專利名稱：甲醇動力裝置以及利用甲醇裂解做功的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機，尤其是指一種甲醇動力裝置。本發(fā)明還涉及一種利用甲醇裂解做功的方法。
背景技術：
隨著能源危機與環(huán)境污染的加劇，甲醇作為代用燃料正受到關注。但摻燒甲醇或直接燃用甲醇導致發(fā)動機功率下降和醇醛排放超標。將甲醇裂解為富氫混合氣后進入發(fā)動機燃燒既可提高效率，又可減輕污染，是一種理想的甲醇燃料使用方式。
中國發(fā)明專利85109487.2利用發(fā)動機廢熱將甲醇裂解后，與汽油或柴油摻燒，其節(jié)能與環(huán)保效果顯著，但其循環(huán)熱效率仍可進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種甲醇動力裝置，具有更高的循環(huán)熱效率。
本發(fā)明還有一個目的是一種利用甲醇裂解做功的方法，能進一步提高循環(huán)熱效率。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種甲醇動力裝置，其特征在于，由甲醇罐、甲醇泵、換熱/裂解器、渦輪和發(fā)動機組成，其中換熱/裂解器分別和甲醇泵、渦輪、發(fā)動機連接，渦輪和發(fā)動機連接，用以利用發(fā)動機排氣加熱乙醇使其裂解；作為液體燃料的甲醇經(jīng)加壓后進入換熱/裂解器，利用發(fā)動機排氣廢熱裂解，裂解氣通過渦輪做功并因而冷卻后進入發(fā)動機再次做功，發(fā)動機排氣經(jīng)換熱/裂解器熱交換后排出。
所述的甲醇動力裝置，其中換熱/裂解器內(nèi)容置催化劑，為負載型熔鹽催化劑CuCl-KCl/SiO2。
所述的甲醇動力裝置，其中發(fā)動機為內(nèi)燃機。
所述的甲醇動力裝置，其中甲醇泵將甲醇加壓至大于2MPa。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，步驟如下a、將液體甲醇加壓后引至一換熱/裂解器；b、在該換熱/裂解器內(nèi)加熱甲醇使之裂解為裂解氣；c、將該裂解氣引入渦輪膨脹做功；d、裂解氣做功冷卻后進入發(fā)動機，引入空氣參與再次做功；e、發(fā)動機排氣經(jīng)步驟b所述的換熱/裂解器內(nèi)與液體甲醇熱交換后排出。
利用甲醇裂解做功的方法，在步驟a中所述的換熱/裂解器內(nèi)容置催化劑，為負載型熔鹽催化劑CuCl-KCl/SiO2所述的利用甲醇裂解做功的方法，在步驟d中當所述的發(fā)動機過量空氣系數(shù)為1.4～2.0，發(fā)動機壓縮比為8～10時，步驟a中甲醇操作壓力為2～10MPa。
本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明是將液體甲醇加壓至相應操作壓力，使得裂解氣具有一定做功能力，利用發(fā)動機排氣的廢熱將加壓液體甲醇汽化并催化裂解，裂解氣因具有較高壓力而通過渦輪膨脹后，既可輸出軸功，減少壓縮功耗，又因此得到冷卻，冷卻后進入發(fā)動機燃燒并再次做功，從而提高循環(huán)的熱效率的。燃燒裂解氣與液體燃料相比，CO與HC排放明顯下降，而NOx排放也可通過過量空氣系數(shù)等參數(shù)的調(diào)節(jié)而得以控制。可作固定機組發(fā)電或船艦機車動力之用。


發(fā)明的具體結(jié)構由以下的實施例及其附圖給出。
圖1是本發(fā)明甲醇動力裝置的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖1詳細說明依據(jù)本發(fā)明提出的具體裝置的細節(jié)及工作情況。
如圖1所示，本發(fā)明甲醇動力裝置由甲醇罐1、甲醇泵2、換熱/裂解器3、渦輪4和內(nèi)燃機5組成。換熱/裂解器3中容置有催化劑，比如負載型熔鹽催化劑CuCl-KCl/SiO2。其中內(nèi)燃機5設有空氣入口，用以引入空氣。
