專(zhuān)利名稱(chēng)：液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化的燃?xì)庾鳛檐?chē)與船只的動(dòng)力燃?xì)鈶?yīng)用，同時(shí)， 由于低溫汽化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生熱流量，將其應(yīng)用于冷藏車(chē)、冷藏船舶、漁業(yè)捕撈船舶及水產(chǎn)品加工運(yùn)輸船舶的制冷及制冰能源等，具體為一種液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫(常溫至-20°C)汽化后的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由于石油能源燃料價(jià)格的上漲，同時(shí)為了保護(hù)環(huán)境，要求使用更加潔凈能源，而二甲醚燃料正被人們公認(rèn)為是除了氫燃料外最潔凈的燃料之一。國(guó)務(wù)院總理溫家寶早在2004年主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上討論并原則通過(guò)《能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要(2004-2020)》，核心是走中國(guó)特色的能源發(fā)展之路。國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人多次在國(guó)際會(huì)議上承諾要在2020年做到以2005年為基數(shù)再減排 40 45%左右。當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)能源的需求及依賴(lài)卻越來(lái)越大，石油資源只能維持 30^40年之間，煤資源卻可以開(kāi)采200年以上，人們預(yù)言以煤為主要原料提煉而成的二甲醚燃料，將成為二十一世紀(jì)的主要能源之一。與傳統(tǒng)的石油天然氣、輕柴油等污染大、清潔度低的燃燒能源相比，二甲醚具有更為廣闊的應(yīng)用前景，而如何將二甲醚進(jìn)行應(yīng)用或應(yīng)用到哪些領(lǐng)域，目前還鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種污染小、能源清潔的液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用，具體為將液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后生成的二甲醚燃?xì)?，替代石油天然氣作為?chē)、 船動(dòng)力用燃?xì)?，同時(shí)產(chǎn)生的熱流量作為制冷及制冰的冷能源。所述的液態(tài)二甲醚可在常溫(20°C)至_20°C的條件下汽化，并可獲得85kcal/ kgllOkcal/kg的熱流量，可作為制冷及制冰的冷能源。所用的二甲醚為質(zhì)量份數(shù)彡99. 0%的液態(tài)二甲醚。所述的二甲醚燃?xì)庾鳛檐?chē)、船的動(dòng)力燃?xì)鈺r(shí)，其產(chǎn)生的煙氣量是天然氣所產(chǎn)生的煙氣量的60. 1%，是柴油所產(chǎn)生的煙氣量的59. 89% ；
所述的二甲醚通過(guò)間接鹽水制冷或制冰可達(dá)到_12°C ；二甲醚通過(guò)直接排管汽化，制冷、制冰或冷藏，其溫度可達(dá)到_18°C。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果
1.本發(fā)明液態(tài)二甲醚的低溫汽化技術(shù)的應(yīng)用(1) 二甲醚燃?xì)庾鳛檐?chē)輛及船舶的動(dòng)力燃?xì)猓?2)利用二甲醚液態(tài)低溫汽化過(guò)程中產(chǎn)生的熱流量(冷能源)應(yīng)用于制冷、制冰及冷藏。
