Спосіб використання тепла відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згоряння

Спосіб використання тепла відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згоряння, працюючого на природному газі як паливі, із застосуванням додаткових пристроїв, який відрізняється тим, що у двигуні встановлюють трубчастий теплообмінний реактор-конвертор, безпосередньо в якому здійс 3 56267 ші подають у міжтрубний простір реактораконвертора, а реакційну суміш природного газу і водяної пари - у трубки, заповнені каталізатором, конвертований газ подають у циліндр двигуна і спалюють з виділенням тепла віднятого у відпрацьованих газів у реакторі-конверторі. На Фіг. показана принципова технологічна схема використання теплоти відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ): 1-ДВЗ, 2змішувач палива і повітря, 3-конденсаторсепаратор, 4-трубчастий теплообмінний реакторконвертор природного газу, 5-клапан-регулятор подачі відпрацьованих газів для підігріву каталізатора та реагуючої суміші, 6-прилад для вимірювання співвідношення природний газ : водяна пара, 7- змішувач природного газу та пари води. Спосіб регенерації тепла відпрацьованих газів двигуна здійснюють наступним чином. У процесі роботи двигуна 1 частину відпрацьованих газів з температурою 800-900С за допомогою клапана-регулятора 5 подають у реакторконвертор 4 для підігріву каталізатора (можливо застосовувать нікелевий) та підводу тепла Q до реагуючої суміші у співвідношенні природний газ:водяна пара = 1:2. Процес протікає за ендотермічними (1,3) та екзотермічною (2) реакціями СН4 + Н2О = СО + 3Н2 – Q1 =206,33 кДЖ (49,3 ккал) (1) CO + Н2О – СО2 + Н2 + Q2 =248 кДж (59,3 ккал) (2) СH4 + СО2 = CO + 2Н2 – Q3 =40,91 кДж (9,8 ккал) (3) Ступінь підігріву реагуючої суміші зумовлюється в цілому ендотермічним ефектом процесу. Водяну пару та природний газ подають у змішувач 7 для підготовки пароводяної суміші у співвідношенні природний газ : водяна пара=1:2, що вимірюється приладом 6, з метою отримання конвертованого газу - суміші оксиду вуглецю та водню у співвідношенні 1:3. Це співвідношення можна змінити в сторону збільшення оксиду вуглецю СО за рахунок реакції (3), дозуючи у реакційну зону чис Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 4 тий двоокис вуглецю СО2 із балона з зрідженим газом чи здійснюючи рециркуляцію відпрацьованих газів, що вміщують двоокис вуглецю. Підвищення концентрації двоокису вуглецю у реакційній зоні зміщує реакцію (3) вправо зі збільшенням концентрації оксиду вуглецю у продуктах конверсії метану. Із змішувача 7 пароводяну суміш під тиском до 0,2МПа подають у трубчатий теплообмінний реактор-конвертор метана 4, де на нагрітому до 800-900С каталізаторі протікають вищенаведені реакції (1, 2, 3) конверсії метану з отриманням газової суміші із залишковим вмістом метану у конвертованому газі до 0,5%. Конвертований газ охолоджують у теплообмінному реакторіконверторі 4 до робочої температури, при цьому надлишкова вода конденсується до необхідного співвідношення, яку повертають у процес конверсії для підготовки парогазової суміші. Конвертований газ і повітря подаються у змішувач палива 2, де утворюється свіжий заряд, який подають у циліндр двигуна 1 і там відбувається його згоряння. Тепло Q у кількості 9,21МДж/м3, відняте у відпрацьованих газів двигуна в процесі конверсії 1м3 метану у трубчастому теплообмінному реакторі-конверторі додатково виділяється в циліндрі двигуна при згорянні конвертованого газу. Таким чином, застосування запропонованого способу використання тепла відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згоряння дає можливість підвищити енергомісткість палива, приблизно, на 28%. При цьому досягається висока степінь використання теплоти відпрацьованих газів за умови надійної і ефективної роботи пристроїв для реалізації регенерації їх тепла. Джерела інформації: 1. Двигатели внутреннего сгорания. Под ред. А.С.Орлина М.Г. Круглова.-М.:«Машиностроение», 1983.-372 с. 2. Двигатели внутреннего сгорания. Под ред. А.С.Орлина, М.Г. Круглова. -М. «Машиностроение», 1983.-374 с. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601