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Brevet d'invention, Perfectionnements à la fabrication, ae comoustiples.
La. présente invention est relative à des améliorations ap- portées aux combustibles liquides ou mobiles, tels que de l'hui- le ou des mélanges stabilisés de matières caroonacées, par exemple du charcon mélangé a ae l'huile.
Il n'est normalement pas possible de consumer de 1'huile ou des mélanges charon-huile ayant une certaine teneur en eau, car l'eau à l'état libre est susceptible d'éteindre la flamme.
Selon la présente invention, de l'eau est ajoutée à un combustible mobile ou liquide, par émulsion avec lui, une com- bustion effective pouvant,dans ce cas, être obtenue, et il a mê- me été constaté que dans certaines conditions, l'intensité de combustion se trouve ainsi accrûe.
On peut utiliser divers agents émulsionnants, tels que l'amidon ou la caséine. On peut utiliser un agent émulsionnant, soit soluble dans 1'huile, soit soluble dans l'eau, ou ces deux
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genres d'agent émulsionnant simultanément, par exemple un acide sulfonique dérivé d'une huile végétale ou un acide naphthénique.
Lorsque le combustible est destiné par exemple a des usages maritimes, il est désirable, alors, d'employer un agent émulsion- nant qui, en présence de sel ou ae solutions électrolytiques, agira de manière à maintenir la teneur en eau du combustible, en émulsion avec celui-ci, malgré la combinaison accidentelle du combustible avec l'eau ou vapeur condensée de mer.
Dans l'application de l'invention à des mélanges charoon- huile, ou analogue, l'eau peut adéquatement être ajoutée comme partie de l'agent stabilisateur réalisant la suspension des par- ticules de charbon dans l'huile, lorsqu'un tel agent est employé.
Des agents contrôlant la combustion, tels que des composés bores, peuvent être ajoutés, et s'ils sont solubles dans l'eau, ils peuvent être dissous dans l'eau ajoutée au combustible.
Facultativement, des catalyseurs de combustion, non solubles, tels qu'un oxyde de fer, peuvent être ajoutés au combustible et maintenus en suspension dans celui-ci à l'aide d'un agent stabi- lisateur qui, dans les mélanges charbon-huile,peut être le même agent stabilisateur employé pour les particules ae charbon..
Une émulsion intime peut être obtenue en faisant passer l'huile avec l'eau, ou le poussier de charbon avec l'huile et l'eau, a travers un moulin, préférablement un moulin d'attrition à grande vitesse, ou un certain nombre de pareils moulins, dispo- sés en série, lesquels moulins peuvent aussi, aans le cas d'un combustible charbon-huile, servir à réduire les particules de charbon à une plus grande finesse de grain.
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Dans le cas d'un combustible charbon-huile, le charbon peut être soumis à un broyage dans l'eau, comme étape préliminaire avant le traitement pour l'élimination des constituants formant des cendres, ce traitement s'effectuant par un système quelconque connu, par exemple par un procédé ae centrifugation, mais de pré- férnce par un procédé de flottage sous forme de mousse. On peut
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ainsi obtenir un combustiole sensiblement exempt ae oenares et qui possède une teneur élevée en eau, mais peut cepenclaiit être employé pour constituer un co4vuatioie liquide, stalle : les par- ties soliaes et d'eau deiueaiezit en suspension pendant toute pé- riode d'emmagasinage de durée quelconque.
Comme l'addition d'eau a l'huile, ou au mélange stabilisé charbon-huile par cette métnode tend normalement à augmenter leur viscosité, il est désirable, dans certains cas, de réduire la viscosité de façon que le combustible puisse être effectivement dirigé et consumé. Des matières, telles que la naphtalène peu- vent être ajoutées à cette fin.
En raison de la distribution intime, obtenue par émulsion,
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de l'eau dans toute la masse du COJJwustiole mobile, on peut 00- server, aans le cas ou le combustible est consumé dans un urûleur, que celui-ci reste propre, car la dissociation de l'eau empêche la combustion partielle des liy(irocar-ooiies ae l'huile ou du char- bon et prévient ainsi des dépôts de coke sur le brûleur.
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Il a été constaté que le renaezuent de combustion est consi- dérablement augmenté par 1'addition d'eau à 1'nulle ou aux mélan- ges stabilisés huile-char'con selon la présente invention, ainsi que le démontrent les essais comparatifs ci-apres, renseignés
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purement à titre alexel4rple.
