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invention
Fédération de Russie Patent RU2097408

PROCÉDÉ DE PRODUCTION DE COMBUSTIBLE LIQUIDE ET MIXER STATIQUE POUR SA MISE EN ŒUVRE

PROCÉDÉ DE FABRICATION DE COMBUSTIBLE LIQUIDE
ET MIXER STATIQUE POUR SA MISE EN ŒUVRE

Nom de l'inventeur: Boulgakov, Boris [UA]; Bulgakov Alexei Borisovich [UA]
Le nom du titulaire du brevet: Boulgakov, Boris [UA]; Bulgakov Alexei Borisovich [UA]
Adresse de correspondance:
Date de début du brevet: 02.12.1994

Utilisation: pour créer des mélanges de carburant pour les moteurs, les chaudières, les turbines et les centrales électriques. Dans ce combustible obtenu selon le procédé peut être utilisé de façon indépendante et comme additif, tel que le carburant diesel. Le procédé selon l'invention consiste à mélanger le combustible solide pulvérisé avec un liquide organique en présence d'eau. Dans cette pré-humidifier le combustible solide pulvérisé avec de l'eau, puis le mélange résultant est humidifié avec un liquide organique.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne pour alimenter l' énergie et peut être utilisé pour créer des mélanges de carburant pour les moteurs, les fours, les centrales électriques et de turbines. Dans ce combustible obtenu selon le procédé peut être utilisé de façon indépendante et comme additif, tel que le carburant diesel.

Procédé de production d'un carburant pour moteurs à combustion interne, comprenant un mélange d'essence 2 à 10% d'alcool, de 4 à 8 atomes de carbone et de 0,1 à 25% d'eau (demande de brevet français N 2.114.465, C 10 L 1 \ 00, 1972).

Cependant, le carburant résultant est assez cher.

Procédé de production d'un combustible liquide, comprenant le broyage de la biomasse de bois, l'administration dans de l'huile ou de kérosène déchets et poverhnostono substances actives pour former une solution colloïdale (la demande française 2519019 N, C O1 L 1 \ 00, 1983).

Cette méthode prend beaucoup de temps. Dans le même temps, le carburant ainsi obtenu uniquement pour la combustion dans les centrales électriques, à savoir Il dispose d'un champ d'utilisation limité.

A cet égard, il a été proposé des procédés de production de combustibles liquides à partir du charbon (EP N 0021555, C O1 L 1 \ 02, 1980) décrit un procédé comprenant l'oxydation du charbon avec une solution aqueuse d'acide nitrique, la séparation de la phase liquide et le solide est dissous.

Cependant, ce procédé est laborieux et nizkoproizvoditelen.

En outre, un procédé dans lequel du charbon pulvérisé ayant une taille de particule inférieure à 20 microns a été mélangée avec de l'eau et le combustible résultant utilisé pour un moteur à combustion interne (brevet britannique N 2047267, C O1 L 1 \ 02, 1979).

Les inconvénients de ce procédé sont la faible qualité du carburant produit et de la difficulté d'obtenir et de la poussière avec une taille de particule ci-dessus.

Le plus proche de l'invention est un procédé de production d'un combustible liquide comprenant un matériau carboné de broyage (anthracite, charbon, coke, charbon, lignite et autres) de 2,0 à 0,15 mm, en présence de (hydrocarbures) et de l'eau des fluides organiques \ ou à partir de en utilisant un matériau contondant qui est ensuite séparée (brevet britannique N 1600865, C O1 L 1 \ 00, 1978). Broyage et mélange est réalisée à l'aide d'un broyeur mécanique, et l'huile résultante utilisée comme additifs diesel ou ceux-ci.

Cependant, les restrictions concernant la taille de la poussière de charbon et la nécessité de séparer les particules de la méthode connue compliquée matériau d'écrasement, réduisant ainsi ses performances. En outre, dans le procédé de broyage et de mélange des particules de poussière sont des hydrocarbures adsorbés à partir du liquide organique, ce qui réduit la qualité du carburant et ne permet pas d'augmenter la teneur en poussière de charbon en ce qui à son tour conduit à des coûts accrus de carburant. Enfin, le carburant ainsi obtenu ne peut pas être stocké pendant une longue période, car le temps.

En plus de broyeurs, de mélangeurs statiques peuvent être utilisés pour mélanger les composants de carburant. Ainsi, le mélangeur statique connu comprenant une colonne ayant une entrée pour la suspension à la partie supérieure, et plusieurs chambres de pompe. Une entrée de gaz située dans la partie inférieure de la colonne, de telle sorte que le gaz se déplace vers le haut et vers le bas le liquide (brevet US N 3.495.952, B 01 F 3 \ 06, 1970).

L'inconvénient de ce robinet est la complexité et des dimensions considérables. En outre, un tel mélangeur peut être intégré dans le pipeline, ce qui limite son champ d'application.

Afin de remédier à ces inconvénients des mélangeurs dans lesquels l'un des composants amenés à la zone de cavitation, ou tout au moins dans la zone d'écoulement turbulent du deuxième composant (brevet britannique N 2022430, B 01 F 5 \ 00, 1979) ont été développés. Ce mélangeur comprend un corps ayant une composante longitudinale de la première buse d'entrée et des conduits inclinés entrant dans le deuxième composant. Un mélangeur similaire est une série de venturis successives (OEB N 0157691, B 01 F 5 \ 04, 1985).

Cependant, les mélangeurs de ce type ne sont pas suffisamment efficaces.

cavitation et un appareil connu, le boîtier duquel est monté un perforées lames cavitateur de roue avec coin (auth. St. N 1353858, D 21 B 1 \ 36, 1985).

L'inconvénient de ce mélangeur est faible efficacité, principalement en raison du fait que le flux de processus Cavitator libération de microbulles et effondrement lentement se produire.

Le plus proche du dispositif proposé est noyé mélangeur statique formé par le boîtier cylindrique avec des tuyaux d'entrée et de sortie environnement traitées dans la cavité est séquentiellement placé vrilles sous la forme de plaques plates, les lames et aubes de forme complexe, et en raison d'une séquence particulière de leur degré d'homogénéisation augmente d'installation peu traitée environnement, étant donné que certains éléments tels que "préparer" couler à d'autres (brevet US N 4461579, B 01 F 5 \ 00, 1984).

Cependant, ce mélangeur est assez compliquée, et en outre ne constitue pas un haut degré d'homogénéisation, car il n'y a pas de formation de la cavitation et de microbulles. Aussi mélangeur actif a une résistance hydraulique élevée. Tout cela affecte négativement la performance du dispositif.

Ainsi, le résultat technique attendu de l'utilisation de la méthode est d'augmenter la productivité et de simplifier tout en améliorant la qualité (performance énergétique) carburant produit et de réduire son coût, mais aussi d'augmenter la durée de stockage admissible.

En outre, le résultat technique attendu de l'utilisation du dispositif, est d'augmenter la productivité en augmentant l'efficacité du mélange et de la réduction de la résistance hydraulique.

Ce résultat est obtenu en ce que dans le procédé connu de production d'un combustible liquide comprenant le mélange du combustible solide pulvérisé avec un liquide organique en présence d'eau, pré-humidifiée avec du combustible solide pulvérisé avec de l'eau, puis le mélange résultant est humidifié avec un liquide organique.

Ainsi, lors du mouillage du combustible solide pulvérisé injecté dans l'eau de la composition à 10 à 30% en poids du combustible liquide.

Il est conseillé d'utiliser et huilée et \ ou de l'eau magnétisée lorsqu'il est mouillé.

De plus, l'introduction dans le liquide organique et le mélange a été \ mouillant ou combustible solide pulvérisé humidifié avec de l'eau pour produire un mélangeur de cavitation.

Ce résultat est atteint par le fait que, dans un mélangeur statique comprenant un boîtier cylindrique avec des tuyaux d'entrée et de sortie de milieu traité dans la cavité est successivement placée vrilles, dont une partie est pourvue de trous traversants et les vrilles sans trous de passage sont placés derrière les vrilles à travers des trous et formant les parois intérieures du profilé de boîtier du canal supersonique.

En particulier, à travers des trous vrilles sans eux peuvent être disposés en alternance.

Le rapport entre la plus petite distance entre tourbillonnement adjacents avec des trous traversants et sans la distance entre les vrilles adjacents avec des trous traversants peuvent être dans la plage 0,32 à 0,44.

