[发明专利]燃油乳化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃油处理设备，特别是涉及一种提供燃烧器所使用燃油的燃油乳化装置。

背景技术

一般燃油(重油、柴油、渣油)乳化燃烧技术是以“微爆”理论为基础，该技术是在燃油中(重油、柴油、渣油)加入乳化剂，将水以很小的颗粒分散于油中，形成油包水型(W/O)乳状液(不大于5μm的颗粒占82％以上)。用高压泵将乳化油经一次雾化以雾状喷入燃烧炉时，表面的油一旦燃烧，油内的水珠即被加热气化，体积急剧膨胀，瞬间把油滴爆开(形成二次雾化)，产生“微爆效应”。由于二次雾化使油滴碎裂成更细小的雾状油滴，此时油滴比表面积大，可与空气中的氧充分接触燃烧，缩短燃烧时间，从而使重油燃烧更完全，火焰更明亮，提高了热效率，消除了黑烟，达到节油的目的。乳化水在燃烧过程中形成的水蒸气，在高温下与燃烧中的碳发生化学反应，生成水煤气，水煤气再燃烧，增加了燃烧放热量，并可消除黑烟，防止结焦，还能将原有的结焦清除，且燃烧中产生的大量水蒸气是三原子气体，可进一步加强热传导和热辐射，改善传热效果。

重质燃料油在工业炉、窑炉、船用锅炉等热能动力设备上使用广泛，但是因为其含有大量的胶质，沥青质，在与氧充分接触前受热(650℃)裂解而生成炭黑(析炭)。当空气不足或混合不好时，炭黑来不及燃烧而引起冒黑烟，妨害设备正常运行，造成能量损失和大气污染。随着世界性的能源短缺和环境污染危机的来临，国内外都在寻求和开发节约能源的各种方法和途径，城市以油代煤，以清洁燃料代替重污染燃料的发展趋势很快。因此，改善重质燃料油的燃烧质量，不但对生产企业具有很大的经济效益，而且对提高环保质量具有重大的社会意义。燃油掺水乳化技术是一项新的节能减排技术，它不但节约能源，而且能减少环境污染，降低烟气中硫化物、氮氧化合物和烟尘的含量。

高的燃烧效率是高热效率的前提，全自动比例燃烧装置能使加热炉的燃烧效率达到99％以上，但是这种燃烧器结构复杂，造价较高，因而并未得到广泛的运用。乳化燃油可以提高燃油的燃烧效率，节省燃料，乳化油的微爆效应产生的超雾化作用是在燃烧过程中实现的，并不需要好的雾化设备，这就为普通燃油燃烧器燃烧效率的提高提供了良好的条件。实际上也为普通燃烧器找到了使用市场，使得加热炉在燃烧系统的投资上可以达到节资增效的目的。

随着技术的发展和进步，各国都不但对燃烧炉的热效率设计提出了严格的规定，而且要求其在燃烧上达到三废排放标准，同时在满足热负荷的前提下，尽量占用较少的空间。乳化油的燃烧不但能利用其微爆效应强化炉内燃烧，而且微爆效应产生的炉内较强的搅动和扰流增强了炉内的对流换热效果。过热水蒸气能够增大辐射室内烟气的浓度，强化了辐射换热，使得炉膛单位体积的热流密度增大，提高了单位钢材的热负荷能力，这样就可以减少炉体的换热面积，从而减少辐射室和对流室的钢材耗量，从结构上带动燃烧炉的革新与改进，降低炉子的造价。另外，在燃烧过程中掺入的水在炉内气化吸热，使火焰中心局部温度下降且趋于均匀，实现低温燃烧，有利于减少氮氧化物和硫氧化物的生成，达到环保的要求。高温下，水蒸气与未完全燃烧的炭粒发生水煤气反应。水煤气反应虽不增加燃料的可燃成分，但是能提高可燃成分的燃烬率，使实际发热量增加。油雾中水蒸气的存在，产生大量的氢氧离子，可以加快CO的燃烧，从而减小过剩空气系数。这样，空气加热和由烟道气带走的热量都相应减少。另外，水变成蒸汽后会产生一种汽提效应，能除去CO₂、N₂等惰性气体在油滴表面形成的气膜，加快燃烧过程和热的传导，提高传热效率。同时，上述反应减少了火焰中的炭粒，提高了进料的燃烧效率，从而达到了节能的目的。

目前，虽然国内外对燃油掺水乳化技术的应用研究较多，但是对乳化后的燃油物性变化影响因素的系统研究却很少。因此，对乳化燃油的实际应用缺少理论性指导，乳状液的物性不但与连续相有关，而且与分散相、分散相的加入量以及分散相的分散性和微粒粒径有关。

在工业生产和科学研究中，必须用一定的方式来制备乳状液，因为不同的混合方式或分散手段常常直接影响乳状液的稳定性。

乳化油常用的乳化方式主要有以下几种方式：

1.多层滤网式乳化：该方法在实际应用中较为常见，但是由于对油质、油温要求较高，所以在实际生产中运行并不理想。

2.机械搅拌乳化：该方法通过在一定温度下将油水搅拌而使其混合均匀，达到乳化之效果，但是因为频率不高(不高于500Hz)搅拌器转速一般不超过3000r/min，而导致乳化颗粒大小不一，分散不均匀，易于分层，有待进一步加强改进。