Une chaudière à. simple tube-foyer, d'une capacité calculée de 3000 a 3500 livres anglaises de vapeur par heure et mesurant environ 12 pieds 6 pouces sur 6 pieds, a été chauffée avec une huile de pétrole, non traitée, indiquant 500 secondes au viscosi- mètre Redwood N 1.
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poids spécifique à 60 2aiirer2ieit 0.947 point d'inflanndation 1900 Faurenneit viscosité à 1000 5anrexuiait Y80
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<tb> cendres <SEP> 0.08 <SEP> %
<tb>
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asphalt aur 3.3 yo
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<tb> eau <SEP> 0.15 <SEP> %
<tb>
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coke (Conradson) 8. 7 ,jo l
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sédiment 0.22 % sulfure 1.07 % essai à froid 10 Fahrenneit. pouvoir calorifique 18,900 unités thermiques an- glaises par livre anglaise. durée de l'essai, de 9 h. du soir à
4 h. du matin 7 heures.
quantité d'eau évaporée 4660 - 3566 gallons. température de l'eau d'alimentation 51 Fahrenheit. poids de l'eau utilisée 10940 livres avoirdupois anglaises. livres anglaises de vapeur produite par heure 1563 livres avoirdupois anglaises. quantité d'huile consumée 86.0- 42 pouces cubes. capacité du réservoir environ 2.547 gallons. température moyenne de l'huile 1800 Fahrenheit. poids spécifique de l'huile 0.947 poids spécifique de l'huile à
1800 Fahrenheit 0.899 poids d'huile utilisée 1008 livres avoirdupois anglaises. pouvoir calorifique de l'huile 18,900 par. livre avuir- dupds anlaise. poids d'eau évaporée par livre anglaise d'huile 10.86 livres anglaises. évaporation à partir de/et à
212 Fahrenheit 13. 03 livres anglaises.
pression de la vapeur de la chaudière 100 livres anglaises par pouce carré, mesurées au manomètre, chaleur totale utilisée par livre .or;. anglaise de vapeur 1189 unités thermiques anglaises. chiffre corrigé en tenant compte de l'eau d'alimentation à 31 Fahrenheit 1170 unités thermiques anglaises. unités thermiques anglaises utilisées pour la génération de 10.86 livres avoirdupois anglaises de vapeur 12706.2
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rendement réel à 51 Fahrelilleit 12706,21,900 = 67.2
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La teneur en CO2 des gaz de fumée est demeurée pratique- ment constante pendant toute la durée de l'essai et a varié de 11 % à 12 % ,sauf durant les quelques minutes employées à chan- ger les brûleurs.
La température moyenne pendant toute la durée de l'essai fut de 1280 centigrade.
Une nulle émulsionnée avec 4 % d'eau et utilisant un hui- tième de 1 % d'amidon comme agent ém@lsionnant a été ensuite brû- lée dans des conditions Identiques et en donnant les résultats suivants :
durée de l'essai 8 h. (lQh.30 à 6n. 30) quantité d'eau évaporée 12825 - 11255. température de l'eau d'alimentation 57 Fahrenheit. poids d'eau utilisée 15700 livres anglaises poids de vapeur produite par heure 1962 livres anglaises quantité d'huile consumée 80 - 17.375 pouces cubes. capacité du réservoir environ 2.547 gallons température moyenne de 1'nulle 161 Fahrenheit. poids spécifique de 1'nulle 0.947 à 60 Fahrenheit poids spécifique de l'huile 0.907 à, 161 Fahren- heit. poids d'huile utilisée 1440.5 livres an- glaises. poids d'eau évaporée par livre anglaise d'huile 10. 9 livres anglaises pression de la vapeur, mesurée au manomètre 94 livres par pouce carré.
évaporation à partir de/et à
212 Fahrenheit 13.00 pouvoir calorifique du combustible 18,710 unités thermi- ques anglaises par livre anglaise. chaleur totale utilisée par livre anglaise de vapeur 1188 unités thermi- ques anglaises. chiffre corrigé en tenant compte de l'eau d'alimentation à
64 Fahrenheit 1163 unités thermi- ques anglaises.
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unités thermiques anglaises utilisées poùr l'évaporation de 10.9 livres anglaises d'eau 12,676 rendement réel 67.7 C 02 dans les gaz de fumée 10
La température moyenne s'est maintenue à 1300 Centigrade pendant toute la durée de l'essai.
