CN105736131A - 利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法及装置，其中装置包括蒸发机构和燃烧机构，蒸发机构的出气孔通过气体输送管与燃烧机构的燃料进气管连通，蒸发机构设置在燃烧机构的排气位置上；燃烧机构工作时，将排气位置产生的热量作为加热源给蒸发机构中的甲醇水溶液进行加热，使甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，甲醇水蒸气通过气体输送管被输送到燃烧机构中燃烧。本发明由于采用了蒸发机构和燃烧机构，加热源对蒸发机构中的甲醇水溶液进行加热，使甲醇水溶液变成甲醇水蒸气并将其输送到燃烧机构中燃烧，在燃烧的过程中，甲醇水蒸气是作为主要燃料，并且在燃烧后会生成二氧化碳和水；具有结构简单、无污染、零排放、完全燃烧、节约能源和减少能量损失等优点。

Description

利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法及装置

技术领域

本发明涉及清洁能源技术领域，尤其是涉及一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法及装置。

背景技术

汽车工业的发展在全球经济发展具有重大的意义，然而汽车排出的大量废气已造成严重的污染，危害着我们人类的生存环境。发动机内的燃油燃烧是汽车动力的来源，也是汽车产生污染物的主要场所。一方面，发动机燃烧排出的废气带走了一部分热量，造成了能量的损失，另一方面，发动机燃烧排出的废气造成了环境的污染。

由于车辆的油箱所送出的油与进气歧管输入的空气，在混合后进入引擎内点火燃烧、爆炸，而推动引擎内的活塞作功。在燃烧过程中约有1/3的燃料未燃烧完全，而随废气由排气管排出，使废气污染度较高，影响空气品质，有害环保。为了使燃料在燃烧的过程中得到完全燃烧，或者最大限度地得到燃烧，减少能量的损失，人们发明了一种引擎加氢装置。这种引擎加氢装置是利用引擎废热启动甲醇重组器，甲醇重组器将甲醇水溶液制成氢气，然后通过氢气的助燃以提高燃油在引擎中的燃烧效率。这种引擎加氢装置虽然在提高燃烧效率方面取得了一定的效果，但是其结构复杂，需要将甲醇水溶液制成氢气，而且氢气是作为辅助燃料，主要燃料还是燃油，在燃烧的过程中还是会存在一部分燃油未完全燃烧，因此燃烧后所排出的废气还是会污染环境。

发明内容

为了克服上述问题，本发明向社会提供一种结构简单、无污染、零排放和可完全燃烧的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法及装置。

本发明的一种技术方案是：提供一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法，将甲醇水溶液加入到蒸发机构中，加热源对加入到所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液进行加热，使所述甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，然后将所述甲醇水蒸气输送到燃烧机构中，使所述甲醇水蒸气在所述燃烧机构中燃烧。

作为对本发明的改进，在所述蒸发机构中，所述甲醇水溶液与含有铜的催化材料接触。

作为对本发明的改进，所述催化材料是纯铜材料或铜合金材料。

作为对本发明的改进，所述铜合金材料是铍铜合金材料。

作为对本发明的改进，所述加热源直接或间接对所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液进行加热。

本发明的另一种技术方案是：提供一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧装置，包括蒸发机构和燃烧机构，所述蒸发机构的出气孔通过气体输送管与所述燃烧机构的燃料进气管连通，所述蒸发机构设置在所述燃烧机构的排气位置上；所述燃烧机构工作时，将所述排气位置产生的热量作为加热源给所述蒸发机构中的甲醇水溶液进行加热，使所述甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，所述甲醇水蒸气通过所述气体输送管被输送到所述燃烧机构中燃烧。

作为对本发明的改进，还包括甲醇水存储装置，所述甲醇水存储装置通过连接管与所述蒸发机构的进液孔连通。

作为对本发明的改进，所述蒸发机构将所述燃烧机构的排气管局部或者全部包围住，所述蒸发机构与所述排气管呈贴合状，用以吸收废气的热量提升温度。

作为对本发明的改进，所述蒸发机构设置在所述燃烧机构的排气管中，用以吸收所述排气管中的废气的热量提升温度。

作为对本发明的改进，还包括含有铜的催化材料，所述催化材料设置在所述蒸发机构中，并与所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液接触。

本发明由于采用了蒸发机构和燃烧机构，加热源对蒸发机构中的甲醇水溶液进行加热，使甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，然后将甲醇水蒸气输送到燃烧机构中燃烧，在燃烧的过程中，甲醇水蒸气是作为主要燃料，并且在燃烧后会生成二氧化碳和水；加热源采用的是燃烧机构中的排气管的热量，这样可以减少能量损失，最大限度地利用排气管中废气的热量；还可以在蒸发机构中使用催化材料，催化材料在加热的过程中，可以使甲醇水溶液产生氢气和一氧化碳，这样更加有利于甲醇水蒸气的完全燃烧，最大限度地释放能量，具有结构简单、无污染、零排放、完全燃烧、节约能源和减少能量损失等优点。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的平面结构示意图。

