[发明专利]内燃机准液体燃料及其输送和喷射方法

说明书

技术领域

本发明是关于内燃机准液体燃料及其输送和喷射方法，特别是关于利用微小或纳米颗粒状固体、或半固体或胶体或流体高能可燃物质(如各种方法得到的天然木素或加工提取后得到的木素如碱木素，酸木素、硝化木素、硝化纤维素、硝化半纤维素、生物质的硝化产物、经脱除灰分杂质处理后的煤粉)与汽油、柴油等燃料油为液态载体静态或动态地混合形成悬液或乳化液用于内燃机的方法。

背景技术

中国专利公开号CN1566289的专利申请提出了一种木素醇燃料制造工艺，涉及一种用乙醇法造纸制浆所得蒸煮残液为主要原料，制作木素醇这种液体清洁燃料的工艺。但由于常温下木素在乙醇中的溶解度有限，木素的比重大(大约在1.35-1.5之间)，使其在乙醇(比重大约为0.79)中沉底，因此木素并没有真正大量和有效地用作为液体燃料。另外，有希望用于燃料的乙醇的生产要么消耗粮食或用于种植糖料植物而占用耕地，要么需要利用成本很高的纤维素酶酶解植物纤维素，这些也使乙醇作为替代液体燃料的大规模利用难以实现，因此有必要发现新的液体或准液体燃料系统替代或部分替代石化燃料用于驱动内燃机。

中国专利公开号CN1370217涉及用生物质预水解方法获得的一种催化纤维木质素燃料，该纤维木质素燃料是由纤维素和成球的木质素组成，其比表面积约1.5-2.5m2/g，并可被碾碎为小于250μm的颗粒。由于含有相当量低热值的纤维素(约17.3kJ/g)，其燃烧热值只可达18-20kJ/g，能量密度不高，低于标准煤的热值(约29kJ/g)，且是粉末状固体燃料，因此只能作为普通燃料，不能作为内燃机的动力燃料来使用。其它利用固体粉末或颗粒作为内燃机燃料的专利申请还有利用煤粉尘作为内燃发动机的燃料(专利申请公开号CN86104451)，内燃煤机(CN2318407，柴草内燃机(CN1043368)，粉末燃料活塞式内燃机(CN2066896)，可燃粉末内燃机(CN1916381)，利用火药作为固体燃料内燃机(CN2167197)。利用固体粉末或颗粒作为目前利用液态燃料的内燃机需要完全重新设计改进现有内燃机的燃料输送供给方式以及点火方式，另外因为固体燃料燃烧后一般均有固体灰分，因此要求设计有灰分排出结构，这些均使固体粉末燃料难以在交通运输车辆上得以应用。

发明内容

本发明要解决以下问题，第一是寻找一种具有较高能量密度的可再生资源作为汽油、柴油的替代能源，第二是提供一种介于液体和固体之间的准液体燃料全部或部分替代汽油或柴油，仍然以汽油、柴油作为输送载体，以便只需最低限度地改变现有内燃机的结构即可用于目前的内燃机中；第三是利用合适的发动机输油和喷射方法使该准液体能够被输送入内燃机气缸内喷射燃烧。

本发明的第一目的是利用从生物质材料中利用各种方法获得的木素用之于各类汽油、柴油(轻或重柴油)内燃发动机，作为准“液体”燃料全部或部分替代汽油或柴油燃料；本发明的第二目的是提供一种合适的方法将该准液体燃料输送入传统的内燃机汽缸内进行喷射燃烧；本发明的第三目的是等同地利用高能量密度的硝化木素、硝化纤维素、生物质的硝化产物、糠醛、经脱除灰分杂质或/及经过表面处理后的微米或纳米煤粉或它们的混合物代替或与前述木素共混后与汽油、柴油等燃料油为液态载体静态或动态地混合形成悬液或乳化液作为内燃机的准液体燃料；本发明的第四目的是提供一种使固体粉末或颗粒在汽油和柴油中微米或纳米化的方法。

木素的优点之一是热值高，是含能最高的天然高分子化合物，由于其比重大于目前所使用的汽油、柴油，其单位体积的燃烧热与汽油、柴油相当，可比目前作为替代能源的乙醇高1.5倍。根据资料，木素的燃烧热为26kJ/g，据资料，脱除灰分的盐酸或硫酸木素的燃烧热更高，如云杉盐酸木素的燃烧热是110kJ/g，硫酸木素的燃烧热是109.6kJ/g，另外，由于与纤维素结构的一维方向性不同，木素结构的方向性不明显，容易形成球状颗粒，因此可以通过研磨，如使用胶体磨，缩小木素颗粒大小至微米或纳米级，形成高比表面积，使木素的实际燃点降低并容易在内燃机内点燃和进行燃烧，当与柴油混合时不致于引起柴油十六烷值的过分降低。再者，木素容易从生物质材料中直接提取，是造纸工业的废弃物和污染源，不象生物乙醇需要利用粮食作为原料，或者利用纤维素进行复杂的处理后作为原料进行发酵生产。正是因为木素具有这些特点和优点，木素比生物燃料乙醇(燃烧热大约30kJ/g)更具有优势作为石油的替代能源，因此，可以利用木素热值高的特点，直接将木素粉末注射入汽缸燃烧驱动汽缸活塞做功。