СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕФТЯНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF CLEANING OIL FUEL FOR DIESEL ENGINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области очистки нефтяного топлива, такой как очистка нефтяного топлива на борту судна, более конкретно, к очистке нефтяного топлива с использованием центробежного сепаратора.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Центробежные сепараторы используют, как правило, для отделения жидкостей и/или твердой фазы от жидкой или газовой смеси. В процессе работы текучую смесь, подлежащую разделению, подают во вращающийся ротор, где под действием центробежных сил тяжелые частицы или плотная жидкость, такая как вода, накапливается на периферии вращающегося ротора, тогда как менее плотная жидкость накапливается ближе к центральной оси вращения. Это позволяет отводить отделенные фракции, например, при помощи различных выпускных отверстий, расположенных на периферии и вблизи оси вращения, соответственно.
Нефтяное топливо для дизельных двигателей на борту судов и на силовых станциях содержит частицы соединений кремния и алюминия (например, микропористые силикаты алюминия или алюмосиликаты, известные как цеолиты), именуемые катализаторная пыль. Катализаторная пыль представляет собой остатки процесса переработки сырой нефти, известного как каталитический крекинг, в ходе которого длинные молекулы углеводородов расщепляют до более коротких молекул. Присутствие этих частиц в нефтяном топливе нежелательно, поскольку они являются абразивными и могут вызывать износ двигателя и вспомогательного оборудования. При обработке нефтяного топлива, подлежащего использованию на борту судна в качестве топлива для дизельного двигателя, концентрацию такой катализаторной пыли в нефти уменьшают путем центрифугирования так, чтобы подлежащая использованию нефть соответствовала требованиям экологического законодательства, такого как ISO 8217.
Температура очистки нефтяного топлива обычно составляет около 98°С. Для повышения эффективности разделения и, таким образом, более полного удаления вредных частиц, таких как катализаторная пыль, может быть использована более высокая температура. Однако, когда отделение проводят при температуре более 98°С, ускоряется износ и повреждение деталей центробежного сепаратора.
Таким образом, в данной области техники имеется потребность в способах, позволяющих проводить очистку нефтяного топлива при более высокой температуре, такой как температура более 98°С, и, при этом, уменьшить риск износа центробежного сепаратора.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основной целью настоящего изобретения является обеспечение способа очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя, позволяющего проводить разделение при высокой температуре и при сниженном износе и повреждении деталей центробежного сепаратора.
Другой целью является обеспечение системы очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя, позволяющей проводить разделение при высокой температуре.
В первом аспекте изобретением обеспечивается способ очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя, включающий стадии, на которых:
- обеспечивают подлежащее очистке нефтяное топливо;
- подают подлежащее очистке нефтяное топливо в центробежный сепаратор;
- проводят очистку нефтяного топлива в центробежном сепараторе с получением чистой нефтяной фазы;
отличающийся тем, что способ дополнительно включает стадии, на которых:
- измеряют вязкость подлежащего очистке нефтяного топлива до проведения очистки в центробежном сепараторе или вязкость чистой нефтяной фазы и
- регулируют температуру подлежащего очистке нефтяного топлива на основании измеренной вязкости.
Термин «нефтяное топливо для дизельного двигателя» в настоящем контексте относится к нефти, предназначенной для использования с целью выработки энергии в двигателе, таком как двигатель на борту судна, или на силовой станции. Термин «нефтяное топливо» может соответствовать определению, данному в ISO 8217, Petroleum products - Fuels (class F) - Specification of marine fuels, editions 2005 and 2012 (Нефтепродукты - Топлива (класс F) - Описание судовых топлив), или компоненту/фазе нефти, полученному в результате предварительной обработки такой нефти перед использованием в двигателе на борту судка или на силовой станции. Нефтяное топливо может быть получено в виде фракции при перегонке нефти, либо как дистиллят, либо как кубовый остаток. Дизельное топливо в настоящем документе именуется нефтяным топливом. Так, нефтяное топливо может представлять собой судовое (кубовое) нефтяное топливо (marine fuel oil - MFO) или флотский мазут высокой вязкости (Bunker C oil).
«Подлежащее очистке нефтяное топливо» может быть образовано из разных типов нефтяных топлив с разной вязкостью, как правило, хранимых в цистерне, что означает, что тип нефтяного топлива, направляемого в сепаратор для очистки, со временем может изменяться.
В вариантах осуществления изобретения нефтяное топливо для дизельного двигателя содержит тяжелое нефтяное топливо (heavy fuel oil - HFO). HFO представляет собой остаток перегонки или крекинга при переработке сырой нефти.
Данный способ может представлять собой способ, предназначенный для бортовой обработки нефтяного топлива, т.е., способ, применяемый на борту судна.
Центробежный сепаратор может предназначаться для разделения, по меньшей мере, двух компонентов текучей смеси, такой как жидкая смесь, обладающих разной плотностью. Центробежный сепаратор может включать неподвижную раму и элемент привода, предназначенный для вращения вращающейся части относительно неподвижной рамы. Вращающаяся часть может включать вал и ротор центрифуги, охватывающий пространство разделения, при этом, ротор закреплен на валу и вращается вместе с валом вокруг оси (Х) вращения. Вращающаяся часть опирается на неподвижную раму посредством, по меньшей мере, одного подшипникового устройства. Пространство разделения может включать комплект разделительных дисков, расположенных по центру вокруг оси вращения. Разделительные диски образуют увеличивающие поверхность вставки в пространство разделения. Разделительные диски могут иметь форму усеченного конуса, т.е., комплект может представлять собой комплект разделительных дисков в форме усеченного конуса. Диски также могут представлять собой осевые диски, расположенные вокруг оси вращения.
Таким образом, стадия подачи подлежащего очистке нефтяного топлива в центробежный сепаратор может включать подачу подлежащего очистке нефтяного топлива в пространство разделения центробежного сепаратора, например, по впускному трубопроводу, ведущему в пространство разделения, например, из цистерны для хранения нефтяного топлива.
Стадии измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива перед очисткой в центробежном сепараторе или измерения вязкости очищенной нефтяной фазы и регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива на основании измеренной вязкости могут осуществляться во время стадии подачи подлежащего очистке нефтяного топлива в центробежный сепаратор, например, во время перекачивания из, например, цистерны, в центробежный сепаратор и/или во время непрерывного разделения нефтяного топлива в центробежном сепараторе.
Стадия очистки нефтяного топлива в центробежном сепараторе с целью получения чистой нефтяной фазы может включать разделение подлежащего очистке нефтяного топлива на чистую нефтяную фазу, шламовую фазу и водную фазу. Шламовая фаза может содержать твердые примеси, такие как катализаторная пыль. Катализаторная пыль - это остатки процесса переработки сырой нефти, известного как каталитический крекинг, в ходе которого длинные молекулы углеводородов расщепляют до более коротких молекул. Присутствие этих частиц в нефтяном топливе нежелательно, поскольку они являются абразивными и могут вызывать износ двигателя и вспомогательного оборудования. Концентрация катализаторной пыли в нефтяном топливе, обычно, составляет от 0 до 60 частей на миллион. Катализаторная пыль может иметь размер частиц в диапазоне от 0,1 мкм до 100 мкм.
Стадия очистки нефтяного топлива в центробежном сепараторе может включать отделение катализаторной пыли от нефтяного топлива, т.е., уменьшение концентрации катализаторной пыли в топливе.
Способ может дополнительно включать стадию добавления в подлежащее очистке нефтяное топливо разделительного средства по потоку выше сепаратора. Такое разделительное средство может представлять собой жидкое разделительное средство, такое как полимер. Следовательно, стадия очистки может включать отделение в пространстве разделения центробежного сепаратора катализаторной пыли и разделительного средства от нефтяного топлива под действием центробежной силы; отведение чистой нефтяной фазы из пространства разделения через центральный выпуск легкой фазы; и отведение отделенных мелких частиц, таких как катализаторная пыль, вместе с отделенным разделительным средством из камеры разделения через выпуск тяжелой фазы камеры разделения, расположенный радиально снаружи относительно центрального выпуска легкой фазы.
Стадия измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива до очистки в центробежном сепараторе или вязкости чистой нефтяной фазы может осуществляться непрерывно или через равные промежутки времени.
Стадия регулирования может включать увеличение и/или уменьшение температуры подлежащего очистке нефтяного топлива либо периодически, либо постоянно так, чтобы температура подлежащего очистке нефтяного топлива увеличивалась или уменьшалась во время фактического разделения в центробежном сепараторе.