图2是本发明的另一种实施例的平面结构示意图。

其中：1.燃烧机构；11.排气管；2.蒸发机构；3.甲醇水存储装置；4.连接管；5.气体输送管。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

本发明提供了一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法，将甲醇水溶液加入到蒸发机构中，加热源对加入到所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液进行加热，使所述甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，然后将所述甲醇水蒸气输送到燃烧机构中，使所述甲醇水蒸气在所述燃烧机构中燃烧。

本方法中，所述甲醇水蒸气在所述燃烧机构中燃烧后生成二氧化碳和水，由于所述甲醇水蒸气自身具有一定的温度，当所述甲醇水蒸气通入到所述燃烧机构中后，能够迅速并充分的燃烧。并且部分所述甲醇水蒸气在燃烧的过程中会产生氢气，所生成的氢气随即与氧气反应（燃烧）生成水，使所述甲醇水蒸气在燃烧的过程中最大限度的释放热量。

本方法中，在所述蒸发机构中，所述甲醇水溶液与含有铜的催化材料接触，在所述加热源对所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液进行加热的过程中，所述催化材料可以使部分所述甲醇水溶液生成氢气和一氧化碳，也就是说所述蒸发机构中不仅含有所述甲醇水蒸气，还含有氢气和一氧化碳。所述催化材料是纯铜材料或铜合金材料，最好选用铍铜材料，并且在催化的过程中，所述蒸发机构中的气压为常压，所述催化材料设置在温度在大于等于200摄氏度到小于等于300摄氏度之间位置处。

本方法中，在铍铜材料中，按照重量百分比，铍的重量百分含量是5%-93%，其余则为铜；铍的重量百分含量是8%-90%，其余则为铜；铍的重量百分含量是10%-86%，其余则为铜；铍的重量百分含量是15%-82%，其余则为铜；铍的重量百分含量是19%-78%，其余则为铜；铍的重量百分含量是24%-73%，其余则为铜；铍的重量百分含量是29%-69%，其余则为铜；铍的重量百分含量是33%-56%，其余则为铜；铍的重量百分含量是41%-51%，其余则为铜；铍的重量百分含量是45%-49%，其余则为铜。铍和铜分别选用上述重量百分含量的好处是，可以使所述甲醇水溶液在加热时，能迅速地产生大量的氢气和一氧化碳等可燃气体。并且铍铜材料和其他含有铜的催化材料相比，所述甲醇水溶液在加热时，产生氢气和一氧化碳等可燃性气体的速度快，并且产生的量多。

本方法中，所述蒸发机构可以采用含铜的材料制成，那么就不用在所述蒸发机构中设置所述催化材料，所述蒸发机构本身就是所述催化材料。

本方法中，所述加热源直接或间接对所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液进行加热，所述加热源直接对所述甲醇水溶液进行加热，是指所述加热源直接加热所述蒸发机构，或者所述加热源直接加热所述甲醇水溶液，即将所述加热源直接放置在所述蒸发机构中加热。所述加热源还可以通过热传导的方式对所述甲醇水溶液进行间接加热。

本方法中，还可以利用所述燃烧机构的排气管中废气的热量对所述蒸发机构进行加热，即将所述蒸发机构设置在所述排气管的位置上；或者将所述蒸发机构设置在所述排气管中，让所述排气管中的热量直接对所述蒸发机构进行加热，即所述蒸发机构设置在所述排气管的内腔中，或将所述排气管和所述蒸发机构做成一个整体即形成蒸发排气机构，所述蒸发排气机构的内部设有蒸发腔，并且在所述蒸发排气机构的中间设有排气通道，所述蒸发腔设置在所述排气通道的四周。

本方法中，在所述甲醇水溶液中，甲醇和水按0.1:99.9-99.9:0.1之间的体积组份比例混合，甲醇和水按10:90-90:10之间的体积组份比例混合，甲醇和水按20:80-80:20之间的体积组份比例混合，甲醇和水按30:70-70:30之间的体积组份比例混合，甲醇和水按40:60-60:40之间的体积组份比例混合，甲醇和水按1:1的体积组份比例混合。甲醇和水按照上述体积组份比例混合，可以使混合后的所述甲醇水溶液在所述蒸发机构中产生大量的可燃性气体，并且在燃烧时释放大量的热量，还能节约燃料。

