CZ366099A3 - Vícefázový agregát obsahující saze a jeho výroba - Google Patents

Description

Zařízení pro zpracování směsí plynů

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro zpracování směsí plynů,zejména odplynů organických uhlovodíků, tvořeného spalovacím motorem, spojeným s poháněným ústrojím,zpravidla generátorem elektrického napětí, přičemž spalovací motor je v sací části napojen na přívodní potrubí směsí plynů a výfukové potrubí tohoto motoru je opatřeno lambda sondou.

Dosavadní stav techniky

Známá zařízení pro zpracování odplynů organických uhlovodíků s koncentracemi desítek až tisíců g/m³ využívají obvykle dvoustupňové uspořádání . První stupeň zachycuje cca 90 % uhlovodíků metodou nízkoteplotní absorpce do identických nebo podobných látek a druhým stupněm je obvykle adsorpční zařízení, které zabezpečí dosažení požadovaného emisního limitu. Takto uspořádaný druhý stupeň rekuperačního zařízení je obvykle investičně i provozními náklady stejně náročný jako stupeň první, přestože obvykle zachycuje pouze 8% par uhlovodíků. Podstatnou nevýhodou je vážné nebezpečí přehřátí a následný požár adsorpční náplně, které lze omezit, ale ne zcela vyloučit, za cenu komplikovaného a drahého řídícího systému.

Druhým typem těchto zařízení jsou systémy využívající membrán s póry takové velikosti, že jimi prochází vzdušina bez par uhlovodíků. Tento proces ale vyžaduje velké tlakové spády a odplyny je nutno stlačovat, což vzhledem k jejich výbušnosti je technicky náročné. I tato zařízení jsou investičně a provozně velmi náročná a kompresí odplynů výrazně stoupá nebezpečí výbuchu.

V minulosti provedená zařízení, využívající spalovací motor pro likvidaci emisí organických uhlovodíků neumožňovala udržení stabilního provozního režimu a dosažení platných emisních limitů.

Cílem vynálezu je proto vytvoření zařízení, které při nepodstatném zvýšení výrobních nákladů umožní udržení stabilního provozního režimu a dosažení platných emisních limitů.

Podstata vynálezu

- 2 Vytyčeného cíle je dosaženo zařízením podle vynálezu, které je tvořeno spalovacím motorem , spojeným s poháněným ústrojím, zpravidla generátorem elektrického napětí, přičemž spalovací motor je v sací části napojen na přívodní potrubí směsí plynů a výfukové potrubí tohoto motoru je opatřeno lambda sondou. Podstata zařízení spočívá v tom, že přívodní potrubí směsí plynů je spojeno s potrubím přídavného paliva s řízeným ventilem a potrubím přídavného vzduchu s řízeným ventilem, přičemž lambda sonda je napojena na řídící jednotku a na tuto řídící jednotku je napojen rovněž řízený ventil v potrubí přídavného paliva a řízený ventil v potrubí přídavného vzduchu. Spalovací motor je řízen řídící jednotkou, která na základě údaje lambda sondy řídí ventil v potrubí přídavného paliva a ventil v potrubí přídavného vzduchu. Přívodní potrubí směsí plynů je zpravidla opatřeno ještě snímačem tlaku, napojeným na řídící jednotku a tato řídící jednotka může být spojena rovněž s ústrojím, které je poháněno spalovacím motorem. Spalovací motor je potom řízen řídící jednotkou, zpracovávající údaje lambda sondy,snímače tlaku a požadavku výkonu ústrojí, které je poháněno spalovacím motorem, případně pouze údaje lambda sondy a požadavku výkonu ústrojí, které je poháněno spalovacím motorem nebo údaje lambda sondy a snímače tlaku. Zejména v případech, kdy směsí plynů jsou odplyny uhlovodíků, je ve směru přívodu těchto odplynů předřazen absorpční stupeň a přívodní potrubí směsí plynů je opatřeno řízeným ventilem, napojeným na řídící jednotku. Tak se dosáhne regulace přívodu směsí plynů do spalovacího motoru. V případě, kdy odplyny obsahují několikanásobek množství uhlovodíků, optimálního pro spalovací motor, je uveden do chodu zmíněný absorpční stupeň, ve kterém dochází k absorpci odplynů do podchlazených kapalných uhlovodíků, většinou stejného složení jako páry v odplynech. Tak se podstatná část uhlovodíků zkapalní a vrátí zpět k použití. Absorpční stupeň je zpravidla tvořen absorpční kolonou ke zchlazení a zkapalnění odplynů. Za tím účelem je absorpční kolona zpravidla opatřena chladícím zařízením. Absorpční proces je přitom řízen teplotou podchlazené kapaliny, k umožnění očekávaného výkonu spalovacího motoru při dosažení předepsaných emisních limitů. Ve směru přívodu odplynů je před absorpční kolonu zařazen do přívodního potrubí ventilátor, odsávající odplyny ze znečištěného prostoru . Do přívodního potrubí směsí plynů je zařazen ve směru jejich přívodu před ventilátor regulátor tlaku pro udržení potřebného tlaku v zařízení. Ve směru přívodu přídavného vzduchu je před řízený ventil v potrubí přídavného vzduchu umístěna neprůbojná armatura. Tím je zabráněno dalšímu průniku ohně do potrubí

