專利名稱：納米植物性燃料的制作方法
燃料廣泛地用于產(chǎn)生能源，特別是在內(nèi)燃機(jī)中，它們來自石油、天然氣工業(yè)或煤礦等。目前，不可再生的石油、天然氣和礦產(chǎn)資源的消耗正在引起供應(yīng)、價(jià)格和耗盡的問題。再者，使用這些燃料正在產(chǎn)生許多的環(huán)境污染。
能源也使用核能或太陽能，可是，這帶來了環(huán)境污染、氣候條件和效率問題，特別是在汽車和飛機(jī)中使用這類能源，首先要解決儲(chǔ)存、運(yùn)輸和成本問題。
同時(shí)，人們?cè)肜迷诜蹓m爆炸時(shí)所釋放的能量。例如，谷物粉塵在與空氣接觸時(shí)具有很高的爆炸能量。當(dāng)大量的這些粉塵懸浮在空氣中的時(shí)候，谷物粉塵、空氣的混合物就能夠爆炸，而且粉塵的爆炸只要滿足以下4個(gè)條件1、粉塵的顆粒度，其平均顆粒直徑大約75μm；2、一定的溫度；3、塵懸浮在一定比例的空氣當(dāng)中；4、(相對(duì))封閉的空間。
例如淀粉，淀粉的最低點(diǎn)火溫度為350℃～500℃。淀粉的最低點(diǎn)火能是毫焦耳數(shù)量級(jí)的，與天然氣類似。對(duì)于相同空氣，燃燒谷物淀粉的當(dāng)量比與甲醇相當(dāng)，與石油或天然氣制品相比，對(duì)每克汽油是15.1g空氣，每克淀粉是6.5g空氣。汽油、柴油和煤油等石油或天然氣制品，都具有大約43MJ/Kg的熱焓值，淀粉的熱焓值大約15MJ/Kg。在爆炸過程，由空氣和汽油組成的1升爆炸性混合物的熱焓值是3.2MJ，由空氣和淀粉組成的1升爆炸性混合物的熱焓值是2.9MJ。等效計(jì)算的爆炸能量比就相當(dāng)于1升汽油＝3.2MJ×0.7(汽油的密度)＝2.1MJ1升淀粉＝2.9MJ×0.95(谷物淀粉的密度)＝2.8MJ汽油的密度是0.7，柴油和煤油的密度是0.8，淀粉的密度是0.95-1.4。0.8L淀粉形成的粉塵的爆炸就大致相當(dāng)于1L汽油。因此，谷物粉塵具有爆炸性這個(gè)特征，被看作是新型燃料的基礎(chǔ)。
但是，在使用石油或天然氣制品的情況下，燃燒是突發(fā)性的燃燒，其速度為20m/s，而在粉塵爆炸的情況下，燃燒是爆炸性的燃燒，其特征是爆炸，其速度達(dá)2000m/s。因此，當(dāng)涉及到在湍流的條件下的這個(gè)高燃燒速度時(shí)，普通谷物粉塵并不適合于用做燃料，特別是用做內(nèi)燃機(jī)的燃料，因?yàn)榫薮蟮恼鹦浴l(fā)嗡聲或爆震沖擊波具有使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降或加速其破壞、磨損的效果并產(chǎn)生積碳，產(chǎn)生環(huán)境污染性顆粒物。另外淀粉的結(jié)霜，由于天然淀粉含有大約14wt％左右的水，在低于0℃的溫度下水發(fā)生結(jié)晶是很有可能的，作為此結(jié)晶的結(jié)果，含水的淀粉將喪失其流動(dòng)性，形成緊密的和不流動(dòng)的阻塞。
在納米尺度(1nm-900nm)，植物性粉末具有了新的特性本研究的納米淀粉，它的燃點(diǎn)就是可以調(diào)整的，爆炸過程也是可以優(yōu)化和控制的。例如，利用納米淀粉的電磁波激發(fā)特性，由于電磁波傳播的速度(300000000m/s)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于谷物粉塵爆炸的燃燒速度(2000m/s)，使“納米淀粉粉塵”被電磁波激發(fā)產(chǎn)生“多燃點(diǎn)”可調(diào)控燃燒，使含有納米尺度淀粉的粉塵爆炸的過程成為可控過程和可利用過程，這樣粉塵爆炸才是可以利用的能量釋放過程，本發(fā)明的關(guān)鍵就是利用納米尺度(1nm-900nm)植物性粉末的各種新的特性進(jìn)行燃料制造。
本專利的目的是利用含有平均顆粒直徑在納米尺度的植物粉，如納米尺度(1nm-900nm)的谷物粉，提供一種來自石油工業(yè)、天然氣工業(yè)、核工業(yè)或太陽能工業(yè)以外的可再生燃料，這種燃料的燃點(diǎn)、燃燒和爆炸過程是可以控制的，燃料的運(yùn)輸和儲(chǔ)存都不存在問題，可以用做固體燃料，特別用來驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，使用這種燃料產(chǎn)生的廢物是無毒的，從而用來代替石油或者天然氣等產(chǎn)品。
例如以納米尺度的淀粉為燃料的成分之一，在燃料和空氣的化學(xué)當(dāng)量比為1∶1，在湍流的條件以及在環(huán)境壓力下，利用納米淀粉粉塵的組成和引發(fā)條件，控制達(dá)到粉塵火焰的擴(kuò)散速度大約是30m/s，與使用石油或天然氣制品的情況基本相當(dāng)，但排放物不含鉛、苯、硫、烴，幾乎不含一氧化碳或有害顆粒物(不必使用顆粒過濾器)。下面以實(shí)例說明。
實(shí)例一將陳化糧食、變質(zhì)糧食用機(jī)械方法將其粉碎到部分成分的顆粒平均直徑在1nm～900nm的尺度范圍內(nèi)，如玉米中的醇溶蛋白，在此尺度，該成分的顆粒如

圖1所示。
在此尺度植物性的顆粒具有對(duì)電磁波受激燃燒(氧化)的特征，具有燃燒過程可控的性質(zhì)，可以用此燃料或燃料的組成部分運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)，燃燒后產(chǎn)生的顆粒物少于普通燃料燃燒后產(chǎn)生的顆粒物。
實(shí)例二粉碎植物的組織或落葉、枯枝、木屑、廢棄物(如廢脂質(zhì))，用酸、堿、酶等方法進(jìn)行進(jìn)一步的分解，將其加工到部分顆粒的平均直徑在1nm～900nm的尺度范圍，該尺度的脂質(zhì)顆粒如圖2所示。在此尺寸，植物性的顆粒燃料的燃點(diǎn)低于普通木材的燃點(diǎn)，具有燃燒過程可控的性質(zhì)，可以用它作為煙花的燃料或燃料的組成部分。
實(shí)例三利用育種技術(shù)等生物工程技術(shù)，將目前谷物中天然成分的顆粒平均直徑由微米級(jí)尺度改良到納米級(jí)尺度，由此獲得天然的納米原料，如淀粉。淀粉顆粒尺度的分布如圖3所示。
在此尺度，納米淀粉可以懸浮在空氣、燃料與燃油中，作為鍋爐的燃料或燃料的組成部分，該燃料具有燃燒條件可控、能量釋放過程可控的性質(zhì)，燃燒后產(chǎn)生的環(huán)境污染低于普通燃料。
權(quán)利要求
1.納米植物性燃料它包括草木植物、木本植物、水生植物、海洋植物、谷物，其特征在于所包括的對(duì)象是可以再生、繁殖的植物。
2.按權(quán)利要求1所述的納米植物性燃料，其特征在于燃料組成中部分的或全部的植物性原料的空間尺度在1nm～900nm范圍。
3.按權(quán)利要求1所述的納米植物性燃料，其特征在于燃料在燃燒、爆炸、被氧化時(shí)可以釋放能量，能量的釋放充分，可以控制。
4.按權(quán)利要求1所述的納米植物性燃料，其特征在于其引燃條件可以是溫度條件或電磁波、聲波、振動(dòng)、碰撞，其燃燒、爆炸條件與過程可以控制與調(diào)整。
5.按權(quán)利要求1所述的納米植物性燃料。其特征在于原料的尺度可以由機(jī)械方法、化學(xué)方法、生物方法達(dá)到所需的尺度。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體植物性燃料和含有該固體植物性燃料的混合物。本發(fā)明的固體植物性燃料的尺寸在1nm～900nm范圍，具有可調(diào)整的燃點(diǎn)，它克服粉塵爆炸的破壞性，具有燃燒、爆炸過程可控的性質(zhì)，能量釋放充分，克服了普通燃料的環(huán)境污染缺點(diǎn)。本發(fā)明的固體植物性燃料和燃料混合物可以作為能源使用。
文檔編號(hào)C10L5/44GK1587358SQ20041005475
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者劉鐘棟 申請(qǐng)人:劉鐘棟