En outre, les connexions d'entrée de l'un des composants du milieu à traiter peuvent être placés entre les trous et les vrilles sans eux, dans la zone de cavitation.

Il est conseillé d'effectuer les connexions entrant dans l'une des composantes transformées de l'environnement avec la possibilité d'un mouvement de translation et de rotation.

Il est recommandé d'effectuer et la surface interne du boîtier au moins entre vrilles avec ou sans trous, rugueux, avec une taille typique comprise entre 0,1 inhomogénéités 0,4 diamètre à travers des trous de tourbillonnement correspondants.

Dans cette non-uniformité peut être réalisé sous la forme d'une hélice.

Par ailleurs, l'hétérogénéité peut avoir une section transversale en dents de scie à pente vers la sortie de la buse du milieu traité.

Fig. La figure 1 montre une coupe longitudinale à travers le mélangeur, et montre les types possibles d'irrégularités sur la surface intérieure de son corps, et la figure 2 montre un graphique de la vitesse d'écoulement du fluide traité le long de la table de mixage.

Le mélangeur comprend un boîtier cylindrique 1 avec une entrée (raccord canal) 2 et d'une sortie tubulaire (canal) de la cavité 3. Dans le boîtier 1 monté vrilles 4, qui a une courbe tube 5 extrémité. Vrilles partie 4 est pourvu de trous traversants 6. Les tubes 5 sont installés dans les trous de logement (non étiqueté).

Les canaux 2, 3 peuvent être réalisés coniques se rétrécissant et se prolongeant respectivement en aval. Dans la cavité du boîtier 1 et peut être effilé sections (diffuseurs et confusers) pour assurer, en collaboration avec zavihriteljami 4, l'apparition de zones de cavitation, à savoir, des zones dans lesquelles l'utilisation se développe cavité du mélangeur de cavitation située derrière les 4 orifices de tourbillonnement correspondant 6. Dans le cas le plus simple, le volume peut être considéré comme une telle zone, la conversion symétrique résultant de tourbillonnement 4 par rapport au plan de la base.

Le mélangeur proposé peut être utilisé comme vrilles coniques et vrilles sous la forme d'un prisme, une pyramide, un hémisphère, une roue à aubes, coin, etc.

Pour installer la tubulure 5 avec la possibilité d'un déplacement fixe, i.e. déplacement pendant le réglage et la fixation du mélangeur lors de son fonctionnement, peut utiliser un ajustement coulissant dans les tubes respectifs 5 ou de trous filetés, de préférence avec un grand pas. Ils peuvent être utilisés et que des mécanismes automatiques rotation et un déplacement axial des tubes 5, en fonction du débit et de la viscosité du milieu. A cet effet, la composition peut être administrée par les capteurs de débit du mélangeur plus ou moins visqueux composants de mélange, dont les sorties sont reliées aux entrées de l'unité de traitement, dont les sorties sont connectées à un fonctionnement tubes respectifs réglage de position des noeuds de l'unité de traitement 5. L'algorithme défini par les relations et les constantes ci-dessus sont inclus dans sont déterminées expérimentalement pour chaque tube 5, le nombre minimal de recyclages nécessaires pour atteindre un certain degré d'homogénéisation du mélange au niveau du canal de sortie 3. les valeurs des tubes 5 et les angles de décalage de rotation peut être réglée et identique pour tous les tubes.

Le tube 5 peut être relié au deuxième composant d'entrée du tuyau commun (non représenté), à savoir est une séquence de robinets de la conduite. Lorsque ce tube 5 est situé derrière le dernier dispositif de tourbillonnement 4 est le deuxième composant le long du premier écoulement.

Sous irrégularités typiques de taille généralement compris leur plus grande dimension, dans ce cas, la hauteur maximale. devraient utiliser des valeurs moyennes pour des irrégularités irrégulières.

Ainsi, la fonction du mélangeur proposé est qu'il vrilles nécessairement présents (de cavitateurs) avec des trous 4 et 6 sans les sans trous et vrilles est toujours placé derrière vrilles avec des trous. Par exemple, dénotant vrilles sans trous avec la lettre "B", et vrilles avec des trous de la lettre «O», nous obtenons les combinaisons possibles suivantes: généralisée (1), OBC, MPS, Obbo. Généralisée, BOB, OBBOBB, BOBO, ON. Mais la combinaison de BO est interdite (inefficace).

