Установка для получения композиционного топлива (варианты)
Группа полезных моделей относится к области оборудования для получения жидких композиционных топливных смесей, например, водоугольных суспензий. Установка ля получения композиционного топлива содержит емкость для твердого компонента топлива, связанную с устройством его измельчения, смеситель для перемешивания измельченного твердого компонента топлива с жидким компонентом, и резервуар для хранения и раздачи полученного топлива. Установка снабжена дезинтегратором для тонкого измельчения твердого компонента топлива, вход которого связан с выходом измельчителя, а выход - со входом смесителя, кавитатором, связанным со входом смесителя и предназначенным для кавитационной обработки жидкой фазы перед подачей ее в смеситель, и гидроциклоном, предназначенным для выделения из полученного композиционного топлива балластных компонентов, связанного с выходом смесителя и с резервуаром. В варианте исполнения установки отличием является то, что кавитатор соединен с дезинтегратором, выход которого соединен с гидроциклоном. 2 с п ф-лы, 2 илл.
Группа полезных моделей относится к области оборудования для получения жидких композиционных топливных смесей, например, водоугольных суспензий.
Известна технологическая линия (установка) для получения жидкого композиционного топлива (водоугольной суспензии), содержащая емкости для твердого компонента топлива (угля), для жидкого компонента топлива (воды) и добавок, необходимых для получения суспензии.
Емкость (бункер) для твердого компонента топлива связана с измельчителем. Емкости для воды, добавок и выход измельчителя связаны со смесителем. Выход смесителя связан с устройством гидроударного действия, выход которого связан с резервуаром для хранения и раздачи полученной смеси (композиционного топлива).
Выход устройства гидроударного действия байпасной линией дополнительно связан со смесителем.
В процессе функционирования линии твердый компонент топлива (уголь) из бункера подается в измельчитель, где осуществляется его предварительное измельчение. Измельченный компонент далее загружается в смеситель, куда также подаются жидкий компонент топлива (вода) и, в случае необходимости, добавки. В смесителе осуществляется смешивание загруженных в него компонентов с образованием грубой суспензии, которую подают в устройство гидроударного действия, в котором компоненты топлива диспергируются, нагреваются и активируются до образования тонкодиспергированной суспензии, которую подают в резервуар для хранения и раздачи потребителям. В случае, если необходимо провести повторную обработку полученной тонкодиспергированной суспензии, ее направляют не в резервуар, а рециркулируют по байпасной линии в смеситель для повторной обработки, после чего ее снова подают в устройство гидроударного действия и далее - в резервуар.
(см. патент РФ, №2185244, Кл. В02С 21/00, 2000 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения известной установки необходимо отметить, что смешивание измельченного твердого компонента и жидкого компонента композиционного топлива и последующее приготовление суспензии в устройстве гидроударного действия не позволяет получить композиционное топливо достаточно высокого качества, так как образование топливной композиции осуществляется при недостаточной активации твердого и жидкого ее компонентов, что не позволяет топливной смеси сохранять свои свойства длительное время. Наличие в полученной топливной смеси минеральных балластных включений также снижает его качество.
Задачей настоящей группы полезных моделей является разработка установок, обеспечивающих получение композиционного топлива высокого качества.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в первом варианте установки для получения композиционного топлива, содержащей емкость для твердого компонента топлива, связанную с устройством его измельчения, смеситель для перемешивания измельченного твердого компонента топлива с жидким компонентом, и резервуар для хранения и раздачи полученного топлива, новым является то, что установка снабжена дезинтегратором для тонкого измельчения твердого компонента топлива, вход которого связан с выходом измельчителя, а выход - со входом смесителя, кавитатором, связанным со входом смесителя и предназначенным для кавитационной обработки жидкой фазы перед подачей ее в смеситель, и гидроциклоном, предназначенным для выделения из полученного композиционного топлива балластных компонентов, связанным с выходом смесителя и с резервуаром, а во втором варианте установки для получения композиционного топлива, содержащей емкость для твердого компонента топлива, связанную с устройством его измельчения, а также резервуар для хранения и раздачи полученного топлива, новым является то, что установка снабжена кавитатором для кавитации жидкого компонента топлива и дезинтегратором для тонкого измельчения твердого компонента топлива, кавитатор соединен с дезинтегратором, вход которого связан с выходом измельчителя, а выход - с входом введенного в установку гидроциклона, предназначенного для выделения из полученного композиционного топлива балластных компонентов, связанного выходом с резервуаром.
