CN106318485B - 一种生物油以及以该生物油为燃料的燃烧工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物油以及以该生物油为燃料的燃烧工艺，生物油包含组分A以及水，组分A与水的质量比例是100：40‑100；其中，组分A包含乙醇、甘油、氢氧化钾、二茂铁、乙酸乙酯以及甲醇。助燃支路经火盖连接至灶芯，维持燃烧支路直接连接至灶芯处，在不同的场合，助燃支路和维持燃烧支路的同时启动或仅启动维持燃烧支路；生物油的雾化方式（短线雾化和长线雾化）和点火方式均程控实现。采用该工艺能使生物油的甲醇水的比例扩大，且充分燃烧，无废液、烟气排出，可通过控制加油量控制炉温，适用范围广。

Description

一种生物油以及以该生物油为燃料的燃烧工艺

技术领域

本发明属于燃料能源，不仅适用于小型灶，而且适用于在食堂等大型炉灶设备使用，具体地讲是涉及一种生物油以及以该生物油为燃料的燃烧工艺。

背景技术

醇基燃料就是以醇类（如甲醇、乙醇、丁醇等）物质为主体配置的燃料,是以液体或者固体形式存在。现阶段热能型醇基燃料用途主要分为3类，民用、商用、集体餐厅使用。和液化气、柴油、煤油相比，热效率高是它最佳的特点；和煤、煤焦油、重油、柴油、汽油相比，醇基燃料燃烧最完全彻底，热转换效率最高，排放是水与二氧化碳为主，是未来最清洁、最环保、最有发展潜力的燃料。

但就目前的使用情况而言，有人认为，醇水型燃料中含有20%以上的水，甲醇燃料本身热值较低（使用纯甲醇做燃料，火焰不稳定，忽大忽小），再加上水后，使得燃料的热值更低。也有人认为醇水添加一定的铜催化剂使水分解产生氢气提高热值。但截至目前，市场的醇水型燃料，使用效果都很差，热值达不到“醇基民用燃料”行业标准的技术要求，推广性不广。有的采用降低水添加量的方法，在醇基燃料中仅添加10%的水，但乳化效果不好，在炉灶油阀开大一点，就会把油水喷出灶头外，而有的研究所配置的生物油（醇基燃料）需要加约15%的水（发挥防爆作用）形成透明液体，为了区别于自来水防误食，需加色素，变成黄色（浑浊），炉火的温度在1100度左右。

目前，家用燃气灶的一般由供气系统、燃烧系统、控制系统、点火系统以及其他部件组成，供气系统包括燃气进气管、进气管接头导气管组成的燃气输送管路和燃气阀等；燃烧系统主要指的是燃烧器，是由喷嘴、调风板引射器、炉头、火盖等组成。燃气从喷嘴喷出，经引射器引射作用，把周围的空气引入到混合气内充分混合。炉头一般与引射器铸成一体，炉头上面放置火盖，组成一个燃烧器头部组件。炉头的作用主要是把燃气与空气的混合气体均匀地分布到火孔上。在火盖的表面或沿周围布满矩形或者圆形等形状的火孔，与炉头配合而组成燃烧火孔。引射器内的燃气与空气按比例混合之后，从火孔冒出，遇到明火被点燃，与周围的空气（二次空气）再次混合，使燃气完全燃烧，达到稳定火焰的目的。点火方式采用电子脉冲点火，工作原理：输气管→阀体通孔→气阀芯→电磁阀阀门→引射管→喷嘴（与空气一次混合）→炉头→风门→火盖（与空气二次混合），遇火后燃烧。缺点是受潮后容易损坏，须保持清洁、干燥。

因为醇水型燃料添加了一定量的水，不能像一般燃气那样易于气化，使用传统的燃气灶难以取得理想的效果，醇水型燃料若需要获得广泛的推广除了要改造燃料的配方本身，还需改进所采用的灶具进而改善燃烧工艺。而目前普遍使用的燃油灶具都采用风机吹氧式燃烧，醇基液体燃料灶具的燃烧器是采用燃料和锤氧分别送到燃烧室进行气化燃烧，并通过吹氧的风速，将火焰吹出燃烧室，但一旦停电，停止吹氧，此时若阀门未及时关闭，燃料还继续输送，会造成部分燃料通过风口流入风室下风口发生外溢、燃烧事故。

公开号CN102408924A的中国专利申请文件，公开了一种双基液体燃料及其制备方法，制备方法是：将乳化剂（氢氧化钾、氢氧化钠、乙酸乙酯和乙醇）分散到水中，加入甲醇后，在加入稳定剂（二茂铁），但因为含水量大，在一般的燃气灶上是难以燃烧、提供有效的热值的。

公开号为CN102660334A的中国专利申请文件，公开了一种生物醇油组合物，包括甲醇、水、混合乳化剂、二茂铁等，但发明人注意到甲醇占79-89重量份，水占1-20种类份，甲醇占了较大的比例，水的成分较少，水的比例低于甲醇的比例。

公开号为1109496A的中国专利申请文件，公开了一种高能液体燃料及其制备方法，但组分中添加了甲苯等组分，不够环保，且用量上甲醇占5000-6000重量份，水4000-4500重量份，甲醇的比例大于水的比例。

公开号为CN105713685A的中国专利申请文件，公开了工业用安全低碳醇基燃料核心剂，由点火剂、清净分散剂、克烟剂、去味剂、氧化剂、防爆剂等组成，需要将各组分混合后，在真空加热一段时间，制备过程相对复杂。

公开号为CN20194473A的中国专利申请文件，公开了一种液体燃料高效节能气化炉，但在使用时，需要将预热燃料（纯度不低于95%的工业乙醇）从进料口32加入燃料箱，然后将主燃料（柴油、煤油、含水量50%以内的醇基燃料等液体燃料）从另一个进料口31加入燃料箱，进料口32和进料口之间设置隔离板35，互不影响，此举是为了防止含水量高的液体燃料不易点火，该文件也说明其经过反复测试，含水量在50%以内的醇基液体燃料，都能正常燃烧。但是适用范围较窄，含水量在50%以上的燃料不能使用，而且使用过程较复杂，需要添加、引燃预热燃料。

公开号为CN20194473A的中国专利申请文件，公开了一种醇基燃料清洁气化燃烧灶具，使用时需要开启油泵、针形阀，少量液态燃料经由气化器燃料喷嘴流入预燃室中。关闭针形阀，停止供油，点燃预燃室内的液态燃料。待燃料喷嘴有气体喷出时，逐渐开启针形阀。因此，该文件需要两次点火，即第一次是提供燃油，第二次才点燃燃料，操作上比较复杂。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种生物油，水的含量可以大于甲醇的含量，扩大了使用范围，更为节能环保，且能持续、稳定燃烧，稳定性好，易于保存。

本发明还提供一种以该生物油为燃料的燃烧工艺，仅需一次点火，即可促成燃料的燃烧，且燃烧充分,火焰呈现蓝白色，具有较高的火焰温度。

所述的生物油主要成分是甲醇、水和乙醇，虽然添加了水，但整体呈浅黄色油状，能充分燃烧，无废液、烟气排出，且炉温高时能达到1240℃~1350℃，满足食堂、锅炉等大型餐饮的烹饪需求。

所述的燃烧工艺是基于上述生物油进行的，市面上的生物油无法在采用该燃烧工艺燃烧，因此是对传统的燃烧工艺的改造，解决了生物油在传统灶具上难以充分燃烧，火焰忽高忽低不稳定，炉温不高的问题，克服了人们认为甲醇水燃料不能实现燃烧的偏见，并且解决了现有的灶具对生物油中水的比例不能大于50%的限制，扩大了使用范围。

为了实现上述发明目的，本发明采用了下述的技术方案：

一种生物油，包含组分A以及水，组分A与水的质量比是100：40-100；

其中，每100kg组分A包含以下组分：乙醇0.1-0.5kg、甘油0.05-0.15kg、氢氧化钾0.01-0.05kg、二茂铁0.005-0.015kg、乙酸乙酯0.01-0.1kg，以及余量的甲醇。

在组分A与水比例是1：1时，因为组分A中添加了其他组分，因此水的量大于甲醇的用量，但依然能很好地燃烧，克服了现有的水不能大于甲醇偏见。

上述的生物油主要成分是甲醇和水，既能避免单纯地以甲醇为燃料所造成的能源消耗高、热值不高、利用率低的问题，又能使燃料充分燃烧，满足火锅或者小煲灶（组分A与水的质量比例是100：40时），又能满足锅炉、食堂类餐饮（组分A与水的质量比例是100：80-100时，炉温在1240至1350℃）的需求，节能环保。

生物油的制备方法是：

（1）、混合乙醇、甘油、氢氧化钾、二茂铁、乙酸乙酯以及甲醇，得到组分A；

（2）按比例，将水缓慢注入到组分A中，简单混合或不混合均可，得生物油。

采用先配制组分A，即将乙醇、甘油、氢氧化钾、二茂铁、乙酸乙酯等组分先混合在甲醇中，然后根据组分A与水的比例缓慢加入相应的水，极易混合均匀，甚至在不混合的情况下，所得生物油也能很好地保持物理的稳定性，具体体现在能很好地支持燃烧。

基于上述生物油的燃烧工艺，适用于大锅灶时，生物油分两路，两路均输入混合气发生器，其中一路沿着输油管经过灶头火盖连接到灶芯（助燃支路），另一路经过输油管直接连接到灶芯（维持燃烧），两条输油管上均设置了电磁阀，以便控制输油管的开合，在灶芯处设置了点火针；点火针、电磁阀均由控制器控制；启动控制器后，电磁阀开启，生物油经输油管输送至灶芯处，点火针发挥电弧点火，生物油与空气中的氧气发生燃烧，风机将风从灶芯的底部输入，与生物油在灶芯混合，达到持续燃烧，火力迅速增大；经过灶头火盖处引入的输油管仅发挥协助引燃生物油的功能，在生物油被成功点燃后，即刻停止输油，而直接通入灶芯的一路输油管持续供应生物油，维持火焰燃烧。

生物油的雾化方式有短线雾化和长线雾化，其中短线雾化是生物油在灶芯处经雾化喷嘴雾化，雾化的生物油喷至灶芯；长线雾化是输油管端部的雾化喷嘴将生物油喷出雾化，雾化的油滴与空气混合经送风管由风机输入至灶芯。

在不同场景下，助燃支路和维持燃烧支路同时启动或仅启动维持燃烧支路，其启动方式以及生物油的雾化方式的转换均程控实现。

适用于大锅灶时，助燃支路和维持燃烧支路同时点火，生物油的雾化方式为短线雾化。

当适用于锅炉时，点火方式与大锅灶的情况相同，但采用长线雾化的方式送生物油。

当适用于台灶时，无需经过灶头火盖的输油管发挥助燃作用，仅直接输入灶芯的的输油管输送生物油，对其点火即可，采用短线雾化即可。

上述适用于大锅灶、台灶、锅炉时的不同点火、雾化情况的转换，通过程控实现，即在不同场合，采用不同的点火供油方式，针对性强。

本发明的生物油不同于传统的燃气或液化石油气，后者是以气态从进气管输出被引燃。而本申请的生物油是液态输入至混合气发生器，在混合气发生器内先雾化后气化，前期引燃的生物油在高温下迅速分解生成甲醇气与氢气的混合气体，与后面持续供入的生物油、空气中的氧气发生更充分燃烧，进而形成喷射状火焰，因此火力迅速增大，经过验证，燃烧过程，没有毒气、黑色烟气排出，无多余水排出，环保，节能，值得推广。

附图说明

图1本发明所采用的燃油灶的结构示意图；

图2是混合气发生器的结构示意图；

图3是本发明的生物油在燃烧初期的实物图，火焰较小；

图4是本发明的生物油在燃烧中期的实物图，火焰开始增大；

图5是本发明的生物油在充分燃烧的实物图，火焰达到喷射状，火力较大。

其中：1-灶架，2-风机，3-混合气发生器，4-火盖，5-灶芯，6-发生器内胆，7-发生器外壳，8-内箱，9-外箱，10-翻盖，11-液位管，12-磁性浮球，13-雾化喷头，14-总油管，15-支管Ⅰ，16-支管Ⅱ，17-电磁泵，18-电磁阀Ⅰ，19-电磁阀Ⅱ，21-点火针。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

参照图1、2所示，燃油灶包括混合气发生器3，混合气发生器包括火盖4、灶芯5、发生器内胆6和发生器外壳7；发生器内胆嵌套于发生器外壳内，发生器内胆与发生器外壳之间留有间隙，发生器内胆的壁上设有通气孔，灶芯5固定于发生器内胆的底部中央，灶芯内设有“L型”的贯通的通油通道，火盖盖于发生器内胆的敞口，火盖上均布有通火孔，发生器外壳的底部设有进风口，进风口与风机连接；

在灶芯上加设雾化喷头13（实现短线雾化）；或者送风管内、输油管的端头、风机前设置雾化喷头（实现长线雾化），长线雾化时，雾化的油滴从输油管喷出、经送风管由风机输入至灶芯；则能同时补充氧气和燃油；短线雾化时，雾化的油滴直接喷至灶芯上。

