[发明专利]内燃机重整器设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的内燃机重整器设备。

背景技术

同类的内燃机重整器设备例如由US6,508,209B1，JP2001152846A或者WO2008／150370A1中得知。在那里公开的发明使用如下描述的原理。

在重整器中，由燃料、空气和可能水蒸汽和/或内燃机排气流的一部分产生合成气。随后，合成气与空气和可能其它的燃料一起被输送给内燃机。由此产生两个优点。一方面，减少在发动机排气中的不希望的气体/排放，例如氧化氮、一氧化碳或者未燃烧的烃。另一方面，合成气是富氢的，这改善了燃烧特性和效率。

因为，一方面指向重整器中的物质流必须被预热，并且另一方面合成气在进入内燃机前必须冷却，所以在两个物质流之间的热交换器是有利的。

在此有问题的是，用于指向重整器中的物质流的预热温度不能任意高地选择，因为该混合物是可燃烧的，并且因此高的表面温度构成安全风险。另外，在过高的温度时会产生燃料结焦的风险，因此产生包含在其中的烃的不希望的热分解。

发明内容

因此本发明的目的在于，提高这种设备的安全性和控制燃料的结焦倾向。另外，通过更有效地利用可供作用的能流，应该提高整个设备的能量效率。

该目的通过具有权利要求1的特征的内燃机重整器设备解决。

其方式为，燃料(可能与水蒸汽一起)以及空气(可能与排气一起)通过两个热交换器彼此分开地预热。首先，由于易燃气体的量在设备中保持低，这提高了设备的安全性。其次，用于燃料混合物的预热温度可选择比空气混合物的预热温度小，这抵抗燃料结焦，并且通过由此可能的在空气-排气-混合物预热中的高的温度提高能量效率。

本发明其他有利的实施形式在从属权利要求中定义。

为了用于燃料的较低的预热温度可以设定，将相应的热交换器串联设置在另外的热交换器的下游。

为同样的目的可以设定，与含有燃料的物质流热耦合的热交换器可由旁路导管绕过，由此较少的热合成气到达热交换器中。

此外可以设定，通过将蒸汽从蒸汽输入管路输送到排气-空气-物质流中，提高在第一热交换器中的热传递，由此合成气在进入第二热交换器时的温度能够被降低。

此外，可以通过在进入第二热交换器之前将蒸汽混入燃料气体中，有利地改变热力平衡；或者可以通过在热交换器设计时的结构上的措施将壁温或者表面温度保持在确定值之下。

如果尽管具有两个热交换器，合成气在进入内燃机时仍然具有对于其来说过高的温度，则可在合成气输入管路中设置合成气冷却部。该冷却部可构造为两个串联连接的冷却元件。这具有优点，即冷却元件的余热可用于加热内燃机重整器设备中的不同的其它物质流。为在将合成气输送给内燃机时确保优化的条件，合成气在进入内燃机时的温度应当为30至40℃。为提高整个设备的能量效率，合成气冷却部的第一热交换器向载热体(例如热水)的热传递在70℃到90℃的温度水平中进行。

优选设定，合成气冷却部串联连接在各热交换器的下游，以实现为重整器确定的物质流的高的预热温度。也可以设定，所述冷却单元中的一个或者两个包括用于分离水的冷凝分离器和/或分滴器，特别是当水蒸汽输送给重整器时。通过在合成气冷却部的第二热交换器中将合成气冷却到大约30℃的露点温度和紧接着借助加温元件将合成气加热到大约40℃，合成气的相对湿度可下降到对于发动机运转所允许的水平。加温元件可例如构造为与热流热耦合的热交换器，所述热流被合成气冷却部的第一冷却元件从合成气中抽出。

为在第一物质流中实现空气和排气的混合，可以设定，在第一输入管路中，在第一热交换器的上游串联连接有另一个混合装置，该另一个混合装置与空气输入管路和排气输入管路连接。

为在第二物质流中实现燃料和蒸汽的混合，可以设定，在第二输入管路中在第二热交换器的上游串联连接有另一个混合装置，该另一个混合装置与燃料输入管路和蒸汽输入管路连接。通过在进入第二热交换器之前将蒸汽这样混入燃料气体中，可以有利地改变热力平衡；或者可以通过在热交换器设计时的结构上的措施将壁温或者表面温度保持在确定值之下。

为了内燃机重整器设备的热有效的结构方式，可以设置水输入管路以及与水输入管路和蒸汽输入管路连接的蒸发器，其中，优选为蒸发水所需要的热量能通过发动机排气的部分流或者通过利用来自合成气的热量供给。