СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ Российский патент 1994 года по МПК F23K5/00 F23K5/12 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в тепловых и электрических агрегатах.

Известен способ подготовки жидкого топлива к сжиганию в топке теплового агрегата, включающий приготовление водно-топливной эмульсии в стационарной емкости, из которой водно-топливную эмульсию забирают и подают под избыточным давлением для сжигания.

Недостатком данного способа являются большие энергетические затраты на приготовление эмульсии, низкое качество эмульсии, сложность регулирования состава водно-топливной эмульсии в зависимости от режимов работы топки теплового агрегата.

В качестве прототипа выбран наиболее близкий по совокупности существенных признаков к заявляемому объекту способ подготовки жидкого топлива к сжиганию, включающий забор топлива из резервуара, дозирование воды и топлива, их смешивание, эмульгирование и подачу к форсунке. Недостатками известного способа являются также большие энергетические затраты на приготовление водно-топливной эмульсии, низкое качество эмульсии, невозможность поддержания заданной температуры эмульсии, подводимой к форсунке.

Данное изобретение позволит снизить энергетические затраты на подготовку водно-топливной эмульсии, повысить ее качество и обеспечить необходимый тепловой режим топливной эмульсии, поступающей к форсунке.

Для достижения указанного технического результата в способе подготовки жидкого топлива к сжиганию, включающем забор топлива из резервуара, дозирование воды и топлива, их смешивание, эмульгирование и подачу к форсунке, дозирование воды и топлива, их смешивание и эмульгирование ведут в дополнительной топливной магистрали, при этом дозирование воды и топлива осуществляют по соотношению 1: 2-3, полученную концентрированную эмульсию перед подачей к форсунке впрыскивают в смеситель магистрали подвода топлива и смешивают с чистым топливом, а оставшуюся часть топлива из основной топливной магистрали подают в резервуар.

Заявляемое изобретение отличается от прототипа тем, что дозирование воды и топлива, их смешивание и эмульгирование ведут в дополнительной топливной магистрали, при этом дозирование воды и топлива осуществляют до соотношения 1: 2-3, полученную концентрированную эмульсию перед подачей к форсунке впрыскивают в смеситель магистрали подвода топлива и смешивают с чистым топливом, а оставшуюся часть топлива из основной топливной магистрали подают в резервуар. Благодаря тому, что дозирование воды и топлива, их смешивание и эмульгирование ведут в дополнительной топливной магистрали при соотношении воды в топливе 1: 2-3, обеспечивается снижение энергетических затрат в 2,5-5 раз и повышение качества эмульсии, так как эмульгирование ведут при значительно меньшем массовом и объемном соотношении топлива, а впрыскивание полученной концентрированной эмульсии в смеситель магистрали подвода топлива, смешивание ее с чистым топливом перед подачей к фоpсунке, способствует получению рабочей топливной эмульсии в соотношении воды в топливе 1: 10-15, с минимальными энергетическими затратами, связанными только с процессом перемешивания. Перепуск части топлива из основной топливной магистрали в подогреваемый резервуар забора топлива позволяет поддерживать необходимый тепловой режим рабочей топливной эмульсии, поступающей к форсунке. Кроме того, предлагаемый способ позволяет избежать образования воздушных пробок в топливной системе.

