專利名稱：制備高氧重油的重油分子結(jié)氧機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于能源及環(huán)保領(lǐng)域，特別是一種重油分子結(jié)氧機，該裝置在實施通常概念的重油乳化工藝過程中，使乳化用水的大分子團裂解成單個水分子、消滅懸浮態(tài)(乳化狀態(tài))水滴，并在分子結(jié)氧劑的催化作用下，使水分子氧鍵與重油碳氫鍵形成分子共價鍵，生產(chǎn)出一種超乳化技術(shù)的高氧重油。這種高氧重油的突出特征是超穩(wěn)定性“共價結(jié)合態(tài)氧”的含量達到21．8％-26．8％以上，實際燃燒熱值與重油基本相當，并在常溫條件下存放三年以上、或在攝氏80度條件下存放一年以上不會發(fā)生破乳(油水分離)。
重油是從石油中提煉的一種燃料油，具有燃值較高、成本較低的特點，但由于重油粘稠度大，不易霧化，因而不能在燃具中充分燃燒，既浪費了能源，又污染了環(huán)境。世界各國科技人員為了提高重油燃燒效率、減少污染，作了長期努力，許多技術(shù)應運而生。這些技術(shù)可大致分為兩類第一類是在燃具上改進，如提高霧化效果的器具；第二類是在重油的物理性質(zhì)上改進，如向重油中加水，使重油乳化，降低粘稠度，以提高霧化效果，促進燃燒。但乳化重油普遍存在穩(wěn)定性差、易出現(xiàn)油水介面分離現(xiàn)象等問題，因而，盡管各種乳化重油技術(shù)已經(jīng)研究應用了幾十年，但一直不能成為一種“國標產(chǎn)品”，不能為廣大用戶認可。
乳化重油穩(wěn)定性差的主要原因是現(xiàn)有的乳化技術(shù)只能將油水進行物理混合，造成乳化油中的水滴較大，且油水之間不發(fā)生分子鍵的結(jié)合，因此容易產(chǎn)生油水介面分離(破乳)。
本實用新型的目的是提供一種在加工過程中能使乳化用水的大分子團裂解成單個水分子、消滅懸浮態(tài)(乳化狀態(tài))水滴，并使水分子氧鍵與重油碳氫鍵之間形成分子共價鍵的重油分子結(jié)氧機。
本實用新型的另一目的在于提供一種重油分子結(jié)氧機，經(jīng)本裝置加工過的重油不是普通的乳化重油，而是使乳化用水的大分子團裂解成單個水分子，并使水分子氧鍵與重油碳氫鍵形成分子共價鍵、使加入重油的水再難與重油分離，使“共價結(jié)合態(tài)氧”的含量達到21．8％-26．8％以上、而實際燃燒熱值與重油基本相當，制成“超穩(wěn)定性”的高氧重油。高氧重油這個名稱強調(diào)的重點是高比例“共價結(jié)合態(tài)氧”的含量或稱超穩(wěn)定性共價結(jié)氧量(普通重油的氧含量僅僅為1．8％。乳化重油只稱摻水量)。
為達到本實用新型的目的，采取的主要技術(shù)措施是1．設(shè)置擾流磁化器，使通過擾流磁化器的重油和水從常態(tài)的大分子團裂解為單個分子，消滅懸浮態(tài)(乳化狀態(tài))水滴在重油中的存在，擴大水分子氧鍵與重油碳氫鍵的接觸面；2．通過高壓油泵加壓、高壓射流噴頭強力噴射、噴出液與缸體內(nèi)壁突起的撞擊，使水與重油在高壓射流過程中強制混合，增加分子鍵的結(jié)合機會；3．使部分或全部混合油通過流體超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波，混合油在超聲波環(huán)境下作高速離心攪拌，并在以上過程中，在分子結(jié)氧劑的催化作用下，使水分子氧鍵與重油碳氫鍵形成在分子共價鍵基礎(chǔ)上的緊密結(jié)合。
本實用新型的任務是這樣完成的制造一種生產(chǎn)高氧重油的重油分子結(jié)氧機。重油分子結(jié)氧機主要由以下部分組成擾流磁化器、預混機、高壓油泵、高壓射流噴頭、第一攪拌機、第二攪拌機、流體超聲波發(fā)生器、電控箱。其中高壓油泵、預混機、第一攪拌機、第二攪拌機均用電動機帶動。
重油分子結(jié)氧機的主要生產(chǎn)過程是定量的分子結(jié)氧劑和定量的結(jié)氧用水通過導管進入預混機混合后，形成分子結(jié)氧劑溶液；分子結(jié)氧劑溶液再通過導管進入第一攪拌機與重油一同攪拌混合，初步形成混合油；混合油再通過擾流磁化器，使結(jié)氧用水的大分子團裂解成單個水分子；再經(jīng)高壓油泵和高壓射流噴頭進入第二攪拌機；另有部分(或全部)混合油通過流體超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波后噴射進入第二攪拌機；第二攪拌機中的混合油在超聲波環(huán)境中高速攪拌最終完全油水融合，徹底消滅懸浮(乳化)態(tài)水滴，并在上述過程中，在分子結(jié)氧劑的催化作用下，使水分子氧鍵與重油碳氫鍵形成分子共價鍵。全部混合過程均通過電控箱進行程序控制和計量控制。
本實用新型的關(guān)鍵措施在于使擾流磁化器、高壓油泵、高壓射流噴頭和流體超聲波發(fā)生器與多個攪拌機的合理搭配、有機結(jié)合。
本實用新型的擾流磁化器是在一根長度為500-1000mm、口徑50-100mm的方形鋼管外壁、軸向相對的兩個平行管面上、分別安裝相異極性對置的兩組永磁磁鋼，兩組永磁磁鋼總長度分別為400-800mm。另外，也可以選用同等長度的矩形鋼管，將上述兩組永磁磁鋼分別安裝在矩形鋼管內(nèi)壁軸向?qū)膬蓚€平行管面上，兩永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間距控制在50-100mm。在方形(或矩形)鋼管內(nèi)部空間，每隔一定距離設(shè)置一片阻流板，使液體在通過擾流磁化器時必須往復繞過阻流板，從某一磁極沖向另一磁極方向，這樣多次反復，使液體均勻受磁、均勻磁化，并增加磁程和磁化時間。
本實用新型的擾流磁化器的另一種設(shè)計是在方形(或矩形)鋼管中心，軸向設(shè)有一個葉片軸，葉片軸上設(shè)有許多擾流葉片，當流體通過擾流磁化器時，推動了擾流葉片的旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生流體的離心流向，使流體往復發(fā)生沖向磁極的螺旋運動，使液體均勻受磁、均勻磁化，增加磁程和磁化時間，并使流體受到擾流葉片的高速剪切作用促進大分子團的裂解和均質(zhì)。
試驗證明，磁化效果=磁場場強×磁程長度×磁化時間，本實用新型設(shè)計的磁化裝置充分考慮了這些因素。
本實用新型的高壓油泵根據(jù)重油分子結(jié)氧機不同機型設(shè)計的日加工量選型。
本實用新型的高壓射流噴頭是一個縮口的導管，與選型的高壓油泵相配套。
本實用新型的重油分子結(jié)氧機可設(shè)兩套擾流磁化器、高壓油泵和高壓射流噴頭。分子結(jié)氧劑溶液可經(jīng)過擾流磁化器磁化后，再通過導管進入高壓油泵，由高壓射流噴頭以切向射流方式進入重油輸入管混入重油，強化分子結(jié)氧劑溶液與重油的接觸與混合，共同進入第一攪拌機，加工成混合油；另一組擾流磁化器磁化混合油，磁化后的混合油通過另一組高壓油泵和高壓射流噴頭進入第二攪拌機。另一高壓射流噴頭設(shè)在第二攪拌機缸體上部，以一定角度在缸體開孔安裝高壓射流噴頭，在外殼內(nèi)部，相對高壓射流噴頭噴射撞擊面的內(nèi)壁設(shè)有許多反射突起，增加噴出的液體的撞擊反射力度和強制混合程度。
本實用新型的流體超聲波發(fā)生器采用一種用高壓流體直接產(chǎn)生超聲波的裝置，流體高速經(jīng)過導流管切向流入位于導流管兩側(cè)相對布置的具有圓形截面的渦流室，利用渦流震蕩產(chǎn)生超聲波，相干加強后輻射出來。用于產(chǎn)生超聲波的流體來自高壓油泵的一條分導管。
本實用新型的效果本實用新型的重油分子結(jié)氧機，籍由擾流磁化器、高壓油泵、高壓射流噴頭、流體超聲波發(fā)生器和多個攪拌裝置的適當配置，重油和分子結(jié)氧劑溶液在充分磁化、噴射、撞擊、攪拌、震蕩過程中，使大分子團水分子裂解為單個水分子，消滅了大分子團水滴，并在上述過程中，在分子結(jié)氧劑的催化作用下，使得水分子氧鍵與燃料油碳氫鍵形成分子共價鍵，使加工成的高氧重油具有超穩(wěn)定性特征，其粘度降低而顏色不變，實際燃燒熱值基本不變且燃點降低，有利于充分燃燒、節(jié)省燃料，并減少空氣污染。具有高度的實用性和明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。
為了更深入了解本實用新型的具體結(jié)構(gòu)、特征與功效，結(jié)合具體實施例并配合附圖詳細說明如后。


圖1本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例1結(jié)構(gòu)圖圖2本實用新型高壓油泵、高壓射流噴頭及第二攪拌機剖視圖圖3本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例1流程圖圖4A本實用新型擾流磁化器Ⅰ外觀圖圖4B本實用新型擾流磁化器ⅠA-A′剖視圖圖4C本實用新型擾流磁化器ⅠB-B′剖視圖圖4E本實用新型擾流磁化器ⅡA-A′剖視圖圖4F本實用新型擾流磁化器ⅡB-B′剖視圖圖4H本實用新型擾流磁化器ⅢB-B′剖視圖圖4L本實用新型擾流磁化器ⅣB-B′剖視圖圖5本實用新型流體超聲波發(fā)生器剖視圖圖6本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例2結(jié)構(gòu)圖圖7本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例2流程圖圖8本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例3結(jié)構(gòu)圖圖9本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例3流程圖圖號說明1．0分子結(jié)氧劑輸入管2．0結(jié)氧用水輸入管3．0預混機主體 3．01預混機上蓋3．02缸體3．03微孔檔板 3．04攪拌葉片 3．05傳動軸4．0第一攪拌機主體 4．01第一攪拌機上蓋4．02缸體4．03微孔檔板 4．04攪拌葉片 4．05傳動軸5．0第二攪拌機主體 5．01第二攪拌機上蓋5．02缸體5．03微孔檔板 5．04攪拌葉片 5．05傳動軸5．06突起6．1預混機電機 6．2第一攪拌機電機 6．3第二攪拌機電機8．0重油輸入管 9．0高氧重油輸出管11．10擾流磁化器Ⅰ 11．20擾流磁化器Ⅱ 11．11(11｀．11)外殼11．12(11｀．12)方形鋼管11．22(11｀．22)矩形鋼管11．13(11｀．13)磁鋼A 11．13′(11｀．13′)磁鋼B11．14(11｀．14)填充物 11．15阻流板11｀．17葉片軸 11｀．18擾流葉片12．11高壓油泵Ⅰ12．12高壓射流噴頭Ⅰ12．21高壓油泵Ⅱ12．22高壓射流噴頭Ⅱ13．10(13．20、13．30)流體超聲波發(fā)生器13．11環(huán)形外殼13．12錐形芯體13．13渦流室A 13．14渦流室B13．15噴射孔 13．16流體進口13．17傘形導流管13．18螺扣
圖1示出了本實用新型第一個實施例的重油分子結(jié)氧機結(jié)構(gòu)。該重油分子結(jié)氧機包括分子結(jié)氧劑輸入管1．0、結(jié)氧用水輸入管2．0、預混機主體3．0、第一攪拌機主體4．0、第二攪拌機主體5．0、預混機電機6．1、第一攪拌機電機6．2、第二攪拌機電機6．3、重油輸入管8．0、高氧重油輸出管9．0、擾流磁化器Ⅰ11．10、高壓油泵Ⅰ12．11、高壓射流噴頭Ⅰ12．12、流體超聲波發(fā)生器13．10，以及連接預混機3．0與第一攪拌機主體4．0的導管、連接第一攪拌機主體4．0與擾流磁化器Ⅰ11．10的導管、連接擾流磁化器Ⅰ11．10與高壓油泵Ⅰ12．11的導管、連接高壓油泵Ⅰ12．11與高壓射流噴頭Ⅰ12．12的導管、連接高壓油泵Ⅰ12．11與流體超聲波發(fā)生器13．10的導管。
圖2示出了本實用新型高壓油泵、高壓射流噴頭的外觀及第二攪拌機剖面。圖中包括高壓油泵Ⅰ12．11，高壓射流噴頭Ⅰ12．12，第二攪拌機主體5．0、流體超聲波發(fā)生器13．10，以及連接高壓油泵Ⅰ12．11與高壓射流噴頭Ⅰ12．12的導管、連接高壓油泵Ⅰ12．11與流體超聲波發(fā)生器13．10的導管。
第二攪拌機主體5．0包括第二攪拌機上蓋5．01、缸體5．02、微孔檔板5．03、攪拌葉片5．04、傳動軸5．05、突起5．06。
圖3示出了本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例1的工藝流程。
參見
圖1、圖2和圖3可以清楚地了解在生產(chǎn)時，定量加入的分子結(jié)氧劑通過分子結(jié)氧劑輸入管1．0進入預混機主體3．0；定量加入的結(jié)氧用水通過結(jié)氧用水輸入管2．0進入預混機主體3．0；預混機電機6．1帶動傳動軸3．05和攪拌葉片3．04對分子結(jié)氧劑和結(jié)氧用水進行混合，生成分子結(jié)氧劑溶液，然后通過導管進入第一攪拌機主體4．0；定量加入的重油通過重油輸入管8．0進入第一攪拌機主體4．0；第一攪拌機電機6．2帶動傳動軸4．05和攪拌葉片4．04對分子結(jié)氧劑溶液和重油進行混合，生成混合油；混合油通過導管分別進入擾流磁化器Ⅰ11．10、高壓油泵Ⅰ12．11、高壓射流噴頭Ⅰ12．12、流體超聲波發(fā)生器13．10進入第二攪拌機主體5．0；混合油從擾流磁化器Ⅰ11．10通過時，使通過磁化裝置的重油和結(jié)氧用水從常態(tài)的大分子團分解為小分子團和單個分子，增加水分子氧鍵與重油碳氫鍵的接觸面；混合油從高壓射流噴頭Ⅰ12．12噴出時撞擊到缸體5．02內(nèi)設(shè)的突起5．06產(chǎn)生散射，使混合更加充分；混合油從安裝在第二攪拌機上蓋5．01上的流體超聲波發(fā)生器13．10噴出時，產(chǎn)生超聲波，使第二拌機主體5．0內(nèi)的混合油都受到超聲波的震蕩作用；第二攪拌機電機6．3帶動傳動軸5．05和攪拌葉片5．04高速旋轉(zhuǎn)，對混合油進行充分攪拌；攪拌混合加工分成上下兩層，中間用微孔檔板5．03隔離，上層混合油通過微孔檔板5．03上的小孔進入下層；混合油在超聲波震蕩環(huán)境下通過高速離心攪拌；在上述過程中，在分子結(jié)氧劑的催化作用下，使結(jié)氧用水與重油完全實現(xiàn)分子共價鍵的結(jié)合，消滅懸浮態(tài)(乳化狀態(tài))水滴在重油中的存在。這樣加工成的高氧重油通過高氧重油輸出管9．0輸出。
圖4A示出了本實用新型的擾流磁化器Ⅰ的外觀。該擾流磁化器包括外殼11．11、方形鋼管11．12。
圖4B示出了本實用新型的擾流磁化器Ⅰ的A-A′剖面。該擾流磁化器包括阻流板11．15、永磁磁鋼A11．13和磁鋼B 11．13′。
圖4C示出了本實用新型的擾流磁化器Ⅰ的B-B′剖面。該擾流磁化器包括外殼11．11、方形鋼管11．12、磁鋼A11．13、磁鋼B 11．13′、填充物11．14、阻流板11．15。
參見圖4A、圖4B、圖4C本實用新型的擾流磁化器Ⅰ采用方形鋼管11．12，方形鋼管11．12內(nèi)徑選擇在50-100mm之間，內(nèi)徑太小影響流量，內(nèi)徑太大減弱磁場強度。在方形鋼管11．12外側(cè)軸向?qū)膬蓚€平行管面上，分別安裝相異極性對置的兩組永磁磁鋼A11．13和磁鋼B 11．13′。
在方形鋼管11．12內(nèi)部每隔一定距離焊接一片阻流板11．15，阻流板11．15的寬度略超過方形鋼管半徑，阻流板11．15交替靠近相異磁極一端，在方形鋼管11．12內(nèi)部形成回曲流道。
方形鋼管11．12可用U型槽鋼加一片鋼板焊接而成，在操作上，先在U型槽鋼內(nèi)部焊接阻流板11．15，再焊接鋼板封成所需的方形鋼管11．12。
本實用新型的擾流磁化器的永磁磁鋼A11．13和磁鋼B 11．13′采用最大磁能積(BH)ma為30-50兆高斯奧斯特(N30-N50)的NdFeB(釹鐵硼)永磁體，以達到足夠磁場場強。
永磁磁鋼A11．13和磁鋼B11．13′用樹脂粘結(jié)在方形鋼管11．12外壁上。兩組永磁磁鋼總長度分別為400-800mm，通常用許多厚度(磁鋼的兩磁極垂向距離)為35-50mm的小塊磁鋼同磁向粘接，達到所需長度。
填充物11．14采用聚苯乙烯或其他發(fā)泡材料，永磁磁鋼A11．13和磁鋼B11．13′以及填充物11．14均用外殼11．11保護起來。
混合液體在通過磁化裝置時，依次繞過阻流板11．15，從某一磁極方向沖向另一磁極方向，這樣多次反復，使液體均勻受磁、均勻磁化，并增加磁程和磁化時間。
圖4E示出了本實用新型的擾流磁化器Ⅱ的A-A′剖面。該擾流磁化器包括葉片軸11｀．17、擾流葉片11｀．18。
圖4F示出了本實用新型的擾流磁化器Ⅱ的B-B′剖面。該擾流磁化器包括外殼11｀．11、方形鋼管11｀．12、磁鋼A11｀．13磁鋼B11｀．13′、填充物11｀．14、葉片軸11｀．17、擾流葉片11｀．18。
參見圖4E、圖4F本實用新型的擾流磁化器Ⅱ的外觀以及磁鋼安置方式均與擾流磁化器Ⅰ基本相同，不同的是取消了阻流板11．15，增加了葉片軸11｀．17和擾流葉片11｀．18。
葉片軸11｀．17和擾流葉片11｀．18都可以用非導磁金屬(不銹鋼、鋁)也可以用工程塑料制成，葉片軸11｀．17兩端以及中間適當位置是用適當?shù)妮S架固定在方形鋼管11｀．12內(nèi)壁上的。擾流葉片11｀．18是安裝在葉片軸11｀．17上、可被動旋轉(zhuǎn)的，擾流葉片11｀．18的每一個葉片都按一定的小角度扭曲，使其能夠在混合液體通過時發(fā)生旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生擾流，使混合液體不斷地被推向磁極方向，接受較強磁場的磁化作用，使液體均勻受磁、均勻磁化，并增加磁程和磁化時間。同時，使流體受到擾流葉片的高速剪切作用，促進流體大分子團的裂解和均質(zhì)。
圖4H示出了本實用新型擾流磁化器ⅢB-B′剖面。該擾流磁化器包括矩形鋼管11．22、磁鋼A11．13、磁鋼B11．13′、阻流板11．15、環(huán)氧樹脂11．19。本實用新型擾流磁化器Ⅲ將相異極性對置的兩組永磁磁鋼A11．13和磁鋼B11．13′分別安裝在矩形鋼管11．22內(nèi)側(cè)軸向?qū)膬蓚€平行管面上，兩組永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間距控制在50-100mm，磁鋼厚度(磁鋼的兩磁極垂向距離)為35-50mm。
圖4L示出了本實用新型擾流磁化器ⅣB-B′剖面。該擾流磁化器包括矩形鋼管11｀．22、磁鋼A11｀．13、磁鋼B11｀．13′、葉片軸11｀．17、擾流葉片11｀．18、環(huán)氧樹脂11．19。本實用新型擾流磁化器Ⅳ將相異極性對置的兩組永磁磁鋼A11｀．13和磁鋼B11｀．13′分別安裝在矩形鋼管11｀．22內(nèi)側(cè)軸向?qū)膬蓚€平行管面上，兩組永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間距控制在50-100mm，磁鋼厚度(磁鋼的兩磁極垂向距離)為35-50mm。
參見圖4H、圖4L本實用新型擾流磁化器Ⅲ、Ⅳ將磁鋼設(shè)于矩形鋼管內(nèi)壁，使永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極更貼近被磁化流體，矩形鋼管將磁鋼外側(cè)磁極連接成一個閉合磁回路，而內(nèi)側(cè)磁極開放，使兩組永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間的中心磁場強度增加，并減少外側(cè)漏磁。且省去了外殼11．11、11｀．11和填充物11．14、11｀．14，使體積減小、重量減輕、強度增加。在制作中應在兩永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極表面用環(huán)氧樹脂保護。
圖5示出了本實用新型流體超聲波發(fā)生器剖面。該流體超聲波發(fā)生器包括環(huán)形外殼13．11、錐形芯體13．12、渦流室A13．13、渦流室B13．14、噴射孔13．15、流體進口13．16、傘形導流管13．17、螺扣13．18。
參見圖5本實用新型流體超聲波發(fā)生器是一種在中國88 2 04319號專利基礎(chǔ)上改進的裝置，該裝置的特點是流體經(jīng)傘形導流管13．17切向流入位于導流管13．17兩側(cè)相對布置的具有圓形截面的渦流室A13．13和渦流室B13．14產(chǎn)生定常變化的漩渦，漩渦以一定頻率生成和消滅，因而在流體中形成脈動壓力場，當脈動頻率達到二萬赫茲以上就成為超聲波。
制作本實用新型流體超聲波發(fā)生器只需制作一個環(huán)形外殼13．11和一個錐形芯體13．12即可，在環(huán)形外殼13．11和錐形芯體13．12上的設(shè)計位置上制作兩個或數(shù)個半徑相等的渦流室；在環(huán)形外殼13．11上端開有流體進口13．16；在錐形芯體13．12尖端與環(huán)形外殼13．11上流體進口13．16之間預留一定的間隙，形成傘形導流管13．17；在錐形芯體13．12底部開有噴射孔13．15；在環(huán)形外殼13．11和錐形芯體13．12之間用螺扣13．18連接、并可通過旋轉(zhuǎn)錐形芯體13．12調(diào)節(jié)傘形導流管13．17的寬度。
圖6示出了本實用新型第二個實施例的重油分子結(jié)氧機的結(jié)構(gòu)。該重油分子結(jié)氧機實施例2包括分子結(jié)氧劑輸入管1．0、結(jié)氧用水輸入管2．0、預混機主體3．0、第一攪拌機主體4．0、第二攪拌機主體5．0、預混機電機6．1、第一攪拌機電機6．2、第二攪拌機電機6．3、重油輸入管8．0、高氧重油輸出管9．0、擾流磁化器Ⅰ11．10、擾流磁化器Ⅱ11．20、高壓油泵Ⅰ12．11、高壓射流噴頭Ⅰ12．12、高壓油泵Ⅱ12．21、高壓射流噴頭Ⅱ12．22、流體超聲波發(fā)生器13．10、流體超聲波發(fā)生器13．20、以及連接第一攪拌機主體4．0與擾流磁化器Ⅱ11．20的導管、連接擾流磁化器Ⅱ11．20與高壓油泵Ⅱ12．21的導管、連接高壓油泵Ⅱ12．21與高壓射流噴頭Ⅱ12．22的導管、連接第一攪拌機主體4．0與擾流磁化器Ⅰ11．10的導管、連接擾流磁化器Ⅰ11．10與高壓油泵Ⅰ12．11的導管、連接高壓油泵Ⅰ12．11與高壓射流噴頭Ⅰ12．12的導管、連接高壓油泵Ⅰ12．11與流體超聲波發(fā)生器13．10的導管、連接高壓油泵Ⅱ12．21與流體超聲波發(fā)生器13．20的導管。
圖7示出了本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例2的工藝流程。
參見圖6和圖7本實用新型第二個實施例的重油分子結(jié)氧機的結(jié)構(gòu)與本實用新型第一個實施例重油分子結(jié)氧機結(jié)構(gòu)的不同之處主要在于在預混機主體3．0內(nèi)生成分子結(jié)氧劑溶液不是通過導管進入第一攪拌機主體4．0，而是通過導管進入擾流磁化器Ⅱ11．20，使分子結(jié)氧劑溶液中的水從常態(tài)的大分子團分解為單個水分子，再通過導管進入高壓油泵Ⅱ12．21，從高壓油泵Ⅱ12．21出來的一部分分子結(jié)氧劑溶液由高壓射流噴頭Ⅱ12．22以切向射流方式進入重油輸入管8．0混入重油，強化與重油的接觸與混合，同重油一道進入第二攪拌機主體5．0；從高壓油泵Ⅱ12．21出來另一部分分子結(jié)氧劑溶液通過流體超聲波發(fā)生器13．20，產(chǎn)生超聲波，進入第二攪拌機主體5．0，強化在第二攪拌機主體5．0中混合油體的融合。
本實用新型第二個實施例的重油分子結(jié)氧機增加了一組擾流磁化器Ⅱ11．20、高壓油泵Ⅱ12．21、高壓射流噴頭Ⅱ12．22和流體超聲波發(fā)生器13．20，以便進一步提高高氧重油的質(zhì)量。
圖8示出了本實用新型第三個實施例重油分子結(jié)氧機的結(jié)構(gòu)。該重油分子結(jié)氧機實施例3包括包括分子結(jié)氧劑輸入管1．0、結(jié)氧用水輸入管2．0、預混機主體3．0、第一攪拌機主體4．0、第二攪拌機主體5．0、預混機電機6．1、第一攪拌機電機6．2、第二攪拌機電機6．3、重油輸入管8．0、高氧重油輸出管9．0、擾流磁化器Ⅰ11．10、高壓油泵Ⅰ12．11、高壓油泵Ⅱ12．21、高壓射流噴頭Ⅱ12．22、流體超聲波發(fā)生器13．10、流體超聲波發(fā)生器13．20、流體超聲波發(fā)生器13．30、以及連接預混機主體3．0與擾流磁化器Ⅱ11．20的導管、連接擾流磁化器Ⅱ11．20與高壓油泵Ⅱ12．21的導管、連接高壓油泵Ⅱ12．21與高壓射流噴頭Ⅱ12．22的導管、連接第一攪拌機主體4．0與擾流磁化器Ⅰ11．10的導管、連接擾流磁化器Ⅰ11．10與高壓油泵Ⅰ12．11的導管、連接高壓油泵Ⅰ12．11與流體超聲波發(fā)生器13．10的導管、連接高壓油泵Ⅱ12．22與流體超聲波發(fā)生器13．20的導管、連接高壓油泵Ⅰ12．11與流體超聲波發(fā)生器13．30的導管。
圖9示出了本實用新型重油分子結(jié)氧機實施例3流程圖。
參見圖8和圖9本實用新型第三個實施例的重油分子結(jié)氧機的結(jié)構(gòu)與本實用新型第二個實施例重油分子結(jié)氧機結(jié)構(gòu)的不同之處主要在于取消了高壓射流噴頭Ⅰ12．12，增加了流體超聲波發(fā)生器13．30，使進入第二攪拌機主體5．0的混合油，全部通過流體超聲波發(fā)生器13．10、13．30，產(chǎn)生更強的超聲波，以利于提高高氧重油的質(zhì)量。
本實用新型重油分子結(jié)氧機的有益效果可從上面詳述中得到理解，歸結(jié)起來應當包括1．使大分子團水分子裂解成單個水分子，在分子結(jié)氧劑的催化作用下，使水分子氧鍵與重油碳氫鍵形成分子共價鍵，生產(chǎn)出超乳化效果的高氧重油。這種高氧重油具有超穩(wěn)定性。實踐證明，高氧重油在常溫下三年不出現(xiàn)破乳現(xiàn)象，或在攝氏80度高溫下也可保持一年不破乳。克服了一般乳化重油存在的油水界面容易破乳的“通病”，實現(xiàn)了本實用新型的目的。
2．使大分子團水分子裂解成單個水分子是通過本實用新型重油分子結(jié)氧機中的擾流磁化器、高壓油泵、高壓射流噴頭、流體超聲波發(fā)生器、高速離心攪拌器、以及分子結(jié)氧劑的綜合疊加作用的結(jié)果。其中起比較關(guān)鍵作用的是擾流磁化器。
3．本實用新型的擾流磁化器有兩點特別的貢獻，第一是設(shè)計了一種永磁磁鋼設(shè)于鋼管內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)計使永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極更貼近被磁化流體，矩形鋼管將永磁磁鋼外側(cè)磁極連接成一個閉合回路，而內(nèi)側(cè)磁極開放，使兩組永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間的中心磁場強度增加，并減少永磁磁鋼外側(cè)漏磁。第二是在磁化裝置內(nèi)安裝阻流板或擾流葉片等設(shè)施。由于在兩組永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間的磁場是一種“梯度”磁場結(jié)構(gòu)，貼近兩磁極的磁場強度較高，磁極間的中心磁場強度較弱，在沒有阻流或擾流設(shè)施的情況下，會使通過磁化裝置的流體不均勻受磁，影響磁化效果。增加了阻流或擾流設(shè)施可克服這一缺點。在增加擾流葉片的情況下，還可使流體受到擾流葉片的高速剪切作用，促進流體大分子團的裂解和均質(zhì)。
4．本實用新型重油分子結(jié)氧機利用高壓油泵帶動高壓射流噴頭產(chǎn)生噴射、還使流體超聲波發(fā)生器發(fā)出超聲波，并在高速離心攪拌器的參與下，通過對混合油加壓、噴射、撞擊、超聲波震蕩、高速離心攪拌等手段，使混合油大分子團充分裂解、充分混合，并在分子結(jié)氧劑的催化作用下，使油水分子鍵之間形成分子共價鍵。
5．實踐證明，這樣加工成的高氧重油的粘度降低而顏色不變，實際燃燒熱值基本不變且燃點降低，有利于充分燃燒、明顯降低工業(yè)用油量(15％-25％)和空氣污染(60％-79％)。具有高度的實用性和明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。高氧重油適用于各類重油鍋爐和重柴油內(nèi)燃機，可應用于冶金、玻璃、陶瓷、水泥、火力發(fā)電廠、軋鋼廠、化工廠……等工業(yè)企業(yè)和遠洋運輸業(yè)。
權(quán)利要求1．一種重油分子結(jié)氧機，主要包括擾流磁化器(11．10、11．20)、預混機主體(3．0)、高壓油泵(12．11、12．21)、高壓射流噴頭(12．12、12．22)、第一攪拌機主體(4．0)、第二攪拌機主體(5．0)、流體超聲波發(fā)生器(13．10、13．20、13．30)、電控箱。其特征在于所述擾流磁化器(11．10、11．20)為一根方形鋼管(11．12、11｀．12)或矩形鋼管(11．22、11｀．22)，在軸向相對的兩個平行管面上(內(nèi)側(cè)或外側(cè))，分別安裝相異極性對置的兩組永磁磁鋼A(11．13、11｀．13)和永磁磁鋼B(11．13′、11｀．13′)，在方形鋼管(11．12、11｀．12)或矩形鋼管(11．22、11｀．22)內(nèi)部空間，設(shè)有阻流板(11．15)或葉片軸(11｀．17)和擾流葉片(11｀18)；所述預混機主體(3．0)、第一攪拌裝置主體(4．0)、第二攪拌裝置主體(5．0)各自分別由大小不同的缸體(3．02、4．02、5．02)、攪拌葉片(3．04、4．04、5．04)、微孔檔板(3．03、4．03、5．03)、傳動軸(3．05、4．05、5．05)組成。所述超聲波發(fā)生器(13．10、13．20、13．30)由一個環(huán)形外殼(13．11)、一個錐形芯體(13．12)和螺扣(13．18)組成；該裝置還包括一組將分子結(jié)氧劑、水輸入預混機主體(3．0)的導管、將重油、分子結(jié)氧劑溶液輸入第一攪拌裝置主體(4．0)的導管、將分子結(jié)氧劑溶液或混合油輸入高壓油泵(12．11、12．21)、高壓射流噴頭(12．12、12．22)的導管、將混合油輸入第二攪拌裝置主體(5．0)、流體超聲波發(fā)生器(13．10、13．20、13．30)的導管，以及將加工好的高氧重油輸出的導管(8．0)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的擾流磁化器，其特征在于方形鋼管11．12內(nèi)徑選擇在50-100mm之間，長度500-1000mm。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的擾流磁化器，其特征在于相異極性對置的兩組永磁磁鋼A(11．13、11｀．13)和磁鋼B(11．13′、11｀．13′)，分別安裝在方形鋼管(11．12、11｀．12)外側(cè)軸向?qū)膬蓚€平行管面上。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的擾流磁化器，其特征在于相異極性對置的兩組永磁磁鋼A(11．13、11｀．13)和磁鋼B(11．13′、11｀．13′)，分別安裝在矩形鋼管(11．22、11｀．22)內(nèi)側(cè)軸向?qū)膬蓚€平行管面上，兩組永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間距控制在50-100mm。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的擾流磁化器，其特征在于永磁磁鋼A(11．13、11｀．13)和磁鋼B(11．13′、11｀．13′)采用最大磁能積(BH)ma為30-50兆高斯奧斯特(N30-N50)的NdFeB(釹鐵硼)永磁體。兩組永磁磁鋼總長度分別為400-800mm，通常用許多厚度(磁鋼的兩磁極垂向距離)為35-50mm的小塊磁鋼同磁向粘接，達到所需長度。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的擾流磁化器，其特征在于在方形鋼管(11．12、11｀．12)或矩形鋼管(11．22、11｀．22)內(nèi)部空間，每隔一定距離焊接一片阻流板(11．15)，阻流板(11．15)的寬度略超過方形鋼管(11．12、11｀．12)或兩組永磁磁鋼內(nèi)側(cè)磁極間距50-100mm的半徑，阻流板(11．15)交替靠近相異磁極一端，在方形鋼管(11．12、11｀．12)或矩形鋼管(11．22、11｀．22)內(nèi)部形成回曲流道。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的擾流磁化器，其特征在于葉片軸(11｀．17)和擾流葉片(11｀．18)可以用非導磁金屬(不銹鋼、鋁)也可以用工程塑料制成，葉片軸(11｀．17)兩端以及中間適當位置是用適當?shù)妮S架固定在方形鋼管(11．12、11｀．12)或矩形鋼管(11．22、11｀．22)內(nèi)壁上的，擾流葉片(11｀．18)是安裝在葉片軸(11｀．17)上、可被動旋轉(zhuǎn)的，擾流葉片(11｀．18)的每一個葉片都按一定的小角度扭曲。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體超聲波發(fā)生器，其特征在于在環(huán)形外殼13．11和錐形芯體13．12之間用螺扣13．18連接、并可通過旋轉(zhuǎn)錐形芯體13．12調(diào)節(jié)傘形導流管13．17的寬度。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油分子結(jié)氧機，其特征在于混合油通過導管分別進入擾流磁化器Ⅰ(11．10)、高壓油泵Ⅰ(12．11)、高壓射流噴頭Ⅰ(12．12)、流體超聲波發(fā)生器(13．10)進入第二攪拌機主體(5．0)；混合油從高壓射流噴頭Ⅰ(12．12)噴出時撞擊到缸體(5．02)內(nèi)設(shè)的突起(5．06)產(chǎn)生散射；混合油通過高壓油泵Ⅰ(12．11)加壓，從安裝在第二攪拌機上蓋(5．01)上的流體超聲波發(fā)生器(13．10)噴出時產(chǎn)生超聲波，使第二攪拌機主體(5．0)內(nèi)的混合油都受到超聲波的震蕩作用。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油分子結(jié)氧機，其特征在于在預混機主體(3．0)內(nèi)的生成分子結(jié)氧劑溶液通過導管進入擾流磁化器Ⅱ(11．20)、高壓油泵Ⅱ(12．21)、一部分分子結(jié)氧劑溶液由高壓射流噴頭Ⅱ(12．22)以切向射流方式進入重油輸入管(8．0)，同重油一道進入第一攪拌機主體(4．0)；另一部分分子結(jié)氧劑溶液通過流體超聲波發(fā)生器(13．20)產(chǎn)生超聲波后噴射進入第一攪拌機主體(4．0)。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油分子結(jié)氧機，其特征在于進入第二攪拌機主體(5．0)的混合油全部通過流體超聲波發(fā)生器(13．10、13．30)，產(chǎn)生更強的超聲波。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的重油分子結(jié)氧機，其特征在于可設(shè)兩套或多套擾流磁化器、高壓油泵和高壓射流噴頭。可設(shè)兩套或多套攪拌機。
專利摘要一種重油分子結(jié)氧機,該裝置在實施通常概念的乳化工藝過程中,使乳化用水的大分子團裂解為單個水分子、消滅懸浮態(tài)(乳化狀態(tài))水滴,并在分子結(jié)氧劑的催化作用下,使水分子氧鍵與重油碳氫鍵之間形成分子共價鍵。該裝置主要包括:擾流磁化器、預混機、高壓油泵、高壓射流噴頭、第一攪拌機、第二攪拌機、流體超聲波發(fā)生器、電控箱。用這種裝置生產(chǎn)的高氧重油粘度降低而顏色不變,實際燃燒熱值與重油基本相當且燃點降低,有利于充分燃燒、節(jié)省燃料,并減少空氣污染。高氧重油的“共價結(jié)合態(tài)氧”總含量達到21.8%－26.8%以上,并具有在常溫條件下存放三年以上、或在攝氏80度條件下存放一年以上不會出現(xiàn)破乳現(xiàn)象的超穩(wěn)定性。
文檔編號C10G31/00GK2417173SQ0020805
公開日2001年1月31日 申請日期2000年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月10日
發(fā)明者陸航程 申請人:陸航程