專利名稱:隨機引汽乳化燃油的方法與裝置的制作方法
本發(fā)明屬于一種可供內(nèi)燃機和其它燃油燃燒裝置隨機使用的燃油摻水乳化的方法。
當前，國內(nèi)外研制的乳化燃料大多采用機外制備的方案，其方法盡管很多，只有電超聲、簧片哨等少數(shù)幾種方法制備的乳化油品質(zhì)較好，但專用設(shè)備大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備時都毫無例外地要用比燃油費用貴得多的乳化劑，而且要消耗電能或機械功。制成的乳化油在貯存和使用期間不能保證不發(fā)生油、水分離。內(nèi)燃機和其它燃油燃燒裝置在使用這種燃料時雖然有節(jié)油效果，能減少煙度和NOX排放濃度，但支出費用常常超出節(jié)油所得經(jīng)濟效益?，F(xiàn)以吐溫(Tween)和司本(Span)這樣的乳化劑為例，如使用量為乳化燃料總量的0.5%，則支出費用要與節(jié)油率為6～10%所省下的燃料費用相等，在節(jié)油率不高的情況下，還會發(fā)生倒掛現(xiàn)象，因此直接影響乳化油的推廣使用。
為此，國內(nèi)外有人對隨機制備乳化油進行了研究，其目的在于少用或不用乳化劑，以設(shè)法提高使用乳化油的經(jīng)濟效益。然而，迄今為止，尚未出現(xiàn)理想的制備方法，其主要原因是少用或不用乳化劑后所制備的乳化油品質(zhì)較差，節(jié)油性能不好，照樣要消耗能量，雖有凈化功能，但經(jīng)濟效益并未提高。
本發(fā)明的目的為各種內(nèi)燃機和其它燃油裝置提供一種不用乳化劑、也不消耗有用能量、且有明顯節(jié)油與凈化效益的隨機乳化燃油的新方法，使乳化燃料的應(yīng)用有一個突破。
本發(fā)明的要點在于采用水蒸汽來制備乳化油，內(nèi)燃機或其它燃油燃燒裝置工作時，可將蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)集汽器引入燃油乳化裝置，在乳化裝置內(nèi)與來自油箱并經(jīng)過濾清的柴油相遇，經(jīng)過混合、冷凝與散熱處理，就可制備出水粒在油中分布均勻且粒徑細微的乳化油。蒸汽發(fā)生器的水蒸汽可利用發(fā)動機和燃燒裝置的廢熱加熱水至沸騰狀態(tài)時產(chǎn)生。按照上述方法設(shè)計的一種乳化裝置具有蒸汽針閥、油汽混合腔、油汽乳化腔，油汽混合腔可由燃油噴咀、蒸汽噴咀、噴咀座組成，油汽乳化腔可由固緊螺塞、乳化腔接頭組成。
如圖1所示，蒸汽發(fā)生器〔5〕與集汽器〔4〕、引汽乳化裝置〔3〕是實施本發(fā)明提出的燃油乳化方法的關(guān)鍵部件。蒸汽發(fā)生器可以是蒸發(fā)冷卻式發(fā)動機的水箱，也可以是單獨設(shè)計的帶有冷卻水套的排氣管。集汽器兼有集汽與控制引汽量兩項功能。引汽乳裝置是油、汽經(jīng)過混合、冷凝后制成乳化油的場所，一路來自油箱〔1〕和濾清器〔2〕的燃油與另一路來自蒸汽發(fā)生器〔5〕和集汽器〔4〕的水蒸汽在乳化裝置內(nèi)相遇，經(jīng)混合、冷凝，及時使水蒸汽冷凝時放出的熱量散失掉，從而使水蒸汽源源不斷地在油中冷凝成懸浮水粒，制成非穩(wěn)定油包水型乳化油。乳化油制成后隨即經(jīng)燃油泵〔6〕輸入燃料供給系統(tǒng)使用。由于乳化油從制成到使用的時間很短，油中水粒還來不及聚集分離，故穩(wěn)定性不存在問題。
