CN107715721B - 一种适用于燃料油调合的管道混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种管道混合器。该混合器包括增混管道和混油管道；所述增混管道的左端封头分别同组分油输入管道对应连接，右端封头为向内凹的半球面；增混管道内设置若干组分油增混管道，入口和出口分别位于左侧封头和右端封头；各组分油增混管道的入口小于出口，且入口高于出口；混油管道位于增混管道的右侧。本发明通过设置增混管道，使得调合组分油在经过增混管道后的自身势能转变为动能，同时压力能转化为动能，从而增加了组分油在增混管道出口的湍流程度，有利于促进混合。本发明的混合器不仅适合粘度较小的调合组分油，同样也适用于粘度稍大的重质燃料油调和组分，从而拓宽了管道调和器的适用范围。

Description

一种适用于燃料油调合的管道混合器
技术领域
本发明属于燃料油调合技术领域，具体是一种用于燃料油调合的管道混合器。
背景技术
目前燃料油的调合设备多采用调合储罐，即油品通过输油管道泵入侧壁带有搅拌器的调合罐内，电极带动搅拌叶片旋转进行罐内混合，同时罐底加热油品，保证油品在罐内的流动性。但是在搅拌罐内，密度较大的物料会下沉并容易沉积在罐底，无法搅拌均匀。因此，传统的搅拌方式混合效率低，电机、加热装置耗能较大，调和罐占地面积较大。
管道混合器是一段具有混合物流功能的管道，中间设置连续的不规则挡板，是物流在前行的过程中，由于受到阻力作用而改变流动方向、局部形成涡流、流体相互撞击，从而使流体在不断流动的过程中充分混合。管道混合器由于没有机械运动部件，因而不需要维护。管道混合器可直接与输送管道连接，占地面积小，安装和使用方便，混合过程连续、快速。但管道混合器多用于水处理领域、药剂混合等领域，燃料油调合领域鲜有应用。
文献CN104645845A公开了大小通径管相混合管道混合器，在管径变大处设有旋转翼扇，流体进入大管径区域后通过固定翼扇后管径变小流出。该管道混合器适用于粘度小的结晶液体或气体，若应用于燃料油的调合，由于燃料油组分油有粘度较大的组分，在经过旋转翼扇时会造成翼扇粘黏、堵塞，发生安全事故。
文献CN2866486Y公开了一种用于油田稠油污水处理的高效管道混合反应器，由管道混合反应管汇、两个混合器、溶气释放器等部件组成。该管道反应器存在混合效率低、有效反应时间短的问题，必须靠增加混合段长度来提高反应时间，因此投资也将增大。
文献CN103706319A公开了一种自吸式管道混合反应器，利用文丘里效应使流体通过文丘里管产生负压，吸入另一种流体，再通过流体分布器实现充分混合。该管道反应器适合粘度小，可通过细小管径的洁净流体，对于燃料油调合组分来说，小管径容易造成堵塞，而且产生负压的能力有限，效果不明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种设计科学、混合效果好、节能降耗的燃料油管道混合器，实现油品在输送过程中自发增混，同时降低能耗、安全方便。
为了实现上述目的，本发明提供了一种燃料油管道混合器，包括以下内容：
一种管道混合器，其特征在于，包括增混管道和混油管道；所述增混管道的左端为封头，封头上设有若干开口，分别同组分油输入管道对应连接；增混管道的右端封头为向（左）内凹的半球面；增混管道内设置若干组分油增混管道，所述组分油增混管道为入口直径小于出口直径的弯曲锥筒型变径管道，管道直径由小均匀变大，且几个变径管道之间并列分布无缠绕；所述组分油增混管道的入口位于左侧封头，出口均匀分布于右侧的半球面封头上，且各变径管道入口截面的中心高度要高于出口截面的中心高度；所述的混油管道位于增混管道的右侧，且通过法兰与增混管道连接固定。
本发明中，在所述的混油管道上还设置有增涡部件。所述增涡部件包括圆形的支撑环，在支撑环构成的圆形空间内，由平均分布的若干根支撑柱固定住中间的圆锥体，支撑柱呈三棱柱型，其中一棱朝向半球面封头方向，利于分散流体，且支撑柱优选3～4根；所述圆锥体的尖端朝向半球面封头的方向，圆锥体底面是为内凹的弧面结构，圆锥体的夹角范围在60～120°，同时圆锥体的底面所在球面直径与混油管道的直径比范围在0.7～1.5，优选0.9～1.2。圆锥体底部的内凹面，在促进流体经过圆锥体阻碍后，在底面形成真空区从而使流体在该区域形成涡旋，增加湍流程度，另外若干根支撑柱也起到切割流体和增加涡旋的作用。所述的增涡部件可以在混油管道上每隔一段距离间隔设置一个。所述的增涡部件的支撑环外沿优选采用法兰结构，从而方便在混油管道中间的固定与安装。所述的增涡部件优选设置成一体化模块结构，从而使得与混油管道的安装、拆卸及检修更加方便，且无需维护。
