本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域,具體為一種柴油機(jī)使用的微乳化柴油。
背景技術(shù):
目前國內(nèi)外的柴油標(biāo)準(zhǔn)中水含量的指標(biāo)限制在200mg/kg以下至痕跡甚至是0(軍用)。原因是防止水對柴油機(jī)機(jī)體的侵蝕和難起動,但排放尾氣的污染嚴(yán)重。隨著自然產(chǎn)物石化能源的日益枯竭和人們對環(huán)境無污染日益高漲的要求,“節(jié)能減排”已成為國際性大形勢的要求,已引起各國政府和廣大人民的高度重視和大力研發(fā)。
所謂“節(jié)能”,是指在相近功率的情況下,盡量節(jié)省日益枯竭的石化能源柴油,用可再生的無毒副作用的價格比柴油便宜的容易取得的能源來代替柴油燃燒作功。
所謂“減排”,是指減少柴油機(jī)燃燒尾氣中的對人體有害的物質(zhì),如co、co2、so2、nxo、pm2.5化合物及由未完全燃燒的炭粒子組成的黑煙等。它們對人體都有危害作用。
微乳化柴油可以同時起到節(jié)能減排的作用,國外已有乳化柴油上市。美國、日本和西歐一些國家已開發(fā)了第二代、第三代乳化燃料,并已在市場上作為商品出售。國內(nèi)雖有不少乳化柴油的研究與論著,但尚未看到微乳化柴油上市的報道。
目前,盡管我國及國外(如美國、歐州等)對柴油提出越來越嚴(yán)格的質(zhì)量要求,但其在柴油機(jī)中燃燒后排放的尾氣中仍會有co、co2、so2、hc、nxoy等對人體有毒副作用的成份,這與燃燒的充分與否及各地所產(chǎn)的柴油成分不同有關(guān)。各有害成分對人體的危害情況如下:
1、co2對人體和世界的危害:
co2是多種可燃物燃燒的主要產(chǎn)物,它刺激人的呼吸中樞,使呼吸加快,脈搏加快??諝庵械暮扛邥r,會使人頭疼、暈眩、耳鳴、心悸,嚴(yán)重時甚至使人意識不清、出現(xiàn)紫斑、死亡;co2產(chǎn)生的溫室效應(yīng),對整個地球和所有動物都有很大的危害,燃燒一公斤炭就產(chǎn)生了3.667公斤co2。
2、co對人體的危害性:可引起頭疼、嘔吐、痙攣,甚至死亡。即所謂的煤氣中毒。
3、so2對人及動植物的危害:so2能刺激人的眼睛和呼吸道,引起咳嗽,甚至死亡;遇到濕空氣會形成酸雨,傷害人及所有動植物。
4、nxoy對人體的影響:刺激人的氣管、咳嗽、甚至導(dǎo)致死亡。
5、黑煙的危害性:黑煙是可燃物中炭未完全燃燒的產(chǎn)物,其中有一些極小的炭黑粒子,形成污染空氣的pm2.5,大粒子炭黑形成黑煙,可慢慢地落下來,對人體肺、呼吸道和眼睛都有傷害。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本發(fā)明提供了一種既能達(dá)到節(jié)油又減少排放尾氣中有害成分的雙重作用的新能源,以期達(dá)到造福全人類的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種柴油機(jī)用微乳化柴油,由下列原料配比而成:柴油、h2o、油酸、naoh、硝酸戊脂、正丁醇、煤油、乙醇胺、碳酸鈉、naci。
一種柴油機(jī)用微乳化柴油,由下列原料按照體積或者重量百分比配比而成:柴油70~80%、h2o10~20%、油酸1~20%、naoh(重量比)0.001~0.3%、硝酸戊脂0.1%~1%、na2co3(重量比)0.001~0.05%、nacl0.1111%~0.0002%、煤油0.1~1%、正丁醇1~6%、乙醇胺0.2~2%,上述原料之和為百分之一百。
積極有益效果:與純柴油相比,在功率無明顯變化的情況下,本發(fā)明可節(jié)約不可再生的且日益枯竭的石化燃料柴油10~25%;將可再生能源應(yīng)用于柴油機(jī)中,來代替不可再生的且日益枯竭的石化能源柴油;可減少柴油機(jī)排放尾氣的有害成分co2、so2、co、黑煙、nxoy等;將儲量無窮大且可循環(huán)利用的水作為柴油機(jī)能源燃料的一種成分,是開發(fā)新能源的一大舉措。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
一種柴油機(jī)用微乳化柴油,由下列原料按照體積百分比配比而成:柴油70~80%、h2o10~20%、油酸1~20%、naoh(重量)0.001~0.3%、硝酸戊脂0.1%~1%、na2co3(重量比)0.001~0.05%、nacl0.1111%~0.0002%、煤油0.1~1%、正丁醇1~6%、乙醇胺0.2~2%,上述原料之和為百分之一百。
作用機(jī)理:
一、純柴油在微乳化柴油中占多數(shù),起燃燒作功和易起動的作用。
二、水在柴油發(fā)動機(jī)中起到節(jié)能減排的機(jī)理:
1、水(h2o)的本質(zhì)是h2和o2。h2是最清潔的高能燃料,已用于火箭發(fā)動機(jī)等場合。o2是助燃劑。
2、水在柴油機(jī)氣缸中的高溫和一些催化劑的作用下,可以分解成h2和o2或[o]與[oh],原生[o]是強(qiáng)氧化劑,[oh]是活化中心,可促使柴油活化、分解、充分燃燒。
3、水是極性分子,在一些表面活性劑的作用下,可以與柴油形成油包水型乳化柴油。
4、乳化柴油在柴油機(jī)氣缸中的高溫作用下,能產(chǎn)生“微爆炸”效應(yīng),使油更分散,表面積更大,更易燃燒。
5、水的傳熱速度比油快,使缸內(nèi)溫度更易均勻,因而避免了因局部溫度過高而產(chǎn)生nxo的弊病,即減少了柴油機(jī)排放尾氣中nxo的污染。
6、水的膨脹作功本領(lǐng)比柴油大10倍。
7、水能在柴油機(jī)氣缸內(nèi)的高溫下和柴油中的c發(fā)生水煤氣效應(yīng),使柴油中的炭燃燒更充分,因而減少甚至避免了尾氣中黑煙的產(chǎn)生。同時產(chǎn)生的h2和co能產(chǎn)生更大的熱量,能作更大的功。水煤氣的化學(xué)反應(yīng)式如下:
而h2和co都是可燃?xì)怏w,而且產(chǎn)生的熱能比純炭燃燒產(chǎn)生的熱能高,所以水煤氣是極好的燃料,在工業(yè)上大量采用。co還是其他一些化工產(chǎn)品的重要原料。
而c的燃燒熱是c+o2=co2-392.88kj/mol
因此可知:c的燃燒熱-392.88kj/mol,小于c+h2o后產(chǎn)生的h2和co的燃燒熱(285.77kj/mol+282.84kj/mol=568.65kj)。
很顯然,h2o中h2在水煤氣反應(yīng)中起了產(chǎn)生燃燒熱的功效。此外,水煤漿在工業(yè)上的大量應(yīng)用是“水煤氣反應(yīng)”的又一個確切的例證。
水還有一種常人所不知的特殊效應(yīng):由水煤氣反應(yīng)所產(chǎn)生的h2與進(jìn)入氣缸的空氣中的o2在540oc和fe、cu等催化劑的作用下可以發(fā)生爆炸作用。產(chǎn)生巨大的氣體體積及相應(yīng)的壓力推動柴油機(jī)氣缸的活塞對外作功。爆炸是可燃物在千分之幾秒內(nèi)發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象,柴油在柴油機(jī)中燃燒實(shí)質(zhì)上就是一種爆炸反應(yīng)。水在該方案中可起到一定的爆炸作用。因為柴油在柴油機(jī)氣缸中的燃燒時間在0.005秒以下,屬于爆炸范疇。爆炸反應(yīng)所產(chǎn)生的大量氣體在極短的時間內(nèi)可產(chǎn)生巨大的氣體沖擊力。在密閉容器(如柴油發(fā)動機(jī)的氣缸)內(nèi)可產(chǎn)生巨大的壓力。因而可提高柴油機(jī)的功率。
總之,上述的化學(xué)反應(yīng)與實(shí)際應(yīng)用事例,充分證明“水是可燃性能源”。即在一定的條件下,水是一種可燃能源,且水是最廉潔、易得的全功能(包括物理功能、化學(xué)功能和生物功能)的無窮大能源。因水中無c及s等成分,所以參于柴油燃燒后減少了co2、so2污染物的排放。
三、本發(fā)明方案中的油酸(c18h34o2),無毒、可燃,且是一種乳化劑,能促使水與柴油形成油包水型乳化油,又能保護(hù)柴油機(jī)氣缸內(nèi)表面不被腐蝕,延長柴油機(jī)的壽命。而且,油酸是一種可再生能源。應(yīng)用于本方案中,即可以可再生能源代替不可再生的日益枯竭的石化能源。
四、方案中的硝酸戊酯,可以提高柴油的十六烷值,使柴油更易燃燒,且能降底燃點(diǎn),使柴油發(fā)動機(jī)易于起動。
五、方案中的naoh,可加速柴油的分解,促進(jìn)燃燒,又可與油酸反應(yīng)生成油酸鈉,這是一種高效乳化劑;還可中和柴油中原有的無機(jī)酸,保護(hù)了柴油機(jī)氣缸不被酸所腐蝕。
六、方案中的na2co3能與原油的s在氣缸中燃燒時所生成的so2反應(yīng)生成無毒的na2so4,從而減少了柴油機(jī)排放尾氣中的污染物so2。
七、方案中的煤油可降低乳化柴油的燃點(diǎn),使柴油機(jī)易于起動。同時,煤油也是一種燃料,無毒。
八、方案中的nacl是一種助燃劑,可降低乳化柴油的點(diǎn)燃溫度。
九、方案中的乙醇胺是乳化劑,且可除去天然氣和石油氣中的酸性氣體。
十、方案中的正丁醇,用作溶劑,是助乳化劑。
本發(fā)明的重大意義:
該發(fā)明專利的應(yīng)用,證明“水是可燃性能源”、“水是具有物理能、化學(xué)能和生物能的全功能無窮大新能源”。
與純柴油相比,在功率無明顯變化的情況下,本發(fā)明可節(jié)約不可再生的且日益枯竭的石化燃料柴油10~25%;將可再生能源應(yīng)用于柴油機(jī)中,來代替不可再生的且日益枯竭的石化能源柴油;可減少柴油機(jī)排放尾氣的有害成分co2、so2、co、黑煙、nxoy等;將儲量無窮大且可循環(huán)利用的水作為柴油機(jī)能源燃料的一種成分,是開發(fā)新能源的一大舉措。
以上實(shí)施案例僅用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式,在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi),本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進(jìn)等,均應(yīng)視為本申請的保護(hù)范圍。