Смеситель Советский патент 1992 года по МПК B01F5/04 

Изобретение относится к энергетике и химии и может быть использовано при подготовке к сжиганию топливосодержащих жидких отходов при термическим обезвреживании сточных вод или топливоподготов- ке для отопления промышленных печей и котельных агрегатов обеспечивая при этом экологическую защиту окружающей среды.

Известен смеситель для различ-ных жидких сред, содержащий корпус с подво- дящими и отводящими патрубками, соосно установленные в корпусе сопло и диффузор с закрепленной на сопле поперек его оси перегородкой, разделяющей корпус на камеры предварительного и окончательного смешения, причем на входе в сопло и на отводящем патрубке установлены перфорированные насадки.

Известный смеситель обеспечивает качественное смешение и диспергирование жид- костей, однако, в условиях эксплуатации при подаче жидкостей на перемешивание наблюдается изменение давления перемешиваемых жидкостей, т.к. они подаются непосредственно в смеситель от разных ис- точников, при этом даже незначительное изменение давление перед входными патрубками, приводит не только к нарушению технологического процесса при перемешивании жидкостей, но даже может вызвать передавливание одной среды в подводимом патрубке через смеситель в другой патрубок и вывести смеситель из технологического процесса при перемешивании разнородных жидкостей различной плотности, что в конеч- ном итоге отражается на качестве перемешивания.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является смеситель для различных жидких сред, содержащий сообща- ющиеся между собой через цилиндрический коллектор и тангенциальные боковые патрубки камеры предварительного (высокого давления) и окончательного (низкого давления) смешения, причем камера окончательного смешения имеет конфузорную и диффузорные части, соединенные соответственно с входом и выходом внутреннего сопла, смеситель снабжен дополнительным соплом, выполненным в форме цилиндрической спирали с уменьшающейся к периферии высотой витков и установ- ленной коаксиально с центральным патрубком, при этом выходной срез этого сопла снабжен перфорированной накладкой и наконечником, а основание соединено с перегородкой, камера предварительного смешения снабжена сферической заглушкой, в которой закреплен входной срез патрубка, а сопловой наконечник центрального патрубка, наконечник дополнительного сопла и внутреннее сопло выполнены сменными.

Известный смеситель обеспечивает высокую эффективность процесса смешения в основном обводненных топлив. Однако в данной конструкции, возможно перемешивание не более чем двух жидких сред из-за отсутствия патрубков, необходимых для подключения при перемешивании дополнительной среды, создающей после перемешивания повышенный топливный эффект при сжигании в топливоиспользующих установках.

Цель изобретения - повышение надежности работы смесителя, улучшение качества смешения.

Поставленная цель достигается тем, что в смесителе, содержащем сообщающиеся между собой через цилиндрический коллектор камеры предварительного и окончательного смешения, внутреннее сменное сопло, при этом камера окончательного смешения имеет кофнузорную и диффузорную части соединенные соответственно с входом и выходом внутреннего сопла, тангенциальные боковые патрубки и центральную камеру с дополнительным соплом, установленным перед внутренним соплом, согласно изобретению в камере предварительного смешения коаксиально расположена дополнительная камера с тангенциальным входным и выходными патрубками, причем выходные патрубки имеют сопловые наконечники и размещены на одинаковом расстоянии друг от друга по периметру дополнительной камеры в одной вертикальной плоскости с входным патрубком камеры предварительного смешения, центральная камера является регулируемой, имеет входной тангенциальный патрубок и расположена коксиального камере предварительного смешения и дополнительной камере. По оси центральной регулируемой камеры установлен подвижный шток, на одном конце которого имеется клапан, а на другом - регулирующий элемент. Коллектор, соединяющий камеры предварительного и окончательного смешения, посредством боковых тангенциальных патрубков дополнительно соединен с диффузорной частью камеры окончательного смещения. Боковые тангенциальные патрубки имеют на выходе диффузоры с калиброванными сменными соплами.

На фиг.1 показан предлагаемый смеситель, общий вид; на фиг,2 - то же, разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1.

Смеситель состоит из цилиндрической камеры предварительного смешения 1 с

тангенциально подсоединенным к ней входным патрубком 2, имеющим запорно-регу- лирующее устройство 3.

С одной стороны камера 1 ограничена жестко присоединенным конусом 4 с коллектором 5, который в свою очередь, соеди- нен с конфузорной частью камеры окончательного смешения 6. Конфузор 6 через сменное сопло 7 соединен с диффузорной частью 8 камеры окончательного смешения 9. На выходном торце камеры 9 установлено фланцевое крепление 10. Второй торец камеры 1 ограничен заглушкой 11 с фланцевым соединением 12, посредством которого соос- но с камерой 1 и внутри ее размещена допол- нительная камера 13 с тангенциально присоединенными патрубками 14 с соплами 15. Патрубки 14 размещены на внешней образующей дополнительной камеры 13 с рав- ноудалением друг от друга и в одной вертикальной плоскости по отношению к входному патрубку 2.

При этом патрубки 14 выполнены таким образом, что направление движения потока среды во входном патрубке 2 совпадает с направлением потока при выходе среды из сопел 15, причем подача жидкой среды, подлежащей перемешиванию, в дополнительную камеру 13, обеспечивается через входной патрубок 16 выполненный с тангенциальной врезкой, а организованное вращательное движение потока среды обеспечено с наименьшим гидравлическим сопротивлением при выходе из сопловых патрубков 14,

Дополнительная камера 13 с торцов ограничена фланцевыми заглушками 17, через центральную ось которых проходит регулируемая камера 18 с внутренним размещением по ее оси подвижного штока 19с клапаном 20 на одном торце и регулирующего устройства 21 на другом. Причем, сопло 22 регулируемой камеры 18 расположено в конфузорной части перед соплом соплового устройства 7.

Для подачи перемешиваемой жидкости в регулируемую камеру 18, она снабжена входным патрубком 23 с запорно-регулиру- ющим устройством с электроприводом.

Дополнительная камера 13 также снабжена запорно-регулирующим устройством 24, установленным на входном патрубке 16 Кроме того, коллектор 5 дополнительно соединен с камерой окончательного смешения 9 через выходные тангенциально выполненные патрубки 25 коллектора 5 посредством соединенных трубопроводов 26 с диффузорами 27 с тангенциальной врезкой в камеру 9, причем перед диффузорами

27 установлен сменные калиброванные сопла 28.

Смеситель работает следующим образом.

Жидкое топливо из системы топливоподготовки подается через запорно-регули- рующее устройство 3 и входной патрубок 2 в камеру предварительного смешения 1, получая при этом вращательное движение

0 потока вследствие его тангенциального ввода в камеру 1, одновременно при этом через запорно-регулирующее устройство 24 и входной патрубок 16 обеспечивают подачу среды, подлежащей смешиванию с рабочей

5 средой, в дополнительную камеру 13, которая также получает вращательное движение в камере 13 вокруг регулирующей камеры 18 за счет тангенциального ввода жидкости через патрубок 16, при этом, учитывая то, что

0 выходные патрубки 14 совпадают с направлением потока заданным при его входе в дополнительную камеру 13, движение жидкости имеет наименьшее гидравлическое сопротивление при ее входе в выходные

5 патрубки 14 и через сопла 15, жидкость с высокой скоростью поступает в камеру высокого давления 1, где под воздействием скорости рабочей жидкости происходит интенсивная турбулизация двух разнородных

0 потоков по удельной плотности, после чего смесь через переходной конус 4 поступает в коллектор 5, при этом активно перемешиваясь.

В коллекторе 5 происходит сложный фи5 зический процесс активной турбулизации жидкости при разделении потока жидкости на несколько самостоятельных при движении потоков,

При этом, часть жидкости поступает в конфузор соплового устройства и через со0 пло выходит в диффузор бив камеру низкого давления 9

Часть жидкости разделяется по выходным, тангенциально выполненным, патрубкам 25 и через соединительныетрубопроводы

5 26 и сменные калиброванные сопла 28 смесь жидкости поступает в тангенциально врезанные в камеру 9 диффузоры 27.

При выходе из сопел 28 жидкость резко снижает свою скорость в диффузоре 27 с

0 образованием интенсивного турбулизаци- онного процесса, вызывающего дисперга- цию двух или нескольких разнородных сред причем процесс еще более интенсифицируется при объединении потоков в камере низ5 кого давления 9.

Например при подаче жидкого топлива - мазут через патрубок 2 в камеру 1, а через патрубок 16 в камеру 13 известкового молока, под действием давления жидкие среды

получают вращательное движение в камере 1 за счет истечения известкового молока у камеры 13 через патрубок 17 с соплами 15. причем процесс перемешивания интенсифицируется за счет устранения сил, создаваемых тангенциально-выполненными патрубками 2 и 14.

При разделении потока жидкой среды в коллекторе 5 посредством патрубков 25 с соединительными трубопроводами 26 и диффузорами 27 заканчивается процесс диспергирования топлива в камере низкого давления 9. Причем по патрубку 23 подают для перемешивания либо отработавшую срок эмульсию, либо обводненные масла, не подлежащие регенерации, через сопло 22 при регулировке выходного сечения клапаном 20. Поэтому при выходе из камеры окончательного смешения 9 получают сплошную топливную композицию, улучшающую топливный процесс при горении в топливоиспользующих установках.

Выполнение смесителя с несколькими независимыми входными патрубками с элек- трофицированными регулирующими устройствами, позволяет подавать в смеситель различные жидкие компоненты в определенном соотношении по количеству и величине необходимого давления, что создает возможность готовить сложные топливные композиции, например, угле-водо-мазутные суспензии или топливные смеси с присадками, нейтрализующими вредные примеси в продуктах сгорания, например: мазут + известковое молоко + отработанное масло, не под- лежащее регенерации, или эмульсия, подлежащая уничтожению.

Обычно в топливо, подлежащее к сжиганию, содержащее сернистые соединения, с целью нейтрализации серы, в ядро факела горения производят подачу известкового молока, при этом снижается температура горения, уменьшается образование окислов азота, а сера при высокой температуре вступает в химическую реакцию и переходит в СаЗОз и CaSO/q с последующим удалением твердых остатков через систему золоулавливания.

Организация дисперсности мазута с соответствующим подогревом создает условия стабильного горения факела при наличии влаги в топливе и других присадок, снижающих уровень вредных примесей в отходящих дымовых газах после горения.

В этом случае жидкость различной плотности подлежат интенсивному перемешиванию в смесителе до высокой степени

диспергирования, что возможно путем последовательно-параллельного ввода компонентов в смеситель для перемешивания. Причем интенсивность перемешивания

зависит от величины турбулизации вводимых жидкостей, от способов изменения направления и разделения потоков жидкостей различной плотности с одновременным рас- пыливанием разделенных потоков в конфузорных и сопловых устройствах.

При этом смеситель возможно устанавливать непосредственно перед горелочны- ми устройствами при сжигании продуктов сгорания с наименьшими затратами при

транспортировке и перемешивании необходимых компонентов топливных составляющих.

Использование предлагаемого смесителя позволит улучшить качество перемешивания и диспергации жидкостей, получить топливные композиции с низким содержанием вредных примесей в отходящих дымовых газа после горения. Формула изобретения

1. Смеситель, содержащий цилиндрический коллектор, камеры предварительного и окончательного смешения, внутреннее сменное сопло, установленное между конфузорной и диффузорной частями камеры окончательного смешения, тангенциальные боковые патрубки и центральную камеру, коаксиальную камере предварительного смешения, с дополнительным соплом, установленным перед внутренним соплом, отличающийся тем,

что, с целью повышения надежности смесителя и улучшения качества смешения, смеситель снабжен дополнительной камерой и входным и выходными патрубками, установленной ко- аксиально внутри камеры предварительного

смешения, при этом выходные патрубки снабжены сопловыми наконечниками и расположены равномерно по периметру дополнительной камеры в одной плоскости с входным патрубком камеры предварительного смешения, центральная камера снабжена подвижным штоком с клапаном на одном конце и средством регулирования на другом, коллектор соединен с выходной частью камеры окончательного смешения тангенциальными

боковыми патрубками, снабженными в месте соединения с последней диффузорами с калиброванными сменными соплами.

2. Смеситель поп 1,отличающий- с я тем, что входные патрубки камер

предварительного и окончательного смешения и центральной камеры выполнены тангенциальными.

Изобретение относится к энергетике и химии, может быть использовано при подготовке к сжиганию топливосодержащих жидких отходов и позволяет повысить надежность работы смесителя и качество 23 -н , ЯП 2115 I Н Н -- . смешения. Смеситель состоит из камер предварительного 1 и окончательного смешения. Камера окончательного смешения включает диффузную 6 и конфузорную 8 части, между которыми установлено внутреннее сменное сопло 7. Внутри камеры предварительного смешения размещены дополнительная и центральная камеры. Последняя снабжена подвижным штоком 19. Выходное сопло центральной камеры размещено на входе сопла 7. Выходные патрубки дополнительной камеры выполнены тангенциально. За камерой 1 установлен коллектор 5, соединенный тангенциальными боковыми патрубками с выходной частью 9 камеры окончательного смешения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. СО С SJ О 4 С 00 СП

01

S89179Z.L

ТгпФ

У Фиг F