多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置

技术领域

本发明属于生物质能源技术领域，尤其涉及多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置。

背景技术

生物质能是世界能源消费总量中仅次于煤炭、石油和天然气的一种重要能源，在可再生能源中占有重要的地位。目前全球生物质液体燃料在交通领域应用近9000万吨当量油，预计2030年生物质液体燃料应用达2.8亿吨当量油。

现有技术中，开发和利用较多的生物质液体燃料有生物柴油、生物甲醇、生物乙醇、生物丁醇、生物质基乙酰丙酸酯类等。由于生物质液体燃料的理化特性与化石燃料多有不同，因此纯生物质液体燃料在应用于没有专业改造的柴油机或汽油机使用中还存能耗高、排放和动力性不稳定等缺点，同时目前的生物质技术水平和利用规模也不能达到完全替代化石燃料的条件。但由于生物质液体燃料自身的可再生性和减排环保性，将生物质液体燃料部分地添加到汽油或柴油中，形成均匀混合的调和燃料，可实现部分的化石燃料替代。

将生物质液体燃料与汽油或柴油的充分混合是保证其在汽油机、柴油机内燃烧利用的重要前提。生物质液体燃料由于自身的理化特性与化石燃料的不同，如动力粘度、密度、酸值、表面张力等使得生物质液体燃料与汽柴油混合过程出现分层现象，不能直接添加到内燃机使用，所以互溶过程需要充分的搅拌混合。目前的生物质液体燃料系统搅拌过程能源消耗尤其是电力消耗太大，由于汽柴油的挥发性也容易在混合过程造成一定的安全隐患。因此，尽量减少使用电力消耗意义重大，一方面可实现节约能源，另一方面可保障燃料混溶过程的安全。同时，高效、节能的生物质调和液体燃料螺旋混合系统是生物质液体燃料规模化高效化利用的重要前提，可减少化石能源的消耗、促进可再生能源的利用，加速农村地区生物质资源的利用带动区域经济发展，相关设备及系统的发明意义长远，具有重要的环境效益、社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置，本发明结构简单，依靠重力和螺旋流动的同向切力能够有效对不同种类、不同配比的生物质液体燃料与气、柴油进行高效混合。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置，包括用于储存不同液生物质液体燃料的多个分液箱，所述装置还包括螺旋加速机构和搅拌机构，所述螺旋加速机构包括呈上大下小的倒圆台状的混流筒，混流筒的筒壁上同取向设置有数根弯曲的流道，流道顶部与对应的分液箱通过分液管连接、底部等高平齐且与混流筒底部端口存在间距设置，所述混流筒的侧线与水平面夹角为40-80°，混流筒上相邻的流道连接不同分液箱的分液管；

所述搅拌机构包括设置于混流筒底端的搅拌筒，搅拌筒内径向设有搅拌器。所述流道可以为管或者通道，流道尽可能设置于混流筒内壁。

优选的，所述搅拌器包括径向设置于搅拌筒内的轴杆，所述轴杆上径向设有数个叶片。

优选的，所述分液管呈直管状且管体上设有流量控制阀。

以两个分液箱分别存储生物质液体燃料和汽油/柴油为例，上述技术方案在工作时，根据燃料的组分混合比例，对连接不同分液箱的分液管上的流量调节阀进行调整，使得分液箱内生物质液体燃料和汽油/柴油按照目标的流量从分流管流入对应的流道。

由于相邻的流道连接不同分液箱的分液管，即相邻的两个流道，一个流通生物质液体燃料，另一个流通汽油/柴油，如此交错设置，使得流道流出的两种燃料混合十分均匀，加之流道呈同取向弯曲管，且由于分液箱与流道底端的高度差，使得从流道底端流出的两燃料具有相同切向的动力和足够的冲量，当多个流道流出的两种燃料交融混合时会产生多重、多向的剪切效果，显著提高混合燃料的混合程度。

