Установка комплексной обработки отработавших газов судовых двигателей внутреннего сгорания

Установка комплексной обработки отработавших газов судовых двигателей внутреннего сгорания включает в себя: циклонно-пенный аппарат, озонаторный агрегат, насос, сетчатый фильтр, теплообменник, шибер. Схема работает следующим образом. Часть отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания поступает через регулирующий шибер в теплообменник, где охлаждается и подается в циклонно-пенный аппарат, а отобранная теплота направляется на нужды теплоснабжения. Вода из-за борта забирается насосом через сетчатый фильтр и направляется в циклоннщ-пенный аппарат. Озон, генерируемый в озонаторном агрегате, подается в нижнюю часть водяной емкости циклонно-пенного аппарата. В нем отработавшие газы проходя через пену, насыщенную озоном, очищаются от вредных примесей и, насыщаясь кислородом, преобразуются в искусственную газовую смесь, направляемую во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания. Отработанная в циклонно-пенном аппарате вода сливается в цистерну сточных вод.

Полезная модель относится к энергетическому машиностроению. Преимущественная область использования - снижение токсичности отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и улучшение их экономических показателей.

Известен способ (патент на изобретение 2262615 С2) «Способ комплексного повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей энергетических установок» [1].

Его недостатком является отсутствие обработки исходной воды перед циклонно-пенным аппаратом (ЦПА), а также не предусмотрено использование отработанной воды из ЦПА, имеющей повышенную кислотность (рН до 12), для очистки стоков в цистерне исходных сточных вод (СВ).

Известен способ (патент на изобретение 2027870) «Способ снижения токсичности отработавших газов энергетический установки и устройство для его осуществления» [2].

Его недостатком является содействие активизации процессов электрохимической коррозии на деталях и узлах энергетических установок (ЭУ) из-за повышенного содержания в рециркулируемой части ОГ сернистых соединений SO_Х Эти соединения, взаимодействуя с водяными парами, также образующимися в процессе сгорания топлива, образуют сернистую (H₂SO₃ ) кислоту. Кроме того, применение данного способа не способствует снижению тепловой напряженности деталей цилиндро-поршневой группы, уменьшению нагарообразования и возможности форсировки ЭУ, приводит к абразивному износу деталей ЭУ частицами, содержащимися в рециркулируемой части ОГ, и увеличению дымности ОГ до 10%.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, повышение за счет этого экологической безопасности ДВС, увеличение их ресурса и улучшение экономических характеристик.

Технический результат полезной модели состоит в разработке способа увеличения процента рециркуляции ОГ, подготовки искусственной газовой смеси (ИГС), насыщение ее кислородом (O₂) и парами воды (Н₂О), утилизации теплоты ОГ, повысив тем самым экологическую безопасность и экономические показатели ДВС.

Устройство для повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей ДВС включает мокрую очистку ОГ в ЦПА озонированной водой, получение из ОГ ИГС в ЦПА путем насыщения О₂ за счет разложения озона О₃О+O₂, рециргуляция ИГС с регулированием их расхода и влагосодержания, утилизации теплоты ОГ.

Установка комплексной обработки ОГ судовых ДВС включает в себя:

- ЦПА,

- озонаторный агрегат,

- насос,

- сетчатый фильтр,

- теплообменник,

- шибер.

Принципиальная схема установки комплексной обработки ОГ судовых ДВС представлена на схеме.

Система работает следующим образом. Часть ОГ из ДВС поступает через регулирующий шибер в теплообменник, где охлаждается и подается в ЦПА, а отобранная теплота направляется на нужды теплоснабжения. Вода из-за борта забирается насосом через сетчатый фильтр и направляется в ЦПА. Озон, генерируемый в озонаторном агрегате подается в нижнюю часть водяной емкости ЦПА. В нем ОГ, проходя через пену, насыщенную озоном, очищаются от вредных примесей и, насыщаясь кислородом, преобразуются в ИГС, направляемую во впускной коллектор ДВС. в ЦПА вода сливается в цистерну СВ.

Число, назначение и работа функциональных единиц обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.

Оптимальное исполнение данной установки в виде блочного устройства на общей раме. Также возможен вариант исполнения отдельными модулями.

