微搅拌和磁化结合制备掺水重油节能试验研究

摘要

在世界石油资源紧缺，环境污染严重的紧迫局势下，重油掺水技术因其同时具有的节能和环保效果，已被广泛关注。本文通过自行设计建立的重油掺水装置研究重油掺水技术，在不添加乳化剂的条件下，采用机械微搅拌结合磁化处理技术的方法制备掺水重油。实验室优化重油掺水工艺，工业锅炉燃烧应用试验验证重油掺水的节能性，并获知运行规律，分析其节能机理及经济性。
　　首先，建立重油掺水装置，主要部件为机械搅拌核心，采用机械微搅拌法，在不添加乳化剂的条件下，通过三级搅拌，使水珠以微米级颗粒均匀分布于重油中，形成掺水重油。实验通过研究掺水重油的重要物化性质粘度与油温、搅拌转速及掺水率之间的关系得出，油温越高掺水重油的粘度越小;伴随着搅拌转速的提高，掺水重油粘度增大;掺水率越高，掺水重油的粘度越大。并以分散相水珠粒径及分散性作为衡量掺水重油制备质量的重要标准，获知了最优的重油掺水制备工艺。研究显示，随着油温的升高，掺水重油中水珠粒径减小，水珠数密度增加，分散性增强;搅拌转速越高，掺水重油中水珠粒径越小，水珠数密度越大，分散性越好;随着掺水率的提高，掺水重油中水珠粒径增大，水珠数密度先增加后减小。在此基础上，提出通过机械微搅拌技术与磁化处理技术相结合，进一步提高掺水重油中水珠的微细化程度。磁场作用下掺水重油中水珠粒径随磁场强度的升高而减小;重油先磁化后掺水是重油掺水制备的最佳磁化方式;油流量越大掺水重油中水珠粒径越小。
　　最后，将掺水重油在线应用于工业锅炉燃烧试验，研究获知了重油掺水后水珠粒径及掺水率对锅炉热效率、燃料节油率、烟气中CO排放浓度的影响规律。掺水重油燃烧时对锅炉热效率、燃料节油率有较大提高并降低了烟气中CO排放浓度。掺水重油中分散相水珠粒径越小，掺水重油的锅炉热效率和节油率越高，CO排放越少。燃烧试验还证明，以水珠粒径大小作为衡量重油掺水制备效果好坏的标准是可行的。掺水重油的掺水率在3.5％～5.0％范围内，掺水重油的锅炉热效率最高，节油效果最佳，CO排放浓度最低。并对此重油掺水装置进行了经济性简析，制备的掺水重油在油田、船舶等行业中具有重大的应用价值。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 燃油资源概述

1．1．1 原油资源分布及紧缺状况

1．1．2 重油资源国内外现状

1．2 重油掺水概述

1．2．1 重油掺水研究意义

1．2．2 重油掺水节能减排机理

1．2．3 重油掺水常用制备方法

1．2．4 重油掺水物化性质影响因素

1．2．5 重油掺水研究现状

1．3 燃油磁化技术概述

1．3．1 燃油磁化研究意义

1．3．2 燃油磁化机理

1．3．3 燃油磁化研究现状

1．4 研究目标及研究内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

第2章 重油掺水装置建立及掺水重油粘度研究

2．1 引言

2．2 实验装置及方法

2．2．1 实验装置

2．2．2 机械搅拌核心部件工作原理

2．2．3 掺水重油制备

2．2．4 实验仪器和材料

2．2．5 粘度测量

2．3 结果与讨论

2．3．1 油温对掺水重油粘度影响

2．3．2 搅拌速度对掺水重油粘度影响

2．3．3 掺水率对掺水重油粘度影响

2．4 小结

第3章 掺水重油水珠粒径及分散性影响因素研究

3．1 引言

3．2 分散相粒径和分散性测定方法

3．3 油温对水珠粒径及分散性影响

3．4 搅拌速度对水珠粒径及分散性影响

3．5 掺水率对水珠粒径及分散性影响

3．6 小结

第4章 磁化对掺水重油水珠粒径影响研究

4．1 引言

4．2 实验装置和方法

4．2．1 磁化影响因素

4．2．2 磁化装置

4．3 结果与讨论

4．3．1 磁场强度对掺水重油水珠粒径影响

4．3．2 磁化方式对掺水重油水珠粒径影响

4．3．3 油流量对掺水重油水珠粒径影响

4．4 小结

第5章 掺水重油锅炉燃烧节能试验及经济性简析

5．1 引言

5．2 试验装置与方法

5．2．1 试验装置

5．2．2 试验分析方法

5．3 掺水重油水珠粒径对燃烧影响

5．3．1 水珠粒径对锅炉热效率影响

5．3．2 水珠粒径对节油率影响

5．3．3 水珠粒径对CO排放浓度影响

5．4 掺水重油掺水率对燃烧影响

5．4．1 掺水率对锅炉热效率影响

5．4．2 掺水率对节油率影响

5．4．3 掺水率对CO排放浓度影响

5．5 经济性简析

5．6 小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介