[发明专利]一种碳氢燃料热解碳烟生成的调控装置及碳烟生成方法

说明书

本发明公开了一种碳氢燃料热解碳烟生成的调控装置及碳烟生成方法，装置包括燃料供给系统与碳烟颗粒收集系统，燃料供给系统包括第一气罐、第二气罐、注射泵、第一流量计、第二流量计、第三流量计、蒸发器、混气装置、单向止回阀，第一气罐的出口的一路通过第一流量计与所述蒸发器连接，另一路通过第二流量计与混气装置连接，注射泵的出口位于第一流量计和蒸发器之间，第二气罐通过第三流量计与混气装置连接，蒸发器与混气装置连接，混气装置的出口通过单向止回阀与碳烟颗粒收集系统的热解装置连接，碳烟颗粒收集装置设置于热解装置的出口处。本发明装置结构简单、通用性好，可用于研究不同组分或材料对碳氢燃料热解碳烟生成的影响。

技术领域

本发明属于燃料热解特性研究技术领域，具体涉及一种碳氢燃料热解碳烟生成的调控装置及碳烟生成方法。

背景技术

能源问题和环境问题是目前世界亟需解决的两大重要问题。目前，化石燃料(煤、石油、天然气)是人类生产生活的主要能源。随着全球能源使用总量的增长，能源的不合理使用以及能源利用率低，化石能源等不可再生能源濒临枯竭。与此同时，化石能源的开发利用对环境产生的影响也日趋凸显，其生产和利用无论对大气污染、酸雨、森林减少等区域问题，还是气候变化、臭氧层损耗等全球问题来说，都是最主要的影响因素。有研究表明，由化石能源不完全燃烧所产生的碳烟颗粒极大程度上加剧了温室效应的恶化，其贡献度仅次于二氧化碳,位列第二。而且，这些高度碳化的极细小的碳烟颗粒非常容易被吸入人体，从而对人类健康造成严重危害。尽管三大化石燃料——煤、石油、天然气在未来依然占据世界能源结构的主导地位，可再生能源和清洁能源的占比在不断加大。中国的能源蕴藏量位居世界前列，同时也是世界第二大能源生产国与消费国。随着我国经济的飞速发展，在各项建设方面上有突出成就，也暴露出了很多严重的资源和环境问题。中国未来生态环境趋势非常严峻。解决我国的能源环境问题，根本出路是坚持开发新技术，加速可再生能源和清洁能源的开发和利用，大力推进节能减排，高效利用能源，其中开发和利用清洁能源和可再生能源是重中之重。

生物质能是当前全球第四大可再生能源，被认为是未来最具有潜力的替代能源，可转化为生物燃料提供动力。生物燃料可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。根据生产技术的不同，生物燃料可以分为第一代生物燃料，第二代生物燃料和第三代生物燃料。第一代生物燃料主要通过淀粉、谷物等发酵和动植物油的酯交换获得生物乙醇等。第二代生物燃料主要通过对非粮作物，农业废弃物等的生物、化学降解得到醇类和呋喃类生物燃料。第三类生物燃料是由藻类和海草合成得来，由于技术不成熟并未得到广泛应用。其中，第二代生物燃料——呋喃类燃料，主要由果糖的一系列脱水和氢解作用得到。由于第二代生物合成技术的发展，它们受到了越来越广泛的关注。尤其是2,5二甲基呋喃(DMF)，相比于第一代生物燃料生物乙醇，其能量密度高，火焰传播速度快，合成方法所需要的能耗低。DMF单独作为汽油替代燃料或者作为汽油的掺混燃料都具有非常广阔的前景。2-甲基呋喃(MF)是DMF热解过程中的重要产物之一，相比于DMF，它的结构更为简单，只有一个甲基。且相比于汽油，MF及其混合燃料的抗爆性更好，CO排放量更低，燃烧持续期更短。因此，对其热解和燃烧特性的研究有助于进一步构建其热解和燃烧机理。但是对于生物燃料在相同工况下热解产生的碳烟特性研究比较欠缺，严重限制了其在发动机中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物含氧燃料或稀释剂对碳氢燃料热解碳烟生成的调控装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种碳氢燃料热解碳烟生成的调控装置，包括燃料供给系统与碳烟颗粒收集系统，其特征在于，所述燃料供给系统包括第一气罐、第二气罐、注射泵、第一流量计、第二流量计、第三流量计、蒸发器、混气装置、单向止回阀，所述第一气罐的出口分为两路，其中一路通过第一流量计与所述蒸发器连接，另一路通过第二流量计与混气装置连接，所述注射泵的出口与第一流量计和所述蒸发器之间的管路连接，所述第二气罐通过第三流量计与混气装置连接，所述蒸发器与混气装置连接，所述混气装置的出口与单向止回阀的进口连接；