[發明專利]褐煤甲醇煤漿燃料在壓縮式內燃機中富氧燃燒的方法

無效

• 申請號: 201110295487.7
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102434343A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 余江龍;韓艷娜;李先春;阿加西.塔瑪賽比;孟繁銳;尹豐魁;王冬梅;王南;竇金孝
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: F02M43/00
• 分類號: F02M43/00;F02M43/04;F02M25/07;C10L1/32;F23K1/02
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所 21224
• 代理人: 張群

技術領域

本發明涉及褐煤燃料的燃燒方法，尤其是一種褐煤甲醇煤漿燃料在壓縮式內燃機中富氧燃燒的方法。

技術背景

超細煤漿可以代替輕質柴油應用于內燃機和燃氣輪機已有所研究，其中超細超潔凈甲醇煤漿的代油范圍遠遠大于精細水煤漿，相對于油煤漿又具有節省燃油的特性。甲醇原料來源十分廣泛，利用甲醇與干燥褐煤制備成的甲醇煤漿可以抑制褐煤重新吸水的性質，因此將褐煤制備成甲醇煤漿進行應用具有較大的優勢。

目前，世界各國所開發的煤漿燃料主要有油煤漿、水煤漿、油水煤漿以及甲醇煤漿，甲醇煤漿首先由日本三井集團在1984年完成基礎研究工作，據報道其研發工作僅限于中試階段，該研究所制備的甲醇煤漿粒度在1500μm以下，粘度在50-1000cps，燃盡率較高，但是尚未將甲醇煤漿應用于壓縮式內燃機。

傳統煤漿燃料應用于氣機中作為代油燃料的燃燒技術以空氣或富氧氣體作為助燃氣體進行燃燒。查閱專利文獻，中國專利公開號CN?101070956A，名稱為“一種水煤漿的燃燒方法及其燃燒設備”公開的內容中，將霧化的水煤漿噴入燃燒室懸浮燃燒，燃燒火焰在向前流動的過程中逐漸形成高溫煙氣，使助燃空氣在爐膛內形成懸浮助燃動力場。該方法以空氣作為助燃氣體，利用對燃燒設備的改造提高水煤漿的燃盡率，因為該方法中氣機燃燒的尾氣中含有大量的由空氣為助燃氣體產生的NO_X，所以會對環境造成污染。中國專利公開號CN100390462C，名稱為“水煤漿大空間燃燒方法及其專用設備”，為解決現有技術中水煤漿不使用輔助熱源時使用空氣為助燃劑低溫下不能正常燃燒的問題，采用富氧空氣為助燃劑實現大空間燃燒以提高水煤漿的燃盡率，該種方法同樣存在尾氣中含有NO_X對環境造成污染的問題。同時以上兩種方法均未能將氣機尾氣中產生的CO₂得到利用并實現零碳排放。

內燃機中應用超細超清潔水煤漿作為代油燃料時，由于普通超細超清潔水煤漿的點火比較困難，導致超細超清潔水煤漿不能完全的代替柴油。美國亨通公司利用水煤漿在內燃機中進行燃燒，也只限于水煤漿部分代替柴油進行燃燒，需要附加燃燒系統對水煤漿進行引燃，該方法導致內燃機的機械工藝復雜，操作控制比較困難，同時對傳統內燃機的結構改變較大，很難投入工業應用。

發明內容

本發明提供了一種褐煤甲醇煤漿燃料在壓縮式內燃機中富氧燃燒的方法。利用褐煤的高反應活性以及甲醇的易燃特點，制備成超細超潔凈褐煤甲醇煤漿為代油及代水煤漿燃料，并利用甲醇煤漿和富氧燃燒技術解決傳統水煤漿在內燃機中點火較困難的問題，通過對尾氣產生的CO₂進行捕集，實現整體系統零碳排放，消除了對環境的污染。

本發明采用的技術方案是：采用超細超潔凈褐煤甲醇煤漿為燃料，以純氧和再循環尾氣中高濃度的CO₂混合氣體為助燃氣體，在壓縮式內燃機中進行富氧燃燒，由壓縮內燃機產生驅動力進行應用。內燃機尾氣產生的高濃度CO₂一部分循環與純氧混合作為助燃氣體進行利用，余下部分進行捕集和封存。

本發明提供的凈褐煤甲醇煤漿燃料在壓縮式內燃機中富氧燃燒的方法包括以下內容：

一.褐煤甲醇煤漿的制備

首先將褐煤原煤利用破碎機進行粗磨和篩分，選擇粗磨后0.5mm以下的煤粉進行物理及化學脫灰，灰分含量為煤粉質量的1.0％以下；脫灰后的煤粉在0.1-2bar、100-250℃條件下，經過熱水蒸汽流化床干燥器中進行干燥，干燥至水分含量為煤粉質量的1％以下；然后利用高能球磨機進行超細磨，超細磨后煤粉粒度為10μm以下；經超細磨后的煤粉在270-350℃、1-5bar條件下，利用煤瀝青或焦油將其進行表面涂覆，所加入的煤瀝青或焦油的比例為煤粉質量的2-7％；涂覆后的煤粉中加入煤粉質量的10-15％的水進行攪拌混合，攪拌3-5min；加入煤粉質量的20-35％工業甲醇，攪拌3-5min；加入表面活性劑及穩定劑繼續攪拌至混合均勻，表面活性劑及穩定劑的用量為所加煤粉質量的0.2-3％。制備好的褐煤甲醇煤漿總水分含量為總煤漿質量的18％以下，煤粉的質量為總煤漿質量的50-60％。在剪切率為100S^-1時其粘度在50-1000cPa·s，靜置兩個月內不產生不可恢復性硬沉淀，在柴油機中的燃盡率在99％以上，熱值為21-25MJ/Kg。

二.壓縮式內燃機中富氧燃燒裝置