Устройство для приготовления водотопливной эмульсии
DEVICE FOR WATER-FUEL EMULSION PREPARATION

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для приготовления водотопливных эмульсий для котельных промышленных предприятий, судовых энергетических установок (главных двигателей, газотурбинных, вспомогательных котлов).
Известно устройство для приготовления водотопливной эмульсии (Патент №2498846 РФ, МПК B01F 3/08. Устройство для приготовления водотопливной эмульсии / А.А. Поляков (LV), Э.А. Полякова (LV), Т.Л. Федорова (RU) - №2012129786/05; Заявлено 13.07.2012; Опубл. 20.11.2013).
Устройство для приготовления водотопливной эмульсии содержит топливную накопительную цистерну, снабженную патрубком спуска отстоянной воды, эмульгатор в виде роторного смеситель-диспергатора, снабженный напорным патрубком и приемным патрубком, два приемных трубопровода для забора топлива из накопительной цистерны, соединенных с приемными патрубками эмульгатора, трубопроводом для подачи гомогенной водотопливной эмульсии в верхнюю часть цистерны и трубопровод для подачи готовой гомогенной водотопливной эмульсии в расходную цистерну на сжигание.
На линии приемных трубопроводов перед эмульгатором установлены фильтры. Топливная накопительная цистерна соединена с эмульгатором приемными трубопроводами.
Однако устройство обладает недостатком, заключающимся в увеличении энергозатрат и времени приготовления водотопливной эмульсии за счет увеличения циклов диспергирования топлива.
Это обусловлено тем, что при существующем расположении труб в накопительной цистерне образуется как минимум на 1/3 ее длины застойная зона. Поскольку площадь забора незначительна, так как она ограничена двумя площадями поперечного сечения труб приемных трубопроводов, это существенно увеличивает время забора объема смеси.
Кроме того, из-за высокой вязкости и плотности мазута его течение осуществляется с объема, непосредственно примыкающего к торцу трубопровода, за торцами трубопровода также возникают застойные зоны. Чтобы уменьшить застойные зоны, необходима многократная циркуляция топливной смеси, что приводит к увеличению времени приготовления водотопливной эмульсии.
Наиболее близким является устройство для приготовления водотопливной эмульсии, содержащее топливную накопительную цистерну, снабженную патрубком спуска отстоянной воды, эмульгатор, снабженный напорным патрубком и приемным патрубком, приемным трубопроводом для забора топлива из накопительной цистерны, соединенный с приемным патрубком эмульгатора, фильтр, установленный на линии приемного трубопровода перед эмульгатором, трубопровод для подачи гомогенной водотопливной эмульсии в верхнюю часть топливной накопительной цистерны и трубопровод для подачи топлива в расходную цистерну, соединенный с напорным патрубком эмульгатора, при этом приемный трубопровод на поверхности имеет попеременно сверху и снизу приемные отверстия, при этом приемный трубопровод расположен горизонтально и установлен внутрь цистерны (Патент РФ на полезную модель №149636, B01F 3/08, опубл. 10.01.15).
Недостатками устройства является низкая производительность и качество приготовленной водотопливной эмульсии, обусловленные временем ее приготовления.
Техническая задача изобретения заключается в создании устройства для приготовления водотопливной эмульсии, позволяющей уменьшить время для приготовления водотопливной эмульсии за счет сокращения цикла диспергирования топлива, а также снизить затраты на текущую эксплуатацию устройства путем исключения образования осадка в застойных зонах устройства.
Задача изобретения совпадает с техническим результатов. Для решения поставленной задачи в устройстве для приготовления водотопливной эмульсии, содержащем топливную накопительную цистерну, снабженную патрубком спуска отстоянной воды, эмульгатор, снабженный напорным патрубком и приемным патрубком, приемным трубопроводом для забора топлива из накопительной цистерны, соединенный с приемным патрубком эмульгатора, фильтр, установленный на линии приемного трубопровода перед эмульгатором, трубопровод для подачи гомогенной водотопливной эмульсии в верхнюю часть топливной накопительной цистерны и трубопровод для подачи топлива в расходную цистерну, соединенный с напорным патрубком эмульгатора, при этом приемный трубопровод на поверхности имеет попеременно сверху и снизу приемные отверстия, при этом приемный трубопровод расположен горизонтально и установлен внутрь цистерны согласно изобретению приемный трубопровод оборудован вибратором кулачкового типа, кулачок которого установлен внутри цистерны под консолью приемного трубопровода и связан через вал с приводом, установленным снаружи цистерны.
Благодаря отличительным признакам сокращается время приготовления водотопливной эмульсии на ее приготовление, а также улучшается ее качество.
Это обусловлено тем, что создаются колебания приемного трубопровода, что позволяет дробить дополнительно водяные линзы.
Предлагаемое устройство поясняется чертежом.
На чертеже изображено устройство для приготовления водотопливной эмульсии.
Устройство включает топливную накопительную цистерну 1, снабженную патрубком спуска отстоянной воды 2, приемный трубопровод 3 с отверстиями 4 для забора топлива из цистерны 1, эмульгатор 5, снабженный напорным патрубком 6 и приемным патрубком 7, фильтры 8, трубопровод для подачи гомогенной водотопливной эмульсии в верхнюю часть цистерны 9, трубопровод для подачи топлива в расходную цистерну 10. Неотстоявшаяся часть воды располагается в цистерне 1 в виде линз 11.
На поверхности приемного трубопровода 3 выполнены приемные отверстия 4 диаметром 6-8 мм, суммарная площадь которых составляет не менее двух площадей поперечного сечения приемного трубопровода 3. В качестве эмульгатора 5 принят роторный смеситель-диспергатор, например DRS. Приемный трубопровод 3 соединен с приемными патрубками 7 эмульгатора 5. Фильтры 8 установлены на линии приемного трубопровода перед эмульгатором 5. Приемный трубопровод 3 расположен горизонтально и установлен внутрь цистерны 1 на 3/4 ее длины (3/4L, см. чертеж) и на высоте h=l00-200 мм от дна цистерны 1. Приемный трубопровод 3 оборудован вибратором 12 кулачкового типа, кулачок которого установлен внутри цистерны под консолью приемного трубопровода и связан через вал с приводом, установленным снаружи цистерны 1 (не показан). В процессе эксплуатации устройства вибратор имеет периодический режим работы и отключается и включается автоматически после слива части отстоявшейся воды, а также после прекращения процесса приготовления водотопливной эмульсии. Амплитуду и частоту колебаний вибратора устанавливают опытным путем, в зависимости от параметров работы установки, например объема топлива в накопительной цистерне, вида топлива, температуры его предварительного нагрева, соотношения воды и топлива, скорости подачи обводненного топлива и т.д.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В топливную накопительную цистерну 1 из железнодорожной цистерны подается обводненное топливо. В соответствии с заводским регламентом в зависимости от вида топлива его предварительно нагревают от 40°С до 140°С. После отстоя часть отстоявшейся воды спускается через патрубок 2, а неотстоявшаяся часть воды располагается в объеме цистерны в виде линз 11. Из топливной накопительной цистерны 1 топливо с водой через отверстия 4 поступает в приемный трубопровод 3, где создается оптимальный режим перемешивания и диспергирования обводненного топлива уже на стадии подачи топлива по приемному трубопроводу 3 к приемному патрубку 7 роторного смеситель-диспергатора 5. Водяная линза 11 поступает в приемный трубопровод 3 совместно с мазутом через несколько отверстий 4, диспергируется в нем и далее поступает на дальнейшее механическое перемешивание. Это существенно улучшает смешивание.
Далее обводненное топливо через фильтры 8 (для удаления механических примесей) и приемный патрубок 7 попадает в роторный смеситель-диспергатор 5, где топливо гомогенизируется и диспергируется. Затем открывается задвижка на трубопроводе для подачи гомогенной водотопливной эмульсии в верхнюю часть накопительной цистерны 9 и через напорный патрубок 6 образовавшаяся гомогенная водотопливная эмульсия поступает в накопительную цистерну 1. После чего гомогенная водотопливная эмульсия из топливной накопительной цистерны 1 через отверстия 4 поступает в приемный трубопровод 3, где она еще раз перемешивается и поступает по приемному патрубку 7 в роторный смеситель-диспергатор 5. Далее задвижка на трубопроводе для подачи гомогенной водотопливной эмульсии в верхнюю часть накопительной цистерны 9 закрывается, и открывается задвижка на трубопроводе для подачи готовой гомогенной водотопливной эмульсии в расходную цистерну 10, и гомогенная водотопливная эмульсия из роторного смеситель-диспергатора 5 по напорному патрубку 6 поступает в трубопровод 10 и далее в расходную цистерну на сжигание в котле.
Благодаря тому что приемный трубопровод оборудован вибратором кулачкового типа, кулачок которого установлен внутри цистерны под консолью приемного трубопровода и связан через вал с приводом, установленным снаружи цистерны, повышается производительность и качество приготовленной водотопливной эмульсии, обусловленные временем ее приготовления. Это обусловлено тем, что создаются колебания приемного трубопровода, что позволяет дробить дополнительно водяные линзы.