氨燃料发动机的燃料回收控制方法及氨燃料发动机与流程

    技术2025-04-05  42


    本发明涉及发动机,尤其涉及一种氨燃料发动机的燃料回收控制方法及氨燃料发动机。


    背景技术:

    1、内燃机通常以汽油或柴油为主要燃料,工作时产生二氧化碳容易导致气候变化。氨(nh3)是极好的无碳氢载体,并且是化石燃料的一种有吸引力的替代品,氨的燃烧消除了碳排放和硫排放,因此氨燃料发动机应运而生。然而,氨在用于内燃机燃烧时应特别小心处理,因为泄漏会导致严重的健康损害,如灼伤人体皮肤、眼睛以及呼吸器官的黏膜,人体吸入过多甚至引起肺部肿胀等。

    2、为了保证氨燃料发动机的使用安全,现有技术中,在氨发动机停止工作时,通常通过氮气对给发动机供氨的管路进行吹扫,并直至管路中的氨被全部排出,以保证使用安全。如申请号为cn202211345250.x的前期专利中公开了一种船用氨燃料供给系统及其燃料回收装置和方法,当发动机停止运行时,通过氮气对给发动机供给氨的管路进行吹扫,液氨、氨气以及吹扫用的氮气将全部收集在液氨收集罐内,通过对液氨收集罐再次加入氮气加压,使得罐内的氨气液化,液氨可再次回收利用,同时还能保证氨发动机的使用安全。但是液氨收集罐内的液氨再次回收时,需要将氮气和液氨进行分离,以避免氮气进入供给系统,但是分离工序繁琐且很难将所有液氨全部分离出来,造成能源浪费;同时,通过氮气吹扫管路中残余氨燃料,需要氮气的压力高于氨燃料的压力,这对于管路的承压能力提出更高要求。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于:提供一种氨燃料发动机的燃料回收控制方法及氨燃料发动机,以解决现有技术中通过氮气对供给氨的管路直接吹扫,在回收液氨的时候,需要将氮气和液氨进行分离,工序繁琐,难以将氨燃料全部分离的问题,以及通过氮气吹扫对于管路承压能力提出更高要求的问题。

    2、一方面,本发明提供一种氨燃料发动机的燃料回收控制方法,氨燃料发动机包括用于存储液氨的液氨罐,用于喷射液氨的喷射器,连接于所述液氨罐和所述喷射器之间的供给管路,设置于所述供给管路的供给装置,与所述供给管路选择性连通的回收管路,与所述回收管路连通的存储罐,以及用于对所述供给管路进行吹扫的吹扫系统,所述供给装置能够驱动所述液氨罐中的液氨经所述供给管路进入所述喷射器,氨燃料发动机的燃料回收控制方法包括:

    3、获取停机指令;

    4、氨燃料发动机停机;

    5、将所述回收管路和所述供给管路连通;

    6、实时采集所述供给管路中的压力并与第一设定压力进行比较;

    7、当所述供给管路中的压力不超过所述第一设定压力时,将所述回收管路与所述供给管路断开连通;

    8、通过吹扫系统对所述供给管路中存留的氨燃料进行吹扫。

    9、作为氨燃料发动机的燃料回收控制方法的优选技术方案,氨燃料发动机的燃料回收控制方法还包括位于将所述回收管路与所述供给管路断开连通的步骤和通过吹扫系统对所述供给管路中存留的氨燃料进行吹扫的步骤之间的:

    10、对所述存储罐中的氨燃料加压并使氨燃料液化;

    11、将所述存储罐中液化后的氨燃料输送至所述液氨罐。

    12、作为氨燃料发动机的燃料回收控制方法的优选技术方案,所述存储罐内可滑动地设置有活塞,所述活塞将存储罐分隔为第一腔和第二腔,第一腔与所述回收管路连通,所述第二腔连接高压气源;

    13、对所述存储罐中的氨燃料加压并使氨燃料液化包括:

    14、持续使高压气源向所述第二腔内充入高压气体,且当所述第一腔内的压力达到第二设定压力时,使高压气源停止向所述第二腔内充入高压气体;高压气体的气压不小于10bar,所述第二设定压力大于所述第一设定压力。

    15、作为氨燃料发动机的燃料回收控制方法的优选技术方案,所述存储罐还设有与所述第二腔连通的放气阀,所述氨燃料发动机的燃料回收控制方法还包括位于将液化后的氨燃料输送至液氨罐的步骤之后:

