CN103087784A - 使用蒸汽喷射泵对燃料油进行脱盐的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种使用蒸汽喷射泵对燃料进行脱盐方法和系统。以选定的压力提供过热蒸汽的射流，且将燃料引入所述过热蒸汽的射流中，以形成所述燃料和所述过热蒸汽的混合物。将所述混合物注入离心机中，以对所述燃料进行脱盐。

Description

使用蒸汽喷射泵对燃料油进行脱盐的系统

技术领域

本发明涉及用于液体燃料脱盐的系统和方法。

背景技术

原燃料中可能含有各种盐，这些盐对发动机、涡轮机以及与燃料接触的各种其他机器而言可能是腐蚀性的。因此，通常在将原燃料用于此类机器中之前对其进行脱盐处理。脱盐过程通常包括以下阶段：将燃料加热；向燃料中添加水；使燃料加速；以及将燃料和水的混合物注入离心机(centrifuge)中，从而使燃料与水分离。将燃料加热可降低燃料油的粘性和密度，从而增加离心机的吞吐量(throughput)。向燃料中添加水可使燃料中的盐转移到水中，以便离心机进行分离后能够产生纯净的燃料。通常，注入离心机中的燃料需要在由过程部件的制造商指定的范围内。这些加热、添加水以及燃料加速的阶段可能既效率低下又成本高昂。因此，本发明揭示一种在单个过程中准备即将在离心机中进行脱盐的燃料的方法。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种对含盐的燃料进行脱盐的方法，所述方法包括：以选定的速度提供过热蒸汽的射流(jet)；将所述燃料引入所述过热蒸汽的射流中，以形成所述燃料和所述过热蒸汽的混合物；以及将所述混合物注入离心机中以对所述燃料进行脱盐。

所述方法进一步包括：提供所述过热蒸汽射流，以使所述混合物具有由以下项组成的群组中的至少一项：(i)选定的速度；(ii)选定的温度；以及(iii)选定的含水量；或者，进一步包括通过从所述过热蒸汽射流中吸收热量对含有所述盐的所述燃料混合物加热。其中，所吸收的热量进一步包括所述过热蒸汽射流的冷凝潜热。注入所述离心机中的所述混合物包括通过所述过热蒸汽射流的所述冷凝而产生的水。注入所述离心机中的所述混合物包括从约3％到约10％的水。并且，注入所述离心机中的所述混合物包括脱盐的燃料和含盐的水。所述方法进一步包括以一定压力提供所述过热蒸汽射流，这使所述混合物在高于以下项中的至少一项的情况下注入所述离心机中：(i)选定的速度；以及(ii)选定的压力。其中，所述选定的压力为约150psi。

根据本发明的另一方面，揭示一种使用喷射泵对燃料进行脱盐的系统，所述系统包括：所述喷射泵的动力流体喷嘴，所述动力流体喷嘴配置成以选定的速度提供过热蒸汽的射流；所述喷射泵的封闭通道，所述封闭通道配置成接纳所述过热蒸汽的射流和所述燃料，其中所述过热蒸汽和所述燃料在所述通道中形成混合物；以及离心机，所述离心机配置成从所述喷射泵接纳所述过热蒸汽和所述燃料的所述混合物，以对所述燃料进行脱盐。

所述动力流体喷嘴配置成提供所述过热蒸汽射流，以使所述混合物具有从由以下项组成的群组中选出的至少一项：(i)选定的速度；(ii)选定的温度；以及(iii)选定的含水量。所述封闭通道配置成允许在所述混合物中发生热传递。所述动力流体喷嘴配置成以一定温度提供所述过热蒸汽射流，以在所述混合物中传递冷凝潜热。在所述离心机处接纳的所述混合物包括通过所述过热蒸汽射流的冷凝而产生的水。在所述离心机处接纳的所述水与燃料混合比为从约3％到约10％。并且，所述离心机配置成将所接纳的混合物分离成脱盐的燃料和含盐的水。

所述动力流体喷嘴配置成以一定压力提供所述过热蒸汽射流，这使所述混合物在以高于以下项中的至少一项的情况下注入所述离心机中：(i)选定的速度；以及(ii)选定的压力。所述选定的压力为约150psi。所述封闭通道进一步包括低压区，所述低压区配置成将燃料储存箱中的燃料引入所述过热蒸汽射流中；以及位于所述低压区下游的扩散器，所述扩散器配置成允许在所述混合物中发生所述热传递和水冷凝。

通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。

附图说明

本说明书中的权利要求书特别指出并明确主张了本发明。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：

图1是本发明一项实施例中的用于对燃料进行脱盐的示例性系统的图示；

图2是本发明一项实施例中的示例性喷射泵的详图；以及

图3图示了一项示例性实施例中离心机处的动压力(motivepressure)与体积流速(volumetric flow rate)之间的示例性关系。

具体实施方式部分参考附图以示例方式介绍本发明的各项实施例以及优点和特征。

元件符号列表：

具体实施方式

图1是本发明一项实施例中的用于对燃料进行脱盐(desalinatingfuel)的示例性系统100的图示。系统100包括过热蒸汽源102，原燃料储存箱104，所述原燃料储存箱104中储存有原燃料，原燃料中含有盐。喷射泵106产生过热蒸汽的喷射流(jet stream)。所述原燃料被从原燃料储存箱104引入所述射流中，并与所述过热蒸汽混合。蒸汽在混合过程中冷凝成水，因而在混合过程中对原燃料进行加热，并将水提供给混合物。原燃料中的盐被冷凝的水所吸收，从而得到含盐的水和脱盐的燃料的混合物。将脱盐的燃料与含盐的水的混合物注入离心机108中，所述离心机将含盐的水与脱盐的燃料分离开来。随后将脱盐的燃料储存在纯净燃料储存箱110中。

