[發明專利]含氧燃料

有效

• 申請號: 201180009276.0
• 申請日: 2011-02-14
• 公開（公告）號: CN102869754A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 羅伊·E·麥卡利斯特
• 申請（專利權）人: 麥卡利斯特技術有限責任公司
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02;C10G3/00;B60K15/00;C07C2/00;C10B53/02
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 鄔玥;葛強

優先權要求

本申請要求2010年2月13日提交的標題為“FULL?SPECTRUM?EN?ERGY?AND?RESOURCE?INDEPENDENCE”的美國專利申請號61/304,403的優先權和權益，該申請以全文引用方式并入本文。如果前述申請和/或通過引用并入本文的任何其他材料與本文中給出的公開內容相沖突，以本文中的公開內容為準。

背景技術

本申請涉及與生物燃料相關的裝置、技術和材料。

通常，在現代發動機中，化石燃料提供不完全燃燒并產生不利的傳熱，特別是在汽車發動機應用中。在很大程度上，這是因為發動機的常規運行提供均質充量燃燒并允許正經歷燃燒的燃料熄滅，結果熱隨同污染物排放損失到活塞、氣缸壁和蓋部件。燃燒熄滅后，部分燃燒的燃料組分離開燃燒室去往排氣系統而導致進一步的效率損失和大氣污染。在均質充量和柴油機運行二者中，液體燃料液滴必須蒸發并解聚或“裂化”以促進燃燒。這些過程需要來自空氣的或來自其他燃料組分的燃燒的熱并需要相當多的時間來完成這些事件以便完成燃燒過程。燃燒釋放的熱中約1/3通過發動機的冷卻系統損失掉并通過散熱器耗散到環境中。發動機設計為在當熱的燃燒氣體仍具有相當高的壓力時即打開排氣閥，因此大量的熱和壓力勢能通過排氣系統損失掉。燃燒釋放的熱中約1/3通過發動機的排氣系統損失掉并耗散到環境中。

為了在最低限度上減輕大氣污染，燃料供應商已通過加入添加物如甲基叔丁基醚或“MTBE”促進了化石燃料的更完全燃燒；甲基叔丁基醚或“MTBE”為具有式C₅H₁₂O的化合物。但由于MTBE所致的地下水水污染，故更新近的做法是加入乙醇；乙醇為具有式C₂H₅OH的化合物。這類含氧添加劑的濃度為總的燃料混合物的約5％至10％。實踐中已發現，這樣的以5∶1或2∶1的碳/氧比率的氧添加作為燃燒過程中存在的所有燃料分子的相當小一部分，有助于通過為其他燃料組分的氧化提供氧而促進更完全的燃燒。然而，為努力在最低限度上減輕來自使用添加了乙醇的烴燃料的發動機的空氣污染，催化反應器將招致相當大的附加費用。這樣的空氣污染仍然令人討厭，特別是在擁擠的城市中，并可能導致或加劇肺病、心臟和循環問題、結構材料的腐蝕及造成溫室氣體積聚問題。

發明內容

本發明公開了生成用于發動機中以提高燃料效率并防止因燃燒過程對發動機所致的損壞的含氧燃料的技術、結構、裝置和材料。

在一個方面，一種自生物質廢物產生含氧燃料以用于燃燒系統中的方法包括離解生物質廢物以產生一種或多種碳供體。使生物質廢物產生的碳供體與氧供體反應以產生包含氧化碳的含氧燃料。使碳供體與氧供體反應包括向碳供體與氧供體的反應施加自外部熱源回收的廢熱；和在充量燃燒系統中燃燒所述含氧燃料。

實施可任選地包括一個或多個如下特征。所述一種或多種碳供體可包括碳，使所述一種或多種碳供體與氧供體反應可包括部分地氧化所述碳以產生一氧化碳和二氧化碳。所述一種或多種碳供體可包括烴和醇，所述氧供體可包括蒸汽。此外，使所述一種或多種碳供體與氧供體反應可包括使烴和醇與蒸汽反應以產生一氧化碳和氫。在燃燒系統中燃燒氧化碳可包括在燃燒系統的燃燒區中提供多層氧化劑和含氧燃料混合物。方法可包括使用自適應控制來控制燃料噴射的時間選擇或持續時間。此外，方法可包括使用自適應控制來控制燃料遞送壓力。燃燒系統可包括分層充量燃燒系統。

在另一個方面，一種自生物質廢物產生含氧燃料以用于燃燒系統中的方法包括在厭氧反應下離解生物質廢物以產生包含氧化碳和氫的含氧燃料。所述厭氧反應下的離解包括向生物質廢物施加自外部熱源回收的廢熱和在燃燒系統中燃燒含氧燃料。

實施可任選地包括一個或多個如下特征。在熱化學反應下離解生物質廢物可包括除氧化碳之外還產生碳；并使所述碳與氧供體在廢熱的存在下反應以生成另外的氧化碳。在熱化學反應下離解生物質廢物可包括除氧化碳之外還產生烴和醇；并使所述烴和醇與氧供體在廢熱的存在下反應以生成另外的氧化碳。在充量燃燒系統中燃燒氧化碳可包括在燃燒系統的燃燒區中提供多層氧化劑和燃料混合物。方法可包括使用自適應控制來控制燃料噴射的時間選擇或持續時間。此外，方法可包括控制充量燃燒系統中的燃料遞送壓力。燃燒系統可包括分層充量燃燒系統。