CN101006308A - 油水混合液处理方法 - Google Patents

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CN101006308A CNA2005800281324A CN200580028132A CN101006308A CN 101006308 A CN101006308 A CN 101006308A CN A2005800281324 A CNA2005800281324 A CN A2005800281324A CN 200580028132 A CN200580028132 A CN 200580028132A CN 101006308 A CN101006308 A CN 101006308A
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Abstract

不使用乳化剂就可以对从海面等回收的油水混合液进行乳化、燃烧处理。船舶(300)具有流出油回收装置(310)、乳化液生成装置(100)和燃烧装置(200)。流出油回收装置(310)回收流到自然水域的油；乳化液生成装置(100)一面使通过流出油回收装置(312)回收的油水混合液(121)从液体排出口排出，一面通过从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成油和水的乳化液；燃烧装置(200)使通过乳化液生成装置(100)生成的乳化液燃烧。

Description

油水混合液处理方法
技术领域
本发明涉及使从海面等回收的油水混合液燃烧、进行处理的技术。
背景技术
有很多将废油或重油与水混合、进行乳化后的物质作为燃料加以使用的技术(参照专利文献1、专利文献2、专利文献3等)。
这些现有技术是在向进行混合的油和水中添加乳化剂(界面活性剂、水溶性高分子等)的状态下、通过搅拌处理等生成油和水的乳化液，为了得到可长时间保持稳定的混合状态的乳化液，乳化剂是不可缺少的。因此，若利用这些现有技术将从海面等回收的原油等大量的油水混合液进行乳化、燃烧处理，需要大量的乳化剂。
专利文献1：日本特开2001-139964号公报
专利文献2：日本特开平8-277396号公报
专利文献3：日本特开2002-98325号公报
专利文献4：日本特开平11-6615号公报
发明内容
本发明需要解决的课题是提供不使用乳化剂就可以对从海面等回收的油水混合液进行乳化、燃烧处理的油水混合液处理方法以及油水混合液处理装置，而且，提供回收流到海面等上的油、不使用乳化剂进行乳化、当场进行燃烧处理的船舶。
为了解决上述课题，在本发明的油水混合液处理方法中，一面使油和水混合的油水混合液从液体排出口排出，一面通过从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成油和水的乳化液，使该乳化液在燃烧装置中进行燃烧。
在本发明的油水混合液处理方法中，为了产生由以包围从上述液体排出口排出的油水混合液的方式流动的高速气流所形成的涡流，在上述液体排出口的周围形成上述气体喷射口。
并且，上述燃烧装置最好是内燃机、汽轮机或锅炉。并且，上述油水混合液最好是通过船舶回收的液体，上述燃烧装置最好是装载在回收上述油水混合液的船舶上的内燃机、汽轮机或锅炉。
并且，为了解决上述课题，本发明的油水混合液处理装置的特征是具有乳化液生成装置和燃烧装置；该乳化液生成装置一面使油和水混合的油水混合液从液体排出口排出，一面通过从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成油和水的乳化液；该燃烧装置使通过上述乳化液生成装置生成的乳化液燃烧。
在本发明的油水混合液处理装置中，为了产生由以包围从上述液体排出口排出的油水混合液的方式流动的高速气流所形成的涡流，最好在上述液体排出口的周围形成上述气体喷射口。
并且，上述燃烧装置最好是内燃机、汽轮机或锅炉。
并且，上述内燃机最好是汽车的发动机，上述汽轮机最好是发电机驱动用汽轮机(蒸汽轮机或燃气轮机)，上述锅炉最好是向蒸汽轮机供给高压蒸汽的蒸汽发生装置。
并且，为了解决上述课题，本发明的船舶具有流出油回收装置、乳化液生成装置和燃烧装置；该流出油回收装置将流到自然水域的油作为油水混合液进行回收；该乳化液生成装置一面使通过上述流出油回收装置回收的油水混合液从液体排出口排出，一面通过从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成油和水的乳化液；该燃烧装置使通过上述乳化液生成装置生成的乳化液燃烧。
在本发明的船舶中，为了产生由以包围从上述液体排出口排出的油水混合液的方式流动的高速气流所形成的涡流，最好在上述液体排出口的周围形成上述气体喷射口。
根据本发明的油水混合液处理方法以及装置，通过一面使油水混合液从液体排出口排出、一面由从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成可长时间保持油和水的稳定混合状态的乳化液，可利用燃烧装置使该乳化液燃烧，因此，不使用乳化剂就可以对从海面等回收的油水混合液进行乳化、燃烧处理。
根据本发明的船舶，将流到自然水域的油作为油水混合液进行回收，通过一面使该油水混合液从液体排出口排出、一面由从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成可长时间保持油和水的稳定混合状态的乳化液，可利用燃烧装置使该乳化液燃烧，因此，不使用乳化剂就可以对流到海面等上的油进行乳化、可当场进行燃烧处理。
附图说明
图1是表示用于实施本发明的油水混合液处理方法的处理装置的实施例的框图。
图2是乳化液生成装置的实施例的构成图。
图3(a)是表示双流体喷嘴的实施例的俯视图，(b)是表示双流体喷嘴的实施例的剖视图。
图4是表示双流体喷嘴的实施例的主视图。
图5是表示控制装置的构成例的框图。
图6是表示燃烧装置的构成例的框图。
图7是表示本发明的船舶的实施例的概念图。
具体实施方式
以下参照附图，对实施本发明的最佳方式进行说明。在多张图中通用的或实际上相同的元件使用相同的符号，适当地省略说明。
第一实施方式
图1是表示用于实施本发明的油水混合液处理方法的处理装置的实施例的框图。处理装置1具有乳化液生成装置100和燃烧装置200。
图2是乳化液生成装置100的实施例的构成图。乳化液生成装置100具有原料供给系统110和双流体喷嘴160。
原料供给系统110具有第一至第三原料罐111～113。第一原料罐111是储藏从海面等回收上来的重油和海水成混合状态的回收油(油水混合液)121的原料罐。第二原料罐112是储藏用于向回收油121添加的重油122的原料罐。第三原料罐113是储藏用于向回收油121添加的水123的原料罐。这些原料罐111～113都是可密封的耐压容器，在开始混合原料之前，注入内置液体121～123后进行密封。
原料供给管131～133贯通各原料罐的侧壁与各原料罐111～113连接。各原料供给管131～133的进口131i～133i设置在各罐111～113的内底面附近。在各进口131i～133i上安装过滤器134a～134c。
原料供给管131～133的出口131o～133o都与具有比它们粗的内径的一根合流管135的进口135i连接。合流管135的出口135o与双流体喷嘴160的液体供给口151连接。在各原料供给管131～133的中间部设置用于调整流量的电磁可变节流阀136a～136c。
并且，压力管道141～143贯通各原料罐的顶壁与各原料罐111～113连接。各压力管道141～143的出口141o～143o设置在各罐111～113的顶面附近。
压力管道141～143是用于向各原料罐111～113内部的上部空间(存在于内置液体121～123上方的空间)导入压缩空气的管道。压力管道141～143的最上游端通过基管147与压缩机146的压缩空气排出口连接。在各压力管道141～143的中途设置电磁阀144a～144c的同时，设置用于检测原料罐111～113的上部空间内部的空气压力的气压传感器145a～145c。
空气供给管147与双流体喷嘴160的气体供给口152连接。空气供给管147的最上游端通过基管147与压缩机146的压缩空气排出口连接。即，基管147分成四根支管，其中三根支管作为压力管道141～143与原料罐111～113连接，一根支管作为空气供给管147与双流体喷嘴160的气体供给口152连接。在空气供给管147的中途，从上游侧到下游侧依次设置电磁阀154、压缩空气储存器155、压力调节阀156、气压传感器157。在挨着压缩空气储存器155的上游设置用于检测储存器内部气压的气压传感器158。
压缩机146用来产生压缩空气。从压缩机146排出的压缩空气经过基管147分支到压力管道141～143和空气供给管147。空气供给管147是用于将压缩空气导入双流体喷嘴160的管道。向空气供给管147供给的压缩空气储存在压缩空气储存器155内，调整到规定的压力后导入双流体喷嘴160。
在双流体喷嘴160的前端部分设置与液体供给口151连通的液体排出口161和与气体供给口152连通的气体喷射口162。气体喷射口162形成在液体排出口161的周围。
经过合流管135向双流体喷嘴160的液体供给口151供给的三种液体、即回收油121、重油122以及水123以未被均匀混合的混合状态从液体排出口161排出，在双流体喷嘴160的前方(图中的下方)形成从气体喷出口162喷出的空气的高速涡流。以混合状态排出的原料121～123被该高速涡流粉碎成微粒子状，作为油和水形成相互均匀混合状态的喷雾状的乳化液124、被向设置在双流体喷嘴160下方的燃料容器125内喷出。
以下参照图3和图4，对双流体喷嘴160的结构进行说明。图3(a)是喷嘴的俯视图，图3(b)是喷嘴的剖视图，图4是喷嘴的主视图。
双流体喷嘴160形成在大致圆筒形的空心壳体160A的内部插进并拧入大致圆筒形的芯160B的结构。壳体160A是通过对不锈钢或黄铜等金属材料进行机械加工而制造的，在其顶端形成中心与双流体喷嘴160的中心轴线A一致的横截面为圆形的开口孔163、形成气体喷射口162的外侧轮廓。气体供给口152穿透设置在壳体160A的侧面，具有与双流体喷嘴160的中心轴线A垂直的轴线。气体供给口152的内周面形成内螺纹槽，可拧入空气供给管147进行结合。在壳体160A的内面的基端部形成内螺纹槽166，在更靠基端方向的部分上形成内径稍大一点的台阶部167。并且，在壳体160A的前端部的外面形成外螺纹槽168，可拧接用于安装双流体喷嘴160的固定螺母169。
芯160B是通过对与上述壳体160A相同或不同的金属材料进行机械加工而制造的，内部沿着其中心轴线A挖空、形成空心。并且，其外径形成正好嵌入壳体160A的空心的孔内的尺寸，纵向的大致中央部附近的外径形成得稍细，在其与壳体160A的内面之间留出圆环筒形的空间170。该空间170与设置在壳体160A上的气体供给口152连通。在比芯160B的基端部稍微靠前的外周上形成外螺纹槽171、与上述内螺纹槽166螺纹接合，将芯160B固定在壳体160A的内部。并且，比该螺纹槽171更靠基端侧的部分形成稍微大的直径，在其与上述台阶部167之间夹持着O形密封圈172，从而确保上述空间170的气密性。在芯160B的基端部形成液体供给口151。在液体供给口151的内周部形成内螺纹槽，拧入合流管135的前端部并加以结合。从液体供给口151起穿过内部的空心空间连通的液体排出口161在芯160B的前端部开口，其周围的大致圆锥形状的膨胀部分形成螺旋形成体176。并且，在螺旋形成体176的前端面与壳体160A的前端的内面之间形成涡流室177。构成涡流室177的芯162的前端端面178在其与上述壳体160A的开口孔163之间具有间隙，该间隙构成气体喷射口162。
参照图4所示的双流体喷嘴160的主视图，圆形的液体排出口161设置在中心，环形的气体喷射口162设置在其周围。该气体喷射口162与多个形成在螺旋形成体176的圆锥面上的涡旋状地延伸的回转槽179连通，该螺旋形成体176设置于壳体160A的内部而形成。
从气体供给口164供给的压缩空气在通过空间170、穿过形成在螺旋形成体176上的截面积小的回旋槽179时，被压缩、形成高速气流。该高速气流在涡流室177的内部形成涡旋状的回转气流，从收缩的圆环形的气体喷射口162喷射，在双流体喷嘴160的前方形成气体的高速涡流。该涡流形成以接近壳体160A的前端的前方位置为焦点的尖端变细的圆锥形。
从原料罐111～113输出的未混合的液体穿过合流管135被向液体供给口151供给。供给到液体供给口151的未混合的液体穿过芯160B的空心部分、从液体排出口161排出。然后，被从气体喷射口162喷射的气体的高速涡流粉碎成微粒子，随着涡流的回转而被强制混合，作为被均匀混合的微粒子的混合物向着双流体喷嘴160的前方喷雾状地排出。另外，在图示例中，虽将液体排出口161的内径形成比芯160B的镗孔内径稍小的直径，但在有可能发生孔眼阻塞的情况下，最好使液体排出口161的内径与镗孔的内径相同。
乳化液生成装置100由图5所示的控制装置180进行控制。控制装置180内置MPU181、EP-ROM182、RAM183、接口组件184、A/D转换器185、驱动组件186，它们通过总线187相互连接。在EP-ROM182中存入实施MPU181的程序。RAM183用于MPU181实施程序时的工作区域等。接口组件184的输出口上连接有CRT等显示装置188，在输入口连接有键盘等输入装置189。
在A/D转换器185的输入侧连接有乳化液生成装置100的各气压传感器、即气压传感器145a～145c以及157，将由这些气压传感器检测出的气压的模拟值转换成数字值。然后，经过总线187，由MPU181读取转换成数字值的气压值。
在驱动组件186的输出侧连接有乳化液生成装置100的各电磁驱动阀、即电磁可变节流阀136a～136c、电磁阀144a～144c以及54。驱动组件186根据来自MPU181的指示，调节用于上述部件的电磁驱动的电流，进行接通/切断的转换。
在启动乳化液生成装置100时，操作人员在显示装置188上显示的输入画面上指定进入三个原料罐111～113的三种液体即回收油121、重油122以及水123的混合比例。操作人员根据回收油121中的油和水的比例等决定三种液体的混合比例，从输入装置189输入数值。一旦输入三种液体的混合比例，则MPU181将该值存入RAM183。
操作人员在将规定的液体分别放入各原料罐111～113、将该罐的盖子牢固地密封后，从输入装置189下达开始混合的指示。一旦接受到该指示，MPU181向驱动组件186发出指示、打开电磁阀144a，同时，通过A/D转换器185监视气压传感器145a的输出，等待来自压缩机146的压缩空气充满原料罐111的上部空间、到达规定的压力。在该初期状态下，关闭乳化液生成装置100的其他电磁阀。通过原料罐111的气压传感器145a确认到该罐内部升压到规定的气压后，MPU181关闭电磁阀144a，同时，打开从压缩机146到原料罐112的电磁阀144b，使原料罐112的内部气压上升到规定的压力。此时的压力有时与原料罐111的压力不同。这是由于收容在原料罐111中的油水混合液121和收容在原料罐112中的重油122的粘性不同，应混合(即应从罐中排出)的流量明显不同。一旦通过原料罐112的气压传感器145b确认到该罐内部已经升压到规定的气压后，MPU181关闭电磁阀144b，同时，打开从压缩机146到原料罐113的电磁阀144c，使原料罐113的内部气压上升到规定的压力。此时的压力有时也与原料罐111、112的压力不同。这样，依次打开电磁阀144a～144c，使原料罐111～113的内部压力升压到规定的压力，然后，再打开电磁阀54，如果使压缩空气储存器155的内部压力上升到规定的压力，则具备可开始混合的条件。
一旦具备开始混合的条件，MPU181打开压力调节阀156。这样，从压缩空气储存器155向双流体喷嘴160的气体供给口152供给压缩空气，空气的高速涡流被从双流体喷嘴160的前端的气体喷射口162喷射。然后MPU181打开电磁可变节流阀136a～136c形成规定的开度。这样，储存在原料罐111～113中的液体121～123以对应三个电磁可变节流阀136a～136c的开度的混合比率、从原料供给管131～133经过合流管135向双流体喷嘴160的液体供给口151供给，以混合的状态从双流体喷嘴160的前端的液体排出口161排出。并且，向双流体喷嘴160的前方排出的液体121～123同样被形成在双流体喷嘴160的前方的空气的高速涡流粉碎成微粒子，随着涡流的流动而完全相互混合，成为均匀的油水混合液即乳化液、向燃料容器125喷出。
随着上述油液混合处理的进行，原料罐111～113内部的液体121～123的液面高度降低，相应地增加了原料罐111～113内部上部的空间体积，该部分的空气压力降低。气压传感器145a～145c一直检测该压力，该值被送入到MPU181。MPU181一直监视由气压传感器145a～145c检测出的检测值，一旦该值低于正常值，则将所对应的原料罐111～113的电磁阀144a～144c在适当的时间转换到开状态，将原料罐111～113的内部气压保持在正常值。同样，通过MPU181对电磁阀26的控制，使压缩空气储存器155内部的压缩空气的压力也保持在正常值。
通过以上的动作，生成按照操作人员的指示的油水混合比率的乳化液124，并将其收容在燃料容器125内。由于该乳化液124是通过以下的方法生成的，即一面从双流体喷嘴160的液体排出口161排出将回收油121、重油122以及水123混合的油水混合液，一面通过从设置在该液体排出口161的周围的气体喷射口162喷射出的高速气流进行粉碎，因此，形成油和水完全均匀混合的状态，可长时间地保持油和水的稳定的混合状态。
收容在燃料容器125内的乳化液124经过无图示的燃料供给系统向燃料装置200供给。如图6所示，燃烧装置200是众所周知的装置，具有燃料输送泵201、燃料喷射喷嘴202以及点火器203。从燃料容器125向燃料装置200供给的乳化液124通过燃料输送泵201被输送到燃料喷射喷嘴202，从喷嘴202的前端喷射。点火器203与该喷射时间一致地启动、点燃乳化液124。这样乳化液124开始燃烧。点火器203只在开始燃烧时启动。之后通过不断地从燃料容器125向燃烧装置200供给乳化液124，持续由燃烧装置200对乳化液124进行燃烧。
如上所述，根据该油水混合液处理装置1，通过添加重油122和水123，可将混合了从海面等回收来的重油和海水的状态的回收油121以适当的油水混合比率进行乳化、燃烧处理。由于不需要为了生成乳化液124而使用界面活性剂，因此，可用极低的成本处理回收油121。
另外，在上述示例中，虽然通过每次适量地向回收油121中添加重油122和水123，一面调整油水比率一面利用双流体喷嘴160进行混合，但如果回收油121的油水比率本来就在适合燃料的值的范围内，则不用添加重油122或水123，利用双流体喷嘴160只混合回收油121即可。并且，也可以根据回收油121的油水比率，只适量添加重油122或水123其中之一即可。
第二实施方式
图7是表示本发明的船舶的实施例的概念图。该船舶300装载有回收流到海上的油的流出油回收装置310和对通过流出油回收装置310回收的油进行处理的处理装置320。
流出油回收装置310具有通过吸入管311吸入浮在海面上的油的流出油吸入装置312、储存被吸入到流出油吸入装置312的混合有海水的回收油(油水混合液)121的储存槽313以及将储存槽313内的回收油121通过回收油转送管314每次适量地向处理装置320转送的回收油转送装置315。
处理装置320与图1至图6中所说明的处理装置100相同地构成。即，如图1以及图2所示，处理装置320具有乳化液生成装置100和燃烧装置200。但是，在乳化液生成装置100的原料供给系统110的原料罐111上连接流出油回收装置310的回收油转送管314，通过流出油回收装置310从海面上回收的回收油121被灌入原料罐111内。并且，燃烧装置200是船舶300的内燃机(发动机)、汽轮机和锅炉等。
利用该船舶300，回收流到海面上的油，通过添加重油122和水123可将该回收油121以适当的油水混合比率进行乳化，利用燃烧装置200进行燃烧处理。由于不使用界面活性剂就可以对回收到船上的回收油121进行乳化，在船上进行燃烧处理，因此可用极低的成本且高效率地处理回收油121。
并且，通过将由回收油121生成的乳化液124作为船舶300的内燃机等的燃料进行利用，可削减船舶300的燃料费，因此可降低流出油的回收、处理费用。
根据本发明的油水混合液处理方法以及装置，不使用乳化剂就可以将油水混合液进行乳化、燃烧处理，因此，不局限于用于从海面等回收的回收油，也可用于对使用过的油炸食品油等其他废油的处理。由于本发明的油水混合液处理方法不使用乳化剂就可以使与水的亲合性低的可燃物质全部与水混合、进行乳化、燃烧处理，因此，不局限于油，可用于所有可燃物的处理。
并且，本发明的油水混合液处理方法以及装置可向内燃机或汽轮机、锅炉等大量且持续地供给油水混合液、使其燃烧，因此不局限于船舶，也可用于汽车的内燃机或发电用汽轮机。

Claims (9)

1.一种油水混合液处理方法，一面使油和水混合的油水混合液从液体排出口排出，一面通过从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成油和水的乳化液，使该乳化液在燃烧装置中进行燃烧。
2.如权利要求1所述的油水混合液处理方法，其特征在于，为了产生由以包围从所述液体排出口排出的油水混合液的方式流动的高速气流所形成的涡流，在所述液体排出口的周围形成所述气体喷射口。
3.如权利要求1或2所述的油水混合液处理方法，其特征在于，所述燃烧装置是内燃机、汽轮机或锅炉。
4.一种油水混合液处理装置，具有乳化液生成装置和燃烧装置；该乳化液生成装置一面使油和水混合的油水混合液从液体排出口排出，一面通过从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成油和水的乳化液；该燃烧装置使通过所述乳化液生成装置生成的乳化液燃烧。
5.如权利要求4所述的油水混合液处理装置，其特征在于，为了产生由以包围从所述液体排出口排出的油水混合液的方式流动的高速气流所形成的涡流，在所述液体排出口的周围形成所述气体喷射口。
6.如权利要求3或4所述的油水混合液处理装置，其特征在于，所述燃烧装置是内燃机、汽轮机或锅炉。
7.如权利要求6所述的油水混合液处理装置，其特征在于，所述内燃机是汽车的发动机，所述汽轮机是发电机驱动用汽轮机，所述锅炉是向蒸汽轮机供给高压蒸汽的蒸汽发生装置。
8.一种船舶，具有流出油回收装置、乳化液生成装置和燃烧装置；该流出油回收装置将流到自然水域的油作为油水混合液加以回收；该乳化液生成装置一面使通过所述流出油回收装置回收的油水混合液从液体排出口排出，一面通过从设置在该液体排出口周围的气体喷射口喷射的高速气流进行粉碎，生成油和水的乳化液；该燃烧装置使通过所述乳化液生成装置生成的乳化液燃烧。
9.如权利要求8所述的船舶，其特征在于，为了产生由以包围从所述液体排出口排出的油水混合液的方式流动的高速气流所形成的涡流，在所述液体排出口的周围形成所述气体喷射口。
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