RU2578503C2 - Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2578503C2
RU2578503C2 RU2014123501/06A RU2014123501A RU2578503C2 RU 2578503 C2 RU2578503 C2 RU 2578503C2 RU 2014123501/06 A RU2014123501/06 A RU 2014123501/06A RU 2014123501 A RU2014123501 A RU 2014123501A RU 2578503 C2 RU2578503 C2 RU 2578503C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
internal combustion
combustion engine
generator
control unit
Prior art date
Application number
RU2014123501/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014123501A (ru
Inventor
Михаил Петрович Колесников
Людмила Николаевна Колесникова
Андрей Юрьевич Лещев
Николай Михайлович Филькин
Андрей Германович Шаклеин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова"
Priority to RU2014123501/06A priority Critical patent/RU2578503C2/ru
Publication of RU2014123501A publication Critical patent/RU2014123501A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2578503C2 publication Critical patent/RU2578503C2/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам для генерирования газообразного топлива из твердого углеродосодержащего сырья. Предложен способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в котором газогенераторный газ, подаваемый из газогенератора 2, очищают в фильтре 3, охлаждают в теплообменнике 4, накапливают с помощью компрессора 5 в баллоне 7, содержащем фильтр 8. Газ подают в ДВС 1 из баллона 7 через дифференциальный редуктор 13, соединенный с газовоздушным смесителем 15, снабженным дроссельной заслонкой. Подачу газогенераторного газа регулируют с помощью блока управления 17, к входам которого подключены выходы датчика 10 давления, датчика 9 определения концентрации оксида углерода и электрогенератор 16, вал которого соединен с валом ДВС. Выходы блока управления 17 подключены к электродвигателю 6 компрессора 5, электромагнитному клапану 11, соединенному с газогенератором 2 с помощью трубопровода 12 и управляющему приводу 15 дроссельной заслонки. Также предложено устройство для осуществления описанного способа. Технический результат заключается в оптимизации рабочих характеристик ДВС и связанного с ним электрогенератора. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к области малой энергетики, а именно к устройствам для генерирования газообразного топлива из твердого углеродосодержащего возобновляемого сырья, например, древесины, торфа.
Из уровня техники известен способ получения генераторного газа для питания двигателя внутреннего сгорания, включающий подачу всего потока выпускных (отработавших) газов двигателя в загруженную углеводородсодержащим топливом реакционную камеру и отвод из нее генераторного газа, который делят на два потока, один из которых после предварительной очистки направляют в ДВС, а другой - сжимают в компрессоре до давления транспортирования и направляют к дополнительным потребителям, в частности для получения электроэнергии и холода (Патент RU 2099553, МПК F04B 43/08, опубл. 20.12.1997).
Газогенераторная установка для питания двигателя внутреннего сгорания, реализующая описанный выше способ содержит двигатель, в котором линия газовыпуска подключена к входу заполненной углеродсодержащим топливом реакционной камеры, а линия питания подведена через очиститель-охладитель к выходу реакционной камеры. При этом линия газовыпуска двигателя сообщена с полостью реакционной камеры непосредственно, а от линии питания отведен транспортный трубопровод, связывающий реакционную камеру с дополнительным потребителем.
Недостатком известного технического решения являются неудовлетворительная динамика ДВС, особенно в переходный период при резком изменении нагрузки.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявленному способу является способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания (Патент RU 2376482, МПК F02B 43/08, опубл. 20.12.2009), характеризующийся тем, что исходное топливо подсушивают и подвергают процессу обращенной газификации, полученный генераторный газ очищают и охлаждают атмосферным воздухом, делят на два потока, один из которых подают через накопительную емкость в двигатель внутреннего сгорания, а другой направляют на сжигание в парогенератор для получения водяного пара, который подают на газификацию, атмосферный воздух, нагретый в процессе очистки и охлаждения генераторного газа, также подают на газификацию, а образовавшиеся продукты сжигания генераторного газа в парогенераторе смешивают с отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания и подают для подсушивания исходного топлива.
Установка газификации топлива, позволяющая осуществить указанный способ, снабжена газодувкой, вентилятором и смесителем газов, газификатор выполнен в виде вертикального аппарата обращенного процесса газификации и снабжен в верхней части камерой предварительной подсушки топлива, подаваемого на газификацию, содержащей загрузочный бункер, расположенный соосно внутри нее ленточный ворошитель с приводом, а также патрубки подачи и отвода газового теплоносителя, а в нижней части люком для удаления твердого остатка и патрубками подачи подогретого воздуха и пара, при этом патрубок отвода генераторного газа расположен также в нижней части газогенератора, газодувка установлена на трубопроводе отвода генераторного газа перед устройством очистки-охлаждения, вентилятор соединен с устройством очистки-охлаждения и патрубком подачи подогретого воздуха в газификатор, трубопровод очищенного и охлажденного генераторного газа снабжен отводом, соединенным с испарителем, в качестве которого используют парогенератор с паровым патрубком, соединенным с патрубком подачи пара газогенератора, и патрубком отвода продуктов сжигания генераторного газа, соединенным со смесителем газов, который также соединен с трубопроводом отвода отработавших газов двигателя внутреннего сгорания и патрубком подачи газового теплоносителя камеры предварительной подсушки топлива.
К недостаткам известного технического решения следует отнести ограничение функциональных возможностей ДВС из-за неудовлетворительной динамики его работы, например отсутствие возможности удерживать постоянные обороты электрогенератора при переменных нагрузках в переходные периоды работы двигателя из-за низкого качества газогенераторного газа. Указанный недостаток обусловлен тем, что процесс производства газогенераторного газа носит инерционный характер, при резком изменении нагрузки в двигателе возникает либо недостаток, либо избыток газогенераторного газа, кроме этого, меняется его химический состав, что и приводит в итоге к нестабильной выработке электроэнергии.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является улучшение динамических показателей двигателя внутреннего сгорания, в частности, обеспечение устойчивости числа оборотов двигателя при резком изменении нагрузки, за счет улучшения качества газогенераторного газа.
Указанная задача решается способом, при котором газогенераторный газ очищают с помощью фильтра грубой очистки, охлаждают в теплообменнике, накапливают с помощью компрессора в баллоне, дополнительно очищают с помощью фильтра тонкой очистки, расположенного внутри упомянутого баллона, подают газогенераторный газ в двигатель внутреннего сгорания из баллона через дифференциальный редуктор, соединенный с газовым смесителем двигателя внутреннего сгорания, снабженный дроссельной заслонкой. Подачу газогенераторного газа регулируют с помощью блока управления, к входам которого подключены выходы датчика давления, датчика определения концентрации оксида углерода, установленных на корпусе баллона, и электрогенератора, вал которого соединен с валом двигателя внутреннего сгорания, а выходы блока управления подключены соответственно к электродвигателю, вал которого соединен с компрессором, электромагнитному клапану, соединенному с газогенератором с помощью трубопровода, и управляющему приводу, подключенному к упомянутой дроссельной заслонке.
Устройство, с помощью которого осуществляется описанный выше способ, содержит двигатель внутреннего сгорания и газогенератор. К отличительным признакам устройства относится то, что газогенератор, снабженный фильтром грубой очистки, теплообменником и компрессором, соединенным с валом электродвигателя, подключен к баллону с расположенным внутри него фильтром тонкой очистки и установленными на его корпусе датчиком давления, датчиком определения концентрации оксида углерода и электромагнитным клапаном, соединенным с газогенератором с помощью трубопровода; при этом упомянутый фильтр тонкой очистки подключен к дифференциальному редуктору, который, в свою очередь, соединен с газовым смесителем двигателя внутреннего сгорания с дроссельной заслонкой с подключенным к ней управляющим приводом; вал двигателя внутреннего сгорания соединен с валом электрогенератора, выходы датчика давления, датчика определения концентрации оксида углерода и электрогенератора подключены к входам блока управления, а выходы блока управления подключены к компрессору, электромагнитному клапану и управляющему приводу. При этом газовый смеситель выполнен инжекционным, управляющий привод выполнен в виде электромагнитного устройства, а блок управления - в виде микропроцессорного устройства.
Технический результат, обеспечиваемый описанной совокупностью признаков способа и устройства для его осуществления, заключается в обеспечении устойчивой работы двигателя внутреннего сгорания и расширения его функциональных возможностей, а именно, улучшения динамики двигателя и работающего совместно с ним электрогенератора за счет создания запаса газогенераторного газа в баллоне, что обеспечивает плавное регулирование оборотов двигателя внутреннего сгорания и приводит к повышению качества получаемой электроэнергии, вырабатываемой электрогенератором.
Устройство поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена его структурная схема.
Устройство газификации топлива содержит двигатель внутреннего сгорания 1 и газогенератор 2, снабженный фильтром грубой очистки 3, теплообменником 4 и компрессором 5, соединенным с валом электродвигателя 6, подключенный к баллону 7. Внутри баллона 7 расположен фильтр тонкой очистки 8, а на его корпусе установлены датчик давления 9, датчик определения концентрации оксида углерода 10 и электромагнитный клапан 11, соединенный с газогенератором 2 с помощью трубопровода 12. Фильтр тонкой очистки 8 подключен к дифференциальному редуктору 13, который, в свою очередь, соединен с газовым смесителем 14 двигателя внутреннего сгорания с дроссельной заслонкой, с подключенным к ней управляющим приводом 15; вал двигателя внутреннего сгорания соединен с валом электрогенератора 16, выходы датчика давления, датчика определения концентрации оксида углерода и электрогенератора подключены к входам блока управления 17, а выходы блока управления подключены к компрессору, электромагнитному клапану и управляющему приводу.
Устройство работает, а способ реализован следующим образом.
В газогенераторе 2 происходит неполное горение твердого топлива, например древесины, с образованием оксида углерода и газогенераторного газа - водорода. Газ из газогенератора 2 поступает в фильтр грубой очистки 3, где происходит предварительная очистка газа от твердых частиц, затем поступает в теплообменник 4, где происходит его охлаждение до необходимой температуры.
Компрессор 5 закачивает газогенераторный газ в баллон 7 и создает необходимый запас газа с рабочим давлением. Газ из баллона 7 через фильтр тонкой очистки 8, размещенный внутри баллона, поступает на дифференциальный редуктор 13, который регулирует подачу газа в газовый смеситель 14, в зависимости от положения дроссельной заслонки. Положение дроссельной заслонки зависит от нагрузки на двигатель внутреннего сгорания 1, создаваемой электрогенератором 16, и регулируется управляющим приводом 15. Давление газа в баллоне 7 контролируется датчиком давления 9 установленным на корпусе баллона, выход датчика соединен с входом блока управления 17. При превышении давления в баллоне 7 порогового значения блок управления выдает управляющий сигнал электродвигателю 6, вал которого соединен с компрессором 5 на снижение оборотов, в результате поступление газогенераторного газа в баллон 7 уменьшается. В случае если упомянутый датчик регистрирует снижение давления, блок управления выдает управляющий сигнал электродвигателю 6 на увеличение оборотов.
Датчик определения концентрации оксида углерода 10, установленный на корпусе баллона 7, выход которого соединен с входом блока управления 17, измеряет процентное содержание в газогенераторном газе оксида углерода (СО). При снижении оптимальной концентрации в газогенераторном газе оксида углерода СО, то есть при повышении содержания в газе диоксида углерода CO2, блок управления 17 выдает управляющий сигнал на электромагнитный клапан 11, в результате чего клапан открывается и газ через трубопровод 12 поступает в зону горения газогенератора 2. В результате температура в зоне горения повышается, и диоксид углерода CO2 переходит в оксид углерода СО, в соответствии с реакцией:
C+CO2=2СО,
С+H2O=СО+H2.
При открытии электромагнитного клапана 11 одновременно снижается давление в баллоне 7, поэтому управляющий блок 17 параллельно с описанным выше действием, подает управляющий сигнал на электродвигатель 6 на увеличение оборотов. В результате описанного алгоритма регулирования давление в баллоне 7 поддерживается в пределах 0,02÷0,5 МПа.

Claims (5)

1. Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания, отличающийся тем, что газогенераторный газ очищают с помощью фильтра грубой очистки, охлаждают в теплообменнике, накапливают с помощью компрессора в баллоне, дополнительно очищают с помощью фильтра тонкой очистки, расположенного внутри упомянутого баллона, подают газогенераторный газ в двигатель внутреннего сгорания из баллона через дифференциальный редуктор, соединенный с газовым смесителем двигателя внутреннего сгорания, снабженный дроссельной заслонкой; подачу газогенераторного газа регулируют с помощью блока управления, к входам которого подключены выходы датчика давления, датчика определения концентрации оксида углерода, установленных на корпусе баллона, и электрогенератора, вал которого соединен с валом двигателя внутреннего сгорания, а выходы блока управления подключены соответственно к электродвигателю, вал которого соединен с компрессором, электромагнитному клапану, соединенному с газогенератором с помощью трубопровода, и управляющему приводу, подключенному к упомянутой дроссельной заслонке.
2. Устройство газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания, содержащее двигатель внутреннего сгорания и газогенератор, отличающееся тем, что газогенератор, снабженный фильтром грубой очистки, теплообменником и компрессором, соединенным с валом электродвигателя, подключен к баллону с расположенным внутри него фильтром тонкой очистки и установленными на его корпусе датчиком давления, датчиком определения концентрации оксида углерода и электромагнитным клапаном, соединенным с газогенератором с помощью трубопровода, при этом упомянутый фильтр тонкой очистки подключен к дифференциальному редуктору, который, в свою очередь, соединен с газовым смесителем двигателя внутреннего сгорания с дроссельной заслонкой с подключенным к ней управляющим приводом; вал двигателя внутреннего сгорания соединен с валом электрогенератора, выходы датчика давления, датчика определения концентрации оксида углерода и электрогенератора подключены к входам блока управления, а выходы блока управления подключены к компрессору, электромагнитному клапану и управляющему приводу.
3. Устройство газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания по п. 2, отличающееся тем, что газовый смеситель выполнен инжекционным.