Подобная установка может быть использована для комплексной обработки ОГ судовых и стационарных ДВС различного назначения.

Предлагаемая полезная модель позволит обеспечить наиболее полную очистку ОГ, их насыщение кислородом, достижение высокой степени рециркуляции ОГ, за счет чего будут достигаться высокие технико-экономические и экологические показатели ДВС.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фигура 1 представляет собой принципиальную схему установки комплексной обработки ОГ судовых ДВС.

Установка комплексной обработки отработавших газов судовых двигателей внутреннего сгорания включает в себя:

- ЦПА,

- озонаторный агрегат,

- насос,

- сетчатый фильтр,

- теплообменник,

- шибер.

Схема работает следующим образом. Часть ОГ из ДВС (поз.2) поступает через регулирующий шибер в теплообменник (поз.4), где охлаждается и подается в ЦПА (поз.5), а отобранная теплота направляется на нужды теплоснабжения. Вода из-за борта забирается насосом (поз.7) через сетчатый фильтр (поз.6) и направляется в ЦПА. Озон, генерируемый в озонаторном агрегате (поз.8), подается в нижнюю часть водяной емкости ЦПА (поз.5). В нем ОГ, проходя через пену, насыщенную озоном, очищаются от вредных примесей и, насыщаясь кислородом, преобразуются в ИГС, направляемую во впускной коллектор ДВС (поз.2). Отработанная в ЦПА вода сливается в цистерну СВ. Управление шибером, отбирающим ОГ, осуществляется электромагнитным клапаном (поз.3), управляемым датчиком температуры (поз.1).

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Результат достигается тем, что ОГ ДВС проходят очистку в соответствии с принципиальной схемой установки комплексной обработки ОГ судовых ДВС, представленной на фигуре 1, следующим образом.

По достижении ДВС (поз.2) рабочей температуры срабатывает датчик температуры (поз.1) и подает сигнал электромагнитному клапану (поз.3), который открывает шибер. Шибер отбирает необходимое количество ОГ из выхлопного коллектора ДВС и подает их на теплообменник (поз.4), утилизирующий часть тепла газов и отводит его на использование в теплоснабжении судна. Озон, генерируемый в озонаторном агрегате высокой производительности (поз.8), подается в нижнюю часть водяной емкости ЦПА. В ЦПА (поз.5) охлажденные до 80°С ОГ очищаются от СО₂ на 40%, S на 50%, СО на 45%, N на 35%, сажи до 100% и насыщаются кислородом за счет разложения озона О ₃О+О₂. На подпитку ЦПА подводится фильтрованная в сетчатом фильтре (поз.6) насосом (поз.7) забортная вода. Отработанная вода с повышенной кислотностью (рН до 12) поступает в цистерну исходных СВ, а очищенные ОГ возвращаются во впускной коллектор ДВС (поз.2) в виде ИГС. Остаточный озон диссоциирует в трубопроводе, тем самым увеличивает содержание кислорода в ИГС. Уменьшение вредных веществ в ОГ и частичное восстановление количества О ₂ позволяет увеличить процент рециркуляции (до 30%). Кроме этого, ИГС на выходе из ЦПА имеет влажность (95-100%), что поможет существенно снизить содержание воды в водо-топливной эмульсии, а возможно и совсем отказаться от ее применения.

Таким образом, число, назначение и работа функциональных элементов системы обеспечивают полное и комплексное решение поставленной задачи.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Патент Российской Федерации RU 2262615 С2 Способ комплексного повышения экологической безопасности и улучшения экономических показателей энергетических установок.

2. Патент Российской Федерации RU 2027870 С1 Способ снижения токсичности отработавших газов энергетический установки и устройство для его осуществления.

Установка комплексной обработки отработавших газов судовых двигателей внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что содержит в своем составе шибер, охлаждающий теплообменник, фильтр забортной воды, озонаторный агрегат, подающий озон в циклонно-пенный аппарат, в котором осуществляется контакт отработавших газов со вспененной озонированной водой для образования искусственной газовой смеси, очищенной и насыщенной кислородом, предназначенной для перепуска во впускной коллектор двигателя.