- 3 přídavného vzduchu při případném vznícení směsi v okruhu spalovacího motoru. Pro zamezení vniknutí ohně do přívodního potrubí směsí plynů před absorpční kolonou je rovněž před tuto kolonu umístěna neprůbojná armatura a proti vniknutí ohně do absorpční kolony je umístěna neprůbojná armatura také za absorpční kolonu ve směru přívodu směsí plynů.

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiloženém výkrese.

Příklad provedení vynálezu

V daném příkladu provedení je znázorněno zařízení pro čištění benzínových par ze skladu benzínu, sestávající ze dvou stupňů, ze stupně 18 se spalovacím motorem 10 a stupně absorpčního 17 s absorpční kolonou 5 . Přívodní potrubí 1 směsí plynů je na vstupu do zařízení opatřeno regulátorem tlaku 2 , přičemž do přívodního potrubí 1 směsí plynů je za regulátorem tlaku 2 zařazen ventilátor 3 , za kterým je zařazena neprůbojná armatura 4 a přívodní potrubí 1 směsí plynů pokračuje dále do absorpční kolony 5 , z níž pokračuje další část přívodního potrubí 1.1 , na kterou je napojen rekuperační výměník 23 a dále řízený ventil 22, napojený na řídící jednotku 19 . Za tímto řízeným ventilem 22 je umístěna další neprůbojná armatura 4 , za kterou je do přívodního potrubí 1.1 zařazeno potrubí 21 přídavného vzduchu, na konci opatřené rovněž neprůbojnou armaturou 4 a zejména opatřené řízeným ventilem 16 , s ovládacím systémem napojeným na řídící jednotku 19 , která je rovněž napojena na snímač tlaku 20 v přívodním potrubí 1.1 směsí plynů , na řízený ventil 14 v potrubí 15 přídavného paliva, napojeném také na přívodní potrubí 1.1 odplynů, které je dále napojeno na spalovací motor 10 , pohánějící ústrojí 11 , v daném případě generátor elektrického napětí. Výfukové potrubí 12 spalovacího motoru 10 je opatřeno lambda sondou 13, napojenou rovněž na řídící jednotku 19 , přičemž řídící jednotka 19 snímá také výkon poháněného ústrojí 11. Absorpční kolona 5 sestává z vestavby 6 , nad kterou jsou umístěny trysky pro rozstřik podchlazené prací kapaliny, přicházející potrubím 24 , opatřeném čerpadlem 8 , na straně sání napojeným na spodní část absorpční kolony 5 a na straně výtlaku napojeným na chladící zařízení 9 . Uvnitř absorpční kolony 5 je ve spodní části umístěna přepadová trubka 7 .

