TWI735571B - 在霧化之前調節流體的黏度之系統及方法 - Google Patents

在霧化之前調節流體的黏度之系統及方法 Download PDF

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Abstract

一種在霧化之前調節一流體的黏度之系統，其包含：一溫度控制器，其經組態以在於一導管中流動之一流體藉由流體連接至該導管之一霧化器霧化之前調整該流體的一溫度；及一感測器，其與該溫度控制器連通，使得該感測器可在霧化之前將在該導管中流動之該流體的一黏度之一指示符提供至該溫度控制器。至少部分基於該流體的該經量測黏度指示符、該流體的一目標霧化黏度及該流體的一焦化溫度而藉由該溫度控制器調整該流體的該溫度。

Description

在霧化之前調節流體的黏度之系統及方法
本發明之實施例大體上係關於調節一流體的黏度，且更明確言之係關於一種在霧化之前調節一流體的黏度之系統及方法。
鍋爐係在一燃燒室中燃燒諸如石油基油產品之一燃料以產生熱之裝置。每給定量之經燃燒燃料由一鍋爐產生之熱之比率判定該鍋爐之效率。許多發電廠使用鍋爐來產生蒸汽，繼而經由一蒸汽渦輪發電機使用該蒸汽以產生電。此處，發電廠之效率係每給定量之燃料產生之電之比率。如將瞭解，一發電廠之鍋爐之效率愈高，則每給定量之燃料產生之蒸汽愈多，且發電廠之效率愈高。 一種增加一鍋爐之效率之方法係藉由在於一燃燒室中點燃一燃料之前經由一霧化器/(若干)噴霧噴嘴使燃料霧化而改良燃燒效能。許多霧化器使一給定燃料霧化之能力通常取決於燃料的黏度。特定言之，對於許多霧化器，一燃料的黏度愈低，則霧化器能夠使燃料霧化得愈佳，即，由霧化器產生之霧愈細。通常，就一鍋爐而言，一霧化器能夠在燃燒之前使一燃料霧化得愈佳，則該鍋爐之燃燒效能愈佳。因此，許多燃料具有一最佳霧化黏度以在於一鍋爐中燃燒之前霧化。 許多燃料的黏度隨著溫度之升高而減小。因此，許多燃料具有對應於其等最佳霧化黏度之一最佳霧化溫度。然而，當被加熱至或高於一「焦化溫度(coking temperature)」時，許多燃料將形成焦炭(coke)。焦炭形成在一鍋爐之操作中可成問題，此係因為其趨於堵塞鍋爐之霧化器及/或其他組件，而導致減低的效率。因此，許多傳統鍋爐經設計以燃燒具有通常遠低於其等焦化溫度之最佳霧化溫度之燃料。 然而，當前鍋爐在其等有效率地燃燒諸如重油殘餘物(「OHR」)之劣質燃料的能力方面受到阻礙，此係因為劣質燃料的焦化溫度通常緊密接近其等最佳霧化溫度。為解決此問題，許多當前鍋爐藉由經由煤油及/或水稀釋劣質燃料而減小劣質燃料的黏度。然而，稀釋劣質燃料減低一鍋爐之燃燒效能。 因此，需要一種在霧化之前調節一流體的黏度之系統及方法。
在一實施例中，一種在霧化之前調節一流體的黏度之系統包含：一溫度控制器，其經組態以在於一導管中流動之一流體藉由流體連接至該導管之一霧化器霧化之前調整該流體的一溫度；及一感測器，其與該溫度控制器連通，使得該感測器可在霧化之前將在該導管中流動之該流體的一黏度之一指示符提供至該溫度控制器。至少部分基於該流體的經量測黏度指示符、該流體的一目標霧化黏度及該流體的一焦化溫度而藉由該溫度控制器調整該流體的該溫度。 在另一實施例中，提供一種在霧化之前調整一流體的溫度之溫度控制器。該溫度控制器包含經組態以在於一導管中流動之該流體與一傳熱介質之間交換熱之一主體。該主體具有至少一個傳熱表面，該至少一個傳熱表面具有至少部分基於該流體的一目標霧化溫度與該流體的一焦化溫度之間之一差之一設計。 在另一實施例中，一種在霧化之前調節一流體的黏度之方法包含：在於一導管中流動之一流體藉由流體連接至該導管之一霧化器霧化之前，經由與一溫度控制器連通之一感測器將該流體的黏度之一指示符提供至該溫度控制器；及在霧化之前，經由該溫度控制器調整該流體的一溫度。至少部分基於該流體的經量測黏度指示符、該流體的一目標霧化黏度及該流體的一焦化溫度而藉由該溫度控制器調整該流體的該溫度。
下文將對本發明之例示性實施例進行詳細參考，其等之實例繪示於隨附圖式中。在可能之情況下，貫穿圖式使用之相同元件符號指代相同或相似部件而不再重複描述。 如本文中所使用，術語「大致」、「大體上」及「約」指示相對於適於達成一組件或總成的功能目的之理想所要條件而言在合理可達成製造及組裝容限內之條件。如本文中所使用，「電耦合」、「電連接」及「電連通」意謂參考元件經直接連接或間接連接使得一電流可自一個參考元件流至另一參考元件。連接可包含一直接導電連接(即，無一中介電容式、電感式或主動元件)、一電感式連接、一電容式連接及/或任何其他適合電連接。可存在中介組件。亦如本文中所使用，術語「流體連接」意謂參考元件經連接使得一流體(其包含一氣體及/或電漿)可自一個參考元件流至另一參考元件。相應地，如本文中使用之術語「上游」及「下游」描述參考元件相對於在該等參考元件之間及/或附近流動之一流體的一流動路徑之位置。 如本文中使用之術語「霧化」意謂將參考物質/物件減小為大量微細顆粒及/或噴霧。然而，應瞭解，此等顆粒可足夠大以由一人類肉眼可見。此外，亦如本文中所使用，術語「霧化黏度」及「霧化溫度」分別指代一流體在被霧化時之溫度及黏度。此外，如本文中使用之術語「焦化溫度」意謂一流體(通常一燃料)焦化時之溫度。 另外，雖然關於基於油/基於氣體之鍋爐描述本文中揭示之實施例，但應瞭解，本發明之實施例同樣適用於與以下各者有關之任何裝置及/或程序：醫學，例如，藥物製造、藥物治療、醫療程序；化學生產；製造；除鍋爐應用外之燃燒相關程序，例如，內燃燒及/或噴射引擎之燃料噴射，及/或需要使一流體霧化及/或其中將一流體維持在具有緊密接近流體的焦化溫度之一溫度的一黏度之任何其他程序。 參考圖1，根據本發明之實施例之在霧化之前調節一流體的一黏度之一系統10包含一感測器12及一溫度控制器14。感測器12在於一導管16中流動之一流體藉由流體連接至導管16之一霧化器18霧化之前量測流體的一黏度指示符。如將瞭解，黏度指示符(在本文中亦稱為「經量測黏度」及/或簡稱為「黏度」)可為一直接黏度量測值或從量測在導管16中流動之流體的一或多個實體性質而導出之一間接量測值。溫度控制器14與感測器12連通，且在流體藉由霧化器18霧化之前調整流體的一溫度。在實施例中，系統10可進一步包含導管16、霧化器18、一燃料槽/燃料源20、一程序控制器22、一燃燒室24、一加熱源26、一或多個閥28及/或一或多個泵30。在實施例中，系統10可形成一鍋爐32之部分，鍋爐32繼而可形成一發電廠34之部分。在此等實施例中，導管16中之流體可為一劣質石油基燃料，諸如OHR。 槽/源20儲存流體及/或將流體供應至導管16。導管16經組態以將流體自燃料槽/燃料源20輸送至霧化器18，即，容許流體自燃料槽/燃料源20流至霧化器18。霧化器18流體連接至導管16且使流體霧化。在其中系統10具有一燃燒室24且導管16中之流體係一燃料之實施例中，霧化器18可在燃料於燃燒室24中燃燒之前使燃料霧化。在此等實施例中，燃燒室24燃燒經霧化燃料以產生熱，熱繼而可經由鍋爐32使用以產生蒸汽而進行發電廠34中之電能生產。程序控制器22包含至少一個處理器/CPU 36及可儲存一黏度調節應用程式/程式之至少一個記憶體裝置38。 如圖1中可見，感測器12可經安置於系統10內使得感測器12量測霧化器18附近之流體的黏度。相應地，感測器12可定位於燃料被加熱之處下游之一點處及在一些實施例中緊接在霧化器18之前。例如，如圖1中展示，感測器12可在直接在霧化器18上游之一點處量測導管16中之流體的黏度。在實施例中，感測器12可量測霧化器18內部之流體的黏度(在流體霧化之前)，及/或感測器12可併入至霧化器18中而作為一單一單元。感測器12可經組態以直接量測導管16中之流體的黏度。例如，在實施例中，感測器12可為量測流體的剪切速率之一線上黏度分析儀。或者，感測器12可經由流體的黏度之一指示/指示符(可自其計算及/或估計流體的黏度)間接量測導管16中之流體的黏度。例如，在此等實施例中，感測器12可藉由感測/量測流體跨導管16之一第一點40及一第二點42之一壓力下降而量測流體的黏度。 溫度控制器14可相對於導管16而安置於霧化器18上游之系統10內，及/或溫度控制器14可與霧化器18及/或感測器12整合以形成一單一單元。溫度控制器14可經組態以直接加熱及/或冷卻導管16中之流體。例如，在實施例中，可利用蒸汽來加熱流體。此外，在實施例中，溫度控制器14可包含一主體44，該主體44經組態以間接地在導管16中之流體與在一傳熱導管46中流動之一傳熱/熱傳遞(heat-transfer/transferring)介質之間交換熱。主體44可具有可形成導管16及/或傳熱導管46之部分之至少一個傳熱/熱傳遞表面47。例如，溫度控制器14可為具有兩個單獨通路之一熱交換器，其中一第一通路流體連接至導管16，且一第二通路流體連接至傳熱導管46。在此等實施例中，傳熱介質可為一流體、氣體及/或電漿，其在第二通路/傳熱導管46中流動，使得熱能(即，熱)可經由熱傳遞表面47在於第一通路/導管16中流動之流體與熱傳遞介質之間傳遞。繼而可藉由加熱源26加熱及/或冷卻傳熱介質。在實施例中，可至少部分基於熱傳遞介質在低於導管16中之流體的焦化溫度之溫度下維持關於其熱傳遞特性之穩定性的能力而選擇於系統10中使用之熱傳遞介質。如將瞭解，為將熱供應至燃料中，加熱表面可比燃料更熱，且特定言之可將加熱表面控制為接近(但不超過)燃料的焦化溫度之一溫度，以達成最佳或最高加熱速率/最高熱通量，藉此導致最小大小的加熱器。 如圖2中可見，加熱源26可獨立於藉由在燃燒室24中燃燒燃料而產生之熱及/或與其隔離，例如，加熱源可為一獨立鍋爐、電阻線圈加熱器及/或除燃燒室24外之任何熱源。或者，如圖3及圖4中繪示，加熱源26可為由一鍋爐32及/或一燃燒室24產生之蒸汽及/或一煙道氣體。例如，在實施例中，可藉由來自燃燒室24之煙道氣體在煙道氣體在一氣體-氣體加熱器48與燃燒室24之間的一流動路徑33中之一點處加熱導管46中之傳熱介質(如圖3中展示)，及/或藉由該煙道氣體在煙道氣體在氣體-氣體加熱器48下游的流動路徑33中之/之一點處(例如，在一節熱器50與氣體-氣體加熱器48之間之一點處)加熱導管46中之傳熱介質(如圖4中展示)。氣體-氣體加熱器48可針對空氣點燃(air-fired)應用加熱燃燒空氣，或針對氧氣點燃(oxy-fired)應用加熱循環氣體/氧化劑。應瞭解，在其他實施例中，可藉由煙道氣體在沿煙道氣體之流動路徑33之其他點處加熱及/或部分加熱傳熱介質。 現參考圖5及圖6，其等展示根據本發明之實施例之在霧化之前調節一流體的黏度之一方法52，以及描繪導管16中之流體的黏度藉由系統10隨時間之調節之一圖表54。在實施例中，可將儲存在記憶體裝置38中之黏度調節應用程式載入至至少一個處理器36中，以調適程序控制器22來執行方法52。在此等實施例中，程序控制器22可在霧化之前提供對流體的黏度之即時及/或近即時調節。 如圖6中展示，圖表54之軸56、58及60分別表示溫度、黏度及時間。此外，曲線62及64表示導管16中之流體在時段t0 至t∞ 內之溫度及黏度。線66、68及70分別表示導管16中之流體的焦化溫度、目標霧化溫度及目標霧化黏度。在實施例中，目標霧化溫度68係導管16中之流體對應於流體的目標霧化黏度70之溫度。在實施例中，目標霧化黏度70係系統10試圖確保導管16中之流體在由霧化器18霧化時具有之一黏度。在實施例中，目標霧化黏度70可至少部分基於導管16中之流體的特性/品質及/或霧化器18的特性/品質。在實施例中，目標霧化黏度70可為導管16中之流體用於霧化之最佳黏度。 相應地，如圖5中展示，方法52包含：在霧化之前量測72在導管16中流動之流體的黏度；及在霧化之前調整74導管16中之流體的溫度。可藉由感測器12以上文描述之方式而完成/執行量測72導管16中之流體的黏度。 可藉由溫度控制器14而完成/執行調整74導管16中之流體的溫度，此(如圖6中最佳可見)有利地試圖將流體的溫度62維持在處於及/或接近目標霧化溫度68，使得當流體被霧化時，導管16中之流體的黏度64處於及/或接近目標霧化黏度70，例如，在可接受容限/偏差內。因而，溫度控制器14可至少部分基於流體的黏度64、流體的目標霧化黏度70及/或流體的焦化溫度66而進行一或多個調整76、78、80、82、84、86。 如圖5中進一步展示，在實施例中，調整74導管16中之流體的溫度可包含：加熱86流體及/或冷卻88流體。調整74導管16中之流體的溫度可進一步包含：在加熱86流體或冷卻88流體之前判定90流體的黏度64是否處於或低於目標霧化黏度70。例如，在實施例中，若黏度64高於目標霧化黏度70，則可僅加熱86導管16中之流體的溫度。 方法52可進一步包含在霧化之前量測92導管16中之流體的溫度62。可藉由一單獨溫度感測器或藉由與感測器12整合之一溫度感測器來量測溫度。可使用溫度量測92來計算/估計導管16中之流體的溫度62必須藉由溫度控制器14調整(例如，加熱86或冷卻88)以使黏度64保持處於及/或接近目標霧化黏度70之程度。 另外，調整74導管16中之流體的溫度可進一步包含：至少部分基於導管16中之流體的溫度62而判定94導管16中之流體的溫度62是否處於或高於焦化溫度66。在實施例中，若導管16中之流體的溫度處於或高於焦化溫度66，則冷卻88流體。 例如，如圖6中展示，在t0 處，流體(例如，燃料)的黏度64高於目標黏度70。因此，溫度控制器14加熱86導管16中之燃料，直至燃料的黏度64在t1 處處於及/或接近目標黏度70。隨著燃料的溫度62繼續上升，在t2 處容許冷卻88燃料使得燃料的溫度62不達到或超過焦化溫度66。隨著燃料之冷卻88，黏度64增加，然而，在黏度64顯著增加之前，在t3 處加熱86燃料。因此，如可見，本發明之實施例調節導管16中之燃料的黏度64，使得使黏度64保持處於及/或接近目標黏度70而不具有燃料的溫度62達到及/或超過焦化溫度66之重大風險。 應瞭解，本發明之實施例可包含燃料的黏度及/或溫度之上臨限值及/或下臨限值，當超過該等臨限值時，觸發溫度控制器14以加熱86及/或冷卻88導管16中之流體/燃料。此等臨限值可併入至一比例積分(「PID」)控制演算法以保證加熱與冷卻循環之間之平滑轉變。 現參考圖7，其展示描繪根據本發明之實施例之流體的黏度藉由系統10隨時間之調節之另一圖表/曲線圖96。圖表/曲線圖96之軸98及100分別表示溫度及時間。曲線102表示導管16中之燃料在時段t0 至t∞ 內之溫度。線104及106分別表示導管16中之燃料的焦化溫度及目標霧化溫度。如曲線圖96所展示，歸因於燃料的特性隨時間之變動，焦化溫度104及/或目標霧化溫度106 (起因於流體的目標黏度及/或最佳黏度之改變)可相對於彼此隨時間改變。 因此，溫度控制器14可具有至少部分基於導管16中之燃料的目標霧化溫度106與焦化溫度104之間的一差108之一熱通量率(如圖7中溫度曲線102之曲線之斜率大小最佳所見)。溫度控制器14之熱通量率係溫度控制器14添加熱及/或自導管16中之燃料移除熱之速率。在實施例中，主體44之至少一個熱傳遞表面47可具有至少部分基於導管16中之燃料的目標霧化溫度106與焦化溫度104之間之差108之一設計。熱通量率可至少部分基於熱傳遞表面47之設計。 例如，在實施例中，溫度控制器14之通量率可隨著焦化溫度104與目標霧化溫度102之間之差108之增加及減小而減小且增加。特定言之，如圖7中可見，因為差108減小，因此曲線102之斜率大小可減小，即，曲線102隨著差108變小而變得更平滑。因此，藉由使通量率隨著差108變小而減小，溫度控制器14降低燃料將超過焦化溫度104之風險。 另外，在實施例中，系統10之導管16及/或其他部件之一些及/或全部者可經隔離以減少熱損失。例如，可經由熱追蹤(例如，電加熱及/或電加熱膠帶、蒸汽及/或其他熱氣體/流體)來隔離系統10之導管16及/或其他部件。在實施例中，導管16可經隔離使得其之溫度與流體的目標霧化溫度近似相同。例如，可藉由在熱傳遞導管46中流動之傳熱介質來隔離系統10之導管16及/或其他部件。在此等實施例中，系統10之導管16及/或其他部件可具有傳熱介質所流動通過之夾套式管道。 此外，並非本申請案之全部實施例皆需要使燃料霧化，即，系統10可用以調節一流體(例如，正由管線在長距離內遞送/輸送之燃料)的黏度。例如，在此等實施例中，溫度控制器14可經組態以使導管16中之流體的黏度保持處於及/或接近一目標黏度，該目標黏度係流體用於除霧化外之目的之一黏度，而同時降低流體的溫度將達到及/或超過焦化溫度之風險。 亦應瞭解，系統10可包含必要的電子器件、軟體、記憶體、儲存器、資料庫、韌體、邏輯/狀態機、微處理器、通信鏈路、顯示器或其他視覺或音訊使用者介面、印刷裝置及任何其他輸入/輸出介面，以執行本文中描述之功能及/或達成本文中描述之結果。例如，系統10可包含至少一個處理器36、系統記憶體38(包含隨機存取記憶體(RAM)及唯讀記憶體(ROM))、一輸入/輸出控制器及一或多個資料儲存結構。