NO317952B1 - Fremgangsmate for drift av et evaporatorsystem for tungoljeemulgert brennstoff. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for drift av et evaporatorsystem for tungoljeemulgert brennstoff, ifølge kravinnledningen.

Siden tungolje er av en høy konsistensbeskaffenhet, blir for å gjøre dens håndtering av transport og lagring lettere, tungoljebrennstoff tilsatt på forhånd en passende mengde vann og overflateaktiv agens for å danne det som kalles et tungoljeemulgert brennstoff. Når dette tungoljeemulgerte brennstoffet skal brennes i en forbrenningsovn, for eksempel i en kjele, er det ønskelig å fjerne vanninnholdet fra det tungoljeemulgerte brennstoffet for å forbedre forbrenningseffektiviteten.

Et kjent evaporatorsystem for separasjon av vanninnholdet i tungoljeemulgert brennstoff er vist på figur 4 og en beskrivelse skal gis for dette. Figur 4 viser en tank 11 hvor et emulgert brennstoff lia er oppbevart. Figuren viser videre en pumpe 12, en forvarmer 13, en evaporator 14, en separator 15, et tilførselsutstyr 16 for oppvarmingsdamp og en pumpe 17.

I evaporatorsystemet på figur 4, som har slikt utstyr og maskineri, blir det emulgerte brennstoffet 11 med vann i tanken 11 matet til forvarmeren 13 via pumpen 12 og et rør 11b. Et varmevekslerrør 13a er anordnet i forvarmeren 13 for å lede en strøm med varmt vann eller damp, etter separasjon, som et forvarmingsmedium som er beskrevet senere, og det emulgerte brennstoffet 1 la blir fylt rundt varmevekslerrøret 13a.

Det skal bemerkes at forvarmingsmediet og det emulgerte brennstoffet lia kan strømme enten på innsiden eller utsiden av varmevekslerrøret 13a.

Det emulgerte brennstoffet lia utenfor varmevekslerrøret 13a blir forvarmet til en viss temperatur gjennom varme veksling med forvarmingsmediet og blir sendt til evaporatoren 14 via et rør 13b. I evaporatoren 14 er det anordnet flere genereringsrør 14a, 14, 14 for strømning av det forvarmede emulgerte brennstoffet 1 la.

På den annen side blir det emulgerte brennstoffet lia oppvarmet til et varmemedium som ligger rundt genereringsrørene 14a, lb, 14, hvor varmemediet er for eksempel damp, som blir levert fra dampleveringssystemet 16 via et rør 16a, og oppvarmingsmediet av hvilket temperaturen er senket blir tømt ut gjennom et rør 16b. Det emulgerte brennstoffet lia i genereringsrørene 14a, 14, 14c blir således kokt for å evaporeres, og blir så sendt til separatoren 15 via et rør 14d.

Det emulgerte brennstoffet lia som mates inn i separatoren 15 ble separert til vanninnhold (damp) og tungoljebrennstoff. Vanninnholdet som er separert fra det emulgerte brennstoffet lia ved separatoren 15 ble sendt til forvarmeren 13 via et rør 15 og i en tilstand av oppvarmingsvann eller damp for å brukes som en oppvarmingskilde som strømmer i varmevekslerrøret 13a i forvarmeren 13, og etter at temperaturen er senket, blir tømt ut av systemet via et rør 15b.

Det skal bemerkes at overskuddsvann som forblir etter det separerte vann er tatt for forvarmingskilden, blir trukket utenfor systemet via en ventil 15c og et rør 15d for å brukes for en atomiserende damp osv. Det tungoljebrensel fra hvilket vannet er separert ved separatoren 15 blir også tatt ut av systemet via et rør 15e og en pumpe 17 for å brennes i et forbrenningssystem (for eksempel en kjele) som har hovedutstyr, så som en tank, en brenner osv. som ikke er vist på figuren.

For å gjøre effektiv bruk av varmeinngangsmengden til oppvarmingsmediet matet inn i evaporatoren 14, er det brukt en varmeregenereringstype av hvilken vanninnholdet som er utskilt fra det emulgerte brennstoffet ved separatoren 14 blir innført i forvarmeren 13 som forvarmingsmedium, slik at dets varmekilde blir brukt gjentatte ganger, og en design av en konstruksjon bestående av forvarmeren 13, evaporatoren 14 osv. som har et oppvarrningsområde som er kompakt i størst mulig utstrekning, er benyttet.

I det kjente evaporatorsystemet beskrevet ovenfor, er det viktig å drive det med en så høy effektivitet i vannutskillelsen som bringer den maksimale termiske effektivitet, en beste kompaktkonstruksjon av utstyr og maskineri og en alltid konstant forutbestemt verdi av vanninnholdet i det betongoljeemulgerte brennstoffet som er oppnådd etter separasjon.

I forbrenningssystemet (kjele osv.) for å brenne det separerte tungoljebrennstoff, er imidlertid ikke mengden av tungoljebrennstoff som brukes der alltid konstant, men varierer uunngåelig, tilsvarende belastningsendringene i kjelen osv. For eksempel, hvis strømningsmengden av det emulgerte brennstoffet økes fra en viss strømningsverdi, fordi systemet er i en lukket sløyfe, vil ikke mengden av forvarmingsmediet fra røret 15a øke raskt, hvilket resulterer i en senkning av utløpstemperaturen for forvarmeren og endring av driftsforholdene.

Når mengden av det emulgerte brennstoffet (heretter kalt en "last") sent til forvarmeren 13 fra tanken 11 således endres fordi systemet benytter en varmeregenereringstype, skjer det en forsinkelse i levering og mottak av varme, og temperaturen i hver del endres, hvilket resulterer i at vanninnholdet i det emulgerte brennstoffet som oppnås etter separasjon ikke blir konstant, og som et mottiltak for dette, er det uunngåelig gitt en betydelig toleranse i konstruksjonen av varmeareal i varmevekslerdelen av hver komponent av utstyr og maskineri.

På den annen side, er det blandet en liten mengde av lett oljeinnhold i vanninnholdet som er utskilt ved separatoren 15 og forvarmingsmediet i hvilket denne lette olje er blandet, brukes for varmeveksling ved forvarmeren 13. Når dette forvarmingsmedium blir tømt i en tilstand av damp (gass) fra forvarmeren 13, blir den lette olje som er blandet i denne i en gassformig tilstand kondensert sammen med vanninnholdet slik at oljeinnholdet blir suspendert i vannet. Oljeinnholdet som en gang er suspendert i vannet kan vanskelig skilles eller fjernes ved et generelt oljebehandlingsutstyr, og drenering av dette ned i elver og lignende blir ulovlig, og det oppstår en hindring i driften av evaporatorsystemet.

Hvis det oppstår en trykkreduksjon i separatoren 15, vil vanninnholdet i det emulgerte brennstoffet som er oppvarmet til en høy temperatur ved evaporatoren 14 raskt fordampe, og vanskelig komme ut av det omliggende tungoljebrennstoff, hvilket resulterer i en tilstand med bobler i hvilke det emulgerte brennstoffet omgir gassen. Som en følge, vil volumet av brennstoffet øke raskt og fylle separatoren 15 eller forårsake en overstrømning i vannseparasjon og uttrekksrørene, separasjonsytelsen blir redusert raskt, og store mengder av oljeinnholdet blir tømt ut av systemet.

I betraktning av de problemer som er nevnt ovenfor i et evaporatorsystem for tungoljeemulgert brennstoff ifølge tidligere teknikk, er det et mål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en driftsmetode for et evaporatorsystem for tungoljeemulgert brennstoff i hvilket et tungoljeemulgert brennstoff, etter forvarming i en forvarmer, ble ført til en evaporator for å bli oppvarmet og deretter til en separator for separasjon av vanninnholdet, og vanninnholdet blir etter separasjon brukt som et forvarmingsmedium for forvarmeren, hvor separasjonen av vann til et fastlagt nivå blir etablert uansett lastendringer i forbrenningsutstyret for tungoljebrennstoff.

For å nå de nevnte mål ved å muliggjøre en forutbestemt konstant vannutskillelse, frembringer foreliggende oppfinnelse en driftsmetode for et evaporatorsystem for tungoljeemulgert brennstoff, slik den er definert med de i kravene anførte trekk.

I tilfellet en lastendring, hvis strømningsmengden av det emulgerte brennstoffet som flyter inn i forvarmeren blir øket eller redusert, og temperaturen, trykket og strømningsmengden ved hver av de ovennevnte deler endrer tilsvarende, men ved å benytte den ovennevnte driftskontrollmetode for foreliggende oppfinnelse, er en rask endring i innløpstemperaturen og utløpstemperaturen for evaporatoren og trykket i forvarmingsmediet i et rør unngått idet det er undertrykket til en langsom endring. Som et resultat, er endring av vanninnholdet som forblir i tungoljebrennstoffet etter atskillelse av vanninnholdet unngått, og selv i tilfellet med lastendring, blir det mulig å styre vanninnholdet til et i hovedsak konstant og stabilt nivå mulig også i hele evaporatorsystemet.

I evaporatorsystemet fremgangsmåten er benyttet i, er det ønskelig å benytte en konstruksjon for å lagre det emulgerte brennstoffet i en mengde som kan økes, som forvarmet, i forvarmeren eller mellom forvarmeren og evaporatoren. Når denne konstruksjon hvor det emulgerte brennstoffet med konstant temperatur og i en mengde som kan økes blir oppbevart på forhånd, selv i tilfellet med lastendringer, kan det emulgerte brennstoffet med en forutbestemt temperatur bli levert i innløpet til evaporatoren, og vanninnholdet i det tungoljebrennstoffet som er atskilt dermed kan holdes til en konstant forutbestemt verdi.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor figur 1 viser et riss av en konstruksjon av et evaporatorsystem ifølge en første utførelse av foreliggende oppfinnelse, figur 2 viser en graf som viser forholdet mellom temperaturforskjellen i evaporatorens innløps- og utløpstemperaturer og vanninnholdet i et tungoljeemulgert brennstoff etter separasjon av vanninnholdet, figur 3 viser et diagrammatisk riss som viser en konstruksjon av et evaporatorsystem ifølge en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse, og figur 4 viser et skjematisk riss av et kjent evaporatorsystem.

Nedenfor beskrives et kjent evaporatorsystem for tungoljeemulgert brennstoff ifølge foreliggende oppfinnelse, så vel som en driftsmetode for dette, basert på utførelser vist på figur 1 til 3. Det skal bemerkes, at i utførelsene nedenfor, er en del av den samme konstruksjon som er vist på figur 4 gitt det samme tall for å forenkle forklaringen.

Først skal en utførelse av en fremgangsmåte for et evaporatorsystem ifølge foreliggende oppfinnelse beskrives med henvisning til figur 1. På figur 1 betegner tallene 21a, 21b, 21c og 2 ld, en strømningskontrollventil, tallene 22a og 22b betegner en temperatursensor, og tallet 23a betegner en trykksensor. Strømningskontrollventilen 21a er anordnet i et rør 15a for å føre separert vanninnhold til forvarmeren 13 fra en separator 15 og en strømningskontrollventil 2 lb er anordnet i et rør for å innføre damp til røret 15a fra en hjelpekilde for damp som ikke er vist på figuren.

Strømkontrollventilen 21c er også anordnet i et rør 15d og strømkontrollventilen 21d i et rør 16a. På den annen side, er temperatursensoren 22a anordnet i et rør 13 enten ved utløpet av forvarmeren 13 eller ved innløpet til en evaporator 14, og temperatursensoren 22b er anordnet i et rør 14d. Trykksensoren 23a er anordnet i et rør 15a. Forøvrig er konstruksjonen i det vesentlige som i evaporatorsystemet på figur 4.

Strømningskontrollventilen 21a, som styrer strømningsmengden av vanninnholdet (damp) som et forvarmingsmedium som er separert ved separatoren 15 og blir innført i forvarmeren 13, åpnes og stenges ved et signal fra temperatursensoren 22a som er plassert enten ved utløpet av forvarmeren 13 eller ved innløpet til evaporatoren 14 for å styre strømningsmengden av forvarmingsmediet som strømmer inn i forvarmeren 13, til et konstant nivå av utløpstemperatur i forvarmeren 13 eller innløpstemperaturen til evaporatoren 14. Videre blir strømningskontrollventilen 21d åpnet og stengt ved et signal fra temperatursensoren 22d ved utløpet av evaporatoren 14 for å styre strømningsmengden av en varmedamp til et forutbestemt konstant nivå av utgangstemperatur fra evaporatoren 14.

På den annen side vil strømningskontrollventilen 21b som mottar et signal fra trykksensoren 23a i røret 14a gjennom hvilket forvarmingsmediet strømmer, regulere strømningsmengden av damp fra dampkilden (ikke vist) for å opprettholde et konstant trykk i røret 15a. Strømningskontrollventilen 21c styrer også strømningsmengden som skal trekkes utenfor systemet, av den separerte damp som et forvarmingsmedium generert ved separatoren 15 og som strømmer i røret 15a, for å holde et konstant trykk i røret 15a.

Som nevnt ovenfor, blir utløpstemperaturen av forvarmeren 13 (eller innløpstemperaturen til evaporatoren 14) detektert, og strømningskontrollventilen 21a åpnes og stenges for å holde denne temperatur konstant, og dermed blir strømningsmengden av forvarmingsmediet ved innløpet til forvarmeren 13 styrt. Videre blir trykket i røret for å tilføre forvarmingsmedium detektert ved trykksensoren 23a, og basert på signalet fra trykksensoren 23a, blir strømningskontrollventilene 2ld og 21c åpnet og stengt for å holde trykket konstant. Med det konstante tilførselstrykk av forvarmingsmediet og den konstante innløpstemperatur til evaporatoren 14, blir driftskontrollen lettet.

I driftskontrollen med den konstante innløpstemperatur til evaporatoren 14, blir utløpstemperaturen fra evaporatoren 14 styrt til en forutbestemt temperatur, og som det er klart fra et temperaturforhold vist på figur 2, er en slik driftskontroll som styrer vanninnholdet i tungoljebrennstoffet til en ønsket verdi realisert, og en konstant og stabil drift av hele systemet blir også mulig.

I tilfellet med belastningsendringer blir videre strømningsmengden av det emulgerte brennstoffet som strømmer inn i forvarmeren 13, øket eller redusert og temperaturen, trykket og strømningsmengden ved hvert av de ovennevnte områder blir endret tilsvarende, men ved å benytte den fremgangsmåten for driftskontroll som er nevnt ovenfor, blir en rask endring i innløpstemperaturen og utløpstemperaturen for evaporatoren 14 og trykket i forvarmingsmediet i røret 15 unngått, for å bli nedtrykket til en langsom endring. Som en følge derav unngås en endring i vanninnholdet som forblir i tungoljebrennstoffet etter separasjon av vanninnholdet og selv i tilfellet med belastningsendring, blir operasjonen for å styre vanninnholdet til et i hovedsak konstant og stabilt nivå mulig i hele evaporatorsystemet.

I det følgende skal en annen utførelse beskrives med henvisning til figur 3. På figur 3, betegner tallet 31 en buffertank, som er anordnet i midten av et rør 13b for å lede et emulgert brennstoff til en evaporator 14 fra en forvarmer 13.

