Установка для подготовки топлива к сжиганию

Установка для подготовки топлива к сжиганию

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4652189/26 (22) 20.02.89 (46) 23.04.91. Бюл. ¹ 15 (71) Производственно-техническое предприятие "Уралэнергочермет" (72) Я. M. Щелоков и В, Г. Криницын (53) 66.063.612(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 952309, кл, В 01 F 5/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N- 802714, кл. F 23 К 5/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1128971, кл. В 01 F 5/10,1981, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВА К СЖИГАНИЮ (57) Изобретение относится к энергетике и химии и может использоваться при приготовлении водотопливных и других эмульсий.

Цель — расширение диапазона регулирования качества топлива, обеспечение эконо " мичности, надежности и экологической...5U 1643067 А1 (51)5 В 01 F 5/10, F 23 К 5/12 безопасности. Установка для подготовки топлива к сжиганию содержит топливный резервуар 1, в котором на разной высоте расположены раздаточный коллектор 4 и дополнительный коллектор 6, имеющие соответственно патрубки 5 и 7, снабженные сопловыми наконечниками 8. По оси резервуара установлен статический смеситель в виде цилиндрических приемных камер 9 и

11, изолированных друг от друга. Промежуточная камера 12, сообщенная с приемной камерой 14, и внешняя камера 9 соединены с помощью всасывающих патрубков 13 и 10 с сопловыми устройствами 11. Последние установлены соосно с сопловыми наконечниками патрубков 5 и выполнены в виде конфузора, соединенного с помощью сопловой камеры с диффузором. Наличие запорно-регулирующих устройств 23-25, 27-29 позволяет организовать различные контуры циркуляции, B том числе и с подогревом в подогревателе 3. 3 з. и. ф-лы, 4 ил.

"643067

50

Изобретение относится к энергетике и химии и может быть использована в различных отраслях промышленности при приготовлении водотопливных и других эмульсий с учетом охраны окружающей среды в процессе сжигания, а также при циркуляционном разогреве высоковязких топлив при их хранении в резервуарах.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования качества топлива, повышение экономичности, надежности и экологической безопасности, а также ускорение разогрева топлива в момент пуска.

На фиг. 1 показана установка для совмещенной подготовки к сжиганию жидкого топлива различной плотности и обводнения. общий вид; на фиг. 2 — узел установки статического смесителя; на фиг. 3 — статический смеситель, план; на фиг. 4 — узел соплового устройства циркуляции и диспергации жидкого топлива.

Установка для подготовки жидкого топлива различной плотности и обводнения к сжиганию содержит топливный резервуар

1, циркуляционный насос 2, паровой подогреватель 3, В резерьуаре 1 вблизи его основания на опорах установлен распределительный кольцевой коллектор 4, с разда.ющими (сопловыми) патрубкамй 5, размещенными по периметру коллектора 4 на равном расстоянии один от другого. на на разной высоте. Соосно коллектору 4 над ним расположен дополнительный напорнараэдающий кольцевой коллектор 6,. на внешней и внутренней направляющих которого с равноудалением один ат другого установлены патрубки 7, Патрубки 5 и 7 снабжены сопловыми наконечниками 8.

По центру резервуара 1 и, соответственно, коллекторов 4 и 6 размещен статический смеситель, содержащий цилиндрические, жестко соединенные между собой и изолированные одна от другой по сообщению полости: внешнюю приемную камеру 9, на внешней образующей которой с равноудалением один от другого и на одной высоте в горизонтальной плоскости от нижнего основанияя смесителя выполнены тангенциально подсоединенные всасывающие патрубки 10.

В резервуаре соосно соплам раздающих патрубков 5 установлены сопловые устройства 11, всасывающие патрубки 10 соединены с частью этих устройств. Коаксиально приемной камере 9 размещена промежуточная камера 12, сообщенная в нижнем ее основании с полостью камеры 9.

По наружной образующей промежуточной камеры 12 с равнаудалением один от другого расположены тангенциальна подсоединенные патрубки 13, которые соединены с другой частью сопловых устройств 11. Оси патрубков 10 и 13 размещены на разной высоте в вертикальной плоскости.

По оси приемной промежуточной камеры 12 и соответственно камеры 9 размещена изолированная от камер 9 и 12 внутренняя камера 14, на внешней поверхности которой с равноудалением один ат другого закреплены тангенциальные патрубки 15 с канфуэорами 16. Оси патрубков

15 и аси раздающих патрубков 7 с саплавыми наконечниками 8 дополнительного кольцевого коллектора 6 выполнены на одном уровне в горизонтальной плоскости и совмещены одна с другой, т. е, являются продолжением одна другой, В центре смесителя установлена центральная приемная камера 17 с канфузарам

18, выполненная в виде цилиндрического стакана, изолированного ат остальных камер, причем па оси перед конфузарам 18 установлен один из трубопроводов циркуляционного контура с соплом 19, ось которого совмещена с осью приемной камеры 17.

Нижние основания приемных камер 9, 14 и

17 соединены с трубопроводами 20-22, которые через запарно-регулирующие устройства 23-25 и трубопроводный элемент типа

"крестовина" 26 саединены.с приемным всасывающим патрубком циркуляционнога насоса 2.

Нагнетательный трубопровод циркуляционного насоса 2 через трубопроводы с арматурой и подогреватель 3 соединен с запарно-регулирующими устройствами 27—

29, установленными перед резервуарам 1 и от которых отходят раздающие трубопроводы 30 — 32 к кольцевым коллекторам 4 и 6 и соплу 19. При этом раздающие трубопроводы расположены в одной горизонтальной плоскости со средним расположением трубопр<.::..ода 31 с соплом 19, кроме того, раздающие трубопроводы 30 — 32 размещень. в одной вертикальной плоскости с трубопроводами 20 — 22 с минимально допустимым расстоянием между собой (для ремонта), Соплавое устройство 11 представляет собой канфузар 33, соединенный сопловой камерой 34 с диффузором 35. В последнем выполнено сквозное отверстие 36, к которому подведены патрубки 10 или 13 от приемной камеры 9 или 12. К циркулирующему насосу 2 через задвижки 37 и 38 подсоединены две заглушенные с одного конца трубы

39 и 40. На внутренней стороне трубы 39 имеются сопловые патрубки, а у трубы 40— отверстия, 1 4306 i

40

Г,0 процессах.

Г1ри холодно 4 хране -,ии топливы в ре зервуаре установка рабо гает следующим образом, При длительном хранении топлива в резервуаре перед пуском установки прогревают всасыва:ощие и нагнетательный трубопроводы с помощью открытого циркуляционного контура. состоящего из насоса 2, труб 39 и 40 и подогревателя 3. Затем перекрывают задвижки 37 и 38, а топливо через подогреватель по трубопроводу через запорно-регулирующее устройство 28 и трубопровод 31, размещенный в резервуаре. и сопла 19, подсоединенное к трубопроводу

31, подают в центральную приемную камеру 17 через конфуэор l8, при этом горячее топливо подагреэает топливо вокруг трубопровода 31, тем самым приводятся В рабочее состояние грубо".ðîâîäû 30 и 32 нагнетания.

Горячее топливо при циркуляции с бсльшой скоростью истекает из сопла 19, эжектируя при этом через конфузор 18 в приемную камеру 17 частицы холодног-. мазута, и через всасывающий трубопровод 22, запорно-регулирующее устрой=тво 24, трубопроводный элемент 26, подключенный к всасывающему патрубку циркуля цион ного насоса 2, вклю àe:cs:. t-,àðât;é конгур циркуляции.

Контур циркуляции насос — подогреватель — смас ягель — насос может работать в любых режимах прь регулировании расхода, температуры и электроэнергии ",. помощью запорно — регулир.. ющих устройств, входящих в систему контура циркуляции.

При этом, поддерживая циркуляцию в первом контуое циркуляции, уменьшают теплопередачу окружаю цему топливу и окр, жающей средс, создается экономичная работа по расходу электро- и теплоэнергии и, соо,— ветственно, улучшение экологии за счет предотвращения выброса летучих фракций . топлива в атмосферучерез вентиляционный патрубок резервуара.

При малых расходах топлив:. :потребителем установка работает следующим образом.

По мере увеличения расхода топлива потребителем и повышения температуры в резервуаре включается следующий контур циркуляции по схеме: смеситель — приемная камера 14 — патрубки 15 с конфузорами

16 — всасывающий трубопровод 20 с эапорно-регулирующим устройством 23 и трубным элементом 26, всасывающий патрубок циркуляционного насоса 2 — подогреватель

3 — запорно-регулирующее устройство 29— нагнетательный трубопрсвод 30, подсоединенный к напорному дополнительному кольцевому коллектору 6 с раздающими патрубками 7.

При работе первого контура циркуляции прогреваются приемные камеры смесителя, подводяьцие и отводящие трубопроводы, подготавливаются следующие контуры к циркуляции в работу. Псзтому при включении второго контура циркуляции энергия тратится на разогрев внешнего участка топлива сопловыми патрубками 7, расположенными на внешней образующей кольцевого дополнительного коллектора 6, образуя при этом центробежный эффект за счет тангенциального истечения горячей жидкости из сопл патрубков 7, Патрубки 7, расположенные на внутренней образующей коллектора 6, создают ин .å=êñèâHûé прогрев камер смесителя, создавая вращающийся эффект жидкости вокруг смесителя 8 с одновременным эжектированием более горячего топлива, чем во внешнем контуре разогрева дополнительного коллектора 6, в камеру 14. При этом холодные слои топлива в центре резервуара спускаются вниз на всас приемных патруб. ков 15 и через конфузоры 16 поступают в приемную камеру 14, где за счет тангенциального ввода патрубков 15 в камеру 14 топливо получает вращательный центробежный эффект, дополнительно интенсивно перемешиваясь и, кроме того, за счет более интенсивного прогрева приемной центральной камеры 17, интенсифицируется перемешивание и топливо через запорно-регулирующее устройство 23 поступает на всас насоса 2, а затем либо на повторную циркуляцию, либо к потребителю, Создание центробежного эффекта топлива в центре резервуара способствует ускорению однородного перемешивания топлива и, кроме того, предотвращает выброс летучих фракций через вентиляционный патрубок, несмотря ча интенсивный конвективный обмен горячего и холодного топлива, Одновременная работа двух контуров циркуляции с интенсивным разогревом и перемешиванием топлива в сочетании с эжектированием топлива сопловыми патрубками через конфузоры и создаваемым разрежением циркуляционным насосом в приемных камерах смесителя вызывает сложные кавитационные процессы, способствуя тем самым диспергированию топлива при его подготовке для сжигания в топочных

Местного центрального разогрева топлива при его подготовке к сжиганию достаточно при малых расходах без включения к разогреву всего топлива, хранящегося в резервуаре. При этом обеспечиваются удов1б43067 летворительные характеристики по однородности, составу топлива, готового к использованию в отопительных печах.

При больших расходах топлива потребителем установка работает следующим образом.

При больших расходах топлива потребителем и организации высококачественной диспергации топлива в резервуаре или группе резервуаров требуется включать в работу одновременно все контуры циркуляции установки, т. е. дополнительно к указанным подключается следующая схема: приемная 9 и промежуточная 12 камеры— как сообщающиеся между собой, тангенциальные патрубки 10 и 13, сопловые устройства 11 — всасывающий трубопровод 22 с запорно-регулирующим устройством 25— трубопроводный элемент 26 — циркуляционный насос 2 — подогреватель 3- запорно-регулирующее устройство 27 с трубопроводом

30, подключенным к напорно-распределительному коллектору 4 с раздающими патрубками 5.

При работе циркуляционного контура по данной схеме происходит следующий физический процесс. Горячее топливо с большой скоростью истекает из сопл патрубков 5 по оси конфузора 33 соплового устройства 11. Окружающая жидкость подсасывается в конфузор 33 и через сспловую камеру 34 выбрасывается в диффузор 35 и в окружающее топливо соплового устройства

11, Одновременно производится подсос жидкости через сквозное отверстие 36 и через патрубки 10 и 13 в камеры 9 и 12.

Учитывая столб жидкого топлива в резервуаре, скорость истечения горячего топлива из сопла патрубков 5, скорость прохождения жидкости через сопловую камеру 34, создаваемое разрежение во всасывающих патрубках 10 и 13 циркуляционным насосом 2 в сопловом устройстве 11, можно отметить, что происходит сложный кавитационный процесс пузырьковой, срывной, и других видов кавитации.

Кавитационные процессы в сопловых устройствах 11 приводят к образованию независимых дисперсных систем, которые под действием центробежных сил, создаваемых сопловыми раздающими патрубками распределительного и дополнительного коллекторов, организируются в единую дис-. персную массу-эмульсию с наименьшей затратой энергии, чем при одном циркуляционном разогреве в резервуаре или группе резервуаров, Кроме того, при регулировке кратности и величины циркуляционно-диспергационного взаимодействия топлива по контурам создается воэможность выпол10 ч0

55 циркуляционно-диспергационными контурами, включаемыми и отключаемыми посредством электрофицированных запорнорегулирующих устройств, с величиной открытия по заданной программе, наличие подогревателя, кольцевых напорно-распределительных коллекторов с раздающими патрубками создает условия для организации работы при разогреве топлива с помощью одного циркуляционного диспергационного контура, каждого по отдельности или одновременно всех сразу в одном резервуаре или группе резервуаров.

Такая схема. позволяет в зависимости от расхода потребляемого топлива, его температуры, величины плотности различных марок топлива, его обводнения при хранении и требуемой величины диспергации регулировать качество топлива при его подготовке, его однородность и соответственно расход энергоресурсов. Наличие конфузоров у всасывающих патрубков части приемнь;х камер смесителя и их сочетания с соплаь(и раздающих патрубков системы нагнетания интенсифицирует процессы разогрева топлива в зоне истечения струй горячего топлива из сопл за счет эжектирования холодного топлива с одновременным процессом диспергирования в данном контуре циркуляции.

Кроме того, наличие дополнительного кольцевого коллектора с раздающими тангенциально присоединенными патрубками с сопловыми наконечниками при работе циркул-ционно-диспергацианного контура с указанным коллектором и приемной камерой смесителя под действием исходящих струй горячего топлива интенсифицирует перемешивание топлива в центре резервуара в районе конфузорных всасов статического смесителя. В результате этого часть топлива из тангенциально расположенных насадков получает ускорение, увеличивается процесс теплообмена между массами холодного и подогретого топлива при минимальных потерях тепла s окружающую среду, так как процесс разогрева ведется в центре резервуара, При этом происходит заброс разогретого топлива в приемную камеру, в которой эа счет центробежных сил происходит интеннить с помощью запорно-регулирующих устройств необходимую оптимальную степень подготовки топлива с наименьшим расходом теплоэнергии и электроэнергии с последующей подачей топлива к потребителю.

Установка смесителя в резервуаре на

его основании и выполнение смесителя с изолированными между собой приемными, камерами и соответственно независимыми .643067

10 сивный процесс перемешивания жидкого топлива с последующей ега подачей па всасывающему трубопроводу на всас цир:<уляциачного нэсаса;; дальше д я, иркуляции или непосредственна . потребителю.

Применение раздель",ых циркуляцианных контуров с расположением всасыва.ощих и HBcHBTBtoi» у тройств на разных уровнях и расстояниях от центра и основания резервуара в вертикальной и горизонтальной плоскости создает возможность вклю »ать в раба е всю массу -.îïëèåà, хранящегося в резервуаре, лли часть его, регулируя при этом расход тепла и электроэнергии, Применение раздельного регулирования величины л кратность циркуляции по контурам создают вазможность регулировать степень прогрева ь центре резервуара или возле его стенок я<идкагQ топлива. организовывая при этом величину центробежного эффекта перемешлвания топлива в резервуаре.

Поименение раздельных контуров циркуляции в резервуаре создает возможность образования ла;<альных дисперсных систем в каждом контуре и регулировать величину и степень диспергации жидкого топлива.

Организация ичтечсивнага центробежного эффек а при рo"áîòå всех его контуров циркуляции и ега регулировачия с помощью запарна-регул»ируюгцих устройств создает вазможность интенсифицировать г»рацесс полученля топливных эмульсл из отдельных дисперсионных систем топлива различной плотна ги и обводнения в резервуаре или гругтпе резервуаров топливного хозяйства предгриятия.

Формула изобретения

1. Установка для подготовки топлива к сжиганию, содержащая топливный резервуар с циркуляционными контурами, включающими госледавагельно соединенные всасывающие» рубапаовады, циркуляционный насос. нагнетательные труб",. проводы, распределлтельный кольцевой;коллектор с равномерно распределенными па pãî периметру патрубками, запорно-регулирующие устройства, установленные на всасывающих и нагнетательных трубопроводах, о тл и ч а ю и! а я с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования качества

4G

50 топлива, повышения зка:омичности, надежности и экологической безопасности, ана снабжена подогревателем, устачавленнь»м на нагнетательном трубограводе, дополнительным напарно-раздающим кольцевым коллектором с равномерно распределенными на ега внешней и внутренней направляющих тангенциальными патрубками, имеющими соплавые наконечники, патрубки распределительного коллектора имеют разную высоту и снабжены сопловыми наконечниками, установка снабжена статичес«им смесителем, установленным на днище резервуара, выполненным в виде цилиндрических, жестко соединенных между собой изолированных приемных камер, при этом внутренняя камера снабжена тангенциальными патрубками с конфузорами, а внешняя — сообщенной с ней промежуточной камерой; установка снабжена саплавыми устройствами, размещенными соосно с соплавыми наконечниками патрубков распределительного коллектора и присоединенными с помощью всасывающих патрубков к наружной поверхности внешней и промежуточной приемных камер, установка снабжена центральной изолированной приемной камерой с конфузором на входе, установленной по оси смесителя, нагнетательчый трубопровод снабжен соплом, размещенным соосно с конфузором центральной приемной камеры, а к основанию каждой камеры смесителя присоединены всасывающие трубопроводы.

2. Установка по и, 1, отл ич а,оща я с я тем, что каждое сопловое устройство выполнена в виде конфузора, соединенного с помощью соплавой камеры с диффузором, при этом в диффуэоре выполнено сквозное отверстие, к которому подведен всась»вающий патрубок.

З,Установка по и. 1,отл и ча ющаяся тем, что нагнетательные трубопроводы расположены в одной гориэонтал.ной плоскости над всасывающими трубопроводами.

4. Установка по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью ускорения разогрева топлива в момент пуска, к циркулирующему насосу через задвижки подсоединены две заглушенные с торцов трубы, одна из которых имеет отверстия, а другая — сопловые патрубки.

1643067

Редактор Т.Яцола

Заказ 1195 Тираж 407 Подписное

ВНИ ПИ 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

18

Составитель Г.Круглова

Техред M.Ìî råíòàë Корректор Н.Король