（1．中南大学能源与动力工程学院，湖南长沙410083；2．湖南科技大学物理系，湖南湘潭411201）

    摘　要：介绍了醇基燃料燃烧器的发展进程及最新研究成果，指出了新型醇基燃料燃烧器的应用前景。
    关键词：醇基燃料；燃烧器；汽化器；节能

　　FUXue－zheng^1、2，HUANGDu－zhi²，XUZhao－hui²，JIANGShao－jian¹

（1．School of Energy and Power Engineering，Central South University，Changsha 410083，China；
　　2．Dept．of Phys．and Infor．，University of Hunan Science and Technology，Xiangtan 411201，China）

    Abstract：This paperintroducesthelatest development ofalcohol－basedfuelstoves and points outtheirpotential applications．　
　  Key words：alcohol－based fuel；stove；gasifier；energy saving

1　引　言
　　以甲醇为主的醇基液体燃料，是一种廉价、环保的清洁能源，可以煤炭、重油或生物质等为原料，原料来源广泛，生产流程简单，技术成熟，全国各地的中小氮肥厂均可联产或转产。近年来，在城市禁止燃煤、液化气涨价和石油价格剧烈波动等因素的推动下，醇基燃料走向了代油新燃料的前台。
　　2003年1月25日，国家经贸委组织中国科学院、工程院院士和教授，到山西对燃料甲醇进行了考察，论证了燃料甲醇作为一种替代燃料，已成为不可逆转的发展趋势，具有极大市场优势。目前，全国有上千家氮肥厂，不少厂家建有联产甲醇装置，加上单产甲醇装置，我国已建成投产的甲醇生产装置年生产能力在400万t左右，还有200多万t／a的装置正在建设之中，使醇基燃料的市场供应有了可靠的保证，完全可以满足醇基燃料的市场需要。但是，由于受到下游消费量和国际市场变化的严重影响，价格波动大，加之我国目前的甲醇生产装置较小，生产成本较高，每年甲醇的实际产量仅220万t左右，开工率不足60％，严重制约了这一产业的发展。近20年来，先后有数以千计的 企业为拓展燃料甲醇的应用市场作过艰辛的努力，付出了沉重的代价，但该项目的开发一直处于低谷。回顾这一艰辛历程，不难发现，醇基燃料燃烧器是制约该产业发展的瓶颈之一。

2　醇基燃料燃烧器技术的研究进展
　　根据燃烧器中醇基液体燃料气化的特点，燃烧器技术可以归纳为四类：
    第一类：液面直燃式
　　这是最早的醇基液体燃烧器，与简易乙醇炉相近，即将一定数量的醇基燃料直接注入炉灶的小型容器中，燃烧和气化在液面同时进行。这种燃烧器的主要缺点是：燃烧温度低，醇基燃料燃烧不完全，热效率低，并产生大量的有害气体，污染环境，浪费能源。
    第二类：打气加压式
　　采用盘管横式气化器，将醇基燃料气化后燃烧，代表产品有山西、成都等地厂家。这种燃烧器的特点是要打气加压，有的采取位差式加压，有的采用钢瓶打气式，或采用灶上打气式。这种燃烧器存在的问题有：（1）结构复杂，操作麻烦。由于高压供气，燃烧器中阀门和接头过多，有时会造成泄漏，不够安全；（2）横管气化使整个气化器处于过热状态，易引起汽液混流。
    第三类：气体燃料加压式
　　采用竖管气化器，由株洲圣火醇基燃气具有限公司及武汉、桂林、广州等厂家为主开发，其特点是：不打气加压，低压供液；在气化器里气液不混流，静态气化。气化器的热量从上往下传递，逐步增大气化接触面。由于低压供液，燃烧器管路减少，整个燃烧器只有气阀和液阀，减少了泄漏隐患，提高了安全性。存在的问题有：（1）由于低压供液，火力逐渐增强，若气化不足，燃烧不稳定，有喘气现象；（2）燃烧器调整较困难；（3）热效率低，对燃料质量要求较高，否则燃烧器气化不好^［1］。
    第四类：自增压式
　　这种燃烧器没有设立专门的气化器，利用燃烧器与燃料箱形成的腔体，在燃烧时通过被加热的腔体加热燃料，燃料在燃料箱中气化产生压力，供燃烧器燃烧。这种燃烧器由西安神火新能源燃具公司研制生产。其特点是：结构简单，只有进液管、出气管和一个气阀，火力控制方便。缺点是：燃料箱温度高，压力大，并始终处于波动之中，在某种情况下有可能导致燃料箱内压力急剧升高，有引起燃料箱爆炸的可能，存在较大安全隐患^［2］。

3　无压式醇基燃料多级气化燃烧器
　　我们最新研制成功的无压式多级气化燃烧装置，是一种燃料气化和燃烧的一体化结构。该燃烧装置由燃料箱、燃料控制、预热空气、主燃烧气化器、多级气化器、辅助气化燃烧器等部分组成。燃料箱为无压、常温，液体燃料经燃料控制装置进入多级气化器；燃烧主气化器主要用于多级气化器加热和对预热空气加热；液体燃料在多级气化器内经逐级加热完全气化，成为120～500℃的燃气，进入辅助气化燃烧器，与高温空气混合燃烧。预热空气的热量由烟气提供，通过主气化燃烧器的加热升温，成为高温空气；燃料气化热由主气化燃烧器和辅助气化燃烧器供应。这种结构的特点是：（1）燃料箱始终保持常温常压，气化燃烧部分与外界连通，安全隐患少；（2）不需另加预热油料，实现了电子脉冲点火，操作方法与普通燃烧器无异，简单方便；（3）点火和调节火力只需用一个阀门，火力可在微小火焰和额定燃烧功率间进行无级调节，并实现了制控与受控同步；（4）燃料被加热成为高温燃气，并采用了二次燃烧技术，燃料热 效率高，敞开式燃烧时热效率高达55％以上^［3，4］；（5）气化完全，不带液，达到完全燃烧，对环境污染小，在已进行的烟气测试中（湘环监字2003第16号），有机物HC的含量为零、NOX浓度仅为4 mg／m³、CO浓度为0．02％。目前已经研制出燃烧功率≤200kW的多个型号样机，可以满足民用、商业和工业领域的需要，由已进行的应用实验数据表明，其各项性能指标均达到设计标准^［5，6］。由于该系列燃烧器燃烧热效率高，在与柴油和液化气的对比实验中，其有效热值达到柴油的85％和液化气的75％以上，可满足生产和生活需要，从而解决了低热值燃料不能作为生产和生活用能源的问题。

4　醇基燃料燃烧器的应用前景
　　为缓解对石油和液化气资源的过分依赖，研究和开发廉价、清洁、环保、高效的新能源，一些国家正大力推进燃料甲醇的生产、研究和应用工作。国外已研制出170万t／a的甲醇生产装置，数条生产线正在建设中，我国也完全掌握了20万～50万t／a的低温低压气相法和液相法甲醇生产装置的关键技术，国产合成甲醇催化剂的研究达到了世界先进水平。随着我国中小化肥企业改造生产燃料甲醇工程的不断推进，燃料甲醇的产量将大幅度增长^［7，8］。目前的甲醇市场价格在2000元／t左右，随着生物质高温气化制取合成气技术的完善，以及低温低压气相法和液相法生产燃料甲醇技术的日趋成熟，其工艺流程将得到简化，价格也将会有较大幅度的下降［9］。生产燃料甲醇是煤炭液化技术和生物质能源技术的重要组成部分，其制造成本远低于其它清洁燃料，具有较强的市场竞争力，现阶段的应用仅局限于少量地添加于汽油中，但在人们的生产和生活领域中尚未得到直接应用。新型、安全、高效、节能的醇基燃料燃烧器的成功研制，既拓展了燃料甲醇的应用市场，也符合国家能源政策，随着国民经济的不断发展和社会进步，人们将越来越关注安全、环保、节能新技术和新产品，所有这一切都将为醇基燃料燃烧器的应用和发展开创广阔的前景。

5　结束语
　　有压式醇基燃料燃烧器的燃料箱为压力容器，液体燃料转化为气体的过程在油箱中进行。这种结构形成的高温高压环境存在着安全隐患，燃烧时普遍带液，能耗大，有害气体含量高，难以达到安全、环保、节能等方面的要求；同时该系列燃烧器生产工艺复杂，产品难以达到国家标准^［5，6］，与实际应用还有较大距离。
　　对无压式多级气化燃料燃烧器，已经建立了较为完善的理论体系，完成了产品工艺流程的研究，并已获得了多项国家专利。在已开发的系列产品中，单台功率在50k W以下的燃烧器已经开始批量生产，并可提供单台功率在50～200kW的燃烧器。
　　无压式多级气化燃料燃烧器的成功研制，是醇基燃料燃烧器技术发展史上一个新的起点，为我国燃料甲醇的发展提供了广阔的空间，醇基燃料将作为一种代油燃料而被广泛应用，实现清洁能源的本土化生产和应用，以促进我国经济持续稳定的发展。

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