Устройство для получения водомазутной эмульсии

Полезная модель предназначена для получения качественной водомазутной эмульсии и может быть использована в котельных установках теплоэнергетических предприятий.
Известно изобретение «УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ КОМПОЗИЦИИ» (патент РФ №2230097, опубл. 10.06.2004). Это устройство для приготовления топливной композиции. Устройство представляет собой механический смеситель жидкообразных компонентов, для которых имеются емкости, связанные со смесителем средствами их подачи в него, при этом каждая из емкостей снабжена средством подготовки содержащегося в ней компонента, например средство генерации теплового поля или активизатора.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции, а также невозможность использования для перемешивания тонких фракций, таких как синтезированные масла или СОЖ и эпиламирующие жидкости, а также требует индивидуального изготовления под соответствующие смешиваемые компоненты.
Известна система приготовления водномазутной эмульсии, состоящей из магистралей подачи компонентов гидротоплива на смешение и обработку (патент РФ №2033851, МПК B01F 3/28, опубл. 30.04.1995). Магистраль исходного топлива (мазута) состоит из расходной емкости, топливного насоса, кавитационного «сверхзвукового» диспергатора, обеспечивающего нагрев топлива, теплообменника и фильтра, соединенных между собой трубопроводом, образующим замкнутый контур рециркуляции топлива. Водяная магистраль состоит из расходной емкости, фильтра, расходомера, теплообменника и дозирующего устройства, соединенных последовательно с помощью трубопровода. Смешение топлива и воды осуществляется с помощью гидродинамического диспергатора, соединенного трубопроводами с магистралями подготовки топлива и дозатора воды.
Недостатками установки является невозможность получения в используемой конструкции эмульгатора частичек воды менее 10 мкм, что не обеспечивает длительное хранение гидротоплива (шесть месяцев и более), тепловыделения от двух гидродинамических диспергаторов требуют установки теплообменников, которые требует расхода воды и электроэнергии, также невозможность управления нагревом компонентов смеси ограничивают возможность получения гидротоплива.
В качестве прототипа предлагается устройство для получения водомазутной эмульсии путем механического смешивания мазута, воды и эмульгатора (патент RU 61709, авторы Кулешов Сергей Александрович (BY), Узбеков Фуад Минирович (RU), Бурбо Дмитрий Витальевич (BY)), содержащее запорную и регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы, трубопроводы, насосы консольные в количестве не менее двух, не менее одного насоса-диспергатора, предварительный смеситель, кавитационный модуль, не менее одного коллектора, кавигационный модуль представляет собой камеру со встроенным в нее соплом и трубкой-каналом и предназначен для активного перемешивания трехкомпонентной смеси, процесс приготовления водомазутной эмульсии в устройстве осуществляется в виде отдельных операций: смешения воды с эмульгатором, смешения полученной двухкомпонентной смеси с мазутом и доведения трехкомпонентной смеси до получения готового продукта - топливной эмульсии.
Принцип работы устройства заключается в следующем.
Процесс приготовления водомазутной эмульсии состоит из отдельных операций:
- смешение воды с эмульгатором
- смешение полученной двухкомпонентной смеси с мазутом
- доведение трехкомпонентной смеси до получения готового продукта - топливной эмульсии.
Смешение воды с эмульгатором происходит следующим образом.
Вода подается насосом в емкость для воды, в которую предварительно введен эмульгатор. Расход эмульгатора примерно 2-3 кг/т. Полученная смесь насосом подается в предварительный смеситель.
Смешение смеси вода-эмульгатор с мазутом происходит следующим образом.
3
Мазут насосом подается в смеситель одновременно со смесью вода-эмульгатор. Необходимый расход мазута (0-30 м/ч) устанавливается при помощи регулирующего клапана, контроль расхода производится по показаниям расходомера. Необходимый расход воды устанавливается при помощи регулирующего клапана, контроль расхода производится по показаниям расходомера.
Получение топливной эмульсии происходит следующим образом.
Трехкомпонентная смесь (мазут - вода - эмульгатор) поступает в распределительный коллектор. Из коллектора в зависимости от требований технологии смесь посредством кранов направляется либо в модули кавитационные, либо минуя их. Далее смесь поступает в коллектор. Из коллектора посредством кранов смесь направляется в сборник готового продукта или в насосы - диспергаторы.
Схема установки позволяет использовать модули кавигационные по отдельности, в совместной работе с насосами - диспергаторами или обходиться как без модулей кавитационных, так и без насосов - диспергаторов.
Работа модуля кавитационного основана на явлении кавитации, возникающем при выходе смеси из сопла под напором с большой скоростью. При этом происходит местное резкое падение давления и из жидкости начинают выделяться пары и растворенные в ней газы. Пузырьки пара, увлекаемые жидкостью по трубке-каналу в область более высокого давления, быстро конденсируются. Жидкость мгновенно проникает в пустоты, образующиеся при конденсации пузырьков, что приводит к многочисленным мелким гидравлическим ударам, благодаря которым смесь активно перемешивается, превращаясь в однородную эмульсию.
2
Электроконтактный манометр настраивают по Pmin - на давление 3-4 кгс/см, по Рmах - на верхнее значение шкалы манометра (в работе не задействуется).
Перед использованием установки заполняют проточную часть насосов рабочей средой: насос - мазутом; насос - водой с эмульгатором. Для заполнения насосов открывают вентили на всасывающих и напорных трубопроводах.
Запуск насосов осуществляется после заполнения проточной части рабочей средой. При выходе из насоса поток в зависимости от качества полученной эмульсии (в соответствии с требованиями технологического регламента) поступает в сборник готового продукта по одному из двух вариантов:
1. Поток из насоса, проходя через коллектор, направляется в модули кавитационные, далее в коллектор и в сборник готового продукта;
2. Поток из насоса через коллектор поступает в модули кавитационные, затем в коллектор и далее через насосы-диспергаторы в сборник готового продукта.
Недостатками устройства являются: подающий мазут на смешение в предварительный смеситель консольный насос находится не на магистрали подачи мазута, а за предварительным смесителем. При подаче смеси воды и эмульгатора в предварительный смеситель, консольный насос, установленный за предварительным смесителем будет захватывать смесь воды и эмульгатора, как наименее вязкие составляющие, а мазут в силу своей высокой вязкости не будет участвовать в получении водомазутной эмульсии. Помимо этого, прокачать мазут из мазутопровода через предварительный смеситель достаточно проблематично из-за разных плотностей и текучести смеси воды с эмульгатором и мазута. Кроме того, согласно схеме, коллекторы не имеют функционального назначения и используются, согласно заявленному устройству, лишь для транзита смеси, сброса дренажа и измерения давления.
Задачей данной полезной модели является устранение описанных выше недостатков, присущих известным способам.
Данный результат достигается тем, что в указанном устройстве для получения водомазутной эмульсии путем механического смешивания мазута, воды и эмульгатора, содержащее два насоса консольных, насосы-диспергаторы, предварительный смеситель, кавитационный модуль, коллектор, причем установка выполнена таким образом, что способна осуществлять получение водомазутной эмульсии как с кавитационными модулями по отдельности, в совместной работе с насосом - диспергатором или обходиться как без кавитационных модулей, так и без насоса-диспергатора, отличающееся тем, что насос консольный, установленный за предварительным смесителем располагается на магистрали подачи мазута перед предварительным смесителем, на коллекторах устанавливаются пробоотборные краны для контроля параметров получаемой водо-мазутной эмульсии, избыточный объем подготовленной водо-мазутной смеси для рециркуляции подается обратно в предварительный сместель.
Наличие существенных отличительных признаков в совокупности существенных признаков заявляемого решения свидетельствуют о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна». Схема установки показана на чертеже.
Процесс приготовления водомазутной эмульсии состоит из отдельных операций:
- смешение воды с эмульгатором
- смешение полученной двухкомпонентной смеси с мазутом
- доведение трехкомпонентной смеси до получения готового продукта - топливной эмульсии.
Смешение воды с эмульгатором происходит следующим образом. Вода подается насосом в емкость для воды, в которую предварительно введен эмульгатор. Полученная смесь насосом подается в предварительный смеситель (3). Смешение смеси вода-эмульгатор с мазутом происходит следующим образом. Мазут насосом подается в предварительный смеситель одновременно со смесью вода-эмульгатор. Необходимый расход мазута устанавливается при помощи регулирующего клапана (8), контроль расхода производится по показаниям расходомера (10). Необходимый расход воды устанавливается при помощи регулирующего клапана (9), контроль расхода производится по показаниям расходомера (11).
2
Получение топливной эмульсии происходит следующим образом. Трехкомпонентная смесь (мазут - вода - эмульгатор) поступает в распределительный коллектор (6). Из коллектора (6) в зависимости от требований технологии смесь посредством кранов (12) направляется либо в модули кавитационные (5), либо посредством крана (14), минуя их. Далее смесь поступает в коллектор (7). Из коллектора (7) посредством кранов (13) смесь направляется в сборник готового продукта или в насосы - диспергаторы (4). Схема установки позволяет использовать модули кавитационные по отдельности, в совместной работе с насосами - диспергаторами или обходиться как без модулей кавитационных (5), так и без насосов - диспергаторов (4). Электроконтактный манометр (15) настраивают по Pmin - на давление 3-4 кгс/см, по Рmах - на верхнее значение шкалы манометра (в работе не задействуется). Перед использованием установки заполняют проточную часть насосов рабочей средой: насос (2) - мазутом; насос (1) - водой с эмульгатором. Для заполнения насосов открывают вентили на всасывающих и напорных трубопроводах. Запуск насосов осуществляется после заполнения проточной части рабочей средой. При выходе из насоса (2), поток через коллектор (6) поступает в модули кавитационные (5) затем в коллектор (7) и далее через насосы-диспергаторы (4) в сборник готового продукта. Для контроля параметров получаемой водомазутной эмульсии на коллекторе вместо регулирующих клапанов установлены пробоотборные краны (16). Избыточный объем подготовленной водомазутной смеси, а также смесь, не удовлетворяющая требованиям по результату отбора проб, посредством открытия крана (14) подается обратно в предварительный смеситель (3) для рециркуляции.
Использование этих технических решений и отличительных признаков позволит получить качественную водомазутную эмульсию, уменьшить нагрузку на насосы-диспергаторы и кавитационные модули, при этом достигается более высокая производительность при получении водомазутной эмульсии, ее высокая однородность и стабильность размера водяных капель обеспечивается контроль параметров приготовленной водомазутной смеси.