专利名称：高能复合燃料及其专用的燃烧器具的制作方法
技术领域：
本发明属于一种高能复合燃料，是由A组分和B组分及少量添加剂混配复合组成的燃料，并通过专门的燃烧器具燃烧。
2.技术背景目前常用的民用燃料有煤气、天然气、石油液化气和农用沼气4种。煤气和天然气因受到设备和管线铺设投资大、气源的地域限制等，难以普遍采用。石油液化气价格较高，主要组分C3和C4是化工产品的重要原料，且受环境温度变化的影响，气罐内会残存大量不能气化的残液，年平均1～1.5公斤/罐，冬季多达2～3公斤/罐，每次换气时都将其白白倒掉。据此估算，全国每年白白倒掉的液化气残液量高达150～200万吨，是中国石油液化气产量的8～10％，石油产量的1.2～1.6％。液化气残液倒掉不仅造成宝贵资源未能有效利用，而且污染环境，易引起火灾。
本发明是要实现将液体燃料与气体燃料同时燃烧，方便使用并且达到良好的燃烧效果，实现燃烧尽、安全、无毒、不污染环境的目的。据了解，许多液体燃料燃烧技术大都存在燃烧效果差，燃烧不尽的缺点。有的充入空气作为输送液体燃料的动力，很不安全；有的液体燃料气化措施简单且位于炉头直接燃烧处，易破损泄漏，结炭堵塞不安全；有的液体燃料气化采用外部热源提高了使用成本；有的液体燃料不易点火；有的液体燃料不易控制，造成供液供气不平衡。
3.发明内容本发明的烃类高能复合燃料技术是由可以在液化气钢瓶内提供自备压力的复合烃类燃料及其专门的燃烧器具两部分组成，目的在于少用C2～C3烃类燃料，多采用炼油厂或居民未能利用的C4以上的烃类燃料和/或基础能源煤化工的下游产品醇类和/或醚类产品，这类燃料热值高、价格便宜。
本发明的优点是热值高、火苗好、易燃烧、无结炭(即无黑烟)、无残液、价格便宜、安全可靠、使用方便。贮、运、灌装完全采用现有的石油液化气的装备。
烃类液体燃料的最基本的化学成分是碳和氢，燃烧过程是碳和氢的高温氧化反应过程。碳和氢的氧化反应都是放热反应。在反应完全时，反应式可表示如下
如以每公斤碳和氢(按完全燃烧计算)，则上式可写成
即完全燃烧1公斤的碳，需要8/3(即2.67)公斤的氧气，生成11/3(即3.67)公斤CO2的同时放出7880千卡的热量，这就是碳的热值。而燃烧1公斤的氢气则需要8公斤的氧气，生成9公斤的水蒸气，同时放出28900千卡的热量，这就是氢的热值。不难看出，氢的热值比碳的热值要高很多，这也就是烃类燃料的热值随碳氢原子比C/H递增而递减的原因。碳数越多的烃类热值越低。碳数相同时，烷烃热值比烯烃热值高，醇类和醚类又比烷烃热值高。另外，碳在燃烧时，如氧气供应不充足，则会进行不完全燃烧，产物为CO而不是CO2，其反应式如下
即从不完全燃烧可以看出，碳的这种不完全燃烧与完全燃烧相比，不仅释放出的热量要低得多，而且生成的产物(CO)对人体有很大的毒性。因此，在民用燃料的燃烧过程中总是希望尽量避免不完全燃烧，而设法采取措施使燃料达到完全燃烧，提高燃烧效率和热值，尽量减少燃料的白白损耗和产生对人体有害的毒气，污染环境。
本发明的目的是将C2～C12烃类、甲醇/和(或)乙醇、二甲醚及少量添加剂按不同配比组成复合燃料(复合燃料可以在液化气钢瓶内提供自备压力)，并通过专门设计的燃烧器具燃烧。少量添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
本发明有几种不同的配比方案，如下所列1)A组分为C4至C12烃类的混合物。B组分为C2、C3烃类的混合物。各组分的重量百分比含量是A组分5～85％B组分95～15％
2)A组分为甲醇或乙醇或二者的混合物。B组分为C2、C3烃类的混合物。添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚。各组分的重量百分比含量是A组分5～85％B组分95～15％添加剂0.0013～0.021％3)A组分为甲醇或乙醇或二者的混合物与C4至C12烃类的混合物复合而成。B组分为C2、C3烃类的混合物。添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚。各组分的重量百分比含量是A组分5～85％B组分95～15％添加剂0.0013～0.021％4)B组分为二甲醚与C2、C3烃类的混合物复合而成。A组分与配比方案1)中A组分相同。各组分的重量百分比含量同方案1)。
5)B组分为二甲醚与C2、C3烃类的混合物复合而成。A组分与配比方案2)中A组分相同。添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚。各组分的重量百分比含量同方案2)。
6)B组分为二甲醚与C2、C3烃类的混合物复合而成。A组分与配比方案3)中A组分相同。添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚。各组分的重量百分比含量同方案3)。现列举几种高能复合燃料所涉及的组分的物化性质及特征
二甲醚(DME)可由煤或天然气制得。它是一种无色、无毒、无异味、易燃、易炸的有机物。凝固点-140℃。沸点-23.9℃。比重d420＝0.661。自然点350℃。闪点-140℃(闭环)。临界温度127℃。临界压力5329.7Kpa。与空气混合爆炸极限1.4～1.8％。燃烧热值8700Kcal/kg。它是一种国际公认的超清洁燃料，其物理性质与LPG极为相似。它不仅可以作为精细化工气雾推进剂，而且可以作燃料，对降低环境污染，净化人类生存空间都具有特殊意义。
乙烷(C2H6)无色无臭的气体，能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.9～13.0％。相对密度0.45。沸点-88.6℃。自然点515℃。最大燃烧速度0.40m/s。最高火焰温度2115℃。最小着火能量2.4X105J.
丙烷(C3H8)无色无臭的易燃气体，能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限2.1～9.5％。相对密度0.5852。沸点-42.1℃。自然点466℃。最大燃烧速度0.45m/s。最高火焰温度2155℃。最小着火能量2.5X105J.
正丁烷(C4H10)无色的易燃气体，能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限1.8～9.1％。相对密度0.599。沸点-6℃。自然点405℃。最大燃烧速度0.38m/s。最高火焰温度2130℃。最小着火能量2.5X105J.
戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷之分，它们是无色液体或气体。正戊烷(C5H12)无色液体。比重d420＝0.6262。沸点-36.1℃。熔点29.7℃。闪点＜-18℃(C.C)。自然点260℃。与空气混合爆炸极限1.4～1.8％。燃烧热值12630Kcal/kg。不溶于水，微溶于乙醇，溶于烃类和醚。是一种价格低、热值高、沸点较低的液体燃料。而异戊烷沸点低、不易贮存，温度较高或长途运输时易挥发，其热值为11689Kcal/Kg。新戊烷本身就是气体。
正己烷(C6H14)是一种无色有轻微气味的挥发性液体，极易燃。沸点69℃。熔点-95℃。闪点-22℃(C.C)。自然点260℃。与空气混合爆炸极限1.1～7.5％。不溶于水，溶于醇和醚。
正庚烷(C7H16)是一种无色易燃有刺激性气味的液体。沸点98.4℃。熔点-90.6℃。闪点4℃(C.C)。自然点204℃。与空气混合爆炸极限1.05～6.7％。不溶于水，能与醇、醚、酮、氯仿混合。
正辛烷(C8H18)是一种无色液体。沸点125.6℃。熔点-56.8℃。闪点13℃(C.C)。蒸汽与空气混合易形成爆炸性混合物。爆炸极限1.3～8％。能与乙醇、丙酮、戊醇等相混溶。热值约为8600大卡/升。
甲醇(CH3OH)是一种无色有类似果酒气味的挥发性易燃液体。沸点69℃。熔点-93.9℃。闪点11℃(C.C)。自然点385℃。与空气混合爆炸极限6.0～36％。能与水、乙醇、醚、酮和其它溶剂混合。其低热值为19.6X106J/Kg.
乙醇(C2H5OH)无色有酒味，易挥发的澄清液体。相对密度0.7893。沸点78.5℃。熔点-117.3℃。闪点13℃(C.C)。自然点363℃。与空气混合爆炸极限3.3～19％。能与水、醚、苯类和其它有机溶剂混合。其低热值为23.5X106J/Kg.
