CN112901337B - 一种大功率低浓度瓦斯发动机及其供气方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大功率低浓度瓦斯发动机及其供气方法，包括主燃烧室和预燃室燃烧室，还包括预热区、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第一增压器；预热区用于预热低浓度瓦斯，并将预热的低浓度瓦斯传输给主燃烧室用于燃烧；主燃烧室的烟气出口通过管道并联预热区和第一阀门，用于向预热区提供高温烟气，打开第一阀门，排出预热区和主燃烧室的烟气；预燃室燃烧室处开有进气通道，进气通道通过管道连接第二阀门，打开第二阀门用于向预燃室燃烧室内传输纯净天然气；采用本方案，能引入干燥的瓦斯气体，并对低浓度瓦斯进行充分预热，以此燃烧更低浓度的瓦斯气体，燃烧的低浓度瓦斯其最低浓度极限能达到5.5％左右。

Description

一种大功率低浓度瓦斯发动机及其供气方法

技术领域

本发明涉及发动机燃烧技术领域，具体涉及一种大功率低浓度瓦斯发动机及其供气方法。

背景技术

瓦斯是煤矿严重自然灾害的重要根源。瓦斯的存在使人窒息、遇火源爆炸，瓦斯爆炸还极易引起煤尘爆炸。在我国煤矿重大灾害事故中70％以上是瓦斯事故。瓦斯即是有害气体，也是清洁能源，通过瓦斯抽放和综合利用可使瓦斯化害为利，变废为宝。目前，国外发电机组对瓦斯气利用有严格的限制，通常仅适用25％以上高浓度瓦斯气，个别厂家适用15％以上瓦斯气；国内由于一些厂家早年做了大量研发工作，为国内低浓度瓦斯气在燃气发动机的利用奠定了基础，瓦斯气利用浓度达到了8.5％水平。瓦斯的主要成分为甲烷，通常认为，甲烷的温室效应为二氧化碳的24.5倍，因此，低浓度瓦斯气的利用极大减少了瓦斯气直接排放对大气的污染。

在现有技术中，开发出了许多可利用低浓度瓦斯的发动机，但开发出的发动机如火花塞点或燃气发动机对于低浓度瓦斯的最低浓度极限为8.5％左右，对于浓度极限8.5％以下的低浓度瓦斯，在无法利用的情况下也会进行燃烧发电或排空，利用效率较低，且会造成环境污染。

更低浓度瓦斯利用的主要问题是点火困难，浓度8.5％以下的混合气用普通的火花塞很难点着，而低浓度瓦斯在输送过程中还含有大量水，这就使点火更加困难。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种利用低浓度瓦斯的预燃室，采用本方案，使用单独一路液化天然气，液化天然气经气化并调整到一定压力后通入预燃室的进气通道，经单向控制阀喷入预燃室燃烧室，与预燃室燃烧室内压入的低浓度瓦斯气体混合形成高浓度瓦斯混合气，该混合气体再经火花塞点火燃烧，预燃室火焰通过预燃室喷口喷射到主燃烧室，对主燃烧室内低浓度瓦斯进行点燃燃烧。由于进入预燃室通入的是干燥的高热值天然气，即保证了预燃室内着火的可燃气体浓度要求，又有效防止了预燃室内水分的影响。预燃室燃烧室内通入的是干燥清洁的天然气，点火火花塞的点火环境有较大改善，点火的可靠性有较大提高；预燃室内可形成理论空燃比的混合气，易点燃，预燃室喷口喷出的火焰，相当于提高了点火能量，可实现缸内稀薄燃烧，燃烧热效率有较大提升，燃料的经济性较好，燃烧温度较低，氮氧化物排放较低；通过本设备，可实现稀薄燃烧，将8.5％瓦斯气利用浓度进一步降低至5.5％。

本发明采用的技术方案为：一种大功率低浓度瓦斯发动机，包括主燃烧室和预燃室燃烧室，还包括预热区、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第一增压器；

所述预热区和主燃烧室连通，所述预热区用于预热低浓度瓦斯，并将预热的低浓度瓦斯传输给主燃烧室用于燃烧；

所述主燃烧室的烟气出口通过管道并联预热区和第一阀门，用于向预热区提供高温烟气，打开第一阀门，用于排出预热区和主燃烧室的烟气；

所述预燃室燃烧室处开有进气通道，所述进气通道通过管道连接第二阀门，打开第二阀门用于向预燃室燃烧室内传输纯净天然气；

所述主燃烧室的空气进口通过管道连接第一增压器，所述第一增压器通过管道连接第三阀门，打开第三阀门，用于向主燃烧室内充入空气，启动第一增压器，用于加大进入主燃烧室的空气量。

