SU1722241A3

SU1722241A3 - Система дл криогенной обработки и накоплени продуктов сгорани тепловой машины

Info

Publication number: SU1722241A3
Application number: SU884613044A
Authority: SU
Inventors: Брайгенти Аттилио
Original assignee: Текномаре С.П.А. (Фирма)
Priority date: 1987-12-04
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1992-03-23
Also published as: US4891939A; CA1304669C; IT1223213B; FR2624200B1; IT8722885A0; DE3840967A1; DE3840967C2; FR2624200A1

Abstract

Изобретение позвол ет повысить эффективность системы дл криогенной обработки и накоплени продуктов сгорани тепловой машины. Из тепловой машины 2 отработавшие газы поступают в охладитель 8, а затем в отделитель 9 конденсата. По трубопроводу 10 часть осушенных газов через смесительную емкость 31 поступает во впускной трубопровод тепловой машины 2. Конденсат по дренажной линии 11 поступает в резервуар 14, а оставшиес в отделителе 9 несконденсировавшиес газы поступают в дегидратирующий контур, в котором последовательно размещены компрессор 3, охладитель 4 газов, сжижающий- перегревающий теплообменник 20 и криогенна емкость 22 дл конденсации-сбора двуокиси углерода. В емкости 22 оасполо- жен змеевик 23, а резервуар 21 дл криогенного кислорода расположен над емкостью 22 и сообщен со змеевиком, в котором происходит испарение кислорода, при помощи замкнутого контура с регулирующим клапаном 26. Пары кислорода поступают во впускной трубопровод машины 2 дл поддержани требуемого состава смеси . 1 з.п.ф-лы, 3 ил. со XI ю о ю 4 со Рнг. /

Description

Изобретение относитс к системе дл криогенной обработки и накоплени продуктов сгорани , с помощью которой газообразные продукты сгорани тепловой машины, которые не могут быть непосредственно отведены от выхлопной трубы в атмосферу , но могут быть легко и экономично собраны, по крайней мере, в одну, имеющую небольшой объем сборную емкость при низких энергетических затратах, причем упом нута система имеет очень небольшой общий вес (более конкретно, но не исключительно, упом нута система находит свое основное применение в системах генерировани энергии тепловых машин, установленных на судовых транспортных средствах, или в неподвижных подводных системах, в частности, если они предназначены дл работы на глубине с требованием значительной независимости между двум пополнени ми запасов, особенно если в дополнение к этому требованию существует необходимость поддержани посто нной массы системы так, чтобы существовало состо ние баланса между весом и подъемной силой в течение всего времени, когда подаетс энерги ).

Еще одним потенциальным применением системы по изобретению вл етс применение в тех случа х, когда требуетс , чтобы транспортные средства или установки , включа наземные или воздушные, работали в услови х окружающей среды, лишенной кислорода или бедной кислородом , и при ограничени х в возможности свободного выхлопа газообразных продуктов сгорани в окружающую среду, что диктует необходимость их накапливани или химической обработки.

Целью изобретени вл етс повышение эффективности системы.

На фиг. 1 показана схема технологического процесса тепловой машины, использующей системы обработки и накоплени продуктов сгорани ; на фиг. 2 - вариант одного из элементов схемы технологического процесса; на фиг. 3 - модификаци схемы технологического процесса.

Схема технологического процесса (фиг.1) включает охлаждающий и дегидратирующий узел I дл отработавших газов тепловой машины 2, компрессор 3, охладитель 4 газов дл охлаждени сжатых обезвоженных газов, криогенную систему 5 дл обработки и накоплени продуктов сгорани и узел 6 дл регенерации газа.

Отработавшие (выхлопные) газы, вытесненные тепловой машиной 2 при высокой температуре, обычно между 350 и 500°С, поступающие по линии 7, охлаждаютс в

охладителе 8 отработавших газов до температуры , несколько более высокой, чем окружающий источник холода, т.е. морска вода и атмосфера, окружающа систему. Этот охладитель 8 может охлаждатьс либо непосредственно потоком внешней окружающей среды, т.е. воды или воздуха, либо промежуточным потоком, охлажденным внешней окружающей средой в дополнительном

0 теплообменнике (не показан). Он должен также обеспечивать радиацию в половину пространства, котора находитс в тени по отношению к солнечной радиации.

Охлажденна смесь затем поступает в

5 отделитель 9 конденсата ткуда осушенна часть уходит по трубопроводу 10 частичного отбора несконденсировавшихс газов, а конденсат уходит по дренажной линии 11, по которой он проходит через клапан 12,

0 управл емый регул тором 13 уровн , и собираетс в резервуаре 14, имеющем отверстие 15, сообщающее резервуар 14 с атмосферой. Оставшиес в отделителе 9 несконденсировавшиес газы поступают по

5 трубопроводу 16 в дегидратирующий контур . Газ в трубопроводе 16, эквивалентный по массовому потоку увеличению в единицу времени массы сухого газа, получаемого при горении в двигателе, состоит из смеси,

0 содержащей двуокись углерода, неизрасходованный кислород, вод ной пар и инертный газ, т.е. газ, не полученный в результате горени , а только лимитирующий максимальную температуру. Дл изобретени точ5 на природа инертного газа не вл етс определ ющим фактором, однако очевидно, что энерги , используема при сжатии газового потока, проход щего по трубопроводу 16, вл етс минимальной, если этот инерт0 ный газ представл ет собой, главным образом , двуокись углерода.

Газ, текущий по трубопроводу 16, проходит через дегидратирующий контур, который содержит отделитель 17 конденсата и

5 осушающий фильтр 18, включающий гигроскопические вещества (обычно, сили кагель), на которых почти полностью адсорбируетс оставшийс вод ной пар, содержащийс в смеси. Охлажденный безводный газ откачи0 ваетс в дегидратирующем контуре с помощью компрессора 3, который всасывает смесь и сжимает ее до давлени , необходимого дл сжижени двуокиси углерода в криогенной системе 5 дл криогенной

5 обработки и накоплени , причем упом нутое давление определ етс массовым и эн- тальпийным балансами в системе 5. После каждой ступени компрессора 3, вл етс ли он одноступенчатым или многоступенчатым , предусмотрен охладитель 4, аналогичный охладителю 8, что позвол ет сделать работу сжати и энтальпию, подводимую к системе 5, минимальными.

Безводный сжатый газ поступает в систему 5 через невозвратный клапан 19 и про- ходит через сжижающий перегревающий теплообменник 20, где упом нута смесь дополнительно охлаждаетс и двуокись углерода частично сжижаетс , причем упом нутый газ охлаждаетс насыщенным паром кислорода из резервуара 21, а кислород при этом перегреваетс .

Сжижение двуокиси углерода завершаетс в криогенной емкости 22 дл конденсации-сбора криогенной двуокиси углерода, охлаждаемой жидким кислородом, который испар етс при низкой температуре в змеевике 23.

Инертные газы, помимо двуокиси углерода и кислорода, присутствующие в сжатом безводном газе, не конденсируютс , извлекаютс и подаютс через клапан 24 и компенсатор 25 давлени к узлу 6 дл регенерации. Клапан 24 приводитс в действие соответствующей управл ющей сие- темой согласно температуре и давлению в емкости 22.

Жидкий кислород, содержащийс в криогенном резервуаре 21, подводитс через регулирующий клапан 26 к змеевику 23, где он испар етс дл извлечени тепла из двуокиси углерода, содержащейс в емкости 22 дл криогенной конденсации-сбора. Эта емкость расположена ниже резервуара 21, чтобы обеспечить естественную циркул - цию кислорода в результате разности плотностей между опускной линией 27 и подъемной линией 28, избега необходимости использовани сложных насосов дл жидкого кислорода. Нагнетательный кла- пан приводитс в действие с помощью соответствующей управл ющей системы дл поддержани давлени в резервуаре 21 на предварительно заданном уровне, превышающем входное давление машины 2.

