Пристрій для приготування альтернативного палива

Реферат: Винахід належить до області паливної енергетики, зокрема до пристроїв для приготування композиційних рідких палив, які містять гідрофільну фазу органічних сполук. Заявлено пристрій, що містить два гідродинамічних диспергатори, накопичувач альтернативного біопалива, вакуумний насос, автоматизовану систему управління, дозуючі пристрої за кількістю вихідних компонентів біопалива, попередній змішувач, два насоси суміші вихідних компонентів, блок комутації гідравлічних зв'язків елементів пристрою приготування альтернативного біопалива. Виходи дозуючих пристроїв підключені до входів попереднього змішувача, два виходи попереднього змішувача підключені відповідно до входів двох насосів суміші вихідних компонентів, виходи цих насосів підключені до двох входів блока комутації, інші два входи блока комутації призначені для подачі суміші компонентів із двох гідродинамічних диспергаторів, п'ятий вхід блока комутації призначений для подачі продукту із одного з трьох виходів накопичувача, з перших із двох виходів блока комутації передбачені засоби подачі суміші відповідно на вхід першого й другого гідродинамічних диспергаторів, а із третього виходу - на вхід накопичувача, виходи по командах управління й входи по сигналах зворотного зв'язку автоматизованої системи управління підключені відповідно до входів і виходів дозуючих пристроїв, попереднього змішувача, насосів, комутатора, гідродинамічних диспергаторів, UA 109389 C2 (12) UA 109389 C2 накопичувача альтернативного біопалива, вакуумного насоса. Один з гідродинамічних диспергаторів виконано із можливістю змінювати зазор між робочими поверхнями. UA 109389 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області паливної енергетики, зокрема до пристроїв для приготування композиційних рідких палив, які містять дрібнодисперсну гідрофільну фазу органічних сполук: біомаса, відходи сільськогосподарського виробництва, продукти переробки деревини, торф, мулові осади очисних споруд побутових і промислових стоків. Науково-технічні дослідження підтверджують економічну й екологічну доцільність розвитку біоенергетики, а розвиток техніки й технології призвели до виготовлення альтернативних палив на основі використання відходів сільгоспвиробництва, відходів деревообробної промисловості, торфу, а також відходів очисних споруд побутових і промислових стоків [Патент UA №83980, "Альтернативне паливо й спосіб його приготування", опубл. 26.08.2008 р., бюл. № 16]. Як аналог узятий пристрій, що реалізує спосіб, зазначений в описі патенту України № 89917 МПК(2009) C10L 1/04 (2006.01), C10L 1/14 (2006.01), C10L 1/32, опубл. бюл. № 5, 2010.03.10. Основні елементи (пристрій прийому вихідних компонентів, насос, гідродинамічний диспергатор, накопичувач альтернативного біопалива (АБП), вакуумний насос), що входять у схему пропонованого пристрою, виконують операції, викладені в зазначеному патенті. Недоліком цього пристрою є наступне. Змішування вихідних компонентів (рідкі вуглеводні, вода або водне середовище й дрібнодисперсна тверда фаза органічних речовин) і процес одержання (досягнення) твердої дисперсної фази з розмірами часток 0,5-250 мкм здійснюють у тому самому гідродинамічному диспергаторі. Однак, при низьких температурах вихідних компонентів (нижче 5…10 °C), низькій вологості твердої гідрофільної фази органічних речовин (тобто при їхній великій в'язкості) прокачування цих компонентів через гідродинамічний диспергатор утруднено. Робота пристрою при цих умовах експлуатації можлива при зниженні його ефективності, тобто або за рахунок зменшення продуктивності, або за рахунок збільшення розмірів часток твердої фази на виході диспергатора, тобто за рахунок погіршення седиментаційної стабільності одержуваного альтернативного палива. Найбільш близьким по сукупності ознак до пристрою, що заявляється, є пристрій приготування альтернативного палива [Патент України № 95587 МПК 2009) C10L 1/04 (2006.01), C10L 1/14 (2006.01), C10L 1/32, опубл. бюл. № 15, 2011.08.10)]. У ньому пристрій приготування альтернативного палива включає послідовно з'єднані пристрій прийому вихідних компонентів, насос подачі вихідних компонентів, гідродинамічний диспергатор, накопичувач альтернативного біопалива й вакуумний насос, другий гідродинамічний диспергатор, послідовно приєднаний між першим гідродинамічним диспергатором і накопичувачем альтернативного палива, з яким він охоплений магістраллю зворотного зв'язку, причому зазор між робочими поверхнями в першому гідродинамічному диспергаторі більше, ніж зазор між робочими поверхнями в другому гідродинамічному диспергаторі. Недоліком цього пристрою є невисока ефективність, обумовлена тим, що пристрій функціонує тільки при послідовній роботі двох гідродинамічних диспергаторів. Такий режим його роботи забезпечує одержання альтернативного палива при знижених температурах і підвищеній в'язкості вихідних компонентів. При цьому пристрій має цілком певну продуктивність. При підвищених температурах і зниженій