Анализ вариантов риформинга части топлива (на примере пропана) в смеси с отработавшим газом ДВС с целью добавки риформата в камеру сгорания

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Термохимическая рекуперация (ТХР) теплоты отработавших газов автомобильных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) способствует экономии топлива и уменьшению вредных выбросов. Проведен численный анализ двух схем ТХР для ДВС на пропане. Обе схемы базируются на каталитическом риформинге 0.1–0.2 доли пропана с частью отработавших газов ДВС и последующей добавке водородсодержащих продуктов риформинга вместе с пропаном в камеру сгорания. В первой схеме риформинг проводится в адиабатическом реакторе, во второй – в трубчатом. При анализе варьировалась доля рецикла отработавшего газа 0.1–0.5 и его температура 470–690°С. Показаны преимущества второй схемы, которая позволяет достигать увеличения химической энтальпии топливной смеси на 1.9–3.6% при массовой доле водорода 0.3–0.9%. Для режима работы ДВС эффективной мощностью 30 кВт приводится расчет адиабатического и трубчатого риформера с катализатором Ni/Cr2O3/Al2O3.

Об авторах

А. Б. Шигаров

Институт катализа им Г.К. Борескова СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shigarov@catalysis.ru
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Ипатов А.А., Каменев В.Ф., Хрипач Н.А., Лежнев Л.Ю. Разработка и исследования транспортных средств с различными типами водородных и комбинированных энергоустановок // Журн. автомобил. инженеров. 2007. № 5 (46). С. 18–27.
  2. Фомин В.М., Макунин А.В. Термохимическая регенерация теплоты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (общий подход к проблеме утилизации теплоты выпускных газов) // Хим. технология. 2008. Т. 9. № 10. С. 539–544.
  3. Кириллов В.А., Шигаров А.Б., Кузин Н.А., Киреенков В.В., Амосов Ю.И., Самойлов А.В., Бурцев В.А. Термохимическое преобразование топлив в водородсодержащий газ за счет рекуперированного тепла двигателей внутреннего сгорания // Теорет. основы хим. технологии. 2013. Т. 47. № 5. С. 503–517. https://doi.org/10.7868/S0040357113050059
  4. Перетрухин С.Ф., Бризицкий О.Ф., Кириллов В.А., Кузин Н.А., Козлов С.И. Бортовой генератор синтез-газа для ДВС с искровым зажиганием // Транспорт на альтернативном топливе. 2010. № 5(17). С. 68–74.
  5. Певнев Н.Г., Кириллов В.А., Бризицкий О.Ф., Бурцев В.А. Перспективы использования газобаллонных автомобилей с бортовым генератором синтез-газа // Транспорт на альтернативном топливе. 2010 № 3(15). С. 40–45.
  6. Jamal Y., Wagner T., Wyszynski M.L. Exhaust gas reforming of gasoline at moderate temperatures // Int. J. Hydrogen Energy. 1996. V. 21 № 6. P. 507–519.
  7. Yap D., Peucheret S.M., Megaritis A., Wyszynski M.L., Xu H. Natural gas HCCI engine operation with exhaust gas fuel reforming // Int. J. Hydrogen Energy. 2006. V. 31. P. 587–595. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2005.06.002
  8. Bogarra M., Herreros J.M., Tsolakis A., York A.P.E., Millington P.J. Study of particulate matter and gaseous emissions in gasoline direct injection engine using on-board exhaust gas fuel reforming // Appl. Energy. 2016. V. 180. P. 245–255. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.07.100
  9. Li G., Long Y., Zhang Z. et al. Performance and emissions characteristics of a lean-burn marine natural gas engine with the addition of hydrogen-rich reformate // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. 44. P. 31544–31556. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.10.007
  10. Long Y., Li G., Zhang Z., Liang J. Application of reformed exhaust gas recirculation on marine LNG engines for NOx emission control // Fuel. 2021. V. 291. 120114. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.120114
  11. Pashchenko D. Thermodynamic equilibrium analysis of combined dry and steam reforming of propane for thermochemical waste-heat recuperation // Int. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. № 22. P. 14926–14935. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.04.284
  12. Алимов В.А., Захаров Е.А., Федянов Е.А., Гаврилов Д.С., Сафаров Э.Г.. Улучшение процесса сгорания сжиженного углеводородного газа добавками водорода и водородсодержащего синтез-газа // Молодой ученый. 2017. № 27(161). С. 24–27.
  13. Алимов В.А., Захаров Е.А., Приходьков К.В., Сафаров Э.Г., Федянов Е.А. Влияние добавок синтез-газа на межцикловую неидентичность рабочего процесса двигателя с искровым зажиганием // Энерго- и ресурсосбережение: промышленность и транспорт. 2019. № 3(28). С. 22-24.
  14. Алимов В.А., Захаров Е.А., Сафаров Э.Г., Федянов Е.А. Влияние добавок синтез-газа к пропан-бутану на процесс сгорания в автомобильном двигателе // Двигателестроение. 2020. № 3(281). С. 17–20.
  15. Zyryanova M.M., Snytnikov P.V., Shigarov A.B., Belyaev V.D., Kirillov V.A., Sobyanin V.A. Low temperature catalytic steam reforming of propane-methane mixture into methane-rich gas: experiment and macrokinetic modeling // Fuel. 2014. V. 135. P. 76–82. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2014.06.032
  16. Shigarov A.B. Modeling of low temperature steam reforming of flare gas to methane-rich fuel gas on Ni catalyst in different types of reactors // Chem. Eng. J. 2020. V. 397. 125313. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125313
  17. Shigarov A.B., Uskov S.I., Potemkin D.I., Snytnikov P.V. Experimental verification of kinetics and internal diffusion impact on low temperature steam reforming of a propane-methane mixture over Ni-based catalyst // Chem. Eng. J. 2022. V. 429. 132205. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132205

Дополнительные файлы


© А.Б. Шигаров, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах