СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F01N3/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к защите атмосферы от загрязнений токсичными компонентами отработавших газов двигателей внутреннего сгорания.

Известны способы нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания путем распыливания и испарения в них воды: в промывочных камерах, в полых распыливающих абсорберах, форсуночных абсорберах Вентури и т.д. [1, 2, 3].

Недостатками аналогов являются: сложность конструкции аппаратов, большие массогабаритные показатели, высокие аэродинамические сопротивления, дополнительные затраты энергии на распыление жидкости.

Известен способ нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), реализованный в малотоксичной энергетической установке с ДВС [4]. В указанном способе продукты сгорания - отработавшие газы, поступают в выхлопной тракт, куда при помощи форсунок распыливают воду, подаваемую насосом из бака, взаимодействуя с высокотемпературными газами, вода превращается в водяные пары, связывающие продукты неполного сгорания топлива в комплексные соединения, далее отработавшие газы поступают в охладитель-конденсатор, где происходит конденсация паров, после чего конденсат поступает в емкость, а очищенные газы выбрасываются в атмосферу, расход воды регулируют по управляющему сигналу от автоматического блока управления.

Недостатками способа являются: сложность конструкции, использование в качестве реагента пароводяной смеси, которая недостаточно активна, что не позволяет эффективно производить нейтрализацию, большие энергозатраты на регулирование расхода воды.

Известен способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС), заключающийся в том, что продукты неполного сгорания топлива - отработавшие газы - поступают в выхлопную трубу, на которой установлен змеевиковый теплообменник. Перегретый пар, полученный в теплообменнике, поступает в выхлопную трубу и вступает в реакцию с продуктами неполного сгорании топлива (патент Великобритании №1395418, F02M 25/022, опубл. 1975, фиг.5 - наиболее близкий аналог).

Однако известный способ недостаточно эффективен.

Задача изобретения - повышение эффективности способа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе нейтрализации ОГ ДВС, заключающемся в том, что продукты неполного сгорания топлива - отработавшие газы - поступают в выхлопную трубу, на которой установлен змеевиковый теплообменник, через который под давлением прокачивается вода из конденсатора-очистителя, установленного в конце выхлопной трубы и частично заполненного водой. При прохождении через теплообменник вода подогревается до состояния перегретого пара, который поступает в выхлопную трубу и вступает в реакцию с продуктами неполного сгорания топлива, полученная парогазовая смесь поступает в конденсатор-очиститель, где происходит конденсация пара и осаждение связанных паром продуктов сгорания из газов (смесь барботируется), далее очищенные газы выбрасываются в атмосферу.

На чертеже представлен общий вид энергетической установки с ДВС, реализующей заявляемый способ нейтрализации отработавших газов. Установка содержит выхлопную трубу 1, установленный на ней змеевиковый теплообменник 2, конденсатор-очиститель 5, установленный в конце выхлопной трубы и частично заполненный водой, которая, одновременно, служит материалом для получения перегретого пара. Вход теплообменника через трубопровод 3 соединен с питающим насосом 4, а выход расположен в выхлопной трубе. Для выпуска очищенных газов в атмосферу служит патрубок 6.

Способ осуществляется следующим образом.

Отработавшие газы поступают в выхлопную трубу 1. Через теплообменник 2, выполненный в виде змеевика, насосом 4 прокачивается вода. При прохождении через теплообменник вода нагревается и испаряется, превращаясь в перегретый пар с температурой более 100°С. Перегретый пар поступает в выхлопную трубу и вследствие своей высокой активности вступает в реакцию с продуктами неполного сгорания топлива. Парогазовая смесь с температурой также более 100°С поступает в конденсатор-очиститель 5, где происходит полная конденсация, за счет того что он заполнен водой, и осаждение связанных паром продуктов сгорания из газов. Очищенные газы через патрубок 6 выбрасываются в атмосферу.

При взаимодействии перегретого пара с отработавшими газами происходят реакции:

N₂+O₂→NO

NO+СО→N₂+СO₂

СО+О₂→СО₂

С₆+О₂→СО+СО₂

Таким образом, реализацией данного способа можно нейтрализовать главные загрязнители отработавших газов: NO, CO, С₆.

Способ, наряду с повышением эффективности очистки, позволяет свести к минимуму объем обслуживания установки, в которой он реализуется, потому что вода в ней может использоваться по замкнутому циклу.

Простота конструкции видна из чертежа установки. Установка не содержит дорогостоящих или сложных для изготовления деталей.

Источники информации

1. Варшавский И.Л., Малов Р.В. Как обезвредить отработавшие газы автомобиля. - М.: Транспорт, 1968 г., с.65-71.

2. Лиханов В.А., Сайкин А.М. Снижение токсичности автотракторных дизелей. - М.: Агропромиздат, 1990 г., с.125-130.

3. Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 1976 г., с.304-540. №2204028, кл. F01N 3/04, 2003 г.

Способ нейтрализации отработавших газов (ОГ) двигателя заключается в том, что ОГ поступают в выхлопную трубу, на которой установлен змеевиковый теплообменник, через который под давлением прокачивается вода из конденсатора-очистителя, установленного в конце выхлопной трубы и частично заполненного водой. При прохождении через теплообменник вода подогревается до состояния перегретого пара, который поступает в выхлопную трубу и вступает в реакцию с продуктами неполного сгорания топлива. Полученная парогазовая смесь поступает в конденсатор-очиститель, где происходит конденсация пара и осаждение связанных паром продуктов сгорания из газов. Затем очищенные газы выбрасываются в атмосферу. Использование способа повысит эффективность очистки ОГ. 1 ил.

Способ нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, заключающийся в том, что продукты неполного сгорания топлива - отработавшие газы - поступают в выхлопную трубу, на которой установлен змеевиковый теплообменник, через который под давлением прокачивается вода из конденсатора-очистителя, установленного в конце выхлопной трубы и частично заполненного водой, при прохождении через теплообменник вода подогревается до состояния перегретого пара, который поступает в выхлопную трубу и вступает в реакцию с продуктами неполного сгорания топлива, полученная парогазовая смесь поступает в конденсатор-очиститель, где происходит конденсация пара и осаждение связанных паром продуктов сгорания из газов, далее очищенные газы выбрасываются в атмосферу.