本方案运作时，为使更低浓度的瓦斯在主燃烧室内燃烧，在在汽缸套和火花塞护套上均开有进气通道，在进气通道外部设有预燃室进气口，高浓度的液化天然气经气化并调整到一定压力后通入预燃室进气口，并进入进气通道，最终顺着进气通道进入到预燃室燃烧室内，与预燃室燃烧室内的低浓度瓦斯混合，而通入的气化天然气为干燥纯净气体，混入低浓度瓦斯后，降低了整体的含水量，并增加了浓度，现有技术是火花塞直接点燃主燃烧室的内的气体，而本方案便能通过火花塞先点燃预燃室燃烧室内的混合气体，点燃后，预燃室喷头便能将燃预燃室燃烧室内的火焰喷入到主燃烧室内，以此点燃主燃烧室内的低浓度瓦斯；本方案通过先点燃混合气体，点燃后再对低浓度瓦斯进行燃烧，能以此点燃更低浓度的瓦斯气体；而在进气通道内还设有单向控制阀，单向控制阀在进气冲程某时段，一定压力的预燃室供气克服弹簧及气缸内压力的共同作用，打开单向控制阀，高浓度天然气可有效进入预燃室燃烧室；当缸内处在做功冲程，缸内压力极高，单向控制阀可在此时防止燃烧的缸内工质返回至预燃室供气管，保证系统工作安全；

本方案运作时，还设有预热区，预热区拥有一定的温度，能提前预热低浓度瓦斯，使低浓度瓦斯，进一步提高低浓度瓦斯的燃烧可能性；还设有预热区、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第一增压器，主燃烧室的烟气出口通过管道并联预热区和第一阀门，用于向预热区提供高温烟气，关闭第一阀门时，主燃烧室内的高温烟气只能进入到预热区内，以提供预热温度，而在打开第一阀门，预热区和主燃烧室的烟气能从第一阀门排出；而主燃烧室的瓦斯进口通过管道连接有第二阀门，打开第二阀门用于向预燃室燃烧室内传输高浓度的纯净天然气；在主燃烧室的空气进口通过管道连接有第一增压器，第一增压器通过管道连接第三阀门，打开第三阀门，用于向主燃烧室内充入空气，启动第一增压器，能够加大进入主燃烧室的空气量，以此提高氧气进入量，改变空燃比，使低浓度瓦斯能充分燃烧；其中主燃烧室和预燃室燃烧室连通，其低浓度瓦斯和空气均连通。

进一步优化，还包括干燥区，所述干燥区连接预热区用于干燥低浓度瓦斯，并将干燥的低浓度瓦斯传输给预热区。

进一步优化，还包括防爆风机，所述防爆风机连接干燥区，用于向干燥区传输低浓度瓦斯。

进一步优化，还包括第二增压器，所述第二增压器连接干燥区，用于增大低浓度瓦斯的进入量。

进一步优化，还包括抽气区，所述抽气区用于将预热区预热的低浓度瓦斯抽入到主燃烧室。

进一步优化，还包括吸烟装置，所述吸烟装置通过管道和第一阀门出口连接，所述吸烟装置用于抽出预热区和主燃烧室的烟气或向预热区吹入烟气，所述吸烟装置可用于存储烟气和热量。

进一步优化，包括壳体和烟气管道，所述预热区设于壳体内；所述预热区内设有转盘和第一转轴，所述转盘通过第一转轴和壳体内侧转动连接：所述转盘可绕自身轴线旋转；

所述转盘内设有多个扇叶，所述第一转轴和多个扇叶均内部中空，多个所述扇叶均和第一转轴内部连通，所述烟气管道一端连接主燃烧室用于接收烟气，所述烟气管道另一端和第一转轴转动连接，并和第一转轴内部连通，所述扇叶上开有多个第一通孔；

相邻两个所述扇叶之间的区域为传热区，所述转盘端部开有进气口和出气口，所述进气口用于向传热区传输气体。

进一步优化，一种大功率低浓度瓦斯发动机的供气方法，包括以下步骤：

S1：打开第一阀门，将吸烟装置存储的具有热量的烟气输入到预热区；

S2：当预热区的温度达到设定的阈值时，打开第四阀门和第二增压器，向预热区输入低浓度瓦斯；

S3：打开第二阀门和第三阀门，启动发动机和第一增压器，转盘旋转，向主燃烧室内输入空气和低浓度瓦斯，向预燃室燃烧室输入纯净天然气；

S4：重复打开和关闭第一阀门，使预热室内的温度保持设定的阈值。

进一步优化，还包括远程监控装置，所述远程监控装置用于监控本装置的实时运行状态，控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、防爆风机、第一增压器和第二增压器的开闭。

进一步优化，还包括温度检测装置，所述温度检测装置用于检测预热区内部温度，并将温度数据传输给远程监控装置，远程监控装置根据传输的温度数据打开或关闭第一阀门与吸烟装置。

本方案工作原理：由远程监控装置控制打开第一阀门，将吸烟装置存储的具有热量的烟气输入到预热区，并由温度检测装置实时检测预热区温度，并将实时温度数据反馈给远程监控装置，当预热区内的温度达到设定的阈值时，打开第四阀门，启动防爆风机，开始向干燥区内充入低浓度瓦斯，并使吸烟装置吸取预热区和主燃烧室的高温烟气，当温度检测装置实时检测的预热区温度降低到一定温度时，关闭第一阀门，使预热区内继续充入高温烟气进行预热，如此反复，使预热区内始终保持一定的温度范围；其中低浓度瓦斯能依次通过干燥区和预热区，最终进入主燃烧室；然后打开第二阀门和第三阀门，启动发动机和第一增压器，并使转盘旋转，向主燃烧室内输入空气和低浓度瓦斯，向预燃室燃烧室输入纯净天然气，提前混合点燃低浓度瓦斯，并加大进入到主燃烧室内的空气量，能燃烧更低浓度的瓦斯。

本发明具有以下有益效果：

本方案提供了一种大功率低浓度瓦斯发动机及其供气方法，采用本方案，使用单独一路液化天然气，液化天然气经气化并调整到一定压力后通入预燃室的进气通道，经单向控制阀喷入预燃室燃烧室，与预燃室燃烧室内压入的低浓度瓦斯气体混合形成高浓度瓦斯混合气，该混合气体再经火花塞点火燃烧，预燃室火焰通过预燃室喷口喷射到主燃烧室，对主燃烧室内低浓度瓦斯进行点燃燃烧。由于进入预燃室通入的是干燥的高热值天然气，即保证了预燃室内着火的可燃气体浓度要求，又有效防止了预燃室内水分的影响；

能对低浓度瓦斯进行充分预热，提高了低浓度瓦斯进入量，并提高了空气进入量，改善了空燃比，以此燃烧更低浓度的瓦斯气体，燃烧的低浓度瓦斯其最低浓度极限能达到5.5％左右，在提高利用效率的同时，还极大的改善了发动机燃烧的可靠性，确保发动机稳定运行；

通常发动机的输出功率最大为1500KW，使用本发明的发动机，通过改善空燃比，预热和干燥低浓度瓦斯，引入高浓度的纯净天然气提前点燃，极大的增加了发动机的输出功率，最大能达到2000KW-3000KW左右。

附图说明

图1为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机的供气方法的流程图；

图2为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机的局部示意图；

图3为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机的结构示意图；

图4为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机-转盘的结构示意图；

图5为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机-抽气区的结构示意图；

图6为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机-预热区的侧面剖视图；

图7为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机-干燥区的结构示意图；

图8为本发明提供的一种大功率低浓度瓦斯发动机-圆盘的主示图。

图中附图标记为：1-主燃烧室，2-壳体，201-直流通道，3-预热区，31-转盘，311-扇叶， 312-传热区，313-进气口，314-出气口，315-第一通孔，32-第一转轴，4-烟气管道，5-预燃室燃烧室，6-火花塞，7-第一连杆，8-第二连杆，81-环形凹槽，9-预燃室进气口，10-抽气区，101-缸体，102-滑动板，103-环形封板，104-弹性件，105-第二通孔，106-第三通孔， 11-排气管，12-第一阀门，13-第二转轴，14-进气管，15-干燥区，151-外壳，152-圆盘，153- 搅动棒，154-固体干燥剂，155-第一过滤网，156-第二过滤网，16-输气管，17-防爆风机， 18-吸烟装置，19-进气通道，20-单向控制阀，21-预燃室喷头，22-火焰喷射口，23-气缸盖， 24-火花塞护套，25-第二阀门，26-第三阀门，27-第一增压器，28-温度检测装置，29-第四阀门，30-第二增压器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例一：如图1所示，一种大功率低浓度瓦斯发动机，包括主燃烧室1和预燃室燃烧室5，还包括预热区3、第一阀门12、第二阀门25、第三阀门26和第一增压器27；

所述预热区3和主燃烧室1连通，所述预热区3用于预热低浓度瓦斯，并将预热的低浓度瓦斯传输给主燃烧室1用于燃烧；

所述主燃烧室1的烟气出口通过管道并联预热区3和第一阀门12，用于向预热区3提供高温烟气，打开第一阀门12，用于排出预热区3和主燃烧室1的烟气；

所述预燃室燃烧室5处开有进气通道19，所述进气通道19通过管道连接第二阀门25，打开第二阀门25用于向预燃室燃烧室5内传输纯净天然气；

所述主燃烧室1的空气进口通过管道连接第一增压器27，所述第一增压器27通过管道连接第三阀门26，打开第三阀门26，用于向主燃烧室1内充入空气，启动第一增压器27，用于加大进入主燃烧室1的空气量。

本实施例中，为使更低浓度的瓦斯在主燃烧室1内燃烧，在在汽缸套和火花塞护套24上均开有进气通道19，在进气通道19外部设有预燃室进气口9，高浓度的液化天然气经气化并调整到一定压力后通入预燃室进气口9，并进入进气通道19，最终顺着进气通道19进入到预燃室燃烧室5内，与预燃室燃烧室5内的低浓度瓦斯混合，而通入的气化天然气为干燥纯净气体，混入低浓度瓦斯后，降低了整体的含水量，并增加了浓度，现有技术是火花塞直接点燃主燃烧室1的内的气体，而本方案便能通过火花塞先点燃预燃室燃烧室5内的混合气体，点燃后，预燃室喷头21便能将燃预燃室燃烧室5内的火焰喷入到主燃烧室1内，以此点燃主燃烧室1内的低浓度瓦斯；本方案通过先点燃混合气体，点燃后再对低浓度瓦斯进行燃烧，能以此点燃更低浓度的瓦斯气体；而在进气通道19内还设有单向控制阀20，单向控制阀20 在进气冲程某时段，一定压力的预燃室供气克服弹簧及气缸内压力的共同作用，打开单向控制阀20，高浓度天然气可有效进入预燃室燃烧室5；当缸内处在做功冲程，缸内压力极高，单向控制阀20可在此时防止燃烧的缸内工质返回至预燃室供气管，保证系统工作安全；

本实施例中，还设有预热区3，预热区3拥有一定的温度，能提前预热低浓度瓦斯，使低浓度瓦斯，进一步提高低浓度瓦斯的燃烧可能性；还设有预热区3、第一阀门12、第二阀门25、第三阀门26和第一增压器27，主燃烧室1的烟气出口通过管道并联预热区3和第一阀门12，用于向预热区3提供高温烟气，关闭第一阀门12时，主燃烧室1内的高温烟气只能进入到预热区3内，以提供预热温度，而在打开第一阀门12，预热区3和主燃烧室1的烟气能从第一阀门12排出；而主燃烧室1的瓦斯进口通过管道连接有第二阀门25，打开第二阀门25用于向预燃室燃烧室5内传输高浓度的纯净天然气；在主燃烧室1的空气进口通过管道连接有第一增压器27，第一增压器27通过管道连接第三阀门26，打开第三阀门26，用于向主燃烧室1内充入空气，启动第一增压器27，能够加大进入主燃烧室1的空气量，以此提高氧气进入量，改变空燃比，使低浓度瓦斯能充分燃烧；其中主燃烧室1和预燃室燃烧室5 连通，其低浓度瓦斯和空气均连通。

本实施例中，还包括干燥区15，所述干燥区15连接预热区3用于干燥低浓度瓦斯，并将干燥的低浓度瓦斯传输给预热区3。

本实施例中，还包括防爆风机17，所述防爆风机17连接干燥区15，用于向干燥区15传输低浓度瓦斯。

本实施例中，还包括第二增压器30，所述第二增压器30连接干燥区15，用于增大低浓度瓦斯的进入量。

本实施例中，还包括抽气区10，所述抽气区10用于将预热区3预热的低浓度瓦斯抽入到主燃烧室1。

本实施例中，还包括吸烟装置18，所述吸烟装置18通过管道和第一阀门12出口连接，所述吸烟装置18用于抽出预热区3和主燃烧室1的烟气或向预热区3吹入烟气，所述吸烟装置18可用于存储烟气和热量。

本实施例中，包括壳体2和烟气管道4，所述预热区3设于壳体2内；所述预热区3内设有转盘31和第一转轴32，所述转盘31通过第一转轴32和壳体2内侧转动连接：所述转盘31可绕自身轴线旋转；

所述转盘31内设有多个扇叶311，所述第一转轴32和多个扇叶311均内部中空，多个所述扇叶311均和第一转轴32内部连通，所述烟气管道4一端连接主燃烧室1用于接收烟气，所述烟气管道4另一端和第一转轴32转动连接，并和第一转轴32内部连通，所述扇叶311上开有多个第一通孔315；

相邻两个所述扇叶311之间的区域为传热区312，所述转盘31端部开有进气口313和出气口314，所述进气口313用于向传热区312传输气体。

本实施例中，一种大功率低浓度瓦斯发动机的供气方法，包括以下步骤：

S1：打开第一阀门12，将吸烟装置18存储的具有热量的烟气输入到预热区3；

S2：当预热区3的温度达到设定的阈值时，打开第四阀门29和第二增压器30，向预热区3输入低浓度瓦斯；

S3：打开第二阀门25和第三阀门26，启动发动机和第一增压器27，转盘31旋转，向主燃烧室1内输入空气和低浓度瓦斯，向预燃室燃烧室5输入纯净天然气；

S4：重复打开和关闭第一阀门12，使预热室内的温度保持设定的阈值。

本实施例中，还包括远程监控装置，所述远程监控装置用于监控本装置的实时运行状态，控制第一阀门12、第二阀门25、第三阀门26、第四阀门29、防爆风机17、第一增压器27 和第二增压器30的开闭。

本实施例中，还包括温度检测装置28，所述温度检测装置28用于检测预热区3内部温度，并将温度数据传输给远程监控装置，远程监控装置根据传输的温度数据打开或关闭第一阀门12与吸烟装置18。

本方案工作原理：由远程监控装置控制打开第一阀门12，将吸烟装置18存储的具有热量的烟气输入到预热区3，并由温度检测装置28实时检测预热区3温度，并将实时温度数据反馈给远程监控装置，当预热区3内的温度达到设定的阈值时，打开第四阀门29，启动防爆风机17，开始向干燥区15内充入低浓度瓦斯，并使吸烟装置18吸取预热区3和主燃烧室1 的高温烟气，当温度检测装置28实时检测的预热区3温度降低到一定温度时，关闭第一阀门 12，使预热区3内继续充入高温烟气进行预热，如此反复，使预热区3内始终保持一定的温度范围；其中低浓度瓦斯能依次通过干燥区15和预热区3，最终进入主燃烧室1；然后打开第二阀门25和第三阀门26，启动发动机和第一增压器27，并使转盘31旋转，向主燃烧室1 内输入空气和低浓度瓦斯，向预燃室燃烧室5输入纯净天然气，提前混合点燃低浓度瓦斯，并加大进入到主燃烧室1内的空气量，能燃烧更低浓度的瓦斯。

实施例二：如图2到图8所示，一种利用低浓度瓦斯的预燃室，包括预燃室燃烧室5和火花塞，还包括进气通道19和单向控制阀20；

所述进气通道19通过单向控制阀20和预燃室燃烧室5连通，所述火花塞用于点燃预燃室燃烧室5内部气体。

本实施例中，为点燃主燃烧室1内的低浓度瓦斯，在汽缸套和火花塞护套24上均开有进气通道19，在进气通道19外部设有预燃室进气口9，高浓度的液化天然气经气化并调整到一定压力后通入预燃室进气口9，并进入进气通道19，最终顺着进气通道19进入到预燃室燃烧室5内，与预燃室燃烧室5内的低浓度瓦斯混合，而通入的气化天然气为干燥纯净气体，混入低浓度瓦斯后，降低了整体的含水量，并增加了浓度，现有技术是火花塞直接点燃主燃烧室1的内的气体，而本方案便能通过火花塞先点燃预燃室燃烧室5内的混合气体，点燃后，预燃室喷头21便能将燃预燃室燃烧室5内的火焰喷入到主燃烧室1内，以此点燃主燃烧室1内的低浓度瓦斯；本方案通过先点燃混合气体，点燃后再对低浓度瓦斯进行燃烧，能以此点燃更低浓度的瓦斯气体；

而在进气通道19内还设有单向控制阀20，单向控制阀20在进气冲程某时段，一定压力的预燃室供气克服弹簧及气缸内压力的共同作用，打开单向控制阀20，高浓度天然气可有效进入预燃室燃烧室5；当缸内处在做功冲程，缸内压力极高，单向控制阀20可在此时防止燃烧的缸内工质返回至预燃室供气管，保证系统工作安全。

