使用蒸汽噴射泵對燃料油進行脫鹽的系統的製作方法

2023-08-05 08:04:21

專利名稱：使用蒸汽噴射泵對燃料油進行脫鹽的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於液體燃料脫鹽的系統和方法。
背景技術：
原燃料中可能含有各種鹽，這些鹽對發動機、渦輪機以及與燃料接觸的各種其他機器而言可能是腐蝕性的。因此，通常在將原燃料用於此類機器中之前對其進行脫鹽處理。脫鹽過程通常包括以下階段:將燃料加熱；向燃料中添加水；使燃料加速；以及將燃料和水的混合物注入離心機(centrifuge)中，從而使燃料與水分離。將燃料加熱可降低燃料油的粘性和密度，從而增加離心機的吞吐量(throughput)。向燃料中添加水可使燃料中的鹽轉移到水中，以便離心機進行分離後能夠產生純淨的燃料。通常，注入離心機中的燃料需要在由過程部件的製造商指定的範圍內。這些加熱、添加水以及燃料加速的階段可能既效率低下又成本高昂。因此，本發明掲示一種在單個過程中準備即將在離心機中進行脫鹽的燃料的方法。

發明內容
根據本發明的一方面，提供ー種對含鹽的燃料進行脫鹽的方法，所述方法包括:以選定的速度提供過熱蒸汽的射流(jet);將所述燃料引入所述過熱蒸汽的射流中，以形成所述燃料和所述過熱蒸汽的混合物；以及將所述混合物注入離心機中以對所述燃料進行脫鹽。所述方法進ー步包括:提供所述過熱蒸汽射流，以使所述混合物具有由以下項組成的群組中的至少ー項:(i)選定的速度；(ii)選定的溫度；以及(iii)選定的含水量；或者，進ー步包括通過從所述過熱蒸汽射流中吸收熱量對含有所述鹽的所述燃料混合物加熱。其中，所吸收的熱量進ー步包括所述過熱蒸汽射流的冷凝潛熱。注入所述離心機中的所述混合物包括通過所述過熱蒸汽射流的所述冷凝而產生的水。注入所述離心機中的所述混合物包括從約3%到約10%的水。並且，注入所述離心機中的所述混合物包括脫鹽的燃料和含鹽的水。所述方法進ー步包括以一定壓カ提供所述過熱蒸汽射流，這使所述混合物在高於以下項中的至少ー項的情況下注入所述離心機中:(i)選定的速度；以及(ii)選定的壓力。其中，所述選定的壓カ為約150psi。根據本發明的另一方面，掲示ー種使用噴射泵對燃料進行脫鹽的系統，所述系統包括:所述噴射泵的動力流體噴嘴，所述動カ流體噴嘴配置成以選定的速度提供過熱蒸汽的射流；所述噴射泵的封閉通道，所述封閉通道配置成接納所述過熱蒸汽的射流和所述燃料，其中所述過熱蒸汽和所述燃料在所述通道中形成混合物；以及離心機，所述離心機配置成從所述噴射泵接納所述過熱蒸 汽和所述燃料的所述混合物，以對所述燃料進行脫鹽。所述動カ流體噴嘴配置成提供所述過熱蒸汽射流，以使所述混合物具有從由以下項組成的群組中選出的至少ー項:(i)選定的速度；(ii)選定的溫度；以及(iii)選定的含水量。所述封閉通道配置成允許在所述混合物中發生熱傳遞。所述動カ流體噴嘴配置成以一定溫度提供所述過熱蒸汽射流，以在所述混合物中傳遞冷凝潛熱。在所述離心機處接納的所述混合物包括通過所述過熱蒸汽射流的冷凝而產生的水。在所述離心機處接納的所述水與燃料混合比為從約3%到約10%。並且，所述離心機配置成將所接納的混合物分離成脫鹽的燃料和含鹽的水。所述動力流體噴嘴配置成以一定壓力提供所述過熱蒸汽射流，這使所述混合物在以高於以下項中的至少一項的情況下注入所述離心機中:(i)選定的速度；以及(ii)選定的壓力。所述選定的壓力為約150psi。所述封閉通道進一步包括低壓區，所述低壓區配置成將燃料儲存箱中的燃料引入所述過熱蒸汽射流中；以及位於所述低壓區下遊的擴散器，所述擴散器配置成允許在所述混合物中發生所述熱傳遞和水冷凝。通過以下結合附圖進行的說明可以更加清楚地了解這些和其他優點以及特徵。


本說明書中的權利要求書特別指出並明確主張了本發明。通過以下結合附圖進行的詳細說明可以清楚地了解本發明的上述和其他特徵以及優點，在附圖中:圖1是本發明一項實施例中的用於對燃料進行脫鹽的示例性系統的圖示；圖2是本發明一項實施例中的示例性噴射泵的詳圖；以及圖3圖示了一項示例性實施例中離心機處的動壓力(motive pressure)與體積流速(volumetric flow rate)之間的示例性關係。
具體實施方式
部分參考 附圖以示例方式介紹本發明的各項實施例以及優點和特徵。兀件符號列表:
具體實施例方式圖1是本發明一項實施例中的用於對燃料進行脫鹽(desalinating fuel)的示例性系統100的圖示。系統100包括過熱蒸汽源102，原燃料儲存箱104，所述原燃料儲存箱104中儲存有原燃料，原燃料中含有鹽。噴射泵106產生過熱蒸汽的噴射流(jet stream)。所述原燃料被從原燃料儲存箱104引入所述射流中，並與所述過熱蒸汽混合。蒸汽在混合過程中冷凝成水，因而在混合過程中對原燃料進行加熱，並將水提供給混合物。原燃料中的鹽被冷凝的水所吸收，從而得到含鹽的水和脫鹽的燃料的混合物。將脫鹽的燃料與含鹽的水的混合物注入離心機108中，所述離心機將含鹽的水與脫鹽的燃料分離開來。隨後將脫鹽的燃料儲存在純淨燃料儲存箱110中。圖2是本發明一項實施例中的示例性噴射泵106的詳圖。所述噴射泵包括腔202，所述腔202經由動力流體噴嘴204接納過熱蒸汽的射流，並經由入口 216接納燃料。所述噴射泵進一步包括位於所述腔下遊的封閉通道，所述封閉通道包括收斂噴嘴206、喉部208和擴散器210。所述射流被引入收斂噴嘴206中，該收斂噴嘴收窄至收斂噴嘴206下遊的喉部208。所述射流在進入喉部208時速度提高，從而在喉部處形成低壓區。因此，喉部處的低壓區經由入口 216將原燃料儲存箱104中的燃料引入所述射流中。因此，過熱蒸汽和燃料相互混合，以在擴散器區210中形成混合物。當所述混合物在擴散器區210中時，熱量從蒸汽傳遞到燃料中，從而提高燃料的溫度。一方面，熱量傳遞使得蒸汽冷凝成水。因此，一方面，被燃料吸收的熱量是蒸汽冷凝潛熱(latent heat)。混合物從擴散器區210排出，並注入離心機入口 212中。由於擴散器210中發生冷凝，因此在離心機入口 212處接納的混合物是燃料和水的混合物，通常含有約3%到約10%的水。在冷凝過程中，鹽通常從燃料轉移到冷凝的水中。因此，離心機108從封閉通道接納燃料和水的混合物，並將含鹽的水與燃料分離開，以得到脫鹽的燃料，隨後將所述脫鹽的燃料儲存在純淨燃料箱110 (圖1)中。通過使用本說明書所掲示的方法，通常可將燃料脫鹽到最大鹽含量為約lppm。因此，在單個過程中，過熱蒸汽的射流即向原燃料提供熱量，並提供使原燃料潮溼的水，以及使原燃料加速的動カ(motive force)。一方面,過熱蒸汽的射流通過與原燃料進行直接熱交換來對原燃料進行加熱。在一項實施例中，動カ燃料噴嘴204處的蒸汽是在約1760C (350° F)下提供的。通過熱吸收，燃料的溫度升高約55°C (131° F)。換言之，入口212處的燃料溫度比儲存在原燃料儲存箱104中的燃料溫度高55°C (131° F)。另ー方面，由於混合區中發生熱傳遞和冷凝，過熱蒸汽的射流向原燃料提供水汽。當被離心機接納時，混合物通常包括從約5%到約10%的水。 另ー方面，過熱蒸汽射流214以選定的速度和壓カ提供，具體取決於離心機處的體積流速(volumetric flow rate)。圖3圖示了注入示例性離心機中的流體的體積流速與入口壓カ之間的示例性關係。離心機的入口壓カ通常隨離心機中的體積流速的提高而升高。可使用示例性的圖3來選擇過熱蒸汽射流的動壓カ(motive pressure),從而使離心機中的燃料和水的混合物具有選定的體積流速。在一項實施例中，噴嘴204處的射流在約150psia的動壓カ下產生，這通常使離心機入口處的壓カ為約60psia。因此，一方面，本發明提供ー種對含鹽的燃料進行脫鹽的方法，所述方法包括:以選定的速度提供過熱蒸汽的射流；將所述燃料引入所述過熱蒸汽的射流中，以形成所述燃料和所述過熱蒸汽的混合物；以及將所述混合物注入離心機中以對所述燃料進行脫鹽。所述方法進ー步包括提供所述過熱蒸汽的射流，以使所述混合物具有由以下項組成的群組中的至少ー項:(i)選定的速度；(ii)選定的溫度；以及(iii)混合物的選定的含水量。在混合過程中，含鹽的燃料通過從所述過熱蒸汽的射流中吸熱而受熱。所吸收的熱量可包括所述過熱蒸汽的射流冷凝潛熱(latent heat)。因此,注入離心機中的混合物包括因過熱蒸汽射流冷凝而產生的水。注入離心機中的混合物包括從約3%到約10%的水。注入離心機中的混合物射流包括脫鹽的燃料和含鹽的水。所述方法進ー步包括以特定壓カ提供所述過熱蒸汽的射流，這使混合物在處於、或高於以下條件中的至少ー個的情況下注入離心機中:
(i)選定的速度；以及(ii)選定的壓力。在一項實施例中，選定的壓カ為約150psi。另ー方面，本發明提供ー種使用噴射泵對燃料進行脫鹽的系統，包括:所述噴射泵的動カ流體噴嘴，所述動カ流體噴嘴配置成以選定的速度提供過熱蒸汽的射流；所述噴射泵的封閉通道，所述封閉通道配置成接納所述過熱蒸汽的射流和所述燃料，其中所述過熱蒸汽和所述燃料在所述封閉通道中形成混合物；以及離心機，所述離心機配置成從所述噴射泵接納所述過熱蒸汽和所述燃料的所述混合物，以對所述燃料進行脫鹽。所述動カ流體噴嘴配置成提供過熱蒸汽射流，以施加(或者使所述混合物具有)從由以下項組成的群組中選出的至少ー項:(i)選定的速度；(ii)選定的溫度；以及(iii)所述混合物的選定的含水量。所述通道配置成在混合中實現熱傳遞。所述動カ流體噴嘴可配置成以一定溫度提供所述過熱蒸汽的射流，以在混合中傳遞冷凝潛熱。所述離心機接納混合物，所述混合物中包括因過熱蒸汽冷凝而產生的水。在離心機處接納的水對燃料的混合為從約3%到約10%。所述離心機配置成將所接納的混合物分離成脫鹽的燃料和含鹽的水。在各種實施例中，所述動力流體噴嘴配置成以一定壓力提供所述過熱蒸汽的射流，所述壓力經過選擇，從而使混合物在高於以下項中的至少一項的情況下注入離心機中:(i)選定的速度；以及(ii)選定的壓力。在一項實施例中，選定的壓力為約150psi。所述封閉通道可進一步包括低壓區，所述低壓區配置成將燃料儲存箱中的燃料引入所述過熱蒸汽的射流中。位於所述低壓區下遊的所述封閉通道的擴散器配置成在混合中實現熱傳遞和水的冷凝。儘管僅結合有限數量的實施例來詳細描述本發明，但應理解，本發明並不限於所揭示的此類實施例。相反，本發明可經修改以涵蓋所有之前並未介紹、但與本發明的精神和範圍相符合的任意數量的變化、更改、替換或等效布置。此外，儘管已描述本發明的各種實施例，但應理解，本發明的各方面可僅包括前述實施例中的一些實施例。因此，本發明不應視為受前述說明書限制，而是 僅受所附權利要求書的範圍限制。
權利要求
1.一種對含鹽的燃料進行脫鹽的方法，包括: 以選定的速度提供過熱蒸汽的射流； 將所述燃料引入所述過熱蒸汽射流中，以形成所述燃料和所述過熱蒸汽的混合物；以及 將所述混合物注入離心機中，以對所述燃料進行脫鹽。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括提供所述過熱蒸汽射流，以使所述混合物具有由以下項組成的群組中的至少一項:(i)選定的速度；(ii)選定的溫度；以及(iii)選定的含水量。
3.根據權利要求1所述的方法，進一步包括通過從所述過熱蒸汽射流中吸收熱量對含有所述鹽的所述燃料混合物加熱。
4.根據權利要求3所述的方法，其中所吸收的熱量進一步包括所述過熱蒸汽射流的冷凝潛熱。
5.根據權利要求4所述的方法，其中注入所述離心機中的所述混合物包括通過所述過熱蒸汽射流的所述冷凝而產生的水。
6.根據權利要求5所述的方法，其中注入所述離心機中的所述混合物包括從約3%到約10%的水。
7.根據權利要求1所述的方法，其中注入所述離心機中的所述混合物包括脫鹽的燃料和含鹽的水。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括以一定壓力提供所述過熱蒸汽射流，這使所述混合物在高於以下項中的至少一項的情況下注入所述離心機中:(i)選定的速度；以及(ii)選定的壓力。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述選定的壓力為約150psi。
10.一種使用噴射泵對燃料進行脫鹽的系統，包括: 所述噴射泵的動力流體噴嘴，所述動力流體噴嘴配置成以選定的速度提供過熱蒸汽的射流； 所述噴射泵的封閉通道，所述封閉通道配置成接納所述過熱蒸汽射流和所述燃料，其中所述過熱蒸汽和所述燃料在所述封閉通道中形成混合物；以及 離心機，所述離心機配置成從所述噴射泵接納所述過熱蒸汽和所述燃料的所述混合物，以對所述燃料進行脫鹽。
11.根據權利要求10所述的系統，其中所述動力流體噴嘴配置成提供所述過熱蒸汽射流，以使所述混合物具有從由以下項組成的群組中選出的至少一項:(i)選定的速度；(ii)選定的溫度；以及(iii)選定的含水量。
12.根據權利要求10所述的系統，其中所述封閉通道配置成允許在所述混合物中發生熱傳遞。
13.根據權利要求12所述的系統，其中所述動力流體噴嘴配置成以一定溫度提供所述過熱蒸汽射流，以在所述混合物中傳遞冷凝潛熱。
14.根據權利要求13所述的系統，其中在所述離心機處接納的所述混合物包括通過所述過熱蒸汽射流的冷凝而產生的水。
15.根據權利要求14所述的系統，其中在所述離心機處接納的所述水對燃料的混合為從約3%到約10%。
16.根據權利要求10所述的系統，其中所述離心機配置成將所接納的混合物分離成脫鹽的燃料和含鹽的水。
17.根據權利要求10所述的系統，其中所述動カ流體噴嘴配置成以一定壓カ提供所述過熱蒸汽射流，這使所述混合物在以高於以下項中的至少ー項的情況下注入所述離心機中:(i)選定的速度；以及(ii)選定的壓力。
18.根據權利要求10所述的系統，其中所述選定的壓カ為約150psi。
19.根據權利要求10所述的系統，其中所述封閉通道進ー步包括低壓區，所述低壓區配置成將燃料儲存箱中的燃料引入所述過熱蒸汽射流中。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述封閉通道包括位於所述低壓區下遊的擴散器，所述擴散器配置成允許 在所述混合物中發生所述熱傳遞和水冷凝。
全文摘要
本發明公開一種使用蒸汽噴射泵對燃料進行脫鹽方法和系統。以選定的壓力提供過熱蒸汽的射流，且將燃料引入所述過熱蒸汽的射流中，以形成所述燃料和所述過熱蒸汽的混合物。將所述混合物注入離心機中，以對所述燃料進行脫鹽。
文檔編號C10L1/00GK103087784SQ20121044375
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者A.古普塔, J.V.海恩斯, S.卡普爾, G.C.莫布利 申請人:通用電氣公司