甲醇存儲在甲醇罐1中，來自甲醇罐1的液體甲醇由甲醇泵2加壓至相應壓力后進入換熱/裂解器3，在換熱/裂解器3中接受來自內(nèi)燃機5排氣的廢熱而汽化，并在催化劑作用下裂解。裂解混合氣進入渦輪4膨脹輸出軸功W1，可達甲醇低熱值的8％～12％，并因此冷卻后進入內(nèi)燃機5燃燒，輸出軸功W2，因進氣得到良好冷卻，W2比普通甲醇裂解氣發(fā)動機高出1～2％，內(nèi)燃機5排氣進入換熱/裂解器3通過熱交換釋放熱能后變?yōu)閺U氣排入大氣。
甲醇裂解氣熱值較液體甲醇升高20％，為減輕內(nèi)燃機5熱負荷以及控制熱力型NOx排放，宜采用稀薄燃燒。當過量空氣系數(shù)為1.4～2.0，發(fā)動機壓縮比為8～10時，甲醇操作壓力為2～10MPa。
權利要求
1.一種甲醇動力裝置，其特征在于，由甲醇罐、甲醇泵、換熱/裂解器、渦輪和發(fā)動機組成，其中換熱/裂解器分別和甲醇泵、渦輪、發(fā)動機連接，渦輪和發(fā)動機連接，用以利用發(fā)動機排氣加熱甲醇使其裂解；作為液體燃料的甲醇經(jīng)加壓后進入換熱/裂解器，利用發(fā)動機排氣廢熱裂解，裂解氣通過渦輪做功并因而冷卻后進入發(fā)動機再次做功，發(fā)動機排氣經(jīng)換熱/裂解器熱交換后排出。
2.根據(jù)權利要求1所述的甲醇動力裝置，其特征在于，其中換熱/裂解器內(nèi)容置催化劑。
3.根據(jù)權利要求2所述的甲醇動力裝置，其特征在于，其中催化劑為負載型熔鹽催化劑CuCl-KCl/SiO2。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的甲醇動力裝置，其特征在于，其中發(fā)動機為內(nèi)燃機。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的甲醇動力裝置，其特征在于，其中甲醇泵將甲醇加壓至大于2MPa。
6.一種利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，步驟如下a、將液體甲醇加壓后引至一換熱/裂解器；b、在該換熱/裂解器內(nèi)加熱甲醇裂解使之裂解為裂解氣；c、將該裂解氣引入渦輪膨脹做功；d、裂解氣做功冷卻后進入發(fā)動機，引入空氣參與再次做功；e、發(fā)動機排氣經(jīng)步驟b所述的換熱/裂解器內(nèi)與液體甲醇熱交換后排出。
7.根據(jù)權利要求6所述利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，在步驟a中所述的換熱/裂解器內(nèi)容置催化劑。
8.根據(jù)權利要求7所述利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，其中催化劑為負載型熔鹽催化劑CuCl-KCl/SiO2。
9.根據(jù)權利要求6或7所述利用甲醇裂解做功的方法，其特征在于，在步驟d中當所述的發(fā)動機過量空氣系數(shù)為1.4～2.0，發(fā)動機壓縮比為8～10時，步驟a中甲醇操作壓力為2～10MPa。
全文摘要
一種甲醇動力裝置，由甲醇罐、甲醇泵、換熱/裂解器、渦輪和發(fā)動機組成，其中換熱/裂解器分別和甲醇泵、渦輪、發(fā)動機連接，渦輪和發(fā)動機連接，用以利用發(fā)動機排氣加熱甲醇使其裂解；作為液體燃料的甲醇經(jīng)加壓后進入換熱/裂解器，利用發(fā)動機排氣廢熱裂解，裂解氣通過渦輪做功并因而冷卻后進入發(fā)動機再次做功，發(fā)動機排氣經(jīng)換熱/裂解器熱交換后排出。燃燒裂解氣與液體燃料相比，CO與HC排放明顯下降，而NOx排放也可通過過量空氣系數(shù)等參數(shù)的調(diào)節(jié)而得以控制?？勺鞴潭C組發(fā)電或船艦機車動力之用。
文檔編號F02B43/10GK1779218SQ20041000986
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權日2004年11月25日
發(fā)明者曲延濤, 張國強 申請人:中國科學院工程熱物理研究所