Анализ вариантов риформинга части топлива (на примере пропана) в смеси с отработавшим газом ДВС с целью добавки риформата в камеру сгорания
- Авторы: Шигаров А.Б.1
-
Учреждения:
- Институт катализа им Г.К. Борескова СО РАН
- Выпуск: Том 57, № 1 (2023)
- Страницы: 98-108
- Раздел: Статьи
- Дата публикации: 01.01.2023
- URL: https://journals.rcsi.science/0040-3571/article/view/138412
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123010128
- EDN: https://elibrary.ru/BPEKAL
- ID: 138412
Цитировать
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
- 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.
- 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.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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
- 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