SU1643067A1 - Установка дл подготовки топлива к сжиганию - Google Patents

Description

Изобретение относится к энергетике и химии и может быть использовано в различных отраслях промышленности при приготовлении водотопливных и других эмульсий с учетом охраны окружающей среды в про- 5 цессе сжигания, а также при циркуляционном разогреве высоковязких топлив при их хранении в резервуарах.

Цель изобретения-расширение диапа- 10 зона регулирования качества топлива, повышение экономичности, надежности и экологической безопасности, а также ускорение разогрева топлива в момент пуска.

На фиг. 1 показана установка для со- 15 вмещенной подготовки к сжиганию жидкого топлива различной плотности и обводнения, общий вид; на фиг. 2 - узел установки статического смесителя; на фиг. 3 - статический смеситель, план; на фиг. 4-узел сопло- 20 вого устройства циркуляции и диспергации жидкого топлива.

Установка для подготовки жидкого топлива различной плотности и обзоднения к 25 сжиганию содержит топливный резервуар 1, циркуляционный насос 2, паровой подогреватель 3. В резервуаре 1 вблизи его основания на опорах установлен распределительный кольцевой коллектор 4, с разда- 30 ющими (сопловыми) патрубками 5, размещенными по периметру коллектора 4 на равном расстоянии один от другого, но на разной высоте. Соосно коллектору 4 над ним расположен дополнительный напорно- 35 раздающий кольцевой коллектор 6. на внешней и внутренней направляющих которого с равноудалением один от другого установлены патрубки 7. Патрубки 5 и 7 снабжены сопловыми наконечниками 8. 40

По центру резервуара 1 и, соответственно, коллекторов 4 и 6 размещен статический смеситель, содержащий цилиндрические, жестко соединенные между собой и изолированные одна от другой по сообщению по- 45 лости: внешнюю приемную камеру 9, на внешней образующей которой с равноудалением один от другого и на одной высоте в горизонтальной плоскости от нижнего основания смесителя выполнены тангенциально 50 подсоединенные всасывающие патрубки 10.

В резервуаре соосно соплам раздающих патрубков 5 установлены сопловые устройства 11, всасывающие патрубки 10 55 соединены с частью этих устройств. Коаксиально приемной камере 9 размещена промежуточная камера 12, сообщенная в нижнем ее основании с полостью камеры 9. По наружной образующей промежуточной_ камеры 12 с равноудалением один от другого расположены тангенциально подсоединенные патрубки 13, которые соединены с другой частью сопловых устройств 11. Оси · патрубков 10 и 13 размещены на разной высоте в вертикальной плоскости.

По оси приемной промежуточной камеры 12 и соответственно камеры 9 размещена изолированная от камер 9 и 12 внутренняя камера 14, на внешней поверхности которой с равноудалением один от другого закреплены тангенциальные патрубки 15 с конфузорами 16. Оси патрубков 15 и оси раздающих патрубков 7 с сопловыми наконечниками 8 дополнительного кольцевого коллектора 6 выполнены на одном уровне в горизонтальной плоскости и совмещены одна с другой, т. е. являются продолжением одна другой.

В центре смесителя установлена центральная приемная камера 17 с конфузором 18, выполненная в виде цилиндрического стакана, изолированного от остальных камер, причем по оси перед конфузором 18 установлен один из трубопроводов циркуляционного контура с соплом 19, ось которого совмещена с осью приемной камеры 17. Нижние основания приемных камер 9, 14 и 17 соединены с трубопроводами 20-22, которые через запорно-регулирующие устройства 23-25 и трубопроводный элемент типа крестовина 26 соединены с приемным всасывающим патрубком циркуляционного насоса 2.

Нагнетательный трубопровод циркуляционного насоса 2 через трубопроводы с арматурой и подогреватель 3 соединен с запорно-регулирующими устройствами 2729, установленными перед резервуаром 1 и от которых отходят раздающие трубопроводы 30-32 к кольцевым коллекторам 4 и 6 и соплу 19. При этом раздающие трубопроводы' расположены в одной горизонтальной плоскости со средним расположением трубопровода 31 с соплом 19. кроме того, раздающие трубопроводы 30-32 размещены в одной вертикальной плоскости с трубопроводами 20-22 с минимально допустимым расстоянием между собой (для ремонта).

