УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГОРЯЧЕСТРУЙНОГО ПОДОГРЕВА ВЫСОКОВЯЗКИХ ТОПЛИВ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к топливной промышленности, в частности к способу подогрева нефтепродуктов для хранения и перекачки для дальнейших технологических операций. Оно может быть использовано на нефтебазах, нефтеперерабатывающих предприятиях, а также на таких объектах как ТЭЦ, ГРЭС и др.
Известно устройство для подогрева высоковязких топлив содержащее насос, внешний подогреватель, всасывающий патрубок, напорный трубопровод и струйные насадки (см. кн. Геллер З.И. Мазут как топливо. М.: Недра, 1965 г, с.181).
Однако, оно имеет недостатки: необходимость подогрева всего количества жидкости, что приводит к огромным потерям через ограждающие поверхности; минимальный объем взаимодействия вытекающих из струйных насадков струй с находящимся в резервуаре мазутом из-за неподвижности струйных насадков.
Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства (прототипом) является устройство для экстенсификации области циркуляционного подогрева мазута в резервуарах (см. патент РФ №2278809, 2006 г.), содержащее насос, внешний подогреватель, всасывающий патрубок, напорный трубопровод, струйный насадок и направляющий элемент.
Однако устройство обладает недостатками: необходимость подогрева всего количества жидкости, что приводит к огромным потерям через ограждающие поверхности; минимальный объем взаимодействия вытекающих из струйных насадков струй с находящимся в резервуаре мазутом из-за неподвижности струйных насадков; большой объем топлива находящийся при очень низкой вынужденной конвекции.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание более совершенного устройства для горячеструйного подогрева высоковязких топлив, обеспечивающего локализацию обогреваемой области и уменьшение потерь теплоты через ограждающие поверхности резервуаров, увеличение объема взаимодействия вытекающих из струйных насадков струй с находящимся в обогреваемой области топливом, равномерное распределение температуры в обогреваемой области, поддержание высокоинтенсивного вынужденного конвективного теплообмена в обогреваемой области.
Технический результат - повышение эффективности работы и улучшение эксплуатационных характеристик устройства.
Он достигается тем, что устройство (варианты) имеет локализатор, распылитель - свободно вращающаяся часть напорного трубопровода с струйными насадками, расположенный внутри локализатора, трубопровод перепуска, потребительский трубопровод, всасывающий патрубок потребительского трубопровода, который расположен во внутренней области локализатора.
Устройство представлено в 2-х вариантах.
Признаками, отличающими предложенное устройство (вариант 1) от прототипа, являются:
- устройство имеет локализатор, расположенный в резервуаре между его дном и поверхностью основного объема топлива в резервуаре, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, например полимеров, крепящийся на опорах;
- локализатор выполнен в форме полого цилиндра, с открытым нижним основанием;
- устройство имеет распылитель - свободно вращающаяся часть напорного трубопровода с струйными насадками, соединенный с напорным трубопроводом с помощью соединительного элемента;
- распылитель расположен во внутренней области локализатора, у его нижнего основания, радиально к его боковой поверхности;
- струйные насадки в распылителе закреплены вертикально и горизонтально, перпендикулярно оси распылителя, причем направление горизонтально расположенных струйных насадков на одной половине распылителя, поделенного осью вращения, противоположно направлению горизонтально расположенных струйных насадков на другой;
- всасывающий патрубок для подачи мазута потребителю располагается во внутренней области локализатора, у его верхнего основания;
- устройство имеет трубопровод перепуска.
Признаками, отличающими предложенное устройство (вариант 2) от прототипа, являются:
- устройство имеет локализатор, расположенный в резервуаре между его дном и поверхностью основного объема топлива в резервуаре, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, например полимеров, крепящийся на опорах;
- локализатор выполнен в форме полого цилиндра, с открытым нижним основанием;
- устройство имеет распылитель - свободно вращающаяся часть напорного трубопровода с струйными насадками, соединенный с напорным трубопроводом с помощью соединительного элемента;
- распылитель расположен диагонально во внутренней области локализатора;
- струйные насадки в распылителе закреплены горизонтально, перпендикулярно оси распылителя, причем направление струйных насадков на одной половине распылителя, поделенного осью вращения, противоположно направлению струйных насадков на другой;
- всасывающий патрубок для подачи мазута потребителю располагается во внутренней области локализатора, у его верхнего основания;
- устройство имеет трубопровод перепуска.
На рис.1-2 изображено предлагаемое устройство (общий вид и осевой разрез).
На рис.1 дается 1-й вариант устройства.
Оно имеет резервуар - 1, внутри которого находится локализатор - 2, расположенный между его дном и поверхностью основного объема топлива, крепящийся на опорах - 3. У нижнего основания локализатора - 2, в его внутренней области и радиально к его боковой поверхности, расположен распылитель - 4, в котором, на его концах, горизонтально, закреплены струйные насадки - 5, направленные в противоположные стороны, перпендикулярно оси распылителя, и равномерно по его длине, вертикально, закреплены струйные насадки - 5а перпендикулярно оси распылителя. Во внутренней области локализатора - 2, у его верхнего основания, находится всасывающий патрубок - 6, который соединен с потребительским трубопроводом - 7 с задвижкой - 8, и перепускным трубопроводом - 9 с задвижкой - 10. Всасывающий трубопровод - 11 имеет всасывающий патрубок - 12, распложенный сбоку от локализатора - 2, и задвижку - 13. Напорный трубопровод - 14 соединен с насосом - 15, внешним подогревателем - 16, соединительным элементом - 17 и закреплен на опорах - 18.
На рис.2 изображен 2-ой вариант устройства.
Оно имеет резервуар - 1, внутри которого находится локализатор - 2 расположенный между его дном и поверхностью основного объема топлива, крепящийся на опорах - 3. Во внутренней области локализатора - 2, диагонально расположен распылитель - 4, в котором равномерно по его длине, горизонтально, закреплены струйные насадки - 5 перпендикулярно оси распылителя - 4, причем направление струйных насадков - 5 на одной половине распылителя, поделенного осью вращения, противоположно направлению струйных насадков - 5 на другой. Во внутренней области локализатора - 2, у его верхнего основания, находится всасывающий патрубок - 6, который соединен с потребительским трубопроводом - 7 с задвижкой - 8, и перепускным трубопроводом - 9 с задвижкой - 10. Всасывающий трубопровод - 11 имеет всасывающий патрубок - 12 с задвижкой 13, распложенный сбоку от локализатора - 2. Напорный трубопровод - 14 соединен с насосом - 15, внешним подогревателем - 16, соединительным элементом - 17 и закреплен на опорах - 18.
Устройство для горячеструйного подогрева высоковязких топлив (варианты) работает следующим образом.
В резервуаре 1 с топливом, локализатор 2 расположенный между его дном и поверхностью основного объема топлива и крепящийся на опорах 3, локализует область подогрева мазута, ограничивая его объемом, который устройство смогло бы подогреть до необходимой температуры за заданный промежуток времени. С момента начала работы устройства до момента начала отбора мазута потребителем, задвижки 8 и 13 закрыты, а задвижка 10 открыта, и мазут поступает через всасывающий патрубок 6 находящийся в обогреваемой области локализатора 2 с помощью насоса 15, который забирает его из перепускного трубопровода 9 и прокачивает через внешний подогреватель 16. Далее по напорному трубопроводу 14, закрепленному на опоре 18, подогретый мазут поступает в распылитель 4 и выбрасывается через горизонтально расположенные струйные насадки 5 и вертикально расположенные струйные насадки 5а во внутреннюю область локализатора 2. В момент времени, когда температура в локализаторе 2 достигнет необходимого для потребителя значения, задвижки 13 и 8 открываются, а задвижка 10 закрывается и мазут для дальнейшего подогрева начинает забираться через всасывающий патрубок 12, а потребитель забирает необходимое ему количество подогретого мазута через всасывающий патрубок 6 по потребительскому трубопроводу 8.
Возникающая при истечении из горизонтально распложенных струйных насадков 5 сила реакции струи вращает распылитель 4 в обогреваемой области локализатора 2, чем достигается увеличение объема взаимодействия вытекающих струй с находящимся в обогреваемой области топливом, равномерное распределение температуры, поддержание высокоинтенсивного вынужденного конвективного теплообмена в обогреваемой области.
Таким образом, локализатор 2 в своей внутренней обогреваемой области заполнен топливом с необходимой для потребителя температурой, а во внешней области топливом с температурой, равной температуре «подтекания» мазута порядка 35°С в зависимости от марки топлива. Этим достигается минимизация потерь теплоты через стенки резервуара 1 в окружающею среду путем снижения теплового потока, а топливо находящееся во внешней области локализатра 2 с температурой «подтекания» играет роль своеобразного теплоизолятора, создавая дополнительное термическое сопротивление. Таким образом, подогревается не весь объем топлива находящийся в резервуаре 1, а только определенная, необходимая для потребителя, его часть.
Устройство эффективно в работе и имеет улучшенные эксплуатационные характеристики.