2.海上作業(yè)的漁船，一般要儲(chǔ)存20天左右的燃料，除了傳統(tǒng)的柴油燃料，液態(tài)二甲醚是最理想的燃料之一，其優(yōu)點(diǎn)如下
(1)從燃燒平衡方程式(平衡方程式為((CH3)20 +302+11.29N2
-2C02+3H20+11. ^N2+熱)可知，二甲醚燃?xì)馐浅龤淙剂现庾顫崈舻娜剂现唬煌瑯?br> 產(chǎn)生Ikcal的熱量
1.輕柴油產(chǎn)生的煙氣量是1.112m3/kcal ；
輕柴油按100%的十六烷計(jì)算，燃燒平衡方程式為C16H34+24. 502+92. 17N2 —
16C02+17H20+92. 17 N2+熱，從上式可見(jiàn)Im3柴油燃燒所需要的理論空氣量為116. 67 m3，分子量為226的輕柴油氣態(tài)重量是10.0893 kg/m3)，每公斤柴油的熱值為1. 05萬(wàn)kcal/kg， 所以，輕柴油產(chǎn)生的煙氣量是1. 112 mVkcal ；
2.石油天然氣產(chǎn)生的煙氣量是1.107m3/kcal ；
石油天然氣，燃燒平衡方程式為CH4+202+7 . 5 24N2 — C02+2H20+7. 524 N2+熱，每立方
米石油天然氣的熱值按9500kcal/kg計(jì)算，石油天然氣產(chǎn)生的煙氣量是1. 107 m3/kcal ；
3.二甲醚燃?xì)猱a(chǎn)生的煙氣量是0.685 mVkcal ；
二甲醚燃?xì)?，燃燒平衡方程式?CH3)20+302+llJ9N2 ^ 2C02+3H20+11J9N2+熱，二甲醚中的C和H只占0. 652，所以每立方米二甲醚的理論空氣量只要9. 3196立方米，每立方米二甲醚燃?xì)獾臒嶂蛋?. 55萬(wàn)kcal/m3計(jì)算，燃燒產(chǎn)生的煙氣量是0. 685 m3/kcal0上述可知，二甲醚燃燒產(chǎn)生的煙氣量是輕柴油的59. 8擬％，是天燃?xì)獾?0. 1% ；
(2)由于海上作業(yè)的漁業(yè)船舶功率在100KW以下，早出晚歸，特別到了夏天小海鮮的保鮮成了問(wèn)題，等日落回港時(shí)，水產(chǎn)品已經(jīng)不新鮮了，如果把柴油機(jī)改成二甲醚燃?xì)鈾C(jī)，不但能減少煙氣量的排放，將液態(tài)二甲醚汽化時(shí)產(chǎn)生的冷能量足以保持小海鮮的鮮活度；
由于規(guī)模漁業(yè)船舶的功率在200KW-2000KW之間，液體燃料的裝載量必須滿(mǎn)足20天以上的逐航要求，船舶每天要汽化1-10噸的液態(tài)二甲醚，可產(chǎn)生10萬(wàn)kcal/天 100萬(wàn)kcal/ 天，每天可制冰14. 3^143噸，可保證捕撈上船的水產(chǎn)品的新鮮度。根據(jù)傳統(tǒng)的漁船操作，多數(shù)是船離港前帶冰出海捕撈的，在海上十多天的捕撈工作，再也沒(méi)有冷源供給，往往由于保鮮冷凍時(shí)間長(zhǎng)，冰化魚(yú)臭。(3)海上作業(yè)的漁船，可做到船上魚(yú)艙的分倉(cāng)制冷保鮮。傳統(tǒng)帶冰作業(yè)的船只，只能集中在一個(gè)魚(yú)艙內(nèi)，當(dāng)捕到魚(yú)后，人工裝箱20kg/箱或Mkg/箱，用冰渣打底后，一層箱裝海鮮一層冰，并且要從冰倉(cāng)內(nèi)將冰人工搬到魚(yú)艙內(nèi)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，第一天捕撈到的魚(yú)至回港卸魚(yú)時(shí)往往超過(guò)10天，卸下的魚(yú)已經(jīng)不太新鮮，有的已經(jīng)變質(zhì)。本專(zhuān)利的分倉(cāng)制冷保鮮技術(shù)，可以保證從第一批捕到的魚(yú)至返航前末批的魚(yú)，保持同樣的新鮮度。(4)由于制冷能源是利用二甲醚液態(tài)汽化時(shí)獲得，從制冷能力10萬(wàn)kcal/天 100 萬(wàn)kcal/天，可節(jié)約電能39 390KW/天(換算程成燃料每天8 80kg)。