專利名稱：生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料、利用方法及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料、利用方法及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于利用木 素(lignin)與汽油、柴油等燃料油混合后用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN1566289的專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N木素(lignin)醇燃料制造工 藝，涉及一種用乙醇法造紙制漿所得蒸煮殘液為主要原料，制作木素醇這種液體清潔燃料 的工藝。但由于常溫下木素在乙醇中的溶解度有限，木素的比重大(大約在1.35-1. 5之 間)，使其在乙醇(比重大約為0. 79)中沉底，因此這種燃料也不能直接或間接地作為內(nèi)燃 機(jī)的動(dòng)力燃料來(lái)使用。 中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN1370217涉及用生物質(zhì)預(yù)水解方法獲得的一種催化纖維木質(zhì) 素燃料，該纖維木質(zhì)素燃料是由纖維素和成球的木質(zhì)素組成，其比表面積約1. 5-2. 5m2/g， 并可被碾碎為小于250ym的顆粒。由于含有相當(dāng)量低熱值的纖維素(約17.3kJ/g)，其燃 燒熱值只可達(dá)18-20kJ/g，低于標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值(約29kJ/g)，且是粉末狀固體燃料，因此只能 作為普通燃料，不能作為內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力燃料來(lái)使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的是利用從生物質(zhì)材料中獲得的木素用之于各類汽油、柴油(輕 或重柴油)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，作為準(zhǔn)"液體"燃料部分替代汽油或柴油燃料；本發(fā)明的第二目的 是解決木素在汽油、柴油中溶解度低的問(wèn)題；本發(fā)明的第三目的是提供一種合適的方法將 該準(zhǔn)液體燃料送入傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)進(jìn)行燃燒。 木素的優(yōu)點(diǎn)之一是熱值高，由于其比重大于目前所使用的汽油、柴油，其單位體積 的燃燒熱與汽油、柴油相當(dāng)，可比目前作為替代能源的乙醇高1.5倍。根據(jù)資料，木素的燃 燒熱為26kJ/g，而脫除灰分的鹽酸或硫酸木素的燃燒熱更高，如云杉鹽酸木素的燃燒熱是 110kJ/g，硫酸木素的燃燒熱是109. 6kJ/g，另外，由于與纖維素結(jié)構(gòu)的一維方向性不同，木 素結(jié)構(gòu)的方向性不明顯，容易形成球狀顆粒，因此可以通過(guò)研磨，如使用膠體磨，縮小木素 顆粒大小至微米或納米級(jí)，形成高比表面積，使木素的實(shí)際燃點(diǎn)降低并容易在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)點(diǎn) 燃和進(jìn)行燃燒，當(dāng)與柴油混合時(shí)不致于引起柴油十六烷值的過(guò)分降低。再者，木素容易從生 物質(zhì)材料中直接提取，不象生物乙醇需要利用糧食作為原料，或者利用纖維素進(jìn)行復(fù)雜的 處理后作為原料進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)。正是因?yàn)槟舅鼐哂羞@些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，木素比生物燃料乙醇 (燃燒熱大約30kJ/g)更具有優(yōu)勢(shì)作為石油的替代能源。 雖然具有優(yōu)點(diǎn)，但常溫使用狀態(tài)下木素不溶于汽油、柴油(輕或重柴油)，要利用 木素首先需要解決的是如何將木素與常規(guī)的液體燃料如汽油、柴油的有效混合并輸送入發(fā) 動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)點(diǎn)火燃燒，顯然，利用合適的乳化劑使汽油或柴油等燃料油與木素形成均勻混 合的乳化液是優(yōu)選的方案。本發(fā)明的技術(shù)方案是利用木素可少量溶于乙醇或丙酮并可被乙 醇或丙酮浸潤(rùn)分散的特點(diǎn)，將乙醇或丙酮(或其它醇或酮類)作為乳化促進(jìn)劑，將木素浸潤(rùn)或與乙醇或丙酮混合后再與汽油或柴油混合攪拌形成乳化液或懸濁液(所謂"準(zhǔn)液體"燃 料)，木素比重大，傾向于下沉，但由于密度差別不是很大，在攪拌狀態(tài)下尚能形成亞穩(wěn)定的 懸濁液。為了保持懸濁液狀態(tài)便于定量輸送入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸，該懸濁液須在攪拌狀態(tài)下通過(guò) 高壓油泵直接經(jīng)過(guò)噴油器噴入汽缸或化油器內(nèi)。或者為發(fā)動(dòng)機(jī)配置兩個(gè)油箱，其中一個(gè)油 箱是傳統(tǒng)的汽油或柴油油箱，另外一個(gè)油箱則是帶有攪拌器的油箱盛裝含有木素與汽油或 柴油相混合的燃料，兩個(gè)油箱分別配置高壓油泵分別將各自的燃油按比列經(jīng)各自的噴油器 泵入汽缸；或者將噴油器改造成為雙油路的噴射結(jié)構(gòu)，在噴射后木素與汽油或柴油在汽缸 內(nèi)得到充分混合燃燒。 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是先在化油器內(nèi)形成油和空氣的混合氣再經(jīng)點(diǎn)燃后燃燒，含有木素的 汽油在噴霧后與空氣混合時(shí)容易造成木素的下沉，因此，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)最好配置兩個(gè)油箱，其 中之一為傳統(tǒng)的油箱按現(xiàn)有方式提供油氣混合氣進(jìn)入汽缸，另外一個(gè)油箱盛裝含木素的油 箱，在點(diǎn)火的前一瞬間，通過(guò)高壓泵將含木素的汽油泵入汽缸內(nèi)。 為方便加油站計(jì)量銷售，使用方法是將木素用乙醇或丙酮浸潤(rùn)后通過(guò)管道計(jì)量泵 入帶攪拌器的油箱內(nèi)；或包裝成袋，使用時(shí)將木素傾倒入帶攪拌器的油箱內(nèi)。


圖1為本發(fā)明中噴油器示意圖。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 本發(fā)明提供一種生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料，本發(fā)明中所述的生物質(zhì)是主要含有纖維
素、半纖維素、木質(zhì)素(也稱木素)類農(nóng)林產(chǎn)物，如秸稈、林木。纖維素、半纖維素通過(guò)水解 發(fā)酵可以獲得乙醇、丁醇作為液體燃料，但生產(chǎn)成本高是其獲得規(guī)模化應(yīng)用的障礙，通常木 素只能作為廢棄物處理。本發(fā)明利用木素?zé)嶂蹈?，顆粒小，提取容易或來(lái)源于造紙等行業(yè)的 副產(chǎn)品具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，將其添加入燃料油類形成懸濁液作為準(zhǔn)液體燃料而直接作為內(nèi) 燃機(jī)的動(dòng)力。作為示范，木素可以從市場(chǎng)上采購(gòu)，但最好進(jìn)一步用酸洗脫除殘余的灰分提高
木素燃燒熱，酸洗后再經(jīng)堿中和，脫水后加入1-30重量％的無(wú)水乙醇或丙酮，經(jīng)過(guò)攪拌混 合后，再加入汽油或市售含乙醇的汽油或柴油中，使木素含量在5-90重量％之間，為了進(jìn) 一步減少木素的顆粒大小，上述混合物在膠體磨中進(jìn)行充分研磨約IO分鐘。在攪拌或搖晃 狀態(tài)，白色木素與汽油或柴油形成動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的懸濁液，或者進(jìn)一步在膠體磨中進(jìn)行充分研 磨減少木素的顆粒大小并促進(jìn)懸濁液的穩(wěn)定。 另外，可以現(xiàn)場(chǎng)制造木素并與汽油或柴油混合。作為示范，將稻殼洗凈后用5%氫 氧化鈉溶液加熱蒸煮，過(guò)濾得到褐色溶液，用稀硫酸中和該褐色溶液，過(guò)濾得到白色的木素 及含有少量膠體和其它有機(jī)物的"膠態(tài)"狀半固體，經(jīng)過(guò)清水洗滌后，放入乙醇或丙酮溶液 中，乙醇或丙酮含量在1%以上，利用袋裝石灰吸收殘余水分后，將該溶液與汽油或柴油攪 拌混合，即得到所述的準(zhǔn)液體燃料。
實(shí)施例2 為模擬發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器工作，利用噴油槍進(jìn)行噴油點(diǎn)火試驗(yàn)。當(dāng)油壺強(qiáng)力搖動(dòng)裝有 含木素10-60重量％的燃料油時(shí)(模擬油箱內(nèi)攪拌乳化作用)，油氣與木素可以共同噴出，并可被點(diǎn)燃充分燃燒。因此，含木素的燃料油的利用方法是通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)油箱內(nèi)裝置一個(gè) 攪拌機(jī)保持木素與燃料油形成穩(wěn)定的懸濁液，以便高壓油泵同時(shí)將木素和燃料油通過(guò)高壓 油泵泵入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)。
實(shí)施例3 為方便發(fā)動(dòng)機(jī)利用含木素的燃料油，發(fā)動(dòng)機(jī)配置兩個(gè)油箱，其中一個(gè)為現(xiàn)有傳統(tǒng) 油箱提供常規(guī)的汽油或柴油，另外一個(gè)油箱則配置有攪拌裝置盛裝含木素的汽油或柴油。 每個(gè)油箱分別配置高壓油泵，通過(guò)獨(dú)立的噴油器將燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。或者將兩個(gè)噴油 器合二為一，如圖1所示。經(jīng)高壓油泵1的作用，含木素的燃油從油箱2中沿箭頭方向抽送 入噴油器內(nèi)通道3，此時(shí)噴油器內(nèi)的閥門4開(kāi)啟，根據(jù)噴入汽缸內(nèi)木素量的要求(在5-80重 量％范圍內(nèi))，決定泵入通道4內(nèi)的油量高度。在泵入通道3前，通道3內(nèi)有在前次噴射停 止后來(lái)自常規(guī)油箱內(nèi)的不含木素的燃油，在泵入含木素的燃油的同時(shí)部分不含木素的燃油 向上回流。在噴嘴上針閥5開(kāi)啟向汽缸噴射燃油時(shí)，來(lái)自高壓油泵(未圖示)驅(qū)動(dòng)的不含 木素的燃油1進(jìn)入通道3和6，沿箭頭方向推動(dòng)燃油下行并使閥門3關(guān)閉，連同通道3下部 的含木素的燃油一起噴射入汽缸內(nèi)均勻混合燃燒。 上述實(shí)施例給出了利用本發(fā)明的示范舉例，不是對(duì)本發(fā)明可以實(shí)際利用范圍的限定。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料，其特征在于，將木素經(jīng)醇或酮浸潤(rùn)或與醇或酮混合后與燃料油攪拌混合。
2. 如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料，其特征在于，所述的醇為乙醇，所述的酮為丙酮。
3. 如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料，其特征在于，所述的燃料油為汽油或柴油。
4. 一種生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料利用方法，其特征在于，利用含木素的燃料油時(shí)保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，使木素與燃料油形成動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的懸濁液。
5. —種生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)配置兩個(gè)油箱，其中之一為現(xiàn)有油箱結(jié)構(gòu)盛裝不含木素的燃料油，另外一個(gè)油箱盛裝含木素的燃料油。
6. 如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于，含木素的燃料油內(nèi)安置有攪拌裝置保持木素與燃料油形成穩(wěn)定的懸濁液。
7. 如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸配置兩個(gè)噴油器，使含木素的燃料油與不含木素的燃料油分別經(jīng)獨(dú)立的通道噴出后在汽缸內(nèi)均勻混合燃燒。
8. 如權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油器具有兩個(gè)油料通道分別泵入含木素和不含木素的燃料油，在同時(shí)經(jīng)噴嘴噴出后在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)均勻混合燃燒。
全文摘要
本發(fā)明生物質(zhì)基準(zhǔn)液體燃料、利用方法及發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)是利用從生物質(zhì)材料中獲得的木素用之于各類汽油、柴油(輕或重柴油)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，作為準(zhǔn)“液體”燃料部分替代汽油或柴油燃料，以及解決木素在汽油、柴油中溶解度低的問(wèn)題，即利用含木素的燃料油時(shí)保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，使木素與燃料油形成動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的懸濁液，并提供一種合適的方法和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)將該準(zhǔn)液體燃料送入傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)進(jìn)行燃燒，即發(fā)動(dòng)機(jī)配置兩個(gè)油箱，其中之一為現(xiàn)有油箱結(jié)構(gòu)盛裝不含木素的燃料油，另外一個(gè)油箱盛裝含木素或其它燃料的燃料油。
文檔編號(hào)C10L1/02GK101724475SQ20081017612
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者秦才東 申請(qǐng)人:秦才東