专利名称：生物质基准液体燃料、利用方法及发动机结构的制作方法
技术领域：
本发明是关于生物质基准液体燃料、利用方法及发动机结构，特别是关于利用木 素(lignin)与汽油、柴油等燃料油混合后用于内燃发动机的方法。
背景技术：
中国专利公开号CN1566289的专利申请提出了一种木素(lignin)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，因此这种燃料也不能直接或间接地作为内燃 机的动力燃料来使用。 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250ym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，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。
发明内容
本发明的第一目的是利用从生物质材料中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"燃料部分替代汽油或柴油燃料；本发明的第二目的 是解决木素在汽油、柴油中溶解度低的问题；本发明的第三目的是提供一种合适的方法将 该准液体燃料送入传统的内燃机汽缸内进行燃烧。 木素的优点之一是热值高，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，而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，縮小木素 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，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。 虽然具有优点，但常温使用状态下木素不溶于汽油、柴油(轻或重柴油)，要利用 木素首先需要解决的是如何将木素与常规的液体燃料如汽油、柴油的有效混合并输送入发 动机汽缸内点火燃烧，显然，利用合适的乳化剂使汽油或柴油等燃料油与木素形成均匀混 合的乳化液是优选的方案。本发明的技术方案是利用木素可少量溶于乙醇或丙酮并可被乙 醇或丙酮浸润分散的特点，将乙醇或丙酮(或其它醇或酮类)作为乳化促进剂，将木素浸润或与乙醇或丙酮混合后再与汽油或柴油混合搅拌形成乳化液或悬浊液(所谓"准液体"燃 料)，木素比重大，倾向于下沉，但由于密度差别不是很大，在搅拌状态下尚能形成亚稳定的 悬浊液。为了保持悬浊液状态便于定量输送入发动机汽缸，该悬浊液须在搅拌状态下通过 高压油泵直接经过喷油器喷入汽缸或化油器内。或者为发动机配置两个油箱，其中一个油 箱是传统的汽油或柴油油箱，另外一个油箱则是带有搅拌器的油箱盛装含有木素与汽油或 柴油相混合的燃料，两个油箱分别配置高压油泵分别将各自的燃油按比列经各自的喷油器 泵入汽缸；或者将喷油器改造成为双油路的喷射结构，在喷射后木素与汽油或柴油在汽缸 内得到充分混合燃烧。 汽油发动机是先在化油器内形成油和空气的混合气再经点燃后燃烧，含有木素的 汽油在喷雾后与空气混合时容易造成木素的下沉，因此，汽油发动机最好配置两个油箱，其 中之一为传统的油箱按现有方式提供油气混合气进入汽缸，另外一个油箱盛装含木素的油 箱，在点火的前一瞬间，通过高压泵将含木素的汽油泵入汽缸内。 为方便加油站计量销售，使用方法是将木素用乙醇或丙酮浸润后通过管道计量泵 入带搅拌器的油箱内；或包装成袋，使用时将木素倾倒入带搅拌器的油箱内。
图1为本发明中喷油器示意图。
具体实施方式
实施例1 本发明提供一种生物质基准液体燃料，本发明中所述的生物质是主要含有纤维
素、半纤维素、木质素(也称木素)类农林产物，如秸秆、林木。纤维素、半纤维素通过水解 发酵可以获得乙醇、丁醇作为液体燃料，但生产成本高是其获得规模化应用的障碍，通常木 素只能作为废弃物处理。本发明利用木素热值高，颗粒小，提取容易或来源于造纸等行业的 副产品具有成本低的优点，将其添加入燃料油类形成悬浊液作为准液体燃料而直接作为内 燃机的动力。作为示范，木素可以从市场上采购，但最好进一步用酸洗脱除残余的灰分提高
木素燃烧热，酸洗后再经碱中和，脱水后加入1-30重量％的无水乙醇或丙酮，经过搅拌混 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％之间，为了进 一步减少木素的颗粒大小，上述混合物在胶体磨中进行充分研磨约IO分钟。在搅拌或摇晃 状态，白色木素与汽油或柴油形成动态稳定的悬浊液，或者进一步在胶体磨中进行充分研 磨减少木素的颗粒大小并促进悬浊液的稳定。 另外，可以现场制造木素并与汽油或柴油混合。作为示范，将稻壳洗净后用5%氢 氧化钠溶液加热蒸煮，过滤得到褐色溶液，用稀硫酸中和该褐色溶液，过滤得到白色的木素 及含有少量胶体和其它有机物的"胶态"状半固体，经过清水洗涤后，放入乙醇或丙酮溶液 中，乙醇或丙酮含量在1%以上，利用袋装石灰吸收残余水分后，将该溶液与汽油或柴油搅 拌混合，即得到所述的准液体燃料。
实施例2 为模拟发动机喷油器工作，利用喷油枪进行喷油点火试验。当油壶强力摇动装有 含木素10-60重量％的燃料油时(模拟油箱内搅拌乳化作用)，油气与木素可以共同喷出，并可被点燃充分燃烧。因此，含木素的燃料油的利用方法是通过在发动机油箱内装置一个 搅拌机保持木素与燃料油形成稳定的悬浊液，以便高压油泵同时将木素和燃料油通过高压 油泵泵入发动机汽缸内。
实施例3 为方便发动机利用含木素的燃料油，发动机配置两个油箱，其中一个为现有传统 油箱提供常规的汽油或柴油，另外一个油箱则配置有搅拌装置盛装含木素的汽油或柴油。 每个油箱分别配置高压油泵，通过独立的喷油器将燃料喷入发动机汽缸。或者将两个喷油 器合二为一，如图1所示。经高压油泵1的作用，含木素的燃油从油箱2中沿箭头方向抽送 入喷油器内通道3，此时喷油器内的阀门4开启，根据喷入汽缸内木素量的要求(在5-80重 量％范围内)，决定泵入通道4内的油量高度。在泵入通道3前，通道3内有在前次喷射停 止后来自常规油箱内的不含木素的燃油，在泵入含木素的燃油的同时部分不含木素的燃油 向上回流。在喷嘴上针阀5开启向汽缸喷射燃油时，来自高压油泵(未图示)驱动的不含 木素的燃油1进入通道3和6，沿箭头方向推动燃油下行并使阀门3关闭，连同通道3下部 的含木素的燃油一起喷射入汽缸内均匀混合燃烧。 上述实施例给出了利用本发明的示范举例，不是对本发明可以实际利用范围的限定。
权利要求
一种生物质基准液体燃料，其特征在于，将木素经醇或酮浸润或与醇或酮混合后与燃料油搅拌混合。
2. 如权利要求1所述的生物质基准液体燃料，其特征在于，所述的醇为乙醇，所述的酮为丙酮。
3. 如权利要求1所述的生物质基准液体燃料，其特征在于，所述的燃料油为汽油或柴油。
4. 一种生物质基准液体燃料利用方法，其特征在于，利用含木素的燃料油时保持搅拌状态，使木素与燃料油形成动态稳定的悬浊液。
5. —种生物质基准液体燃料发动机结构，其特征在于，发动机配置两个油箱，其中之一为现有油箱结构盛装不含木素的燃料油，另外一个油箱盛装含木素的燃料油。
6. 如权利要求5所述的生物质基准液体燃料发动机结构，其特征在于，含木素的燃料油内安置有搅拌装置保持木素与燃料油形成稳定的悬浊液。
7. 如权利要求5所述的生物质基准液体燃料发动机结构，其特征在于，发动机汽缸配置两个喷油器，使含木素的燃料油与不含木素的燃料油分别经独立的通道喷出后在汽缸内均匀混合燃烧。
8. 如权利要求5所述的生物质基准液体燃料发动机结构，其特征在于，发动机的喷油器具有两个油料通道分别泵入含木素和不含木素的燃料油，在同时经喷嘴喷出后在发动机汽缸内均匀混合燃烧。
全文摘要
本发明生物质基准液体燃料、利用方法及发动机结构是利用从生物质材料中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”燃料部分替代汽油或柴油燃料，以及解决木素在汽油、柴油中溶解度低的问题，即利用含木素的燃料油时保持搅拌状态，使木素与燃料油形成动态稳定的悬浊液，并提供一种合适的方法和发动机结构将该准液体燃料送入传统的内燃机汽缸内进行燃烧，即发动机配置两个油箱，其中之一为现有油箱结构盛装不含木素的燃料油，另外一个油箱盛装含木素或其它燃料的燃料油。
文档编号C10L1/02GK101724475SQ20081017612
公开日2010年6月9日 申请日期2008年11月3日 优先权日2008年11月3日
发明者秦才东 申请人:秦才东