如圖2所示，該引汽乳化裝置的主要組成部分包括殼體〔8〕、燃油噴咀〔9〕、蒸汽噴咀〔10〕、噴咀底座〔11〕、緊固螺塞〔13〕、乳化缸接頭〔14〕以及蒸汽針閥〔16〕。蒸汽針閥在發(fā)動機或其它燃油燃燒裝置工作時處于常開狀態(tài)，以使蒸汽經(jīng)針閥由蒸汽噴咀流入乳化裝置。當燃油由管接頭〔7〕進入乳化裝置的M形空腔時，正好與垂直方向上經(jīng)空氣噴咀〔10〕進入M空腔的蒸汽相遇，兩股流束交相混合，在M空腔內(nèi)形成渦流區(qū)，從而為油汽混合乳化提供了良好的條件?；旌虾蟮牧黧w在M空腔內(nèi)減速增壓，在流經(jīng)零件〔11〕的最小通孔時再次獲得節(jié)流加速，這對進一步形成燃油乳化是有利的。在底座〔11〕的下方，由零件〔13〕和〔14〕構(gòu)成的乳化缸內(nèi)腔容積有一個最佳值，大了反會使乳化油停留時間過長，使乳化油穩(wěn)定性變壞;小了，也不利于乳化油的制備以及發(fā)動機或其它燃燒裝置工作時對燃油供應(yīng)的要求。制成的乳化油在乳化缸內(nèi)腔稍為停留后即經(jīng)管接頭〔15〕進入燃油供給系統(tǒng)，以適應(yīng)隨制隨用之需要。
如圖3所示，一種用于S195柴油機上的集汽器安裝在水箱〔24〕上面，其主要部件包括壓力平衡室和集汽室兩部分。壓力平衡室由平衡活塞〔21〕、活塞缸〔20〕組成。活塞重量有嚴格要求，以使集汽室內(nèi)蒸汽壓保持在規(guī)定范圍，進而對引汽量進行嚴格控制。當蒸汽壓超出規(guī)定值時，活塞在缸內(nèi)升起，泄氣孔〔19〕露出，使蒸汽外溢，以維持蒸汽壓力不再升高。集汽室主要由外罩〔22〕和引汽管〔23〕組成，引汽管頂部有8個小孔，小孔遠離液面，以保證進入小孔的蒸汽沒有未汽化的水粒;引汽管穿過水箱內(nèi)部，并在水箱底部與引汽乳化裝置的引汽管〔17〕聯(lián)接，這樣可使管內(nèi)蒸汽不低于100℃，而不致發(fā)生冷凝，使進入引汽乳化裝置的是蒸汽而非水粒，以保證隨后進行的乳化過程不受影響。
圖1是燃油隨機引汽乳化系統(tǒng);
圖2是燃油隨機引汽乳化裝置剖面圖;
圖3是用于S195柴油機上的集汽器組成與安裝部位圖;
圖4是S195柴油機使用引汽乳化裝置與不使用該裝置在2000r/min時的負荷特性對比。
圖中，油箱〔1〕、濾清器〔2〕、乳化裝置〔3〕、集汽器〔4〕、蒸汽發(fā)生器〔5〕、油泵〔6〕、油路接頭〔7〕、乳化裝置殼體〔8〕、燃油噴咀〔9〕、蒸汽噴咀〔10〕、噴咀底座〔11〕、孔片〔12〕、螺塞〔13〕、乳化缸接頭〔14〕、乳化油流出管接頭〔15〕、蒸汽針閥〔16〕、引汽管〔17〕、集汽器殼體〔18〕、泄氣孔〔19〕、活塞缸〔20〕、壓力平衡活塞〔21〕、集汽室外罩〔22〕、引汽管〔23〕、水箱〔24〕。
本發(fā)明的優(yōu)點1.在乳化油內(nèi)無需添加任何乳化劑;
2.乳化油在制備過程中只需利用廢熱產(chǎn)生水蒸汽，而不消耗任何其它形式的能量;
3.本發(fā)明提供的燃油摻水乳化的方法，構(gòu)思獨特，工作合理，方案簡易可行，對原機只要做少許改動即可使用，不影響發(fā)動機的動力性;
4.制成的乳化油品質(zhì)良好，油內(nèi)水粒細微，分布均勻，發(fā)動機和其它燃油燃燒裝置使用后能獲得節(jié)約燃料消耗和降低排氣污染雙重效果;
5.制成的乳化油的粘度與純油相近，使用時無需調(diào)整噴油壓力;
