一种除积碳药剂及其除碳方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种除积碳药剂及其除碳方法。
【背景技术】
[0002] 燃料的不充分燃烧在发动机中产生一种半流体的树枝状胶质，粘附在发动机零件 上，在高温的作用下，胶质又聚合成更复杂的聚合物，呈硬质胶结碳，即积碳，积碳的组成成 分有易挥发的物质（油、羟基酸）和不易挥发的物质（沥青质、油焦质和碳青质、灰分等）， 主要集中在活塞和气门，发动机温度越高，形成的积碳也越紧密。积碳不但占据空间，而且 在高温下易产生炙热点，引起早燃和爆震，影响发动机寿命，进一步导致燃料的不充分燃 烧，尾气中污染物增多。同理，一些生产厂家的加热锅炉中也会发生积碳的问题，影响燃料 燃烧效率和加热效率。
[0003]目前，积碳的清除方法主要有：物理清除法，将发动机上的积碳刮除，此种方法很 难将积碳清除干净，而且易在金属表面形成划痕；化学清洗法，主要通过化学药剂对发动机 进行浸泡，但多数化学清洗剂对发动机本身的金属表面有一定的腐蚀性，而且对积碳也只 能产生有限的溶解，浸泡时间较长；汽油添剂：在汽油中添加促进燃烧的添加剂，使汽油充 分燃烧，该方法能有效预防积碳的产生，但对于已有积碳的消除效果不明显。
【发明内容】
[0004] 针对现有的积碳消除技术中存在的积碳清除不彻底，以及易对发动机造成损伤的 问题，提供一种除积碳药剂及其除碳方法，通过金属氧化物催化积碳反应裂解成小分子物 质，达到消除积碳的效果，提高发动机的燃烧效率，降低污染物的排放。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006] 提供一种除积碳药剂，所述除积碳药剂包括如下重量组分：
[0007] 分散剂20~40份、水10~30份、金属氧化物催化剂35~65份；
[0008] 所述金属氧化物催化剂为钛、锡、锆、铌中的一种或多种的氧化物。
[0009] 进一步的，所述金属氧化物催化剂包括如下重量组分：二氧化钛14~22份、氧化 锡11~20份、二氧化锆5~13份、五氧化二铌14~25份。
[0010] 进一步的，所述分散剂为乙二醇。
[0011] -种除积碳药剂的除碳方法，包括以下步骤：
[0012] 步骤一：配制除积碳药剂，通过液体栗使药剂进入加热器；
[0013] 步骤二：使除积碳药剂雾化；
[0014] 步骤三：燃烧室处于工作状态，将雾化的除积碳药剂通过进气管通入燃烧室中，进 行除积碳反应；
[0015] 步骤四：停止输送除积碳药剂，燃烧室停止工作，完成除积碳过程。
[0016] 进一步的，所述步骤三中，开启发动机，使发动机处于怠速运行状态，将雾化的除 积碳药剂通入发动机的进气管中，除积碳药剂通过进气管进入到发动机的燃烧室中，进行 除积碳反应，积碳经过反应后从排气管排出。
[0017] 进一步的，所述步骤一中，加热除积碳药剂的温度为230~250°C。
[0018] 进一步的，所述步骤二中，除积碳药剂雾化的速度为每小时10毫升~30公升。
[0019] 进一步的，所述步骤三中，除积碳反应持续的时间为10~60min。
[0020] 本发明公开了一种除积碳药剂，主要成分包括分散剂、水和金属氧化物催化剂，水 进入发动机中形成的水蒸气在高温下能够与积碳中的碳氢化合物反应，生成气态可燃分 子，加入金属氧化物作为催化剂，提高了水蒸气与积碳的反应速度。同时，本发明通过将该 除积碳药剂加热雾化，使得该除积碳药剂拥有初始反应活性，从发动机的进气管接入，有利 于进气管的积碳消除，雾化的除积碳药剂有更大的反应接触面积，加快了积碳与除积碳药 剂的反应速度，使得积碳清除更加彻底，克服了现有积碳清除技术的局限性，避免了对发动 机本身造成损伤，降低了发动机污染物排放。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
[0022] 本发明提供了一种除积碳药剂，所述除积碳药剂包括如下重量组分：
[0023] 分散剂20~40份、水10~30份、金属氧化物催化剂35~65份；
[0024] 所述金属氧化物催化剂为钛、锡、锆、铌中的一种或多种的氧化物。
[0025] 本除积碳药剂中包括10~30份的水，水在高温下生成的水蒸气与积碳接触能够 促进积碳发生裂解反应，积碳主要包括油、羟基酸和沥青质、油焦质、碳青质、灰分等成分， 其中大多数碳氢化合物成分在高温下均能与水蒸气发生反应裂解，其反应机理与通过煤或 石油炼制后残留的重质油制取水煤气的反应机理一致，发动机在怠速运行的状态下，燃烧 室进行汽油的燃烧产生高温，积碳经过与水蒸气高温反应裂解为分子质量较小的化合物， 该化合物再进一步裂解成更小分子质量的物质，最终形成氏和C0, H 2和CO为可燃气体，参 与到燃烧室的燃烧过程中，达到消除积碳的目的。
[0026] 在上述反应中，需要加入催化剂来降低反应活化能，推动反应向生成氏和CO小分 子气体的方向进行，本发明采用了钛、锡、锆、铌中的一种或多种的氧化物作为催化剂，在金 属氧化物的催化下，CO朝生成CO2的方向进行，同时提高H 2的生成率，从而推动积碳裂解的 进行。
[0027] 作为进一步的优选方案，所述金属氧化物催化剂包括如下重量组分：二氧化钛 14~22份、氧化锡11~20份、二氧化错5~13份、五氧化二银14~25份。
[0028] 二氧化钛，化学式：TiO2，白色固体或粉末状的两性氧化物，二氧化钛具有光催化 活性，对大多数有机化合物有催化降解的能力，具有较好的分散能力，比表面积大，化学性 质稳定。
[0029] 氧化锡，化学式：SnO2,是一种重要的半导体材料，具有独特的气敏、光学、电学、催 化性质。在水溶液中具有优良的化学稳定性，常用于催化氧化一氧化碳。
[0030] 二氧化锆，化学式：ZrO2，是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难 溶于水、盐酸和稀硫酸。可作为碳氢化合物的加氢反应、裂解反应、脱氢反应、加氢脱硫过程 的催化剂，表现出较高的活性和选择性，是一种两性催化剂。
[0031] 五氧化二铌，化学式：Nb2O5，不溶于水，难溶于酸，能溶于熔融硫酸氢钾或碱金属的 碳酸盐、氢氧化物中，具备一定的氧化还原能力，能增强用其掺杂或负载的氧化物催化剂的 催化氧化活性。
[0032] 本发明采用了多种不同的金属氧化物来作为积碳清除反应的催化剂，促进了水蒸 汽和积碳的反应速度，需要说明的是，本发明采用的二氧化钛、氧化锡、二氧化锆和五氧化 二铌本身具备较高的催化活性，在实际操作中，作为进一步优选，还可在金属氧化物催化剂 中加入金、钌等金属元素，所述二氧化钛、氧化锡、二氧化锆和五氧化二铌可作为金属元素 的载体，载体的结晶性质能够促进金属元素的催化活性，两者相互作用共同促进催化剂活 性和稳定性的提尚。
[0033] 本除积碳药剂的分散剂为乙二醇，乙二醇同时具有亲油性和亲水性两种性质，可 将上述难溶于水的金属氧化物均一分散到溶液中，形成稳定和悬浊物，避免金属氧化物颗 粒的沉降和凝聚。
[0034] 本发明公开了一种除积碳药剂的除碳方法，包括以下步骤：
[0035] 步骤一：配制除积碳药剂，通过液体栗使药剂进入加热器，加热除积碳药剂，加热 温度为230~250 °C ;
[0036] 步骤二：使除积碳药剂雾化，除积碳药剂雾化的速度为每小时10毫升~30公升；
[0037] 步骤三：开启发动机，使发动机处于怠速运行状态，将雾化的除积碳药剂通入发动 机的进气管中，除积碳药剂与进气阀中的积碳进行反应，除积碳药剂通过进气管进入到发 动机的燃烧室中，除积碳药剂与燃烧室内的积碳进行反应，积碳松脱消除，积碳经过反应后 从排气管排出，除积碳反应持续10~60min ;
[0038] 步骤四：停止输送除积碳药剂，关闭发动机，完成除积碳过程。
[0039] 与传统将添加剂加入到汽油中不同，本发明将除积碳药剂通过加热和通入气体使 其雾化，在气流的带动下从发动机的进气管中进入到发动机中进行反应，将除积碳药剂雾 化有利于除积碳药剂的运输，同时增大了除积碳药剂与积碳的接触面积，使除积碳药剂更 易于发动机中各个角落的积碳进行反应，除积碳效果更充分，从进气管进入还能消除进气 管内部的积碳，积碳清除彻底。本发明公开的除积碳方法易于控制，反应时间可控，根据不 同排量的发动机选择不同的反应持续时间，节约能源。
[0040] 需要说明的是，本除积碳药剂不仅适用于发动机的积碳清除，同种除积碳原理也 可用于锅炉的燃烧室的积碳清除，经过积碳清除的发动机或锅炉能够提高燃料的利用率， 避免燃料的不充分燃烧，减少燃烧尾气中硫化物、氮化物、一氧化碳以及微小颗粒物的排 放。
[0041] 以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
[0042] 实施例1
[0043]