燃油摻水乳化工藝及其乳化混合器的製作方法
2023-05-12 23:11:46 1
專利名稱:燃油摻水乳化工藝及其乳化混合器的製作方法
本發明是關於液體燃料乳化的方法及其乳化用乳化混合器。
與本發明最接近的現有技術是日本國特許公報昭54-32643和日本國特許公報昭54-1323。在特許公報昭54-1323中的乳化混合裝置是由內外兩筒體同心組合成一體，外筒壁上設有一進水口，內筒壁圓周上等距離配置三個噴咀，每個噴咀的軸線與通過圓周平面中心之直線成α夾角(5°-30°)。水由泵加壓進入外筒中，再從噴咀噴射到流過內筒的燃油當中而使燃油變成乳化燃料。採用這種乳化裝置，燃料和水不需要預混合，流體的壓力能又能獲得有效的利用，裝置內無運動部件，結構簡單，乳化質量較好而且穩定。但是，該裝置噴咀的加工安裝是比較困難的，而且加工安裝的誤差又會給乳化質量造成不良影響。另外，乳化液的分散相粒度較大，分散相的分布尚不太均勻。日本國特許公報昭54-32643油包水型乳化燃料製造法採用了上面所述的乳化混合裝置，按照該專利的工藝過程製造的乳化燃料，所摻之水被粉碎成2-20μ的小粒子群，乳化質量比較穩定。但是，該工藝系統水的輸送、加壓系統比較複雜，設備較多，並且需要添加乳化劑。另外，要以旁路法進行流量調節，耗能較多。
本發明的目的是要設計一個更加簡單更符合噴射式乳化混合器工作特點的乳化液製造工藝，以達到減少設備，流量調節簡單，耗能少;同時對上述乳化混合裝置加以改進，使新的乳化混合器的結構更加簡單，更便於加工製造和安裝，而且使其在不添加乳化劑的情況下，乳化質量更佳。
本發明的乳化工藝中，所摻之水的輸送加壓採用柱塞式計量泵，這樣就不需要額外的流量調節系統和流量計。
水的預熱採用電加熱器，這樣，比蒸汽加熱系統簡單，使用方便，易於溫度控制，同時熱量損失也少。本發明的乳化混合器是把日本國特許公報昭54-1323的乳化混合器內圓筒圓周上配置伸入到內圓筒裡面的噴咀改為在內圓筒周壁上打孔，並且同一圓周上由原來等距離配置三個噴咀改為等距離鑽四個或四個以上的噴孔。從而大大改善了乳化質量，並且使加工製造簡便易行。
下面結合附圖對本發明作進一步描述。
圖1所示是本發明的乳化液製造工藝流程圖。
圖2所示是本發明的乳化混合器主剖視圖。
圖3是圖2中A-A、C-C剖面圖。
圖4是圖2中B-B、D-D剖面圖。
圖中，1-重油入口，2-乳化油出口，3-水入口，4-乳化混合器外筒，5-乳化混合器內筒，6-噴孔，7-乳化筒中心，9-重油貯罐，10-過濾器，11-泵，12-壓力調節器，13-重油加熱器，14-溫度調節器，15-流量調節閥，16-電磁閥，17-噴燃器，18-水貯罐，23-乳化混合器，24-柱塞式計量泵，25-水加熱器，26-常閉式壓力電磁閥。
參見圖1，在本發明的乳化工藝中，重油從重油貯罐(9)經過濾器(10)由泵(11)吸入後泵出，通過蒸汽換熱式重油加熱器(13)，再從本發明的乳化混合器(23)的重油入口(1)進入該乳化混合器內筒(5)中;水從水貯罐(18)經過濾器(10)由柱塞式計算泵(24)吸入泵出，經電熱式水加熱器(25)加熱後前往設置在重油加熱器(13)與噴燃器(17)之間的乳化混合器(23)，由該乳化混合器的進水口(3)進入，經內筒壁(5)上的噴孔(6)噴入到內筒內的重油中，水被粉碎成1.5-10μ的小粒子群，重油就變成油包水型乳化燃料送往噴燃器(17)進行燃燒。
本發明的乳化混合器在工作時，進入乳化混合器外筒(4)中的水壓必須滿足下面方程(P)/(γ) = (Po)/(γo) + (W2)/(2g) + ξ (W2)/(2g)式中，P-外筒(4)中水的壓力，Po-內筒(5)中重油壓力，γ-水的重度，γo-重油的重度，W-水從噴孔(6)中噴出的速度，g-重力加速度，ξ-噴孔(6)中的阻力係數。
也就是說，在乳化過程中，要求乳化混合器外筒(4)中水的壓力能在任何時候都要相應地補償內筒(5)中重油的壓力能、水在噴孔中轉換成的速度能和噴孔中的阻力損失。由於在本乳化工藝系統中，採用了柱塞式計量泵(24)，所以，當摻水量調小時，乳化混合器乳化所需要的壓力能也小，這時柱塞式計量泵(24)的排出壓力自動降低與之相適應;當摻水量調大時，乳化混合器乳化所需要的壓力能也大，柱塞式計量泵的排出壓力升高與之相適應。倘若乳化混合器內筒(5)中的壓力升高，柱塞計量泵(24)的排出壓力也自動升高與之相適應。因此，本乳化工藝系統在任何時候都能很好地滿足乳化混合器工作的需要，使乳化質量高而穩定。同時，由於柱塞式計量泵自帶流量調節機構，因此，摻水量不需要額外的計量、調節裝置，這就大大簡化了系統。
參見圖2，圖中內筒(5)壁的圓周上等距離鑽有4個噴孔。沿內筒軸線方向的四個圓周上共鑽有16個噴孔。燃油由燃油入口(1)進入乳化混合器內筒(5)，所摻之水由水入口(3)進入乳化混合器外筒(4)，具有一確定壓力能的水經噴孔(6)噴入到內筒(5)裡，在那裡被分裂成1.5-10μ的水粒子均勻分布在油流當中，使重油變成乳化油，再從乳化油出口(2)離開乳化混合器前往噴燃器(17)。本乳化混合器的噴孔(16)的深度等於4-10倍噴孔直徑。噴孔直徑一般為0.2-0.5毫米。內筒(5)與燃油入口(1)以及與乳化油出口(2)之間用一錐角β(8°-40°，最佳20°)的圓錐臺相連接，以便減小流動阻力損失。圖3和圖4所示的噴孔之軸線與通過截面中心(7)的直線之夾角α為10-30°。為了使水粒子更好地與燃油均勻混合，圖2中的A-A、C-C截面上的噴孔要象圖3所示那樣向左成α角方向鑽孔;而B-B、D-D截面上的孔要象圖4所示那樣向右成α角方向鑽孔。這樣，水從噴孔中噴出就產生左右交替的旋渦，有促於水粒子與燃油的均勻混合。燃油入口流速W1與內筒中的流速W2之比要大於5，以便重油在乳化混合器中滯留時間長，有利於水粒子與油的混合。當燃油量增多時，相應的水流量就大，為了增大乳化混合器的容量，可加長乳化混合器筒體的長度，因此，在沿內筒軸線方向上相應地增加鑽孔的排數。
本發明的一個具體實施例子如下表所示，表中給出了實施的條件和結果。
表1
本發明還可用於其他相關領域兩種不相溶液體的乳化混合。具有乳化工藝過程簡單，設備少，耗能低;乳化混合器結構簡單，無運動部件，加工製造容易，操作方便，工作可靠，適應性強，乳化質量高而穩定等優點。
權利要求
1.一種液體燃料乳化工藝，其乳化所摻之水的輸送，加壓、計量、加熱和對燃油的乳化所需的設備，包括水貯罐(18)、常閉式壓力電磁閥(26)、泵(24)、水加熱器(25)、乳化混合器(23)，其特徵在於泵(24)是採用柱塞式計量泵，這樣它所提供的水的壓力相應地隨乳化混合器(23)內壓歲的升高(或降低)而自動升高(或降低)，隨摻水量的增加(或減少)而壓力自動升高(或降低)並能方便地調節、計量摻水量。
2.按照權利要求
1的工藝所需設備，其特徵在於水加熱器(26)採用電熱式水加熱器。
3.應用權利要求
1的工藝，乳化混合器(23)包括重油入口(1)，乳化油出口(2)，所摻之水的入口(3)，乳化混合器外筒(4)、乳化混合器內筒(5)，其特徵在於乳化混合器內筒(5)上有噴孔(6)。
4.按照權利要求
3的乳化混合器，其特徵在於噴孔(6)的數目為在內圓筒橫截面圓周上等距離配置4個或4個以上。
5.按照權利要求
3或4的乳化混合器，其特徵在於噴孔的深度即內圓筒的壁厚為噴孔直徑的4-10倍。
專利摘要
本發明對兩種不相溶的液體如燃料油和水的乳化混合提出一種新的工藝流程和一種新的乳化混合器。依據本發明，在乳化過程中不需添加乳化劑就可獲得高質量乳化液。採用柱塞式計量泵解決乳化過程中所需要的壓力以及所摻水的輸送和計量調節問題。本發明的乳化混合器包括一個內外圓筒，一個進油口，一個乳化液出口，一個進水口，內圓筒上鑽有噴孔，在具有噴孔的橫截面上等距離配置4個或4個以上噴孔。
文檔編號B01F3/08GK86103889SQ86103889
公開日1987年12月16日 申請日期1986年6月3日
發明者黃秋雲 申請人:湖南省能源研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan