低硫船舶燃料调合器

技术领域

本发明涉及船舶用的低硫燃料的加工装备。

背景技术

船用燃料油一般由重油和轻质馏分油调合而成，是大马力、中低速船板柴油机最经济理想的燃料，主要规格有120#船用燃料油、180#船用燃料油、380#燃料油等。此外，目前国内广泛使用的DMC、4#燃料油等船舶燃料油，其品质介于柴油与180#船用燃料油之间，是中等马力中速船舶柴油机的优质燃料，也可用于大马力、中低速船舶柴油机。常用的重质船用燃料油是用于大型中低速船用柴油机的燃料，也称为残渣型燃料油，通常是直馏渣油、减压渣油或和一定比例的轻组分混合而成。根据数据显示，2020年全球船用燃料油需求量已达3亿吨左右，国内船用燃料油市场需求约2000万吨，中国船用燃料油消费量近年呈增长趋势。

长期以来，国内炼厂船用燃料油产量低，与市场需求差距较大，船供油企业不得不依赖进口，严重影响我国航运事业的发展。目前处理方法主要分为化学和物理的工艺，鉴于物理方法具有便于控制、二次污染小、安全性等优点被技术人员视为首选方法。

名称为“重质燃料油调和装置”(CN 206253093 U)、“一种残渣型燃料油调和装置”(CN 206325416 U)、“重质船用燃料油调和装置”(CN 206325502 U)、“一种残渣型燃料油调合装置”(CN207203991 U)就是采用了物理方法加工重质船用燃料油的相关文献。其基本要点正如“一种残渣型燃料油调和装置”(CN 206325416 U)记载的，就是来自重油罐110的重油与来自管道泵的经过管线410的一路回流调和油一起进入静态混合器210进行混合；来自轻油罐120的重油与来自管道泵的另一路回流调和油一起进入静态混合器220进行混合。经过初步混合后的物料分别经管线进入第三静态混合器230进行混合。经过静态混合后的物料经管线301进入剪切泵300，剪切后的调和油经过管线302输出装置。其缺陷主要是系统设备多、需要布置各种管线，占据空间大；并且静态混合器、剪切泵的具体方案未公开且两者之间及与上、下游设备之间传送介质时需要提供泵送动力，因此调和效果最终如何暂且不论，耗能也是极为惊人的！

发明内容

本发明的目的时提供一种体积小，泵送过程中首先实现初步预混且紧接着实施降粘的低硫船舶燃料调合器。

为实现上述发明目的，一种低硫船舶燃料调合器，其特征在于：延伸至壳体腔室内的转轴的端部有叶轮转子，叶轮转子的周面与壳体的内壁之间为间距布置，壳体上有轴流向朝向叶轮转子的进液口、壳体上有径向朝向转轴的出液口，叶轮转子后部的转轴上设置降粘单元和调合单元，介质依次经过降粘单元和调合单元后由出液口排出，转轴自壳体上开设轴孔处穿置通过且两者之间构成密封配合。

上述技术方案就是通过叶轮转子将粘稠度高的重油和轻油吸入壳体腔室内并伴随着初步预混预调使得各种成分的介质实现了初步混合调制并输送到降粘单元，由降粘单元对高粘度的重油、渣油实施碎裂处理，从而降低混合油液的粘性，再经过调合处理使得油液均匀性得到保证，本发明提供的调合器可以对以直馏渣油、减压渣油或和一定比例的轻组分为原料的多种成分实施有效、快捷的预混、降粘及调合处理，将工业废油调合成船用燃料油，不仅能为石化企业带来可观的经济效益，还能有效降低环境污染，是一种提高石油能源利用率的有效方法。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2、4分别是本发明中的降粘定子、降粘转子的结构示意图；

图3、5分别是图2、4的左视图；

图6、8分别是本发明中的调合定子、调合转子的结构示意图；

图7、9分别是图6、8的左视图。

具体实施方式

一种低硫船舶燃料调合器，延伸至壳体10腔室内的转轴20的端部有叶轮转子30，叶轮转子30的周面与壳体10的内壁之间为间距布置，壳体10上有轴流向朝向叶轮转子30的进液口11、壳体10上有径向朝向转轴20的出液口12，叶轮转子30后部的转轴20上设置降粘单元40和调合单元50，介质依次经过降粘单元40和调合单元50后由出液口12排出，转轴20自壳体10上开设轴孔处穿置通过且两者之间构成密封配合。

