[实用新型]LNG发动机废气重整装置

说明书

技术领域

本实用新型属于LNG发动机余热应用领域，具体涉及一种LNG发动机废气重整装置。

背景技术

液化天然气(LNG)作为发动机的代用燃料，生命周期内温室气体排放量低，正受到国内外的广泛关注。但天然气中的主要成分甲烷燃烧速度慢，使纯天然气发动机燃烧定容度低，导致热效率不高，并且，天然气发动机在低负荷运行工况时易出现稀燃失火等问题，同时，在发动机气门重叠期，扫气过程存在天然气的逃逸，使得HC排放增加，这些问题成为天然气发动机的发展阻力。相比之下，氢气火焰传播速率快、稀薄燃烧极限高，天然气掺氢燃烧能加快其火焰传播速度，缓解后燃现象，促使天然气完全燃烧。

研究表明，将天然气发动机结合废气重整再循环技术(REGR)技术，将含有未燃性甲烷气体的部分废气混合LNG燃料通过重整器产生富氢气体，重新引入发动机，可以实现天然气发动机的掺氢燃烧，从而提升发动机热效率，并减少HC排放。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种结构简单、易操作且催化效果好的LNG发动机废气重整装置。

为实现上述目的，本实用新型所设计的LNG发动机废气重整装置，包括筒形反应外壳、设置在所述筒形反应外壳前端的中空前端盖、设置在所述筒形反应外壳后端的中空后端盖、安装在所述中空前端盖中心位置进气孔的进气管、安装在所述中空后端盖中心位置出气孔的废气排气管及内置在所述筒形反应外壳空腔中的反应管束；还包括安装在所述中空前端盖内腔中的半球形前套、安装在所述中空后端盖内腔中的半球形后套、衬在所述半球形前套前气腔内的前管板及衬在所述半球形后套后气腔内的后管板；

所述前气腔内的中间位置处轴向布置有将前气腔分割成进气腔和排气腔的隔板；所述反应管束包括一级反应管束和二级反应管束，所述一级反应管束的一端插入所述前管板且位于所述隔板上方的管孔中，所述一级反应管束的另一端插入所述后管板上部的管孔中，所述二级反应管束的一端插入所述前管板且位于所述隔板下方的管孔中，所述二级反应管束的另一端插入所述后管板下部的管孔中；

所述筒形反应外壳空腔内轴向布置有至少两个环形折流板，且每个所述环形折流板的外径与所述筒形反应外壳的内径相等，所述一级反应管束和所述二级反应管束均穿过每个所述环形折流板；

所述进气管的外管与所述中空前端盖内腔连通，所述进气管的内管穿过所述进气孔直至所述内管插入所述半球形前套的前气腔内，且所述内管位于所述隔板的上方；天然气加气管和水蒸气加气管均穿过所述外管直至插入所述内管内；

重整气排气管的端部穿过所述中空前端盖直至插入所述半球形前套的前气腔内，且所述重整气排气管位于所述隔板的下方。

进一步地，还包括穿过所述中空后端盖底部直至插入所述半球形后套后气腔内的空气补充管。

进一步地，所述反应管束的每个管内堆积有均匀涂覆有重整制氢催化剂Ni的氧化铝颗粒物，每个所述管外周缘上涂覆有DOC催化剂，所述管内堆积的均匀涂覆有重整制氢催化剂Ni的氧化铝颗粒物中间留有防止堵塞的通孔；且所述管的内径与涂覆有重整制氢催化剂Ni的氧化铝颗粒物的外径比为2～3倍。

进一步地，所述一级反应管束为多根管堆叠成多层结构的一级反应管束，所述二级反应管束为多根管堆叠成多层结构的二级反应管束，且每相邻所述管之间均留有间隙。

进一步地，所述一级反应管束与所述二级反应管束之间的间隙为1.2～1.7倍。

进一步地，所述环形折流板的个数为两个，且两个所述环形折流板最小间距为所述筒形反应外壳内径的1/3～1/2，两个所述环形折流板最大间距为所述管外径的171倍的0.7～0.76方。

进一步地，两个所述环形折流板之间布置有盘形折流板，所述盘形折流板上开有供所述反应管束的管穿过的通孔，且通孔的内径与所述管的外径相等。

进一步地，所述中空前端盖通过前连接法兰固定安装在所述筒形反应外壳的前端，所述中空后端盖通过后连接法兰固定安装在所述筒形反应外壳的后端。

进一步地，所述进气管的端部设置有用于调节所述内管废气进入量的REGR阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：利用部分废气余热进行废气重整反应，将重整产生的氢气通入发动机中，实现天然气在线掺氢，有效提高燃料利用率和发动机效率，实现较大幅度的节能与减排；并且采用了双管程，提高传热系数，从而提高重整的效率；另外，反应管束采用管式固定床结构，结构简单，热效率大，催化剂可反复使用，温度敏感且转化率高。

附图说明