适用于大锅灶时，为了便于观察打火情况，生物油分两路，两路均输入混合气发生器，其中一路沿着输油管经过灶头火盖输送到灶芯（支管Ⅰ），另一路直接经过输油管输送到灶芯（支管Ⅱ），两条输油管上均设置了电磁阀，以便控制输油管的开合，在灶芯处设置了点火针；点火针、电磁阀均由控制器控制；启动控制器后，电磁阀开启，生物油经输油管输送至灶芯，点火针采用电弧点火，生物油与空气中的氧气在点火针的作用下发生燃烧，风机将风从灶芯的底部输入，与生物油在灶芯混合，达到持续燃烧，火力迅速增大,经过灶头火盖引入的输油管仅发挥协助点火、引燃生物油的功能，在生物油被成功点燃后，即刻停止工作，其输油管也不再输油，而直接通入灶芯的一路输油管则持续供应生物油，维持火焰燃烧;雾化喷油方式为短线雾化。

当适用于台灶时，不存在观察不到打火的情况，无需经过灶头火盖的输油管（支管Ⅰ）发挥作用，在点火针点火之后，仅直接输入灶芯的输油管（支管Ⅱ）输送生物油即可，同样采用短线雾化即可。

当适用于锅炉时，点火方式与大锅灶的情况相同，但采用长线雾化的方式送生物油。

表1是实施例1-3的生物油所采用的组分以及原料：

表1

成分	实施例1	实施例2	实施例3
				组分A/kg	100	100	100
水/kg	40	80	100
				适用场合	火锅、小煲灶	锅炉、食堂	锅炉、食堂

制备方法是，将组分A所有原料混合后，将水按质量比，缓慢地注入组分A中，混匀或直接使用，成品呈金黄色透明液体，有一定的粘稠度，如色拉油。

表2是实施例1-3的每100kg组分A所包含的原料以及含量（Kg），配制方式是将各组分称量后混合：

表2

	实施例1	实施例2	实施例3
				乙醇	0.1	0.3	0.5
甘油	0.05	0.1	0.15
				氢氧化钾	0.01	0.03	0.05
二茂铁	0.005	0.01	0.015
				乙酸乙酯	0.01	0.05	0.1
甲醇	余量	余量	余量
				总量/kg	100	100	100

图3-5是本发明的生物油在燃烧初期、中期、充分燃烧的实物图，从燃烧初期到充分燃烧的间隔时间很短，不会影响正常的使用，充分燃烧时火焰呈喷射状，不扩散，且火焰稳定。

所述的储油桶为双层结构，内箱8与外箱9之间的夹层内填充水，其能发挥防爆作用，增强了油箱的安全性。在储油桶的顶部设有加水、加油口，侧壁底部设有出油口，在储油桶侧面还竖直设置与其连通的不锈钢液位管11，并结合磁性浮球12，显示储油桶内油的高度；在储油桶的顶部，还设置有泄压口，泄压口上设有翻盖10，防止生物油的挥发造成内压太高。

上述具体实施方式不以任何形式限制本发明的技术方案，凡是采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.生物油的燃烧工艺，所述的生物油，包含组分A以及水，组分A与水的质量比是100：40-100；其中，每100kg组分A包含以下组分：乙醇0.1-0.5kg、甘油0.05-0.15kg、氢氧化钾0.01-0.05kg、二茂铁0.005-0.015kg、乙酸乙酯0.01-0.1kg，以及余量的甲醇；

其特征在于,生物油分两个支路，两路均输入混合气发生器，其中一路为助燃支路，另一路为维持燃烧支路，助燃支路和维持燃烧支路均连接到灶芯出，在两个支路端部附近设置点火针实现电弧点火，助燃支路协助点燃生物油后停止输油，维持燃烧支路在点燃生物油后持续输入生物油，维持燃烧，新鲜的空气从混合气发生器底部的进风口输入；

生物油的雾化方式有短线雾化和长线雾化，其中短线雾化是生物油在灶芯处经雾化喷嘴雾化，雾化的生物油喷至灶芯；长线雾化是输油管端部的雾化喷嘴将生物油喷出雾化，雾化的油滴与空气混合经送风管由风机输入至灶芯；

在不同场景下，助燃支路和维持燃烧支路同时启动或仅启动维持燃烧支路，其启动方式以及生物油的雾化方式的转换均程控实现。

2.根据权利要求1所述的生物油的燃烧工艺，其特征在于，适用于大锅灶时，助燃支路和维持燃烧支路同时点火，生物油的雾化方式为短线雾化。

3.根据权利要求1所述的生物油的燃烧工艺，其特征在于适用于台灶时，仅维持燃烧支路点火、输油，生物油的雾化方式为短线雾化。

4.根据权利要求1所述的生物油的燃烧工艺，其特征在于当适用于锅炉时，助燃支路和维持燃烧支路同时点火，生物油的雾化方式为长线雾化。