4. Устройство газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания по п. 2, отличающееся тем, что управляющий привод выполнен в виде электромагнитного устройства.
5. Устройство газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания по п. 2, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде микропроцессорного устройства.
RU2014123501/06A 2014-06-09 2014-06-09 Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления RU2578503C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123501/06A RU2578503C2 (ru) 2014-06-09 2014-06-09 Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014123501/06A RU2578503C2 (ru) 2014-06-09 2014-06-09 Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014123501A RU2014123501A (ru) 2015-12-20
RU2578503C2 true RU2578503C2 (ru) 2016-03-27

Family

ID=54871101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014123501/06A RU2578503C2 (ru) 2014-06-09 2014-06-09 Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2578503C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605870C1 (ru) * 2015-09-11 2016-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Система питания двигателя внутреннего сгорания генераторным газом

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU92478A2 (ru) * 1950-01-18 1950-11-30 С.В. Кузнецов Способ подогрева двигателей внутреннего сгорани жидкостного охлаждени перед пуском
US4278064A (en) * 1979-03-07 1981-07-14 Deere & Company Fuel control system for a dual-fueled power unit
RU28895U1 (ru) * 2002-12-09 2003-04-20 Хачиян Алексей Сергеевич Газовый двигатель с наддувом
JP2009114886A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Yanmar Co Ltd バイオガス発電システム及びバイオガス発電の制御方法
RU2464300C2 (ru) * 2006-06-30 2012-10-20 Бабкок Энд Вилклкс Велунн А/С Способ управления устройством для выработки электроэнергии и устройство для использования в соответствии с данным способом
US8567355B2 (en) * 2010-12-22 2013-10-29 Caterpillar Inc. Integrated control system and method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU92478A2 (ru) * 1950-01-18 1950-11-30 С.В. Кузнецов Способ подогрева двигателей внутреннего сгорани жидкостного охлаждени перед пуском
US4278064A (en) * 1979-03-07 1981-07-14 Deere & Company Fuel control system for a dual-fueled power unit
RU28895U1 (ru) * 2002-12-09 2003-04-20 Хачиян Алексей Сергеевич Газовый двигатель с наддувом
RU2464300C2 (ru) * 2006-06-30 2012-10-20 Бабкок Энд Вилклкс Велунн А/С Способ управления устройством для выработки электроэнергии и устройство для использования в соответствии с данным способом
JP2009114886A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Yanmar Co Ltd バイオガス発電システム及びバイオガス発電の制御方法
US8567355B2 (en) * 2010-12-22 2013-10-29 Caterpillar Inc. Integrated control system and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2605870C1 (ru) * 2015-09-11 2016-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Система питания двигателя внутреннего сгорания генераторным газом

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014123501A (ru) 2015-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102559272B (zh) 一种微波等离子生物质气流床气化炉及工艺
RU2540592C2 (ru) Система, содержащая газификатор, система, содержащая камеру охлаждения, и система, содержащая водоподающий насос
CN102959056B (zh) 用于湿生物质的热化学协调和气化的装置和方法
US9399587B2 (en) System and method for slurry preparation
PL224230B1 (pl) Sposób zawracania dwutlenku węgla w systemie zgazowania
US20110179712A1 (en) Method and apparatus to preheat slurry
CN101978033A (zh) 有效转化装置
CA2807985C (en) Biomass gasifier
RU2578503C2 (ru) Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления
US9683184B2 (en) Method and apparatus for gasification
CN105051166A (zh) 用于掺合无水浆料的混合物和设备
Savinykh et al. A New Device for Energy Recovery from Carbon-Containing Waste and Plant Biomass.
AU2015207798B2 (en) Method and gasifier for gasifying a biomass
RU2376482C1 (ru) Способ газификации топлива для питания двигателя внутреннего сгорания и установка для его осуществления
US12442594B2 (en) Drying apparatus of porous material, hydrogen production system including the same, and method for drying porous material
CN103993988B (zh) 用于内燃机全自动控制的节油装置及其应用方法
RU142964U1 (ru) Устройство для переработки твердого топлива
CN205152163U (zh) 一种真空热分解的有机原料气化装置
Kuznetsov et al. Equilibrium analysis of hydrogen production using the steam-plasma gasification process of the used car tires
RU2777700C1 (ru) Двухстадийный газогенератор
RU2830260C1 (ru) Установка для производства синтез-газа и установка газификации
Li et al. Modeling and simulation of calcium oxide enhanced H2 production from steam gasification of biomass
RU2764686C1 (ru) Устройство для получения водорода, монооксида углерода, диоксида углерода и азота
RU72744U1 (ru) Линия для получения топлива из водоугольной суспензии
US776171A (en) Method of producing complete combustion.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180610