[发明专利]一种给二甲醚升压以便将其供给发动机的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用惰性气体给发动机燃料二甲醚升压以便将其供给发动机的方法和装置，特别是一种用高压惰性气体给替代柴油作为柴油发动机燃料的二甲醚升压以便将其供给柴油发动机的方法和装置。

背景技术

能源在国民经济中占有极重要的地位，无论是工农业生产，还是人们的日常生活都一刻也离不了各种形式的能源，仅就交通运输而言，随着我国经济的发展，我国使用的机动车数量快速增长，根据2011年6月17-18日中国上海《节能与新能源汽车发展战略研讨会》的资料统计，2010年我国汽车保有量已达到9086万辆，公路运输和城市客运车辆共有1297.84万辆，这些车辆消耗大量汽油、柴油，据粗略统计，2010年柴油消费量大约为13792万吨。这些燃料油均需由石油炼制。我国是贫油国家，石油资源远不能满足国内消耗的需求，需要从世界各地进口大量石油，目前我国石油的每年进口量已超过每年消耗量的50％，大大超过30％这一国际公认的安全警戒线。石油对外依存度的增加，直接影响国家的安全。

我国煤炭资源比较丰富，用煤替代石油是我国能源政策的一条重要出路，用煤炭可以方便的制造二甲醚。国家发改委[2006]1404号文件中指出：“二甲醚有望成为石油替代产品”；“发展二甲醚等煤基醇醚燃料有利于迅速缓解石油供应短缺的矛盾，是近期替代工作的重点”；“二甲醚是具有极好发展前景的能源替代产品，是非常适合我国能源结构的替代燃料”。因此，充分利用煤炭资源，将其转化为清洁燃料二甲醚，对调整我国能源结构，缓解石油资源短缺的压力具有重要的战略意义。

二甲醚是无色，几乎无毒，无腐蚀性的气体，沸点-24.9℃，其在室温下的蒸气压约为0.5Mpa。在上海世博会期间，上海市汽车公司等单位制造了10辆使用柴油的公交车，改用二甲醚作为燃油，研究与使用结果表明二甲醚的动力性能超过柴油机，用二甲醚代替柴油可使发动机的功率提高10-15％，热效率提高2-3％，排气中氧化氮与一氧化碳等污染物含量降低，显示出二甲醚替代柴油的良好前景。二甲醚一般可由煤气化制得的CO和H₂合成甲醇后，由甲醇脱水制得。也可由能转化成一氧化碳与氢的物质，包括煤层气，焦炉煤气，钢铁厂剩余煤气和生物质等制造。目前由煤制二甲醚的生产技术已成熟，我国已有万吨级的生产厂，价格低于柴油。

二甲醚的生产与使用研究已证明，二甲醚是可以实际使用的极有价值的柴油替代品。但是，目前二甲醚的实际使用尚存在一些技术上的困难。

一般柴油发动机的工作情况如图1所示，高压泵从柴油箱将柴油抽出，在高压泵中将柴油压到10Mpa以上，再经喷嘴以雾状喷入发动机的气缸，点火燃烧对外作功。这种装置不能直接使用二甲醚，因为柴油箱若改为二甲醚罐，在室温下，其中的液体二甲醚系处于气液平衡的饱和状态，二甲醚罐内的压力约为0.5Mpa，当高压泵从二甲醚罐内抽出的二甲醚流到高压泵的入口时，二甲醚的压力将从其饱和蒸气压降到饱和蒸气压之下，二甲醚将发生气化而产生二甲醚气体，因此二甲醚将以汽液混合液的形态进入高压泵的缸体，这时，此汽液混合物将很快被提压到高于饱和蒸气压的压力，气体二甲醚将很快冷凝液体，从液体气化变气体，体积急速膨胀，从气体冷凝成液体体积就急速缩小，二甲醚迅速气化，冷凝，相应的体积交替膨大，缩小将使汽液混合物急剧的振荡与冲撞，使高压泵体受到强烈冲击以致损坏，不能长期连续运转。为了避免这一现象的产生，必需提高高压泵入口处二甲醚的压力，使它高于二甲醚的饱和蒸气压，例如0.8Mpa左右，这样高压泵入口处二甲醚的压力不会低于其饱和蒸汽压(即0.5MPa)，二甲醚就不会气化产生气体，从而保证高压泵的正常运转，使发动机能正常工作。

目前使用的提高高压泵入口压力的方法是在燃料箱(二甲醚罐)至高压泵的管路上安装一个加压泵，其流程如图2所示，用加压泵从二甲醚罐中(其中压力为二甲醚的饱和蒸气压0.5Mpa)将二甲醚抽至加压泵内，用加压泵使其压力提高到一定高度，譬如比其饱和蒸气压高0.3Mpa左右，然后送到高压泵的入口，这样高压泵入口处的压力就不会降至二甲醚的饱和蒸气压之下，从而避免气化现象，保证高压泵能正常运转，这一方法的关键是必需保证加压泵能长期连续运转。因为对于使二甲醚增压的加压泵的技术要求高，所以加压泵的制造难度大，价格高，而且需要有合适的润滑剂进行润滑，至今这些难题尚未完全解决，阻碍了这个方法的实际应用。

发明内容

本发明的技术方案为：