图2是本发明一项实施例中的示例性喷射泵106的详图。所述喷射泵包括腔202，所述腔202经由动力流体喷嘴204接纳过热蒸汽的射流，并经由入口216接纳燃料。所述喷射泵进一步包括位于所述腔下游的封闭通道，所述封闭通道包括收敛喷嘴206、喉部208和扩散器210。所述射流被引入收敛喷嘴206中，该收敛喷嘴收窄至收敛喷嘴206下游的喉部208。所述射流在进入喉部208时速度提高，从而在喉部处形成低压区。因此，喉部处的低压区经由入口216将原燃料储存箱104中的燃料引入所述射流中。因此，过热蒸汽和燃料相互混合，以在扩散器区210中形成混合物。当所述混合物在扩散器区210中时，热量从蒸汽传递到燃料中，从而提高燃料的温度。一方面，热量传递使得蒸汽冷凝成水。因此，一方面，被燃料吸收的热量是蒸汽冷凝潜热(latent heat)。混合物从扩散器区210排出，并注入离心机入口212中。由于扩散器210中发生冷凝，因此在离心机入口212处接纳的混合物是燃料和水的混合物，通常含有约3％到约10％的水。在冷凝过程中，盐通常从燃料转移到冷凝的水中。因此，离心机108从封闭通道接纳燃料和水的混合物，并将含盐的水与燃料分离开，以得到脱盐的燃料，随后将所述脱盐的燃料储存在纯净燃料箱110(图1)中。通过使用本说明书所揭示的方法，通常可将燃料脱盐到最大盐含量为约1ppm。

因此，在单个过程中，过热蒸汽的射流即向原燃料提供热量，并提供使原燃料潮湿的水，以及使原燃料加速的动力(motive force)。一方面，过热蒸汽的射流通过与原燃料进行直接热交换来对原燃料进行加热。在一项实施例中，动力燃料喷嘴204处的蒸汽是在约176℃(350°F)下提供的。通过热吸收，燃料的温度升高约55℃(131°F)。换言之，入口212处的燃料温度比储存在原燃料储存箱104中的燃料温度高55℃(131°F)。

另一方面，由于混合区中发生热传递和冷凝，过热蒸汽的射流向原燃料提供水汽。当被离心机接纳时，混合物通常包括从约5％到约10％的水。

另一方面，过热蒸汽射流214以选定的速度和压力提供，具体取决于离心机处的体积流速(volumetric flow rate)。图3图示了注入示例性离心机中的流体的体积流速与入口压力之间的示例性关系。离心机的入口压力通常随离心机中的体积流速的提高而升高。可使用示例性的图3来选择过热蒸汽射流的动压力(motive pressure)，从而使离心机中的燃料和水的混合物具有选定的体积流速。在一项实施例中，喷嘴204处的射流在约150psia的动压力下产生，这通常使离心机入口处的压力为约60psia。

因此，一方面，本发明提供一种对含盐的燃料进行脱盐的方法，所述方法包括：以选定的速度提供过热蒸汽的射流；将所述燃料引入所述过热蒸汽的射流中，以形成所述燃料和所述过热蒸汽的混合物；以及将所述混合物注入离心机中以对所述燃料进行脱盐。所述方法进一步包括提供所述过热蒸汽的射流，以使所述混合物具有由以下项组成的群组中的至少一项：(i)选定的速度；(ii)选定的温度；以及(iii)混合物的选定的含水量。在混合过程中，含盐的燃料通过从所述过热蒸汽的射流中吸热而受热。所吸收的热量可包括所述过热蒸汽的射流冷凝潜热(latent heat)。因此，注入离心机中的混合物包括因过热蒸汽射流冷凝而产生的水。注入离心机中的混合物包括从约3％到约10％的水。注入离心机中的混合物射流包括脱盐的燃料和含盐的水。所述方法进一步包括以特定压力提供所述过热蒸汽的射流，这使混合物在处于、或高于以下条件中的至少一个的情况下注入离心机中：(i)选定的速度；以及(ii)选定的压力。在一项实施例中，选定的压力为约150psi。

另一方面，本发明提供一种使用喷射泵对燃料进行脱盐的系统，包括：所述喷射泵的动力流体喷嘴，所述动力流体喷嘴配置成以选定的速度提供过热蒸汽的射流；所述喷射泵的封闭通道，所述封闭通道配置成接纳所述过热蒸汽的射流和所述燃料，其中所述过热蒸汽和所述燃料在所述封闭通道中形成混合物；以及离心机，所述离心机配置成从所述喷射泵接纳所述过热蒸汽和所述燃料的所述混合物，以对所述燃料进行脱盐。所述动力流体喷嘴配置成提供过热蒸汽射流，以施加(或者使所述混合物具有)从由以下项组成的群组中选出的至少一项：(i)选定的速度；(ii)选定的温度；以及(iii)所述混合物的选定的含水量。所述通道配置成在混合中实现热传递。所述动力流体喷嘴可配置成以一定温度提供所述过热蒸汽的射流，以在混合中传递冷凝潜热。所述离心机接纳混合物，所述混合物中包括因过热蒸汽冷凝而产生的水。在离心机处接纳的水对燃料的混合为从约3％到约10％。所述离心机配置成将所接纳的混合物分离成脱盐的燃料和含盐的水。在各种实施例中，所述动力流体喷嘴配置成以一定压力提供所述过热蒸汽的射流，所述压力经过选择，从而使混合物在高于以下项中的至少一项的情况下注入离心机中：(i)选定的速度；以及(ii)选定的压力。在一项实施例中，选定的压力为约150psi。所述封闭通道可进一步包括低压区，所述低压区配置成将燃料储存箱中的燃料引入所述过热蒸汽的射流中。位于所述低压区下游的所述封闭通道的扩散器配置成在混合中实现热传递和水的冷凝。

尽管仅结合有限数量的实施例来详细描述本发明，但应理解，本发明并不限于所揭示的此类实施例。相反，本发明可经修改以涵盖所有之前并未介绍、但与本发明的精神和范围相符合的任意数量的变化、更改、替换或等效布置。此外，尽管已描述本发明的各种实施例，但应理解，本发明的各方面可仅包括前述实施例中的一些实施例。因此，本发明不应视为受前述说明书限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种对含盐的燃料进行脱盐的方法，包括：

以选定的速度提供过热蒸汽的射流；

将所述燃料引入所述过热蒸汽射流中，以形成所述燃料和所述过热蒸汽的混合物；以及

将所述混合物注入离心机中，以对所述燃料进行脱盐。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供所述过热蒸汽射流，以使所述混合物具有由以下项组成的群组中的至少一项：(i)选定的速度；(ii)选定的温度；以及(iii)选定的含水量。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过从所述过热蒸汽射流中吸收热量对含有所述盐的所述燃料混合物加热。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所吸收的热量进一步包括所述过热蒸汽射流的冷凝潜热。

5.根据权利要求4所述的方法，其中注入所述离心机中的所述混合物包括通过所述过热蒸汽射流的所述冷凝而产生的水。

6.根据权利要求5所述的方法，其中注入所述离心机中的所述混合物包括从约3％到约10％的水。

7.根据权利要求1所述的方法，其中注入所述离心机中的所述混合物包括脱盐的燃料和含盐的水。

8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以一定压力提供所述过热蒸汽射流，这使所述混合物在高于以下项中的至少一项的情况下注入所述离心机中：(i)选定的速度；以及(ii)选定的压力。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述选定的压力为约150psi。

10.一种使用喷射泵对燃料进行脱盐的系统，包括：

所述喷射泵的动力流体喷嘴，所述动力流体喷嘴配置成以选定的速度提供过热蒸汽的射流；

所述喷射泵的封闭通道，所述封闭通道配置成接纳所述过热蒸汽射流和所述燃料，其中所述过热蒸汽和所述燃料在所述封闭通道中形成混合物；以及

离心机，所述离心机配置成从所述喷射泵接纳所述过热蒸汽和所述燃料的所述混合物，以对所述燃料进行脱盐。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述动力流体喷嘴配置成提供所述过热蒸汽射流，以使所述混合物具有从由以下项组成的群组中选出的至少一项：(i)选定的速度；(ii)选定的温度；以及(iii)选定的含水量。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述封闭通道配置成允许在所述混合物中发生热传递。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述动力流体喷嘴配置成以一定温度提供所述过热蒸汽射流，以在所述混合物中传递冷凝潜热。

14.根据权利要求13所述的系统，其中在所述离心机处接纳的所述混合物包括通过所述过热蒸汽射流的冷凝而产生的水。

15.根据权利要求14所述的系统，其中在所述离心机处接纳的所述水对燃料的混合为从约3％到约10％。

16.根据权利要求10所述的系统，其中所述离心机配置成将所接纳的混合物分离成脱盐的燃料和含盐的水。

17.根据权利要求10所述的系统，其中所述动力流体喷嘴配置成以一定压力提供所述过热蒸汽射流，这使所述混合物在以高于以下项中的至少一项的情况下注入所述离心机中：(i)选定的速度；以及(ii)选定的压力。

18.根据权利要求10所述的系统，其中所述选定的压力为约150psi。

19.根据权利要求10所述的系统，其中所述封闭通道进一步包括低压区，所述低压区配置成将燃料储存箱中的燃料引入所述过热蒸汽射流中。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述封闭通道包括位于所述低压区下游的扩散器，所述扩散器配置成允许在所述混合物中发生所述热传递和水冷凝。

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