в'язкості вихідних компонентів необхідність використання першого гідродинамічного диспергатора зі збільшеним зазором між його робочими поверхнями відпадає, але цей гідродинамічний диспергатор залишається в складі структурної схеми пристрою. Продуктивність пристрою залишається практично незмінною. Технічною задачею запропонованого пристрою є підвищення ефективності роботи за рахунок забезпечення можливості продуктивного функціонування при різних температурах та в'язкостях вихідних компонентів шляхом внесення конструктивних змін у його схему. Ця задача вирішена таким чином. В пристрій для приготування альтернативного біопалива, що містить два гідродинамічних диспергатори, накопичувач альтернативного біопалива, вакуумний насос, згідно з винаходом, додатково вводять автоматизовану систему управління, дозуючі пристрої за кількістю вихідних компонентів біопалива, попередній змішувач, два насоси суміші вихідних компонентів, блок комутації гідравлічних зв'язків елементів пристрою для приготування альтернативного біопалива, причому виходи дозуючих пристроїв підключають до входів попереднього змішувача, два виходи попереднього змішувача підключають відповідно до входів двох насосів суміші вихідних компонентів, виходи цих насосів підключають до двох входів блока комутації, на інші два входи блока комутації подають суміш компонентів із двох гідродинамічних диспергаторів, на п'ятий вхід блока комутації подають продукт із одного з трьох виходів накопичувача, з перших із двох виходів блока комутації суміш подають відповідно на вхід першого й другого гідродинамічних диспергаторів, а із третього виходу - на вхід накопичувача, виходи по командах управління й входи по сигналах зворотного зв'язку автоматизованої системи управління підключені відповідно до входів і виходів дозуючих пристроїв, попереднього змішувача, насосів, комутатора, гідродинамічних диспергаторів, 1 UA 109389 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 накопичувача альтернативного біопалива, вакуумного насоса, крім того, один з гідродинамічних диспергаторів виконують із можливістю змінювати зазор між робочими поверхнями. На кресленні зображена загальна структурна схема пристрою для приготування альтернативного палива. Пристрій для приготування альтернативного палива (креслення) містить дозуючі пристрої вихідних компонентів 1, кількість яких визначається кількістю компонентів, що вводяться до складу альтернативного біопалива, попередній змішувач 2, два насоси суміші вихідних компонентів 3, блок комутації 4 гідравлічних зв'язків елементів пристрою для приготування АБП, гідродинамічний диспергатор 5, гідродинамічний диспергатор 6, накопичувач 7, вакуумний насос 8, автоматизовану система управління 9. Виходи дозуючих пристроїв 1 з'єднані з входами попереднього змішувача 2. У свою чергу два виходи попереднього змішувача з'єднані з відповідними входами двох насосів, що подають суміш на два перших входи блока комутації гідравлічних зв'язків елементів. На два інші входи блока комутації подають суміш компонентів з виходів двох гідродинамічних диспергаторів 5 і 6. На п'ятий вхід БК подають продукт із одного з трьох виходів накопичувача 7. Блок комутації має три виходи. Перші два з'єднані з відповідними входами гідродинамічного диспергатора 5 і гідродинамічного диспергатора 6, а третій - з входом накопичувача 7, другий вихідний патрубок накопичувача 7 з'єднаний з входом вакуумного насоса, а третій вихідний патрубок накопичувача 7 служить для видачі АБП споживачеві. Розглянемо більш докладно роботу пристрою для приготування альтернативного палива. Пристрій працює у двох режимах: режим великої в'язкості вихідних компонентів і режим малої в'язкості вихідних компонентів. Залежно від режиму роботи блок комутації гідравлічних зв'язків елементів пристрою приготування альтернативного біопалива по командах автоматизованої системи змінює зв'язки між елементами пристрою й кожному режиму відповідає своя структурна схема. Розглянемо роботу пристрою в режимі великої в'язкості вхідних компонентів. Дозуючі пристрої 1 в кількості і за призначенням вихідних компонентів альтернативного біопалива по командах автоматизованої системи управління забезпечують подачу в попередній змішувач 2 вихідних компонентів в необхідному кількісному співвідношенні. За допомогою одного з насосів 3 суміш через блок комутації 4 при відповідній комутації подають у диспергатор 5. У цьому диспергаторі 5 зазор між його робочими поверхнями встановлюють більшим, ніж зазор у послідовно з'єднаному з ним іншому гідродинамічному диспергаторі 6, а частоту переміщення робочих поверхонь один до одного в гідродинамічному диспергаторі 5 установлюють меншою, ніж частота переміщення робочих поверхонь у диспергаторі 6 у такому співвідношенні, щоб виконувалася умова рівності продуктивностей гідродинамічних диспергаторів 5 і 6. Композиція, що пройшла перший диспергатор 5, має підвищену температуру й знижену в'язкість у порівнянні з температурою й в'язкістю вихідних компонентів, але ще має розміри часток