本实施例中，在预燃室喷头21上开有多个火焰喷射口22，在沿预燃室喷头21径向方向均匀分布有多个火焰喷射口22，预燃室喷头21轴向方向也可分布多个火焰喷射口22，设置一定角度、直径和数量的火焰喷射口22，可将燃烧火焰均匀喷出，增大主燃烧室1的点火能量。

本实施例中，在壳体2内部设有预热区3，且壳体2内部和主燃烧室1连通，其中预热区3内设有转盘31和转轴，转盘31中心通过转轴和壳体2内侧转动连接，在外部电机的控制下，可使转盘31绕自身轴线旋转，而在转盘31内部设有多个扇叶311，多个扇叶311内部中空，转轴也内部中空，在转轴一端插入转盘31内部的部分开有多个孔，使多个扇叶311 内部均和转轴内部连通；还设有烟气管道4，烟气管道4一端和主燃烧室1连接，另一端通过滚动轴承和第一转轴32连接，且和第一转轴32内部连通，其中滚动轴承优选设于壳体2 侧面上，在滚动轴承和壳体2侧面的连接位置处还设有密封圈，用于防止气体泄露，第一转轴32旋转时，不会带动烟气管道4，此时主燃烧室1通过燃烧生成的高温烟气便能通过烟气管道4进入到第一转轴32内，最终通入到每个扇叶311中，相邻两个所述扇叶311之间的区域为传热区312，扇叶311通过传热，使转盘31内部的传热区312均产生高温；而在每个扇叶311上均开有多个第一通孔315，在转盘31端部开有进气口313和出气口314，其中低浓度瓦斯从进气口313进入到转盘31内部，并位于传热区312，在持续向转盘31内充入低浓度瓦斯的过程中，低浓度瓦斯通过多个扇叶311上的第一通孔315，并穿过多个传热区312，最终从出气口314被排出，排出的低浓度瓦斯进入主燃烧室1进行燃烧；其中多个传热区312 的热量再次通过传热均能提高低浓度瓦斯的温度，对低浓度瓦斯进行预热，且在转盘31的持续转动过程中，能充分搅动转盘31内部的低浓度瓦斯，使低浓度瓦斯能快速提高自身温度，并受热均匀；本方案具体运作时，在预热低浓度瓦斯时，可先采用预留下来的烟气进行预热。

本实施例中，其中进气口313和出气口314分设于转盘31两端，且沿转盘31同一径向方向设置，使转盘31内部的低浓度瓦斯在转盘31的持续转动下，能通过尽可能多的扇叶311 和传热区312，提高传热时间。

本实施例中，为使扇叶311的导热性能良好，提高传热效率，使扇叶311采用超导热材料。

本实施例中，在壳体2内还设有直流通道201，直流通道201直线设置，用于将预热区3 排出的低浓度瓦斯输送到主燃烧室1，还设有第一连杆7和第二连杆8，其中转盘31、第一连杆7和第二连杆8组成曲柄摇杆机构，在转盘31的转动下，能带动第二连杆8沿直流通道201长度方向上作往复运动；为使预热区3内的低浓度瓦斯快速进入到主燃烧室1，在直流通道201内还设有抽气区10，其中抽气区10包括缸体101、滑动板102、环形封板103和弹性件104，缸体101外侧和壳体2内侧固定连接，缸体101一端朝向预热区3，且缸体101一端开口，滑动板102和缸体101内侧滑动连接，且可沿缸体101长度方向滑动，其中缸体101 和滑动板102均采用防静电材料，在缸体101另一端开有第二通孔105，第二连杆8穿过滑动板102中部和第二通孔105，其中滑动板102和第二连杆8固定连接，滑动板102上还带有多个第三通孔106；在第二连杆8上设有环形凹槽81，在环形凹槽81内设有环形封板103，环形封板103底部和环形凹槽81底部滑动连接，环形封板103可沿第二连杆8长度方向滑动，环形封板103位于缸体101另一端方向，在环形凹槽81内还设有多个弹性件104，弹性件104 一端和环形封板103连接，另一端连接环形凹槽81侧壁。

在第二连杆8作往复运动时，能带动预热区3内的低浓度瓦斯进入到抽气区10中被传输；在转盘31的高速旋转下，能快速将低浓度瓦斯传输主燃烧室1内进行燃烧。

工作原理：转盘31旋转带动第二连杆8作直线往复运动，第二连杆8向左移动时，带动滑动板102向左滑动，并带动环形封板103向左移动，由于环形封板103的直径大于第二通孔105的直径，当第二连杆8向左移动到一定的距离时，环形封板103紧靠第二通孔105并进行封闭，由于弹性件104的作用，第二连杆8可继续往左移动，由于滑动板102和第二连杆8固定连接，滑动板102会继续随第二连杆8移动，此时缸体101内部的空间被逐渐拉大，内部压强增大，且由于右端被环形封板103封闭，在预热区3内的低浓度瓦斯便能通过第三通孔106进入到缸体101内部；在第二杆体向右移动过程中，会带动环形封板103向右移动，使第二通孔105被打开，在滑动板102向右移动过程中，会将缸体101内部的低浓度瓦斯向第二通孔105挤出，从而使低浓度瓦斯能快速进入到螺旋叶片中，在转盘31的高速旋转过程中，重复进行抽吸工作，以此提高效率。

本实施例中，本预热室所需要的结构均采用防静电材料，避免摩擦生热产生火花，如曲柄摇杆机构之间的相互作用、第一转轴32带动转盘31转动时的相互作用、滑动板102滑动等等，均需要避免。

本实施例中，由于主燃烧室1内生成的高温烟气，会随着发动机的做功越大，温度越高，当温度过高时，不利于烟气回收，余温利用，因此需先降低高温烟气的温度；因此在烟气管道4中部设有冷却装置42，其中冷却装置42上缠绕有盘管41，其中盘管41采用传热材料，盘管41两端均和烟气管道4连通，主燃烧室1内的高温烟气通过烟气管道4进入到盘管41中，最终从盘管41出去进入到预热区3，由于冷却装置42通电后，表层具有很低的温度，用过换热，以此降低高温烟气的温度，可通过调整冷却装置42表层温度或盘管41长度来固定高温烟气最后的温度。

本实施例中，在烟气管道4上设有支路管，烟气管道4输送的高温烟气能分为两路，一路进入到转盘31中，一路能进入到支路管中，而在支路管上还设有阀门12和吸烟装置18，关闭阀门12时，烟气管道4输送的高温烟气只能进入到转盘31中，通过一定时间的预热，当转盘31内的温度达到预设温度时，打开阀门12，并打开吸烟装置18，吸烟装置18能将转盘31中的烟气和烟气管道4继续输送的高温烟气吸出，当转盘31内的温度降低时，再次关闭阀门12；其中吸烟装置18还可反方向运输烟气，将预留的有一定温度的烟气方向输送到预热区3，用于初始预热。

本实施例中，还设有干燥装置15、第二转轴13和进气管14，其中第二转轴13另一端和转盘31的进气口313连接，第二转轴13弯折设置，避免第二转轴13影响第一连杆7运作，第二转轴13另一端穿出壳体2和进气管14另一端连接，其中第二转轴13另一端和转盘31 同一轴线设置，第二转轴13转动时会带动进气管14一起旋转，其中第二转轴13内部中空并和进气管14连通，在进气管14一端上设有干燥装置15，低浓度瓦斯首先进入到干燥装置15 中，被干燥装置15吸收其内部饱和的水分，得到干燥的低浓度瓦斯，然后干燥的低浓度瓦斯再依次通过进气管14和第二转轴13，进入到转盘31内部预热，干燥的低浓度瓦斯能提高燃烧度。

本实施例中，其中干燥装置15包括外壳151、圆盘152、第一过滤网155和第二过滤网 156，外壳151一端开口，外壳151一端开口处设有圆盘152，圆盘152周侧和外壳151内侧转动连接，圆盘152中心位置处开有四通孔，进气管14和圆盘152中部连接，并通过第四通孔和外壳151内部连通，在进气管14的旋转带动下，圆盘152可绕自身轴线旋转，而在圆盘 152内侧上还设有多根搅动棒153，圆盘152旋转时，可搅动外壳151内部的固体干燥剂154，使固体干燥剂154能充分吸收低浓度瓦斯中的饱和水分，提高吸收效率；在外壳151另一端上还设有第五通孔，输气管16和外壳151另一端连接，并通过第五通孔和外壳151内部连通，在输气管16处还设有防爆风机17，防爆风机17能将输气管16内的气体吹入外壳151内部，在固体干燥剂154的作用下吸收饱和水分，再通过第四通孔进入到进气管14中，其中第四通孔处设有第一过滤网155，在第五通孔处设有第二过滤网156，能防止外壳151内部的固体干燥剂154漏出，其中固体干燥剂154优选为分子筛。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大功率低浓度瓦斯发动机，包括主燃烧室（1）和预燃室燃烧室（5），其特征在于，还包括预热区（3）、第一阀门（12）、第二阀门（25）、第三阀门（26）和第一增压器（27）；

