氧乙醇燃烧过程中乙醇雾化机理与方法的研究

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1、氧乙醇燃烧过程中乙醇雾化机理与方法的研究1绪论1.1乙醇燃料的发展趋势以及氧乙醇火焰切割的现状随着世界经济的发展，各国对能源的依赖性越来越强，寻找和生产具有可持续性发展的绿色能源，逐步摆到了重要位置。在对各种替代燃料进行科学分析和性价对比后，燃料乙醇作为新型能源，以其优越的性能，成为燃料替代的首选。当前,我国工业发展迅速，金属气割加工的需求量越来越大，因此开发推广安全环保、高效节能、切割质量高、操作方便、燃料来源广及供应方便的气割方法是一项重要的课题。目前，应用在低碳钢及低合金结构钢的热切割方法主要是氧乙炔火焰切割，其工艺

2、缺点是乙炔气造价高，在生产和使用过程中消耗能源多，对环境污染较大，且储存、运输及使用时安全性差等。为此，人们开发了很多的代用液体燃料切割技术，其中比较典型的有氧汽油、氧乙醇切割技术。但是，这两种技术都有自身的局限性，氧汽油切割技术具有优良切割质量且节能环保，但是汽油的使用将增加石油资源的消耗，存在能源危机问题。氧乙醇火焰因为乙醇燃料的可再生性备受当前能源界的推崇，但其火焰温度较低，延长起始预热金属的时间，造成切割效率的下降。从节能高效的角度出发，利用乙醇可再生性和汽油的高热值进行相互补充而开发适合金属热切割过程的混合燃料是

3、具有广阔前景的工作。随着醇类燃料的广泛应用，火焰切割用燃料用醇类燃料必将替代以往的石油系燃料。金属切割的需求量伴随着世界各国工业化程度的提高越来越大，对环保、高效节能、切割质量高、利用可再生燃料的火焰切割技术的研究越来越受到研究人员的高度重视，许多国家不惜重金进行新型火焰切割技术的研究与开发工作。因此，新型燃料用于火焰切割的研究一直成为火焰切割新技术的热点研究领域。长期以来，金属的气焊和气割主要采用乙炔作为燃料，由于乙炔在使用过程中易燃、易爆，容易回火，极易发生安全事故；乙炔在制造过程中，所用的电石生产成本高、能耗大、污染

4、环境；而且采用氧乙炔火焰切割时，切割质量差，钢材切口不光滑、挂渣多、难清除，切口上缘塌边，因此用其他燃气替代乙炔气早已形成共识。我国自改革开放以来，特别是20世纪90年代以来，政府有关部门采取了诸多措施消除乙炔造成的污染。l995年，机械工业主管部门发布不再审核新建、改扩建电石厂、乙炔气厂的决定，同时大力推广使用新型工业燃气。1992年，国家科委发文推广氧液化石油气火焰切割技术，1996年9月国家经委、国家计委、国家科委等联合将氧丙烷火焰切割技术列为“九五”期间国家重点推广项目，后来又出现了以丙烷、丙烯为基，加入各种添加剂

5、的工业燃气。历经l0余年的努力，我国新型工业燃气的推广工作取得了重要进展，但由于燃气供应等问题，目前新型工业燃的使用面仍不是很大，氧乙炔火焰切割的使用比率仍在85％左右。从20世纪70年代起，世界一些发达国家就开始以烷烃烯烃类新型工业燃气替代乙炔气，80年代中期，美国、英国、日本等发达国家新型工业燃气的使用率已达50％～70％。90年代美国则达到了85％，相比之下，我国新型工业燃气的应用落后了美国将近20年[3]。随后，发达国家都相继开展了对数控切割的技术、工艺、相关配套软件和设备的深入开发研究工作，经过40多年的不懈努力

6、，得益于计算机产业不断进步的相助，已向市场推出了各种类型、功能齐全的系列化数控切割产品。近20年来国内外有关研究机构及企业相继投入大量资金，开发研究成本低、安全、减少环境污染的新型燃气，目前国内已自主开发及引进了多种新型工业燃气代替乙炔用于工业火焰加工。生产新型工业燃气的企业近干家，应用量及推广面较大的几种新型工业燃气为：丙烷气(C3H8)、丙烯气(C3H6)、金火焰工业燃气、霞普气(SHARP)、氟菜玛克斯气(FLAMEX)和特利气等，约占国内新型工业燃气市场的90％。同时与新型工业燃气相配套焊割炬的生产企业也陆续建成投

7、产，各种焊割炬机具品种齐全，手工割炬切割厚度可达350mm，机用割炬切割厚度可达1800mm。因用新型工业燃气切割加工生产成本较乙炔气低大约1/3，且具有环保无污染、回火率低、安全性能好和易掌握等众多优点，受到了国家各有关管理机构的高度重视。为此，很多研究部门正在积极研究开发代替型能源，可再生能源和环保能源。燃料乙醇是用无水乙醇作为燃料，是一种可再生的生物质能。早在1973年石油危机爆发时，巴西政府就下决心用乙醇作为替代燃料。1979年初，当时的美国宣布，使用和推广添加10％乙醇的汽油，推行这一政策大大有利于销售商和消费者

8、，同时节省了国家的石油资源。美国于1992年开始鼓励使用乙醇作新配方汽油的充氧剂，从而极大地促进了美国燃料乙醇的生产至2005年，法国5％燃料可能来自再生能源。在中国，随着经济的迅速发展，汽车的保有量高速增大，这使得国内对汽车能源的需求与日俱增，大力发展乙醇燃料已纳入规划，生产燃料乙醇已列为国家“十五”