全部此等後者元件可與至少一個處理器36連通以有利於如上文論述之系統10之操作。可提供適合電腦程式碼以執行數種功能，包含上文結合本文中揭示之系統10及方法52論述之功能。電腦程式碼亦可包含容許系統10與電腦周邊裝置(例如，感測器、一視訊顯示器、一鍵盤、一電腦滑鼠等)介接之諸如一操作系統、一資料庫管理系統及「裝置驅動器」之程式元件。 系統10之至少一個處理器36可包含一或多個習知微處理器及諸如數學協同處理器或類似者之一或多個輔助協同處理器。彼此連通之元件無需彼此連續傳訊或傳輸。相反地，此等元件可視需要而彼此傳輸、可避免在某些時間交換資料，且可引起執行若干步驟以在其等之間建立一通信鏈路。 諸如本文中論述之記憶體之資料儲存結構可包含磁性、光學及/或半導體記憶體之一適當組合，且可包含例如RAM、ROM、快閃碟、諸如一光碟之一光碟片，及/或一硬碟或硬碟機。資料儲存結構可儲存例如系統10所需之資訊及/或經調試以引導系統10之一或多個程式(例如，電腦程式碼及/或一電腦程式產品)。程式可例如以一經壓縮、一未編譯及/或一經加密格式儲存，且可包含電腦程式碼。可自一電腦可讀媒體將電腦程式碼之指令讀取至一處理器之一主記憶體中。雖然執行程式中之指令序列引起處理器執行本文中描述之程序步驟，但可使用硬接線電路來代替軟體指令或結合軟體指令一起使用硬接線電路而實施本發明之程序。因此，本發明之實施例不限於硬體及軟體之任何特定組合。 程式亦可在可程式化硬體裝置(諸如場可程式化閘陣列、可程式化陣列邏輯、可程式化邏輯裝置或類似者)中實施。程式亦可在軟體中實施以由各種類型之電腦處理器執行。可執行程式碼之一程式可包含例如電腦指令之一或多個實體或邏輯區塊，其可例如被組織成一物件、程序、製程或功能。然而，一經識別程式之可執行碼無需實體上定位在一起，而是可包含儲存於不同位置中之獨立指令，當邏輯上結合在一起時，該等獨立指令形成程式且藉由執行複數個隨機操作而達成諸如保存隱私之程式之所述目的。在一實施例中，可執行碼之一應用程式可為許多指令之一編譯，且甚至可分佈於在不同程式當中且跨若干裝置之若干不同程式碼分區或片段上方。 如本文中使用之術語「電腦可讀媒體」指代向系統10之至少一個處理器36 (或本文中描述之一裝置之任何其他處理器)提供指令或參與提供指令以供執行之任何媒體。此一媒體可採取許多形式，包含但不限於非揮發性媒體及揮發性媒體。非揮發性媒體包含例如光碟、磁碟或光磁碟，諸如記憶體。揮發性媒體包含動態隨機存取記憶體(DRAM)，其通常構成主記憶體。電腦可讀媒體之常見形式包含例如一軟碟、一柔性碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體，一CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體，一RAM、一PROM、一EPROM或EEPROM (電子可擦除可程式化唯讀記憶體)、一FLASH-EEPROM、任何其他記憶體晶片或匣，或一電腦可自其讀取之任何其他媒體。 在將一或多個指令之一或多個序列攜載至至少一個處理器以供執行時可涉及電腦可讀媒體之各種形式。例如，指令可最初承載在一遠端電腦(未展示)之一磁碟上。遠端電腦可將指令載入至其之動態記憶體中且使用一數據機經由一乙太網路連接、電纜線或電話線發送指令。一運算裝置本端之一通信裝置(例如，一伺服器)可在各自通信線上接收資料且將資料放置在用於至少一個處理器之一系統匯流排上。系統匯流排將資料攜載至主記憶體，至少一個處理器自該主記憶體擷取指令且執行指令。可視情況在藉由至少一個處理器執行之前或之後將由主記憶體接收之指令儲存於記憶體中。另外，可經由一通信埠接收作為電信號、電磁信號或光信號之指令，該等信號係攜載各種類型之資訊之無線通信或資料串流之例示性形式。 進一步應瞭解，上文描述意欲為闡釋性的且非限制性的。例如，上文描述之實施例(及/或其態樣)可彼此結合而使用。另外，可在不脫離本發明之範疇之情況下進行許多修改以使一特定情境或材料適於本發明之教示。 例如，在一實施例中，一種在霧化之前調節一流體的黏度之系統包含：一溫度控制器，其經組態以在於一導管中流動之一流體藉由流體連接至該導管之一霧化器霧化之前調整該流體的一溫度；及一感測器，其與該溫度控制器連通使得該感測器可在流體霧化之前將在一導管中流動之流體的一黏度之一指示符提供至該溫度控制器。