專利名稱：一種醇增濕空氣或天然氣用于內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用醇燃料對空氣或天然氣增濕，應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)摻燒甲醇、乙醇燃料的方法。
背景技術(shù)：
能源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，又是人們賴以生存的必要資源，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人類文明的發(fā)展，民用液體燃料的需求量越來越大。以石油為代表的礦物燃料日趨緊張，而且價格也居高不下。因此尋求一種或多種與礦物燃料相混合的復(fù)合燃料，便成為將來燃料發(fā)展的必由之路。醇類燃料作為一種廉價能源及清潔能源受到世界關(guān)注，但醇與汽油、柴油理化性質(zhì)的差異，難以任意比混溶，它摻入油品中燃燒，勢必造成一些使用純油品所沒有遇到的新問題。
如摻醇汽油燃料中高濃度的甲醇汽油混合燃料(甲醇含量在15％～85％之間)是今后甲醇燃料的發(fā)展趨勢。但是由于受甲醇理化特性的限制，甲醇一汽油混合燃料仍然普遍存在著材料相溶性、動力下降、遇水分層、冷啟動等世界性技術(shù)難題，使甲醇的摻合比例無法提高，不能獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。摻醇柴油燃料乙醇和柴油混合后，油品潤滑性能下降；儲存穩(wěn)定性不好。據(jù)報道，10％～15％乙醇含量的柴油在環(huán)境溫度低于10℃時就會出現(xiàn)分層，如果有水分進(jìn)入，儲存穩(wěn)定性將更差。雖然當(dāng)前助溶劑的研制已取得一定成果，但仍存在產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性及混溶穩(wěn)定性等問題。
同時，天然氣汽車由于天然氣燃料的不可壓縮性，存在一次充氣續(xù)駛行程短等問題，限制了天然氣汽車的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
在化工生產(chǎn)過程中，常采用氣體調(diào)濕技術(shù)，將冬季低溫、低濕度空氣進(jìn)行加熱、增濕處理或?qū)⑾募靖邷?、高濕度空氣進(jìn)行冷卻、減濕處理，以便將空氣調(diào)節(jié)到所要求濕度和溫度?；谏鲜稣{(diào)濕原理，本發(fā)明將該技術(shù)用于醇燃料來增濕空氣或天然氣，以解決醇燃料與礦物燃料油因性質(zhì)差異而帶來的難以混和均勻以及天然氣發(fā)動機(jī)摻燒醇燃料問題。
本發(fā)明的目的是為了克服上述醇、油燃料因性質(zhì)差異而導(dǎo)致的兩相難以混合均勻以及天然氣汽車?yán)m(xù)駛行程短等問題，欲通過內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣口空氣或天然氣，攜帶醇燃料而形成一種組成穩(wěn)定的混合氣體，再進(jìn)入發(fā)動機(jī)燃燒室與礦物燃料或空氣(天然氣發(fā)動機(jī))混合燃燒，特提出一種醇增濕空氣或天然氣用于內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種醇增濕空氣或天然氣用于內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料方法，其特征是空氣由空氣泵輸送，天然氣由鋼瓶內(nèi)壓縮天然氣提供，分別用氣體流量計(jì)測定流量，控制空氣或天然氣流量，把氣體由空氣或天然氣進(jìn)氣口送入醇燃料箱；醇燃料在加熱套中預(yù)熱，實(shí)施時熱量由發(fā)動機(jī)的循環(huán)冷卻液(冷卻水)提供，控制加熱套溫度在20～60℃范圍內(nèi)的某一固定溫度；固定氣/液接觸面積和氣相體積，用醇燃料對空氣或天然氣增濕，測定醇燃料的攜帶體積量，計(jì)算常壓下混合氣體的百分組成；內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)氣口存在一定負(fù)壓，空氣或天然氣被抽進(jìn)氣缸，形成燃料混合氣；通過空氣或天然氣攜帶，使醇燃料與空氣或天然氣形成穩(wěn)定混合氣，再一起進(jìn)入汽缸與礦物燃料或空氣(天然氣發(fā)動機(jī))進(jìn)行混合燃燒。
本發(fā)明提供的一種內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料的新方法，通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，醇燃料溫度及醇燃料相接觸面積對增濕醇量影響顯著，空氣或天然氣的流量對增濕醇量影響不大，而改造裝置，相接觸面積固定則不易改變，因此該種摻燒方式只要控制加熱套溫度(實(shí)施時熱量可由發(fā)動機(jī)的循環(huán)冷卻液提供)，就可以形成穩(wěn)定組成的混合氣(如在40℃就可以形成甲醇占25％的空氣混合氣)。該摻燒方式為醇類燃料的發(fā)展提供了一條新思路，具有可行性。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果(1)克服了醇基液體與礦物燃料液態(tài)時無法混合均勻的缺陷，使醇基燃料與空氣形成穩(wěn)定混合氣，一起進(jìn)入汽缸實(shí)現(xiàn)充分燃燒，不存在分相問題；(2)采用該摻燒方式，對醇類燃料中水的要求，也沒那么苛刻，95％乙醇同樣可以與礦物燃料進(jìn)行混合摻燒，降低了無水乙醇的利用率，提高了經(jīng)濟(jì)性；(3)該方法實(shí)施簡單，只要控制醇燃料的溫度即可控制混合氣中的醇含量，加熱水套所需熱量由發(fā)動機(jī)循環(huán)冷卻液提供；(4)該方法使用范圍廣，可用于甲醇、乙醇或含水的甲醇、乙醇燃料，不僅滿足于汽、柴油座式內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料的應(yīng)用，也可在汽、柴油汽車發(fā)動機(jī)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用；(5)可實(shí)現(xiàn)天然氣汽車摻燒醇燃料的應(yīng)用，醇燃料通過天然氣攜帶，直接進(jìn)入汽缸，實(shí)現(xiàn)與天然氣的混合摻燒，提高天然氣汽車的續(xù)駛行程。


