система очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания

Формула изобретения

СИСТЕМА ОЧИСТКИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ОГ ДВС), содержащая бак запаса концентрированной щелочи с дозатором, насос и аппарат очистки, включающий в себя бак с водой, к которой добавлена щелочь для обеспечения рН 7,5-8,0, и вертикальный отрезок трубопровода подвода ОГ из ДВС под слой воды в бак аппарата, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит бак рабочего раствора щелочи с регулятором уровня, охладитель рабочего раствора и трубопровод подпитки воды, аппарат очистки дополнительно снабжен сепаратором, установленным на выходе ОГ из аппарата, полой цилиндрической камерой, установленной в баке аппарата и охватывающей вертикальный отрезок трубопровода подвода ОГ из ДВС, и патрубками с запорной арматурой для регулирования уровня, при этом трубопровод подвода ОГ из ДВС выполнен Г-образным и на горизонтальном его участке установлена форсунка для подачи рабочего раствора щелочи в поток ОГ, а нижняя часть его вертикального участка оснащена диспергатором потока газа в слое жидкости, причем аппарат очистки с патрубками регулирования уровня, бак рабочего раствора, насос, охладитель рабочего раствора и форсунка подачи рабочего раствора соединены между собой последовательно, трубопровод подпитки водой подключен к баку рабочего раствора щелочи через регулятор уровня, а бак запаса концентрированной щелочи - через дозатор щелочи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Известно устройство, обеспечивающее очистку ОГ ДВС, в котором нижняя часть прямоугольного корпуса образует водяную ванну, через ванну проходит S-образная труба подачи ОГ [1]. ОГ подаются в нижнее колено и проходят через встроенный в него эжектор, где смешиваются с водой.

Недостатками устройства являются низкая эффективность очистки особенно на долевых режимах работы ДВС, обусловленная инерционностью используемого метода и невозможностью обеспечения устойчивой работы эжектора во всем диапазоне нагрузок, низкая надежность, обусловленная возможностью понижения уровня воды из-за испарения, малая поверхность контакта фаз между газами и жидкостью.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа пенная система очистки ОГ ДВС, содержащая бак с устройством подачи концентрированной щелочи, насос и аппарат очистки, включающий бак с водой, к которой добавляется щелочь до получения раствора с рН 7,5-8,0, встроенный охладитель жидкости и вертикальный отрезок трубопровода, по которому проходит поток ОГ из ДВС под слой раствора щелочи в баке [2]. Поток ОГ вращает турбинку, приводящую в движение мешалку для вспенивания раствора.

Недостатками прототипа являются низкая надежность, обусловленная возможностью понижения уровня раствора из-за испарения воды, и низкая эффективность, обусловленная плохо развитой поверхностью контакта ОГ с раствором щелочи, повышенным сопротивлением аппарата, отсутствием возможности регулировать уровень раствора в аппарате для изменения объема раствора, вовлекаемого в контакт с ОГ.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы системы очистки ОГ из ДВС.

Цель достигается тем, что в систему очистки дополнительно включены бак рабочего раствора щелочи с регулятором уровня, охладитель рабочего раствора и трубопровод подпитки воды, аппарат очистки дополнительно снабжен сепаратором, установленным на выходе ОГ из аппарата, полой цилиндрической камерой, установленной в баке аппарата и охватывающей вертикальный отрезок трубопровода подвода ОГ из ДВС, и патрубками с запорной арматурой для регулирования уровня, при этом трубопровод подвода ОГ из ДВС выполнен Г-образным, на его горизонтальном участке установлена форсунка для подачи рабочего раствора щелочи в поток ОГ, а нижняя часть вертикального участка оснащена диспергатором потока газа в слое жидкости, причем аппарат очистки с патрубками регулирования уровня, бак рабочего раствора, насос, охладитель рабочего раствора и форсунка подачи рабочего раствора соединены между собой последовательно, трубопровод подпитки водой подключен к баку рабочего раствора щелочи через регулятор уровня, а бак запаса концентрированной щелочи - через дозатор щелочи.

На чертеже представлена схема предлагаемой системы очистки ОГ, содержащая бак 1 запаса концентрированного раствора щелочи, связанный через дозатор 2 с баком 3 рабочего раствора, который через центробежный насос 4 связан с аппаратом очистки ОГ, в баке 5 которого, заполненном рабочим раствором, размещена вертикальная цилиндрическая контактная камера 6. В контактной камере 6 концентрично расположен вертикальный участок трубы 7 подвода ОГ, имеющей Г-образую форму, снабженный диспергатором 8 потока ОГ. Горизонтальный участок трубы 7 выведен через боковую стенку бака 5, жестко закреплен на ней и снабжен форсункой 9 для распыливания рабочего раствора в потоке ОГ. В верхней части бака 5 аппарата очистки ОГ размещен сепаратор 10 отделения капельной влаги от потока очищенных газов, снабженный вертикальным выходным патрубком 11. В нижней части бака 5 размещен трубопровод 12 отвода отработавшего раствора, сообщающий аппарат очистки ОГ с баком 3 рабочего раствора и оборудованный входными патрубками 13 с запорной арматурой для регулирования уровня в аппарате очистки ОГ. Бак 3 оснащен трубопроводом подпитки 14 с регулятором уровня 15, а линия подачи рабочего раствора к форсунке 9 оснащена охладителем 16 рабочего раствора и трубопроводом 17 опорожнения бака 3 с помощью насоса 4.

Система работает следующим образом.

Рабочий раствор щелочи из бака 3 подается насосом 4 через форсунку 9 в трубу 7 подвода ОГ и вместе с газами поступает в цилиндрическую камеру 6, заполненную рабочим раствором. Газы при выходе через диспергатор 8 под слой раствора образуют чрезвычайно развитую поверхность контакта в виде пены, которая поднимается по камере 6, охлаждаются, очищаются от частиц сажи, NO_х, СН и SO_х и отводятся в атмосферу через сепаратор 10 и патрубок 11, а отработавший раствор щелочи по трубопроводу 12 сливается в бак 3, куда по мере уменьшения поглотительной способности рабочего раствора добавляется концентрированная щелочь из бака 1, а по мере снижения уровня - вода через регулятор 15. Отработавший раствор из бака 3 может быть удален из системы по трубопроводу 17. Охлаждение рабочего раствора по мере его прогревания перед подачей в форсунку 9 осуществляется в охладителе 16.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности и эффективности очистки ОГ за счет увеличения продолжительности и качества контакта раствора щелочи и ОГ, исключения возможности понижения уровня раствора щелочи в аппарате и уменьшения сопротивления аппарата (исключения турбины).