На чертеже показан общий вид устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит топливный резервуар 1, сообщенный с основной топливной магистралью 2, магистралью 3 подвода топлива с форсункой 4 в топке 5, магистралью 6 возврата топлива и дополнительной топливной магистралью 7. Магистраль 3 подвода топлива содержит смеситель 8. Основная топливная магистраль 2 соединена с дополнительной топливной магистралью 7, включающей вентиль 9, расходомер 10, дисперсионную емкость 11, насос 12, диспергатор 13, разделитель 14. Дополнительная топливная магистраль 7 соединена со смесителем 8 и форсункой гомогенизации 15. Дисперсионная емкость 11 снабжена магистралью подвода воды 16 через вентиль 17 и расходомер 18. Резервуар 1 снабжен нагревателем 19. Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию осуществляют следующим образом. Топливо из резервуара 1 забирают насосом и под давлением подают в основную топливную магистраль 2, откуда оно поступает через магистраль подвода топлива в смеситель 8, в дополнительную магистраль 7 и магистраль возврата топлива 6. При этом в дополнительную топливную магистраль подают 20-30% общего количества топлива, которое проходит через вентиль 9, расходомер 10 в дисперсионную емкость 11. Одновременно в дисперсионную емкость 11 через магистраль подвода воды 16, вентиль 17, расходомер 18 подают воду в количестве 1: 2-3 к объему топлива. Дозирование воды и топлива регулируют вентилями 9 и 17, а фиксируют расходомерами 10 и 18. Затем топливо и воду смешивают и проводят крупнодисперсное эмульгирование в дисперсионной емкости 11. Далее, полученную крупнодисперсную эмульсию забирают насосом 12 и под давлением подают в диспергатор 13. Приготовленную концентрированную эмульсию из диспергатора 13 подают через разделитель 14 и впрыскивают в смеситель 8, где происходит смешивание концентрированной эмульсии с чистым топливом, и нормализация до рабочей топливной эмульсии соотношение воды в топливе 1: 10-15, далее эмульсию подают в форсунке 4 в топке 5. Часть концентрированной топливной эмульсии из диспергатора 13 через распределитель 14 подают к форсунке гомогенизации 15 в дисперсионную емкость 11 для повторного смешивания и эмульгирования топлива и воды, поступающих из магистралей 2 и 14 с тем, чтобы улучшить ее качество. Излишнее топливо из основной топливной магистрали 2 подают в магистраль возврата топлива 6 и далее в резервуар 1, где оно подогревается нагревателем 19, и таким же образом обеспечивается его необходимый тепловой режим.

Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию проиллюстрирован примером.

П р и м е р. Испытание предлагаемого способа проводили на мазуте марки М100 сжигаемого в котле ДК ВР-10-13, оборудованном двумя горелками типа ГМГ 5М, с центробежными паромеханическими форсунками. Котлоагрегат был снабжен системой приготовления эмульсии по предлагаемой схеме и по схеме, взятой за прототип. Сжигание всех видов топлива осуществляли при коэффициенте избытка воздуха ( α = 1,12-1,14).

Сравнение затрат энергии на приготовление водно-топливной эмульсии при заданном качестве топлива проводили по действительной затраченной энергии на приготовление единицы эмульсии при среднем диаметре частиц воды в топливе 8-10 мкм.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Результатами испытаний установлено, что затраты энергии на приготовление эмульсии в предлагаемом способе снижены в 2,77 раза, улучшилось качество эмульсии, независимо от режима работы топки, сохранилось тепловое состояние эмульсии, подводимой к форсунке, а, следовательно, сохранились постоянство вязкости и степень распыла топлива; полностью исключено образование воздушных пробок. (56) Бергауз А. Я. , Розенфельд Э. И. Повышение эффективности сжигания топлива в нагревательных и термических печах. Л. : "Недра", 1984, с. 55, 82.

Авторское свидетельство СССР N 1393997, кл. F 23 K 5/00, 1988 (прототип).

Использование: в топливных системах, в частности в способе подготовки топлива к сжиганию. Сущность изобретения: способ предусматривает забор топлива из резервуара, дозирование воды и топлива, их смешивание и эмульгирование в дополнительной топливной магистрали при соотношении воды и топлива 1 : (2 - 3), впрыскивание полученной концентрированной эмульсии в смеситель для смешивания с необходимым количеством чистого топлива, поступающего из основной топливной магистрали, подачу смеси к форсунке и возврат оставшегося количества чистого топлива из основной топливной магистрали в резервуар. 1 табл, 1 ил.

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ, включающий забор топлива из резервуара, дозирование воды и топлива, их смешивание, эмульгирование и подачу к форсунке, отличающийся тем, что дозирование воды и топлива, их смешивание и эмульгирование ведут в дополнительной топливной магистрали при массовом соотношении воды и топлива 1 : 2 - 3 с последующим впрыскиванием полученной концентрированной эмульсии в смеситель для смешивания с необходимым количеством чистого топлива, поступающего из основной топливной магистрали, подачей смеси к форсунке и возвратом оставшегося количества чистого топлива из основной топливной магистрали в резервуар.