[发明专利]废气—燃料重整再循环天然气发动机系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种废气—燃料重整再循环天然气发动机系统及控制方法，包括发动机、燃料供给装置、给所述燃料供给装置供给的气罐、重整器及中冷器。直接利用发动机燃料与O2、水蒸气发生多种重整反应产生富含H2、CO的重整气体，且产H2效率高，实现在线制取氢气，避免提供额外的燃料存储装置或氢气储存罐，提高了安全性并且减小了整个系统的体积；采用了双管程，提高传热系数，从而提高重整的效率；重整气中含有大量H2，能提高缸内燃烧速度，拓宽稀薄燃烧极限；循环废气能稀释进气管中氧浓度，提高工质比热容，降低缸内燃烧温度；重整气和循环废气两者相结合可实现天然气发动机稳定低温稀薄燃烧，同时降低HC、CO和NOx。

主权项

一种废气—燃料重整再循环天然气发动机系统，包括发动机(200)、设置在所述发动机(200)内给所述发动机(200)供燃料的燃料供给装置(203)、给所述燃料供给装置(203)供给的气罐(201)、重整器(100)及中冷器(206)；所述重整器(100)包括筒形反应外壳(101)、设置在所述筒形反应外壳(101)前端的中空前端盖(102)、设置在所述筒形反应外壳(101)后端的中空后端盖(103)、安装在所述中空前端盖(102)中心位置进气孔(102a)的进气管(106)、安装在所述中空后端盖(103)中心位置出气孔(103a)的废气排气管(107)及内置在所述筒形反应外壳(101)空腔中的反应管束(120)，所述进气管(106)通过排气管(204)与所述发动机(200)出气口相连，所述废气排气管(107)的第一路通过废气旁通管(209)与所述中冷器(206)的第二冷却管(206b)相连通，所述废气排气管(107)的第二路与外界连通，所述中冷器(206)出口通过混合管(207)与所述发动机(200)的发动机进气管(205)相连；其特征在于：所述重整器(100)还包括安装在所述中空前端盖(102)内腔中的半球形前套(117)、安装在所述中空后端盖(103)内腔中的半球形后套(118)、衬在所述半球形前套(117)前气腔(123)内的前管板(115)及衬在所述半球形后套(118)后气腔(124)内的后管板(119)；所述前气腔(123)内的中间位置处轴向布置有将前气腔(123)分割成进气腔(123a)和排气腔(123b)的隔板(116)；所述反应管束(120)包括一级反应管束(120a)和二级反应管束(120b))，所述一级反应管束(120a)的一端插入所述前管板(115)且位于所述隔板(116)上方的管孔(114)中，所述一级反应管束(120a)的另一端插入所述后管板(119)上部的管孔(114)中，所述二级反应管束(120b)的一端插入所述前管板(115)且位于所述隔板(116)下方的管孔(114)中，所述二级反应管束(120b)的另一端插入所述后管板(119)下部的管孔(114)中；所述筒形反应外壳(101)空腔内轴向布置有至少两个环形折流板(108)，且每个所述环形折流板(108)的外径与所述筒形反应外壳(101)的内径相等，所述一级反应管束(120a)和所述二级反应管束(120b)均穿过每个所述环形折流板(108)；所述进气管(106)的外管(106a)与所述中空前端盖(102)内腔连通，所述进气管(106)的内管(106b)穿过所述进气孔(102a)直至所述内管(106b)插入所述半球形前套(117)的前气腔(123)内，且所述内管(106b)位于所述隔板(116)的上方；水蒸气产生器通过水蒸气加气管(111)与所述内管(106b)连通，所述气罐通过燃料加气管(110)与所述内管(106b)连通；重整气排气管(113)的进气端穿过所述中空前端盖(102)直至插入所述半球形前套(117)的前气腔(123)内，所述重整气排气管(113)出气端与所述中冷器(206)的第一冷却管(206a)相连通，且所述重整气排气管(113)位于所述隔板(116)的下方。