- 4 Zmíněné odplyny jsou odsávány ventilátorem 3 a proudí přívodním potrubím 1 , přičemž jejich tlak je regulován regulátorem 2 a přes neprůbojnou armaturu 4 proudí do absorpční kolony 5 . Pokud přicházející odplyny mají nízkou koncentraci, projdou absorpční kolonou do rekuperačního výměníku 23 , ze kterého dále pokračují přívodním potrubím 1.1 přes řízený ventil 22 a neprůbojnou armaturu 4 do spalovacího motoru 10 , který pohání ústrojí 11 - generátor elektrického napětí, jehož výkon je vyhodnocován řídící jednotkou 19 . Na základě sejmuté hodnoty tlaku v přívodním potrubí 1.1 , získané snímačem tlaku 20 , hodnoty spalování, získané lambda sondou 13 a vyhodnoceného výkonu poháněného ústrojí 11 - generátoru elektrického napětí, řídící jednotka 19 ovládá ventil 14 v potrubí 15 přídavného paliva , ventil 16 v potrubí 21 přídavného vzduchu a ventil 22 v potrubí 1.1 přívodu směsí plynů. Pokud je kocentrace směsi pro spalovací motor 10 nízká, řídící jednotka 19 otevírá ventil 14 v potrubí 15 přídavného paliva a pokud je tato koncentrace naopak vysoká, řídící jednotka 19 otevírá ventil 16 v potrubí 21 přídavného vzduchu. V případě, kdy odplyny obsahují několikanásobek množství uhlovodíků, optimálního pro spalovací motor 10 , je uvedena do činnosti absorpční kolona 5 , ve které přiváděné odplyny jsou vedeny přes vestavbu 6 kde procházejí prostředím, ochlazovaným proudem zkapalněných uhlovodíků, ochlazovaných ve chladícím zařízení 9 , přes které jsou vedeny prostřednictvím potrubí 24 chladícího okruhu, do kterého jsou čerpány čerpadlem 8 ze spodní části absorpční kolony 5 a v horní části absorpční kolony 5 jsou rozstřikovány na stěny vestavby 6 . Část odplynů, procházejících absorpční kolonou 5 zkondenzuje a stéká do spodní části této absorpční kolony 5 , přičemž po přesáhnutí stanovené hladiny odtékají přepadovou trubkou 7 k dalšímu upotřebení.

Směsí plynů jsou v daném případě odplyny, které jsou odčerpány a zužitkovány spalovacím motorem 10 , spojeným s generátorem elektrického napětí, tudíž jsou popsaným způsobem zužitkovány pro výrobu elektrické energie.

Zařízení podle vynálezu lze alternativně využít i v případě, kdy jednotka používá jako přídavného paliva bezolovnatý benzín, dávkovaný vstřikovací jednotkou v provedení obvyklém u běžných automobilových motorů. Zde se pak zpravidla řídí pouze přívod primárně vyčištěných odplynů tak, aby vstupní směs odpovídala svým složením poměru lambda =1,1, t.zn.byla chudá. Zmíněná řídící jednotka pak nepřímo, pomocným signálem do standardně montované řídící jednotky vstřikování, řídí vstřikování benzínu tak, aby hodnota lambda odpovídala přibližně jedné. Spaliny vystupující z motoru jednotky potom splňují předepsané emisní limity.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro zpracování směsí plynů, tvořené spalovacím motorem , spojeným s poháněným ústrojím, zpravidla generátorem elektrického napětí, přičemž spalovací motor je v sací části napojen na přívodní potrubí směsí plynů a výfukové potrubí tohoto motoru je opatřeno lambda sondou, vyznačující se tím, že přívodní potrubí (1.1) směsí plynů je spojeno s potrubím (15) přídavného paliva ve kterém je řízený ventil (14) a potrubím (21) přídavného vzduchu, ve kterém je řízený ventil (16), přičemž lambda sonda (13) je napojena na řídící jednotku (19) a na tuto řídící jednotku (19) je napojen rovněž řízený ventil (14) v potrubí (15) přídavného paliva a řízený ventil (16)v potrubí (21) přídavného vzduchu.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve směru přívodu směsí plynů má předřazen absorpční stupeň (17) a přívodní potrubí (1.1) směsí plynů je opatřeno řízeným ventilem (22), napojeným na řídící jednotku (19).
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že přívodní potrubí (1.1) směsí plynů je opatřeno snímačem tlaku (20), napojeným na řídící jednotku (19).
4. 4. Zařízení podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že řídící jednotka (19) je propojena rovněž s ústrojím (11), které je poháněno spalovacím motorem (10).
5. 5. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že absorpční stupeň (17) je tvořen absorpční kolonou (5) ke zchlazení a zkapalnění směsí plynů.
6. 6. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že ve směru přívodu směsí plynů je před absorpční kolonu (5) do přívodního potrubí (1) zařazen ventilátor (3).
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že ve směru přívodu směsí plynů je před ventilátor (3) do přívodního potrubí (1) směsí plynů zařazen regulátor tlaku (2) .
8. 8. Zařízení podle nároku 1 až 7, vyznačující se tím, že ve směru přívodu přídavného vzduchuje před řízený ventil (16) v potrubí (21) přídavného vzduchu umístěna neprůbojná armatura (4).
9. 9. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že absorpční stupeň (17)je opatřen chladícím zařízením (9).
10. 10. Zařízení podle nároku 1 až 9, vyznačující se tím, že ve směru přívodu směsí plynů je před a za absorpční kolonu (5) umístěna neprůbojná armatura (4).