УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Полезная модель относится к области обработки углеводородного сырья, в частности, нефтепродуктов, топлива, газовой среды и может быть использовано в различных технологических процессах как при переработке углеводородного сырья с целью повышения выхода светлых нефтепродуктов, так и подготовке его при сжигании в различных энергетических установках с целью повышения технико-экономических показателей при работе машин, механизмов и других агрегатов, использующих реактивные, турбовинтовые и другие виды двигателей внутреннего сгорания.
Применяется в ресурсосберегающих технологиях. Предназначена для повышения надежности и экономичности энергетических установок, обеспечения экологической чистоты.
Ближайший аналог устройства для обработки углеводородного сырья электрическим током содержит корпус, камеру, электронный блок и электрод (1).
Задача создания полезной модели - подготовка углеводородного сырья для сжигания или подачи в энергетические установки с целью повышения экономического и экологического эффекта.
Технический результат заключается в повышении качества обработки
углеводородного сырья, в частности, топлива. Для этого предложено устройство для обработки углеводородного сырья электрическим током, включающее корпус, камеру, электронный блок и электрод, характеризующееся тем, что оно выполнено с закрытым и открытым торцами, при этом закрытый торец выполнен с крышкой и диэлектрической прокладкой, служащей заглушкой, открытый торец имеет участок соединения через стыковой элемент с топливопроводом агрегата, а крышка имеет отверстие для прохождения кабеля от электронного блока к электроду. Устройство характеризуется тем, что камера и электрод выполнены круглого сечения, при этом отношение радиусов электрода и камеры составляет не более 1:2.
Устройство характеризуется тем, что разница между внутренним радиусом камеры и радиусом электрода должна быть равной или более радиуса топливопровода агрегата.
Устройство характеризуется тем, что рабочая площадь сечения камеры равна либо не менее площади сечения топливопровода.
Устройство характеризуется тем, что время воздействия тока на углеводородное сырье определяется временем прохождения сырья вдоль электрода внутри камеры.
Устройство характеризуется тем, что величина тока воздействия на сырье не более 0,5 мА.
2
Устройство характеризуется тем, что длина электрода L определятся отношением прохождения объема углеводородного сырья через площадь сечения камеры без учета площади сечения электрода, то есть, через рабочую площадь камеры, за время обработки сырья.
Устройство характеризуется тем, что на электрод равномерно намотан провод диаметром 4-6 мм с шагом намотки 20-30 мм и электрически соединен с электродом, а зазор между внутренней стенкой камеры и намотанным на электрод проводом - в пределах 15-25 мм.
Устройство характеризуется тем, что участок соединения с топливопроводом агрегата выполнен в виде конуса, обращенного в сторону топливопровода, при этом диаметр узкой части этого конуса равен диаметру топливопровода.
Устройство характеризуется тем, что контакт соединения электрода с кабелем электронного блока защищен крышкой.
Устройство иллюстрируется чертежами, на которых изображено:
Фиг.1 - Общая схема устройства для обработки углеводородного сырья.
Фиг.2 - Общий вид устройства с камерой.
Фиг.3- Продольный разрез камеры.
Фиг.4 - Разрез А-А по фиг.2.
Фиг.5 - Форма сигнала, вырабатываемая электронным блоком (ЭБ). Устройство состоит из корпуса камеры 1, крышки 2 камеры, прокладки 3, электрода 4, входного патрубка 5, стыковых элементов (например, фланцев) 6, топливопроводов 7, участка соединения 8 с топливопроводом агрегата, например, котла; кроме того, устройство содержит электронный блок ЭБ, имеет радиусы R1, R2, соответственно, электрода и камеры.
Корпус камеры 1 изготовлен из металла, заземлен с корпусом электронного блока ЭБ. Устанавливается в разрез топливопровода, как можно ближе к топке котла. Крепится стыковыми элементами, например,
металлическими фланцами, или каким-либо другим способом, но обеспечивающим требуемую надежность соединения.
Крышка 2 камеры изготовлена из металла, имеет отверстие, через которое проходит кабель от электронного блока. Она фиксирует диэлектрическую прокладку 3. Кроме того, она защищает от случайного соприкосновения с клеммой электрода, на которое подается управляющее напряжение.
Электрод 4 выполнен из металла. В случае камеры обработки мазута на этот электрод спирально наматывается провод, диаметр провода 4-6 мм (на чертеже не показан). Провод наматывает равномерно, шаг намотки 20-30 мм Провод предназначен для придания вращательного движения сырью, например, мазуту, и излучения электронов, которые бомбардируют молекулы сырья.
Прокладка 3 выполнена из диэлектрического материала, удерживает стержень электрода в центре камеры и выполняет роль заглушки.
Таким образом, устройство выполнено с закрытым и открытым торцами, при этом закрытый торец выполнен с крышкой 2 и диэлектрической прокладкой 3, служащей заглушкой, а открытый торец имеет участок соединения 8 через стыковой элемент 6 с топливопроводом агрегата.
Работает устройство для обработки углеводородного сырья следующим образом. Сырье поступает через верхний патрубок 5 в камеру обработки. Проходя вдоль электрода 4, сырье подвергается воздействию током малой мощности. Далее обработанное сырье поступает непосредственно в камеру сгорания или топку. Так как обработанное сырье, протекая по топливопроводу, соприкасается с его металлической стенкой и отдает часть полученной энергии, камеру обработки необходимо устанавливать как можно ближе к месту сжигания.
2
2
На электрод 4 подается электрический сигнал малой мощности, но достаточный, чтобы оказать воздействие на колебание молекул, на их межмолекулярные связи. Кроме того, в результате этого воздействия молекулы воды (HO), которые присутствуют в топливе, расщепляются на атомы кислорода (O), водорода (Н). Далее, эта обогащенная смесь свободными атомами поступает в энергетические установки для сжигания. Таким образом, в процессе горения участвует большее количество молекул в объеме топлива. Этот факт приводит к тому, что температура сгорания увеличивается. В результате увеличения температуры сгорания уменьшается количество образования сажи, дымности и угарного газа, то есть, улучшаются экологические показатели агрегата в целом. В
свою очередь, это улучшение экологических показателей свидетельствует об экономии сырья. В результате для совершения определенной работы потребуется меньшее количество сырья.
Полезная модель может быть проиллюстрирована на примере обработки мазута для серийно выпускаемого котла ДЕ 25, максимальное потребление мазута которого равно 25 тонн в сутки. Конструктивные расчеты показывают.
Диаметр топливопровода, по которому самотеком или под давлением подается мазут в котел, Д - 25 мм. С целью уменьшения сопротивления, которое создается электродом потоку мазута по топливопроводу в котел, внутренний диаметр камеры - 51 мм.
2
- Внутренний радиус камеры R=22,5 мм;
1
- Радиус электрода R=11 мм.
2
1
Зазор между внутренним радиусом камеры (R) и радиусом электрода (R) должен быть в пределах от 15 до 25 мм.
2
2
2
2
2
1
Полезная площадь камеры равна: S=πR=3,14×(R-R)=3,14×(11,5)=415,265 (мм)
Время воздействия тока на мазут определяется временем прохождения его вдоль электрода внутри камеры, которое опытным путем определено равным 0,3 сек.
1
2
2
3
9
3
Если учесть, что за час (3600 сек) в среднем расходуется мазут в объеме V=1 м=10 мм, то для вычисления длины электрода L мм, необходимо вычислить объем камеры V из следующее соотношение:
1
2
2
1
3
3
Из V=пV, находим объем камеры V=V/п=1000000000 мм: 12000=83053 мм
2
2
2
2
2
Из V=LS, где L - длина электрода, S - площадь сечения камеры без учета площади сечения электрода. Находим длину электрода:
2
2
2
3
2
L=V:S=83053 мм: 415,265 мм=200 мм
То есть, для обработки мазута для сжигания необходимо создать камеру со следующими параметрами:
2
- Внутренний радиус камеры R=22,5 мм;
1
2
- Дина камеры L должна быть такой, чтобы в камеру поместился электрод, длина которого L=200 мм;
1
- Радиус электрода R=11 мм.
Электрические расчеты.
Величина тока, которая определена практически, равна 0,5 мА.
Если учесть, что сопротивление протекающего мазута в камере обработки между внутренним электродом и ее корпусом равно R=150 k Ω, то по закону Ома для создания тока вышеуказанной величины, необходимо приложить напряжение равное:
-3
3
U=IR=0,5 мА × 150 k Ω=0,5×10×150×10=75 v
Напряжение синусоидальной формы, частота которого равна 50 Гц (см. фиг.5 - график входного электрического сигнала). Из описания и чертежей видно, что устройство характеризуется тем, что камера и электрод выполнены круглого сечения, при этом отношение радиусов электрода и камеры составляет не более 1:2.
Устройство характеризуется тем, что разница между внутренним радиусом камеры и радиусом электрода должна быть равной или более радиуса топливопровода агрегата.
Устройство характеризуется тем, что рабочая площадь сечения камеры равна либо не менее площади сечения топливопровода. Устройство характеризуется тем, что время воздействия тока на сырье определяется временем прохождения топлива вдоль электрода внутри камеры. Устройство характеризуется тем, что величина тока воздействия на сырье не более 0,5 мА
2
Устройство характеризуется тем, что длина электрода L определятся отношением прохождения объема сырья через площадь сечения камеры без учета площади сечения электрода, то есть, через рабочую площадь камеры, за время обработки топлива.
Устройство характеризуется тем, что на электрод равномерно намотан провод диаметром 4-6 мм с шагом намотки 20-30 мм и электрически соединен с электродом, а зазор между внутренней стенкой камеры и намотанным на электрод проводом - в пределах 15-25 мм.
Устройство может быть выполнено со следующими параметрами и характеристиками.
- Напряжение питания, В
220.
- Частота, Гц
50.
- Потребляемая мощность, Вт
до 20.
- Масса, кг
до 7.
- Относительная влажность, %
до 98.
- Диапазон рабочих температур, °С:
- камеры обработки
от +10 до +180;
- блока питания
от -40 до +80.
- Максимальное давление топлива в камере обработки, кг/см<sup>2</sup>
до 30.
- Снижение расхода топлива, %
не менее 5.
- Повышение КПД «брутто» котельной установки, %
2-6.
- Улучшается анализ уходящих газов.
- Снижаются потери тепла с уходящими газами.
Кроме того, данное устройство положительно зарекомендовало себя при использовании:
- водотопливных эмульсий;
- некачественного мазута, с большим содержанием воды, а также мазута длительного хранения.
Источник информации.
1. Патент РФ №2215172, заявка №2002118245 от 09.07.2002.