Alternativt, istedenfor buffertanken 31, en forvarmer av en slik struktur at et volum utenfor et varmevekslerrør 13a (et område hvor det emulgerte brennstoffet strømmer), i forvarmeren 13 er i en mengde som kan økes, hvor uttrykket "mengde som kan økes" er definert til å bety en mengde av det emulgerte fluid som tilsvarer en time eller mer levert i evaporatoren 14 innenfor et tidsområde hvor det oppstår belastningsendringer.

En annen konstruksjon enn den ovenstående er i hovedsak den samme som i evaporatorsystemet vist på figur 1 og figur 4. I et slikt evaporatorsystem for emulgert brennstoff som vist på figur 3, kan den emulgerte brennstoffmengde økes og forvarmes til en forutbestemt temperatur, lagres på forhånd i buffertanken 31 eller forvarmeren 13. I tilfellet med en belastningsendring, or eksempel en belastningsøkning, i et forbrenningssystem (kjele og lignende) for å brenne den separerte tunge olje, økes rotasjonen av en pumpe 12 for å øke tilførselsmengden av det emulgerte brennstoffet inn i forvarmeren 13, dvs strømningsmengden av det emulgerte brennstoffet som skal innføres i evaporatorsystemet for emulgert brennstoff, og fordi det emulgerte brennstoffet av forutbestemt natur blir lagret på forhånd i en mengde som kan økes, blir temperaturen i det emulgerte brennstoffet som strømmer inn i innløpet til evaporatoren 14 holdt konstant innenfor tidsområdet for belastningsendringen.

Bare ved å styre strømningsmengden av oppvarmingsdamp som et varmemedium for levering i evaporatorer 14 for å holde utløpstemperaturen fra evaporatoren 14 til et forutbestemt nivå, kan en slik operasjon som er i stand til å levere råoljebrennstoffet med en forutbestemt mengde vanninnhold etter separasjon av vanninnholdet, dvs tungoljebrennstoffet som har en forutbestemt mengde vanninnhold uansett økning eller reduksjon i strømningstakten for tungoljebrennstoffet som skal leveres i forbrenningssystemet, lett oppnås langs de forhold som er vist på figur 2.

I evaporatorsystemet ifølge den andre utførelsen som nevnt ovenfor, er det emulgerte brennstoffet av forutbestemt temperatur i mengde som kan økes, lagret på forhånd i en buffertank 31 eller i forvarmeren 13, og derfor, selv i en slik operasjon som ikke kan unngå en belastningsendring eller i en slik operasjonstilstand blir tidsområdet mens tilførselsmengden av det emulgerte brennstoffet til forvarmeren 13 økes eller reduseres, blir innløpstemperaturen til evaporatoren 14 holdt konstant til alle tider, og ved å styre utløpstemperaturen av evaporatoren 14 til en forutbestemt temperatur, kan vanninnholdet i tungoljebrennstoffet etter separasjon av dets vanninnhold, lett styres til en forutbestemt verdi.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte for drift av et evaporatorsystem for tungoljeemulgert brennstoff, i hvilket tungoljeemulgert brennstoff etter forvarming ved en forvarmer, blir ledet til en evaporator for å bli oppvarmet og deretter til en separator for separasjon av vanninnholdet, og hvor vanninnholdet etter separasjon blir brukt som forvarmemedium for forvarmeren, karakterisert ved at forvarmerens (13) utløpstemperatur eller evaporatorens (14) innløpstemperatur har en styrt konstant verdi, at trykket i et tilførselsrør (15a) for forvarmingsmediet inn i forvarmeren (13) har en styrt konstant verdi, og at temperaturforskjellen mellom utløpstemperaturen og innløpstemperaturen for evaporatoren (14) har en styrt konstant verdi.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at evaporatorsystemet benytter en konstruksjon (31) for å lagre det emulgerte brennstoffet i en mengde som kan øke som forvarmet, i forvarmeren (13) eller mellom forvarmeren (13) og evaporatoren (14).