De plus, on a constaté que, tandis qu'avec l'huile non traitée ou sècne il était né- eessaire de nettoyer les brûleurs toutes les quatre heures eu égard à la quantité considérable de dépôt de coke, se formant sous la flamme, d'autre part avec l'huile traitée, c'est-à-dire l'huile contenant de l'eau, les brûleurs ne s'étaient recouverts, après six heures, que d'environ la moitié de la quantité de dé- pôt de coke que les brûleurs avaient accumulée précédemment en quatre heures.
Un troisième essai dans des conditions identiques a été effectué avec le même combustible de base, c'est-à-dire une huile de pétrole anglo-américaine de 500 secondes au viscosimètre Redwood N 1, quatre parties d'eau étant ajoutées et émulsionnées à l'aide d'un huitième d'une partie d'amidon, en même temps qu'avec trois huitièmes d'une partie de borax en,solution.dans
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orrom huitièmes l'eau rois nu t laies l'eau jjuurent. ji'Liee en puids à'#àllo et qu'avec une partie de chlorure de sodium en solution dans l'eau, pour cent parties en poids d'huile.
Il peut être fait remarquer ici que le chlorure de sodium, s'il agit normalement comme agent retardateur de combustion, n'est estimé avoir un effet retardateur que sur la vitesse de combustion, tandis que les composés borés ont un effet remarqua- ble dans l'accroissement de l'intensité de combustion. Cet essai a donné comme résultats: durée de l'essai 4 heures ( de 3h. à
7 h. de l'après-midi) quantité d'eau évaporée 18703 - 17908 gallons. température de l'eau d' alimentation 60 Fahrenheit. poids de l'eau utilisée 7950 livres anglaises.
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poids de vapeur produite par heure 1987.5 livres anglaises. quantité d'huile brûlée 29.36 pouces cubes capacité du réservoir d'huile environ 2.5478 gallons. température moyenne de l'huile 140 Fahrenheit. poids d'huile utilisée (poids spécifique 0.912 à 140
Fahrenheit) 683.5 livres anglaises. poids d'eau évaporée par livre anglaise:
4'huile 11.63 livres anglaises. pression de la vapeur mesurée au manomètre 90 livres anglaises. évaporation à partir de/et à
212 Fahrenheit 13.89 pouvoir calorifique du combus- tible sec 18,900 valeur calorifique du combusti- ble sec additionné de 4% d'eau 18,144 chaleur totale utilisée par livre anglaise de vapeur 1160 unités thermiques anglaises utilisées pour la conversion de 11.63 livres anglaises d'eau 13,491 rendement réel 74.35 %
La température moyenne s'est maintenue à 1320 .
On peut facilement se convaincre que des essais simi- laires avec des mélanges stabilisés charbon - huile, ayant une certaine teneur en eau, et avec des mélanges stabilisés charbon - huile ayant une certaine teneur en eau et en agents favorisant la combustion donneraient des résultats semblables dans le sens de l'accroissement du rendement.
Une combustion satisfaisante a été obtenue avec de 1' huile et des mélanges stabilisés huile-charbon, ayant une teneur en eau de l'ordre de 10 %, quoique dans ce cas, le rendement de combustion n'ait pas été aussi élevé qu'avec une moindre teneur en eau. On appréciera cependant que de cette fagon on peut obtenir un combustible considérablement moins coûteux, d'un rendement équivalent à celui d'une huile non
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traitée et -procurant des avantages supplémentaires se rap- portant au maintien de la propreté du brûleur pendant son utilisation.
Certains combustibles produits selon la présente invention conviendront aussi pour être utilisés dans des moteurs à combustion interne, par exemple du type à auto- allumage .
Résumé.
En résumé, l'invention concerne:
1) Une méthode d'amélioration de combustibles carbo- nacés liquides, tels que de l'huile ou des suspensions de petite charbon et d'huile, caractérisésen ce qu'une/ petite propor- tion d'eau est émulsionnée avec eux.
2) Une méthode d'amélioration de combustibles carbo- nacés liquides selon 1, caractérisé en ce que la proportion d'eau est de 4 % ou moins du poids de l'huile.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Patent of invention, Improvements in manufacturing, ae comoustiples.
The present invention relates to improvements in liquid or mobile fuels, such as oil or stabilized mixtures of caroonaceous materials, for example charcon mixed with oil.
It is normally not possible to consume oil or charcoal-oil mixtures having a certain water content, since free water is likely to extinguish the flame.
According to the present invention, water is added to a mobile or liquid fuel, by emulsifying with it, effective combustion being able, in this case, to be obtained, and it has even been observed that under certain conditions, the intensity of combustion is thus increased.
Various emulsifying agents can be used, such as starch or casein. An emulsifying agent, either oil soluble or water soluble, or both can be used.
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kinds of emulsifying agent simultaneously, for example a sulphonic acid derived from a vegetable oil or a naphthenic acid.
When the fuel is intended, for example, for maritime uses, then it is desirable to employ an emulsifying agent which, in the presence of salt or electrolytic solutions, will act to maintain the water content of the fuel, in particular. emulsion therewith, despite the accidental combination of the fuel with water or condensed sea vapor.
In applying the invention to charoon-oil mixtures, or the like, water may suitably be added as part of the stabilizing agent effecting the suspension of the carbon particles in oil, when such agent is employed.
Combustion control agents, such as boron compounds, can be added, and if they are soluble in water, they can be dissolved in water added to the fuel.
Optionally, insoluble, combustion catalysts, such as iron oxide, can be added to the fuel and kept in suspension therein with the aid of a stabilizing agent which in coal-oil mixtures , may be the same stabilizer used for the carbon particles.
An intimate emulsion can be obtained by passing the oil with water, or charcoal dust with oil and water, through a mill, preferably a high speed attrition mill, or a number. such mills, arranged in series, which mills can also, in the case of a coal-oil fuel, be used to reduce the coal particles to a greater fineness of grain.
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In the case of a coal-oil fuel, the coal may be subjected to grinding in water, as a preliminary step before the treatment for the removal of the ash-forming constituents, this treatment being carried out by any known system. eg by a centrifugation process, but preferably by a foam float process. We can
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thus obtain a fuel substantially free of oenares and which has a high water content, but can however be used to constitute a liquid co4vuatioie, stall: the soliae and water parts of it would be in suspension during any period of storage. of any duration.
Since the addition of water to the oil, or to the stabilized coal-oil mixture by this method normally tends to increase their viscosity, it is desirable in some cases to reduce the viscosity so that the fuel can be effectively directed. and consumed. Materials such as naphthalene can be added for this purpose.
Due to the intimate distribution, obtained by emulsion,
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of water in the whole mass of the mobile COJJwustiole, one can 00- serve, in the case where the fuel is consumed in an urûner, that this one remains clean, because the dissociation of water prevents the partial combustion of liy (irocarbons in oil or charcoal and thus prevent coke deposits on the burner.
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It has been found that the combustion rate is considerably increased by the addition of water to the null or stabilized oil-char'con mixtures according to the present invention, as demonstrated by the comparative tests given below. after, informed
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purely for alexel4rple.
A boiler at. single hearth tube, of a calculated capacity of 3000 to 3500 English pounds of steam per hour and measuring about 12 feet 6 inches by 6 feet, was heated with petroleum oil, untreated, showing 500 seconds on the viscometer Redwood N 1.
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specific gravity at 60 2aiirer2ieit 0.947 inflanndation point 1900 Faurenneit viscosity at 1000 5anrexuiait Y80
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<tb> ash <SEP> 0.08 <SEP>%
<tb>
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asphalt aur 3.3 yo
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<tb> water <SEP> 0.15 <SEP>%
<tb>
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coke (Conradson) 8. 7, jo l
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sediment 0.22% sulphide 1.07% cold test 10 Fahrenneit. calorific value 18,900 English heat units per British pound. duration of the test, 9 h. from evening to
4 hrs. in the morning 7 o'clock.
amount of water evaporated 4660 - 3566 gallons. feed water temperature 51 Fahrenheit. weight of water used 10,940 British pounds ontdupois. English pounds of steam produced per hour 1563 English Avedupois pounds. amount of oil consumed 86.0-42 cubic inches. tank capacity approximately 2,547 gallons. average oil temperature 1800 Fahrenheit. specific weight of the oil 0.947 specific weight of the oil at
1800 Fahrenheit 0.899 weight of oil used 1008 British pounds aitdupois. calorific value of oil 18,900 par. book avuir- dupds English. weight of water evaporated per English pound of oil 10.86 English pounds. evaporation from / and to
212 Fahrenheit 13. 03 English pounds.
boiler steam pressure 100 British pounds per square inch, measured by pressure gauge, total heat used per gold pound ;. English steam 1189 English thermal units. figure corrected for feed water to 31 Fahrenheit 1170 British thermal units. British thermal units used for the generation of 10.86 British Ave.Dupois pounds of steam 12706.2
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real yield at 51 Fahrelilleit 12706,21,900 = 67.2
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The CO2 content of the flue gases remained practically constant throughout the test and varied from 11% to 12%, except during the few minutes used to change the burners.
The average temperature throughout the duration of the test was 1280 centigrade.
A zero emulsified with 4% water and using one eighth of 1% starch as an emulsifying agent was then burned under Identical conditions and giving the following results:
duration of the test 8 h. (lQh.30 to 6n. 30) amount of water evaporated 12825 - 11255. feed water temperature 57 Fahrenheit. weight of water used 15,700 UK pounds weight of steam produced per hour 1962 UK pounds amount of oil consumed 80 - 17.375 cubic inches. tank capacity approximately 2,547 gallons average temperature of 1'nulle 161 Fahrenheit. specific gravity of zero 0.947 to 60 Fahrenheit specific gravity of oil 0.907 to. 161 Fahrenheit. weight of oil used 1440.5 English pounds. weight of water evaporated per English pound of oil 10. 9 English pounds vapor pressure, measured with a manometer 94 pounds per square inch.
evaporation from / and to
212 Fahrenheit 13.00 Calorific value of fuel 18,710 British thermal units per British pound. total heat used per British pound of steam 1188 British thermal units. figure corrected taking into account the feed water at
64 Fahrenheit 1163 British thermal units.
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British thermal units used for the evaporation of 10.9 English pounds of water 12,676 actual efficiency 67.7 C 02 in flue gases 10
The average temperature was maintained at 1300 Centigrade throughout the duration of the test.
In addition, it has been found that while with untreated or dry oil it is necessary to clean the burners every four hours in view of the considerable amount of coke deposit forming under the flame, d 'on the other hand with the treated oil, that is to say the oil containing water, the burners had covered, after six hours, only with about half of the quantity of deposit of coke that the burners had previously accumulated in four hours.
A third test under identical conditions was carried out with the same base fuel, that is to say an Anglo-American petroleum oil of 500 seconds with a Redwood N 1 viscometer, four parts of water being added and emulsified with using one-eighth of a part of starch, together with three-eighths of a part of borax in solution. in
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orrom eighths water kings naked t laies water jjjj. ji'Liee in puids to '# alllo and with one part of sodium chloride dissolved in water, per hundred parts by weight of oil.
It may be pointed out here that sodium chloride, though it normally acts as a flame retardant, is believed to have a retarding effect only on the burning rate, while the boron compounds have a remarkable effect in increased combustion intensity. This test gave the following results: duration of the test 4 hours (from 3 hours to
7 h. afternoon) amount of water evaporated 18703 - 17908 gallons. feed water temperature 60 Fahrenheit. weight of water used 7950 British pounds.
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weight of steam produced per hour 1987.5 British pounds. amount of oil burnt 29.36 cubic inches oil tank capacity approximately 2.5478 gallons. average oil temperature 140 Fahrenheit. weight of oil used (specific weight 0.912 to 140
Fahrenheit) 683.5 English pounds. weight of water evaporated per British pound:
4 oil 11.63 British pounds. vapor pressure measured with a manometer 90 British pounds. evaporation from / and to
212 Fahrenheit 13.89 Calorific value of dry fuel 18.900 Calorific value of dry fuel plus 4% water 18.144 total heat used per British pound of steam 1160 British thermal units used for conversion of 11.63 English pounds of water 13.491 real yield 74.35%
The average temperature remained at 1320.
It can easily be seen that similar tests with stabilized coal-oil mixtures with a certain water content and with stabilized coal-oil mixtures with a certain water content and combustion promoting agents would give similar results. in the direction of increasing yield.
Satisfactory combustion was obtained with oil and oil-carbon stabilized mixtures, having a water content of the order of 10%, although in this case the combustion efficiency was not as high as. with a lower water content. It will be appreciated, however, that in this way a considerably less expensive fuel can be obtained with a yield equivalent to that of a non-fuel oil.
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treated and -providing additional benefits relating to maintaining the cleanliness of the burner during use.
Certain fuels produced according to the present invention will also be suitable for use in internal combustion engines, for example of the self-ignition type.
Summary.
In summary, the invention relates to:
1) A method of improving liquid carbonaceous fuels, such as oil or suspensions of small coal and oil, characterized in that a / small proportion of water is emulsified with them.
2) A method of improving liquid carbonaceous fuels according to 1, characterized in that the proportion of water is 4% or less by weight of the oil.
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