СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЖИДКОГО ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ Российский патент 1997 года по МПК F23K5/00 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано на теплоэнергетических установках и в двигателях внутреннего сгорания.

Известен способ подготовки жидкого топлива к сжиганию путем его смешения с водой и последующего диспергирования [1]
Способ заключается в том, что топливо отбирают из нижней части расходного бака через несколько заборных патрубков. Для обеспечения надежности работы энергетических установок перед топливным трубопроводом установлен горизонтальный коллектор, в котором происходит выравнивание концентрации исходного топлива, в случае его неоднородной обводненности.

Известен способ подготовки жидкого топлива путем смешения его с водой и эмульгирования смеси, заключающийся в том, что дополнительно измеряют влажность топлива перед подачей его на смешение и устанавливают расход воды в соответствии с измеренным значением влажности [2]
Из топливного резервуара топливо подают по трубопроводу в смеситель. На трубопроводе установлен проточный влагомер диэлектрического типа, обеспечивающий постоянное измерение влажности. В смеситель подают воду из водяной емкости. Смесь воды и топлива направляют из смесителя в эмульгатор. На водяном трубопроводе установлены запорно-регулирующие органы. В устройстве имеется рециркуляционный контур с расходомером.

В зависимости от влажности исходного топлива исполнительный механизм запорно-регулирующего органа устанавливает расход воды, поступающей из водяной емкости, обеспечивая заданную влажность водотопливной смеси после эмульгатора.

Недостатком данного способа является невозможность получения однородной топливной эмульсии при использовании неравномерно обводненного топлива, что приведет к ненадежности работы энергетических установок.

Задачей изобретения является разработка способа подготовки жидкого топлива, неравномерно обводненного, имеющего локальные включения воды, обеспечивающего при его использовании эффективность и надежность работы энергетических установок.

Задача решается следующим образом.

Согласно изобретению, способ подготовки жидкого топлива к сжиганию заключается в его отборе из исходного топливного резервуара, измерение жидкости и направление на гомогенизацию несколькими потоками. Отдельным потоком на гомогенизацию подают воду. После гомогенизации осуществляют выравнивание концентрации полученной водотопливной эмульсии по объему путем направления потоков эмульсии по нескольким трубопроводам, L длины которых до смешения потоков отвечают неравенству:

где i поток топлива.

После смешивания потоков измеряют влажность водотопливной эмульсии и устанавливают расход воды в соответствии с измеренным значением и влажностью исходного топлива.

При увеличении влажности водотопливной эмульсии выше предельной снижают расход воды, подаваемой на гомогенизацию, а водотопливную эмульсию направляют в топливный резервуар или на повторную гомогенизацию.

Подача топлива на смешение в виде нескольких потоков осуществляется для более равномерного распределения локальных включений воды по всему объему исходного топлива, что обеспечивает получение более однородной эмульсии и соответственно, повышает надежность работы установки.

Выравнивание концентрации водотопливной эмульсии по объему обеспечивается за счет прохождения отдельными потоками водотопливной эмульсии различного пути, определяемого длинами трубопроводов. Соотношение между длинами трубопроводом получено экспериментально и обеспечивает эффективное выравнивание концентрации водотопливной эмульсии по объему. Фиксирование влажности водотопливной эмульсии перед подачей на энергетическую установку и соответственно, изменение расхода воды, направляемой на гомогенизацию, а также подачу водотопливной эмульсии на повторную гомогенизацию обеспечивает эффективность и надежность работы энергетической установки. Указанные характеристики непосредственно зависят от гомогенности эмульсии и равномерности распределения ее концентрации по объему. Новизна изобретения заключается в новой совокупности применяемых приемов подготовки топлива.

Изобретение отвечает критерию "изобретательский уровень". На чертеже схематично изображено устройство, в котором может быть реализован разработанный способ подготовки топлива для использования в энергетических установках.

Устройство содержит топливный резервуар 1, из которого топливо подают по магистральному трубопроводу 2. На последнем установлен проточный влагомер 3 диэлектрического типа с системой управления и контроля исходной влажности топлива 8. Далее по трубопроводам 4, 5, 6 топливо направляют в смеситель 7 гомогенизатора 9. Воду подают отдельным потоком из емкости 10 в смеситель 7, из которого смесь топлива и воды поступает в гомогенизатор 9 для получения водотопливной эмульсии. На водопроводе установлен расходомер 11, связанный с системой управления 8. Из гомогенизатора 9 осуществляется отбор водотопливной эмульсии по трубопроводам 12, 13, 14 и направление ее по магистральному трубопроводу 15 через переключающий клапан 19 в промежуточную емкость 20 и далее на энергетическую установку.

На магистральном трубопроводе 15 установлен проточный влагомер 16 диэлектрического типа для определения влажности водотопливной эмульсии, связанный с системой управления 17. Через переключающий клапан 19 водотопливная эмульсия может быть направлена по трубопроводу 18 на возврат в смеситель 7 или на возврат в топливную емкость 1.

Пример. Жидкое топливо мазут марки IFO- 180 влажностью 0,5-17% из топливного резервуара 1 по магистральному трубопроводу 2 с расходом 2 т/ч направляют в смеситель 7. Данные приведены в таблице.

По результатам, приведенным в таблице, видно, что использование предлагаемого способа позволит повысить эффективность работы дизельного двигателя на 2-5% при одновременном снижении сажистых частиц в продуктах сгорания в 5 раз в сравнении с сжиганием мазута, предварительно отсепарированного на специальном оборудовании.

Использование известного способа по прототипу не дает возможности получить водотопливную эмульсию равномерной гомогенности при наличии в исходном топливе локальных включений воды, в результате чего снижается эффективность работы двигателей.

Использование: на терплоэнергетических установках и в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: способ подготовки жидкого топлива к снижению заключается в его отборе из исходного топливного резервуара, измерение влажности и направление на гомогенизацию несколькими потоками. Отдельным потоком на гомогенизацию подают воду. После гомогенизации осуществляют выравнивание концентрации полученной водотопливной эмульсии по объему путем направления потоков эмульсии по нескольким трубопроводам, L длина которых до смешения потоков отвечают неравенству:

где
i - поток топлива. После смешения потоков измеряют влажность водотопливной эмульсии и устанавливают расход воды в соответствии с измеренным значением и влажностью исходного топлива. Использование предлагаемого способа позволит повысить эффективность работы дизельного двигателя на 25-5% при одновременном снижении сажистых частиц в продукта сгорания в 5 раз в сравнении с сжиганием мазута, предварительно отсепарированного на специальном оборудовании. 13 п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ подготовки жидкого топлива к сжиганию путем смешивания топлива с водой и гомогенизацию смеси, установления расхода воды в зависимости от влажности исходного топлива, отличающийся тем, что исходное топливо направляют на смешение с водой несколькими потоками, а после гомогенизации осуществляют выравнивание по объему концентрации водотопливной эмульсии путем повторного ее разделения на несколько потоков и их направления по трубопроводам, длины L которых до смешения потоков отвечают неравенству
L_i/L_i - 1 ≥ 1,
где i поток топлива,
при этом фиксируют влажность водотопливной эмульсии и расход воды дополнительно корректируют в соответствии с измеренным значением влажности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при повышении влажности водотопливной эмульсии выше предельной поток последней возращают в топливную емкость или на повторную гомогенизацию.