本发明高能复合燃料技术的第二部分是一套专用的燃烧器具。其目的在于利用复合燃料中的气相组分点火并预热燃烧器头部汽化液态燃料，利用液化气钢瓶内复合燃料提供的自备压力输送液态燃料并将其汽化，以达到最好的燃烧效果，发挥燃料组分的最高热值。这一套专用的燃烧器具的特征在于它由五部分组成第一是液化石油气钢瓶内的插底管(1)；第二是专用的复合燃料减压阀(2)；第三是专用的复合燃料导管(3)；第四是专用的复合燃料控制开关(4)；第五是专用的大气式燃烧器(5)。
液化石油气钢瓶内的插底管(1)与液化气钢瓶的角阀(6)通过螺纹连接，长约500～520mm(长度相应于钢瓶的实际高度而调整)，以能实现充分利用瓶内的复合燃料并考虑保持瓶内足够的自备压力为准。插底管(1)的特征在于其内径为2～8mm，最佳值为4mm。
专用的复合燃料减压阀(2)与液化气钢瓶的角阀(6)相连接，其特征在于该减压阀可以对液态燃料的压力进行调节，其进口的内径为2～8mm，最佳值为4mm，其出口的内径为1～6mm，最佳值为2mm。
专用的复合燃料导管(3)与减压阀(2)相连接，其特征在于导管的内径为1～6mm，最佳值为2mm。
专用的复合燃料控制开关(4)与导管(3)相连接，其特征在于开关可以对液态复合燃料的流量进行调节，燃料进口的内径为1～6mm，最佳值为2mm，开关喷嘴的内径为0.3～0.6mm。
专用的大气式燃烧器(5)是对普通的大气式燃烧器加以改造，引射管(7)采用文丘里式的，其特征在于引射管(7)的一次空气吸入口的底部为平底，并且引射管(7)从一次空气吸入口向燃烧器头部方向向下倾斜一个角度，最佳角度为5°～10°。(如附图4所示)。专用的大气式燃烧器直接利用了燃气燃烧时产生的余热来加热汽化液态燃料，变废为宝，使得燃料燃烧后产生的全部热量得以充分利用。
本发明的专用燃烧器具的特征还在于插底管的内径≥专用减压阀的进口内径＞专用减压阀的出口内径≥燃料导管的内径≥控制开关的燃料进口的内径＞开关喷嘴的内径。
4.各附图名称及图中标注说明
图1高能复合燃料进料流程2高能复合燃料专用的燃烧器具连接图1.插底管2.专用的复合燃料减压阀3.专用的复合燃料导管4.专用的复合燃料控制开关5.专用的大气式燃烧器6.液化气钢瓶的角阀图3专用的大气式燃烧器的俯视图7.引射管8.燃烧器头部图4专用的大气式燃烧器的侧视图引射管的一次空气吸入口的正视图(A-A向视图)7.引射管8.燃烧器头部5.本发明高能复合燃料的生产流程是A、B组分原料及添加剂的混合配制——>贮存——>分装——>成品——>出售6.本发明的配制过程及实施例实施例一(灌装量为13公斤高能复合燃料，石油液化气钢瓶)各组分按重量配比为C4～C12烃类混合物40％(即5.2公斤)，甲醇30％(即3.9公斤)，C2、C3烃类混合物30％(即3.9公斤)，2，6二叔丁基对甲酚0.0076％(即1克)。灌装时，先灌C4～C12烃类混合物，再灌溶有2，6二叔丁基对甲酚的甲醇，最后是C2～C3烃类混合物。
实施例二(灌装量为13公斤高能复合燃料，石油液化气钢瓶)各组分按重量配比为C4～C12烃类混合物60％(即7.8公斤)，C2、C3烃类混合物40％(即5.2公斤)。灌装时，先灌C4～C12烃类混合物，再灌C2、C3烃类混合物。
实施例三(灌装量为13公斤高能复合燃料，石油液化气钢瓶)各组分按重量配比为甲醇50％(即6.5公斤)，二甲醚与C2、C3烃类的混合物50％(即6.5公斤)，2，6二叔丁基对甲酚0.013％(即1.65克)。灌装时，先灌溶有2，6二叔丁基对甲酚的甲醇，然后是二甲醚与C2、C3烃类的混合物。
经有关检测部门检测本发明高能复合燃料的燃烧废气中一氧化碳、氮氧化合物等有害物质的含量均符合国家标准。
权利要求
1.一种由A组分和B组分以及添加剂组成的高能复合燃料，其特征在于能在液化石油气钢瓶内提供自备压力的高能复合燃料与一套专用的燃烧器具配合使用。
2.根据权利要求1所述的复合燃料，其特征在于A组分为C4至C12烃类的混合物；B组分为C2、C3烃类的混合物；各组分的重量百分比含量是A组分5～85％，B组分95～15％。
3.根据权利要求1所述的复合燃料，其特征在于A组分为甲醇/乙醇或二者的混合物；B组分为C2、C3烃类的混合物；添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚；各组分的重量百分比含量是A组分5～85％，B组分95～15％，添加剂0.0013～0.021％。
4.根据权利要求1所述的复合燃料，其特征在于A组分为甲醇/乙醇或二者的混合物与C4至C12烃类的混合物复合而成；B组分为C2、C3烃类的混合物；添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚；各组分的重量百分比含量是A组分5～85％，B组分95～15％，添加剂0.0013～0.021％。
5.根据权利要求1所述的复合燃料，其特征在于A组分为C4至C12烃类的混合物；B组分为二甲醚与C2、C3烃类的混合物复合而成；各组分的重量百分比含量是A组分5～85％，B组分95～15％。
6.根据权利要求1所述的复合燃料，其特征在于A组分为甲醇/乙醇或二者的混合物；B组分为二甲醚与C2、C3烃类的混合物复合而成；添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚；各组分的重量百分比含量是A组分5～85％，B组分95～15％，添加剂0.0013～0.021％。
7.根据权利要求1所述的复合燃料，其特征在于A组分为甲醇/乙醇或二者的混合物与C4至C12烃类的混合物复合而成；B组分为二甲醚与C2、C3烃类的混合物复合而成；添加剂为2，6-二叔丁基对甲酚；各组分的重量百分比含量是A组分5～85％，B组分95～15％，添加剂0.0013～0.021％。
8.根据权利要求1所述的专用的燃烧器具，其特征在于它由五部分组成第一是液化石油气钢瓶内的插底管[1]，第二是专用的复合燃料减压阀[2]，第三是专用的复合燃料导管[3]，第四是专用的复合燃料控制开关[4]，第五是专用的大气式燃烧器[5]；并且各部分的尺寸关系为“插底管的内径≥专用减压阀的进口内径＞专用减压阀的出口内径≥燃料导管的内径≥控制开关的燃料进口的内径＞开关喷嘴的内径”。
9.根据权利要求8所述的液化石油气钢瓶内与液化气钢瓶的角阀通过螺纹连接的插底管[1]，其特征在于其内径为2～8mm，最佳值为4mm。
10.根据权利要求8所述的专用的复合燃料减压阀[2]，其特征在于该减压阀可以对液态燃料的压力进行调节，其进口的内径为2～8mm，最佳值为4mm，其出口的内径为1～6mm，最佳值为2mm。
11.根据权利要求8所述的专用的复合燃料导管[3]，其特征在于导管的内径为1～6mm，最佳值为2mm。
12.根据权利要求8所述的专用的复合燃料控制开关[4]，其特征在于开关可以对液态复合燃料的流量进行调节，燃料进口的内径为1～6mm，最佳值为2mm，开关喷嘴的内径为0.3～0.6mm。
13.根据权利要求8所述的专用的大气式燃烧器[5]是对普通的大气式燃烧器加以改造，引射管[7]采用文丘里式的，其特征在于引射管[7]的一次空气吸入口的底部为平底，并且引射管[7]从一次空气吸入口向燃烧器头部方向向下倾斜一个角度，最佳角度为5°～10°。
全文摘要
本发明涉及一种高能复合燃料及其专用的燃烧器具；复合燃料是由A组分和B组分及少量添加剂混配复合组成的，燃料组分涉及C
文档编号C10L3/00GK1417305SQ0214920
公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月6日 优先权日2001年12月31日
发明者张友清, 张海力 申请人:张海力