CN1004007B

CN1004007B - 燃油掺水乳化工艺及其乳化混合器

Info

Publication number: CN1004007B
Application number: CN86103889.4A
Authority: CN
Inventors: 黄秋云
Original assignee: HUNAN PROV ENERGY SOURCES INST
Current assignee: HUNAN PROV ENERGY SOURCES INST
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1989-04-26
Also published as: CN86103889A

Abstract

本发明对两种不相溶的液体如燃料油和水的乳化混合提出一种新的工艺流程和一种新的乳化混合器。依据本发明，在乳化过程中不需添加乳化剂就可获得高质量乳化液，采用柱塞式计量泵解决乳化过程中所需要的压力能以及所掺水的输送和计量调节问题。本发明的乳化混合器包括一个内外圆筒，一个进油口，一个乳化液出口，一个进水口，内圆筒上钻有喷孔，在具有喷孔的横截面上等距离配置４个或４个以上喷孔。

Description

燃油掺水乳化工艺及其乳化混合器

本发明是关于液体燃料乳化的方法及其乳化用乳化混合器。

与本发明最接近的现有技术是日本国特许公报昭54-32643和日本国特许公报昭54-1323。在特许公报昭54-1323中的乳化混合装置是由内外两筒体同心组合成一体，外筒壁上设有一进水口，内筒壁圆周上等距离配置三个喷嘴，每个喷嘴的轴线与通过圆周平面中心之直线成α夹角（5°-30°）。水由泵加压进入外筒中，再从喷嘴喷射到流过内筒的燃油当中而使燃油变成乳化燃料。采用这种乳化装置，燃料和水不需要预混合，流体的压力能又能获得有效的利用，装置内无运动部件，结构简单，乳化质量较好而且稳定。但是，该装置喷嘴的加工安装是比较困难的，而且加工安装的误差又会给乳化质量造成不良影响。另外，乳化液的分散相粒度较大，分散相的分布尚不太均匀。日本国特许公报昭54-32643油包水型乳化燃料制造法采用了上面所述的乳化混合装置，按照该专利的工艺过程制造的乳化燃料，所掺之水被粉碎成2-20μ的小粒子群，乳化质量比较稳定。但是，该工艺系统水的输送、加压系统比较复杂，设备较多，并且需要添加乳化剂。另外，要以旁路法进行流量调节，耗能较多。

本发明的目的是要设计一个更加简单更符合喷射式乳化混合器工作特点的乳化液制造工艺，以达到减少设备，流量调节简单，耗能少;同时对上述乳化混合装置加以改进，使新的乳化混合器的结构更加简单，更便于加工制造和安装，而且使其在不添加乳化剂的情况下，乳化质量更佳。

本发明的乳化工艺中，所掺之水的输送加压采用柱塞式计量泵。这样就不需要额外的流量调节系统和流量计。

水的预热采用电加热器，这样，比蒸汽加热系统简单，使用方便，易于温度控制，同时热量损失也少。本发明的乳化混合器是把日本国特许公报昭54-1323的乳化混合器内圆筒圆周上配置伸入到内圆筒里面的喷嘴改为在内圆筒周壁上打孔，并且同一圆周上由原来等距离配置三个喷嘴改为等距离钻四个或四个以上的喷孔。从而大大改善了乳化质量，并且使加工制造简便易行。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1所示是本发明的乳化液制造工艺流程图。

图2所示是本发明的乳化混合器主剖视图。

图3是图2中A-A、C-C剖面图。

图4是图2中B-B、D-D剖面图。

图中，1-重油入口，2-乳化油出口，3-水入口，4-乳化混合器外筒，5-乳化混合器内筒，6-喷孔，7-乳化筒中心，9-重油贮罐，10-过滤器，11-泵，12-压力调节器，13-重油加热器，14-温度调节器，15-流量调节阀，16-电磁阀，17-喷燃器，18-水贮罐，23-乳化混合器，24-柱塞式计量泵，25-水加热器，26-常闭式压力电磁阀。

参见图1，在本发明的乳化工艺中，重油从重油贮罐（9）经过滤器（10）由泵（11）吸入后泵出，通过蒸汽换热式重油加热器（13）再从本发明的乳化混合器（23）的重油入口（1）进入该乳化混合器内筒（5）中;水从水贮罐（18）经过滤器（10）由柱塞式计量泵（24）吸入泵出，经电热式水加热器（25）加热后前往设置在重油加热器（13）与喷燃器（17）之间的乳化混合器（23），由该乳化混合器的进水口（3）进入，经内筒壁（5）上的喷孔（6）喷入到内筒内的重油中，水被粉碎成1.5-10μ的小粒子群，重油就变成油包水型乳化燃料送往喷燃器（17）进行燃烧。

本发明的乳化混合器在工作时，进入乳化混合器外筒（4）中的水压必须满足下面方程：

P/r=Po/ro+W²/2g+εW²/2g

式中，P-外筒（4）中水的压力，Po-内筒（5）中重油压力，r-水的重度，ro-重油的重度，w-水从喷孔（6）中喷出的速度，g-重力加速度，-喷孔（6）中的阻力系数。也就是说，在乳化过程中，要求乳化混合器外筒（4）中水的压力能在任何时候都要相应地补偿内筒（5）中重油的压力能、水在喷孔中转换成的速度能和喷孔中的阻力损失。由于在本乳化工艺系统中，采用了柱塞式计量泵（24），所以，当掺水量调小时，乳化混合器乳化所需要的压力能也小，这时柱塞式计量泵（24）的排出压力自动降低与之相适应;当掺水量调大时，乳化混合器乳化所需要的压力能也大，柱塞式计量泵的排出压力升高与之相适应。倘若乳化混合器内筒（5）中的压力升高，柱塞计量泵（24）的排出压力也自动升高与之相适应。因此，本乳化工艺系统在任何时候都能很好地满足乳化混合器工作的需要，使乳化质量高而稳定。同时，由于柱塞式计量泵自带流量调节机构，因此，掺水量不需要额外的计量、调节装置，这就大大简化了系统。

参见图2，图中内筒（5）壁的圆周上等距离钻有4个喷孔。沿内筒轴线方向的四个圆周上共钻有16个喷孔。燃油由燃油入口（1）进入乳化混合器内筒（5），所掺之水由水入口（3）进入乳化混合器外筒（4），具有一确定压力能的水经喷孔（6）喷入到内筒（5）里，在那里被分裂成1.5-10μ的水粒子均匀分布在油流当中，使重油变成乳化油，再从乳化油出口（2）离开乳化混合器前往喷燃器（17）。本乳化混合器的喷孔（6）的深度等于4-10倍喷孔直径。喷孔直径一般为0.2-0.5毫米。内筒（5）与燃油入口（1）以及与乳化油出口（2）之间用一锥角β（8°-40，最佳20°）的圆锥台相连接，以便减小流动阻力损失。图3和图4所示的喷孔之轴线与通过截面中心（7）的直线之夹角α为10-30°。为了使水粒子更好地与燃油均匀混合，图2中的A-A、C-C截面上的喷孔要象图3所示那样向左成α角方向钻孔;而B-B、D-D截面上的孔要象图4所示那样向右成α角方向钻孔。这样，水从喷孔中喷出就产生左右交替的旋涡，有促于水粒子与燃油的均匀混合。燃油入口流速W₁与内筒中的流速W₂之比要大于5，以便重油在乳化混合器中滞留时间长，有利于水粒子与油的混合。当燃油量增多时，相应的水流量就大，为了增大乳化混合器的容量，可加长乳化混合器筒体的长度，因此，在沿内筒轴线方向上相应地增加钻孔的排数。

本发明的一个具体实施例子如下表所示，表中给出了实施的条件和结果。

本发明还可用于其他相关领域两种不相溶液体的乳化混合。具有乳化工艺过程简单，设备少，耗能低;乳化混合器结构简单，无运动部件，加工制造容易，操作方便，工作可靠，适应性强，乳化质量高而稳定等优点。

重　油流　量 (升/时)	掺水率 (%)	α角 (度)	β角 (度)	喷孔直径 d (毫米)	喷孔数量 (个)	重油温度 (℃)	水温 (℃)	水　的喷　射速　度 (米/秒)	是否加乳剂	水粒直径 1.5～10μ 所占比例 (%)
											200	10	10	40	0.3	16	92	76	7	未	99
																						200	20	10	40	0.3	16	92	87	13	未	99.9
											200	30	10	40	0.3	16	92	80	20	未	100

Claims

1、一种液体燃料乳化工艺，重油从重油贮罐（9）经过滤器（10）由泵（11）吸入后泵出，通过重油加热器（13），再从乳化混合器（23）的重油入口（1）进入乳化混合器内筒（5）中，本发明的工艺特征在于乳化所用的水从水贮罐（18）经过滤器（10）由柱塞式计量泵（24）吸入泵出，经水加热器（25）加热后前往设置在重油加热器（13）与喷燃器（17）之间的乳化混合器（23），由该乳化混合器的水入口（3）进入，经乳化混合器内筒（5）上的喷孔（6）喷入到内筒内的重油中，水被粉碎成1.5-10μ的小粒子群、重油就变成油包水型乳化燃料送往喷燃器（17）进行燃烧。

2、按照权利要求1所述的液体燃料乳化工艺，其特征在于燃油在乳化混合器（23）入口处流速W₁与在乳化混合器内筒（5）中的流速W₂之比大于5。

3、一种液体燃料乳化装置，包括重油贮罐（9）、过滤器（10）、泵（11），压力调节器（12），重油加热器（13）、温度调节器（14）、流量调节阀（15），乳化混合器（23），水贮罐（18），水加热器（25），本发明的特征在于水贮罐（18）与水加热器（25）之间用连有阀门和过滤器的管道直接连接柱塞式计量泵（24），水加热器（25）用连有阀门和过滤器的管道直接连接乳化混合器（23）。

4、按照权利要求3所述的乳化装置，其特征在于水加热器（25）采用电热式水加热器。

5、按照权利要求3或4所述的乳化装置，其乳化混合器（23）包括重油入口（1），乳化油出口（2），水入口（3），乳化混合器外筒（4），乳化混合器内筒（5），其特征在于乳化混合器内筒（5）上有喷孔（6），喷孔（6）的深度即乳化混合器内筒（5）的壁厚为喷存（6）的直径的4-10倍。

6、按照权利要求5所述的乳化装置，其特征在于乳化混合器（23）上的喷孔（6）的轴线与喷孔处内筒圆周半径方向夹角α为10°-30°，两相邻横截面上的喷孔，一截面上的喷孔向左成α角方向钻孔，另一截面上的喷孔向右成α角方向钻孔。

7、按照权利要求5所述的乳化装置，其特征在于乳化混合器（23）上的喷孔（6）的孔径为0.2-0.5mm。

8、按照权利要求5所述的乳化装置，其特征在于乳化混合器（23）上的喷孔（6）的孔径为0.2～0.5mm。

9、按照权利要求5所述的乳化装置，其特征在于喷孔（6）的数目为在内圆筒横截面圆周上等距离配置4个或4个以上。