УСТРОЙСТВО ПРЯМОГО СМЕШИВАНИЯ ДОЗИРОВАННОГО КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТИ И ПАРА
DEVICE FOR DIRECT MIXING METERED AMOUNT OF LIQUID AND STEAM

Изобретение предназначено для прямого смешивания дозированного количества жидкости и пара и может быть использовано в любых производствах, в частности в нефтяной промышленности при закачке реагента в скважину.
Известна редукционно-охладительная установка (авторское свидетельство SU №267641, МПК 8 F22G 11/01, бюл №13 от 02.04.1970 г.), включающая трубный участок транспортирования потока пара по меньшей мере с одним штуцером введения потока охлаждающего конденсата (воды) и разделительную диафрагму (перегородку с отверстием), установленную на паровом потоке. Причем штуцер введения воды (конденсата) присоединен к трубному участку транспортирования потока пара сразу за разделительной диафрагмой - перегородкой с отверстием. Далее по ходу парового потока (за разделительной перегородкой) внутри трубного участка установлено регулирующее смесительное устройство в виде клапана со штоком, тарелкой, четырьмя седлами и возвратно-поступательным механизмом перемещения штока.
Недостатком данной установки является низкая эффективность смешивания жидкости с паром, что обусловлено тем, что транспортируемый по трубопроводу поток пара не раздробляется на мелкие струи и весь объем подаваемой в пар жидкости смешивается сразу в одной-единственной камере, расположенной между перегородкой и отверстием (диафрагмой) и первым по ходу пара посадочно-зазорным седлом.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплообменное устройство прямого смешивания воды и пара (патент RU №2325587, МПК 8 F22B 3/06; F22G 5/12; F22D 1/28, опубл. в бюл №15 от 27.05.2008 г.), включающее трубный участок транспортирования потока пара (или воды) с одним штуцером введения потока воды (или пара) и перегородкой с отверстиями. Перегородка соединена с одним торцом введенного и размещенного вдоль оси трубного участка по меньшей мере одного патрубка так, что в патрубке оставлено одно отверстие перегородки, причем на втором торце установлена вторая перегородка так, что обеими перегородками в трубном пространстве образована межпатрубковая полость, с которой соединен штуцер введения потока воды, а в стенках патрубков выполнен один канал, размещенный вблизи входной перегородки, при этом отверстия в перегородках выполнены по наружному диаметру патрубков, которые вставлены в них заподлицо, причем оси всех выполненных в патрубках каналов расположены на расстояниях от плоскости входной перегородки, приблизительно равных половине внутреннего диаметра патрубка.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, низкая эффективность смешивания жидкости с паром, обусловленная тем, что жидкость, смешиваемая с паром, не имеет возможности принудительного втягивания из межпатрубковой полости внутрь патрубков, через которые проходит поток пара, более того, каналы, выполненные в патрубках, размещенных в межпатрубковой полости, направлены в различные стороны, что обеспечивает равномерное попадание жидкости внутрь патрубков, где происходит их смешивание с паром;
- во-вторых, устройство не позволяет дозировать жидкость в пар, так как штуцер введения потока жидкости не имеет регулировочной задвижки с тарированным проходным каналом, что не обеспечивает требуемые соотношения (пропорции) пара и жидкости при смешивании.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности смешивания жидкости с паром за счет принудительного втягивания жидкости внутрь патрубков и равномерного попадания жидкости в патрубки, где происходит их смешивание, а также повышение точности дозирования с целью обеспечения требуемых соотношений (пропорций) пара и жидкости при смешивании.
Поставленная техническая задача решается устройством прямого смешивания дозированного количества жидкости и пара, включающим емкость с жидкостью, трубный участок транспортирования потока пара со штуцером введения потока жидкости, сообщенным с межпатрубковой полостью, которая образована двумя перегородками с отверстиями под герметично вставленные патрубки с каналами в стенках, выполненными вблизи входной перегородки.
Новым является то, что емкость сверху сообщена паропроводом, оснащенным задвижкой, с трубным участком до входной перегородки, а штуцер снабжен регулировочной задвижкой с тарированным проходным каналом, при этом патрубки у входной перегородки оснащены эжекторами, камера низкого давления которых сообщена с каналами, выполненными в патрубках снизу.
На чертеже изображено предлагаемое устройство прямого смешивания дозированного количества жидкости и пара.
Устройство прямого смешивания дозированного количества жидкости и пара включает емкость 1 с жидкостью 2, трубный участок 3 транспортирования потока пара.
Снизу емкость 1 с помощью штуцера введения потока 4 жидкости 2, снабженного регулировочной задвижкой 5 с тарированным проходным каналом (не показано), сообщена с межпатрубковой полостью 6, которая образована двумя перегородками 7 и 8 с отверстиями 9 и 10, соответственно, под герметично вставленные патрубки 11 с каналами 12 в стенках, выполненными вблизи входной перегородки 8.
Емкость 1 сверху сообщена паропроводом 13, оснащенным задвижкой 14 с трубным участком 3 до входной перегородки 7.
Патрубки 11 у входной перегородки 7 оснащены эжекторами 15, камера низкого давления 16 которых сообщена с каналами 12, выполненными в стенках патрубков 11 снизу.
Устройство прямого смешивания дозированного количества жидкости и пара работает следующим образом.
Открывают задвижку 14 на паропроводе 13, что обеспечивает давление паром на жидкость 2, находящуюся в емкости 1. От стационарной парогравитационной установки (ПГУ) (не показана) основной поток - поток пара, например, при температуре 190-200°С транспортируется по трубопроводу в трубный участок 3. Войдя в трубный участок 3, вставленный в трубопровод, например, посредством фланцевых соединений (не показаны) поток пара разбивается входной перегородкой 7 на проникающие в отверстия 9 мини-потоки, следующие затем по патрубкам 11 к их дальнему торцу, закрепленному в выходной перегородке 8.
В это же время в межпатрубковую полость 6 (межтрубное пространство, образованное перегородками 7 и 8) из емкости 1 через штуцер введения потока 4 жидкости 2, снабженный регулировочной задвижкой 5 с тарированным проходным каналом (не показано), подается жидкость 2, предназначенная для смешивания с паром для закачки в скважину (не показано), например углеводородный растворитель или печное топливо.
Штуцер введения потока 4 жидкости 2 снабжен регулировочной задвижкой 5 с тарированным проходным каналом, что позволяет в зависимости от степени поворота регулировочной задвижки 5 изменять пропускную способность тарированного проходного канала в зависимости от требуемого объемного или массового количества жидкости дозируемого и смешиваемого в потоке пара, что определяется расчетным путем.
Из межпатрубковой полости 6 жидкость благодаря эжекторам 15, установленным в каждом из патрубков 11, внутри патрубков 11 между эжекторами и каналами 12, выполненными в стенках патрубков 11, образуются камеры низкого давления 16, куда и втягивается жидкость 2 из межпатрубковой полости 6 внутрь патрубков 11.
Таким образом, по каналам 12 из камер низкого давления 16 потоки жидкости попадают внутрь патрубков 11, где смешиваются с ускорившимися в эжекторах 15 паровыми мини-потоками. Вследствие этого паровые мини-потоки в патрубках 11 эффективно интенсивно смешиваются с жидкостью 2.
Образующаяся на выходном участке 17 (после выходной перегородки 8) паровая фаза представляет собой смешанный поток исходного пара, отдавшего часть тепловой энергии и вновь образованного - испаренного пара из добавленной жидкости 2.
Далее смешанная в требуемой пропорции паровая фаза из выходного участка 17 закачивается в скважину (не показано). Таким образом, закачку паровой фазы в скважину производят расчетное количество времени, после чего закрывают регулировочную задвижку 5 с тарированным проходным каналом и задвижку 14 на паропроводе 13 и прекращают подачу пара от стационарной парогравитационной установки (ПГУ).
Предлагаемое устройство прямого смешивания дозированного количества жидкости и пара позволяет производить эффективное смешивание жидкости с паром за счет принудительного втягивания жидкости внутрь патрубков благодаря установленным в них эжекторам, через которые проходят паровые мини-потоки, при этом каналы, выполненные в патрубках снизу, обеспечивают равномерное попадание жидкости в патрубки, где происходит их интенсивное смешивание. Кроме того, благодаря тому, что штуцер введения потока жидкости снабжен регулировочной задвижкой с тарированным проходным каналом, повышается точность дозирования жидкости в пар, что обеспечивает требуемые соотношения (пропорции) пара и жидкости при их смешивании.