Способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1993 года по МПК F02M25/06 

Изобретенный способ относится к области двигателей внутреннего сгорания и может быть использован на любом двигателе. Известны способы очистки выхлопных газов двигателя с помощью фильтров и устройств, включающих химических вещества, реагирующие на дно, максимум три вида газа, в общей смеси выхлопных газов. Обычно таким образом удаляют окись углерода, дур- нопахнущие вещества и сажевые частицы. Выхлопные газы в дальнейшем вбрасываются в атмосферу или частично направляются в двигатель и в атмосферу.

Цель изобретения - повышение эффективности очистки.

На чертеже показана схема устройства для реализации способа.

Устройство для очистки отработавших газов двигателя 1 внутреннего сгорания содержит соединенный с выпускным коллектором 2 фильтрующий элемент 3, связанный с ним газораспределитель 4. Газораспределитель 4 разделен на 2 объема, в первом объеме располагается химическое вещество, поглощающее углекислый газ, во втором - жидкость, растворяющая углекислый газ. В качестве химического вещества используется ХПИ (химический поглотитель известковый) растворяющая жидкость - водный раствор моноэтаноламина или его производные. Жидкостная часть газораспределителя сообщена с газообменником 6, снабженным источником подогрева и связанным с регенератором, заполненным регенерирующим веществом. В качестве последнего используют надперекись натрия. Выпускной трубопровод регенератор, сообщен с газоводом 5, один конец которого подключен к газораспределителю 4, а другой к выпускной системе 8 двигателя 1.

00

С 00 00

со

Способ осуществляется следующим образом.

Газы из выпускного коллектора 2 поступают в газоохлэдитель 3.

В газоохладителе 3 выхлопные газы очищают от сажевых частиц, используя сетчатый фильтр.с периодической подачей на него напряжения. Затем выхлопные газы охлаждают до температуры 30-50°С путем распыла воды, которая подается под давлением на распылители. Одновременно с этим и происходит дополнительная очистка выхлопных газов от твердых частиц. На выходе из газоохладителя выхлопные газы сепарируют и направляют в газораспределитель 4.

В газораспределителе 4 разделяют поток выхлопных газов с помощью механической заслонки на два, с последующей подачей первого на ХПИ, производят химическую очистку выхлопных газов от С02, охлаждают и направляют в газопровод 5, второй поток направляют в нижнюю часть газораспределителя, в котором находится раствор моноэтаноламина, очищают выхлопные газы от С02 путем его растворения в жидкости и направляют вторую часть потока газов в газопровод 5. Жидкость, насы- щенную углекислым газом подают в газообменник 6 на распылители. С помощью электрического нагревателя и газо- обменнике поддерживают температуру на 5-10°С выше чем в нижней части газораспределителя. Путем подогрева выделяют растворенный в жидкости СОа, сепарируют, охлаждают и направляют углекислый газ в регенеративное устройство. В регенеративном устройстве разлагают С02 химическим путем, получают чистый кислород Оа и подают его в газопровод 5. При прохождении через гранулы ХПИ выхлопных газов происходит реакция

Са(ОН)2 + С02 - СаСОз +

+ Н20 (пары) + тепло

Количество поглощенного углекислого газа ХПИ зависит от ряда факторов, в том числе и от температуры выхлопных газов, вступающих в реакцию. Если их температура выше , количество поглощенного С02 резко уменьшается. В газопровод поступают неочищенные выхлопные газы. Газораспределитель не выполняет своей основной задачи.

В нижнюю часть газораспределителя заливается жидкость химический раствор, соединение моноэтаноламина или его производные в воде. Жидкость обладает способностью при нормальных температурах поглощать углекислый газ из смеси га- сов. При повышении температуры, подогреве жидкости, углекислый газ выделяется из жидкости обратно. При температуре выхлопных газов выше 30-50°С поглощение СО, из выхлопных газов химическим раствором резко уменьшается. Охлаждение

выхлопных газов до 30°С происходит на малой мощности до 50°С на полной мощности работы двигателя.

Поглощение СОа из выхлопных газов происходит из слоев соприкасающихся со

свободной поверхностью химического раствора, Слои газов, расположенные далеко от свободной поверхности жидкости, не очищаются от СОа. Такое положение наступает, когда через нижнюю часть газораспределителя проходит большой объем газов. В этом случае, газораспределитель не выполняет своей функции. Если же над свободной поверхностью раствора проходит менее 1 /3 объема выхлопных газов, такое явление исключается.

Поступление выхлопных газов в нижнюю часть разораспределителя, т.е. к химическому раствору, регулируется механической захлопкой, установленной на

передней стенке поддона, куда залит химический раствор, Регулируемое отверстие для газов показано на чертеже одной стрелкой.

В газообменник б, поступает химический раствор, насыщенный углекислым газом, температуры около 30-50°С. Вверху, на некотором расстоянии от крышки газооб- менника, оканчивается спускной трубопровод с распылителями. На боковой стенке, в

нескольких сантиметрах от днища поддона газообменника, установлен подогреватель, с помощью которого создают такую температуру в газообменнике, при которой происходит интенсивное выделение углекислого

газа из жидкости. Выделившийся газ собирается в свободном объеме газообменника б и поступает по трубопроводу в регенеративное устройство 7. Жидкость, химический раствор, стекает в поддон, оттуда забирается насосом на чертеже не показан, и подается в нижнюю часть газораспределителя. В корпусе регенеративного устройства 7 установлены пластины с регенеративным веществом, основу которого составляют

соединения калия или натрия вида КОа. Углекислый газ, проходя через толщу пластин, реагирует с веществом, Основные реакции таковы:

2КОа + Н20 + 1,50а + тепло

2 КОН + С02 - К2СОз + Н20 + тепло (НаО - пары воды)

Кислород собирается в верхней части регенеративного устройства и поступает в газопровод 5.

Количество кислорода, поступающего из регенеративного устройства 7 в газопровод 5 определяется количеством выхлопных газов, поступающих в нижнюю часть газораспределителя 4.

Формула изобретения 1. Способ очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания путем пропускания потока газов через сажевый фильтр фильтрующего элемента и подачи потока очищенных газов во впускную систему двигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, перед подачей во впускную систему осуществляют охлаждение и сепарацию потока газа в фильтрующем элементе, подают поток газа в газораспределитель, в последнем разделяют поток газа на два, один из которых пропускают через химически активное вещество, поглощающее углекислый газ, а другой - через жидкость, растворяющую углекислый газ. после прохождения газораспределителя оба потока смешивают, сепарируют и направляют поток очищенных

0

5

0

5

газов в газопровод и одновременно осуществляют циркуляцию жидкости с растворен- ным а ней углекислым газом из газораспределителя в газообменник, в последнем путем подогрева выделяют растворенный в жидкости углекислый газ, который сепарируют, охлаждают и направляют в регенератор, под действием регенеративного вещества которого разлагают углекислый газ и получают кислород, последний подают в газопровод и смешивают с потоком очищенных в газораспределителе газов,

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в качестве химически активного вещества используют химический поглотитель известковый.

3. Способ по пп, 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве жидкости, растворяющей углекислый газ, используют моноэтаноламин или его производные.

4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве регенеративного вещества используют надперекись калия.

Использование: очистка отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, Сущность: перед подачей во впускную систему осуществляют охлаждение и сепарацию потока газа в фильтрующем элементе, подают поток газа в газораспределитель, в последнем разделяют поток газа на два, один из которых пропускают через химически активное вещество, в качестве которого испспьзуют химический поглотитель известковый, а другой - через жидкость, растворяющую углекислый газ, в качестве которой используют моноэтаноламин, затем оба потока смешивают, сепарируют и направляют поток очищенных газов в газопровод и одновременно осуществляют циркуляцию жидкости с растворенным в ней углекислым газом из газораспределителя в газообмен- ник, в последнем выделяют растворенный углекислый газ, который сепарируют, охлаждают и направляют в регенератор, под действием регенеративного вещества разлагают углекислый газ и получают кислород, последний подают в газопровод и смешивают с потоком очищенных в газораспределителе газов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. ел с