Способ формирования водотопливной эмульсии

Способ относится к способу получения водотопливных эмульсий (ВТЭ) в энергетических установках. Технический результат направлен на повышение качества формируемой ВТЭ и упрощение способа ее приготовления. Способ формирования водотопливной эмульсии, в котором осуществляют периодическую циркуляцию топлива, находящегося в топливном резервуаре, через трубопроводный контур рециркуляции, включающий нагреватель топлива и гидродинамический кавитационный аппарат, в котором осуществляют эмульгирование топлива с водой и который включает корпус с входным и выходным соплами, торообразную кавитационную камеру, содержащую отверстия для подачи водовоздушной смеси, и элемент вторичной кавитации, выполненный в виде кольца, размещенного в проточке камеры. 2 ил.

 

Способ относится к топливной энергетике, конкретно к способам получения водотопливных эмульсий (ВТЭ) в энергетических установках.

В настоящее время в энергетических установках используются, как правило, остаточные топлива (тяжелые мазуты). Когда такое топливо доставляется в железнодорожных цистернах на котельные промышленных предприятий, то для перекачивания в заводские емкости его необходимо разогревать. Разогрев проводится, в основном, паром, и топливо значительно обводняется, зимой до 10% и более. Частично вода после отстоя сливается, но и значительная ее часть остается в топливе (вода очень плохо разделяется с тяжелым топливом), где она располагается линзами. Если из такого обводненного топлива создать стабильную водотопливную эмульсию и довести содержание воды до 20-40 % (в зависимости от вида топлива и энергетической установки), то такое топливо сгорает более эффективно.

Известен способ подготовки жидкого топлива и устройство для его осуществления, патент RU 2143312, B01F3/08, опубл. 27.12.1999, который принимаем за прототип. В известном способе осуществляют периодическую рециркуляцию топлива, находящегося в топливном резервуаре через трубопроводную магистраль, включающую нагреватель и гидродинамический кавитационный аппарат, в котором осуществляют эмульгирование топлива с водой. В качестве примеров используемых кавитационных аппаратов указаны устройства по заявкам на патент RU 94042513, RU 94042798, RU 95106245. Указанные устройства представляют собой статические смесители, в которых эмульгирование топлива с водой достигается пропусканием их смеси через малые отверстия под высоким давлением. Для использования данных устройств необходимо создавать высокое давление на входе, что подразумевает отношение системы приготовления ВТЭ к системам, работающим под высоким давлением, и к работе которых предъявляются такие требования как техническое освидетельствование, разрешение на эксплуатацию и др. К тому же для необходима периодическая регулировка зазоров между элементами, содержащих отверстия, с целью поддержания минимального расстояния между ними.

Недостатком известного способа является высокая сложность приготовления ВТЭ за счет необходимости создания высокого давления на входе кавитационного аппарата.

Известен генератор гидродинамических колебаний (или гидродинамический кавитатор) по патенту RU 2269386, МПК B06B1/20, опубл. 10.02.2006. Известное устройство содержит корпус, в котором выполнены входное сопло, торообразная кавитационная камера, выходное сопло, проточка, в которой размещен элемент вторичной кавитации, выполненный в виде кольца. В корпусе выполнены отверстия для подсоса воздуха (газа) или жидкости.

Технический результат направлен на повышение качества формируемой ВТЭ и упрощение способа ее приготовления.

Технический результат достигается тем, что предложен способ формирования водотопливной эмульсии, в котором осуществляют периодическую циркуляцию топлива, находящегося в топливном резервуаре через трубопроводный контур рециркуляции, включающий нагреватель топлива и гидродинамический кавитационный аппарат, в котором осуществляют эмульгирование топлива с водой, и который включает корпус с входным и выходным соплами, торообразную кавитационную камеру, содержащую отверстия для подачи водовоздушной смеси, и элемент вторичной кавитации, выполненный в виде кольца, размещенного в проточке камеры.

Предложенный способ поясняется следующим графическим материалом.

На фиг. 1 изображена система мазутного хозяйства, осуществляющей формирование и подачу ВТЭ на форсунки котельной установки.

На фиг. 2 изображен кавитационный аппарат в разрезе, в котором осуществляют эмульгирование топлива с водой.

На фиг. 1 система мазутного хозяйства содержит топливные резервуары 1, трубопроводный контур рециркуляции, который включает последовательно установленные нагреватели топлива 2, фильтры грубой очистки 3, насосы рециркуляции 4, кавитационный аппарат 5; содержит магистраль подачи ВТЭ на сжигание, которая включает последовательно установленные фильтры грубой очистки 6, подающие насосы 7, нагреватели 8, фильтры тонкой очистки 9; содержит форсунки 10 котельной установки 11.

На фиг. 2 кавитационный аппарат 5 содержит корпус 12, в котором выполнены входное сопло 13, торообразная кавитационная камера 14, выходное сопло 15, а также проточка 16, в которой размещен элемент вторичной кавитации, выполненный в виде кольца 17. В корпусе 12 выполнены отверстия 18. Кавитационный аппарат 5 снабжен дозатором воды (на фиг. не показан) для подачи через отверстия 18 водовоздушной смеси. Входное сопло 13 и выходное сопло 15 сужены в области соединения с камерой 14. Кавитационный аппарат 5 во входном сопле 13 в его сужающейся части содержит жестко установленную спиралевидную лопасть 19. При этом входное сопло 13 может быть выполнено со смещением относительно оси кавитационной камеры 14.

Пример реализации способа формирования ВТЭ в системе мазутного хозяйства осуществляется следующим образом.

Осуществляют периодическую циркуляцию топлива, находящегося в топливном резервуаре 1 через трубопроводный контур рециркуляции. Для этого топливо периодически извлекают из топливных резервуаров 1 и пропускают его сначала через нагреватели 2, в которых оно подогревается и становится менее вязким, затем пропускают через фильтры грубой очистки 3, при помощи которых удаляют крупные фракции примесей, затем при помощи насосов рециркуляции 4 топливо пропускают через кавитационный аппарат 5, где происходит его эмульгирование с водой. А именно поток топлива, нагнетаемый насосами рециркуляции 4, подается во входное сопло 13 кавитационного аппарата 5, где попадает на спиралевидную лопасть 19. Стенки входного сопла 13 и спиралевидная лопасть 19 образуют спиралевидный канал, проходя через который поток закручивается. Жестко установленная спиралевидная лопасть 19 во входном сопле закручивает поток жидкости, что позволяет увеличить «факел кавитации», а именно увеличить длину контакта с водоворотными областями внутри кавитационной полости, и тем самым усилить кавитацию. В области соединения входного сопла 13 с кавитационной камерой 14 диаметр входного сопла 13 уменьшается и происходит ускорение потока топлива. Далее закрученный поток попадает в торообразную кавитационную камеру 14. В полости, образованной стенкой кольца 17 и стенкой проточки 16, формируется область пониженного давления. Через отверстия 18 в кавитационную камеру подают водовоздушную смесь. Поступивший воздух, перемешиваясь с водой и топливом, образует дополнительные завихрения внутри камеры 14, при этом кавитация усиливается. Усиление кавитации обеспечивает повышение качества смешивания топлива с водой. Смещение оси входного сопла 13 относительно оси кавитационной камеры 14 приводит к косоструйности потока внутри камеры, что увеличивает длину контакта транзитной струи с водоворотными областями. Образованная в результате кавитации ВТЭ выходит через выходное сопло 15 и ее подают обратно топливные резервуары 1.

Сжигание ВТЭ, образовавшейся в топливных резервуарах 1, осуществляют через магистраль подачи ВТЭ на сжигание. Для этого ВТЭ извлекают из топливных резервуаров 1, затем пропускают через фильтры грубой очистки 6, затем при помощи подающих насосов 7 пропускают через нагреватели 8, затем пропускают через фильтры тонкой очистки 9 и подают на форсунки 10 котельной установки 11.

Применение в предложенном способе указанного кавитационного аппарата обеспечивает простоту приготовления ВТЭ. Это обеспечивается тем, что данный аппарат работает под давлением до 10 атмосфер. Данный кавитационный аппарат не имеет подвижных изнашивающихся элементов и его применение обеспечивает пониженный расход электроэнергии.

Повышение качества формируемой ВТЭ обеспечивает в предложенном способе то, что кавитационный аппарат дополнительно содержит жестко установленную спиралевидную лопасть во входном сопле и то, что в кавитационный аппарат подают смесь воды с воздухом.

Способ формирования водотопливной эмульсии, в котором осуществляют периодическую циркуляцию топлива, находящегося в топливном резервуаре, через трубопроводный контур рециркуляции, включающий нагреватель топлива и гидродинамический кавитационный аппарат, в котором осуществляют эмульгирование топлива с водой, отличающийся тем, что гидродинамический кавитационный аппарат включает корпус с входным и выходным соплами, торообразную кавитационную камеру, содержащую отверстия, в которые подают водовоздушную смесь, элемент вторичной кавитации, выполненный в виде кольца, размещенного в проточке камеры, и жестко установленную во входном сопле спиралевидную лопасть.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к устройству для генерирования микропузырьков. Устройство содержит элемент (101) для впуска жидкости, элемент (104) для впуска газа, элемент (103) для выпуска пузырькового потока и камеру (102) для смешивания газа и жидкости.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система для смесителя отработавших газов содержит форсунку (260) карбамида, выполненную с возможностью впрыска карбамида внутрь перфорированной трубки (220).

Изобретение может быть использовано в системах по очистке отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. Система для смесителя (200) мочевины содержит форсунку (206) мочевины, установленную с возможностью впрыска мочевины внутрь продольной трубки (212).

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для получения стойких тонкодисперсных водомазутных эмульсий топлива и подачи его в двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система для смесителя содержит полый каплевидный смеситель (200), имеющий входное отверстие (262) напротив нижнего по потоку сферического конца и множество выходных отверстий (264), расположенных вдоль максимального диаметра смесителя.

Изобретение относится к устройству получения капель воды, способу его работы и системе увлажнения помещений. Устройство для получения капель воды, содержащее проходной канал, имеющий входной патрубок и выходной патрубок для соединения с водопроводом, клапанный механизм с водопроводными линиями, соединяющими с указанным каналом и резервуаром устройства, причем клапанный механизм предназначен для заполнения резервуара до заданного уровня, резервуар с одной стороны закрыт перфорированной сеткой капельного генератора устройства, при этом сетка выполнена с возможностью покрывания ее одной стороны водой, находящейся в указанном резервуаре, и образует выпуск для капель воды устройства, через который во время вибрации указанной сетки генератора капель капли выпускаются с другой стороны сетки, а устройство дополнительно содержит блок управления для управления клапанным механизмом и указанным генератором капель.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для повышения качества топлива, нефтепродуктов их смесей и эмульсий. Активатор топлива представляет собой корпус 1 любой геометрической формы с каналом для топлива, в котором размещены два или более рассекателей 3, 4, имеющих острые кромки.
Настоящее изобретение касается композиции технологической добавки для уменьшения вспенивания и/или увеличения обезвоживания в процессе, включающем водную среду, и может быть использована в нефтяной промышленности, в обработке продуктов питания и напитков, в горнодобывающей промышленности, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, целлюлозо-бумажной промышленности и тому подобном.

Изобретение относится к устройствам для осуществления физических способов диспергирования и может применяться для получения эмульсий и суспензий с различными характеристиками.

Изобретение относится к устройствам для комплексной биохимической очистки бытовых и промышленных сточных вод и может быть использовано для очистки сточных вод от азотсодержащих, фосфорсодержащих органических соединений, а также солей, взвесей и углеводородов в условиях суточных и годовых колебаний состава сточных вод.

Изобретение относится к роторно-импульсным аппаратам и может быть использовано в химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, нефтехимии и нефтепереработке для проведения процессов диспергирования, перемешивания, эмульгирования, экстрагирования, жидкостной экстракции, кавитационной обработки, деагломерации наноразмерных частиц, проведения реакций в гетерогенных системах жидкость-твердое или жидкость-жидкость и других процессов, в которых требуется локальный ввод большого количества энергии в небольшой объем.

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в гетерогенных системах жидкость - твердые частицы и жидкость - жидкость (например, растворение, дегидратация, эмульгирование, экстрагирование), в том числе для процессов, в которых твердые частицы склонны к образованию больших труднорастворимых кусков, например при абсорбции атмосферной влаги либо при контакте твердой фазы с жидкостью, а после растворения твердой фазы продолжается процесс взаимодействия между тяжелым концентрированным раствором и непрореагировавшей легкой жидкостью, либо при суспендировании полидисперсной смеси частиц, образующих плотный осадок, в том числе гелеобразный, и может быть использовано в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, биотехнологической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройствам для создания импульсных колебаний в проточной жидкой среде и может быть использовано для интенсификации процессов эмульгирования, абсорбции и других в системах «жидкость-жидкость», «жидкость - твердое тело».

Изобретение относится к устройствам для предотвращения образования воронок в аппаратах с перемешивающими устройствами (мешалками) за счет торможения вращения жидкости в непосредственной близости от поверхности стенок аппарата за счет отражательных перегородок и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, на очистных сооружениях для очистки сточных вод, особенно там, где закрепление отражательных перегородок непосредственно на стенках аппарата или на его крышке затруднено или невозможно по причине разнородности материалов аппарата и перегородок (в том числе в аппаратах, изготовленных из полимерных материалов), недостаточной прочности или жесткости стенок аппарата и его крышки, при ограниченном доступе внутрь аппарата.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для получения стойких тонкодисперсных водомазутных эмульсий топлива и подачи его в двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для получения стойких тонкодисперсных водомазутных эмульсий топлива и подачи его в двигатели внутреннего сгорания (ДВС).

Изобретение относится к способу очистки бутан-бутиленовой фракции, который находит применение в нефтехимической промышленности при производстве синтетических каучуков в процессе выделения основного мономера бутадиена-1,3 методом хемосорбции из бутадиенсодержащих фракций, образующихся в процессах дегидрирования н-бутана и пиролиза углеводородов.

Группа изобретений относится к области дезинфектологии и санитарии и предназначена для дезинфекции и обеззараживания различных объектов. Композиция для дезинфекции на водной основе содержит алкилидметилбензиламмоний хлорид, дидецилдиметиламмоний хлорид, полигексаметиленгуанидин гидрохлорид, N,N-бис(3-аминопропил)додециламин, изопропиловый спирт, алкилдиметиламинооксид, тетранатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты и воду деионизированную.

Изобретение относится к микромасштабным реакторам со сталкивающимися микроструями двух потоков жидкости - устройствам для проведения различных быстропротекающих реакций, преимущественно с образованием твердых частиц в качестве продукта, и может быть использовано в химической и других технологиях, в том числе для получения наноразмерных частиц, включая оксидные.

Изобретение относится к средствам получения водотопливной эмульсии на основе нормальных и деградированных мазутов, отработанных масел, дизельного и печного топлива и отходов нефтепереработки, которые могут быть использованы на тепловых и энергетических котлах, станциях, водогрейных котлах, двигателях для морских и речных судов.

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в гетерогенных системах жидкость - твердые частицы и жидкость - жидкость (например, растворение, дегидратация, эмульгирование, экстрагирование), в том числе для процессов, в которых твердые частицы склонны к образованию больших труднорастворимых кусков, например при абсорбции атмосферной влаги либо при контакте твердой фазы с жидкостью, а после растворения твердой фазы продолжается процесс взаимодействия между тяжелым концентрированным раствором и непрореагировавшей легкой жидкостью, либо при суспендировании полидисперсной смеси частиц, образующих плотный осадок, в том числе гелеобразный, и может быть использовано в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, биотехнологической и других отраслях промышленности.
Наверх