流體的溫度藉由該溫度控制器之一調整至少部分基於流體的經量測黏度指示符、流體的一目標霧化黏度及流體的一焦化溫度。在特定實施例中，溫度控制器經由一傳熱介質間接地調整流體的溫度。在特定實施例中，經由來自一燃燒室之一煙道氣體加熱傳熱介質。在特定實施例中，煙道氣體在煙道氣體在一氣體-氣體加熱器下游之一流動路徑中之一點處加熱傳熱介質。在特定實施例中，煙道氣體在煙道氣體在一節熱器與一氣體-氣體加熱器之間的一流動路徑中之一點處加熱傳熱介質。在特定實施例中，感測器在霧化器附近量測流體的黏度指示符。在特定實施例中，溫度控制器具有至少部分基於流體的目標霧化溫度與流體的焦化溫度之間之一差之一熱通量率。在特定實施例中，溫度控制器包含至少一個傳熱表面，該傳熱表面具有至少部分基於流體的目標霧化溫度與流體的焦化溫度之間之一差之一設計。在特定實施例中，感測器係一線上黏度分析儀。在特定實施例中，黏度指示符係流體在導管之一第一點與一第二點之間的一壓力下降。在特定實施例中，流體係在霧化之後供應至一燃燒室之一重油殘餘燃料。 其他實施例提供一種在霧化之前調整一流體的溫度之溫度控制器。溫度控制器包含一主體，該主體經組態以在於一導管中流動之流體與一傳熱介質之間交換熱。主體具有至少一個傳熱表面，該傳熱表面具有至少部分基於流體的一目標霧化溫度與流體的一焦化溫度之間之一差之一設計。在特定實施例中，溫度控制器具有至少部分基於流體的目標霧化溫度與流體的焦化溫度之間之差之一熱通量率。在特定實施例中，溫度控制器經組態以至少部分基於由一感測器獲得之流體的一黏度指示符而調整流體的溫度。在特定實施例中，流體係在霧化之後供應至一燃燒室之一重油殘餘燃料。 在其他實施例中，一種在霧化之前調節一流體的黏度之方法包含：在於一導管中流動之一流體藉由流體連接至該導管之一霧化器霧化之前經由與一溫度控制器連通之一感測器將該流體的黏度之一指示符提供至該溫度控制器；及在霧化之前經由溫度控制器調整流體的一溫度。流體的溫度藉由溫度控制器之一調整至少部分基於流體的經量測黏度指示符、流體的一目標霧化黏度及流體的一焦化溫度。在特定實施例中，在霧化之前經由與感測器連通之溫度控制器調整流體的溫度包含：經由一傳熱介質間接地加熱流體。在特定實施例中，經由來自一燃燒室之一煙道氣體加熱傳熱介質。在特定實施例中，溫度控制器具有至少部分基於流體的目標霧化溫度與流體的焦化溫度之間的一差之一溫度梯度/熱通量率。在特定實施例中，流體自在霧化之後供應至一燃燒室之一重油殘餘燃料。 因此，本發明之實施例提供許多優於傳統流體/燃料加熱系統之優點。例如，其中流體係正在一發電廠鍋爐中燃燒之一燃料、藉由溫度控制器14調節燃料的黏度之一些實施例，及特定言之在其中溫度控制器即時或近即時調節之此等實施例中，增加燃料在霧化時將為目標黏度之可能性，同時降低燃料之溫度將達到及/或超過焦化溫度之風險。此外，提供即時及/或近即時調節導管16中之流體的黏度之本發明之一些實施例可進一步最大化流體的溫度及/或黏度，同時最小化流體焦化之風險。因此，一些實施例提供更有效率地燃燒在室溫下趨於幾乎固態之劣質燃料(諸如OHR)之鍋爐。此外，如由一些實施例所進行，使用由對一發電機供電之一鍋爐產生之煙道氣體及/或蒸汽亦增加鍋爐及/或相關聯發電廠之總體效率。 另外，實施例可藉由將極高黏度燃料(例如，在室溫下基本上固態之真空底部/重油殘餘物)加熱至極接近此等燃料內之長鏈碳氫化合物分解且焦化之一溫度而促進此等燃料之霧化。如將瞭解，此等燃料之良好霧化所需之溫度與燃料焦化溫度之差通常為僅數百度。例如，在實施例中，該差可為約10°F。因而，本文中揭示之系統及方法之實施例經由控制與燃料接觸之加熱表面的峰值溫度來加熱此等高黏度燃料同時最小化焦化。此外，藉由利用經由一傳熱介質之間接加熱，一些實施例提供更精確控制及限制與燃料接觸之表面的溫度一手段。 此外，雖然本文中描述之材料之尺寸及類型意欲界定本發明之參數，但其等絕不意謂限制且其等係例示性實施例。熟習此項技術者在檢閱上文描述之後將明白許多其他實施例。因此，本發明之範疇應參考附屬申請專利範圍連同授予此等申請專利範圍之等效物之完整範疇而判定。在隨附申請專利範圍中，術語「包含」及「其中」用作各自術語「包括」及「其中」之普通英語等效物。