СИСТЕМА ПИТАНИЯ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2006 года по МПК F02B43/08 

Изобретение относится к системам питания газообразным топливом силовых установок.

Известна автономная система питания газообразным топливом двигателя внутреннего сгорания, содержащая топливную емкость, заполненную жидким углеводородным топливом и соединенную с поверхностным пиролитическим реактором, имеющим топливную полость и полость, подключенную к линии отработавших газов двигателя. На топливной линии внутри реактора установлен смеситель паров топлива и водяного пара, а за реактором (на той же линии) установлен закалочно-испарительный агрегат, соединенный со смесителем воздуха и продуктов пиролиза. Агрегат имеет паровую полость, выход которой сообщен с входом в смеситель паров воды и топлива. Внутри полости реактора, сообщенной с линией отработавших газов двигателя, размещен окислительный катализатор. Система снабжена устройством наддува двигателя, содержащим компрессор и приводную паровую турбину (см. пат. РФ №2120556, F 02 B 43/00, F 02 B 37/00, заявлено 18.07.1996, опубликовано 20.10.1998).

Недостатками системы являются использование в качестве топлива лишь жидких углеводородов бензиновых фракций, необходимость дожигания отработавших газов.

Известна система питания газообразным топливом силовой установки, содержащая емкость, заполненную твердым углеводородным топливом, соединенную через дозатор с пиролитическим реактором, связанным на выходе с потребителем газообразного топлива. Емкость выполнена в виде кассеты, а твердое углеводородное топливо выполнено в виде ленты (см. пат. РФ №2131521, F 02 B 43/08, F 02 C 3/28, заявлено 25.07.1997, опубликовано 10.06.1999).

Недостатками системы являются необходимость стандартизации углеводородного топлива и оборудования заправки, ведущие к удорожанию топлива; наличие фильтров для очистки пиролизного газа; негибкость и неуниверсальность системы по отношению к углеводородному топливу; наличие дополнительного подогрева горелками.

Наиболее близкой к предложенной системе питания по совокупности существенных признаков и достигаемому результату и выбранной за прототип, является генераторная установка для питания двигателя внутреннего сгорания, содержащая 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(см. пат. РФ №2099553, F 02 B 43/08, заявлено 26.12.1995, опубликовано 20.12.1997).

Недостатками прототипа являются использование лишь твердого углеводородного топлива для переработки (торф, древесные отходы, бурый и каменный уголь); наличие накапливающихся зольных и смольных остатков; неэффективность работы реакционной камеры вследствие использования выхлопных газов для нагрева углеродсодержащего топлива; неполная переработка углеродсодержащего топлива; необходимость остановки работы системы на время загрузки реакционной камеры.

Для устранения этих недостатков предложена система питания силовой установки, содержащая первую реакционную камеру, загружаемую углеводородным сырьем, с размещенным внутри нее газоотводом-нагревателем, внутри которого расположен катализатор, и выходной газоход, причем в зоне выхода реакционной камеры расположен слой активного угля, в который погружен газоотвод-нагреватель, соединяющийся с внутренним объемом реакционной камеры, при этом последовательно с первой реакционной камерой установлена, по крайней мере, еще одна реакционная камера, при этом выходной газоход каждой предыдущей реакционной камеры, кроме последней, соединен с внутренним объемом последующей через трехходовой вентиль, а выходной газоход последней реакционной камеры также через трехходовой вентиль соединен с внутренним объемом первой реакционной камеры, при этом вторые выходы трехходовых вентилей объединены и через вентиль соединяются с двигателем внутреннего сгорания, при этом параллельно первому вентилю включена линия, состоящая из последовательно установленных второго вентиля, компрессора с ресивером и третьего вентиля, электрогенератор двигателя внутреннего сгорания является источником электроэнергии для газоотводов-нагревателей реакционных камер и соединяется с ними через соответствующие выключатели.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематично изображена заявляемая система питания.

Система питания силовой установки состоит из первой и второй реакционных камер, каждая из которых содержит герметично закрывающийся корпус 1, куда загружается углеводородное сырье 2. Внутри корпуса 1 расположен газоотвод-нагреватель 3 с размещенным внутри него катализатором 4, погруженный в слой мелкодисперсного активного угля 5. При этом внутренний объем реакционной камеры соединяется с полостью газоотвода-нагревателя 3 через слой активного угля 5. Газоотвод-нагреватель 3 первой реакционной камеры с помощью выходного газохода 6 через первый трехходовой вентиль 7 соединяется с зоной загруженного углеводородного сырья 2 второй реакционной камеры. Выходной газоход 8 второй реакционной камеры через второй трехходовой вентиль 9 соединяется с зоной загруженного углеводородного сырья 2 первой реакционной камеры. Вторые выходы трехходовых вентилей 7 и 9 объединены и через первый вентиль 10 соединены с двигателем 15 внутреннего сгорания. Параллельно первому вентилю 10 включена линия, состоящая из последовательно установленных второго вентиля 11, компрессора 12 с ресивером 13 и третьего вентиля 14. Электрогенератор 16 двигателя 15 внутреннего сгорания подает питание через выключатели 17, 18 ... на газоотводы-нагреватели 3 соответственно первой и второй реакционных камер.

Система работает следующим образом. В корпуса 1 первой и второй реакционных камер загружается углеводородное сырье 2, после чего камеры герметизируются. Затем трехходовой вентиль 7, соединенный с выходным газоходом 6 первой реакционной камеры, устанавливается в положение, при котором выходной газоход 6 соединяется с внутренним объемом второй реакционной камеры, куда загружено углеводородное сырье 2. Трехходовой вентиль 9 устанавливается в положение, при котором газоотвод-нагреватель 3 второй реакционной камеры через выходной газоход 8 и первый вентиль 10 соединяется с двигателем 15 внутреннего сгорания, а также через вентиль 11 и компрессор 12 - с ресивером 13. Первый 10 и второй 11 вентили закрывают. Ранее накопленный в ресивере 13 топливный газ используется для запуска двигателя 15 внутреннего сгорания, куда он поступает через открытый третий вентиль 14. После запуска двигателя 15 внутреннего сгорания замыкают выключатель 17 для подачи питания с электрогенератора 16 на газоотвод-нагреватель 3 первой реакционной камеры. Выключатель 18 при этом разомкнут. Температура в корпусе 1 первой реакционной камеры увеличивается, и происходит процесс газификации углеводородного сырья 2. Образовавшийся топливный газ проходит через разогретый слой мелкодисперсного активного угля 5 и катализатор 4 первой реакционной камеры, благодаря чему происходит его более полное восстановление. Далее топливный газ через газоотвод-нагреватель 3 первой реакционной камеры, ее выходной газоход 6 и трехходовой вентиль 7 попадает в корпус 1 второй реакционной камеры, где охлаждается, проходя через слой загруженного углеводородного сырья 2, и очищается, проходя через слой активного угля 5, следуя затем через катализатор 4 и газоотвод-нагреватель 3 второй реакционной камеры, ее выходной газоход 8, трехходовой вентиль 9 в двигатель 15 внутреннего сгорания и ресивер 13 через открытые к этому времени первый 10 и второй 11 вентили. Третий вентиль 14 при этом закрывают. При завершении переработки углеводородного сырья 2 в первой реакционной камере выключатель 17 размыкается, а выключатель 18 замыкается, подавая питание на газоотвод-нагреватель 3 второй реакционной камеры. Трехходовой вентиль 7, соединенный с выходным газоходом 6 первой реакционной камеры, переводится в положение, при котором газоотвод-нагреватель 3 первой реакционной камеры через выходной газоход 6 и трехходовой вентиль 7 соединяется через первый вентиль 10 с двигателем 15 внутреннего сгорания, а также с ресивером 13 через второй вентиль 11 и компрессор 12. Таким образом, генерация топливного газа не прекращается. В первую реакционную камеру загружается новая порция углеводородного сырья 2, после чего она герметизируется, а трехходовой вентиль 9, соединенный с выходным газоходом 8 второй реакционной камеры, переводится в положение, при котором газоотвод-нагреватель 3 второй реакционной камеры через выходной газоход 8 и трехходовой вентиль 9 соединяется с внутренним объемом первой реакционной камеры, куда загружено углеводородное сырье 2. При этом топливный газ - результат переработки углеводородного сырья 2 второй реакционной камеры, проходит через слой разогретого активного угля 5, катализатор А, газоотвод-нагреватель 3, выходной газоход 8 и трехходовой вентиль 9, попадает в зону загруженного углеводородного сырья 2 первой реакционной камеры, где охлаждается, и, проходя далее через слой активного угля 5 и катализатор 4, очищается и поступает через вентиль 10 в двигатель 15 внутреннего сгорания, а также через вентиль 11 и компрессор 12 в ресивер 13. Затем процесс повторяется.

Таким образом, заявляемая система по сравнению с прототипом обеспечивает возможность работы на любом углеводородном сырье: газообразном, жидком, вязкотекучем, твердом (вплоть до промышленных и бытовых отходов) с полной переработкой углеводородного сырья в топливный газ при отсутствии зольных и смольных остатков. К тому же, выработка топливного газа для питания силовой установки осуществляется непрерывно, без остановки процесса на время загрузки новой порции сырья.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности системам питания газообразным топливом силовых установок. Изобретение позволяет работать на любом углеводородном сырье с полной переработкой углеводородного сырья в топливный газ, обеспечить возможность осуществления непрерывного процесса переработки без остановки на время загрузки новой порции сырья. Система питания силовой установки содержит двигатель внутреннего сгорания, первую реакционную камеру, выходной газоход, электрогенератор. Последовательно с первой реакционной камерой установлена, по крайней мере, еще одна реакционная камера. Выходной газоход каждой предыдущей реакционной камеры кроме последней соединен с внутренним объемом последующей через трехходовой вентиль. Выходной газоход последней реакционной камеры также через трехходовой вентиль соединен с внутренним объемом первой реакционной камеры. Внутри каждой камеры, в зоне выхода размещен газоотвод-нагреватель с находящимся внутри него катализатором, погруженный в слой активного угля и сообщающийся с внутренним объемом реакционной камеры. Вторые выходы трехходовых вентилей объединены и через первый вентиль соединены с входом двигателя внутреннего сгорания. Параллельно первому вентилю включена линия, состоящая из последовательно установленных второго вентиля, компрессора с ресивером и третьего вентиля. На выходе двигателя внутреннего сгорания установлен электрогенератор, подключенный через соответствующие выключатели к нагревательным элементам газоотводов-нагревателей реакционных камер. 1 ил.

Система питания силовой установки, содержащая двигатель внутреннего сгорания, первую реакционную камеру, выходной газоход, электрогенератор, отличающаяся тем, что последовательно с первой реакционной камерой установлена, по крайней мере, еще одна реакционная камера, при этом выходной газоход каждой предыдущей реакционной камеры, кроме последней, соединен с внутренним объемом последующей через трехходовой вентиль, выходной газоход последней реакционной камеры также через трехходовой вентиль соединен с внутренним объемом первой реакционной камеры, внутри каждой камеры в зоне выхода размещен газоотвод-нагреватель с находящимся внутри него катализатором, погруженный в слой активного угля и сообщающийся с внутренним объемом реакционной камеры, вторые выходы трехходовых вентилей объединены и через первый вентиль соединены с входом двигателя внутреннего сгорания, при этом параллельно первому вентилю включена линия, состоящая из последовательно установленных второго вентиля, компрессора с ресивером и третьего вентиля, на выходе двигателя внутреннего сгорания установлен электрогенератор, подключенный через соответствующие выключатели к нагревательным элементам газоотводов-нагревателей реакционных камер.