CN110102243A - 一种液态燃料膨化裂变气液转换系统及其裂变方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液态燃料处理技术领域，更具体而言，涉及一种液态燃料膨化裂变气液转换系统及其裂变方法，通过高压气将液态燃料通过高速雾化流形式喷入裂变管内，与裂变管内壁不断碰撞以及各高速雾化流的碰撞，形成气体燃料后，通过出口管输出使用；通过共振箱，实现共振箱中高压气体与裂变管中液态燃料气化对裂变管冲击的过程的共振，加强液态燃料的气化；燃料液体气化过程中吸收大量热，通过冷却管将冷却气通入液态燃料罐的冷却夹套中，提高油气分离装置中液态燃料与气体的分离效率，同时减少储油装置中液态燃料的气化，保证系统的稳定性。本发明提供的裂变气液转换系统结构简单、运行稳定、能耗少。
Description
技术领域
本发明涉及液态燃料处理技术领域，更具体而言，涉及一种液态燃料膨化裂变气液转换系统及其裂变方法。
背景技术
国内外许多锅炉研究机构都将目光投向了清洁、廉价的代用燃料，如天然气、甲醇、电等。醇基燃料是最有潜力的新型替代能源，醇基燃料就是以醇类（如甲醇、乙醇、丁醇等）物质为主体配置的燃料。它是以液体或者固体形式存在的。它也是一种生物质能，和核能、太阳能、风力能、水力能一样，是各国政府目前大力推广的环保洁净能源；深受各国企业组织的青睐。这是由于甲醇分子式比煤炭、汽油、柴油的分子式单一，其燃烧排放非常清洁，没有颗粒物(PM2.5、PM10)、臭氧、二氧化硫、CO、汞及其化合物，氮氧化物排放比天然气锅炉低10倍以上。甲醇燃料可以替代煤炭、柴油，可极大缓解困绕我国的大气污染。尤其是贫油、少气、多煤是我国现阶段能源结构的主要特点，因此，甲醇作为煤化工的重要衍生产品，是目前公认的极具前途的替代燃料之一。液态甲醇作为燃料燃烧能耗高，需要预热，燃烧不充分；气态甲醇作为燃料燃烧能耗相对低，燃烧更充分，有推广价值，但是易积碳；雾化甲醇积碳少，但是能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态燃料膨化裂变气液转换系统及其裂变方法，通过高速碰撞、共振箱与裂变管的共振处理液态燃料，制备稳定、能耗低、不易积碳的燃料。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，包括裂变气化终端和气化基站；
所述裂变气化终端包括裂变管和共振箱；所述裂变管管内设置高压喷头、入口管和出口管，所述裂变管在管体两端分别设置有第一端口和第二端口；所述第一端口固定连接有高压喷头，高压喷头包括混合腔和喷嘴，混合腔与喷嘴连通；所述喷嘴包括喷射腔和喷射孔，喷射腔为半球形，喷射腔通过喷射孔与裂变管连通；高压喷头混合腔后端连通入口管，所述入口管包括气体入口管与液体入口管，所述液体入口管上设置有加压泵；所述第二端口固定连接有出口管，出口管为T型管，横管为气体出口管，横管下方的竖管为液体出口管，气体出口管与液体出口管相连通，所述气体出口管上设置有流量调节泵，所述液体出口管上设置有回收泵；所述共振箱嵌套在裂变管外，所述共振箱箱体上设置有恒压阀和高压气入口，和冷却管，共振箱箱体内充装高压空气，高压气入口用于通入高压气；所述冷却管贯穿共振箱箱体，冷却管通入常温空气，冷却管输出低温空气；
所述气化基站包括液态燃料罐与空压机，所述液态燃料罐包括油气分离装置与储油装置；所述油气分离装置用于分离气化终端出口管中液态燃料和气体；所述油气分离装置连接出口管的液体出口管，油气分离装置上侧设置有废气出口管，下侧设置有燃料液出口管，所述油气分离装置通过燃料液出口管与储油装置连通；所述储油装置用于存储液态燃料；所述储油装置下侧连接气化终端液体入口管；所述空压机用于提供压缩空气，所述空压机连接气化终端气体入口管。
进一步地，所述高压喷头与第一端口密封连接；所述出口管与第二端口密封连接；所述共振箱与裂变管密封连接；冷却管在共振箱内两端外壁分别与共振箱密封连接。
进一步地，所述裂变管管体长度/长度与直径比为40:2-40：6。
进一步地，所述出口管的液体出口管距离裂变管的距离为1-4mm。
进一步地，所述液态燃料罐为一体装置，所述油气分离装置设置在储油装置上方，油气分离装置通过燃料液出口管与储油装置连通。
进一步地，所述油气分离装置内设置气液分离管，所述气液分离管为蛇形管，气液分离管末端为气体出口，所述气液分离管最低端设置有单向阀；所述油气分离装置底部为斜面，斜面最低处设置燃料液出口管，所述燃料液出口管上设置有单向阀。
进一步地，所述液态燃料罐外设置有冷却夹套，所述冷却夹套连接冷却管出口。
进一步地，所述储油装置上设置有呼吸阀。
一种液态燃料膨化裂变方法，包括以下步骤：
（1）液态燃料膨化裂变装置的气体入口管通入高压空气，液体入口管通入液态燃料；共振箱高压气入口通入高压气；调整液态燃料入口压力为0.1MPa，流速为500毫升/小时；高压空气入口压力2-6MPa，流速为4m/s-10m/s；
（2）液态燃料与高压空气经液态燃料膨化裂变装置中高压喷头喷射多条高速射流，高速射流直射裂变管管体内壁经反射后继续与裂变管管体内壁和与其交叉的高速射流高速碰撞，裂变管管体与其包裹在外的高压气形成共振，并将能量传送给高速射流，使得高速射流液态燃料颗粒不断变小直至其在高压气的作用下排出裂变管；
（3）液态燃料经裂变管膨化裂变后经出口管排出，在出口管中分离为气体和液体，气体可直接用作燃料。
进一步地，所述液态燃料采用甲醇，所述甲醇纯度大于92%。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明提供了一种液态燃料膨化裂变气液转换系统及其裂变方法，通过高压气将液态燃料通过高速雾化流形式喷入裂变管内，与裂变管内壁不断碰撞以及各高速雾化流的碰撞，形成气体燃料后，通过出口管输出使用；通过共振箱，实现共振箱中高压气体与裂变管中液态燃料气化对裂变管冲击的过程的共振，加强液态燃料的气化；出口管采用T型管，气体燃料流中夹带的大雾滴经重力作用落入液体出口进行回收；燃料液体气化过程中吸收大量热，通过冷却管将冷却气通入液态燃料罐的冷却夹套中，提高油气分离装置中液态燃料与气体的分离效率，同时减少储油装置中液态燃料的气化，保证系统的稳定性；液态燃料罐实现了气化终端出口燃料的回收，同时实现了液态燃料的稳定存储；储油装置设置呼吸阀保证了储油装置内稳定。本发明提供的裂变气液转换系统结构简单、运行稳定、能耗少。
附图说明
图1为本发明提供的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统示意图；
图2为高压喷头剖视图。
图中，1为裂变管，2为第一端口，3为第二端口；4为高压喷头，5为入口管，501为气体入口管，502为液体入口管，503为加压泵，6为出口管，601为气体出口管，602为液体出口管，603为流量调节泵，604为回收泵，7为混合腔，8为喷射腔，9为喷射孔，10为共振箱，11为恒压阀，12为高压气入口，13为冷却管，14为空压机，15为油气分离装置，151为废气出口管，152为燃料液出口管，16为储油装置，17为气液分离管，18为冷却夹套，19为呼吸阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，包括裂变气化终端和气化基站；
所述裂变气化终端包括裂变管1和共振箱10；所述裂变管1管内设置高压喷头4、入口管5和出口管6，所述裂变管1在管体两端分别设置有第一端口2和第二端口3；所述第一端口2固定连接有高压喷头4，高压喷头包括混合腔7和喷嘴，混合腔7与喷嘴连通；所述喷嘴包括喷射腔8和喷射孔9，喷射腔8为半球形，喷射腔8通过喷射孔9与裂变管1连通；高压喷头4混合腔7后端连通入口管5，所述入口管5包括气体入口管501与液体入口管502，所述液体入口管501上设置有加压泵503；所述第二端口3固定连接有出口管6，出口管6为T型管，横管为气体出口管601，横管下方的竖管为液体出口管602，气体出口管601与液体出口管602相连通，所述气体出口管601上设置有流量调节泵603，所述液体出口管602上设置有回收泵604；所述共振箱10嵌套在裂变管1外，所述共振箱10箱体上设置有恒压阀11和高压气入口12和冷却管13，共振箱10箱体内充装高压空气，高压气入口12用于通入高压气；所述冷却管13贯穿共振箱10箱体，冷却管13通入常温空气，冷却管13输出低温空气；
所述气化基站包括液态燃料罐与空压机14，所述液态燃料罐包括油气分离装置15与储油装置16；所述油气分离装置15用于回收液体出口管602中液体；所述油气分离装置15连接出口管6的液体出口管602，油气分离装置15上侧设置有废气出口管151，下侧设置有燃料液出口管152，所述油气分离装置15通过燃料液出口管152与储油装置16连通；所述储油装置16用于存储液态燃料；所述储油装置16下侧连接气化终端液体入口管502；所述空压机14用于提供压缩空气，所述空压机14连接气化终端气体入口管501。
进一步地，所述高压喷头4与第一端口2密封连接；所述出口管6与第二端口3密封连接；所述共振箱10与裂变管1密封连接；冷却管13在共振箱10内两端外壁分别与共振箱10密封连接。
在本实施例中，所述裂变管1管体长度/长度与直径比为40:2-40：6，所述出口管6的液体出口管602距离裂变管的距离为1-4mm。
进一步地，所述液态燃料罐为一体装置，所述油气分离装置15设置在储油装置16上方，油气分离装置15通过燃料液出口管152与储油装置16连通。
进一步地，所述油气分离装置15内设置气液分离管17，所述气液分离管17为蛇形管，气液分离管17末端为废气出口管151，所述气液分离管17最低端设置有单向阀；所述油气分离装置15底部为斜面，斜面最低处设置燃料液出口管152，所述燃料液出口管152上设置有单向阀。
进一步地，所述液态燃料罐外设置有冷却夹套18，所述冷却夹套18连接冷却管13出口。所述储油装置上设置有呼吸阀19。
一种液态燃料膨化裂变方法，包括以下步骤：
（1）液态燃料膨化裂变装置的气体入口管通入高压空气，液体入口管通入液态燃料；调整液态燃料入口压力为0.1MPa，流速为500毫升/小时、高压空气入口压力2-6MPa，流速为4m/s-10m/s通入液态燃料和气体燃料，通过高压气入口向共振箱内充入高压气，直至裂变管出口管中排出燃料气，停止向共振箱内充高压气，并设定恒压阀恒压；
（2）液态燃料与高压空气经液态燃料膨化裂变装置中高压喷头喷射多条高速射流，高速射流直射裂变管管体内壁经反射后继续与裂变管管体内壁和与其交叉的高速射流高速碰撞，裂变管管体与其包裹在外的高压气形成共振，并将能量传送给高速射流，使得高速射流液态燃料颗粒不断变小直至其在高压气的作用下排出裂变管；
（3）液态燃料经裂变管膨化裂变后经出口管排出，在出口管中分离为气体和液体，气体可直接用作燃料。
在本实施例中，所述液态燃料采用甲醇，所述甲醇纯度为大于92%。
本实施例在实施时，液态燃料加压形成液体流后经液体入口管502进入高压喷头4，气体加压形成气体流后经气体入口管501进入高压喷头，液体流与气体流在高压喷头4中相遇经高压喷头4喷出形成多条高压射流射入裂变管1管体，高压射流在裂变管1管体内管壁不断碰撞反射，且各高压射流也不断相互碰撞，与此同时，分布在裂变管1管体外的高压空气与裂变管1管体产生共振，在碰撞的过程中（吸收能量与热量、克服表面张力）液态燃料液滴不断破裂与磨损，促使表面更新并使其表面积增大，直到稳定，在高压气流的推动作用下通过出口管6排出，高压气流中携带的液滴在重力作用下落入液体出口602，剩余气体经气体出口601输出燃料气，燃料气为高压气携带粒径极小的燃料雾滴，存储稳定，在使用过程中能耗低、不易积碳。液态燃料膨化过程中不断从周围吸收热量，利用该吸热过程，用于冷气的制备，并将冷气输送至冷却夹套18。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：包括裂变气化终端和气化基站；
所述裂变气化终端包括裂变管和共振箱；所述裂变管管内设置高压喷头、入口管和出口管，所述裂变管在管体两端分别设置有第一端口和第二端口；所述第一端口固定连接有高压喷头，高压喷头包括混合腔和喷嘴，混合腔与喷嘴连通；所述喷嘴包括喷射腔和喷射孔，喷射腔为半球形，喷射腔通过喷射孔与裂变管连通；高压喷头混合腔后端连通入口管，所述入口管包括气体入口管与液体入口管，所述液体入口管上设置有加压泵；所述第二端口固定连接有出口管，出口管为T型管，横管为气体出口管，横管下方的竖管为液体出口管，气体出口管与液体出口管相连通，所述气体出口管上设置有流量调节泵，所述液体出口管上设置有回收泵；所述共振箱嵌套在裂变管外，所述共振箱箱体上设置有恒压阀和高压气入口和冷却管，共振箱箱体内充装高压空气，高压气入口用于通入高压气；所述冷却管贯穿共振箱箱体，冷却管通入常温空气，冷却管输出低温空气；
所述气化基站包括液态燃料罐与空压机，所述液态燃料罐包括油气分离装置与储油装置；所述油气分离装置用于分离气化终端出口管中液态燃料和气体；所述油气分离装置连接出口管的液体出口管，油气分离装置上侧设置有废气出口管，下侧设置有燃料液出口管，所述油气分离装置通过燃料液出口管与储油装置连通；所述储油装置用于存储液态燃料；所述储油装置下侧连接气化终端液体入口管；所述空压机用于提供压缩空气，所述空压机连接气化终端气体入口管。
2.根据权利要求1所述的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：所述高压喷头与第一端口密封连接；所述出口管与第二端口密封连接；所述共振箱与裂变管密封连接；冷却管在共振箱内两端外壁分别与共振箱密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：所述裂变管管体长度与直径比为40:2-40：6。
4.根据权利要求1所述的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：所述出口管的液体出口管距离裂变管的距离为1-4mm。
5.根据权利要求1所述的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：所述液态燃料罐为一体装置，所述油气分离装置设置在储油装置上方，油气分离装置通过燃料液出口管与储油装置连通。
6.根据权利要求5所述的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：所述油气分离装置内设置气液分离管，所述气液分离管为蛇形管，气液分离管末端为气体出口，所述气液分离管最低端设置有单向阀；所述油气分离装置底部为斜面，斜面最低处设置燃料液出口管，所述燃料液出口管上设置有单向阀。
7.根据权利要求1或5所述的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：所述液态燃料罐外设置有冷却夹套，所述冷却夹套连接冷却管出口。
8.根据权利要求1或5所述的一种液态燃料膨化裂变气液转换系统，其特征在于：所述储油装置上设置有呼吸阀。
9.一种液态燃料膨化裂变方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）液态燃料膨化裂变装置的气体入口管通入高压空气，液体入口管通入液态燃料；共振箱高压气入口通入高压气；调整液态燃料入口压力为0.1MPa，流速为500毫升/小时；高压空气入口压力2-6MPa，流速为4m/s-10m/s；
（2）液态燃料与高压空气经液态燃料膨化裂变装置中高压喷头喷射多条高速射流，高速射流直射裂变管管体内壁经反射后继续与裂变管管体内壁和与其交叉的高速射流高速碰撞，裂变管管体与其包裹在外的高压气形成共振，并将能量传送给高速射流，使得高速射流液态燃料颗粒不断变小直至其在高压气的作用下排出裂变管；
（3）液态燃料经裂变管膨化裂变后经出口管排出，在出口管中分离为气体和液体，气体可直接用作燃料。
10.根据权利要求5所述的一种液态燃料膨化裂变方法，其特征在于：所述液态燃料采用甲醇，所述甲醇纯度大于92%。
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