结合图1，叶轮转子30布置在进液口11处，混合态的待处理燃油由叶轮转子30轴流式吸入、离心式离开叶轮转子30，在叶轮转子30的泵入过程中实现了初步的预调预混，由于不同性质组分油中的各组分粘度差异很大，所以叶轮转子30只承担将混合态的组分油吸入并向下游输送的任务，而无需对其施加更多的工作载荷，即将降粘任务交付给下游的降粘单元40，上述设置方案可以显著减少叶轮转子30的载荷和功率消耗，将电机功率合理分配到叶轮转子30、降粘单元40和调合单元50所在处。由于叶轮转子30设置在转轴20的悬置端，所以如将降粘任务分配一部分或全部给叶轮转子30，势必将显著增加叶轮转子30的扭矩载荷，转轴20也将产生明显的扭转变形，同时还伴随着弯矩作用，这对转轴20抗扭、抗弯强度提出了更高的要求，加之转轴20的悬置端在叶轮转子30上消耗较多的功率，所以后续的降粘单元40、调合单元50已无力可施，严重地影响了燃油的处理能力和处理效率，同时转轴20等部件损害现象频发也将导致维护成本增加。

作为优选方案，所述的降粘单元40包括固定在壳体10内腔壁上的降粘定子41和固定在转轴20上的降粘转子42，降粘定子41和降粘转子42在轴向和/或径向方向上有重合环形带区域，在重合环形带区域的降粘定子41和降粘转子42上有过液通孔和/或缺口。重油组分通过上述降粘定子41和降粘转子42上的过液通孔和/或缺口时，渣质成分被充分碎裂开来，为后续的调合处理提供保障。上述降粘单元40主要任务就是降低燃料中粘度较大的组分，使高粘度组分被切分、碎裂而分散开来。

对于降低了粘度的混合燃料需要调合至均匀，该任务就是由调合单元50完成的，调合单元50包括固定在壳体10内腔壁上的调合定子51和固定在转轴20上的调合转子52，调合定子51和调合转子52在轴向和/或径向方向上有重合环带区域，在重合环带区域的调合定子51和调合转子52上有过液通孔和/或缺口。

上述方案中，调合定子51与降粘定子41一样是固定的，调合转子52与降粘转子42一样是随着转轴20转动而转动的，调合定子51与调合转子52相对转动，液质流通通路畅通的同时又具有变换性，所以各组分燃油介质通过调合单元50后被高速调合而混合得十分均匀。

如图2～5所示的优选方案，所述的降粘定子41包括降粘定子内套环411和降粘定子外套环412，降粘定子外套环412与壳体10内腔壁连接固定，降粘定子内套环411外周面与降粘转子42的降粘转子外套环421构成轴向重合配合段，降粘定子内套环411和降粘转子外套环421轴向端面侧有U形缺口411a、421a且两缺口的彼此相互指向，两缺口围合成径向方向的液流通路。

降粘定子内套环411位于降粘转子外套环421的径向方向的外侧，上述液流通路是由降粘定子内套环411的U形缺口411a与降粘转子外套环421上的U形缺口421a相互围合构成的径向方向的通路，其在周向柱面上的投影呈腰型孔形状，其大孔径方向与转轴20的轴向方向一致，小孔径方向在周向方向。采用上述U形缺口411a、421a围合成的腰型孔作为液流通路，其降粘区域显著增加，提高了降粘效果。

如图6～9所示的优选方案，调合定子51包括调合定子内套环511和调合定子外套环512，调合定子外套环512与壳体10内腔壁连接，调合定子内套环511包括径向间隔布置的内套内环511a和内套外环511b，调合转子52包括固定在转轴20的套接管521，套接管521周面上径向外伸的辐盘边缘有调合转子外套环522，调合转子外套环522插置于内套内环511a和内套外环511b之间的环形区域内，调合转子外套环522及内套内环511a和内套外环511b上轴向端面侧有U形缺口522a、511c、511d且两缺口的彼此相互指向，缺口相互配合围合成径向方向的液流通路。

上述方案中，调合转子外套环522与内套内环511a和内套外环511b相互配合时，燃油介质在调合转子外套环522与内套内环511a之间以及调合转子外套环522与内套外环511b之间实现了两次调合，所以调合效率高、调合效果好。

另外，套接管521周面与辐盘下游侧板面之间有径向布置的叶片53。叶片53具有调合的作用和泵液的双重作用，也就是说燃油介质经过调合单元50时实际上进行了三次调合处理，使得燃料的调合效果进一步提高。如图1所示，叶片53所在位置与出液口12所在位置对于靠近，这样有利于排液。

为了保证降粘效果和效率，在重合环形带区域的降粘定子41和降粘转子42上的过液通孔和/或缺口之间的配合回转面之间的间隙为1～3mm，优选间隙为2mm。由此可见，介质通过相互配合的U形缺口时，在1～3mm的径向间隙范围高粘度组分实施碎裂，试验验证其降粘效果十分显著。

为确保调合效果，调合转子外套环522与内套内环511a、内套外环511b之间的径向间距为0.5～1.5mm，优选间隙为1mm。即在介质通过两处相互配合的U形缺口处，在两处的0.5～1.5mm的径向间隙范围对各组分实施调合，试验验证其调合效果十分显著。