此外，在以下申請專利範圍中，諸如「第一」、「第二」、「第三」、「上」、「下」、「底部」、「頂部」等之術語僅用作標記且不意欲對其等物件強加數字或位置要求。此外，以下申請專利範圍之限制並未以構件外加功能之格式書寫且不意欲基於35 U.S.C. § 112(f)來解釋，除非且直至此等申請專利範圍限制明確使用片語「用於…之構件」其後接著陳述無進一步結構之功能。 此書面說明使用實例來揭示包含最佳模式之本發明之若干實施例，且亦使一般技術者能夠實踐本發明之實施例，包含進行且使用任何裝置或系統並執行任何併入方法。本發明之專利範疇係由申請專利範圍定義，且可包含一般技術者可想到之其他實例。若此等其他實例具有與申請專利範圍之文字語言並無不同之結構元件或若該等實例包含與申請專利範圍之文字語言並無實質不同之等效結構元件，則該等實例意欲落在申請專利範圍之範疇內。 如本文中所使用，以單數敘述且以字詞「一(a)」或「一個(an)」進行之一元件或步驟應被理解為不排除複數個所述元件或步驟，除非明確敘述此排除。此外，對本發明之「一項實施例」之提及並不意欲被解釋為排除亦併有所敘述特徵之額外實施例之存在。此外，除非明確敘述相反之情形，否則「包括」、「包含」或「具有」具一特定性質之一元件或複數個元件之實施例可包含不具有該性質之額外此等元件。 由於可在上文描述之發明中進行特定改變而不脫離本文中涉及之本發明之精神及範疇，故附圖中所展示之上文描述之全部標的物應意欲僅解釋為繪示本文中之發明概念之實例且不應被解釋為限制本發明。
10‧‧‧系統12‧‧‧感測器14‧‧‧溫度控制器16‧‧‧第一通路/導管18‧‧‧霧化器20‧‧‧燃料槽/燃料源22‧‧‧程序控制器24‧‧‧燃燒室26‧‧‧加熱源28‧‧‧閥30‧‧‧泵32‧‧‧鍋爐33‧‧‧煙道氣體之流動路徑34‧‧‧發電廠36‧‧‧處理器/CPU38‧‧‧記憶體裝置/系統記憶體40‧‧‧導管之第一點42‧‧‧導管之第二點44‧‧‧溫度控制器之主體46‧‧‧傳熱導管/第二通路/熱傳遞導管47‧‧‧傳熱表面/熱傳遞表面48‧‧‧氣體-氣體加熱器50‧‧‧節熱器52‧‧‧方法54‧‧‧圖表56‧‧‧軸58‧‧‧軸60‧‧‧軸62‧‧‧曲線/溫度64‧‧‧曲線/黏度66‧‧‧線/焦化溫度68‧‧‧線/目標霧化溫度70‧‧‧線/目標霧化黏度72‧‧‧量測在導管中流動之流體的黏度74‧‧‧調整導管中之流體的溫度76‧‧‧調整78‧‧‧調整80‧‧‧調整82‧‧‧調整84‧‧‧調整86‧‧‧調整/加熱流體88‧‧‧冷卻流體90‧‧‧判定流體的黏度是否處於或低於目標霧化黏度92‧‧‧量測導管中之流體的溫度/溫度量測94‧‧‧判定導管中之流體的溫度是否處於或高於焦化溫度96‧‧‧圖表/曲線圖98‧‧‧軸100‧‧‧軸102‧‧‧曲線/溫度/溫度曲線104‧‧‧線/焦化溫度106‧‧‧線/目標霧化溫度108‧‧‧目標霧化溫度與焦化溫度之間之差
自參考隨附圖式閱讀非限制性實施例之以下描述將更佳理解本發明，其中在下文中： 圖1係根據本發明之一實施例之在霧化之前調節一流體的一黏度之一系統之一方塊圖； 圖2係根據本發明之一實施例之圖1之在霧化之前調節流體的黏度之系統之另一方塊圖； 圖3係根據本發明之一實施例之圖1之在霧化之前調節流體的黏度之系統之另一方塊圖； 圖4係根據本發明之一實施例之圖1之在霧化之前調節一流體的一黏度之系統之另一方塊圖； 圖5係描繪根據本發明之一實施例之在霧化之前經由圖1之系統調節一流體的黏度之一方法之一流程圖； 圖6係描繪根據本發明之一實施例之流體的黏度藉由圖1之系統隨時間之調節之一圖表；及 圖7係描繪根據本發明之一實施例之流體的黏度藉由圖1之系統隨時間之調節之另一圖表。
10‧‧‧系統
12‧‧‧感測器
14‧‧‧溫度控制器
16‧‧‧第一通路/導管
18‧‧‧霧化器
20‧‧‧燃料槽/燃料源
22‧‧‧程序控制器
24‧‧‧燃燒室
26‧‧‧加熱源
28‧‧‧閥
30‧‧‧泵
32‧‧‧鍋爐
34‧‧‧發電廠
36‧‧‧處理器/CPU
38‧‧‧記憶體裝置/系統記憶體
40‧‧‧導管之第一點
42‧‧‧導管之第二點
44‧‧‧溫度控制器之主體
46‧‧‧傳熱導管/第二通路/熱傳遞導管
47‧‧‧傳熱表面/熱傳遞表面

Claims (18)