Сопловое устройство 11 представляет собой конфузор 33, соединенный сопловой камерой 34 с диффузором 35. В последнем выполнено сквозное отверстие 36. к которому подведены патрубки 10 или 13 от приемной камеры 9 или 12. К циркулирующему насосу 2 через задвижки 37 и 38 подсоединены две заглушенные с одного конца трубы 39 и 40. На внутренней стороне трубы 39 имеются сопловые патрубки, а у трубы 40 отверстия.

4643067

При холодном хранении топлива е резервуаре установка работает следующим обрззом.

При длительном хранении топлива в резервуаре перед пуском установки прогревают всасывающие и нагнетательный трубопроводы с помощью открытого циркуляционного контура, состоящего из насоса 2, труб 39 и 40 и подогревателя 3. Затем перекрывают задвижки 37 и 38, а топливо через подогреватель по трубопроводу через запорно-регул.ирующее устройство 28 и трубопровод 31, размещенный в резервуаре, и сопло 19, подсоединенное к трубопроводу 31, подают в центральную приемную камеру 17 через конфузор 18, при этом горячее топливо подогревает топливо вокруг трубопровода 31, тем самым приводятся в рабочее состояние трубопроводы 30 и 32 нагнетания. 20

Горячее топливо при циркуляции с большой скоростью истекает из сопла 19, эжектируя при этом через конфузор 18 в приемную камеру 17 частицы холодного мазута, и через всасывающий трубопровод'22, запорно-регулирующее устройство 24, трубопроводный элемент 26, подключенный к всасывающему патрубку циркуляционного насоса 2, включается первый контур циркуляции. 30

Контур циркуляции насос-подогреватель-смеситель-насос может работать в любых режимах при регулировании расхода, температуры и электроэнергии с помощью запорно-регулирующих устройств, 35 входящих в систему контура циркуляции. При этом, поддерживая циркуляцию в первом контуре циркуляции, уменьшают теплопередачу окружающему топливу и окружающей среде, создается экономичная работа 40 по расходу электро- и теплоэнергии и, соответственно, улучшение экологии за счет предотвращения выброса летучих фракций топлива в атмосферу через вентиляционный патрубок резервуара. 45 • При малых расходах топливо потребителем установка работает следующим образом.

По мере увеличения расхода топлива потребителем и повышения температуры в резервуаре включается следующий контур циркуляции по схеме: смеситель - приемная камера 14 - патрубки 15 с конфузорами 16 - всасывающий трубопровод 20 с запорно-регулирующим устройством 23 и труб- 55 ным элементом 26, всасывающий патрубок циркуляционного насоса 2 - подогреватель 3 --запорно-регулирующее устройство’29 нагнетательный трубопровод 30, подсоединенный к напорному дополнительному кольцевому коллектору 6 с раздающими патрубками 7.

При работе первого контура циркуляции прогреваются приемные камеры смеси5 теля, подводящие и отводящие трубопровод ды, подготавливаются следующие контуры к циркуляции в работу. Поэтому при включении второго контура циркуляции энергия тратится на разогрев внешнего участка топ10 лива сопловыми патрубками 7, расположенными на внешней образующей кольцевого дополнительного коллектора 6, образуя при этом центробежный эффект за счет тангенциального истечения горячей жидкости из 15 сопл патрубков 7.

Патрубки 7, расположенные на внутренней образующей коллектора 6. создают интенсивный прогрев камер смесителя, создавая вращающийся эффект жидкости вокруг смесителя 8 с одновременным эжектированием более горячего топлива, чем во внешнем контуре разогрева дополнительного коллектора 6, в камеру 14. При этом холодные слои топлива в центре резервуара 25 спускаются вниз на всас приемных патрубков 15 и через конфузоры 16 поступают в приемную камеру 14, где за счет тангенциального ввода патрубков 15 в камеру 14 топливо получает вращательный центробежный эффект, дополнительно интенсивно перемешиваясь и, кроме того, за счет более интенсивного прогрева приемной центральной камеры 17, интенсифицируется перемешивание и топливо через запорно-регулирующее устройство 23 поступает на всас насоса 2, а затем либо на повторную циркуляцию, либо к потребителю.

Создание центробежного эффекта топлива в центре резервуара способствует ускорению однородного перемешивания топлива и, кроме того, предотвращает выброс летучих фракций через вентиляционный патрубок, несмотря на интенсивный конвективный обмен горячего и холодного топлива. Одновременная работа двух контуров циркуляции с интенсивным разогревом и перемешиванием топлива в сочетании с эжектированием топлива сопловыми патрубками через конфузоры и создаваемым 50 разрежением циркуляционным насосом в приемных камерах смесителя вызывает сложные кавитационные процессы, способствуя тем самым диспергированию топлива при его подготовке для сжигания в топочных процессах.

Местного центрального разогрева топлива при его подготовке к сжиганию достаточно при малых расходах без включения к разогреву всего топлива, хранящегося в резервуаре. При этом обеспечиваются удов1643067 летворительные характеристики по однородности, составу топлива, готового к использованию в отопительных печах.

При больших расходах топлива потребителем установка работает следующим образом.

При больших расходах топлива потребителем и организации высококачественной диспергации топлива в резервуаре или группе резервуаров требуется включать в работу одновременно все контуры циркуляции установки, т. е. дополнительно к указанным подключается следующая схема: приемная 9 и промежуточная 12 камеры как сообщающиеся между собой, тангенциальные патрубки 10 и 13, сопловые устройства 11 - всасывающий трубопровод 22 с запорно-регулирующим устройством 25 трубопроводный элемент 26 - циркуляционный насос 2 - подогреватель 3 -- запорно-регулирующее устройство 27 с трубопроводом 30, подключенным к напорно-распределительному коллектору 4 с раздающими патрубками 5.

При работе циркуляционного контура по данной схеме происходит следующий физический процесс. Горячее топливо с большой скоростью истекает из сопл патрубков 5 по оси конфузора 33 соплового устройства 11. Окружающая жидкость под- 3 сасывается в конфузор 33 и через сопловую камеру 34 выбрасывается в диффузор 35 и в окружающее топливо соплового устройства 11. Одновременно производится подсос жидкости через сквозное отверстие 36 и че- 3 рез патрубки 10 и 13 в камеры 9 и 12.

Учитывая столб жидкого топлива в резервуаре, скорость истечения горячего топлива из сопла патрубков 5, скорость прохождения жидкости через сопловую ка- 4 меру 34, создаваемое разрежение во всасывающих патрубках 10 и 13 циркуляционным насосом 2 в соплово’м устройстве 11, можно отметить, что происходит сложный кавитационный процесс пузырьковой, срывной, и 4 других видов кавитации.

Кавитационные процессы в сопловых устройствах 11 приводят к образованию независимых дисперсных систем, которые под действием центробежных сил, создаваемых 5 сопловыми раздающими патрубками распределительного и дополнительного коллекторов, организируются в единую дисперсную массу-эмульсию с наименьшей затратой энергии, чем при одном циркуляци- 5 онном разогреве в резервуаре или группе резервуаров. Кроме того, при регулировке кратности и величины циркуляционно-диспергационного взаимодействия топлива по контурам создается возможность выполнить с помощью запорно-регулирующих устройств необходимую оптимальную степень подготовки топлива с наименьшим расходом теплоэнергии и электроэнергии с по> следующей подачей топлива к потребителю. Установка смесителя в резервуаре на его основании и выполнение смесителя с Изолированными между собой приемными „ камерами и соответственно независимыми 0 циркуляционно-диспергационными контурами, включаемыми и отключаемыми посредством электрофицированных запорно. регулирующих устройств, с величиной открытия по заданной программе, наличие по5 догревателя, кольцевых напорно-распределительных коллекторов с раздающими патрубками создает условия для организации работы при разогреве топлива с помощью одного циркуляционного диспергационног.о 0 контура, каждого по отдельности или одновременно всех сразу в одном резервуаре или группе резервуарЬв.

Такая схема,позволяет в зависимости от расхода потребляемого топлива, его темпе5 ратуры, величины плотности различных марок топлива, его обводнения при хранении и требуемой величины диспергации регулировать качество топлива при его подготовке, его однородность и соответственно 0 расход знергоресурсов. Наличие конфузоров у всасывающих патрубков части приемных камер смесителя и их сочетания с соплами раздающих патрубков системы нагнетания интенсифицирует процессы разогре5 ва топлива в зоне истечения струй горячего топлива из сопл за счет эжектирования холодного топлива с одновременным процессом диспергирования в данном контуре циркуляции.

Кроме того, наличие дополнительного кольцевого коллектора с раздающими тангенциально присоединенными патрубками с сопловыми наконечниками при работе циркулрционно-диспергационного контура 5 с указанным коллектором и приемной камерой смесителя под действием исходящих струй горячего топлива интенсифицирует перемешивание топлива в центре резервуара в районе конфузорных всасов статиче>0 ского смесителя. В результате этого часть топлива из тангенциально расположенных насадков получает ускорение, увеличивается процесс теплообмена между массами холодного и подогретого топлива при мини5 мальных потерях тепла в окружающую среду, так как процесс разогрева ведется в центре резервуара.

При этом происходит заброс разогретого топлива в приемную камеру, в которой за счет центробежных сил происходит интен' 643067 сивный процесс перемешивания жидкого топлива с последующей его подачей по всасывающему трубопроводу на всас циркуляционного насоса и дальше для циркуляции или непосредственно < потребителю.

Применение раздельных циркуляционных контуров с расположением всасывающих и нагнетающих устройств на разных уровнях и расстояниях от центра и основания резервуара в вертикальной и горизонтальной плоскости создает возможность включать в работе всю массу топлива, хранящегося в резервуаре, или часть его, регулируя при этом расход тепла и электроэнергии. Применение раздельного регулирования величины и кратность циркуляции по контурам создают возможность регулировать степень прогрева в центре резервуара или возле его стенок жидкого топлива, организовывая при этом величину центробежного эффекта перемешивания топлива в резервуаре.

Применение раздельных контуров циркуляции в резервуаре создает возможность образования локальных дисперсных систем в каждом контуре и регулировать величину и степень диспергации жидкого топлива. Организация интенсивного центробежного эффекта при работе всех его контуров циркуляции и его регулирования с помощью запорно-регулирующих устройств создает возможность интенсифицировать процесс получения топливных эмульсиГ’ из отдельных дисперсионных систем топлива различной плотности и обводнения в резервуаре или группе резервуаров топливного хозяйства предприятия.

Claims (4)

1. Формула изобретения

   1. Установка для подготовки топлива к сжиганию, содержащая топливный резервуар с циркуляционными контурами, включающими последовательно соединенные всасывающие трубопроводы, циркуляционный насос, нагнетательные трубопроводы, распределительный кольцевой коллектор с равномерно распределенными по его периметру патрубками, запорно-рсгулирующие устройства, установленные на всасывающих и нагнетательных трубопроводах, о тл имеющаяся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования качества топлива, повышения экономичности, надежности и экологической безопасности, сна снабжена подогревателем, установленным на нагнетательном трубопроводе, дополнительным напорно-раздающим кольцевым коллектором с равномерно распределенными на его внешней и внутренней направляющих тангенциальными патрубками, имеющими сопловые наконечники, патрубки распределительного коллектора имеют разную высоту и снабжены сопловыми наконечниками, установка снабжена статическим смесителем, установленным на днище резервуара, выполненным в виде цилиндрических, жестко соединенных между собой изолированных приемных камер, при этом внутренняя камера снабжена тангенциальными патрубками с конфузорами, а внешняя - сообщенной с. ней промежуточной камерой; установка снабжена сопловыми устройствами, размещенными соосно с сопловыми наконечниками патрубков распределительного коллектора и присоединенными с помощью всасывающих патрубков к наружной поверхности внешней и промежуточной приемных камер, установка снабжена центральной изолированной приемной камерой с конфузором на входе, установленной по оси смесителя,, нагнетательный трубопровод снабжен соплом, размещенным соосно с конфузором центральной приемной камеры, а к основанию каждой камеры смесителя присоединены всасывающие трубопроводы,
2. 2. Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что каждое сопловое устройство выполнено в виде конфузора, соединенного с помощью сопловой камеры с диффузором, при этом в диффузоре выполнено сквозное отверстие, к которому подведен всасывающий патрубок.·
3. 3. Установка поп. 1,отличак>щаяся тем, что нагнетательные трубопроводы расположены в одной горизонтальной плоскости над всасывающими трубопроводами.
4. 4. Установка поп. 1,отличающаяся тем, что, с целью ускорения разогрева топлива в момент пуска, к циркулирующему насосу через задвижки подсоединены две заглушенные с торцов трубы, одна из которых имеет отверстия, а другая - сопловые патрубки.

   33 34 // 35