Pour la combinaison représentée sur la figure 1 est un rapport optimal 1 \ L dans la plage de 0,32 à 0,44. 2 est indiquée par: Débit V, V s - vitesse du son (un flux de gaz-liquide à deux phases, cette valeur ne dépasse pas 20 m / s). La présence d'un profil de canal supersonique est dépassé dans ce flux de canal de vitesse amplitude V s.

Le processus est le suivant. Tout d'abord, la (taille de particule de 3 mm à 10 micromètres, pratiquement toutes les structures, à savoir, du charbon, du coke, de la poussière de lignite, de copeaux, de poudre, d'un mélange de ceux-ci), un combustible solide pulvérisé est mélangé avec de l'eau puis avec un combustible organique liquide (fuel, gas-oil essence, le kérosène, l'essence, de l'alcool ou des mélanges de ceux-ci). L'eau abaisse considérablement la capacité d'adsorption des particules de combustible solide et le liquide organique au cours du mélange avec le mélange de combustible pulvérisé et de l'eau perd hydrocarbures. En conséquence, le liquide de taux d'énergie de carburant sont plus élevés que dans le combustible connu et la teneur en liquide du combustible solide peut être augmentée.

La quantité d'eau est choisi parmi les conditions de son mas.-tion Octobre 30, dans le produit final, car dans cette gamme fournit la viscosité optimale du carburant liquide et de ses paramètres de puissance élevée. En même temps, il convient de noter que la plage mentionnée ci-dessus et il est possible d'obtenir un combustible liquide peu onéreux et de haute performance.

Améliorer encore la performance énergétique du carburant contribue à l'utilisation de l'eau huileuse (déchets après récipients de lavage pour le transport de fuel lourd) et de l'eau magnétique.

Par conséquent, le contenu de la poussière de charbon dans le carburant peut être augmenté jusqu'à 60% sans augmentation de la teneur en contaminants toxiques dans les gaz d'échappement.

Exemple 1. La poussière de charbon (35 en poids. Dans le produit final) avec une taille de particules de 20-40 microns a été mélangée avec de l'eau (20 en poids.), puis le mélange résultant est à nouveau introduit dans un mélangeur par cavitation, la seconde entrée duquel est l'huile de combustible alimentée. Le combustible obtenu pour des caractéristiques de puissance à proximité de diesel normal et de CO dans le gaz d'échappement est de 1,5% plus élevé. Lors de l'utilisation de l'eau magnétique, et ce chiffre ne dépasse pas la norme. les propriétés du carburant sont restés inchangés pendant 4 mois à compter de la date de fabrication.

Exemple 2. La poussière de charbon (35 en poids. Dans le produit final) avec une taille de particule de 1-2 mm, ont été mélangés avec de l'eau contaminée par le pétrole (15 en poids.) Pour la machine de cavitation, puis le mélange résultant est à nouveau introduit dans un mélangeur par cavitation, la seconde entrée duquel est amené le kérosène. Le carburant résultant de la performance énergétique ne différait pas de diesel conventionnel, et la teneur en CO dans les gaz d'échappement étaient normaux.

Exemple 3. la poussière de coke (45 en poids. Dans le produit final) avec une taille de particules de 0,01-0,15 mm, mélangés avec de l'eau contaminée à huile (45 wt.) pour la machine de cavitation, puis le mélange résultant est à nouveau introduit dans le mélangeur par cavitation, ce qui revient à la seconde entrée diesel. Le combustible obtenu pour le rendement énergétique est meilleur que celui du diesel conventionnel et la teneur en CO de 12% dans les gaz d'échappement étaient normaux.

Pour plus d'informations sur la mise en œuvre de la méthode, prenons l'exemple du fonctionnement du mélangeur.

Comme il ressort des exemples ci-dessus, le mélange des composants combustibles liquides (poussière avec de l'eau et le mélange résultant avec un carburant liquide organique) peuvent être effectués sur l'un des mélangeurs connus, cependant, lors de l'utilisation des mélangeurs de cavitation est significativement plus élevé de qualité du carburant ainsi obtenu. charbon pulvérisé sec peut être introduit dans le mélangeur 2 à travers le canal 5, soit par des tubes dans le flux d'air. La poussière peut se présenter sous la forme d'une suspension aqueuse avec l'eau restante est fournie au deuxième canal. De même, dans la deuxième étape, tout en agitant la poudre avec un mélange d'huile et d'eau, l'huile peut être fournie à travers le canal 2 et 5 à travers le tube.

Le mélangeur fonctionne comme suit. L'écoulement principal du milieu traité (le premier composant du mélange, dans lequel peut être préparée au préalable et d'un mélange de substances) est introduit dans la cavité du boîtier 1 à travers le canal 2. En passant vrilles d'écoulement 4 avec des trous 6, notamment lorsque dans la cavité et des diffuseurs confusors les loger cavernes de cavitation sont formées, dans lequel il y a un broyage intensif et en agitant le mélange. Le second composant (composé pur ou mélange de certains composants), à moins qu'il passe à travers la buse 2, les tubes 5 est introduit directement dans la zone de cavitation, ce qui favorise un mélange plus intensif. Une nouvelle augmentation du degré d'homogénéisation contribue à choisir le meilleur tube de la position 5 lors du traitement d'un mélange particulier.

Lorsque le débit traité milieu sans cavitateur 4 trous traversants formant les parois du canal 7 profil supersonique, en raison de la réduction de la pression du fluide de fuite des microbulles de gaz que l'effondrement sur la surface de la cavité est formée cavitateur. Smesitelnodrobyaschee effet est renforcé par des ondes de choc provenant d'un profil de canal supersonique.

Il a été constaté que le maximum de l'efficacité du mélange et une meilleure qualité de tourbillonnement de combustible liquide sont prévus en alternance avec les trous 4 et 6 sans eux, et que lors du placement d'orifices de tourbillonnement sans trous de tourbillonnement.

Poursuivre l'amélioration de l'efficacité du mélangeur et d'accroître sa productivité contribuent à l'hétérogénéité du boîtier 1, impliqué dans l'apparition d'oscillations de résonance des cavités de cavitation.

Ainsi, le mélangeur proposé est simple à fabriquer et à entretenir, et à haut rendement, principalement en raison de l'intensification de l'effondrement des microbulles.

Le résultat bien avec l'aide de carburant à haute liquide, peu coûteux, adapté pour le stockage à long terme et peut être produit à l'échelle industrielle, sans coût significatif.

REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'un combustible liquide, comprenant le mouillage du solide pulvérisé dans le carburant de l'eau de 10 à 30. (Basé sur le combustible liquide) dans un mélangeur de cavitation et introduit dans le mélange résultant est humidifié avec un liquide organique, caractérisé en ce que la contamination par les hydrocarbures et / ou de l'eau magnétisée que l'eau.

2. Un mélangeur statique comprenant un boîtier cylindrique avec des tuyaux milieu traité composants d'entrée et de sortie du milieu traité dans une cavité qui a tourbillonnement de manière cohérente, caractérisé en ce que la partie de tourbillonnement formée avec des trous traversants, et les trous traversants sans tourbillonnement placés derrière tourbillonnement avec des trous traversants et forment avec les parois intérieures du profilé de boîtier du canal supersonique.

3. Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les trous traversants de tourbillonnement sans eux disposés en alternance.

4. Mélangeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport de la plus petite distance entre les vrilles adjacents avec des trous traversants et sans la distance entre les vrilles adjacentes de trous traversants est dans la plage 0,32 à 0,44.

5. Mélangeur selon la revendication. 2, caractérisé en ce que les connexions d'entrée de l'un des composants du milieu sont placés entre les trous usinées et sans les vrilles dans la zone de cavitation.

6. Mélangeur selon la revendication. 5, caractérisé en ce que les connexions d'entrée de l'un des composants du milieu traité est capable de mouvement de translation et de rotation.

7. Mélangeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface intérieure du boîtier au moins entre tourbillonnement avec ou sans trous est rendue rugueuse avec une taille caractéristique des inhomogénéités dans la gamme de 0,1 à 0,4 du diamètre correspondant des trous de passage de la chambre de turbulence.

8. Mélangeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les inhomogénéités sont formées comme une hélice.

9. Mélangeur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les irrégularités ont une section transversale en dents de scie à pente vers la sortie de la buse du milieu traité.

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Date de publication 07.04.2007gg