本发明中，所述的“左侧”、“右侧”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而技术术语“多个”、“若干”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
本发明中，其中在所述增混管道左端的封头（即内构件支撑板）上优选还设置有热介质入口，该热介质入口与热介质输入管道相连接。与此相对应的是，在增混管道靠近右端封头的管壁上设置有热介质出口，其与热介质排出管道相连通。其中，优选在左端封头的热介质入口处设置一个叶轮，叶轮的设置有利于加快热介质在增混管道内的通过速度，提高换热效果。
本发明中，所述的管道混合器宜为水平放置。
所述组分油增混管道中，其管道出口与入口的内径比优选范围一般为1.5～3。所述增混管道的入口中心轴线明显要高于出口的中心轴线，流体通过增混管道后可以将重力势能和压力势能转化为动能，增加流体流速，提高湍流程度。
所述的半球面封头为具有一定弧度的半球面结构，其圆弧半径与混油管道的半径比优选范围一般为1.2～3.5；增混管道出口均匀分布在半球面封头上。由于半球面的弧度使流体流出增混管道出口时具有一定的角度，均向板球面轴心方面流动，形成纵向对流，促进流体间充分混合。
本发明中，所述的左端封头（内构件支撑板）、半球面封头分别与增混管道之间构成密闭连接，通常通过焊接方式进行连接固定；增涡部件等通过连接法兰固定在管道上。连接法兰与管道、部件连接时均装有密封圈，确保油品不会发生泄漏。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
1、通过设置增混管道，使得几种调合组分油在经过增混管道后的自身势能转变为动能；而半球面封头结构的设置以及组分油增混管道在半球面上的开口的设置，还能够使得压力能转化为动能，从而增加了组分油在增混管道出口的湍流程度，有利于促进充分混合。
2、本发明的调和器中没有小管径结构、分布器等，使得该管道混合器不仅适合粘度较小的调合组分油，同样也适用于粘度稍大的重质燃料油调和组分，从而拓宽了管道调和器的适用范围。而热介质输入和排出口的设置，则更进一步保证了其用于重质船用燃料油调和时的可靠性和便利性。
3、本发明的管道调和器设备简单，且使用方便，只需在原油设备上增加一段管道混合器或间隔性增加增涡部件即可实现组分油的充分调和，因而能够节省投资。
4、所有结构为固定结构，无需设备维护，节省人力物力。
附图说明
图1是本发明燃料油管道混合器的结构示意图。
图中标记：1-增混管道（管腔），2-混油管道，3-半球面，4-管道连接法兰，5-热气流输入管道，6-热介质入口，7-组分油增混管道，8-组分油输入管道，9-排气口，10-固定支架，11-左侧封头（即内部结构支撑板），12-增涡部件，13-叶轮。
图2是本发明增涡部件的三视图及结构示意图。
图中标记：121-法兰接头，122-支撑环，123-支撑柱，124-圆锥体，125-内凹曲面底。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种用于燃料油调合的管道混合器，包括增混管道（管腔）1和混油管道2；增混管道1的左端为左侧封头11，封头上设有若干开口，分别同组分油输入管道8对应连接；增混管道的右端封头为向内凹的半球面3；增混管道内设置若干组分油增混管道7，所述组分油增混管道为入口直径小于出口直径的弯曲锥筒型变径管道，管道直径由小均匀变大，且几个变径管道之间并列分布无缠绕；所述组分油增混管道的入口位于左侧封头，出口均匀分布于右侧的半球面封头上，且各变径管道入口截面的中心高度要高于出口截面的中心高度；所述的混油管道2位于增混管道1的右侧，且通过管道连接法兰4与增混管道连接固定。
通常，在增混管道1左端的封头上还设置有热介质入口6，该热介质入口与热气流输入管道5相连接；与此相对应，在增混管道靠近右端封头的管壁上设置有热介质出口即排气口9。通常，还在热介质入口处设置若干叶轮13，叶轮的设置能够增加热介质通过混油管道的速度，提高加热效果。热介质入口6和排气口9的设置，可以使得在混油过程中通入加热介质，保证混油过程的顺利进行。
其中，在混油管道2内每间隔一段距离可以设置一个增涡部件12。如图2所示，增涡部件12由法兰接头121固定在管道与管道连接的位置，法兰接头121向内一体连接支撑环122，该支撑环122主要起到固定内部结构的作用。增涡部件12内部包括一个圆锥体124，圆锥体124通过若干根支撑柱123与支撑环122连接，将其固定在增涡部件的中心位置。支撑柱123优选呈三棱柱型，且其中一棱边朝向流体过来的方向，同时起到辅助分割流体的作用。流体经过圆锥体124后被迫向四周散开，圆锥体124底面是一个内凹曲面底125，增涡部件12通过法兰接头121连接固定在管道之间，增涡部件的数量可以设置任意个数，具体数量可以根据管道的长度决定。
本发明中，所述的左侧封头11、半球面封头13与增混管道之间一般通过焊接进行连接。管道连接法兰4分别固定在增混管道、混油管道的两端，用于管道间的连接以及增涡部件的固定。
结合附图，本发明的管道混合器的工作过程为：
将若干种调合组分油分别从储罐中泵入到组分油输入管道8中；之后进入与组分油输入管道8相对应的组分油增混管道7中；通过管道后，由于重力势能和压力势能下降而使动能增加，提高了湍流程度，促进组分油流出组分油增混管道7后的混合趋势。根据组分油的密度，可以优选将密度较大的组分油连接在竖直位置较靠上的组分油增混管道7上，有利于组分油从增混管道出口流出时，由于重力作用向下运动，提高混合程度。由于组分油增混管道7的出口分布在半球面3上，且出口在球面上具有一定的角度，因此，组分油从出口流出后会向着球面中心方向相互撞击，形成纵向对流趋势，促进纵向的混合。流体经过组分油增混管道7后进入混油管道2，在混油管道2中一边传输一边进行混合。混合后的混合油流经增涡部件12，一方面受到支撑柱的切割作用，同时在经过圆锥体124后被迫向四周散开，此时在内凹曲面底125处形成一个真空区，周围流体在压力作用下涌向该真空区域，而形成涡旋，涡旋的产生增加了流体的湍流程度，从而促进了流体组分间的相互混合。

Claims (14)

1.一种管道混合器，其特征在于，所述混合器包括增混管道和混油管道；所述增混管道的左端为封头，封头上设有若干开口，分别同组分油输入管道对应连接；增混管道的右端封头为向内凹的半球面；增混管道内设置若干组分油增混管道，所述组分油增混管道为入口直径小于出口直径的弯曲锥筒型变径管道，管道直径由小均匀变大，且几个变径管道之间并列分布无缠绕；所述组分油增混管道的入口位于左侧封头，出口均匀分布于右侧的半球面封头上，且各变径管道入口截面的中心高度要高于出口截面的中心高度；所述的混油管道位于增混管道的右侧，且通过法兰与增混管道连接固定；
所述的混油管道上还设置有至少一个增涡部件，所述增涡部件包括圆形支撑环，在支撑环构成的圆形空间内，由均匀分布的若干根支撑柱固定住中间的圆锥体，所述圆锥体的尖端朝向半球面封头的方向。
2.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述的支撑柱为三棱柱型，其中一棱朝向半球面封头方向。
3.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述支撑柱为3～4根。
4.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述圆锥体的底面为内凹的弧面结构。
5.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述圆锥体的夹角为60～120°。
6.按照权利要求1所述管道混合器，其特征在于，所述圆锥体的底面所在球面直径与混油管道的直径比为0.7～1.5。
7.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述的增涡部件为两个以上，其在混油管道上每隔一段距离间隔设置一个。
8.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述的增涡部件的支撑环外沿采用法兰结构。
9.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，在所述增混管道左端的封头上还设置有热介质入口，该热介质入口与热介质输入管道相连接；与此相对应，在增混管道靠近右端封头的管壁上设置有热介质出口，其与热介质排出管道相连通。
10.按照权利要求9所述的管道混合器，其特征在于，在所述热介质入口处设置叶轮。
11.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述的管道混合器宜为水平放置。
12.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述组分油增混管道中的出口与入口的内径比为1.5～3。
13.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述增混管道的入口中心轴线高于出口的中心轴线。
14.按照权利要求1所述的管道混合器，其特征在于，所述的半球面封头的圆弧半径与混油管道的半径比为1.2～3.5。
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