專利名稱：直接燃用甲醇的點火式發(fā)動機配置的甲醇裂解器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種直接燃用甲醇的點火式發(fā)動機配置的甲醇裂解器，屬于發(fā)動 機燃用甲醇裝置技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著油價攀升和人們對環(huán)境變化的逐漸關(guān)注，甲醇作為高效、清潔的替代燃料逐 步受到廣大科研人員和專家們的青睞。甲醇吸熱裂解為甲醇裂解氣，作為發(fā)動機燃料回收 廢氣余熱，從而高效清潔利用替代能源。配置在發(fā)動機上的甲醇裂解器是甲醇裂解反應(yīng)裝 置?，F(xiàn)有的甲醇裂解裝置，其采用U型管結(jié)構(gòu)，在管內(nèi)涂覆催化劑，催化劑量較少；而且其甲 醇剛進入u型管時為液態(tài)甲醇，容易沖刷掉催化劑顆粒；并且甲醇氣體在催化劑管的停留 時間較短。這些因素均導(dǎo)致甲醇裂解裝置對發(fā)動機廢氣余熱利用率較差，并且導(dǎo)致甲醇裂 解率不高，甲醇的熱值提高幅度較小。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種直接燃用甲醇的點火式發(fā)動機配置的甲醇裂解器， 該甲醇裂解器結(jié)構(gòu)簡單，甲醇裂解率高，提供的熱值大。本實用新型是通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)的，一種直接燃用甲醇的點火式發(fā)動機 配置的甲醇裂解器，其特征在于，該甲醇裂解器由集熱管，集熱管內(nèi)的金屬波紋導(dǎo)熱管和催 化劑儲存室，以及甲醇噴嘴支架、甲醇噴嘴支座和甲醇噴嘴構(gòu)成，所述的集熱管是通過兩端 法蘭密封串接于發(fā)動機的尾氣排氣管上，在集熱管的出口端的管壁上設(shè)置安裝開口，通過 該安裝開口在集熱管內(nèi)安裝催化劑儲存室，催化劑儲存室的殼體為雙層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)殼體 為網(wǎng)孔或孔板結(jié)構(gòu)，催化劑儲存室中央設(shè)置一根透氣管，該透氣管的上端與催化劑儲存室 的端蓋相連并通過端蓋上的連接管與發(fā)動機進氣口相通，透氣管的下端伸到催化劑儲存室 的底壁上；在集熱管進口端的管壁上設(shè)置連接開口，由該連接開口固定連接金屬波紋導(dǎo)熱 管的一端，在該連接口周圍集熱管管壁上連接甲醇噴嘴支座，甲醇噴嘴支座中心孔與金屬 波紋導(dǎo)熱管管口對中，甲醇噴嘴支座外周設(shè)置甲醇噴嘴支架，甲醇噴嘴支架支撐的甲醇噴 嘴密封插接在甲醇噴嘴支座內(nèi)；在集熱管內(nèi)，金屬波紋導(dǎo)熱管的另一端伸向催化劑儲存室 并與催化劑存儲室的外殼體連通。本實用新型的優(yōu)點在于，裝置結(jié)構(gòu)緊湊合理，甲醇噴嘴能將甲醇霧化，霧化的甲醇 進入金屬波紋導(dǎo)熱管內(nèi)極易完全汽化。裝置設(shè)置的催化劑存儲室，存儲催化劑量大，甲醇 氣與催化劑的接觸傳質(zhì)反應(yīng)面積大、裂解效率高，而且在甲醇氣裂解過程，催化劑不發(fā)生損 失，且易于再生，使用經(jīng)濟可靠、壽命長。

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為金屬波紋導(dǎo)熱管，2為甲醇噴嘴支座，3為甲醇噴嘴，4為外殼體，5為透
3氣管，6為內(nèi)殼體，7為出口連接法蘭，8為催化劑儲存室，9為集熱管，10為進口連接法蘭，11 為甲醇噴嘴支架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對配置在HR16DE發(fā)動機上的本實用新型加以詳細說明如下本實 用新型的集熱管9采用截面為正方形管體，它的尺寸為65mmX65mm，總長度為230mm ；該集 熱管的兩端通過變徑的過渡管及其兩端的法蘭7、10串接于發(fā)動機尾氣排氣管上，法蘭尺 寸為外圓盤直徑180mm，內(nèi)孔直徑70mm ；在集熱管的出口端內(nèi)設(shè)置一個催化劑儲存室8，催 化劑儲存室分為外殼體4和內(nèi)殼體6兩部分，外殼體為直徑116mm，高度126mm的桶狀容器， 內(nèi)殼體6由絲網(wǎng)制成的直徑為102mm，高度126mm的桶狀容器，催化劑儲存室中的透氣管5 亦采用絲網(wǎng)制成，其直徑為18mm，高度為260mm ；催化劑儲存室內(nèi)填充滿銅、鋅、鋁合金催化 劑；在集熱管的進口端的管壁上開設(shè)一直徑為32mm的孔。該孔上焊接一個直徑為17mm，總 長度為300mm的金屬波紋管導(dǎo)熱管；在該金屬波紋導(dǎo)熱管的開口周圍的集熱管壁上又焊接 有甲醇噴嘴支座2，該甲醇噴嘴支座的中心孔直徑為20mm，高度28mm，它的中心孔與金屬波 紋管導(dǎo)熱管管口對中，在甲醇噴嘴支座外周，設(shè)置三條腿的甲醇噴嘴支架11，甲醇噴嘴支架 的頂板上固定甲醇噴嘴3，甲醇噴嘴的下端口密封插接在甲醇噴嘴支座內(nèi)；與集熱管固定 連接的金屬波紋導(dǎo)熱管的另一端在集熱管內(nèi)伸向催化劑儲存室并與催化劑儲存室外殼體4 連通。上述結(jié)構(gòu)的甲醇裂解器工作過程如下所述由甲醇泵將甲醇液體壓入甲醇噴嘴，甲醇噴嘴3將甲醇霧滴噴入金屬波紋導(dǎo)熱管 1中，通過與集熱管9中的發(fā)動機尾氣進行熱交換，甲醇霧滴汽化為甲醇氣體；甲醇氣體在 波紋導(dǎo)熱管中進一步進行熱交換溫度達到320-350°C，進入催化劑儲存室8通過催化劑儲 存室內(nèi)網(wǎng)體6與催化劑儲存室中的銅鋅鋁合金催化劑進行充分接觸，甲醇氣裂化反應(yīng)成氫 氣和一氧化碳，裂解反應(yīng)氣通過催化劑儲存室的中央透氣管5引出至外接管到發(fā)動機汽缸 進行燃燒。本實用新型裝置利用的熱量均來自發(fā)動機尾氣熱量。本實用新型裝置配置在HR16DE氣發(fā)動機上，為發(fā)動機不同工況提供充足的燃料， 回收廢氣余熱，提高燃料的利用率，實現(xiàn)甲醇燃料的高效清潔燃燒。實驗發(fā)動機的具體參數(shù)如表1所示表 1 經(jīng)過大量的發(fā)動機臺架實驗發(fā)現(xiàn)，利用本實用新型裝置使甲醇裂解氣發(fā)動的動力 性達到原汽油機的95%以上；其經(jīng)濟性更為可觀，其最小容積替換比為1.43 ；其排放物較之原汽油機有大幅降低。
權(quán)利要求一種直接燃用甲醇的點火式發(fā)動機配置的甲醇裂解器，其特征在于，該甲醇裂解器由集熱管，集熱管內(nèi)的金屬波紋導(dǎo)熱管和催化劑儲存室，以及甲醇噴嘴支架、甲醇噴嘴支座和甲醇噴嘴構(gòu)成，所述的集熱管是通過兩端法蘭密封串接于發(fā)動機的尾氣排氣管上，在集熱管的出口端的管壁上設(shè)置安裝開口，通過該安裝開口在集熱管內(nèi)安裝催化劑儲存室，催化劑儲存室的殼體為雙層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)殼體為網(wǎng)孔或孔板結(jié)構(gòu)，催化劑儲存室中央設(shè)置一根透氣管，該透氣管的上端與催化劑儲存室的端蓋相連并通過端蓋上的連接管與發(fā)動機進氣口相通，透氣管的下端伸到催化劑儲存室的底壁上；在集熱管進口端的管壁上設(shè)置連接開口，由該連接開口固定連接金屬波紋導(dǎo)熱管的一端，在該連接口周圍集熱管管壁上連接甲醇噴嘴支座，甲醇噴嘴支座中心孔與金屬波紋導(dǎo)熱管管口對中，甲醇噴嘴支座外周設(shè)置甲醇噴嘴支架，甲醇噴嘴支架支撐的甲醇噴嘴密封插接在甲醇噴嘴支座內(nèi)；在集熱管內(nèi)，金屬波紋導(dǎo)熱管的另一端伸向催化劑儲存室并與催化劑存儲室的外殼體連通。
專利摘要本實用新型公開了一種直接燃用甲醇的點火式發(fā)動機配置的甲醇裂解器，屬于發(fā)動機燃用甲醇裝置技術(shù)。該甲醇裂解器由集熱管，集熱管內(nèi)的金屬波紋導(dǎo)熱管和催化劑儲存室，以及甲醇噴嘴支架、甲醇噴嘴支座和甲醇噴嘴構(gòu)成。本實用新型的優(yōu)點在于，裝置結(jié)構(gòu)緊湊合理，甲醇噴嘴能將甲醇霧化，霧化的甲醇進入金屬波紋導(dǎo)熱管內(nèi)極易完全汽化，設(shè)置的催化劑存儲室，存儲催化劑量大，甲醇氣與催化劑的接觸傳質(zhì)反應(yīng)面積大、裂解效率高，而且在甲醇氣裂解過程，催化劑不發(fā)生損失，且易于再生，使用經(jīng)濟可靠、壽命長。
文檔編號F02M25/12GK201650511SQ201020164519
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者姚春德, 徐元利, 李旭聰 申請人:天津大學