Первый аспект изобретения основан на понимании того, что измеренная вязкость может быть использована в качестве сигнала управления нагреванием нефтяного топлива перед разделением. Это означает, что температура разделения может быть приведена в соответствие с реальной вязкостью подлежащего разделению топлива или отрегулирована на основании информации о вязкости уже отделенного топлива. Следовательно, в способе первого аспекта изобретения измерение вязкости позволяет принять решение о том, когда требуется высокая температура разделения, такая как температура выше 98°С. Это означает, что возможно уменьшение износа и повреждения деталей сепаратора, так как в соответствии с данным способом высокая температура используется только при необходимости, т.е., при высокой вязкости.
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения вязкость подлежащего разделению нефтяного топлива измеряют до очистки в центробежном сепараторе.
Так, вязкость может быть измерена в потоке нефтяного топлива выше сепаратора, например, между цистерной нефтяного топлива и сепаратором. Например, вязкость может быть измерена по потоку ниже нагревателя, предназначенного для нагревания топлива, т.е., после нагревания топлива. Это означает, что температуру можно регулировать на основании данных о топливе, фактически поступающем в данное время на разделение.
Однако, также может быть измерена вязкость уже очищенного топлива. Так, в вариантах осуществления первого аспекта изобретения вязкость измеряют по потоку ниже центробежного сепаратора. Например, вязкость может быть измерена у выпуска легкой фазы сепаратора или после него или в цистерне по потоку ниже сепаратора перед тем, как очищенное нефтяное топливо будет использовано в двигателе.
max
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения стадия регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива включает изменение температуры так, чтобы вязкость подлежащего очистке нефтяного топлива оставалась ниже определенного максимума вязкости v.
max
Так, может быть установлен текущий максимум вязкости v, и температура может быть отрегулирована так, чтобы все разделяемое нефтяное топливо имело вязкость ниже данного текущего максимума вязкости.
max
Например, определенный максимум вязкости v может лежать в диапазоне от 50 до 60 сСт, например, около 55 сСт.
2
Сантистокс (сСт) является единицей кинематической вязкости сантиметр-грамм-секунда (CGS), равной 1/100 (0,01) Стокса, т.е., 1 сСт=1 мм/с. Сантистокс является общепринятой единицей, используемой для определения вязкости судового нефтяного топлива.
set
max
max
Кроме этого, вязкость топлива может поддерживаться равной заданной величине вязкости v, меньшей, чем определенный максимум вязкости v, или лежащей в определенном интервале вязкости, меньшем, чем определенный максимум вязкости v.
set
set
Так, температура может быть отрегулирована так, чтобы нефтяное топливо проходило очистку при одной и той же эталонной вязкости, т.е., заданной вязкости v, которая может быть установлена оператором перед разделением. Заданная величина вязкости v может представлять собой величину в диапазоне 25-45 сСт, например, около 35 сСт.
max
Кроме этого, температура может быть отрегулирована так, чтобы вязкость оставалась в пределах определенного диапазона вязкости, при этом, весь диапазон лежит ниже определенного максимума вязкости v, что означает, что все нефтяное топливо проходит очистку, когда его вязкость соответствует этому диапазону. Например, определенный диапазон вязкости может составлять 25-45 сСт.
set
set
set
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения стадия регулирования температуры нефтяного топлива включает сравнение измеренной величины вязкости с заданной величиной вязкости v и уменьшение температуры, если измеренная вязкость меньше v, и увеличение температуры, если измеренная вязкость больше v.
set
set
set
Кроме этого, подлежащее очистке нефтяное топливо может изменяться и представлять собой одно из, по меньшей мере, двух разных нефтяных топлив с разной вязкостью, а v может быть установлена как измеренная вязкость нефтяного топлива с наибольшей вязкостью при температуре t, при этом, t больше 105°С.
Нефтяное топливо с наибольшей вязкостью из подлежащих очистке нефтяных топлив, например, может представлять собой топливо с вязкостью, примерно, 700 сСт при 50°С.
set
max
max
Температура t может представлять собой максимальную предельную температуру t процесса разделения в центробежном сепараторе и может зависеть от типа используемого сепаратора, т.е., может зависеть от типа деталей и т.д., имеющихся в сепараторе. t может определяться оператором и может превышать 105°С, например, быть выше 110°С, например, 115°С или выше.
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения стадия регулирования температуры включает регулирование температуры до значений температуры более 98°С.
Так, регулирование температуры может включать регулирование температуры подлежащего очистке нефтяного топлива до величин температуры, которые считаются «высокой температурой разделения».
Например, температура подлежащего очистке нефтяного топлива может быть доведена до величин, которые включают температуру выше 105°С, например, выше 110°С, например, выше115°С.
low
max
low
max
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения стадия регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива включает изменение температуры до величин, лежащих между наинизшей температурой t и максимальной предельной температурой t, при этом, t составляет от 95°С до 98°С, а t выше 105°С, например, выше 110°С, например, выше 115°С.
Используемая наинизшая температура зависит от вязкости нефтяного топлива, что означает, что если вязкость нефтяного топлива очень низка, наинизшая температура, до которой доводят температуру подлежащего очистке нефтяного топлива, может быть равна комнатной температуре, ниже комнатной температуры или лежать, примерно, между комнатной температурой и, например, 95 или 98°С.
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения способ дополнительно включает стадию регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива. Так, дополнительно к регулированию температуры, может быть отрегулирован расход подлежащего очистке нефтяного топлива. Расход может оказывать влияние на эффективность разделения. Например, для разделения нефтяного топлива с большей вязкостью может быть использован меньший расход, чем для нефтяного топлива с меньшей вязкостью.
Стадия регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива может основываться на измеренной вязкости. Может быть выгодным регулирование расхода до регулирования температуры.
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения стадия регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива зависит от рабочей нагрузки двигателя, в котором используется очищенная нефтяная фаза.
Так, стадия регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива может зависеть от информации о рабочей нагрузке двигателя, такой как потребление топлива двигателем. Если рабочая нагрузка двигателя и, например, потребление топлива двигателем снижаются, расход подлежащего очистке нефтяного топлива может быть уменьшен, а если рабочая нагрузка двигателя и, например, потребление топлива двигателем увеличиваются, расход подлежащего очистке нефтяного топлива может быть увеличен.
Однако, стадия регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива может зависеть от измеренной концентрации катализаторной пыли в очищенной нефтяной фазе и/или измеренной концентрации катализаторной пыли в подлежащем очистке нефтяном топливе.
В вариантах осуществления первого аспекта изобретения стадия регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива зависит и от рабочей нагрузки двигателя, в котором используется очищенная нефтяная фаза, и, по меньшей мере, от измеренной концентрации катализаторной пыли, такой как концентрация катализаторной пыли в очищенной нефтяной фазе и/или измеренная концентрация катализаторной пыли в подлежащем очистке нефтяном топливе.
Если концентрация катализаторной пыли в очищенной нефтяной фазе и/или в подлежащем очистке нефтяном топливе увеличивается, расход подлежащего очистке нефтяного топлива может быть уменьшен, а если концентрация катализаторной пыли в очищенной нефтяной фазе и/или в подлежащем очистке нефтяном топливе снижается, расход подлежащего очистке нефтяного топлива может быть увеличен.
Во втором аспекте изобретением обеспечивается система очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя, включающая:
- центробежный сепаратор для отделения примесей от нефтяного топлива для дизельного двигателя и для получения очищенной нефтяной фазы,
- по меньшей мере, одно средство измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива или вязкости очищенной нефтяной фазы,
- средство регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива и
- блок управления, предназначенный для приема информации о вязкости от, по меньшей мере, одного средства измерения вязкости и, кроме этого, предназначенный для подачи выходного сигнала на средство регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива на основании полученной информации о вязкости.
Термины и определения, используемые в связи со вторым аспектом изобретения, те же, что и описанные выше в связи с первым аспектом.
Так, центробежный сепаратор может соответствовать описанному выше в связи с первым аспектом изобретения.
По меньшей мере, одно средство измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива или вязкости очищенной нефтяной фазы может представлять собой один или несколько вискозиметров. Средство измерения вязкости может быть расположено по потоку выше центробежного сепаратора, т.е., для измерения вязкости нефтяного топлива, поданного во впускной трубопровод центробежного сепаратора. Дополнительно или в качестве альтернативы, это средство может быть расположено по потоку ниже центробежного сепаратора для измерения вязкости очищенной нефтяной фазы.
Средство регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива может включать нагреватель и/или теплообменник.
Блок управления предназначен для регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива на основании информации о измеренной вязкости. Блок управления может включать процессор и интерфейс ввода/вывода для связи со средством регулирования температуры и для приема информации, по меньшей мере, от одного средства измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива или вязкости очищенной нефтяной фазы.
В вариантах осуществления второго аспекта изобретения система дополнительно включает средство регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива. Блок управления, кроме того, может предназначаться для подачи выходного сигнала на средство регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива.
Средство регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива может представлять собой или включать в себя насос.
Средство регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива, такое как насос, может находится по потоку выше и, по меньшей мере, одного средства измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива, и средства регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива.
В вариантах осуществления второго аспекта изобретения система дополнительно включает расходомер, расположенный по потоку ниже центробежного сепаратора, предназначенный для измерения расхода очищенной нефтяной фазы, при этом, блок управления предназначен для регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива на основании информации, полученной от расходомера. Так, расходомер может быть расположен так, чтобы проводить измерение расхода очищенного топлива, поступающего в двигатель, в котором используется нефтяное топливо, очищенное в данной системе.
Расходомер, размещенный с целью измерения расхода топлива, поступающего в двигатель, обеспечивает информацию о потреблении топлива двигателем и, таким образом, о рабочей нагрузке двигателя. Расходомер располагают по потоку ниже центробежного сепаратора. Топливо, поступающее в двигатель, может непосредственно представлять собой чистую нефтяную фазу из сепаратора, однако, может также храниться, например, в цистерне, до того, как будет использовано в двигателе. Следовательно, система может дополнительно включать топливную цистерну и т.п., по потоку ниже центробежного сепаратора для хранения нефтяного топлива до подачи в двигатель, и расходомер может находиться по потоку ниже такой цистерны.
Система может дополнительно включать датчик для измерения концентрации катализаторной пыли в чистой нефтяной фазе и/или датчик для измерения концентрации катализаторной пыли в подлежащем очистке нефтяном топливе. Так, блок управления может быть предназначен для регулирования расхода подлежащего очистке нефтяного топлива на основании информации, полученной от такого датчика или от нескольких датчиков. Блок управления может быть предназначен для снижения расхода подлежащего очистке нефтяного топлива, если получена информация, что концентрация катализаторной пыли в чистой нефтяной фазе и/или подлежащем очистке нефтяном топливе увеличивается, и может быть предназначен для увеличения расхода подлежащего очистке нефтяного топлива, если получена информация, что концентрация катализаторной пыли в чистой нефтяной фазе и/или подлежащем очистке нефтяном топливе уменьшается.
В вариантах осуществления второго аспекта изобретения система включает, по меньшей мере, одно средство измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива, это средство расположено по потоку ниже средства регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива. Так, средство регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива может быть расположено по потоку выше сепаратора и по потоку выше средства измерения вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива.
Система может дополнительно включать топливную цистерну и т.п. для хранения подлежащего очистке нефтяного топлива до его подачи в центробежный сепаратор.
Система также может включать двигатель, такой как дизельный двигатель, в котором используется чистая нефтяная фаза.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показана схема одного из вариантов осуществления системы настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана схема другого варианта осуществления системы настоящего изобретения.
На фиг. 3 показана схема одного из вариантов осуществления системы настоящего изобретения.
На фиг. 4 показана схема другого варианта осуществления системы настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ и система, соответствующие настоящему изобретению, в нижеследующем описании дополнительно пояснены со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 представляет собой схему одного из вариантов осуществления системы 1, предназначенной для очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя. Система 1 включает центробежный сепаратор 2, в котором производится очистка различных типов нефтяного топлива, хранящегося в топливной цистерне 3. Подлежащее очистке нефтяное топливо подают в центробежный сепаратор 2 по трубопроводу 7, например, при помощи насоса (на фиг. 1 не показан), соединенному со впускным трубопроводом 8 центробежного сепаратора 2. Вискозиметр 5 расположен так, чтобы проводить измерение вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива в трубопроводе 7 до его поступления в сепаратор 2. Система дополнительно включает нагреватель 4, предназначенный для регулирования температуры подлежащего очистке нефтяного топлива, и блок 6 управления для управления нагревателем 4. Блок 6 управления предназначен для управления нагревателем 4 на основании полученной от вискозиметра 5 информации о вязкости подлежащего очистке нефтяного топлива. В данном примере нагреватель 4 расположен по потоку выше вискозиметра 5, однако в других вариантах осуществления изобретения нагреватель 4 может быть расположен по потоку ниже вискозиметра 5.
Центробежный сепаратор 2 включает ротор 9, внутри которого заключена камера 10 разделения, где в ходе функционирования происходит разделение нефтяного топлива методом центрифугирования.
Камера 10 разделения снабжена комплектом разделительных дисков 11 в форме усеченного конуса для достижения эффективного разделения нефтяного топлива. Комплект разделительных дисков 11 в форме усеченного конуса является примером увеличивающих поверхность вставок. Диски 11 размещены по центру соосно ротору и могут иметь отверстия, образующие каналы 12 для осевого течения жидкости, когда разделительные диски 11 установлены в центробежном сепараторе 2. Впускной трубопровод 8 образует центральный канал и, таким образом, предназначен для введения нефтяного топлива в камеру 10 разделения для разделения методом центрифугирования. В данном варианте осуществления изобретения нефтяное топливо подают сверху, однако, в данной системе могут быть использованы сепараторы, в которых топливо подается снизу.
В роторе 9 имеется отходящий от него выпуск 13 жидкой легкой фазы для отделенного от жидкости компонента с меньшей плотностью и выпуск 14 жидкой тяжелой фазы для отделенного от жидкости компонента с большей плотностью, или тяжелой фазы. Выпуск 13 легкой фазы может быть предназначен для отведения чистой нефтяной фазы, а выпуск 14 может быть предназначен для отведения отделенной водной фазы. Выпуски 13 и 14 проходят через раму 15.
Кроме этого, ротор 9 снабжен рядом расположенных на периферии радиальных выпусков 16 для шлама, имеющих форму периодически открываемых выпускных отверстий для отведения компонента с большей плотностью, такого как шлам или другие твердые примеси топлива. Таким образом, этот материал отводят из радиально наружной части камеры 10 разделения в пространство вокруг ротора. Например, через выпуски 16 может быть отведена фаза, содержащая катализаторную пыль.
Кроме этого, центробежный сепаратор снабжен приводом (не показан) для вращения ротора 9 с заданной скоростью. Во время функционирования сепаратора, показанного на фиг. 1, ротор 9 приводят во вращательное движение при помощи привода. Через впускной трубопровод 8 подлежащее очистке нефтяное топливо вводят в пространство 10 разделения. В зависимости от плотности, между разделительными дисками отделяются разные фазы нефтяного топлива. Более тяжелый компонент, такой как водная фаза и шламовая фаза, перемещаются между разделительными дисками радиально наружу, тогда как фаза с наименьшей плотностью, такая как чистая нефтяная фаза, перемещается между разделительными дисками радиально внутрь и проталкивается через выпуск 13, находящийся радиально наиболее близко к центру сепаратора. Жидкость с большей плотностью, напротив, проталкивается через выпуск 14, находящийся радиально на некотором расстоянии относительно радиального положения выпуска 13. Так, во время разделения в пространстве 10 разделения образуется поверхность раздела фаз между жидкостью с меньшей плотностью и жидкостью с большей плотностью. Твердая фаза, или шлам, накапливается на периферии камеры 10 разделения и периодически выводится из пространства разделения через открываемые выпуски 16 шлама, через которые шлам и некоторое количество текучей среды выходит из пространства разделения под действием центробежной силы. Однако, отведение шлама также может происходить непрерывно, в этом случае выпуски 16 шлама имеют форму открытых сопел, и некоторый поток шлама и/или твердой фазы непрерывно выводится под действием центробежной силы.
В некоторых вариантах применения сепаратор 1 включает только один выпуск для жидкости, такой как единственный выпуск 13, и выпуски 16 шлама. Это зависит от того, какое нефтяное топливо предполагается обрабатывать.
Подлежащее очистке нефтяное топливо подают из топливной цистерны 3 и, в данном варианте осуществления изобретения, сначала нагревают, примерно, до 98°С нагревателем 4. Вязкость подлежащего очистке нефтяного топлива измеряют вискозиметром 5, информация направляется в блок 6 управления, что показано на фиг. 1 как соединение 17. Блок 6 управления предназначен для управления нагревателем 4, что показано как соединение 18, с тем, чтобы нагреватель 4 мог осуществлять регулирование температуры нефтяного топлива: либо так, что возможно достижение ограниченного числа величин температуры, либо так, что может осуществляться непрерывное изменение температуры.
Так, блок 6 управления может включать интерфейс связи, такой как приемопередатчик, посредством которого он может получать данные от вискозиметра 5 и передавать данные на нагреватель 4. Переданные данные могут включать, например, управляющий сигнал для управления нагревателем 4.
set
В данном варианте осуществления изобретения блок 6 управления дополнительно предназначен для регулирования температуры так, чтобы вязкость нефтяного топлива оставалась постоянной, равной v, примерно, 35 сСт. Если измеренная вискозиметром 5 величина вязкости указывает на то, что вязкость подлежащего очистке нефтяного топлива выше 35 сСт, блок управления предназначен для увеличения температуры нагревателя 4 до тех пор, пока измеренная вязкость не снизится до 35 сСт. Например, температура подлежащего очистке нефтяного топлива может составлять около 98°С, и блок 6 управления может обеспечить нагревание топлива, например, до 115°С, пока измеренная вискозиметром 5 вязкость не снизится до 35 сСт.
Аналогично, если измеренная вискозиметром 5 величина вязкости потом указывает на то, что вязкость подлежащего очистке нефтяного топлива меньше 35 сСт, блок управления предназначен для уменьшения температуры нагревателя 4 до тех пор, пока измеренная вязкость не увеличится до 35 сСт. Так, температура подлежащего очистке нефтяного топлива может быть уменьшена с 115°С до 98°С, пока измеренная вискозиметром 5 вязкость не увеличится до 35 сСт. Таким образом, температура разделения, превышающая 98°С, используется только тогда, когда это необходимо, т.е., когда вязкость топлива выше определенной эталонной величины (заданной величины), что означает, что детали сепаратора могут изнашиваться медленнее. Это означает, что разделение нефтяного топлива осуществляется при более или менее постоянной вязкости благодаря регулированию температуры подлежащего очистке нефтяного топлива.
set
Описанный выше тип регулирования может осуществляться непрерывно, т.е., блок управления может иметь встроенный контур регулирования, обеспечивающий непрерывное регулирование температуры так, чтобы вязкость оставалась равной эталонной величине v, либо регулирование может осуществляться периодически, т.е., с определенной частотой.
В целях регулирования блок 6 управления может включать устройство обработки данных, такое как центральный процессор, который предназначен для выполнения набора команд, которые, например, могут храниться в памяти. Память может представлять собой (постоянный) машиночитаемый носитель для хранения такого набора команд. В качестве альтернативы, устройство обработки данных может представлять собой аппаратный компонент, такой как специализированная интегральная микросхема, программируемая пользователем вентильная матрица и т.п.
Фиг. 2 представляет собой схему другого варианта осуществления системы 1, предназначенной для очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя. Элементы данной системы 1 функционируют так же, как описано в отношении системы, представленной на фиг. 1. Однако, представленная на фиг. 2 система 1 дополнительно включает насос 19 для подачи подлежащего очистке нефтяного топлива из цистерны 3 в сепаратор 2, и блок 6 управления дополнительно предназначен для управления насосом, что показано на фиг. 2 стрелкой 20. Так, блок 6 управления также может регулировать расход подлежащего очистке нефтяного топлива дополнительно к регулированию температуры на основании информации, полученной от вискозиметра 5. В данном примере расход регулируется на основании информации датчика 22, предназначенного для определения параметра, связанного с концентрацией катализаторной пыли, или собственно концентрации катализаторной пыли, что показано на фиг. 2 стрелкой 21. Показанный на фиг. 2 датчик 22 расположен так, чтобы измерять концентрацию катализаторной пыли в чистой нефтяной фазе, т.е., по потоку ниже выпуска 13 легкой фазы. Однако, датчик 22 также может быть расположен так, чтобы измерять концентрацию катализаторной пыли в подлежащем очистке нефтяном топливе, например, может быть расположен так, чтобы измерять концентрацию катализаторной пыли в линии 7, например, по потоку ниже вискозиметра 5. Кроме этого, система может включать более одного датчика 22 для измерения концентрации катализаторной пыли, как то датчик 22, показанный на фиг. 2, т.е., расположенный так, чтобы измерять концентрацию катализаторной пыли в чистой нефтяной фазе, и дополнительный датчик, расположенный так, чтобы измерять концентрацию катализаторной пыли в подлежащем очистке нефтяном топливе. Тогда блок 6 управления может быть предназначен для учета данных обоих измерений при регулировании расхода подлежащего очистке нефтяного топлива посредством насоса 19.
Например, блок 6 управления может принять от вискозиметра 5 информацию, что вязкость подлежащего очистке нефтяного топлива увеличивается, после чего может увеличить температуру топлива при помощи нагревателя 4, либо уменьшить температуру топлива, если вязкость снижается, как описано выше в отношении варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 1.
Кроме того, блок 6 управления может принять от датчика 22 информацию о том, что концентрация катализаторной пыли в чистой нефтяной фазе увеличивается, после чего может уменьшить расход подлежащего очистке нефтяного топлива при помощи насоса 19. Аналогично, блок 6 управления может принять от датчика 22 информацию о том, что концентрация катализаторной пыли в чистой нефтяной фазе уменьшается, и может снова увеличить расход подлежащего очистке нефтяного топлива при помощи насоса 19.
Фиг. 3 представляет собой схему другого варианта осуществления системы 1, предназначенной для очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя. Элементы данной системы 1 функционируют так же, как описано в отношении системы, представленной на фиг. 2. Однако, в представленной на фиг. 3 системе 1 вискозиметр расположен так, чтобы измерять вязкость по потоку ниже сепаратора 2, и блок управления предназначен для приема информации от вискозиметра, что показано на фиг. 3 стрелкой 21. Вискозиметр 3, например, может быть расположен у выпуска топлива, который представляет собой выпуск 13 легкой фазы, или в трубопроводе, соединенном с выпуском топлива. Вискозиметр 5 может быть подсоединен в любом месте между сепаратором и, например, двигателем, с которым соединена система 1, т.е., двигателем, в котором будет использовано топливо, очищенное в сепараторе 2. Регулирование температуры и расхода подлежащего очистке нефтяного топлива блоком 6 управления, основанное на информации, получаемой от вискозиметра 5 и датчика 22, может осуществляться, как описано выше в отношении вариантов осуществления изобретения поясняемых фиг. 1 и 2.
Фиг. 4 представляет собой схему другого варианта осуществления системы 1, предназначенной для очистки нефтяного топлива для дизельного двигателя. Элементы данной системы 1 функционируют так же, как описано в отношении системы, представленной на фиг. 2. Однако, в представленной на фиг. 4 системе 1 блок 6 управления осуществляет регулирование расхода подлежащего очистке нефтяного топлива на основании информации, получаемой от расходомера 23, расположенного по потоку ниже центробежного сепаратора 2, что показано на фиг. 4 стрелкой 24. Расходомер 23 в данной системе расположен так, чтобы измерять расход топлива, поступающего в двигатель (не показан), в котором в качестве топлива используется чистая нефтяная фаза, что, следовательно, является непосредственным показателем рабочей нагрузки двигателя. Например, блок 6 управления может получить от расходомера 23 информацию о том, что расход топлива в двигатель увеличивается, после чего может увеличить расход подлежащего очистке нефтяного топлива при помощи насоса 19. Аналогично, блок 6 управления может получить от расходомера 23 информацию о том, что расход топлива в двигатель уменьшается, после чего может снова снизить расход подлежащего очистке нефтяного топлива при помощи насоса 19. Таким образом, расход подлежащего очистке нефтяного топлива может изменяться в зависимости от реальной рабочей нагрузки двигателя, что означает, что если рабочая нагрузка низкая, расход подлежащего очистке нефтяного топлива может быть уменьшен с тем, чтобы в сепараторе 2 производилось более эффективное разделение. Таким образом, система 1 позволяет эффективно использовать сепаратор 2, когда потребность в чистом топливе ниже, т.е., когда ниже рабочая нагрузка двигателя.
Кроме этого, регулирование температуры подлежащего очистке нефтяного топлива блоком 6, основанное на получаемой от вискозиметра 5 информации, может осуществляться, как описано выше в отношении предшествующих вариантов осуществления изобретения, поясняемых фиг. 1-3.
Кроме этого, показанная на фиг. 4 система может включать другое оборудование, находящееся между выпуском чистого топлива, т.е., выпуском 13 жидкой легкой фазы, и расходомером 23, такое как цистерна и т.д., предназначенное для хранения чистой нефтяной фазы до ее использования в двигателе. Так, расходомер 23 может быть расположен по потоку ниже такой цистерны, но выше двигателя с тем, чтобы проводить измерение расхода топлива, фактически поступающего в двигатель.
Изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами своего осуществления, напротив, может быть изменено и модифицировано в рамках объема прилагаемой формулы изобретения. Изобретение не ограничивается типом сепаратора, показанным на фигурах. Термин «центробежный сепаратор» также охватывает центробежные сепараторы с, по существу, горизонтальной осью вращения и сепаратор с единственным выпуском жидкости.