УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ КОМПОЗИЦИИ Российский патент 2004 года по МПК C10L1/32 

Изобретение относится к установкам для приготовления топливных композиций, представляющих собой эмульсии и суспензии, и может быть использовано в топливной энергетике.

Известна установка для приготовления водоугольной суспензии, включающая классификатор суспензии, мельницу и линию подачи в мельницу воды. Причем в качестве мельницы она включает вертикальную волновую вибромельницу с последовательно соединенными пятью камерами с одной или двухмассной колебательной системой. Подачу угля, воды и дополнительно пластификатора осуществляют в первую камеру, заполненную шарами диаметром 40 мм. Первая, вторая и третья камеры отделены друг от друга перфорированной перегородкой с диаметром отверстий 10 мм, вторая камера заполнена шарами диаметром 40 мм, третья камера заполнена шарами в три слоя диаметром 30, 40 и 30 мм. Третья камера отделена от четвертой перфорированной перегородкой с отверстиями диаметром 12 мм. Четвертая камера заполнена шарами диаметром 30 мм и отделена от пятой камеры перфорированной перегородкой с отверстиями диаметром 12 мм. Пятая камера заполнена шарами диаметром 23 мм и отделена от выхода из мельницы перфорированной перегородкой диаметром отверстий 8 мм (RU 2178453, С 10 L l/32, 27.10.2002).

Известна установка для получения топливных эмульсий, включающая резервуар, оборудованный смесителем и циркуляционным насосом (лучше шестеренчатого типа), имеющим патрубки для отвода жидких компонентов эмульсии в циркуляционную линию, которые расположены в зоне разделения жидкости на 2 слоя. При приготовлении эмульсии резервуар заполняют водой и топливом, устанавливают расход компонентов эмульсии и откачивают их в циркуляционную линию через патрубки, расположенные в зоне раздела нефтяного и водного слоев и в нижней части резервуара. Смесь пропускают через смеситель и возвращают в резервуар. Операцию повторяют 2-3 раза, затем отводят готовую топливную эмульсию из установки через клапан (JР 55-73975, В 01 F 3/08, 25.12.1981).

Более близким к данному изобретению по сущности и достигаемому результату является установка для получения топливной композиции, включающая загрузочный бункер для подачи топлива и воды, коллоидную мельницу (диспергатор), состоящую из вращающейся и стационарной секций, каждая из которых представляет собой крыльчатку и конический диск, насаженные на перемещающуюся вдоль вала втулку. Конические рабочие поверхности могут быть гладкими или рифлеными. Зазоры между рабочими поверхностями устанавливают при помощи специального приспособления, их величина составляет 0,05-4 мм. Корпус диспергатора имеет двойные стенки, между которыми циркулирует горячая вода для подогрева диспергирующей смеси и путем продавливания смеси через узкий зазор между ротором и статором (0,05-4 мм) происходит эмульгирование смеси. При использовании тяжелого нефтяного топлива его следует подогреть до 60-80°С. Воду также могут подогревать. Получают водотопливную эмульсию или суспензию со средним размером частиц дисперсной фазы 3-10 мкм (В.М.Иванов, Б.В.Канторович “Топливные эмульсии и суспензии”, М., 1963, с.56-57).

Недостатком известных установок является невозможность получения эмульсий и суспензий с достаточно высокой стабильностью и длительными сроками хранения.

Целью данного изобретения является обеспечение возможности получения высокодисперсных однородных эмульсий и суспензий, обладающих достаточно длительными сроками хранения.

Поставленная цель достигается с помощью установки для приготовления топливной композиции, включающей емкости для хранения исходных компонентов (топлива и воды), устройства для их подготовки, т.е. нагрева тяжелого нефтяного сырья или помола до требуемых размеров частиц твердого топлива, активацию воды в активаторе, дозаторы, трубчатый смеситель для предварительного смешения компонентов и подвод указанных компонентов к дисковому диспергатору, состоящему из неподвижного диска (статора) и вращающегося диска (ротора). Поверхности ротора и статора выполнены в виде конусов с концентрическими впадинами и выступами, пересеченными каналами. Ротор снабжен винтом или лопаточным диском, обеспечивающим подачу грубой смеси в рабочий зазор между дисками. Зазор между рабочими поверхностями желательно устанавливать в пределах (2-40)-10^-4м с помощью регулировочных колец. Предусмотрена возможность 1-3-кратного диспергирования смеси при прохождении через дисковый диспергатор.

В качестве топлива может быть использовано любое жидкое топливо, например мазут (ГОСТ-10585-75), моторное топливо ДТ (ГОСТ 1667-68), судовое высоковязкое топливо (ТУ 38.1011314-90 и ТУ 38.101567-87), каменноугольная смола и/или твердое топливо, например каменный уголь, бурый уголь, сланцы, различные шламы, смолы и др. В случае использования тяжелого жидкого топлива его следует подогреть до температуры 60-95°С. При использовании твердого топлива его следует предварительно измельчить до размера частиц менее 250 мкм.

Установка содержит 1 - дисковый диспергатор /эмульгатор/; емкости для хранения исходных компонентов 2 - /топлива/ и 3 - воды; 4 - активатор воды; 5 - устройства для подготовки топлива; 6 - дозатор топлива; 7 - дозатор воды; 8 - трубчатый смеситель для предварительного смешения; 9 - емкость для поддержания необходимой температуры.

Установка оснащена запорно-регулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой, в которую входят клапаны давления, датчики давления и температуры, расходомеры и влагомеры.

Установка работает следующим образом.

Используемое подогретое топливо из емкости для хранения 2 загружается /после необходимой подготовки в (5)/ в чистом виде или с добавлением в необходимом количестве подогретой воды, взятой из емкости 3 и активированной в любом известном активаторе 4 воды, с помощью насосов-дозаторов 6,7 через трубчатый смеситель для предварительного смешения 8 в дисковый диспергатор 1 или, в случае необходимости, в емкость 9, снабженную мешалкой и электрической кольцевой печью для поддержания необходимой температуры или дополнительного подогрева (60-95°С), из которой затем направляют подготовленную смесь в дисковый диспергатор 1.

В дисковом диспергаторе 1, в течение от 0,5 с до 10 мин проводится обработка смеси. В случае 2-3-кратного диспергирования в дисковом диспергаторе смесь может поочередно перекачиваться с помощью диспергатора из одной емкости в другую, причем температура в емкостях практически сохраняется в заданном диапазоне.

После диспергирования (в случае использования в качестве топлива мазута-100) количество частиц воды размером 1-2 мкм составляет 75%, а максимальный размер частиц воды не превышает 10 мкм.

После 3-кратного диспергирования в дисковом диспергаторе количество частиц воды размером 1-2 мкм составляет в среднем 85-90%, а максимальный размер частиц воды не превышает 5 мкм. Эмульсия устойчива до 20 суток.

Изобретение относится к установкам для приготовления топливных композиций, представляющих собой эмульсии и суспензии, и может быть использовано в топливной энергетике. Установка включает емкости для хранения исходных компонентов (топлива и воды), устройства для их подготовки, т.е. нагрева тяжелого нефтяного сырья или помола до требуемых размеров частиц твердого топлива, активацию воды в активаторе, дозаторы, трубчатый смеситель для предварительного смешения и подвод указанных компонентов к дисковому диспергатору. Диспергатор состоит из неподвижного диска (статора) и вращающегося диска (ротора). Поверхности ротора и статора выполнены в виде конусов с концентрическими впадинами и выступами, пересеченными каналами. Ротор снабжён винтом или лопаточным диском, обеспечивающим подачу грубой смеси в рабочий зазор между дисками. Зазор между рабочими поверхностями желательно устанавливать в пределах (2-40)-10^-4 м с помощью регулировочных колец. Установка позволяет получать высокодисперсные однородные эмульсии и суспензии с длительным сроком хранения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для приготовления топливной композиции, содержащей топливо и воду, включающая емкости для хранения исходных компонентов, устройства для их подготовки, дозаторы и подвод указанных компонентов к дисковому диспергатору, состоящего из неподвижного диска (статора) и из вращающегося диска (ротора), поверхности ротора и статора выполнены в виде конусов с концентрическими впадинами и выступами, пересечёнными каналами, отличающаяся тем, что предварительное смешение проводят в трубчатом смесителе, а устройство для подготовки воды включает активатор воды, установленный после емкости для хранения воды.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что зазор между ротором и статором установлен в пределах (2-40)·10^-4 м с помощью регулировочных колец.