[发明专利]内燃机替代燃料及其生产方法以及能使用该燃料的内燃机喷油器

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机替代燃料及其生产方法以及能使用该燃料的内燃机喷油器，尤其是一种木质素或纸浆黒液作为内燃机的替代燃料；本发明还涉及一种能够使用上述燃料的内燃机以及能够用于该内燃机系统的喷油器。

背景技术

世界经历了数次石油危机，可替代石油燃料的替代燃料无疑一直是全世界各国能源化工行业内的热门课题，由于其涉及政治、经济的双重重要性，各种潜在可代用的燃料都得到了关注和深入的研究和开发。木质素是纸浆生产过程中主要的有机物废料，因其具有很高的能量密度(其体积能量密度与汽油、柴油相当)，自然具有开发成为内燃机燃料的吸引力。1980年美国Alabama大学的Djordjevic，M.S.和Douglas，G.W.提出了木质素粉术作为替代燃料需要解决的问题是木质素与柴油混合物的稳定化，而US7261063(B1)2007-08-28HOLLAND JOHN J则提出了对上述问题的解决方案，即通过机械搅拌方式保持燃料的混合均匀和输送。然而，在先技术只是提出了干的木质素颗粒可以添加入液体燃料中而没有涉及或没有注意到未经特别处理的木质素颗粒容易吸收空气中的或含在燃油中的微量水分并互相粘连粘接长大，短时间内即可造成发动机油路的堵塞并迫使发动机运行不稳以至停机的问题，长时间则有可能发生混合燃料中的木质素颗粒之间的板结问题。在先专利申请文献中提出了限制碳水化合物重量含量小于4％的建议，以克服碳水化合物颗粒的聚集或板结对发动机油路的影响，可见为了增加石油燃料的替代量和解决发动机管路内燃料可靠稳定输送问题，颗粒燃料的进一步物化处理是一个需要和有待解决的问题。2007年2月7日ROWELL DEAN W(WO2008098040(A1)，US2008184709(A1))提供了利用糖化发酵生物质原料所产生的木质素剩余物颗粒与空气和天然气或乙醇、丙烷或液化天然气混合后应用于燃气轮机的技术，由于不同条件下得到的木质素具有不同的特性或性质，该专利文献并没有表明涵盖其它各种条件下得到的木质素颗粒。木质素作为一个有重要吸引力的石油替代燃料，传统的方法和已经开展的大量的工作主要集中在如何将其加水与燃料油乳化或液化后作为液体燃料来使用，包括通过化学反应使其转化为燃料或者将其溶于水再与燃料油乳化混合后来使用，在先技术的主要问题是增加了木质素变为可使用的内燃机燃料的生产成本，或者增加了应用过程中的不方便。本专利申请是将制浆造纸领域(尤其是烧碱法制浆和溶剂法纸浆领域)的废液排放治理与内燃机替代能源方案的有效结合，是最简单和经济的解决纸浆废液污染问题的技术方案，也是最简单的将木质素应用于内燃机中的使用方法。

为了改善喷雾雾化性能和特性，且可以在使用过程进行调整，美国专利6422199提出了喷油器内设双针阀的技术，但其缺点是要求对针阀分别进行精确控制。而美国专利7284506则提出了利用在汽缸内布置双油嘴的方法，解决低十六烷值燃料在压燃式发动机气缸内的可利用问题，双油嘴中的两个油嘴按照两种燃料可自动点燃的混合量的要求分别喷入高十六烷值得燃料和低十六烷值的燃料，其缺点是需要占用气缸盖上有限的空间。另外在先技术的喷油器结构仍然采用轴针喷雾方式，因此喷油器或喷油嘴正常工作时对燃料的质量(如纯净度、含水量等)要求仍然较高，不适合于普通燃料，包括含粉末的燃料，在内燃机中的广泛使用。本发明的技术方案是为了最优化地利用木质素或纸浆黒液中的有机物作为内燃机的燃料，也为了减少或避免木质素等固体颗粒燃料或燃料内的杂质在发动机喷油器系统内(包括直喷点火式汽油发动机、燃气轮机)，尤其是对针阀运动的影响，本技术提出了多孔或单孔带针阀结构的开式喷油嘴结构的嘴喷射方法，无论是否处在喷油状态，针阀整体始终与针阀套保持偶合紧密接触状态，避免了传统的喷油嘴针阀结构容易受到颗粒燃料或杂质的影响问题，尤其是可以避免针阀与针阀套之间容易被固体颗粒堵塞的问题。另外，还能使各种燃料被方便可靠地独立地输送入内燃机气缸内，在被喷雾后进行混合燃烧，同时也能提供更好的空间喷雾效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种解决制浆废水废液中有机污染物处理方法，使纸浆废水、废液经过低成本的处理即可实现资源化的利用。

本发明的目的还在于由制浆废液中的可燃有机物，尤其是木质素，或及部分无机物、少量酸与液体燃料混合而成的用于内燃机(包括以燃料油为燃料的燃气轮机)的混合燃烧方法，达到起到一般混合燃料替代现有的液体燃料的目的，具有节能环保，解决纸浆厂废液排放污染等特点。

本发明的目的还在于提供上述燃料的生产方法。