    16、打开所述放气阀,将所述第二腔内的高压气体排放至外界大气,且当所述第二腔内的气压等于所述第一设定压力时,关闭所述放气阀。

    17、作为氨燃料发动机的燃料回收控制方法的优选技术方案,所述吹扫系统包括氮气罐、输入管路、排放管路和燃烧器,所述氮气罐用于存储氮气,所述氮气罐与所述输入管路连通,所述输入管路与所述供给管路靠近所述液氨罐的一端选择性连通,所述排放管路与所述供给管路靠近所述液氨罐的一端选择性连通,且所述排放管路与所述燃烧器连接;

    18、通过吹扫系统对所述供给管路中存留的氨燃料进行吹扫包括:

    19、将所述输入管路与所述供给管路靠近所述液氨罐的一端连通,且将所述排放管路与所述供给管路靠近所述液氨罐的一端连通;

    20、使氮气罐输出第三设定压力的氮气并持续设定时间,且排放管路将氮气和氨燃料的混合气输送至燃烧器,混合气中的氨燃料在燃烧器中进行燃烧反应,第三设定压力大于第一设定压力;

    21、将所述输入管路与所述供给管路靠近所述液氨罐的一端断开连通,且将所述排放管路与所述供给管路靠近所述液氨罐的一端断开连通。

    22、另一方面,本发明还提供一种氨燃料发动机,用于实施任一上述方案中所述的氨燃料发动机的燃料回收控制方法,所述氨燃料发动机包括:

    23、液氨罐,用于存储液氨;

    24、喷射器,用于喷射液氨;

    25、供给管路,连接于所述液氨罐和所述喷射器之间;

    26、供给装置,包括沿氨燃料的输送方向依次设置于所述供给管路的第一电磁阀、液氨泵、第二电磁阀、共轨管和第三电磁阀;

    27、回收管路,与所述第二电磁阀连接,所述第二电磁阀用于将所述回收管路与所述供给管路连通或断开;

    28、存储罐,与所述回收管路连通;

    29、吹扫系统,用于对所述供给管路位于所述第一电磁阀和所述第三电磁阀之间的部分进行吹,且所述第一电磁阀和所述第三电磁阀用于使所述供给管路连通于所述液氨罐和所述喷射器之间,或者串联于所述吹扫系统。

    30、作为氨燃料发动机的优选技术方案,所述存储罐内可滑动地设置有活塞,所述活塞将存储罐分隔为第一腔和第二腔,第一腔与所述回收管路连通,所述第二腔连接高压气源。

    31、作为氨燃料发动机的优选技术方案,所述存储罐还设有与所述第二腔连通的放气阀;和/或,所述回收管路设置有第一单向阀,所述第一单向阀被配置为仅允许所述氨燃料由所述回收管路流向所述第一腔。

    32、作为氨燃料发动机的优选技术方案,所述第二腔内还设有拉簧,所述拉簧的两端分别连接所述活塞和所述存储罐的内壁;和/或,

    33、所述第一腔通过连接管路连接所述液氨罐,所述连接管路上沿氨燃料的输送方向依次设有第四电磁阀、滤清器和第二单向阀,所述第四电磁阀用于使所述连接管路连通或断开,所述第二单向阀被配置为仅允许氨燃料由所述滤清器流向所述液氨罐。

    34、作为氨燃料发动机的优选技术方案,所述吹扫系统包括氮气罐、第一减压阀、输入管路、排放管路和燃烧器,所述氮气罐用于存储氮气,所述氮气罐和所述输入管路连通,所述第一减压阀设置于所述输入管路,所述输入管路与所述第一电磁阀连接,所述排放管路与所述第三电磁阀连接,所述第一电磁阀用于使所述液氨泵与所述输入管路和所述液氨罐两者择一连通,所述第三电磁阀用于使所述共轨管与所述喷射器和所述排放管路两者择一连通。

    35、本发明的有益效果如下:

    36、本发明提供一种氨燃料发动机的燃料回收控制方法及氨燃料发动机,该氨燃料发动机的燃料回收控制方法,在当氨燃料发动机停机后,通过实时采集供给管路中的压力并与第一设定压力进行比较,当供给管路中的压力不超过第一设定压力时,将回收管路与供给管路断开连通,如此能够通过自然泄压的方式将供给管路中绝大部分的氨燃料回收至存储罐中,相比现有技术,无需通过氮气直接吹扫,可降低供给管路以及供给管路上的零部件对压力的需求,且回收的氨燃料中并未混入氮气,无需进行分离作业,工序简单,回收后供给管路以及其上的其他部件中残留的极少部分氨燃料则通过吹扫的方式排出,保证氨燃料发动机的使用安全性。


    技术特征:

    1.一种氨燃料发动机的燃料回收控制方法,其特征在于,氨燃料发动机包括用于存储液氨的液氨罐(1),用于喷射液氨的喷射器(2),连接于所述液氨罐(1)和所述喷射器(2)之间的供给管路(3),设置于所述供给管路(3)的供给装置,与所述供给管路(3)选择性连通的回收管路(9),与所述回收管路(9)连通的存储罐(10),以及用于对所述供给管路(3)进行吹扫的吹扫系统,所述供给装置能够驱动所述液氨罐(1)中的液氨经所述供给管路(3)进入所述喷射器(2),氨燃料发动机的燃料回收控制方法包括:

    2.根据权利要求1所述的氨燃料发动机的燃料回收控制方法,其特征在于,氨燃料发动机的燃料回收控制方法还包括位于将所述回收管路(9)与所述供给管路(3)断开连通的步骤和通过吹扫系统对所述供给管路(3)中存留的氨燃料进行吹扫的步骤之间的:

    3.根据权利要求2所述的氨燃料发动机的燃料回收控制方法,其特征在于,所述存储罐(10)内可滑动地设置有活塞(101),所述活塞(101)将存储罐(10)分隔为第一腔(102)和第二腔(103),第一腔(102)与所述回收管路(9)连通,所述第二腔(103)连接高压气源;

    4.根据权利要求3所述的氨燃料发动机的燃料回收控制方法,其特征在于,所述存储罐(10)还设有与所述第二腔(103)连通的放气阀(19),所述氨燃料发动机的燃料回收控制方法还包括位于将液化后的氨燃料输送至液氨罐(1)的步骤之后的:

    5.根据权利要求1-4任一项所述的氨燃料发动机的燃料回收控制方法,其特征在于,所述吹扫系统包括氮气罐(11)、输入管路(13)、排放管路(14)和燃烧器(15),所述氮气罐(11)用于存储氮气,所述氮气罐(11)与所述输入管路(13)连通,所述输入管路(13)与所述供给管路(3)靠近所述液氨罐(1)的一端选择性连通,所述排放管路(14)与所述供给管路(3)靠近所述液氨罐(1)的一端选择性连通,且所述排放管路(14)与所述燃烧器(15)连接;

    6.一种氨燃料发动机,其特征在于,用于实施权利要求1-5任一项所述的氨燃料发动机的燃料回收控制方法,所述氨燃料发动机包括:

    7.根据权利要求6所述的氨燃料发动机,其特征在于,所述存储罐(10)内可滑动地设置有活塞(101),所述活塞(101)将存储罐(10)分隔为第一腔(102)和第二腔(103),第一腔(102)与所述回收管路(9)连通,所述第二腔(103)连接高压气源。

    8.根据权利要求7所述的氨燃料发动机,其特征在于,所述存储罐(10)还设有与所述第二腔(103)连通的放气阀(19);和/或,所述回收管路(9)设置有第一单向阀(20),所述第一单向阀(20)被配置为仅允许所述氨燃料由所述回收管路(9)流向所述第一腔(102)。

    9.根据权利要求7所述的氨燃料发动机,其特征在于,所述第二腔(103)内还设有拉簧(104),所述拉簧(104)的两端分别连接所述活塞(101)和所述存储罐(10)的内壁;和/或,

    10.根据权利要求6所述的氨燃料发动机,其特征在于,所述吹扫系统包括氮气罐(11)、第一减压阀(12)、输入管路(13)、排放管路(14)和燃烧器(15),所述氮气罐(11)用于存储氮气,所述氮气罐(11)和所述输入管路(13)连通,所述第一减压阀(12)设置于所述输入管路(13),所述输入管路(13)与所述第一电磁阀(4)连接,所述排放管路(14)与所述第三电磁阀(8)连接,所述第一电磁阀(4)用于使所述液氨泵(5)与所述输入管路(13)和所述液氨罐(1)两者择一连通,所述第三电磁阀(8)用于使所述共轨管(7)与所述喷射器(2)和所述排放管路(14)两者择一连通。


    技术总结
    本发明涉及发动机技术领域,具体公开了一种氨燃料发动机的燃料回收控制方法及氨燃料发动机,该氨燃料发动机的燃料回收控制方法,在当氨燃料发动机停机后,通过实时采集供给管路中的压力并与第一设定压力进行比较,当供给管路中的压力不超过第一设定压力时,将回收管路与供给管路断开连通,如此能够通过自然泄压的方式将供给管路中绝大部分的氨燃料回收至存储罐中,相比现有技术,无需通过氮气直接吹扫,可降低供给管路以及供给管路上的零部件对压力的需求,且回收的氨燃料中并未混入氮气,无需进行分离作业,工序简单,回收后的供给管路以其上的其他部件中残留的极少部分氨燃料则通过吹扫的方式排出,保证氨燃料发动机的使用安全。

    技术研发人员:颜鲁,陈国强,鲁悦,孙振宇,张方方
    受保护的技术使用者:潍柴动力股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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