  1. 一種在霧化之前調節一流體的黏度之系統，該系統包括：一溫度控制器，其具有一處理器及包含一傳熱表面之一主體，該處理器經組態以調適(adapt)該溫度控制器以在於一導管中流動之一流體藉由流體(fluidly)連接至該導管之一霧化器(atomizer)霧化(atomization)之前調整該流體的一溫度；一感測器，其與該處理器連通，使得該感測器在霧化之前將在該導管中流動之該流體的一黏度之一指示符提供至該處理器；其中藉由該溫度控制器經由該處理器調整該流體的該溫度係基於：該流體的該經量測黏度指示符；及該溫度控制器之一熱通量率(heat flux rate)，該溫度控制器之該熱通量率經組態以隨著在該流體的一焦化(coking)溫度與該流體的一目標霧化溫度之間之一差增加及減少而分別增加及減少。
  2. 如請求項1之系統，其中該溫度控制器經由一傳熱介質間接地調整該流體的該溫度。
  3. 如請求項2之系統，其中經由來自一燃燒(combustion)室之一煙道(flue)氣體加熱該傳熱介質。
  4. 如請求項3之系統，其中該煙道氣體在該煙道氣體在一加熱器下游之一流動路徑中之一點處加熱該傳熱介質。
  5. 如請求項3之系統，其中該煙道氣體在該煙道氣體在一節熱器(economizer)與一加熱器之間的一流動路徑中之一點處加熱該傳熱介質。
  6. 如請求項4之系統，其中該感測器在該霧化器附近量測該流體的該黏度指示符。
  7. 如請求項6之系統，其中該熱通量率取決於(dependent on)該傳熱表面。
  8. 如請求項1之系統，其中該感測器係一線上黏度分析儀。
  9. 如請求項1之系統，其中該黏度指示符係該流體在該導管之一第一點與一第二點之間之一壓力下降。
  10. 如請求項7之系統，其中該流體係在霧化之後供應至一燃燒室之一重油殘餘燃料。
  11. 一種溫度控制器，用以在霧化之前調整一流體的溫度，該溫度控制器包括：具有一傳熱表面之一主體，其經組態以在於一導管中流動之該流體與一傳熱介質之間交換熱；及一處理器，其經組態以調適該溫度控制器以調整該導管中之該流體 的該溫度，此係基於該溫度控制器之一熱通量率，溫度控制器之該熱通量率之增加及減少係隨著在該流體的一目標霧化溫度與該流體的一焦化溫度之間之一差增加及減少。
  12. 如請求項11之溫度控制器，其中該溫度控制器進一步包括一感應器；及其中該溫度控制器經由該處理器以基於藉由該感測器獲得之該流體的一黏度指示符而調整該流體的該溫度。
  13. 如請求項11之溫度控制器，其中該流體係在霧化之後供應至一燃燒室之一重油殘餘燃料。
  14. 一種在霧化之前調節一流體的黏度之方法，該方法包括：在於一導管中流動之該流體藉由流體連接至該導管之一霧化器霧化之前，經由與一處理器連通之一感測器，將該流體的黏度之一指示符提供至該溫度控制器之該處理器；在霧化之前，經由調適該溫度控制器之該處理器，而調整該流體的一溫度，係基於：該流體的該經量測黏度指示符；及該溫度控制器之一熱通量率，該溫度控制器之該熱通量率經組態以隨著在該流體的一目標霧化溫度與該流體的一焦化溫度之間之一差增加及減少，而分別增加及減少。
  15. 如請求項14之方法，其中在霧化之前，經由一處理器調適該溫度控制器，而調整該流體的該溫度包括：經由一傳熱介質間接地加熱該流體。
  16. 如請求項15之方法，其中經由來自一燃燒室之一煙道氣體加熱該傳熱介質。
  17. 如請求項14之方法，其中該流體係在霧化之後供應至一燃燒室之一重油殘餘燃料。
  18. 一種在霧化之前調節一流體的黏度之系統，該系統包括：一處理器；一溫度控制器，其包含一傳熱表面且與該處理器電連通(electronic communication)；一感測器，其與該處理器電連通，使得，在霧化之前，該感測器將在該導管中流動之該流體的一黏度之一指示符提供至該處理器；其中該處理器經組態以基於以下而經由該溫度控制器調整該流體的該溫度：該流體的該經量測黏度指示符；及該溫度控制器之一熱通量率，該溫度控制器之該熱通量率經組態以隨著在該流體的一焦化溫度與該流體的一目標霧化溫度之間之一差增加及減少，而分別增加及減少。
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