6.制成的乳化油為非穩(wěn)定油包水型，由于隨制隨用，穩(wěn)定性不存在問題，也沒有貯存和運輸上的困難。
本發(fā)明的隨機引汽乳化技術(shù)用于S195柴油機上，可以獲得3%以上的節(jié)油率。圖4為S195柴油機使用引汽乳化技術(shù)后與未使用該項技術(shù)在標定轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)/分進行負荷特性試驗時的燃油經(jīng)濟性對比。S195柴油機使用本發(fā)明的隨機引汽乳化技術(shù)后，煙度及有害氣體排放均有顯著降低，其中在標定工況(8.83kw/2000r/min)下，排煙凈化率為21%，CO凈化率為21%，NO凈化率為35%。
權(quán)利要求
1.一種使燃油摻水乳化的方法，其特征在于采用水蒸汽來制備乳化油；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的燃油摻水乳化的方法，其特征在于內(nèi)燃機或其它燃油燃燒裝置工作時將蒸汽發(fā)生器〔5〕產(chǎn)生的水蒸汽經(jīng)集汽器〔4〕引入燃油乳化裝置〔3〕，與另一路來自油箱〔1〕并經(jīng)過濾清器〔2〕濾清的燃油相遇，在乳化裝置內(nèi)經(jīng)過混合、冷凝和散熱處理，就可制備出水粒在油中分布均勻且粒徑細微的乳化油;
3.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的燃油摻水乳化方法，其特征在于蒸汽發(fā)生器內(nèi)的蒸汽是利用內(nèi)燃機或其它燃油燃燒裝置的廢熱加熱水至沸騰狀態(tài)時產(chǎn)生的。
4.一種應(yīng)用引汽乳化方法設(shè)計的燃油乳化裝置，其特征在于它具有蒸汽針閥〔16〕、油汽混合腔、油汽乳化腔;
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的一種燃油乳化裝置，其特征在于所說的油汽混合腔由燃油噴咀〔9〕、蒸汽噴咀〔10〕、噴咀座〔11〕組成;所說的油汽乳化腔由固緊螺塞〔13〕、乳化腔接頭〔14〕組成。
專利摘要
隨機引汽乳化燃油的方法與裝置，它是采用水蒸汽來使燃油摻水乳化的，所用水蒸汽可以利用內(nèi)燃機或其它燃油燃燒裝置的廢熱加熱水至沸騰狀態(tài)時產(chǎn)生。其裝置具有蒸汽發(fā)生器、蒸汽針閥、油汽混合腔、油汽乳化腔。用該法制備乳化油，不用乳化劑，不消耗任何形式的有用功，也不存在貯存和運輸上的困難，因而具有明顯的使用價值和經(jīng)濟效益。在S195柴油機上用此法可以獲得3％以上節(jié)油率，并能顯著降低煙度、顆粒及有害氣體排放量。
文檔編號B01F5/02GK86104265SQ86104265
公開日1987年11月11日 申請日期1986年6月24日
發(fā)明者馬元驥, 朱崇基, 王仁泉, 徐航, 馮安, 王世政, 裘建根, 周有平, 周振成, 李慶堯, 馮喬志, 薛紹祥 申請人:浙江大學(xué), 浙江省農(nóng)業(yè)廳農(nóng)機管理總站, 浙江桐鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)機械化研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan