[发明专利]秸秆单质碳制备内燃机燃料的生产方法

说明书

本发明公开了一种秸秆单质碳制备内燃机使用的燃料，属新能源技术领域。其方法是利用低温炭化，石墨化和超细微化，并分散在醇溶液中的液态燃料。该胶态分散，稳定时间长，易点火，能量密度高，适合内燃机使用。

一、技术领域

本发明秸秆碳制备内燃机燃料的生产方法，碳以胶态分散在醇液中，属新能源技术领域。

二、背景技术

化石能源主要是煤和石油。据专家估算，石油仅能供人类开采使用30年，而煤炭资源，人类还可开采300年。我国是一个富煤少油资源的国家，将煤炭液化代替石油是紧迫而具有战略能源安全意义的。现有技术——煤炭液化，主要是化学方法。煤与石油化学成分主要区别是石油为碳氢化合物，而煤炭主要是碳而缺少氢原子。石油分子上每个碳原子结合两个左右氢原子，碳氢原子质量比为86：14。而煤中氢原子很少，因此采用高压催化加氢的方法，可使煤炭成为碳氢化合物而液化。但实际工业上加氢工艺复杂而成本昂贵，不利全面推广使用。另一个是物理液化方法，经济又简易。即将煤炭粉碎，分散在水中悬浮，添加表面活性剂使其稳定30天以上，即水煤浆。该技术成熟，并在世界一些国家和我国推广使用，是一种清洁的液体燃料，可代替重油。主要用在燃油锅炉、炼钢、干燥窑和水煤浆制气生产化肥的工艺上。对环境保护和经济效益都很好。在长期使用中，也发现水煤浆代油燃烧存在一些重大缺陷：①水煤浆为粗分散悬浮体，煤粒一般在75～100微米(200目)。很容易沉淀，结硬块，影响使用②煤粒为硬质晶态，像细沙一样坚硬，容易损坏燃烧喷咀，无石油的润滑性，也易损害气缸，无法在内燃机上使用③开始点火燃烧困难，大量水分在燃烧时必然有一个蒸发吸热过程，使燃浆着火热增加④雾化燃烧，小颗粒煤起决定性作用，而煤浆形成大液滴(100μm左右)对正常燃烧很不利，机器不能平稳运转⑤能量密度低，仅为柴油的50％⑥含灰分高达15％，结渣严重。所以，目前水煤浆还不能在内燃机上使用推广。

三、发明内容

为克服上述水煤浆代油燃料存在的缺陷，经申请人长期精心研究，解决上述难题完成了本发明。

发明的解决技术方案是选用可再生的秸秆作原料：①将硬质晶态碳通过石墨化处理，变为无定形碳，硬度明显下降，并具有润滑剂性质②通过超细化处理，碳粒细度为500～900nm(纳米)，悬浮稳定性和物料流动性大为改善③用醇作为分散相，提高能量密度，解决了点火困难④秸秆酸性浸渍和低温碳化使灰分降到0.5％以下⑤石墨质的润滑特性保护了喷咀和气缸活塞和内燃机正常运转。

四、具体实施方法

将含水低于25％的秸秆用万能粉碎机打碎至10～24目，将秸秆粉放置在含酸性盐水溶液中浸渍，甩干，于旋转的加热炉，至秸秆粉全部变黑，减压升温至1000℃，保持1小时，冷却出料，水洗精制，放入球磨机中粉碎至50微米，再打入胶体磨，调正齿距，粒度至5微米，用泵打入高压均质机，以600kg/cm2压力均质细化至500～900nm，脱水，分散在醇溶液中，加入表面活性剂，混合，打浆，包装为成品(液态)。也可以不加醇，将物料干燥，粉碎，成为可湿性粉末，使用时加醇分散为液态。

本发明与传统的水煤浆有实质性技术进步：

①产品稳定在200天以上，而水煤浆一般在30天，这就有利于运输贮存，使用方便。

②能量密度为7.4大卡／kg，比水煤浆4.7大卡／kg提高50％

③喷咀雾化平均液粒小于1微米，而水煤浆为100微米

④灰分小于0.5％比水煤15％有大幅度减少，无残渣，易气缸清理

⑤有润滑性，喷咀雾化器可使用一年以上。而水煤浆使用国产喷咀仅20天，进口也不超过两个月。因此适合内燃机使用。在柴油机台机试验易点火发动，能较长期平稳运转。

具体实例：

实例1：