所述预热区（3）和主燃烧室（1）连通，所述预热区（3）用于预热低浓度瓦斯，并将预热的低浓度瓦斯传输给主燃烧室（1）用于燃烧；

所述主燃烧室（1）的烟气出口通过烟气管道（4）并联预热区（3）和第一阀门（12），用于向预热区（3）提供高温烟气，打开第一阀门（12），用于排出预热区（3）和主燃烧室（1）的烟气；

所述预燃室燃烧室（5）处开有进气通道（19），所述进气通道（19）通过管道连接第二阀门（25），打开第二阀门（25）用于向预燃室燃烧室（5）内传输纯净天然气；

所述主燃烧室（1）的空气进口通过管道连接第一增压器（27），所述第一增压器（27）通过管道连接第三阀门（26），打开第三阀门（26），用于向主燃烧室（1）内充入空气，启动第一增压器（27），用于加大进入主燃烧室（1）的空气量；

还包括壳体（2），所述预热区（3）设于壳体（2）内；

所述预热区（3）内设有转盘（31）和第一转轴（32），所述转盘（31）通过第一转轴（32）和壳体（2）内侧转动连接：所述转盘（31）可绕自身轴线旋转；

所述转盘（31）内设有多个扇叶（311），所述第一转轴（32）和多个扇叶（311）均内部中空，多个所述扇叶（311）均和第一转轴（32）内部连通，所述烟气管道（4）一端连接主燃烧室（1）用于接收烟气，所述烟气管道（4）另一端和第一转轴（32）转动连接，并和第一转轴（32）内部连通，所述扇叶（311）上开有多个第一通孔（315）；

相邻两个所述扇叶（311）之间的区域为传热区（312），所述转盘（31）端部开有进气口（313）和出气口（314），所述进气口（313）用于向传热区（312）传输低浓度瓦斯；

还包括吸烟装置（18），所述吸烟装置（18）通过管道和第一阀门（12）出口连接，所述吸烟装置（18）用于抽出预热区（3）和主燃烧室（1）的烟气或向预热区（3）吹入烟气，所述吸烟装置（18）可用于存储烟气和热量；

还包括第二增压器（30），所述第二增压器（30）连接干燥区（15），用于增大低浓度瓦斯的进入量。

2.根据权利要求1所述的一种大功率低浓度瓦斯发动机，其特征在于，还包括干燥区（15），所述干燥区（15）连接预热区（3）用于干燥低浓度瓦斯，并将干燥的低浓度瓦斯传输给预热区（3）。

3.根据权利要求2所述的一种大功率低浓度瓦斯发动机，其特征在于，还包括防爆风机（17），所述防爆风机（17）连接干燥区（15），用于向干燥区（15）传输低浓度瓦斯。

4.根据权利要求1所述的一种大功率低浓度瓦斯发动机，其特征在于，还包括抽气区（10），所述抽气区（ 10）用于将预热区（3）预热的低浓度瓦斯抽入到主燃烧室（1）。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种大功率低浓度瓦斯发动机的供气方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：打开第一阀门（12），将吸烟装置（18）存储的具有热量的烟气输入到预热区（3）；

S2：当预热区（3）的温度达到设定的阈值时，关闭第一阀门（12），打开第二增压器（30）进气管路上的第四阀门（29）和第二增压器（30），向预热区（3）输入低浓度瓦斯；

S3：打开第二阀门（25）和第三阀门（26），启动发动机和第一增压器（27），转盘（31）旋转，向主燃烧室（1）内输入空气和低浓度瓦斯，向预燃室燃烧室（5）输入纯净天然气；

S4：重复打开和关闭第一阀门（12），使预热区（3）内的温度保持设定的阈值。

6.根据权利要求5所述的一种大功率低浓度瓦斯发动机的供气方法，其特征在于，还包括远程监控装置，所述远程监控装置用于监控所述大功率低浓度瓦斯发动机的实时运行状态，控制第一阀门（12）、第二阀门（25）、第三阀门（26）、第四阀门（29）、防爆风机（17）、第一增压器（27）和第二增压器（30）的开闭。

7.根据权利要求6所述的一种大功率低浓度瓦斯发动机的供气方法，其特征在于，还包括温度检测装置（28），所述温度检测装置（28）用于检测预热区（3）内部温度，并将温度数据传输给远程监控装置，远程监控装置根据传输的温度数据打开或关闭第一阀门（12）与吸烟装置（18）。

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