[实用新型]一种柴油内燃机的节能减排装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柴油内燃机的节能减排装置，尤其涉及一种减少柴油内燃机氮氧化物排放、节省油料的加水辅助燃烧做功装置。 

背景技术

在活塞式内燃机的燃烧室内加水参与燃烧有许多方面的优势是众所周知的。水有防止燃料爆燃的作用，在进气中加入少量水后，可以使用低标号的汽油或柴油，或是提高发动机的压缩比，两者都有提高发动机燃油效率的作用。空气中的水有降低进汽温度的作用，在进气中加入少量水后，燃烧室可以吸入较浓的燃汽，提高了发动机的实际压缩比，可以提高发动机的最大功率。雾化水滴在高温燃烧汽化后，其体积爆发为原来的上千倍，在推动了活塞做功的同时，还有很好的吸热降温作用，可以延长缸体寿命。水雾微滴在燃烧受热后的微爆作用和水蒸汽成份，对油雾的充分燃烧有很大的促进作用。向内燃机内加水有的方法通常分为两种：一种时预先使燃料乳化；一种是直接加水到内燃机中。 

柴油掺水乳化技术，是一项重要的节能技术，已被人们广泛认识并在实际生产中广泛使用。公开号为CN1288934的专利公开了一种掺水乳化技术，在柴油中加入一定比例的水和柴油乳化剂，即可制成乳化柴油。使用乳化柴油不仅能节省燃料，而且乳化柴油的燃烧要比纯柴油燃烧更充分，因此可大大减少燃油废气对环境的污染。该乳化柴油适用于各类国产和进口柴油机，额定功率不变。该方法中，用于内燃机的乳化柴油配比为：柴油80份、水20份、乳化剂0.5-1份；用于燃油锅炉的乳化柴油原料配比为：柴油70份、水30份、乳化剂0.5-1份。经多架试验节油率7.9％，铁路机车实用节油率18.2％。用于各种柴油机，烟度和有害气体排放比燃烧纯柴油下降25-75％；用于各类燃油锅炉，二氧化硫排放浓度下降47％、烟尘排放浓度下降57％。该方法通过间接向内燃机内加水，节省了燃油，降低了尾气中有害物质的排放量，但在使用时，需要提前对柴油进行乳化，再加入柴油机中，操作起来比较繁琐。 

有效减少柴油内燃机氮氧化物排放的直接喷水装置（《国际船艇》2001年第2期）一文公开了向发动机直接喷水的装置。该直接喷水装置所形成的低NO_x排放技术，就是基于低油耗和低NO_x排放获得平衡的。它巧妙地调整了燃烧过程中柴油机循环的二次调谐原理。最为熟悉的是向燃烧室内直接喷射燃料与水的混合物。柴油机内NO_x的形成，是因为燃烧室内局部性的燃烧温度过高而造成的。在燃烧过程中，通过降低高温部位的温度，就可以减少NO_x的形成。水分子有很高的能量吸收能力降低了峰值燃烧温度，由此减少了在燃烧反应中NO_x的产生。水在此方面有着积极的作用，这是众所周知。向燃烧室直接喷水技术的优势，减少了50－60％的柴油机排放中氮氧化物的含量；可调喷射时间和喷射定时以达到最佳状态；在无水运转状态下的良好的机械运转性能；该技术避免了目前乳化油技术存在的乳化不稳定性、喷射管内的空泡危险性，以及燃烧室空气加湿法（HAM）对燃烧室部件的腐蚀。通过水对燃烧室的高温部位的冷却，以达到减少氮氧化物气体的排放量。该装置设计概念中的基本要素，是能同时喷射燃料和水的复合喷射阀，这种复合喷射阀一个喷嘴喷水，另一个喷射燃料。喷水是为了冷却燃烧室，以便在在燃烧时，形成较低的氮氧化物。喷入燃烧室的水通过过滤，高压水泵将其压力提升至200－400bar（204－408kg/cm²），再经过压力调节阀，将水压调整至与负荷相匹配的准确压力，供给喷射阀。为了保证安全，在通向各燃烧室的管路中，设有灵敏度极高的机械式截止阀，以防止管路中流有过量的压力水。喷水定时和周期实施电子控制，可以通过控制单元程序（通过键盘操作）进行调整。而喷水量即水与燃料之比，是通过喷射时间的长短来控制的。当机器采用重油（HFO）时，氮氧化物的排放大致为5～7克/千瓦时；机器采用船用燃油（MDO）时，氮氧化物的排放是4～6克/千瓦时；喷水/喷燃料之比为0.4～0.7；对输出功率没有影响；对水质的要求为：喷入燃烧室的自来水或蒸馏水应达到下列指标：PH 5－8；硬度不大于10度（dH）；盐份不大于80毫克/升。但是，该装置造价比较昂贵。 

随着全球能源的日益紧张，满足控制氮氧化物(NO_x)排放的法规要求也日益严格，对产生较少的有害气体、能充分燃烧燃油的节能减排发动机的需要不断增加，对添加水到燃烧过程中以减少NO_x排放的改进的方法的需要也同样在增加。 

实用新型内容