(5)由于二甲醚燃?xì)猱a(chǎn)生的煙氣量遠(yuǎn)低于柴油，可減輕當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境污染，逐步改善當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，使當(dāng)?shù)氐奶焖{(lán)、水清、田綠。(60液態(tài)二甲醚的低溫汽化在船上應(yīng)用時(shí)，冷藏鹽水，用低溫鹽水制冰或制冷，稱(chēng)為間接制冷法，液態(tài)二甲醚的低溫汽化技術(shù)可用在冷藏車(chē)內(nèi)的排管內(nèi)直接液態(tài)汽化，吸收冷藏車(chē)廂內(nèi)的熱量而完成汽化過(guò)程，這種直接汽化吸熱制冷的溫度可比間接通過(guò)鹽水降溫制冷的技術(shù)低5°C左右，所以效果更好，車(chē)輛有限的空間……
(7)柴油的市價(jià)正達(dá)到8000元/噸，而二甲醚的市場(chǎng)價(jià)在4000元/噸左右，只有柴油油價(jià)的一半。


圖1液態(tài)二甲醚液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用工藝流程圖1。圖2液態(tài)二甲醚液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用工藝流程圖2。圖3二甲醚狀態(tài)圖即二甲醚的溫度與汽化潛熱關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實(shí)施例。如果船舶是柴油引擎的，在原機(jī)為基礎(chǔ)，變更燃燒系統(tǒng)及缸蓋即可。如果原來(lái)就是燃?xì)庖?，除了非金屬軟管換成能耐二甲醚腐蝕的軟管外，根據(jù)原燃?xì)獾捏w積熱值拆算成二甲醚燃?xì)獾臒嶂担m當(dāng)調(diào)整進(jìn)行量即可。根據(jù)二甲醚的物化特性，在沸點(diǎn)-24. 9°C時(shí)的汽化潛熱(單位質(zhì)量的二甲醚液體變成同溫度的飽和蒸汽所吸收的熱量稱(chēng)為汽化潛熱)111. 5^kcal/kg，，隨著液態(tài)二甲醚的溫度升高，汽化潛熱減小，所以從二甲醚狀態(tài)圖(圖3)可知-20°C的液態(tài)二甲醚汽化成氣態(tài)二甲醚可獲得llOkcal/kg的熱流量，常溫指的是20°C，常溫的液態(tài)二甲醚汽化成氣態(tài)二甲醚最大可獲得90kcal/kg的熱流量，上述獲得的熱流量可作為制冷及制冰的冷能源。二甲醚在壓力為IMpa (lOkg/cm2 )時(shí)、溫度在45°C以下，均為液相， 二甲醚在壓力為1. 2Mpa (12kg/cm2 )時(shí)、溫度在52°C以下，均為液相， 二甲醚在壓力為1.5Mpa (15kg/cm2 )時(shí)、溫度在60°C以下，均為液相， 汽化潛熱與溫度的關(guān)系可用下式表示(即圖3的獲得依據(jù))
〒Γι (t臨-V (t臨_t2))(千卡/千克) 式中——溫度為、時(shí)的汽化潛熱(千卡/千克) r 2——溫度為t2時(shí)的汽化潛熱(千卡/千克) t 臨-126. 8 0C
當(dāng)二甲醚在沸點(diǎn)-24. 9°C時(shí)的汽化潛熱為111.512 (千卡/千克)。實(shí)施例1
東海某漁業(yè)基地有數(shù)以千計(jì)的5(Tl00kw的動(dòng)力船，每天早出晚歸，全年有三個(gè)季度對(duì)小海鮮的保鮮不滿(mǎn)意，因?yàn)轸~(yú)艙內(nèi)沒(méi)有冷源，用二甲醚燃?xì)鈾C(jī)替代柴油機(jī)，每天作業(yè)10小時(shí)。耗柴油114公斤/天以上，全年耗油41. 61噸以上。一、由于二甲醚燃?xì)馀c空氣的理論混合氣熱值比柴油高5%，所以二甲醚燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的功率高于柴油機(jī)，以1 :1汽化二甲醚，每天汽化114公斤二甲醚；
二、114 公斤 X IOOkcal/公斤=11400kcal，11400kcal + 7000 kcal/噸=1. 63 噸(冰)， 可滿(mǎn)足小海鮮的保鮮；
上述的計(jì)算過(guò)程依據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50072-2001，冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范P53當(dāng)制冰的原料水初溫在25 30°C時(shí)，每日生產(chǎn)1噸冰的熱流量為7000w，即行業(yè)人員習(xí)慣為7000kcal制冰1噸；折合熱值只有6027kcal/t，這是制冷行業(yè)業(yè)內(nèi)公認(rèn)的數(shù)據(jù)。由于船上的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，還是按照7000 kcal/噸來(lái)計(jì)算上述二中的制冰噸數(shù)。三、全年可節(jié)約燃油費(fèi)> 12. 48萬(wàn)元/船，千條船可每年節(jié)油費(fèi)> 1.25億元。四、由于二甲醚燃?xì)馑a(chǎn)生的煙氣量是柴油機(jī)的60%，可改善近海及沿海地區(qū)的水質(zhì)及空氣質(zhì)量。實(shí)施例2
東海某漁業(yè)基地有數(shù)千條近海水域的漁業(yè)捕撈及水產(chǎn)品的加工船只，典型船只的動(dòng)力為500kw，每航次15 21天，必須帶40 45噸燃料。一、柴油機(jī)改成二甲醚燃?xì)鈾C(jī)后，每天汽化2. 3噸二甲醚；
二、2300kg/ 天 X IOOkcal/ 公斤=23 萬(wàn) kcal+ 7000 kcal/ 噸=32. 86 噸 / 天(冰)可滿(mǎn)足保鮮制冷。三、全年可節(jié)約燃油費(fèi)200萬(wàn)元/船，2000條船可每年節(jié)油費(fèi)40億元左右。四、近海水域環(huán)境及大氣得到保護(hù)。實(shí)施例3
某沿海城市有數(shù)條5000噸級(jí)的冷藏船，除了主機(jī)2000kw —臺(tái)，再加三臺(tái)200kw的副機(jī)、發(fā)電及制冷。主機(jī)每小時(shí)消耗柴油320kg/H，產(chǎn)生的煙氣量為3736. 32m3/H;
三臺(tái)副機(jī)產(chǎn)生的煙氣量1352. 1 m3/H ；主、副機(jī)每小時(shí)產(chǎn)生的總煙氣量為5088. 42 m3/
H;
改成二甲醚燃?xì)鈾C(jī)后，主機(jī)每小時(shí)的煙氣量是2237. 8 m3/H，只要一臺(tái)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)工作，即產(chǎn)生的煙氣為沈9. 93 m3/H，所以總煙氣量只有2507. 73 m3/H。由于一臺(tái)主機(jī)與一臺(tái)副機(jī)，每小時(shí)消耗的二甲醚是358. Wig/H，液態(tài)汽化時(shí)可得到 35860kcal的熱流量，該船的冷藏間2000m2 X 2，總凈面積4000 m2，冷藏間凈高5m，冷藏間總凈體積20000 m3，液態(tài)二甲醚汽化得到的冷能量可滿(mǎn)足5000 m2的冷藏間的冷藏，也可制冰 5. 12 噸 /H.。實(shí)施例4
浙江沿海某水產(chǎn)品貿(mào)易公司有數(shù)十輛冷藏車(chē)輛，均以柴油作為動(dòng)力，車(chē)載制冷設(shè)備保冷保鮮，功率在200kw左右，如果改成二甲醚燃?xì)廛?chē)，采用二甲醚直接在冷藏車(chē)廂內(nèi)的排() 內(nèi)汽化的方式，由于二甲醚在-20°C的環(huán)境下的蒸汽壓為1.25kg/cm2 (絕)，正常汽化，冷藏車(chē)廂內(nèi)只要保證被運(yùn)的凍結(jié)貨物的溫度在_8°C -10°C即可。柴油消耗按193 克 / 千瓦.時(shí) X200 千瓦=38. 6kg/H，38. 6kg/HXl. 05 萬(wàn) kcal/ kgXl. 112 m3/kcal=450. 7 m3/H (煙氣量)。改用二甲醚燃?xì)庵划a(chǎn)生270 m3/H的煙氣量，改善環(huán)境的社會(huì)效益顯著，經(jīng)濟(jì)效益也很突出，二甲醚的價(jià)格是柴油價(jià)格的50%左右。液態(tài)二甲醚低溫汽化后，做到了能源的充分綜合利用，帶來(lái)巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，符合當(dāng)今的節(jié)能減排的能源政策。本發(fā)明液態(tài)二甲醚作為燃?xì)夂屠洳卦?，具體流程或稱(chēng)為液態(tài)二甲醚低溫汽化后應(yīng)用的方法，可以為兩種(見(jiàn)附圖1、2)
第一種流程(見(jiàn)附圖1)將液態(tài)二甲醚儲(chǔ)存在二甲醚液態(tài)壓力儲(chǔ)存罐中，然后通入臥式蒸發(fā)器中，臥式蒸發(fā)器將液態(tài)二甲醚通過(guò)蒸發(fā)器，與外界的空氣進(jìn)行熱交換，“氣”化吸熱， 達(dá)到制冷的效果，冷源通過(guò)泵泵入制冷鹽水進(jìn)口，然后制冷鹽水通過(guò)冷凍排管進(jìn)行制冷或制冰，再進(jìn)一步進(jìn)行低溫保鮮或冷凍、冷藏水產(chǎn)品，出來(lái)的冷凍鹽水在通過(guò)制冷鹽水的進(jìn)口進(jìn)入臥式蒸發(fā)器進(jìn)行循環(huán)利用；另外，通過(guò)臥式蒸發(fā)器產(chǎn)生的氣態(tài)二甲醚經(jīng)過(guò)阻火器、減壓閥、進(jìn)入引擎燃?xì)庀到y(tǒng)作為燃料燃燒。第二種流程(見(jiàn)附圖2):將液態(tài)二甲醚儲(chǔ)存在二甲醚液態(tài)壓力儲(chǔ)存罐中，然后直接進(jìn)入排管進(jìn)行汽化，與外界的空氣進(jìn)行熱交換，“氣”化吸熱，達(dá)到制冷的效果，冷源通過(guò)液態(tài)進(jìn)口進(jìn)入需要制冷、冷凍、冷藏或水產(chǎn)品保鮮需要的產(chǎn)品中，流出后變成氣態(tài)，氣態(tài)二甲醚經(jīng)過(guò)氣態(tài)出口形成氣態(tài)二甲醚，經(jīng)過(guò)阻火器、減壓閥、進(jìn)入引擎燃?xì)庀到y(tǒng)作為燃料燃燒。上述流程過(guò)程采用的設(shè)備均為行業(yè)常規(guī)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用，其特征在于液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后生成的二甲醚燃?xì)?，替代石油天然氣作為?chē)、船動(dòng)力用燃?xì)?，同時(shí)產(chǎn)生的熱流量作為制冷及制冰的冷能源。
2.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用，其特征在于液態(tài)二甲醚在常溫至_20°C的條件下汽化，并獲得85kcal/kg 110kcal/kg的熱流量作為制冷及制冰的冷能源。
3.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用，其特征在于液態(tài)二甲醚的質(zhì)量份數(shù)彡99. 0%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后的應(yīng)用，其特征在于液態(tài)二甲醚經(jīng)低溫汽化后生成的二甲醚燃?xì)猓娲吞烊粴庾鳛檐?chē)、船動(dòng)力用燃?xì)?，同時(shí)產(chǎn)生的熱流量作為制冷及制冰的冷能源。本發(fā)明具有污染小、能源清潔的的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10L3/00GK102433179SQ20111033907
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者曹永成, 顧明 申請(qǐng)人:象山永鋒新能源有限公司