, так и водные растворы со щелочной реакцией, происходит их охлаждение и очистка на 30-40% от NOx, а также на 80-95% от сажи, бенз(α)пирена, оксидов серы, несгоревших углеводородов и альдегидов. Подвергшиеся контактной обработке ОГ через открытые запорные органы 9, 10 и 14 направляют частично в атмосферу, а частично в РНГ 7. В РНГ охлажденные, увлажненные и очищенные ОГ вводят в контакт с твердым кислородоносителем, например надперекисью калия (КаО2), в результате чего по реакциям:The method is as follows. The fuel from the tank 3 after dosed introduction of an environmental additive into it through the metering device 5 by the pump 4 is sent to the standard fuel system of the engine 1, which delivers the resulting mixture of fuel and additives to the engine cylinders in an amount corresponding to the engine load. During the combustion process, the mixtures contained in the additive decompose into intermediate radicals that have lower activation energy and, accordingly, ignite at a lower temperature, which helps to reduce the combustion temperature of the fuel and reduce the rate of formation of nitrogen oxides (NO x ), carbon black (C) and oxide carbon (CO). Next, the exhaust gases formed during the combustion of the fuel mixture with the additive are fed through KON 6 to the KOH 6 through the open shutoff valve 8 (with the shutoff valve 13 closed), where, as a result of contact with an aqueous solution of a refrigerant-absorbent, which can be used as natural water, containing calcium and magnesium ions and hydroxyl groups, as well as aqueous solutions with an alkaline reaction, they are cooled and purified by 30-40% from NO x , as well as 80-95% from carbon black, benz (α) pyrene, sulfur oxides, unburned hydrocarbons and aldehydes. Exhaust gases that have been contacted through open shutoff bodies 9, 10 and 14 are sent partly to the atmosphere and partly to the RNG 7. In the RNG, cooled, moistened and purified exhaust gases are brought into contact with a solid oxygen carrier, for example, potassium superoxide (CaO 2 ), as a result of which by reactions:
CO2+2КаO2=Ка2СО3+11/2О2;2KaO CO 2 + 2 = Ca 2 CO 3 1 1/2 O 2;
Н2O+2КаO2=2КаОН+11/2O2 H 2 O + 2 = 2KaO 2KaON + a 1 1/2 O 2
выделяется кислород, который смешивается с компонентами ОГ (азотом, неиспользованным кислородом, углеродом, оксидом и диоксидом углерода, диоксидом азота). Полученную смесь через открытый запорный орган 11 при закрытом 12 направляют во впускную систему двигателя 1, где она смешивается с забираемым из атмосферы воздухом и используется для сжигания смеси топлива с присадкой в цилиндрах двигателя.oxygen is released, which is mixed with the components of the exhaust gas (nitrogen, unused oxygen, carbon, carbon monoxide and carbon dioxide, nitrogen dioxide). The resulting mixture through the open locking element 11 with the closed 12 is sent to the intake system of the engine 1, where it is mixed with air taken from the atmosphere and used to burn the fuel mixture with the additive in the engine cylinders.
Увеличение выбросов СО, С и СН, падение мощности и снижение топливной экономичности двигателя из-за снижения концентрации кислорода в свежем заряде, присущее рециркуляции ОГ как способу снижения содержания выбросов ВВ, предотвращается за счет обогащения перепускаемой части ОГ кислородом, а снижение уровня температур в цилиндрах двигателя при сгорании топлива обеспечивается за счет присадки к топливу и охлаждения перепускаемой части ОГ. Степень рециркуляции ОГ устанавливают в зависимости от нагрузки на ТД, ограничивая поступление воздуха во впускную систему.An increase in CO, C, and CH emissions, a decrease in power, and a decrease in fuel economy of the engine due to a decrease in the oxygen concentration in the fresh charge, inherent in exhaust gas recirculation as a way to reduce the emission of explosives, is prevented by enriching the bypassed part of the exhaust gas with oxygen, and lowering the temperature level in the cylinders the engine during fuel combustion is provided due to the additive to the fuel and cooling the bypassed part of the exhaust gas. The degree of exhaust gas recirculation is set depending on the load on the TD, limiting the flow of air into the intake system.
Таким образом, при комплексной реализации операций по приведенному в описании алгоритму достигают снижения концентрации вредных выбросов в ОГ двигателей ТС до предельно допустимых в соответствии с требованиями санитарных норм, что является подтверждением решения поставленной задачи и позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».Thus, with the integrated implementation of the operations described in the description of the algorithm, the concentration of harmful emissions in the exhaust gases of the engine engines is reduced to the maximum permissible in accordance with the requirements of sanitary standards, which confirms the solution of the problem and allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "industrial applicability" .
БиблиографияBibliography
1. Патент РФ №2027464 «Система очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания», опубл. 27.01.1995 г.1. RF patent No. 2027464 "System for purification of exhaust gases of internal combustion engines", publ. 01/27/1995 g.
2. Кульчицкий А.Р. Токсичность автомобильных и тракторных двигателей. - М.: ООО «Академический проспект», 2004., 400 с.2. Kulchitsky A.R. Toxicity of automobile and tractor engines. - M.: Academic Prospect LLC, 2004., 400 p.
3. Патент РФ №2151168, МПК С10L 1/18 «Экологическая присадка к дизельному топливу», опубл. в 2000 г.3. RF patent №2151168, IPC С10L 1/18 "Environmental additive to diesel fuel", publ. in 2000
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111335/06A RU2321759C2 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Method to reduce content of harmful matters in discharge gases of transport heat engines operating in confined spaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006111335/06A RU2321759C2 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Method to reduce content of harmful matters in discharge gases of transport heat engines operating in confined spaces |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006111335A RU2006111335A (en) | 2007-10-20 |
RU2321759C2 true RU2321759C2 (en) | 2008-04-10 |
Family
ID=38925063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006111335/06A RU2321759C2 (en) | 2006-04-07 | 2006-04-07 | Method to reduce content of harmful matters in discharge gases of transport heat engines operating in confined spaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2321759C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499192C1 (en) * | 2012-07-10 | 2013-11-20 | Анатолий Данилович Грига | Method for automatic control of burning process in thermal unit |
RU2537654C2 (en) * | 2013-04-09 | 2015-01-10 | Максим Сергеевич Иваницкий | Method of automatic control of burning process in thermal unit |
RU2539222C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Method of automatic control of combustion process in thermal unit |
-
2006
- 2006-04-07 RU RU2006111335/06A patent/RU2321759C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2499192C1 (en) * | 2012-07-10 | 2013-11-20 | Анатолий Данилович Грига | Method for automatic control of burning process in thermal unit |
RU2537654C2 (en) * | 2013-04-09 | 2015-01-10 | Максим Сергеевич Иваницкий | Method of automatic control of burning process in thermal unit |
RU2539222C1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" | Method of automatic control of combustion process in thermal unit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006111335A (en) | 2007-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101910880B1 (en) | Process for the reduction of nitrogen oxides and sulphur oxides in the exhaust gas from internal combustion engine | |
KR950002348B1 (en) | Method and composition for providing an improved combustion in process of combustion containing hydrocarbon compounds | |
RU2321759C2 (en) | Method to reduce content of harmful matters in discharge gases of transport heat engines operating in confined spaces | |
CN103272470B (en) | A kind of additive for improving SNCR ammonia activity and application thereof | |
CN103252159B (en) | Additive for denitration of smoke SNCR (selective non-catalytic reduction) and application thereof | |
CN113914974B (en) | Method and device for reducing emission of nitrogen oxides and automobile | |
Adaileh et al. | Reduction of the spark ignition engine emissions using limestone filter | |
CN105944567B (en) | Marine exhaust denitrating system | |
RU2670633C9 (en) | Method for operating a diesel engine | |
Balogh et al. | NOx reduction using Selective Catalytic Reduction (SCR) system–α variation test | |
CN101878061A (en) | Device for reducing mainly the carbon dioxide generated by any internal combustion engine and by industrial activity | |
ES2586487T3 (en) | Pollution emission control procedure of a combustion engine | |
CN105524747A (en) | Cleaning agent for cleaning of three-way catalytic converter | |
KR100785156B1 (en) | Exhaust gas reduction system for vehicle | |
KR20180068353A (en) | Combuston Accelerator | |
Kornienko | System for complex exhaust gas cleaning of internal combustion engine with water-fuel emulsion burning | |
KR100538120B1 (en) | activated chemicals of buring for coal | |
Xiao et al. | Currunt status of NOx emission treatment in Marine Diesel Engine | |
KR102175437B1 (en) | Burner for generating ammonia and SCR system using the same and Operation method thereof | |
CN103775255A (en) | Engine energy-saving carbon-reduction efficiency improving assisting device | |
KR20090033938A (en) | A method for removing sulphur oxides and carbonic acid produced in the process of oil combustion | |
EP0338007A1 (en) | Process and apparatus for mixing aerosols and combustion air | |
Skryabin et al. | Comprehensive analysis of exhaust gas toxicity of heat engines and methods for neutralizing nitrogen oxides | |
KR20170043182A (en) | Urea powder feeder using exhaust gas flow | |
Rebrov et al. | Combined technology for decreasing nitrogen oxide emissions upon the combustion of fuel oil |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110408 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20131110 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150408 |