твердої дисперсної фази більші 250 мкм. Цю композицію через патрубок виходу диспергатора 5 подають через блок комутації на вхідний патрубок диспергатора 6. У цьому диспергаторі 6 проводиться остаточна обробка з утворенням твердої дисперсної фази з розмірами часток 0,5250 мкм і адсорбованої на їхній поверхні й в об'ємі води. Через вихідний патрубок диспергатора 6 композицію через патрубок прийому подають у накопичувач альтернативного біопалива 7, з якого через перший патрубок виходу рідку фракцію через блок комутації 4 подають по магістралі зворотного зв'язку на вхід гідродинамічного диспергатора 6, через інший патрубок виходу парову фазу подають на вакуумний насос 8, тобто композицію піддають вакуумній обробці, через третій патрубок виходу рідку фракцію АБП подають споживачеві. Видалення парової фази приводить до збільшення теплотворної здатності АБП і підвищенню його стабільності при зберіганні. Для забезпечення необхідного ступеня диспергування твердої фази здійснюють режим циклічної обробки шляхом подачі АБП із накопичувача альтернативного біопалива 7 через блок комутації 4 на вхід другого диспергатора 6. Продуктивність пристрою в цьому режимі визначається продуктивністю диспергатора 6, що забезпечує одержання АБП, яке містить тверду дисперсну фазу з розмірами часток 0,5-250 мкм. У випадку надходження на вхід пристрою компонентів зі зниженою в'язкістю продуктивність такого пристрою практично не змінюється. Розглянемо роботу пристрою в режимі малої в'язкості вхідних компонентів. При переході до роботи в цьому режимі зменшують зазор між робочими поверхнями в диспергаторі 5. Вихідні компоненти за допомогою дозаторів 1 подають у попередній змішувач 2, з якого суміш через блок комутації 4 насосами 3 подають на вхід відповідного гідродинамічного диспергатора 5 і 6. З виходів диспергаторів 5 і 6 суміш через блок комутації 4 подають у накопичувач 7 альтернативного палива, у якому суміш піддають вакуумній обробці. Якщо є потреба, здійснюють режим циклічної обробки, використовуючи зворотний зв'язок із третього виходу 2 UA 109389 C2 5 10 15 накопичувача 7 через блок комутації 4 на вхід відповідного диспергатора 5 і 6. Фактично, це паралельна робота двох пристроїв. Продуктивність усього пристрою в цьому режимі в порівнянні із продуктивністю його роботи в режимі великої в'язкості збільшується у два рази. Управління й контроль роботи всього пристрою й окремих його елементів здійснюють за допомогою автоматизованої системи управління 9, що видає команди управління на всі елементи пристрою й приймає від них сигнали зворотного зв'язку. Таким чином, відмітною рисою запропонованого пристрою є можливість забезпечення більш високої ефективності його роботи при виготовленні альтернативного біопалива як при низьких температурах вхідних компонентів (висока в'язкість), так і при високих температурах вхідних компонентів (низька в'язкість), якої досягають: введенням до складу пристрою додатково дозуючих пристроїв вхідних компонентів, попереднього змішувача, двох насосів суміші вхідних компонентів, блока комутації гідравлічних зв'язків елементів пристрою приготування АБП; виконанням одного з гідродинамічних диспергаторів з можливістю змінювати зазор між робочими поверхнями; введенням до складу пристрою автоматизованої системи управління, що забезпечує роботу пристрою в різних режимах. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 Пристрій для приготування альтернативного біопалива, що містить два гідродинамічних диспергатори, накопичувач альтернативного біопалива, вакуумний насос, який відрізняється тим, що додатково включає автоматизовану систему управління, пов'язану з усіма окремими елементами пристрою, дозуючі пристрої за кількістю вихідних компонентів біопалива, попередній змішувач, два насоси суміші вихідних компонентів, блок комутації гідравлічних зв'язків елементів пристрою приготування альтернативного біопалива, причому виходи дозуючих пристроїв підключені до входів попереднього змішувача, два виходи попереднього змішувача підключені відповідно до входів двох насосів суміші вихідних компонентів, виходи цих насосів підключені до двох входів блока комутації, інші два входи блока комутації призначені для подачі суміші компонентів із двох гідродинамічних диспергаторів, п'ятий вхід блока комутації призначений для подачі продукту із одного з трьох виходів накопичувача, з перших із двох виходів блока комутації передбачені засоби подачі суміші відповідно на вхід першого й другого гідродинамічних диспергаторів, а із третього виходу - на вхід накопичувача, виходи по командах управління й входи по сигналах зворотного зв'язку автоматизованої системи управління підключені відповідно до входів і виходів дозуючих пристроїв, попереднього змішувача, насосів, комутатора, гідродинамічних диспергаторів, накопичувача альтернативного біопалива, вакуумного насоса, при цьому один з гідродинамічних диспергаторів виконано із можливістю змінювати зазор між робочими поверхнями. 40 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3