[发明专利]烃燃料的燃烧方法、以及有关装置

说明书

本发明涉及一种烃燃料燃烧方法、燃料改性装置、一种产生磁共振(例如核磁共振和电子自旋共振)的磁共振装置、一种可以处理在该磁共振过程中发生的化学位移(chemical shift)的磁场扫描装置、一种用于磁化一种可磁化流体的磁化器、一种磁

化处理的方法以及一种用于通过调整产生自由基的分子的量来控制化学反应的方法。

用作能源的烃燃料的消耗每年增加3％至5％。这一直在引起认真的公众对有限的烃燃料的保存量和废气对环境的影响的关注。尤其是大气中CO₂浓度的增加形成了对环境的严重的威胁。尽管可以被地球吸收的大气中的CO₂浓度的极限据说是0.2％，然而目前CO₂的浓度水平为0.3％，这远远超出该极限。大气中增高了的CO₂浓度还已涉及到各种异常的气候现象(包括厄尔尼诺现象)。

据说喷气式飞机在大气中的飞行所排出的废气也大大地引起了臭氧层的消耗，特别是NO_X和SO_X通过光化反应转变成硝酸烟雾和硫酸烟雾。在NO_X和SO_X的光化反应中还产生酸雨。酸雨使松树枯萎。这是由于酸雨阻碍了松树中松脂的生长，导至松树的防昆虫能力下降，于是使松树皮甲虫又重新产生。

引起废气排放的常规的燃烧方法将在以下加以叙述。常规燃烧方法(包括高压燃烧)是建立在自然燃烧的基础上。人们一直认为在自然燃烧时所得到的燃烧能量是燃料的总能量减去分解能(等价于键能)。

烃燃料燃烧是一个通过裂解方式使以通式

C_nH_2n＋X    (X＝-2，0，1，2)表达的共价键分子分解成C(碳原子)和H(氢原子)，然后使它们与O(氧)接触，于是在高温下化合(氧化)，从而提取热能的过程。在自然燃烧时，分子借助其自身的燃烧能量，按照与链式反应相同的方式分解成为各种自由基及类似物，最终分解成原子级，于是被氧化。当烃分子完全被燃烧了，就产生了CO₂气分子和水蒸汽分子。按照常规燃烧方法(自然燃烧)，在燃烧过程中，总能量大约有2/3不可避免地以分解能的形式被损失掉，不可能作为燃烧能被提取出来。

燃烧过程将在下面以汽油燃烧为例加以描述，这种汽油在烃燃烧之中具有明确的结构式，特别是100％自异辛烷(常有饱和烃侧链的直链辛烷，即2，2，4-三甲基戊烷)溶液，它决定了汽油的辛烷值。

异辛烷的成分为C₈H₁₈，分子量为114克/摩尔。对于C来说分解(或键合)能为170.9千卡/摩尔，对于H来说分解(键合)能为52.1千卡/摩尔。将这些值乘以相应原子的数目并将它们加起来得到异辛烷的分解能量为2305千卡/摩尔。将这个值除以分子量，得到20.22千卡/克。

按照常规方式(自然燃烧)燃烧异辛烷(汽油)的反应的化学方程式如下。

1276.2千卡/摩尔除以分子量114得11.2千卡/克，这个值表示由于吸收CO₂的分解能(94.5千卡/摩尔)和H₂O的分解能(57.1千卡/摩尔)所得出的能量。于是如下那样给出了C₈H₁₈的的总的能量。

20.22＋11.2＝31.42千卡/克这意味着可以从完全燃烧中提取的燃烧能(11.2千卡/g)仅仅是总能量(31.42千卡/g)的约35％。实际上即使是在喷气发动机(其特征是效率非常高)中，能量效率至多不过是30％，有70％的能量以分解能和热损耗形式被损失掉。

于是，在许多领域一直在开展研究如何用由共振吸收从外部提供的能量代替以分解热形式损失掉的潜在的能量来作用于氢键和共价键。 

在磁共振(例如核磁共振或电子自旋共振)(在该磁共振中，当施加一个与构成位于一个静态磁场中的试样的那些原子的二个能级之间的能量差别相对应的高频磁场时，该样品材料受到共振并吸收电磁辐射能量)过程中所测得的该原子吸收该辐射的频率或者说被吸收辐射的波谱提供了有关该原子的电子密度和原子间的键的信息。这种磁共振现象业已被利用来研究无机材料的性质和研究有机化合物的自由基，对在诸如固态物理学、络合化学、有机电子学研究、辐射化学、光化学和电化学这些领域中的最新成就作出了极大的贡献。