Нетрудно заметить, что в процессе приготовления композиционного топлива, в отличие от известных решений, в заявленной группе полезных моделей используется активированный кавитационным методом жидкий компонент, при этом активация жидкого компонента осуществляется отдельно от твердого компонента, до их смешивания, что как раз и позволяет получить композиционное топливо высокого качества.
Установки для получения композиционного топлива, выполнение которых будет раскрыто ниже, относятся к устройствам одного вида, одинакового назначения, обеспечивающих получение одного и того же технического результата, а следовательно, в данной заявке условие единства полезной модели соблюдено.
При проведении патентных исследований из уровня техники не выявлены решения, идентичные раскрытым в настоящей заявке, а следовательно, заявленная группа решений соответствует условию охраноспособности «новизна».
Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления группы полезных моделей.
Сущность заявленной группы полезных моделей поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - установка для получения композиционного топлива;
на фиг.2 - установка для получения композиционного топлива (вариант).
Установка для получения композиционного топлива по первому варианту (фиг.1) содержит емкость (бункер) 1 для твердого компонента композиционного топлива (например, угля). Бункер 1 посредством питателя 2 (например, шнекового) связан с измельчителем 3 (стандартной дробилкой), выход которого связан с дезинтегратором 4.
Для жидкого компонента (воды) композиционного топлива предназначена емкость 5 (кавитатор).
Выходы дезинтегратора 4 и емкости 5 подсоединены к смесителю 6, куда также в случае необходимости подаются добавки. Выход смесителя 6 соединен с гидроциклоном 7, соединенным с расходным резервуаром 8.
Установка по фиг.2, рассматриваемая как вариант, выполнена аналогично установке, представленной на фиг.1 за исключением того, что кавитатор соединен с дезинтегратором, выход которого соединен со входом гидроциклона. Процесс смешивания компонентов в данной установке осуществляется в дезинтеграторе, а смеситель отсутствует.
Все блоки и узлы установок, а также их транспортные системы являются известными, они не составляют предмета патентной охраны и поэтому в материалах настоящей заявки не раскрыты. Естественно, что для перемещения компонентов смеси в процессе получения топлива в установке используются насосы, выполнение которых известно.
Установка для получения композиционного топлива функционирует следующим образом.
Твердый компонент (А) композиционного топлива из бункера 1 питателем 2 подается в измельчитель 3. В измельчителе 3 осуществляется дробление компонента с размером дробленки не более 3 мм, которая подается в дезинтегратор 4.
В дезинтеграторе 4 размол дробленки осуществляется в высокоскоростном режиме при встречном вращательном движении бил-пальцев, закрепленных на параллельно установленных дисках, расположенных в корпусе дезинтегратора и приводимых во вращение посредством электропривода.
Конструкции таких дезинтеграторов известны.
Размол дробленки осуществляется посредством ударно-скалывающих воздействий на частицы дробленки, которые разбиваются на осколки с одновременной их деформацией. Деформация обуславливает появление на этих частицах механических и термических напряжений, электростатических полей и увеличение химической активности на наружной поверхности и в порах частиц. Увеличение внутренней энергии частиц за счет этих явлений, вызванных спецификой их измельчения, составляют от 10 до 30% от энергии удара.
Параллельно с обработкой твердого компонента композиционного топлива осуществляют подготовку и его жидкого компонента (воды), который заливают (Б) в кавитатор 5, и осуществляют кавитационную обработку, которая приводит к возникновению в жидкости большого количества высокореакционноспособных
радикальных частиц. Так, в случае использования в качестве жидкого компонента топлива воды, такими радикалами являются атомы водорода и гидроксильные радикалы по реакции Н 2О
.Н+.ОН + е.
Жидкость насыщается молекулами перекиси водорода (Н 2О2) и ионами гидроксония, которые являются мощными окислителями, обеспечивая инициирование и протекание многих химических реакций, в том числе окисления органических соединений.
Подготовленные описанным выше образом твердый и жидкий компоненты композиционного топлива поступают в смеситель 6, где при высокоскоростных процессах смешивания этих компонентов топлива происходит взаимодействие его твердой и жидкой фаз, при котором твердые частицы присоединяют к себе разорванные гидратные радикалы, образуя на их поверхностях и в порах оболочку, препятствующую коагуляции частиц твердой фазы. Поскольку время релаксации твердых частиц значительно меньше времени релаксации жидкой фазы, весь процесс образования системы занимает не более 6 минут.
В случае необходимости в смеситель вводят присадки (Г), назначение которых может состоять в удержании в составе системы деструктурированных молекул алканов, образующих горючие газы в жидкости. Таким образом, топливная система становится структурированной, что повышает ее реакционную способность.
Полученное описанным выше образом композиционное топливо из смесителя 6 подается в гидроциклон 7, где вследствие разности плотности органической и минеральной составляющих твердой фазы при вихревом движении полученного топлива происходит сепарация квазижидкой системы на обогащенную органическими веществами топливную часть и на обогащенную органическими веществами балластную часть, которая отводится из гидроциклона (В). Обогащенное топливо поступает в расходную емкость 8, откуда выдается потребителям.
В варианте полезной модели (представлен на фиг.2) в раскрытых выше конструктивных блоках установки осуществляются процессы, аналогичные описанным выше в первом варианте исполнения установки за исключением того, что дезинтегратор работает как мокрая мельница, в которой тонкий размол твердого
компонента осуществляется в жидкой среде, в качестве которой выступает жидкий компонент топлива, активированный в кавитаторе и подаваемый непосредственно в дезинтегратор. Процесс образования топливной композиции в данной установке осуществляется непосредственно в дезинтеграторе. При выходе из дезинтегратора топливо подается в гидроциклон, из которого, аналогично описанному выше, деминерализованное композиционное топлива поступает в расходный резервуар, а минеральные балластные компоненты выводятся из гидроциклона. Необходимость в смесителе в данном случае отпадает.
Установки, раскрытые в настоящей полезной модели обеспечивают получение композиционного топлива со среднестатистическим размером частиц твердого компонента 30-55 мкм при сухом измельчении (фиг.1) и 20-85 мкм при мокром измельчении.
Полученное топливо имеет повышенное (65-70%) содержание твердого компонента, что обеспечивает теплоту сгорания до 6000-7000 ккал/кг топлива.
Содержание зольного остатка не превышает 3-4%.
1. Установка для получения композиционного топлива, содержащая емкость для твердого компонента топлива, связанную с устройством его измельчения, смеситель для перемешивания измельченного твердого компонента топлива с жидким компонентом, и резервуар для хранения и раздачи полученного топлива, отличающаяся тем, что установка снабжена дезинтегратором для тонкого измельчения твердого компонента топлива, вход которого связан с выходом измельчителя, а выход - со входом смесителя, кавитатором, связанным со входом смесителя и предназначенным для кавитационной обработки жидкой фазы перед подачей ее в смеситель, и гидроциклоном, предназначенным для выделения из полученного композиционного топлива балластных компонентов, связанным с выходом смесителя и с резервуаром.
2. Установка для получения композиционного топлива, содержащая емкость для твердого компонента топлива, связанную с устройством его измельчения, а также резервуар для хранения и раздачи полученного топлива, отличающаяся тем, что установка снабжена кавитатором для кавитации жидкого компонента топлива и дезинтегратором для тонкого измельчения твердого компонента топлива, кавитатор соединен с дезинтегратором, вход которого связан с выходом измельчителя, а выход - с входом введенного в установку гидроциклона, предназначенного для выделения из полученного композиционного топлива балластных компонентов, связанного выходом с резервуаром.
