[发明专利]用于天然气发动机废气-燃料重整气的冷凝器及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于天然气发动机废气‑燃料重整气的冷凝器及控制方法，包括冷凝器壳体及混合气U型管道，混合气U型管道一侧混合气进气管的入口端设置有混合气入口温度检测器，混合气U型管道另一侧混合气出气管的出口端设置有混合气出口温度检测器，混合气U型管道的底端与竖直布置的排水管道连接并连通，排水管道的排水口端设置有锥形塞，锥形塞的下表面连有弹簧；第一冷却水入口管道内设置有冷却水入口温度检测器和冷却水流量控制阀，冷却水出口管道设置有冷却水出口温度检测器。能够自动排出从混合气中冷凝出的水，能够根据混合气的温度和流量自动调节进口处冷却水的流量，保证混合气中的水蒸气全部冷凝排出以及冷凝后混合气温度保持不变。

技术领域

本发明涉及换热器技术领域，具体涉及一种用于天然气发动机废气-燃料重整气的冷凝器及控制方法。

背景技术

采用废气-燃料重整再循环技术的天然气发动机，其部分尾气与燃料在重整器中混合反应后得到的重整气中含有水蒸气，且在发动机的不同工况下，发生重整反应后所得到的重整气中水蒸气的含量不同，重整气的温度也不同。而水蒸气进入发动机气缸会影响燃料的燃烧，同时冷却后的重整气温度需维持在某一恒定值附近，保证重整气进入发动机气缸后高效燃烧，因此需要采用适当的方法除去重整气中的水蒸气并控制出口处重整气温度保持稳定。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种既能自动排出从混合气中冷凝出的水又能够根据混合气的温度和流量自动调节进口处冷却水流量的用于天然气发动机废气-燃料重整气的冷凝器及控制方法。

为实现上述目的，本发明所设计的用于天然气发动机废气-燃料重整气的冷凝器，包括冷凝器壳体及竖直设置在所述冷凝器壳体中的混合气U型管道，所述混合气U型管道的一侧支管与混合气进气管连接且连通，所述混合气U型管道的另一侧支管与混合气出气管连接且连通，所述混合气U型管道的底端与竖直布置的排水管道连接并连通；所述混合气进气管穿过冷凝器壳体上方的一侧混合气入口，且混合气进气管的入口端设置有混合气入口温度检测器，所述混合气出气管穿过冷凝器壳体上方的另一侧混合气出口，且混合气出气管的出口端设置有混合气出口温度检测器，所述排水管道穿过冷凝器壳体下端的排水口且排水管道的排水口端设置有锥形塞，同时，所述锥形塞的下表面连有弹簧；所述冷凝器壳体的下方至少一侧布置有第一冷却水入口管道，所述第一冷却水入口管道内设置有第一冷却水入口温度检测器和第一冷却水流量控制阀，所述冷凝器壳体的上端冷却水出口管道设置有冷却水出口温度检测器。

进一步地，所述弹簧的预紧力F_弹＝Mx，M为弹簧弹性模量，x为弹簧被压缩的长度，所述弹簧的预紧力F_弹等于冷凝水压力与混合气背压的合力，即弹簧的弹性模量其中ρ_水为冷却水的密度，g为当地重力加速度，h为排水管道中存储的水的高度，P_背为混合器U型管道中混合气的背压，d₂为排水管道直径，且d₂≥混合气U型管道的内径d₁。

进一步地，所述冷凝器壳体为圆柱体，端面圆内径为D；所述混合气U型管道支管的竖直长度为D的1～1.2倍，所述混合气U型管道的支管外侧面到冷凝器壳体内壁之间的垂直距离为0.2D；所述排水管道的长度为D的0.6～1倍；所述锥形塞的锥角为30°～60°。

进一步地，所述冷凝器壳体的下方另一侧布置有第二冷却水入口管道，所述第二冷却水入口管道内由外向内依次设置有第二冷却水入口温度检测器和第二冷却水流量控制阀。

还提供一种如上述所述用于天然气发动机废气-燃料重整气的冷凝器的控制方法，控制方法如下：

Φ_气为混合气冷凝至出口设定温度范围值所需的热流量，Φ_水为冷却水所提供的热流量；