Двигатель внутреннего сгорания в качестве химического реактора для производства синтез-газа из углеводородного сырья - RU2020103397A
Код документа: RU2020103397A
Формула
1. Способ для использования двигателя внутреннего сгорания в качестве реактора в богатых топливом условиях, содержащий этапы, на которых
запускают двигатель с помощью подаваемого газа, имеющего первоначальное соотношение компонентов воздушно-топливной смеси;
увеличивают соотношение компонентов воздушно-топливной смеси с приращением, чтобы формировать богатый топливом подаваемый газ; и
во время увеличения соотношения компонентов воздушно-топливной смеси регулируют одно или более из дроссельной заслонки, момента зажигания, нагрузки, присоединенной к двигателю, давления топлива, мощности для нагнетателя, действующего на подаваемый газ или часть подаваемого газа, и мощности для предварительного нагревателя, действующего на подаваемый газ, чтобы поддерживать соотношение компонентов воздушно-топливной смеси приблизительно равным 1,6-2,4.
2. Способ по п. 1, при этом подаваемый газ содержит углеводородные соединения и содержащий кислород поток.
3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором задают первоначальные условия перед запуском двигателя, по меньшей мере, как одно из предварительно определенного давления топлива, частично открыто дроссельной заслонки, первого предварительно определенного значения момента зажигания и нагрузки, присоединенной к двигателю.
4. Способ по п. 3, при этом установка частично открытой дроссельной заслонки содержит этап, на котором устанавливают дроссельную заслонку в предварительно определенную настройку ниже 50%.
5. Способ по п. 3, при этом установка первого предварительно определенного значения момента зажигания содержит этап, на котором устанавливают момент зажигания приблизительно от 5 до приблизительно 12 градусов перед верхней мертвой точкой (BTDC).
6. Способ по п. 1, при этом запуск двигателя содержит этап, на котором задают давление топлива, равным приблизительно 0 по уровню H2O и предоставляют возможность двигателю запускаться.
7. Способ по п. 1, при этом скорость двигателя приблизительно между 1000 и 2000 оборотами в минуту (об/мин) и температура отработанного газа приблизительно менее 900°C поддерживаются.
8. Способ по п. 1, при этом регулировка момента зажигания содержит этап, на котором сдвигают на более ранний срок момент зажигания до второго предварительно определенного значения, в то же время, повышая нагрузку двигателя, чтобы поддерживать скорость двигателя приблизительно между 1000 и 2000 об/мин.
9. Способ по п. 8, при этом второе предварительно определенное значение момента зажигания находится приблизительно между 8 градусами BTDC и приблизительно 28 градусами BTDC.
10. Способ по п. 1, при этом регулировка мощности для нагнетателя содержит этап, на котором первоначально снабжают мощностью нагнетатель.
11. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают мощность для нагнетателя, в то же время, увеличивая давление топлива, чтобы поддерживать скорость двигателя приблизительно между 1000 и 2000 об/мин.
12. Способ по п. 1, при этом регулировка дроссельной заслонки содержит этап, на котором повышают дроссельную заслонку, в то же время, увеличивая давление топлива и нагрузку двигателя, чтобы поддерживать скорость двигателя приблизительно между 1000 и 2000 об/мин.
13. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором наблюдают температуру отработанного газа и изменяют одно или более из давления топлива, дроссельной заслонки и нагрузки двигателя, чтобы поддерживать температуру отработанного газа приблизительно менее 900°C.
14. Способ по п. 1, при этом регулировка мощности для предварительного нагревателя содержит этап, на котором первоначально снабжают мощностью предварительный нагреватель.
15. Способ по п. 14, дополнительно содержащий этап, на котором устанавливают предварительный нагреватель в первоначальную температуру и повышают давление топлива, когда температура предварительного нагревателя увеличивается, в то же время, поддерживая скорость двигателя приблизительно между 1000 и 2000 об/мин.
16. Способ по п. 15, при этом первоначальная температура предварительного нагревателя равна приблизительно 200°C.
17. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором регулируют момент зажигания до третьего предварительно определенного значения.
18. Способ по п. 17, при этом третье предварительно определенное значение момента зажигания равно приблизительно от 20 до приблизительно 30 градусов BTDC.
19. Способ по п. 11, дополнительно содержащий этап, на котором увеличивают мощность для нагнетателя, в то же время регулируя давление топлива и нагрузку двигателя, чтобы поддерживать скорость двигателя приблизительно между 1000 и 2000 об/мин до тех пор, пока желаемая объемная производительность двигателя не будет достигнута.
20. Способ по п. 15, дополнительно содержащий этап, на котором, когда предварительны нагреватель достигает первоначальной температуры, увеличивают температуру предварительного нагревателя, в то же время, регулируя давление топлива, чтобы поддерживать скорость двигателя приблизительно между 1000 и 2000 об/мин, пока соотношение компонентов воздушно-топливной смеси не достигнет приблизительно 1,6-2,4.
21. Способ по п. 1, при этом первоначальное соотношение компонентов воздушно-топливной смеси топливного газа равно приблизительно 1.
22. Способ работы двигателя внутреннего сгорания в богатых топливом условиях, содержащий этапы, на которых поддерживают рабочий набор условий после запуска двигателя для противодавления на выходе газов, давления во впускном коллекторе, скорости двигателя, момента зажигания, соотношения компонентов воздушно-топливной смеси топливного газа и температуры на впуске топливного газа; увеличивают температуру на впуске топливного газа, в то же время, поддерживая соотношение компонентов воздушно-топливной смеси топливного газа, и наблюдают содержание метана и кислорода для отработанного газа двигателя; и регулируют момент зажигания в ответ на наблюдаемое содержание метана и кислорода.
23. Способ по п. 22, при этом первоначальное рабочее противодавление на выходе газов находится между атмосферным давлением и 5 барами абсолютного давления.
24. Способ по п. 22, при этом рабочее давление во впускном коллекторе находится приблизительно между атмосферным давлением и 2 барами абсолютного.
25. Способ по п. 22, при этом первоначальная рабочая скорость двигателя находится приблизительно между 1000 и 2000 оборотами в минуту (об/мин).
26. Способ по п. 22, при этом первоначальный рабочий момент зажигания находится приблизительно между 25 и 35 градусами перед верхней мертвой точкой (BTDC).
27. Способ по п. 22, при этом рабочее соотношение компонентов воздушно-топливной смеси топливного газа равно приблизительно 1,6-2,4.
28. Способ по п. 22, при этом первоначальная рабочая температура на впуске топливного газа находится приблизительно между 200°C и 270°C.
29. Способ по п. 22, при этом регулировка момента зажигания в ответ на наблюдаемое содержание метана и кислорода содержит этап, на котором сдвигают на более ранний срок момент зажигания, если наблюдаемое содержание метана или кислорода увеличивается за приемлемые уровни.
30. Способ по п. 22, дополнительно содержащий этап, на котором наблюдают за температурой отработанного газа из каждого цилиндра двигателя.
31. Способ по п. 30, дополнительно содержащий этап, на котором индивидуально регулируют момент зажигания каждого цилиндра, чтобы уменьшать изменчивость в температуре отработанного газа каждого цилиндра в диапазоне около 75°C.
32. Способ по п. 22, при этом отработанный газ содержит сочетание, по меньшей мере, двух из водорода (H2), моноксида углерода (CO), азота (N2), водяного пара (H2O), двуокиси углерода (CO2) и микрокомпонентов.
33. Система установки для реформинга газа, сконфигурированная для выполнения способа по любому из предшествующих пунктов.
34. Система установки для реформинга газа по п. 33, при этом система установки для реформинга газа конфигурируется, чтобы производить синтетический газ.
35. Система установки для реформинга газа по п. 34, при этом синтетический газ содержит водород (H2) и моноксид углерода (CO).
36. Система установки для реформинга газа, содержащая двигатель внутреннего сгорания, содержащий впускное отверстие для топливного газа, выпускное отверстие для отработанного газа, множество цилиндров, систему регулировки момента зажигания, дроссельную заслонку, предварительный нагреватель топливного газа и нагнетатель; при этом двигатель внутреннего сгорания конфигурируется для работы с соотношением компонентов воздушно-топливной смеси топливного газа приблизительно между 1,6 и 2,4.
37. Система установки реформинга газа по п. 36, при этом двигатель внутреннего сгорания конфигурируется для отдельной регулировки соотношения компонентов воздушно-топливной смеси топливного газа, температуры на впуске топливного газа, давления впускного коллектора, момента зажигания, скорости двигателя, давления выпускного коллектора и температуры отработанного газа для того, чтобы работать с соотношением компонентов воздушно-топливной смеси топливного газа приблизительно между 1,6 и 2,4.
38. Система установки для реформинга газа по п. 36, при этом двигатель внутреннего сгорания конфигурируется, чтобы производить выхлопной газ, содержащий водород (H2) и моноксид углерода (CO).
