Получение водородосодержащего газа на борту

Использование водородосодержащих газов в ДВС
Международный научно-технический центр (МНТЦ), Москва
Институт катализа, Новосибирск
РФЯЦ ВНИИЭФ, Саров
•ООО «Газомотор-Р», Рыбинск
Получение водородосодержащего газа на борту
и использование его в ДВС
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Структура генератора синтезгаза с пористым металлическим катализатором ИК СО РАН
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Риформер воздушной конверсии метана ФГУП РФЯЦ ВНИИЭФ с зернистым катализатором
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Опытный образец реактора синтезгаза
Технические характеристики
Наименование
Значение
Тип процесса
Воздушная конверсия
Топливо
Природный газ
(метан)
Производительность
синтезгаза
5-25 м3/час
Время розжига
(готовность к работе)
не более 11 с
Соотношение газ/ воздух
(массовое):
- при розжиге
- в рабочем режиме
1/17
3/17
Выход водорода
не менее 32 %
Срок службы
10 000 часов
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Риформер паровой конверсии фирмы WS Reformer GmbH
Технические характеристики
Наименование
Значение
Тип процесса
Паровая конверсия
Топливо
Метан,биогаз (без
серы)
Производительность
синтезгаза
20-400 м3/час
Время розжига
(готовность к работе)
не более 2 часов
Выход водорода
не менее 75 %
Срок службы
6 000 часов
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Автотермический риформер конверсии дизельного топлива
мощностью 2 кВт (фирма Nordic Power Systems)
Автотермическая конверсия дизельного топлива + высокотемпературная и
низкотемпературная паровая конверсия СО + селективное окисление СО
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Блок управления
генератором синтезгаза
Бортовой генератор синтезгаза
Бортовой
генератор
синтез газа
Блочный катализатор
парциального
окисления природного
газа
Наименование
Величина
Количество исполнительных
приводов (по воздуху и газу)
2
Количество управляемых отсечных
электромагнитных клапанов
2
Производительность по выходу
синтезгаза , м. куб./час
5-25
Входное давление газа, бар
1,5 - 2
Диапазон изменения коэффициента
избытка воздуха (α)
От 0,2 до 1,1
Напряжение электропитания, В
12 -24
Максимальная потребляемая
мощность
200 Вт
Режим работы: продолжительный
S1
Температура эксплуатации
от-40 до +800С
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Выход и состав продуктов из риформера при различных типах конверсии
Тип конверсии
Воздушная
Паровая
Водород , %
34
75
СО,%
17
8,5
Метан, %
2,5
5
Азот, %
43
-
СО2,%
1,99
2,2
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Структурная схема генератора синтезгаза производительностью 5- 25
м.куб в час
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Монтаж генератора синтезгаза с МПСУ (микропроцессорной системой
управления) на испытательном стенде
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Испытания генератора синтезгаза с новым каталитическим риформером
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Модуль МПСУ (микропроцессорной системы управления) шкафного
исполнения для генератора синтезгаза
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Розжиг риформера: выход на режим генерации водорода - 11 с
Начало пуска
(принудительный
розжиг) - альфа=1
Окончание пуска
(зажигание выключено) альфа=0,27
Т1=596С; Т2=53С
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Испытания газобензинового двигателя ЗМЗ-40522 с добавками синтезгаза
на моторном стенде
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Испытания газобензинового двигателя ЗМЗ-40522 с добавками синтезгаза
на моторном стенде
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый двигатель ЗМЗ-40522, работающий на метане с
добавками синтезгаза (N=3960 об/мин , Mкр.=48,3 Нм)
Концентрация углевод ород ов, ррм
Концентрации оксидов азота, ррм
Концентрация СО, ррм
9000
8000
5000
8000
7000
7000
6000
5000
СО
CH 4000
5000
3000
NOx
4000
2000
3000
3000
2000
2000
1000
1000
1000
0
4000
6000
0
1
Метан альфа=1,0
1023
Метан альфа=1,3
7305
Метан+сингаз альфа=1,6
903
1
0
1
Метан альфа= 1,0
8800
Метан альфа=1,3
200
Метан альфа=1,0
4911
Метан+сингаз
альфа=1,6
300
Метан альфа=1,3
1581
Метан+сингаз
17
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый двигатель ЗМЗ-40522, работающий на метане с
добавками синтезгаза (N=3960 об/мин , Mкр.=48,3 Нм)
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый двигатель ЗМЗ-40522, работающий на бензине с
добавками синтезгаза
Сниже ние ра сх о д а б е нз ина при д о б а вке синте з га з а
18,00
16,00
14,00
12,00
% сниже ния 10,00
ра сх о д а
8,00
то плива
6,00
4,00
2,00
0,00
1088
1861
2661
2886
3241
Ча сто та о б /мин
3694
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый двигатель ЗМЗ-40522, работающий на бензине с
добавками синтезгаза
Выбросы МСО
2000,00
1800,00
1600,00
Г/кВт*час
1400,00
1200,00
1000,00
бензин МСО
800,00
бензин+сингаз МСО
600,00
400,00
200,00
0,00
1088
1861
2661
2886
о б /мин
3241
3694
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый двигатель ЗМЗ-40522, работающий на бензине с
добавками синтезгаза
Выбросы MCH+MNOx
1400,00
1200,00
1000,00
800,00
г/кВт*ча с
бензин
600,00
бензин+сингаз
400,00
200,00
0,00
1088 1861 2661 2886 3241 3694
о б /мин
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый автомобиль типа «Газель» с двигателем ЗМЗ-40522 плюс
риформер
Блок управления двигателем
Газовые инжекторы
Шланг подачи синтезгаза в
двигатель
Место расположения
риформера
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый автомобиль типа «Газель» с двигателем ЗМЗ-40522
Размещение МПСУ (микропроцессорной системы
управления) риформером под капотом автомобиля
Блок управления
риформера
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый автомобиль типа «Газель» с двигателем ЗМЗ-40522
Риформер - вид снизу
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый автомобиль типа «Газель» с двигателем ЗМЗ-40522
Выход синтезгаза из риформера
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый автомобиль типа «Газель» с двигателем ЗМЗ-40522
Подача синтезгаза в двигатель
Использование водородосодержащих газов в ДВС
Газобензиновый автомобиль типа «Газель» с двигателем ЗМЗ-40522
Подготовка автомобиля к дорожным испытаниям на
синтезгазе