一種增壓柴油機進氣道增濕裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種增壓柴油機進氣道增濕裝置，包括控制水箱、蒸汽生成器、第一渦輪增壓器、第二渦輪增壓器，蒸汽生成器里安裝加熱管道，廢氣經(jīng)第一渦輪后進入蒸汽生成器的加熱管道，加熱管道通過三通電磁閥分別與第二渦輪以及大氣相連，第二渦輪連通大氣，控制水箱連接蒸汽生成器并向蒸汽生成器里注水，第一壓氣機與柴油機氣缸間的進氣管上安裝文丘里管，蒸汽生成器里的水經(jīng)加熱管道里的廢氣加熱后生成的蒸汽，經(jīng)過第二壓氣機后進入文丘里管，進而噴入進氣管。本發(fā)明實現(xiàn)了柴油機增壓進氣與增壓水蒸汽在進氣道的混合，從而完成摻水燃燒，提高了源的利用率的同時，又可以大幅度降低柴油機NOX排放。
【專利說明】一種增壓柴油機進氣道增濕裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種柴油機附加裝置，具體地說是柴油機進氣附加裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機摻水技術(shù)最初起源于二十世紀初，采用氣缸內(nèi)噴水以達到冷卻的目的。隨著幾十年人們大量的研究，總結(jié)出了多種摻水燃燒的方式以改善燃燒，降低NOx，主要包括三種方式:進氣道供水、柴油摻水乳化方法以及向燃燒室直接噴水，三種方式各有優(yōu)缺點。其中，進氣道供水主要通過將霧化水或者水蒸汽從進氣道噴入，隨著空氣進入燃燒室參與燃燒，利用增濕空氣熱容量劇增、沖淡氧濃度作用以及水煤氣作用等，從而起到降低燃燒溫度，以致大幅度降低NOx排放。柴油機排氣溫度大致在400°C—450°C，通常高溫排放經(jīng)過后處理之后直接排入大氣，造成了能量的極大浪費。隨著節(jié)能減排相關(guān)政策的加強，如何最大程度的提高能源利用率，降低排放污染已經(jīng)是十分重要的課題。
[0003]目前，在已有的進氣道供水方式中，大多采用加濕器加熱水成水蒸汽，尚未出現(xiàn)基于廢氣余熱利用實現(xiàn)進氣道噴水蒸汽和水蒸汽增壓的相關(guān)專利，有必要對此進一步探索研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供通過對廢氣能量的重復(fù)利用，實現(xiàn)柴油機進氣道噴水蒸汽的目的一種增壓柴油機進氣道增濕裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種增壓柴油機進氣道增濕裝置，其特征是:包括控制水箱、蒸汽生成器、第一渦輪增壓器、第二渦輪增壓器，蒸汽生成器里安裝加熱管道，柴油機氣缸排出的廢氣經(jīng)第一渦輪增壓器的渦輪后進入蒸汽生成器的加熱管道，加熱管道通過三通電磁閥分別與第二渦輪增壓器的渦輪以及大氣相連，第二渦輪增壓器的渦輪連通大氣，控制水箱連接蒸汽生成器并向蒸汽生成器里注水，第一渦輪增壓器的壓氣機與柴油機氣缸間的進氣管上安裝文丘里管，蒸汽生成器里的水經(jīng)加熱管道里的廢氣加熱后生成的蒸汽，經(jīng)過第二渦輪增壓器的壓氣機后進入文丘里管，進而噴入進氣管。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、第二渦輪增壓器的壓氣機與文丘里管之間安裝蒸汽緩沖器、流量控制閥、單向止回閥，蒸汽緩沖器下端設(shè)置排水閥；蒸汽生成器與第二渦輪增壓器的壓氣機之間安裝第一控制電磁閥。
[0009]2、控制水箱與蒸汽生成器相連的管路上安裝進水控制電磁閥，蒸汽生成器的下端設(shè)置排水控制電磁閥，控制水箱里安裝高低液位報警器，蒸汽生成器里安裝液位探測器，液位探測器檢測蒸汽生成器中的水液位，當(dāng)水液位超過最高設(shè)定液位時，高低液位報警器產(chǎn)生報警信號，排水控制電磁閥打開，當(dāng)水液位低于最低設(shè)定液位時，高低液位報警器產(chǎn)生報警信號，進水控制電磁閥打開。[0010]3、蒸汽生成器與第二渦輪增壓器的壓氣機之間安裝第一壓力傳感器，流量控制閥與單向止回閥之間安裝第二壓力傳感器，第一渦輪增壓器的壓氣機與文丘里管之間安裝第三壓力傳感器，蒸汽生成器底部設(shè)置熱水出口，熱水出口處安裝手動控制閥和溫度傳感器。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:一次廢氣通入蒸汽生成器加熱水使之產(chǎn)生水蒸汽，同時也可滿足熱水供應(yīng)的需求，此為廢氣的二次利用(一次利用為大增壓器)；二次廢氣通入小渦輪帶動小壓氣機對水蒸汽實現(xiàn)增壓，此為廢氣的三次利用；經(jīng)過三次重復(fù)利用的廢氣能量已經(jīng)大大降低，有效提高了能源的利用率。水蒸汽完成與增壓空氣混合，實現(xiàn)柴油機進氣道供水的目的，進而改善燃燒，降低NOx排放，同時，通過放氣閥可以在滿足進氣水蒸汽的條件下，應(yīng)用在其他用途，如室內(nèi)加濕、除塵等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明的控制水箱、蒸汽生成器局部放大圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0015]結(jié)合圖1?2，本發(fā)明一種增壓柴油機進氣道增濕裝置包括大小廢氣渦輪增壓器，從大渦輪10出口的一次廢氣與蒸汽生成器4底部入口相連，蒸汽生成器4通過進、排水控制電磁閥22、23以及液位探測器3與控制水箱I相連，二次廢氣出口 20與小渦輪18入口相連，小渦輪18出口與大氣相通；小壓氣機7入口與水蒸汽出口 5相連，其間設(shè)置有壓力傳感器25和電磁閥6，小壓氣機7出口與蒸汽緩沖罐8入口相連；蒸汽緩沖罐8出口同流量控制閥12入口相連，其間設(shè)置有放氣閥11，流量控制閥12出口與單向回止閥15入口相連，其間設(shè)置有壓力傳感器26。單向回止閥15出口與文丘里管一端入口連通，文丘里管16另一入口與大壓氣機16出口相連，文丘里管16出口與柴油機進氣管相連。
[0016]二次廢氣出口 20與三通電磁閥19相連，電磁閥19 一端出口與大氣相通，一端出口與小渦輪18入口相連，以分別實現(xiàn)二次廢氣直接排入大氣和通入小渦輪18，防止電磁閥6未開啟時小壓氣機7空轉(zhuǎn)。
[0017]在蒸汽生成器4中安裝了液位探測器3，有利于對生成器中的水進行實時監(jiān)測，并反饋到控制水箱I中，高低位報警器2信號由控制水箱3發(fā)出。
[0018]小壓氣機7出口的水蒸汽進入蒸汽緩沖罐8中，罐體底部設(shè)置有排水閥9，在穩(wěn)壓儲汽的同時能夠及時排出冷凝水。
[0019]利用由小渦輪18和小壓氣機7構(gòu)成的小渦輪增壓器實現(xiàn)了對二次廢氣的再次利用，達到水蒸汽增壓的目的。
[0020]壓力傳感器26安裝在流量控制閥12出口，壓力傳感器27安裝在大壓氣機出口，以對水蒸汽壓力和進氣壓力進行實時監(jiān)測。
[0021]加熱管道22設(shè)置為紫銅螺旋狀加熱管，有利于增強換熱效果。
[0022]本發(fā)明主要包括大小渦輪增壓器、蒸汽生成器4、控制水箱1、流量控制閥12、蒸汽緩沖罐8、文丘里管16。大渦輪10出口的廢氣稱之為一次廢氣，一次廢氣從蒸汽生成器4底部入口進入，通過蒸汽生成器4中的螺旋加熱管道24對水加熱使之形成水蒸汽，之后由二次廢氣出口 20排出；完成加熱的廢氣稱之為二次廢氣，二次廢氣通過三通電磁閥19分別與大氣和小渦輪18相連，當(dāng)電磁閥6關(guān)閉時，二次廢氣直接排入大氣，當(dāng)電磁閥6打開時，二次廢氣通入小渦輪18，水蒸汽由水蒸汽出口 5進入小壓氣機7實現(xiàn)增壓，其間設(shè)置有壓力傳感器25，小壓氣機7出口的水蒸汽通入蒸汽緩沖罐8，蒸汽緩沖罐8設(shè)有排水閥9，用以及時排出冷凝水，此為廢氣的二次利用一次利用為大渦輪增壓器；壓力傳感器26、27分別安裝在流量控制閥12和大壓氣機17出口后，從蒸汽緩沖罐8出口的水蒸汽經(jīng)由流量控制閥12和單向回止閥15，通過文丘里管16與增壓空氣完成引射混合，進入氣缸實現(xiàn)摻水燃燒。通過壓力傳感器26、27對水蒸汽和增壓空氣進行實時監(jiān)測，當(dāng)水蒸汽壓力高于增壓空氣，放氣閥11打開，待水蒸汽壓力低于增壓空氣壓力時關(guān)閉，保證二者的正?；旌?。
[0023]其中，控制水箱采集液位探測器的反饋到顯示屏的信號，判斷蒸汽生成器4中的水位情況，控制電磁閥22、23的啟閉，并發(fā)出相應(yīng)報警信號。蒸汽生成器4中的加熱管道設(shè)置為紫銅螺旋管道，高溫尾氣從下而上流動，較直管和U型管更方便布置，增強了換熱效果。通過壓力傳感器25實現(xiàn)對蒸汽緩生成器4內(nèi)的壓力監(jiān)測。當(dāng)壓力過高時，可通過放氣閥11進行放氣，這部分水蒸汽可以用于室內(nèi)除塵、加濕等。在流量控制閥12和文丘里管16之間設(shè)置一個單向回止閥15，以防止回流。
[0024]柴油機氣缸排氣總管13排出的高溫廢氣首先通過大廢氣渦輪增壓器實現(xiàn)進氣增壓，大渦輪10出口的廢氣，稱之為一次廢氣，溫度大約在400°C到450°C。
[0025]1.廢氣回路。一次廢氣引入蒸汽生成器4中，蒸汽生成器4中主要包含有一根呈螺旋狀的管道，高溫一次廢氣從蒸汽生成器4底部入口進入加熱管24內(nèi)，加熱箱體中的水，使之生成水蒸汽，完成循環(huán)的一次廢氣從蒸汽生成器4箱體頂部的二次廢氣出口 20排出，成為二次廢氣，此過程為廢氣的二次利用，一次利用為大渦輪增壓器。由于經(jīng)過了兩次利用，廢氣能量以大大降低，但是為了最大程度上利用該部分能量，在二次廢氣出口再設(shè)置一個小增壓器，通過一個三通電磁閥19將二次廢氣引入小渦輪18中，帶動小壓氣機7，對水蒸汽進行增壓，以彌補從蒸汽生成器中出來的水蒸汽壓力不足的缺點。從小渦輪18排出的廢氣，稱之為三次廢氣，當(dāng)電磁閥6呈關(guān)閉狀態(tài)時，三通電磁閥19將直接把二次廢氣引入大氣，以防止小壓氣機7空轉(zhuǎn)。
[0026]2.水及水蒸汽回路。
[0027]I水回路。該裝置中的水有控制水箱I提供，控制水箱I中加入了一套液位監(jiān)測器，由、高低液位報警器2、液位探測器3、以及22、23電磁閥構(gòu)成。通過液位探測器實時檢測蒸汽生成器中的水液位，當(dāng)液位超于最高設(shè)定液位時，報警器2產(chǎn)生報警信號，同時控制電磁閥23打開，排出過量的水，水位達到安全值以下，報警值取消。當(dāng)水位低于設(shè)定最低值時，探測器同樣發(fā)出信號，報警器2報警，同時，電磁閥22打開，水由控制水箱I進入蒸汽生成器4中，通過加熱管24對水加熱，在蒸汽生成器4底部設(shè)置有一個熱水出口，管道上設(shè)置有溫度傳感器28，通過人工控制手動閥21，可以滿足其他用途的熱水需要。
[0028]II水蒸汽回路。蒸汽生成器4中的水經(jīng)過螺旋加熱管道24加熱之后產(chǎn)生水蒸汽，由水蒸汽出口 5排出與小壓氣機7入口相連，其間設(shè)置有壓力傳感器25電磁閥6，小壓氣機7出口與蒸汽緩沖罐8入口相連，蒸汽緩沖罐8設(shè)置有排水閥9，用以及時排出冷凝水。當(dāng)水蒸汽壓力過高時或傳感器26信號值大于27時，放氣閥11打開，旁通的水蒸汽可以加以利用，如除塵、加濕等。蒸汽緩沖罐8出口的水蒸汽，通過流量控制閥12控制水蒸汽的流量，繼而流向單向閥15，由文丘里管16噴入進氣道，與增壓空氣實現(xiàn)混合，進入氣缸和燃油完成摻水燃燒。
【權(quán)利要求】
1.一種增壓柴油機進氣道增濕裝置，其特征是:包括控制水箱、蒸汽生成器、第一渦輪增壓器、第二渦輪增壓器，蒸汽生成器里安裝加熱管道，柴油機氣缸排出的廢氣經(jīng)第一渦輪增壓器的渦輪后進入蒸汽生成器的加熱管道，加熱管道通過三通電磁閥分別與第二渦輪增壓器的渦輪以及大氣相連，第二渦輪增壓器的渦輪連通大氣，控制水箱連接蒸汽生成器并向蒸汽生成器里注水，第一渦輪增壓器的壓氣機與柴油機氣缸間的進氣管上安裝文丘里管，蒸汽生成器里的水經(jīng)加熱管道里的廢氣加熱后生成的蒸汽，經(jīng)過第二渦輪增壓器的壓氣機后進入文丘里管，進而噴入進氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增壓柴油機進氣道增濕裝置，其特征是:第二渦輪增壓器的壓氣機與文丘里管之間安裝蒸汽緩沖器、流量控制閥、單向止回閥，蒸汽緩沖器下端設(shè)置排水閥；蒸汽生成器與第二渦輪增壓器的壓氣機之間安裝第一控制電磁閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種增壓柴油機進氣道增濕裝置，其特征是:控制水箱與蒸汽生成器相連的管路上安裝進水控制電磁閥，蒸汽生成器的下端設(shè)置排水控制電磁閥，控制水箱里安裝高低液位報警器，蒸汽生成器里安裝液位探測器，液位探測器檢測蒸汽生成器中的水液位，當(dāng)水液位超過最高設(shè)定液位時，高低液位報警器產(chǎn)生報警信號，排水控制電磁閥打開，當(dāng)水液位低于最低設(shè)定液位時，高低液位報警器產(chǎn)生報警信號，進水控制電磁閥打開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種增壓柴油機進氣道增濕裝置，其特征是:蒸汽生成器與第二渦輪增壓器的壓氣機之間安裝第一壓力傳感器，流量控制閥與單向止回閥之間安裝第二壓力傳感器，第一渦輪增壓器的壓氣機與文丘里管之間安裝第三壓力傳感器，蒸汽生成器底部設(shè)置熱水出口，熱水出口處安裝手動控制閥和溫度傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種增壓柴油機進氣道增濕裝置，其特征是:蒸汽生成器與第二渦輪增壓器的壓氣機之間安裝第一壓力傳感器，流量控制閥與單向止回閥之間安裝第二壓力傳感器，第一渦輪增壓器的壓氣機與文丘里管之間安裝第三壓力傳感器，蒸汽生成器底部設(shè)置熱水出口，熱水出口處安裝手動控制閥和溫度傳感器。
【文檔編號】F02M25/028GK103953470SQ201410108007
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】王銀燕, 祖象歡, 楊傳雷, 王賀春, 牛曉曉, 杜興華, 崔欣潔, 胡松 申請人:哈爾濱工程大學(xué)