使用碳质含水浆体或乳液燃料迪塞尔发动机燃料循环系统技术方案

一种构造成使用碳质含水浆体燃料或乳液燃料的迪塞尔类型的发动机的燃料循环系统。迪塞尔类型的发动机包括流体地连接到燃料循环系统的燃料喷射系统。燃料循环系统包括：至少一个燃料供给泵，其包括在燃料循环系统中位于燃料喷射系统之前的正排量泵，该燃料供给泵构造成向燃料喷射系统供应受控量的碳质含水浆体燃料；以及至少一个体积流量控制器，其包括第二正排量泵或者体积流量阀中的至少一个，该第二正排量泵构造成作为正排量压力排泄装置而反向地操作，该体积流量阀作为正排量压力排泄装置被操作，该体积流量控制器在燃料循环系统中位于燃料喷射系统之后，其对来自燃料喷射系统的回流/燃料系统压力提供从零到最大流量/压力的受控调节。

Use of carbonaceous water containing slurry or emulsion fuel for diesel engine fuel cycle system

A fuel cycle system constructed for a diesel engine using carbon containing water slurry fuel or emulsion fuel. Diesel type engines include fuel injection systems that are hydraulically connected to the fuel cycle system. The fuel cycle system includes: at least one fuel supply pump, which includes a positive displacement pump located in front of the fuel injection system in the fuel cycle system, the fuel supply pump structure causes to supply a controlled amount of carbon water slurry fuel to the fuel injection system; and at least one volume flow controller, which includes at least one of the second positive displacement pump or volume flow valve The two positive displacement pump structure causes reverse operation as a positive displacement pressure discharge device, and the volume flow valve is operated as a positive displacement pressure discharge device. The volume flow controller is located in the fuel injection system after the fuel injection system in the fuel cycle system, which provides a controlled regulation from zero to the maximum flow / pressure for the return / fuel system pressure from the fuel injection system.

【技术实现步骤摘要】
使用碳质含水浆体或乳液燃料迪塞尔发动机燃料循环系统交叉引用本申请要求2018年5月3日提交的澳大利亚临时专利申请第2018901502号的优先权，该申请的内容应当理解为通过引用并入本说明书中。
本专利技术总体上涉及用于使用碳质含水浆体燃料和/或乳液燃料(carbonaceousaqueousslurriesand/oremulsionfuels)的迪塞尔类型的发动机(dieseltypeengine)的燃料系统。本专利技术提供了一种控制使用碳质含水浆体的迪塞尔类型的发动机中的燃料循环的方法和系统，并且在下文中结合该示例性应用公开本专利技术将是方便的。专利技术背景以下对本专利技术的背景的讨论意图促进对本专利技术的理解。然而，应该理解，该讨论不是认可或承认提到的任何材料都在本申请的优先权日的截止日期内被公布、已知或是公知常识的一部分。目前在迪塞尔发动机中用于常规柴油和重燃料油的喷射技术采用相对低粘度燃料(relativelylowviscosityfuel)的压力雾化(pressureatomisation)。对于重燃料油，在燃料进入发动机高压喷射系统之前，通过加热(高达165℃)将燃油粘度控制在5至20mPa.s。低压燃料以10至20巴的相对恒定的压力提供给燃料系统，以提供稳定的循环，并经由喷射器中的减压阀/受控压力阀和弹簧加载瓣阀将燃料油泄放回到热服务箱(hotservicetank)。每次喷射后，发动机中的瓣阀(clackvalves)自动快速打开，使燃料能够穿过喷射器循环，并且一旦喷射事件开始，则快速关闭。这种循环有助于将燃料系统保持在高温下，去除空气，并有助于燃料切换，例如当进入沿海水域时，从重燃料油切换到较轻的低硫等级。一种新兴技术是使用碳质含水浆体燃料(例如煤水浆或沥青水浆)来代替迪塞尔发动机的重燃料油。应注意的是，沥青水浆，例如MSAR(多相超细雾化残渣(Multi-PhaseSuperfineAtomizedResidue)——一种水包油乳液燃料)，在低于约60℃的温度下，基本上是固体沥青颗粒在水中的浆体，而在更高的温度下，沥青在水中呈粘性液滴形式(即乳液)。这些浆体和乳液燃料的特性与柴油和燃料油有很大不同。例如，浆体燃料和乳液燃料具有不稳定且沉降以在燃料系统中形成泥状或焦油状沉积物的趋势。这些燃料还比燃料油更具有磨蚀性，并且更容易产生气穴(cavitation)，这两种情况均加速燃料系统部件(如减压阀和瓣阀中的阀座)的磨损。由这些阀引起的强烈湍流和剪切也可能加速燃料的不稳定，导致碳质颗粒或液滴的凝聚，这增加了燃料系统中沉积物的形成。凝聚和沉积物影响雾化和燃烧效率，并可能导致燃料系统堵塞。可以使用变速泵控制发动机的燃油压力，以避免使用减压阀。然而，在发动机停止或负载操作期间，燃料基本上是死流的(deadheaded)，并保持在高压下，没有明显的流动。在这种操作模式下，可能发生燃料流变性的不稳定和其它变化，沿燃料系统形成沉积物，这些沉积物随后当燃料流动重新开始时离开原位并在燃料系统中汇集且形成栓塞，尤其是在流动面积或流动方向发生突然变化的情况下。因此，碳质浆体燃料和乳液燃料的生产、运输、储存和使用造成了许多技术问题，这阻碍了该类型燃料的商业化。避免这些沉降和不稳定问题的当前技术类似于针对重燃料油的技术，即：1)在相对恒定的燃料输送压力下，在燃料系统周围持续循环预热的燃料，该相对恒定的燃料输送压力通过在喷射泵或HEUI型增压喷射器之后在循环总管上使用减压阀来控制；2)允许燃料经由自动弹簧加载泄放阀/瓣阀从燃料喷射器的高压回路中泄放燃油；和3)使用变速低压燃料泵或燃料供应泵。图1中示出了重燃料油系统的简化示意图。专利技术人已经发现，这些当前的解决方案对于使用碳质浆体燃料或碳质乳液燃料的发动机的商业运行是不太理想的。专利技术人已经发现，浆体和沥青乳液(有效地，环境温度下的浆体)对以下情况具有不利的作用：1)高剪切或气穴状况(例如穿过减压阀和节流阀经历的状况)和2)死流。此外，已经发现，这些影响随着燃料温度的升高和因使用密封油保护燃料泵柱塞和阀杆而污染循环浆体而显著增加。当前迪塞尔类型的发动机构造的另一个问题是，无法在不延长发动机操作的情况下使用冲洗流体在服务箱之后对燃料系统进行完全且快速的冲洗。不明显的是，用于碳质含水浆体的冲洗流体很可能是基本上不可燃的流体，例如水或合适的清洁剂混合物，因为使用柴油或燃料油冲洗可能导致浆体或乳液中碳质颗粒快速凝聚和燃料系统堵塞。此外，即使使用具有独立燃料系统的双燃料喷射系统在冲洗期间操作发动机，由于稀释的浆体燃料的不良燃烧和进入发动机燃烧室的冲洗流体的量，对于低旁通循环系统过度使用冲洗流体也可能是不希望的。因此，需要实现以下中的至少一项：通过在不使用减压阀、自动瓣阀或无压头燃料泵的情况下，在燃料系统周围保持受控的燃料流量，减少发动机燃料系统中碳质含水浆体燃料或乳液燃料的劣化、不稳定和凝聚；为燃料系统提供方更有效且受控的冲洗方法，以最小化冲洗流体喷入到发动机中；最小化对燃料系统部件的磨蚀和气穴磨损；或者对提供给发动机的燃料提供升高温度控制，以大体上消除对至服务箱的燃料进行充分预热的需要，并且在某些情况下可以避免对用于浆体燃料/乳液燃料的服务箱的需要。专利技术概述本专利技术提供了一种用于控制使用碳质含水浆体燃料和碳质乳液燃料的迪塞尔类型的发动机中的迪塞尔发动机的燃料循环的改进方法，该碳质含水浆体燃料和碳质乳液燃料包括悬浮在含水介质中的碳质颗粒，例如由煤、煤焦、炭黑和沥青形成的碳质颗粒。本专利技术的实施方案可以构造成使用碳质含水浆体燃料，碳质含水浆体燃料被描述为一种微粉化纯化碳燃料(micronizedrefinedcarbonfuel,MRC)。本专利技术的第一方面提供了一种迪塞尔类型的发动机的燃料循环系统，该迪塞尔类型的发动机构造成使用碳质含水浆体燃料或乳液燃料。迪塞尔类型的发动机包括流体地连接到燃料循环系统的燃料喷射系统。燃料循环系统包括：至少一个燃料供给泵，其包括正排量泵，正排量泵在燃料循环系统中位于在燃料喷射系统之前，该燃料供给泵构造成向燃料喷射系统供应受控量的碳质含水浆体燃料；和至少一个体积流量控制器，其包括第二正排量泵或者体积流量阀中的至少一个，该第二正排量泵构造成作为正排量压力排泄装置而反向地操作，体积流量阀作为正排量压力排泄装置来操作，体积流量控制器在燃料循环系统中位于燃料喷射系统之后，体积流量控制器为来自燃料喷射系统的回流/燃料系统压力提供从零到最大流量/压力的受控调节。本专利技术提供了一种新的燃料循环/输送系统，其中燃料供给泵与额外的泵或体积流量阀组合用作组合压力排泄和流量/压力控制装置，以控制穿过燃料喷射系统的流量。通过反向操作合适的正排量泵(例如渐进腔式泵)或体积流量阀，可以在无需通过阀来节流的情况下实现压力排泄，而通过阀来节流对于燃料油来说是常见的。通过避免通常的节流装置的快速侵蚀性腐蚀/气穴磨损，以及通过显著减少由节流引起的燃料颗粒尺寸和/或流变性的变化，这为浆体燃料提供了许多优点。新的燃料循环系统可以与适当的控制策略一起使用，以大体上消除燃料的不稳定和燃料管线中的沉淀、燃料系统部件的磨蚀和气穴磨损，同时提供浆体燃料或乳液燃料所需的升高的温度、压力流量控制。下面讨论控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种迪塞尔类型的发动机的燃料循环系统，所述迪塞尔类型的发动机构造成使用碳质含水浆体燃料或乳液燃料，所述迪塞尔类型的发动机包括与所述燃料循环系统流体地连接的燃料喷射系统，所述燃料循环系统包括：至少一个燃料供给泵，其包括正排量泵，所述正排量泵在所述燃料循环系统中位于所述燃料喷射系统之前，所述燃料供给泵构造成向所述燃料喷射系统供应受控量的碳质含水浆体燃料；和至少一个体积流量控制器，其包括第二正排量泵或者体积流量阀中的至少一个，所述第二正排量泵构造成作为正排量压力排泄装置而反向地操作，所述体积流量阀作为正排量压力排泄装置来操作，所述体积流量控制器在所述燃料循环系统中位于所述燃料喷射系统之后，所述体积流量控制器对来自所述燃料喷射系统的回流/燃料系统压力提供从零到最大流量/压力的受控调节。

【技术特征摘要】
2018.05.03 AU 20189015021.一种迪塞尔类型的发动机的燃料循环系统，所述迪塞尔类型的发动机构造成使用碳质含水浆体燃料或乳液燃料，所述迪塞尔类型的发动机包括与所述燃料循环系统流体地连接的燃料喷射系统，所述燃料循环系统包括：至少一个燃料供给泵，其包括正排量泵，所述正排量泵在所述燃料循环系统中位于所述燃料喷射系统之前，所述燃料供给泵构造成向所述燃料喷射系统供应受控量的碳质含水浆体燃料；和至少一个体积流量控制器，其包括第二正排量泵或者体积流量阀中的至少一个，所述第二正排量泵构造成作为正排量压力排泄装置而反向地操作，所述体积流量阀作为正排量压力排泄装置来操作，所述体积流量控制器在所述燃料循环系统中位于所述燃料喷射系统之后，所述体积流量控制器对来自所述燃料喷射系统的回流/燃料系统压力提供从零到最大流量/压力的受控调节。2.根据权利要求1所述的燃料循环系统，其中，所述第一正排量泵和所述第二正排量泵中的每一个包括往复泵或旋转泵。3.根据权利要求2所述的燃料循环系统，其中，所述第一正排量泵和所述第二正排量泵中的每一个选自柱塞泵、膜式泵、旋转瓣轮泵、渐进腔式泵、旋转齿轮泵、活塞泵、膜式泵、螺旋泵、齿轮泵、叶片泵、再生(周边)泵、蠕动泵或轴泵中的一种。4.根据权利要求1所述的燃料循环系统，其中，所述体积流量控制器包括星形阀、瓣轮阀或旋转流量阀。5.根据权利要求1所述的燃料循环系统，其中，所述供给泵或所述体积流量控制器中的一个以恒定速度操作，通过调节所述供给泵或所述体积流量控制器中的另一个的操作速度来控制流动穿过所述燃料喷射系统的燃料的压力调节。6.根据权利要求1所述的燃料循环系统，包括至少两个燃料供给泵，所述至少两个燃料供给泵连接到所述燃料循环系统中并且并行地操作。7.根据权利要求1所述的燃料循环系统，包括至少两个体积流量控制器，所述至少两个体积流量控制器连接到所述燃料循环系统中并且并行地操作。8.根据权利要求1所述的燃料循环系统，还包括服务箱，新鲜碳质含水浆体燃料供给到所述服务箱中，所述服务箱流体地连接到所述燃料供给泵的入口。9.根据权利要求8所述的燃料循环系统，还包括流体地连接到所述喷射系统的入口的燃料预处理系统，所述燃料预处理系统包括第一燃料预热器，用于在燃料流动到所述服务箱之前将所述燃料加热到使用温度。10.根据权利要求8或9中任一项所述的燃料循环系统，其中，所述服务箱中的燃料温度处于比所述喷射系统中的燃料温度低的温度。11.根据权利要求1所述的燃料循环系统，还包括位于所述燃料供给泵和所述燃料喷射系统之间的第二燃料预热器。12.根据权利要求1所述的燃料循环系统，其中，所述体积流量控制器连接到燃料再循环流线，所述燃料再循环流线流体地连接到所述燃料供给泵的入口。13.根据权利要求12所述的燃料循环系统，其中，所述燃料再循环流线包括到废物流线的连接，流动能够选择性地转移到所述废物流线以从所述燃料再循环流线中移除流体。14.根据权利要求1所述的燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·J·韦伯利，
申请(专利权)人：联邦科学与工业研究组织，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU