專利名稱:燃油摻水乳化工藝及其乳化混合器的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于液體燃料乳化的方法及其乳化用乳化混合器。
與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)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(nèi)外兩筒體同心組合成一體，外筒壁上設(shè)有一進(jìn)水口，內(nèi)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(jìn)入外筒中，再從噴咀噴射到流過內(nèi)筒的燃油當(dāng)中而使燃油變成乳化燃料。采用這種乳化裝置，燃料和水不需要預(yù)混合，流體的壓力能又能獲得有效的利用，裝置內(nèi)無運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，乳化質(zhì)量較好而且穩(wěn)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(zhì)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油包水型乳化燃料制造法采用了上面所述的乳化混合裝置，按照該專利的工藝過程制造的乳化燃料，所摻之水被粉碎成2-20μ的小粒子群，乳化質(zhì)量比較穩(wěn)定。但是，該工藝系統(tǒng)水的輸送、加壓系統(tǒng)比較復(fù)雜，設(shè)備較多，并且需要添加乳化劑。另外，要以旁路法進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，耗能較多。
本發(fā)明的目的是要設(shè)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制造工藝，以達(dá)到減少設(shè)備，流量調(diào)節(jié)簡單，耗能少;同時對上述乳化混合裝置加以改進(jìn)，使新的乳化混合器的結(jié)構(gòu)更加簡單，更便于加工制造和安裝，而且使其在不添加乳化劑的情況下，乳化質(zhì)量更佳。
本發(fā)明的乳化工藝中，所摻之水的輸送加壓采用柱塞式計量泵，這樣就不需要額外的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和流量計。
水的預(yù)熱采用電加熱器，這樣，比蒸汽加熱系統(tǒng)簡單，使用方便，易于溫度控制，同時熱量損失也少。本發(fā)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(nèi)圓筒圓周上配置伸入到內(nèi)圓筒里面的噴咀改為在內(nèi)圓筒周壁上打孔，并且同一圓周上由原來等距離配置三個噴咀改為等距離鉆四個或四個以上的噴孔。從而大大改善了乳化質(zhì)量，并且使加工制造簡便易行。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
圖1所示是本發(fā)明的乳化液制造工藝流程圖。
圖2所示是本發(fā)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(nèi)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(diào)節(jié)器，13-重油加熱器，14-溫度調(diào)節(jié)器，15-流量調(diào)節(jié)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(fā)明的乳化工藝中，重油從重油貯罐(9)經(jīng)過濾器(10)由泵(11)吸入后泵出，通過蒸汽換熱式重油加熱器(13)，再從本發(fā)明的乳化混合器(23)的重油入口(1)進(jìn)入該乳化混合器內(nèi)筒(5)中;水從水貯罐(18)經(jīng)過濾器(10)由柱塞式計算泵(24)吸入泵出，經(jīng)電熱式水加熱器(25)加熱后前往設(shè)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(jìn)水口(3)進(jìn)入，經(jīng)內(nèi)筒壁(5)上的噴孔(6)噴入到內(nèi)筒內(nèi)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(jìn)行燃燒。
本發(fā)明的乳化混合器在工作時，進(jìn)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(nèi)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)中的阻力系數(shù)。
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(yīng)地補(bǔ)償內(nèi)筒(5)中重油的壓力能、水在噴孔中轉(zhuǎn)換成的速度能和噴孔中的阻力損失。由于在本乳化工藝系統(tǒng)中，采用了柱塞式計量泵(24)，所以，當(dāng)摻水量調(diào)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(yīng);當(dāng)摻水量調(diào)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(yīng)。倘若乳化混合器內(nèi)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(yīng)。因此，本乳化工藝系統(tǒng)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(zhì)量高而穩(wěn)定。同時，由于柱塞式計量泵自帶流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，因此，摻水量不需要額外的計量、調(diào)節(jié)裝置，這就大大簡化了系統(tǒng)。
參見圖2，圖中內(nèi)筒(5)壁的圓周上等距離鉆有4個噴孔。沿內(nèi)筒軸線方向的四個圓周上共鉆有16個噴孔。燃油由燃油入口(1)進(jìn)入乳化混合器內(nèi)筒(5)，所摻之水由水入口(3)進(jìn)入乳化混合器外筒(4)，具有一確定壓力能的水經(jīng)噴孔(6)噴入到內(nèi)筒(5)里，在那里被分裂成1.5-10μ的水粒子均勻分布在油流當(dāng)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)的深度等于4-10倍噴孔直徑。噴孔直徑一般為0.2-0.5毫米。內(nèi)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角方向鉆孔;而B-B、D-D截面上的孔要象圖4所示那樣向右成α角方向鉆孔。這樣，水從噴孔中噴出就產(chǎn)生左右交替的旋渦，有促于水粒子與燃油的均勻混合。燃油入口流速W1與內(nèi)筒中的流速W2之比要大于5，以便重油在乳化混合器中滯留時間長，有利于水粒子與油的混合。當(dāng)燃油量增多時，相應(yīng)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(nèi)筒軸線方向上相應(yīng)地增加鉆孔的排數(shù)。
本發(fā)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(jié)果。
表1
本發(fā)明還可用于其他相關(guān)領(lǐng)域兩種不相溶液體的乳化混合。具有乳化工藝過程簡單，設(shè)備少，耗能低;乳化混合器結(jié)構(gòu)簡單，無運(yùn)動部件，加工制造容易，操作方便，工作可靠，適應(yīng)性強(qiáng)，乳化質(zhì)量高而穩(wěn)定等優(yōu)點。
權(quán)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(shè)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)，其特征在于泵(24)是采用柱塞式計量泵，這樣它所提供的水的壓力相應(yīng)地隨乳化混合器(23)內(nèi)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)并能方便地調(diào)節(jié)、計量摻水量。
2.按照權(quán)利要求
1的工藝所需設(shè)備，其特征在于水加熱器(26)采用電熱式水加熱器。
3.應(yīng)用權(quán)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(nèi)筒(5)，其特征在于乳化混合器內(nèi)筒(5)上有噴孔(6)。
4.按照權(quán)利要求
3的乳化混合器，其特征在于噴孔(6)的數(shù)目為在內(nèi)圓筒橫截面圓周上等距離配置4個或4個以上。
5.按照權(quán)利要求
3或4的乳化混合器，其特征在于噴孔的深度即內(nèi)圓筒的壁厚為噴孔直徑的4-10倍。
專利摘要
本發(fā)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(jù)本發(fā)明，在乳化過程中不需添加乳化劑就可獲得高質(zhì)量乳化液。采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(diào)節(jié)問題。本發(fā)明的乳化混合器包括一個內(nèi)外圓筒，一個進(jìn)油口，一個乳化液出口，一個進(jìn)水口，內(nèi)圓筒上鉆有噴孔，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(fā)明者黃秋云 申請人:湖南省能源研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan