Устройство для приготовления водотопливных эмульсий

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики . Цель изобретения -упрощение и повышение экономичности работы. Устройство работает по принципу объемного дозирования. Автоматизированным процессом приготовления водотопливной эмульсии (ВТЭ) управляет блок 10 управления , работающий по заданному алгоритму. Для блока управления разработана принципиальная электросхема. Из емкости 1 топлива через фильтр 8 насосом 5 через электроуправляемый клапан 17 и механический невозвратный клапан 21 топливо зака

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ф00g()2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4781029/26 (22) 11.01.90 (46) 07.04.92. Бюл, М 13 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) В.M.Ñóìåíêîâ, А.И.Урбанович и О.Н.Бородино (53) 66.012.52 (088.8) (56) Тув И.А. Сжигание обводненных мазутов в судовых котельных установках. Л.: Судостроение, 1968, с.21 — 24, Авторское свидетельство СССР

hL 1507433, кл. В 01 F 3/08, G 01 F 11/28. (sx)s В 01 FЗ/08, G01 F11/08, С 05 D 27/00 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

ВОДОТОПЛИВНЫХ ЭМУЛЬСИЙ (57) Изобретение относится к области теплоэнергетики, Цель изобретения — упрощение и повышение экономичности работы. Устройство работает по принципу объемного дозирования. Автоматизированным процессом приготовления водотопливной эмульсии (ВТЭ) управляет блок 10 управления, работающий по заданному алгоритму.

Для блока управления разработана принципиальная электросхема. Из емкости 1 топлива через фильтр 8 насосом 5 через электроуправляемый клапан 17 и механический невозвратный клапан 21 топливо зака. 1724340 чивается в емкость 4 до верхнего положения датчика 12 уровня, после чего закрывается электромагнитный клапан 18, открывается электромагнитный клапан 19 и топливо закачивается в емкость 3 до верхнего уровня 13, После заполнения емкости 3 топливом закроется электромагнитный клапан 17, насос 5 выключается. Включается насос-диспергатор .9 и топливо поступает через механический проходной клапан 26 на его всасывающую сторону и проходит в емкость 3 через невозвратный клапан 22 и электромагнитный кла пан 19. Параллельно с ним включается насос

6 перекачки нефтесодержащих вод (НСВ) и нефтеостатков (НО), которые через механические клапаны 24, фильтр 30 и электромагнитный клапан 20 поступают к механическому

Изобретение относится к области теплоэнергетики, может применяться там, где необходимо диспергировать жидкости с жидкостями, например воду и органическое топливо.

Известна система подготовки к сжиганию обводненных мазутов в судовых котельных установках, содержащая емкость хранения обводненного топлива, трубопровод подачи обводненного топлива, перекачивающий насос, расходную емкость, датчик терморегулятора, терморегулятор, электромагнитный клапан, трубопровод подачи пара или газа, подогреватель, барботажную трубу, регулирующие клапаны.

Приготовление водотопливной эмульсии (БТЭ) осуществляется барботажем пара (газа) в обводненное топливо при одновременном подогреве поверхностными подогревателями, Интенсивность перемешивания зависит от температуры нагрева ВТЭ и количества подаваемого пара.

При этом подогрев обводненного топлива в расходной цистерне поверхностными подогревателями и барботажем газообразным агентом (паром или газом) должны осуществляться одновременно, что ведет к дополнительному расходу энергии, В противном случае, при нагреве обводненного топлива без барботажа произойдет вспенивание топлива и выброс его из расходной цистерны.

Пар (газ) на барботаж должен подаваться с большим давлением и расходом, достаточным для преодоления общего сопротивления барботажного трубопровода, сил внутреннего натяжения вязкого топ5

35 клапану 25, регулирующему подачу НСВ и

Н0 на всасывающую сторону насоса-диспергатора 9, При движении верхнего уровня датчиком 14 отключится насос-диспергатор

9 и насос 6, электромагнитные клапаны 19 и

20 закроются. И система некоторое время находится в режиме ожидания. Как только датчик 11 нижнего уровня в емкости 4 займет нижнее положение, так откроется электромагнитный клапан 19, включится насос-диспергатор 9, ВТЭ снова диспергируется и прокачивается в емкость 4. Когда

ВТЭ из емкости 3 не хватит для того, чтобы сработал датчик 12 уровня, срабатывает датчик 16 нижнего уровня емкости 3 и, отключая схему, возвращает ее к исходному состоянию алгоритма. 1 табл„2 ил. лива и гидростатического столба топлива в цистерне. Все это ведет к дополнительным затратам энергии, Барботаж паром нужно проводить только при температуре водотопливной смеси, когда вода кипит в топливе, что делает невозможной регулировку ВТЭ по вязкости и ведет к дополнительным затратам энергии.