Кислород, присутствующий в насыщенной паровой фазе в резервуаре 21, вводитс в узел 6 под действием разности давлений между резервуаром 21 и узлом 6 регенерации газа через невозвратный клапан 29, сжижающий (перегревающий) теплообмен- ник 20 и компенсатор 25 давлени . Кислородный пар нагреваетс в теплообменнике 20 до температуры, близкой к окружающей, и смешиваетс в компенсаторе 25 давлени с кислородом и любыми инертными газами, извлеченными из криогенной емкости 22.

Регулирующий клапан 30 дл дополнительного кислорода подводит в успокоитель 31 давлени некоторое количество богатого

кислородом газа, поступающего от компенсатора 25 давлени под действием разности давлений и способного восстановить смесь до состава, необходимого дл тепловой машины 2 и типа используемого инертного газа.

На фиг. 1 позицией 32 обозначен бак дл жидкого или газообразного топлива, используемого в тепловой машине 2.

На фиг. 2 показана та же сама криогенна система 5, что и на фиг. 1, но в которой упом нутый сжижающий (перегревающий) теплообменник 20 выполнен в виде змеевика , расположенного внутри криогенной емкости 22 и соединенного с резервуаром 21 дл криогенного кислорода и с компенсатором 25 давлени .

На фиг. 3 система 5 дл криогенной обработки и накоплени продуктов сгорани аналогична системе 5, показанной на фиг. 1. Сжиженное газовое топливо дл тепловой машины 2, хранимое в криогенном танке 33, используетс таким же образом, что и жидкий кислород, чтобы охладить и сжижить часть сжатых безводных газов из охладител 4, дл того, чтобы добитьс дополнительного снижени температуры и давлени сжижени двуокиси углерода и, следовательно , дополнительного снижени механической энергии, необходимой дл осуществлени сжати в компрессоре 3.

Очевидно, что в этом варианте испаренное и перегретое топливо, покидающее до- полнительныйсжижающий

(перегревающий) теплообменник 34, подаетс к впускному трубопроводу тепловой машины через узел 35 питани , тогда как кислород и инертный газ, присутствующие в дополнительной емкости 36 дл конденсации-сбора криогенной двуокиси углерода, поступают в компенсатор 25 давлени .

Claims

Формула изобретени 1. Система дл криогенной обработки и накоплени продуктов сгорани тепловой машины, содержаща охладитель отработавших газов, отделитель конденсата от охлажденных газов, трубопровод частичного отбора несконденсировавшихс газов во впускной трубопровод тепловой машины, трубопровод выпуска несконденсировавшихс газов в дегидратирующий контур, а котором последовательно размещены компрессор , охладитель газов, трубопровод сжатых газов, сжижающий-перегревающий теплообменник и криогенна емкость дл конденсации-сбора двуокиси углерода, резервуар криогенного кислорода и магистраль подачи криогенного кислорода и резервуара и двуокиси углерода из криогенной емкости во впускной трубопровод тепловой машины, причем сжижающий-перегревающий теплообменник включен в магистраль подачи криогенного кислорода из резервуара во впускной трубопровод, отличающа с тем, что, с целью повышени эффективности, в криогенной емкости установлен змеевик с испар ющимс жидким кислородом, св занный с резервуаром криогенного кислорода при помощи замкнутого контура с регулирующим клапаном поддержани посто нного давлени в кислородном резервуаре.
2. Система по п. 1,отличающа с тем, что магистраль подачи криогенного кислорода и магистраль подачи двуокиси углерода подключены к впускному трубопроводу через успокоитель давлени .

Фиг.Z

,

. j