同时混合后的燃料在进入搅拌筒时，通过液体对搅拌器叶片的撞击而使得搅拌器转动，转动的搅拌器通过叶片也对后续的混合燃料进行撞击和搅拌从而实现燃料的深度混合。

优选的，所述装置还包括设置于混流筒与搅拌筒之间的混合机构，所述混合机构包括顶部大端口与混流筒底部外壁连接、底部小端口与搅拌筒连接的导流漏斗，导流漏斗顶部侧壁通过第一轴承与第一环板连接，第一环板的板面呈由环边缘至圆心处的向下倾斜状，且第一环板板面上周向等间距设有数个径向延伸的第一隔板；

所述混合机构还包括与第一环板同轴设置的转轴，转轴底部配合有第二轴承且第二轴承通过第一环板下方的支撑杆与导流漏斗侧壁连接，转轴上套设有第二环板，第二环板顶面呈由圆心至环边缘处的向下倾斜状，且第二环板板面上周向等间距设有数个非径向延伸的第二隔板，所述第二隔板的顶面向下倾斜且顶部位于第一环板的环心内，底部位于第一环板下方。

优选的，所述搅拌器的轴杆由一端至另一端呈递增-递减的梭形，所述轴杆上径向设有数个叶片，所述叶片的自由端等高平齐设置。

更为优化的方案，当多个流道流出的生物质液体燃料和汽油/柴油混合后并继续保持一定的旋向而进入导流漏斗的第一环板上，由于燃料不断对第一隔板的撞击使得第一环板作周向转动，同时由于第一环板的板面倾斜，所以进入两隔板间的燃料最终从第一环板的环心处下流至第二环板上。而第一环板的转动，使得落在第二环板上的燃料也具有旋向，并撞击第二环板的第二隔板进而使得第二环板转动。如此，两个环板的转动对燃料产生离心、撞击等动作，使得燃料进一步的混合，从而杜绝分层现象的产生。

搅拌筒内搅拌器的轴杆采用变径结构，使得燃料可以沿轴杆外壁下流并使得燃料整体的下落速度不同，使得燃料最终汇聚时再次提高混合效果。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明结构简单，使得两种燃料交错融汇并具有同向切力，使得不同配比的生物质液体燃料与气、柴油进行精确、高效、充分地混合；

2）本发明利用重力完成燃料多次转向融合，无搅拌电机等电耗工具的参与，降低了燃料混合工作的能耗，有利于生物质资源的快速高效、规模化利用。

附图说明

图1为实施例1所述多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置的结构示意图；

图2为实施例2所述多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置，包括用于储存生物质液体燃料和汽油/柴油的两个分液箱1，所述装置还包括螺旋加速机构和搅拌机构，所述螺旋加速机构包括呈上大下小的倒圆台状的混流筒3，混流筒3的侧线与水平面夹角为40-80°，混流筒3的筒壁上同取向设置有数根弯曲的流道31，流道31顶部与对应的分液箱1通过分液管2连接、底部等高平齐且与混流筒3底部端口存在间距设置，分液管2呈直管状且管体上设有流量控制阀21，所述混流筒3上相邻的流道31连接不同分液箱1的分液管2；

所述搅拌机构包括设置于混流筒3底端的搅拌筒4，搅拌筒4内径向设有搅拌器，所述搅拌器包括径向设置于搅拌筒4内的轴杆41，所述轴杆41上径向设有数个叶片42。

本实施例在工作时，根据燃料的组分混合比例，对连接不同分液箱的分液管上的流量调节阀进行调整，使得分液箱内生物质液体燃料和汽油/柴油按照目标的流量从分流管流入对应的流道。

由于相邻的流道连接不同分液箱的分液管，即相邻的两个流道，一个流通生物质液体燃料，另一个流通汽油/柴油，如此交错设置，使得流道流出的两种燃料混合十分均匀，加之流道呈同取向弯曲管，且由于分液箱与流道底端的高度差，使得从流道底端流出的两燃料具有相同切向的动力和足够的冲量，当多个流道流出的两种燃料交融混合时会产生多重、多向的剪切效果，显著提高混合燃料的混合程度。

同时混合后的燃料在进入搅拌筒时，通过液体对搅拌器叶片的撞击而使得搅拌器转动，转动的搅拌器通过叶片也对后续的混合燃料进行撞击和搅拌从而实现燃料的深度混合。

实施例2

如图2所示，多组分生物质燃料的螺旋流道混合装置，包括用于储存生物质液体燃料和汽油/柴油的两个分液箱1，所述装置还包括螺旋加速机构、混合机构和搅拌机构，

所述螺旋加速机构包括呈上大下小的倒圆台状的混流筒3，混流筒3的侧线与水平面夹角为40-80°，混流筒3的筒壁上同取向设置有数根弯曲的流道31，流道31顶部与对应的分液箱1通过分液管2连接、底部等高平齐且与混流筒3底部端口存在间距设置，分液管2呈直管状且管体上设有流量控制阀21，所述混流筒3上相邻的流道31连接不同分液箱1的分液管2；

所述搅拌机构包括设置于混流筒3下方的搅拌筒4，搅拌筒4内径向设有搅拌器，所述搅拌器包括径向设置于搅拌筒4内的轴杆41，轴杆41由一端至另一端呈递增-递减的梭形，轴杆41上径向设有数个叶片42，所述叶片42的自由端等高平齐设置。

所述混合机构包括顶部大端口与混流筒3底部外壁连接、底部小端口与搅拌筒4连接的导流漏斗5，导流漏斗5顶部侧壁通过第一轴承51与第一环板52连接，第一环板52的板面呈由环边缘至圆心处的向下倾斜状，且第一环板52板面上周向等间距设有数个径向延伸的第一隔板53；与第一环板同轴设置的转轴56，其底部配合有第二轴承57且第二轴承57通过第一环板52下方的支撑杆58与导流漏斗5侧壁连接，转轴56上套设有第二环板54，第二环板54顶面呈由圆心至环边缘处的向下倾斜状，且第二环板54板面上周向等间距设有数个非径向延伸的第二隔板55，所述第二隔板55的顶面向下倾斜且顶部位于第一环板52的环心内，底部位于第一环板52下方。

本实施例在工作时，根据燃料的组分混合比例，对连接不同分液箱的分液管上的流量调节阀进行调整，使得分液箱内生物质液体燃料和汽油/柴油按照目标的流量从分流管流入对应的流道。

由于相邻的流道连接不同分液箱的分液管，即相邻的两个流道，一个流通生物质液体燃料，另一个流通汽油/柴油，如此交错设置，使得流道流出的两种燃料混合十分均匀，加之流道呈同取向弯曲管，且由于分液箱与流道底端的高度差，使得从流道底端流出的两燃料具有相同切向的动力和足够的冲量，当多个流道流出的两种燃料交融混合时会产生多重、多向的剪切效果，显著提高混合燃料的混合程度。

当多个流道流出的生物质液体燃料和汽油/柴油混合后并继续保持一定的旋向而进入导流漏斗的第一环板上，由于燃料不断对第一隔板的撞击使得第一环板作周向转动，同时由于第一环板的板面倾斜，所以进入两隔板间的燃料最终从第一环板的环心处下流至第二环板上。而第一环板的转动，使得落在第二环板上的燃料也具有旋向，并撞击第二环板的第二隔板进而使得第二环板转动。如此，两个环板的转动对燃料产生离心、撞击等动作，使得燃料进一步的混合，从而杜绝分层现象的产生。

同时混合后的燃料在进入搅拌筒时，通过液体对搅拌器叶片的撞击而使得搅拌器转动，转动的搅拌器通过叶片也对后续的混合燃料进行撞击和搅拌，同时搅拌器的轴杆采用变径结构，使得燃料可以沿轴杆外壁下流并使得燃料整体的下落速度不同，使得燃料最终汇聚时实现深度混合。