B противном случае, при недогреве до температуры кипения воды в водотопливной смеси поступающий пар будет конденсироваться, что ведет к дополнительному неконтролируемому обводнению топлива. При этом ухудшается перемешивание ВТЭ, так как пузырьки пара не получают возможность проходить через весь слой ВТЭ в виде газа. В случае перегрева ВТЭ свыше температуры кипения воды в водотопливной,смеси происходят неконтролируемое обезвоживание ВТЭ и испарение легких фракций топлива.

Если барботировать топливо только сжатым газом, температура которого низка относительно водотопливной смеси, ухудшается качество приготовления ВТЭ. Это потребует дополнительных затрат либо на подогрев газа, либо на интенсификацию подогрева поверхностными нагревателями водотопливной смеси.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для приготовления водотопливных эмульсий, содержащее емкости топлива и нефтесодержащих вод (НСВ) и нефтеостатков (НО), емкости для приготовления и отбора

ВТЭ с установленными в них датчиками уровня, насос-диспергатор с приводом, 1724340 блок управления и линии подачи воды и топлива, включающие в себя системы очистки, подогрева, насосы подачи топлива и

НСВ, клапаны механические, запорные и электромагнитные.

Недостатками известного устройства являются: неизбежность прокачивания НСВ и НО по топливному трубопроводу при последующем прокачивании топлива в емкость приготовления ВТЭ приводит к избыточной обводненности ВТЭ; неудачное место установки подогревателя, потому что в момент режимов диспергирования и ожидания его необходимо отключать (новый блок автоматики и т.д.); при обводненности ВТЭ, достигающей

30, расслоение воды и топлива остается после закачивания этих компонентов в емкость приготовления, поэтому режим диспергирования довольно продолжителен (около 1 ч); сложность электросхемы и ее стоимость за счет реле времени и электромагнитного клапана.

Целью изобретения является упрощение схемы и повышение экономичности работы установки.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для приготовления водотопливных эмульсий, содержащем емкости топлива и нефтесодержащих вод, емкости для приготовления и отбора ВТЭ с установленными в них датчиками уровня, насос-диспергатор с приводом, блок управления и линии подачи воды и топлива, включающие в себя системы очистки, подогрева, насосы подачи топлива и нефтесодержащих вод, эапорные и электромагнитные клапаны, выход емкости НСВ связан с всасывающей стороной насоса-диспергатора через последовательно соединенные фильтр, насос подачи, электромагнитный и регулировочные клапаны, а выход емкости топлива связан с входами емкостей приготовления и отбора ВТЭ через дополнительно установленный невозвратный клапан, который своим входом связан с электромагнитным клапаном, расположенным после насоса подачи топлива, а выходом — с электромагнитными клапанами, установленными на входе в емкости приготовления и отбора ВТЭ, причем в линии подачи топлива, связанной с выходом насоса-диспергатора установлен дополнительно второй невозвратный клапан, вход которого связан с насосом-диспергатором, а выход — с выходом первого невозвратного клапана и электромагнитными клапанами, расположенными на входе емкостей приготовления и отбора ВТЭ, при этом на выходе емкости топлива установлен фильтр, кроме того, между всасывающей стороной насоса-диспергатора и выходом

40 из емкости отбора ВТЭ дополнительно установлен механический запорный клапан, а емкость приготовления ВТЭ дополнительно снабжена двумя датчиками уровня, один из которых установлен с возможностью контроля наличия топлива, а другой — с возможностью контроля верхнего уровня заполнения емкости, соответствующего заданной обводненности ВТЭ.

На фиг, 1 показано устройство; на фиг, 45

50 жим предусмотрен на случай, когда емкости

3 и 4 не имеют топлива и датчики 11-16 уровня находятся в нижнем положении, В емкости 1 топлива установлен подогрева10 тель 7, который его нагревает.

При подаче питания на схему блока 10 управления открываются электромагнитные клапаны 17 — 18, включается насос 5 перекачки топлива и через фильтр 8 и механический невозвратный клапан 21 оно подается в емкость 4 до верхнего положения датчика 12 уровня. По достижении этого

20 уровня срабатывает блок 10 управления, включается насос 5 перекачки топлива и закрываются электромагнитные клапаны 17 и

18, Через расходные механические клапаны

27 и 28, которые при необходимости открываются, топливо будет поступать в энергетическую установку для работы

25 топливоиспользующего агрегата на чистом топливе.

Во втором режиме наливают чистое топливо в емкость 3 приготовления ВТЭ. В результате использования товарного топлива топливоиспользующим агрегатом датчик 12 уровня опустится в нижнее положение, сработает блок 10 управления, откроются элек30

35 тромагнитные клапаны 17 и 19; включится насос 5 перекачки топлива и через фильтр 8

2 — электросхема управления, Устройство содержит емкость 1 для топлива, сборную емкость 2 НСВ и Н0, емкость

3 для приготовления ВТЭ, емкость 4 отбора

55 ВТЭ или чистого топлива, насос 5 перекачки топлива, насос 6 перекачки нефтесодержащих вод, подогреватели 7, фильтры 8 и 30, насос-диспергатор 9, блок 10 управления, датчики 11 — 16 уровня, электромагнитные клапаны 17 — 20, невозвратные клапаны 21—

22, механические запорные клапаны 23 — 29, Устройство приготовления ВТЭ работает следующим образом, В первоначальный момент механиче5 ские запорные клапаны 23 — 27 открыты, а клапаны 28 и 29 закрыты.

В первом режиме наливают товарное топливо в емкость отбора ВТЭ, Данный ре1724340 и невозвратный клапан 21 топливо поступит в емкость 3 приготовления ВТЭ до верхнего уровня 13, после чего срабатывает блок 10 управления и закрывается электромагнитный клапан 17, а насос 5 перекачки топлива останавливается.

В третьем режиме диспергируют НСВ и

НО с товарным топливом. Включается насос-диспергатор 9 и через механический проходной клапан 26 топливо из емкости 3 поступает на его всасывающую сторону, на нагнетающей стороне топливо проходит через невозвратный клапан 19 в емкость 3. Во время включения насоса-диспергатора 9 параллельно с ним включается насос 6 перекачки НСВ и НО, которые через механический клапан 24, фильтр 30 и электромагнитный клапан 20 поступают к механическому клапану 25, который регулирует подачу НСВ и НО на всасывающую сторону насоса-диспергатора 9, Насос-диспергатор

9 (ДВПИ вЂ” 1) делает высококачественную эмульсию за один проход с дисперсностью фазы б = 5 — 15, которая является наиболее предпочтительной. Поэтому в емкость 3 поступает готовая ВТЭ, Клапаном 25 регулируют время достижения верхнего уровня датчика 14, когда в емкости 3 будет приготовлена эмульсия с заданной обводненностью мР, например 10, Этот режим считается экономичным, так как зкономия топлива в этом режиме наиболее вероятна, Если необходимо приготовить ВТЭ с w =

=30 для сжигания их совместно с товарным топливом (термическое обезвреживание), то необходимо установить датчик 15 уровня и переключатель, который отключит показания датчика 14 и примет показания датчика

15, Таким же образом включена дозировка различных присадок в топливо любых топливоиспользующих агрегатов. По достижении уровня датчика 14 или 15 (wÐ = 10 или

30 ) и перевода их в верхнее положение они передадут сигнал в блок 10 управления и тогда отключится насос-диспергатор 9 и насос 6 перекачки НСВ и НО, а электромагнитные клапаны 19 и 20 закроются.

В четвертом режиме ожидают момент, когда топливо израсходуется из емкости 4 расхода ВТЭ и датчик 11 уровня опустится в нижнее положение.

В пятом режиме происходит перелив

ВТЭ из емкости 3 приготовления ВТЭ в емкость 4 ее отбора, Как только датчик 11 нижнего уровня в емкости 4 отбора ВТЭ займет нижнее положение, сигнал поступает в блок

10 управления, Откроется электромагнитный клапан 19, включится насос-диспергатор 9 и ВТЭ, даже если у нее произошла какая-то миграция капель воды вниз и ее

5

35 коагуляция, снова диспергируется и прокачивается в емкость 4. Расход редко бывает постоянным, поэтому примем его крайние значения: малый и большой, т.е, такой, когда

ВТЭ из емкости 3 не хватит для того, чтобы сработал датчик 12 уровня, вот тогда срабатывает датчик 16 нижнего уровня емкости 3 и, отключая схему, возвращает ее к исходному состоянию алгоритма, начиная с второго режима.

Если емкости 1 и 2 расположены выше к емкостям 3 и 4, то в этом случае в насосах

5 и 6 необходимость отсутствует. Экспериментально доказано, что электромагнитные клапаны обратное давление почти не держат, поэтому вместо электромагнитного клапана установлены невозвратные клапаны 21 и 22.

Механический клапан 29 установлен с возможностью после длительной стоянки устройства для приготовления ВТЭ приготовить ВТЭ как в емкости 3, так и в емкости 4 из оставшейся там ВТЭ, Этот процесс производится в ручном исполнении и только после этого переводится на автоматический режим работы.

В таблице показана последовательность включения-выключения реле в различных режимах работы системы приготовления ВТЭ.

Условные обозначения; Н-поплавок датчика уровня находится в нижнем положении;  — поплавокдатчика уровня находится в верхнем положении; X — катушка реле или электромагнитного клапана под питанием; л- катушка реле или электромагнитного клапана без питания.

Формула изобретения

Устройство для приготовления водотопливных эмульсий, содержащее емкости топлива и нефтесодержащих вод, емкости для приготовления и отбора водотопливных эмульсий с установленными в них датчиками уровня, насос-диспергатор с приводом, блок управления и линии подачи воды и топлива, включающие в себя системы очистки и подогрева; насосы подачи топлива и нефтесодержащих вод и механические, запорные и электромагнитные клапаны,.о тл ичающееся тем,что,сцельюупрощения и повышения экономичности работы, выход емкости нефтесодержащих вод связан с всасывающей стороной насоса-диспергатора через последовательно соединенные фильтр, насос подачи нефтесодержащих вод, электромагнитный и регулировочные клапаны, а выход емкости топлива связан с выходами емкостей приготовления и отбора водотопливных эмульсий через дополнительно установленный невоз1724340

Ремни работе

Налив топлива в раскоднуо емкость

Налив топлива ° сме сительнуо емкость

Ракии дислергироааник

Ремни омиданнл

Перелив толливнод смеа сН ма смеснтельнод в расходную емкость

I гк7

Составитель В,М.Суменков

Редактор Jl, Ãðàrèë J!o Техред М,Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 1133 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вратный клапан, который своим входом связан с электромагнитным клапаном, расположенным после насоса подачи топлива, а выходом — с электромагнитными клапанами, установленными на входе в емкости приготовления и отбора водотопливных эмульсий, причем в линии подачи топлива, связанной с выходом насоса-диспергатора, установлен дополнительно второй невозвратный клапан, вход которого связан с насосом-диспергатором и электромагнитными клапанами, расположенными на входе емкостей приготовления и отбора водотопливных эмульсий, при этом

I !

I !

I

I

1 !

1

I

I

1 .1

1

1 .!

I ! ! ! !

I .!

I на выходе емкости топлива установлен фильтр, кроме того, между всасывающей стороной насоса-диспергатора и выходом из емкости отбора водотопливных эмульсий

5 дополнительно установлен механический запорный клапан, а емкость приготовления водотопливных эмульсий дополнительно снабжена двумя датчиками уровня, один из которых установлен с возможностью конт10 роля наличия топлива, другой — с возможностью контроля верхнего уровня заполнения емкости, соответствующего заданной обводненности водотопливной эмульсии.