高效沼气发动机的制作方法

文档序号:5184854
专利名称:高效沼气发动机的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种新能源利用与节能技术领域,特别是涉及一种高效沼气发动 机。
背景技术
沼气是一种具有较高热值的可燃气体,是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源 资源。沼气发电是沼气高效清洁利用的一种有效方式,它不仅可提供清洁的电能,而且还能 解决因生物质发酵而带来的温室气体排放问题,有利于变废为宝,实现资源综合利用,减少 温室气体的排放,已成为废弃物减量化、无害化处理的一项重要技术,为我国广大农村地区 的生物质能源综合利用开辟了新途径。我国的沼气资源十分丰富。近年来,随着我国推进新农村建设,国家财政大力补贴 农村沼气池建设,更是进一步调动了农民建设沼气池的积极性。据估计,到2010年,全国农 村建设沼气池将达4000万口,年产沼气约150亿立方米,其中适宜于发展沼气发电的约占 总数的11.5%。目前,市场上销售的沼气发动机普遍存在有能源综合利用率较低的问题。这里面 的原因很多很复杂,其中有两个重要原因,一是沼气在进入发动机燃烧室之前与空气的混 合不够均勻(目前市场上的沼气发动机将沼气用于燃烧发电,但燃烧之前并没有提供合适 的混合器来对沼气与空气进行均勻混合),导致其在燃烧室内没有充分燃烧(有时甚至会 因混合不均勻而造成发动机自动熄火现象),能源有效利用率不高,并致使发动机出力不足 和效率偏低。二是沼气发动机排放尾气温度较高,余热未能得到有效利用(目前市场上沼 气发电机的燃烧废气均直接排放到大气中,未对排气余热进行利用)。由于沼气成分以甲烷 为主,有着火点高、燃烧速度慢等燃烧特点,使得沼气在发动机气缸中的燃烧中经常出现未 能及时燃尽现象,影响了其燃烧效果和发动机的燃烧效率,并造成了一定的能源资源浪费。 因此,设计开发一款高效全烧沼气发动机技术,使沼气和空气在进入发动机燃烧室前能够 均勻混合,并利用回收发动机排气余能对燃料沼气进行预热以提高其燃烧反应速度,进而 提高发动机的燃烧效率和热效率,必将有广阔的市场应用前景。

实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种具有较高燃烧效率和热效率的高效沼气发动机。为实现上述目的,本实用新型的技术解决方案是本实用新型是一种高效沼气发动机,它主要由发动机本体、沼气与空气混合器、余 热回收装置组成;所述的沼气与空气混合器安装于发动机本体的燃料进口处,余热回收装 置安装于发动机本体废气排放的出口处。所述的余热回收装置主要由消音室、热管、隔板、分程隔板和翅片组成;所述的消 音室为一个密闭的腔体,它被横向设置的隔板分隔为上、下两个空间,分别用于流通沼气和 烟气,在一侧壁上设置沼气进气口和烟气出气口,在另一侧壁上设置沼气出气口和烟气进气口,沼气进气口和沼气出气口位于消音室的上部,与消音室的上部空间相通,烟气进气口 和烟气出气口位于消音室的下部,与消音室的下部空间相通;所述的热管沿纵向安装于消 音室腔体内且穿过横向设置于消音室腔体的隔板,穿设于消音室腔体上部的热管上可以套 接有翅片;所述的分程隔板沿纵向安装消音室腔体的下部空间内,将与消音室下部空间相 通的烟气进气口和烟气出气口中间的气体流道分隔成曲折路径。所述的分程隔板有两块,两块分程隔板平行、相对、间隔布置在消音室下部空间, 将烟气进气口和烟气出气口中间的气体流道分隔成近似Z字形路径。所述的沼气与空气混合器主要由同心圆进气管道、滤清器、气体混合室、整流连接 管组成;所述的同心圆进气管道的内端连接气体混合室的一端,气体混合室的另一端连接 整流连接管;所述的同心圆进气管道由空气进气管道和沼气进气管道构成,沼气进气管道 套置在空气进气管道的中央,在沼气进气管道和空气进气管道之间形成空气流通的环形通 道,在该环形通道内安装用于过滤空气的滤清器;在气体混合室内沿其轴线安装扰流子。所述的扰流子由螺旋状的多个叶片构成。所述的扰流子由等距安装在转轴上的多个叶片构成。采用上述方案后,由于本实用新型的沼气与空气混合器安装于发动机的燃烧室进 口处,发动机排气余热回收装置安装于发动机的燃烧烟气出口处,在沼气与空气混合器内 增设了扰流子,使沼气与空气的混合气可获得较高的湍流度并实现均勻混合,在整流连接 管引导下被吸入发动机燃烧室,再通过在发动机排气管口处安装的余热回收装置,利用热 管换热器回收发动机排气余热并对燃料沼气进行预热,使其易于着火燃烧;从而使得本实 用新型具有沼气燃烧充分、发动机排气余热回收、系统综合能源利用效率较高等特点。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的结构示意图;图2是本实用新型沼气与空气混合器的剖视图;图3是本实用新型沼气与空气混合器的侧视图;图4-图7是本实用新型余热回收装置的正视图、左侧视图、右侧视图、俯视图;图8是图7沿D-D线的轴测剖视图;图9是图4沿B-B线的轴测剖视图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型是一种高效沼气发动机,它主要由发动机本体1、沼气与 空气混合器2、余热回收装置3组成。所述的沼气与空气混合器2安装于发动机本体1的燃料进口处,余热回收装置3 安装于发动机本体1废气排放的出口处。如图2-图3所示,所述的沼气与空气混合器2主要由同心圆进气管道21、滤清器 22、气体混合室23、整流连接管24组成。所述的同心圆进气管道21的内端连接气体混合 室23的一端,气体混合室23的另一端连接整流连接管24。所述的同心圆进气管道21由空 气进气管道211和沼气进气管道212构成;沼气进气管道212套置在空气进气管道11的中
4央,在沼气进气管道212和空气进气管道211之间形成空气流通的环形通道213,在该环形 通道213内安装用于过滤空气的滤清器22 ;在气体混合室23内沿其轴线安装扰流子231。 所述的扰流子231由螺旋状的多个叶片构成。所述的扰流子231也可由等距安装在转轴上 的多个叶片构成。如图4-图9所示,所述的余热回收装置3主要由消音室31、热管32、隔板33、分程 隔板34和翅片35组成。所述的消音室31为一个密闭的腔体,它被横向设置的隔板33分 隔为上、下两个空间,分别用于流通沼气和烟气,在一侧壁上设置沼气进气口 311和烟气出 气口 312,在另一侧壁上设置沼气出气口 313和烟气进气口 314,沼气进气口 311和沼气出 气口 313位于消音室31的上部与消音室31的上部空间相通,烟气进气口 312和烟气出气 口 313位于消音室31的下部,与消音室31的下部空间相通;所述的热管32沿纵向安装于 消音室31腔体内、且穿过横向设置于消音室31腔体的隔板33,穿设于消音室31腔体上部 的热管32上套接有翅片35 ;所述的分程隔板34沿纵向安装消音室31腔体的下部空间内, 将与消音室31下部空间相通的烟气进气口 314和烟气出气口 312中间的气体流道分隔成 曲折路径。所述的分程隔板34有两块,两块分程隔板平行、相对、间隔布置在消音室31下部 空间,将烟气进气口 314和烟气出气口 312中间的气体流道分隔成近似Z字形路径。本实用新型的工作原理如图1参考图2、图8所示,本实用新型通过设计装有扰流子231的沼气与空气混 合器2使沼气与空气在气体混合室23内实现均勻混合,通过整流连接管24后被吸入发动 机本体1燃烧室内充分燃烧;通过设计安装排气余热回收装置3、利用热管32换热器回收 排气余热并用于预热燃料沼气,使其易于燃烧和燃尽,提高了发动机的燃烧效率和系统的 能源利用效果。
权利要求一种高效沼气发动机,其特征在于它主要由发动机本体、沼气与空气混合器、余热回收装置组成;所述的沼气与空气混合器安装于发动机本体的燃料进口处,余热回收装置安装于发动机本体废气排放的出口处。
2.根据权利要求1所述的高效沼气发动机,其特征在于所述的余热回收装置主要由 消音室、热管、隔板、分程隔板和翅片组成;所述的消音室为一个密闭的腔体,它被横向设置 的隔板分隔为上、下两个空间,分别用于流通沼气和烟气,在一侧壁上设置沼气进气口和烟 气出气口,在另一侧壁上设置沼气出气口和烟气进气口,沼气进气口和沼气出气口位于消 音室的上部,与消音室的上部空间相通,烟气进气口和烟气出气口位于消音室的下部,与消 音室的下部空间相通;所述的热管沿纵向安装于消音室腔体内且穿过横向设置于消音室腔 体的隔板,穿设于消音室腔体上部的热管上可以套接有翅片;所述的分程隔板沿纵向安装 消音室腔体的下部空间内,将与消音室下部空间相通的烟气进气口和烟气出气口中间的气 体流道分隔成曲折路径。
3.根据权利要求2所述的高效沼气发动机,其特征在于所述的分程隔板有两块,两块 分程隔板平行、相对、间隔布置在消音室下部空间,将烟气进气口和烟气出气口中间的气体 流道分隔成近似Z字形路径。
4.根据权利要求1所述的高效沼气发动机,其特征在于所述的沼气与空气混合器主 要由同心圆进气管道、滤清器、气体混合室、整流连接管组成;所述的同心圆进气管道的内 端连接气体混合室的一端,气体混合室的另一端连接整流连接管;所述的同心圆进气管道 由空气进气管道和沼气进气管道构成,沼气进气管道套置在空气进气管道的中央,在沼气 进气管道和空气进气管道之间形成空气流通的环形通道,在该环形通道内安装用于过滤空 气的滤清器;在气体混合室内沿其轴线安装扰流子。
5.根据权利要求4所述的高效沼气发动机,其特征在于所述的扰流子由螺旋状的多 个叶片构成。
6.根据权利要求4所述的高效沼气发动机,其特征在于所述的扰流子由等距安装在 转轴上的多个叶片构成。
专利摘要本实用新型公开了一种高效沼气发动机,它主要由发动机本体、沼气与空气混合器、余热回收装置组成;所述的沼气与空气混合器安装于发动机本体的燃料进口处,余热回收装置安装于发动机本体废气排放的出口处。由于本实用新型在沼气与空气混合器内增设了扰流子,使沼气与空气的混合气可获得较高的湍流度并实现均匀混合,在整流连接管引导下被吸入发动机燃烧室,再通过在发动机排气管口处安装的余热回收装置,利用热管换热器回收发动机排气余热并对燃料沼气进行预热,使其易于着火燃烧,从而使得本实用新型具有沼气燃烧充分、发动机排气余热回收、系统综合能源利用效率较高等特点。
文档编号F02B43/12GK201650446SQ20102017133
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者何宏舟 申请人:集美大学
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