本方法中，所述甲醇水溶液中的水可以采用重水，采用重水的好处是，加热时可以产生大量的氢气。所述燃烧机构是锅炉、内燃机或燃气灶。

请参见图1，所述图1所揭示的是一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧装置，包括蒸发机构2和燃烧机构1，所述蒸发机构2的出气孔通过气体输送管5与所述燃烧机构1的燃料进气管连通，所述蒸发机构2设置在所述燃烧机构1的排气位置上；所述燃烧机构1工作时，将所述排气位置产生的热量作为加热源给所述蒸发机构2中的甲醇水溶液进行加热，使所述甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，所述甲醇水蒸气通过所述气体输送管5被输送到所述燃烧机构1中燃烧。

本实施例中，还包括甲醇水存储装置3，所述甲醇水存储装置3通过连接管4与所述蒸发机构2的进液孔连通，所述甲醇水存储装置3用来装所述甲醇水溶液的。

本实施例中，所述蒸发机构2将所述燃烧机构1的排气管11局部或者全部包围住，所述蒸发机构2与所述排气管11呈贴合状，用以吸收废气的热量提升温度，这是通过热传导的方式进行加热。所述蒸发机构2可以是如下结构：第一种结构，在所述蒸发机构2上设有凹槽（未画图），所述排气管11设置在所述凹槽中；第二种结构，所述蒸发机构2包括第一部分（未画图）和与所述第一部分配合的第二部分（未画图），在所述第一部分上设有第一固定槽（未画图），在所述第二部分对应所述第一固定槽的位置上设有第二固定槽（未画图），当所述第一部分和所述第二部分将所述排气管11夹持住时，所述排气管11被固定在所述第一固定槽和所述第二固定槽中；第三种结构，所述蒸发机构2是蒸发管，并且所述蒸发管采用的含有铜的材料制成的，所述蒸发管缠绕在所述排气管11的外壁上（请参见图2所示），所述蒸发管的进液端与所述连接管4连通，所述蒸发管的出气端与所述气体输送管5连通。

本实施例中，所述蒸发机构2还可以设置在所述燃烧机构1的排气管11中（未画图），用以吸收所述排气管11中的废气的热量提升温度。所述蒸发机构2设置在所述燃烧机构1的排气管11中有两种方式，一种方式是，所述蒸发机构2设置在所述排气管11的内腔中，即所述排气管11的内部，这是通过热传导的方式进行加热；另一种方式是，将所述排气管11和所述蒸发机构2做成一个整体即形成蒸发排气机构，所述蒸发排气机构的内部设有蒸发腔，并且在所述蒸发排气机构的中间设有排气通道，所述蒸发腔设置在所述排气通道的四周，所述蒸发腔的进液孔与所述连接管4连通，所述蒸发腔的出气孔与所述气体输送管5连通。

本实施例中，所述甲醇水存储装置3还可以用甲醇存储桶、水存储桶和液体混合比例泵代替，所述甲醇被装在所述甲醇存储桶中，所述水被装在所述水存储桶中，所述液体混合比例泵按一定的体积组份比例抽取所述甲醇存储桶中的所述甲醇和所述水存储桶中的所述水，并且所述液体混合比例泵将混合后的所述甲醇水溶液泵入到所述蒸发机构中。

本实施例中，还包括含有铜的催化材料，所述催化材料设置在所述蒸发机构2中，并与所述蒸发机构2中的所述甲醇水溶液接触。所述催化材料是纯铜材料或铜合金材料，最好选用铍铜材料。在所述加热源对所述蒸发机构2中的所述甲醇水溶液进行加热的过程中，所述催化材料可以使部分所述甲醇水溶液生成氢气和一氧化碳，也就是说所述蒸发机构2中不仅含有所述甲醇水蒸气，还含有氢气和一氧化碳。在催化的过程中，所述蒸发机构2中的气压为常压，所述催化材料设置在温度在大于等于200摄氏度到小于等于300摄氏度之间位置处。

本实施例中，在铍铜材料中，按照重量百分比，铍的重量百分含量是5%-93%，其余则为铜；铍的重量百分含量是8%-90%，其余则为铜；铍的重量百分含量是10%-86%，其余则为铜；铍的重量百分含量是15%-82%，其余则为铜；铍的重量百分含量是19%-78%，其余则为铜；铍的重量百分含量是24%-73%，其余则为铜；铍的重量百分含量是29%-69%，其余则为铜；铍的重量百分含量是33%-56%，其余则为铜；铍的重量百分含量是41%-51%，其余则为铜；铍的重量百分含量是45%-49%，其余则为铜。铍和铜分别选用上述重量百分含量的好处是，可以使所述甲醇水溶液在加热时，能迅速地产生大量的氢气和一氧化碳等可燃气体。并且铍铜材料和其他含有铜的催化材料相比，所述甲醇水溶液在加热时，产生氢气和一氧化碳等可燃性气体的速度快，并且产生的量多。