附圖為本發(fā)明提出的內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料增濕裝置工作原理示意圖。圖中1.空氣或天然氣進(jìn)口；2.去內(nèi)燃機(jī)的燃燒室；3.氣相空間；4.內(nèi)燃機(jī)循環(huán)冷卻液(冷卻水)進(jìn)口；5.內(nèi)燃機(jī)循環(huán)冷卻液(冷卻水)出口；6.醇類燃料；7.加熱套。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)例1在室溫20℃，醇液面相接觸面積11cm2，用醇燃料增濕空氣或天然氣，形成醇與空氣或天然氣的混合氣體，測定空氣或天然氣流量(Q)與醇混合氣中醇體積含量(V)關(guān)系，數(shù)據(jù)見附表1。其中醇類燃料包括甲醇、無水乙醇及95％乙醇，下同。
實(shí)例2空氣或天然氣流量2.4L/min，醇液面相接觸面積11cm2，用醇燃料增濕空氣或天然氣，形成醇與空氣或天然氣的混合氣體，測定醇燃料溫度(T)與醇混合氣中醇體積含量(V)關(guān)系，數(shù)據(jù)見附表2。
實(shí)例3空氣或天然氣流量3.0L/min，用醇燃料增濕空氣或天然氣，形成醇與空氣或天然氣的混合氣體，醇燃料溫度在30℃和50℃，分別測定醇燃料相接觸面積(S)與醇混合氣中醇體積含量(V)關(guān)系，數(shù)據(jù)見附表3。
表1空氣①(或天然氣②)流量Q與醇混合氣中醇體積含量關(guān)系

表2醇燃料溫度T與醇混合氣中醇體積含量關(guān)系

表3醇燃料相接觸面積S與醇混合氣中醇體積含量關(guān)系

注甲醇摻燒實(shí)驗(yàn)是加熱溫度30℃時的情況；乙醇摻燒實(shí)驗(yàn)加熱溫度為50℃。
權(quán)利要求
1.一種醇增濕空氣或天然氣用于內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料的方法，其特征是空氣由空氣泵輸送，天然氣由鋼瓶內(nèi)壓縮天然氣提供，分別用氣體流量計(jì)測定流量，控制空氣或天然氣流量，把氣體由空氣或天然氣進(jìn)氣口送入醇燃料箱；醇燃料在加熱套中預(yù)熱，實(shí)施時熱量由發(fā)動機(jī)的循環(huán)冷卻液提供，控制加熱套溫度在20～60℃范圍內(nèi)的某一固定溫度；固定氣/液接觸面積和氣相體積，用醇燃料對空氣或天然氣增濕，測定醇燃料的攜帶體積量，計(jì)算常壓下混合氣體的百分組成；內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，進(jìn)氣口存在一定負(fù)壓，空氣被抽進(jìn)氣缸，形成燃料混合氣；通過空氣或天然氣攜帶，使醇燃料與空氣或天然氣形成穩(wěn)定混合氣，再一起進(jìn)入汽缸與礦物燃料或空氣指天然氣汽車進(jìn)行混合燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料的方法，其特征是醇燃料溫度及醇燃料相接觸面積對增濕醇量影響顯著，這種摻燒方式可控制加熱套溫度在20～60℃范圍內(nèi)變化，實(shí)現(xiàn)醇燃料對空氣或天然氣增濕，而得到不同體積百分含量的醇/空氣或天然氣均勻混合氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用醇燃料對空氣或天然氣增濕，用于內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料的方法。本發(fā)明可克服醇、油燃料因性質(zhì)差異而導(dǎo)致兩相難以混和均勻以及天然氣汽車?yán)m(xù)駛行程短等問題。其特征是控制空氣或天然氣流量，把氣體由空氣或天然氣進(jìn)口送入醇燃料箱；醇燃料在加熱套中預(yù)熱，控制加熱套溫度在20～60℃；固定氣/液接觸面積和氣相體積，對空氣或天然氣進(jìn)行增濕；通過空氣或天然氣攜帶，使醇燃料與空氣形成穩(wěn)定混合氣，再一起進(jìn)入汽缸與礦物燃料或空氣進(jìn)行混合燃燒。本發(fā)明克服了醇基液體與礦物燃料液態(tài)時無法混和均勻的缺陷；該方法實(shí)施簡單、使用范圍廣，可用于汽油、柴油座式內(nèi)燃機(jī)摻燒醇燃料；也可用于汽油車、柴油車和天然氣發(fā)動機(jī)上；可以降低耗油量，提高經(jīng)濟(jì)性，具有可行性。
文檔編號F02B43/12GK1995720SQ20061002255
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者唐曉東, 崔盈賢, 李晶晶, 何柏 申請人:西南石油大學(xué)