本实施例中，所述蒸发机构2可以采用含铜的材料制成，那么就不用在所述蒸发机构2中设置所述催化材料，所述蒸发机构2本身就是所述催化材料。

本实施例中，所述燃烧机构1是锅炉或内燃机，所述燃料进气管是进气歧管。

本实施例中，在所述甲醇水溶液中，甲醇和水按0.1:99.9-99.9:0.1之间的体积组份比例混合，甲醇和水按10:90-90:10之间的体积组份比例混合，甲醇和水按20:80-80:20之间的体积组份比例混合，甲醇和水按30:70-70:30之间的体积组份比例混合，甲醇和水按40:60-60:40之间的体积组份比例混合，甲醇和水按1:1的体积组份比例混合。甲醇和水按照上述体积组份比例混合，可以使混合后的所述甲醇水溶液在所述蒸发机构中产生大量的可燃性气体，并且在燃烧时释放大量的热量，还能节约燃料。

本实施例中，所述甲醇水溶液中的水可以采用重水，采用重水的好处是，加热时可以产生大量的氢气。

本实施例中，所述甲醇水溶液在所述蒸发机构2中会生产甲醇水蒸气、氢气和一氧化碳，由于这些气体自身具有一定的温度，当这些气体被输送到所述燃烧机构1中，能够迅速到的充分的燃烧生成二氧化碳和水，燃烧后产生的水可以用来给所述燃烧机构1的水箱供水。在燃烧的过程中，部分所述甲醇水蒸气在燃烧的过程中会产生氢气，所生成的氢气随即与氧气反应（燃烧）生成水，使所述甲醇水蒸气在燃烧的过程中最大限度的释放热量。

本发明由于采用了所述蒸发机构2和所述燃烧机构1，所述加热源对所述蒸发机构2中的所述甲醇水溶液进行加热，使所述甲醇水溶液变成所述甲醇水蒸气，然后将所述甲醇水蒸气输送到所述燃烧机构1中燃烧，在燃烧的过程中，所述甲醇水蒸气是作为主要燃料，并且在燃烧后会生成二氧化碳和水。所述加热源采用的是所述燃烧机构中1的所述排气管11的热量，这样可以减少能量损失，最大限度地利用所述排气管11中废气的热量.还可以在所述蒸发机构2中使用所述催化材料，所述催化材料在加热的过程中，可以使所述甲醇水溶液产生氢气和一氧化碳，这样更加有利于所述甲醇水蒸气的完全燃烧，最大限度地释放能量，具有结构简单、无污染、零排放、完全燃烧、节约能源和减少能量损失等优点。

Claims (10)

1.一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法，其特征在于：将甲醇水溶液加入到蒸发机构中，加热源对加入到所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液进行加热，使所述甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，然后将所述甲醇水蒸气输送到燃烧机构中，使所述甲醇水蒸气在所述燃烧机构中燃烧。

2.根据权利要求1所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法，其特征在于：在所述蒸发机构中，所述甲醇水溶液与含有铜的催化材料接触。

3.根据权利要求2所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法，其特征在于：所述催化材料是纯铜材料或铜合金材料。

4.根据权利要求3所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法，其特征在于：所述铜合金材料是铍铜合金材料。

5.根据权利要求1或2所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧方法，其特征在于：所述加热源直接或间接对所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液进行加热。

6.一种利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧装置，其特征在于：包括蒸发机构和燃烧机构，所述蒸发机构的出气孔通过气体输送管与所述燃烧机构的燃料进气管连通，所述蒸发机构设置在所述燃烧机构的排气位置上；所述燃烧机构工作时，将所述排气位置产生的热量作为加热源给所述蒸发机构中的甲醇水溶液进行加热，使所述甲醇水溶液变成甲醇水蒸气，所述甲醇水蒸气通过所述气体输送管被输送到所述燃烧机构中燃烧。

7.根据权利要求6所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧装置，其特征在于：还包括甲醇水存储装置，所述甲醇水存储装置通过连接管与所述蒸发机构的进液孔连通。

8.根据权利要求6或7所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧装置，其特征在于：所述蒸发机构将所述燃烧机构的排气管局部或者全部包围住，所述蒸发机构与所述排气管呈贴合状，用以吸收废气的热量提升温度。

9.根据权利要求6或7所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧装置，其特征在于：所述蒸发机构设置在所述燃烧机构的排气管中，用以吸收所述排气管中的废气的热量提升温度。

10.根据权利要求6或7所述的利用甲醇水溶液作为燃料的燃烧装置，其特征在于：还包括含有铜的催化材料，所述催化材料设置在所述蒸发机构中，并与所述蒸发机构中的所述甲醇水溶液接触。