CN110337489A - 燃料组合物、船舶、以及燃料组合物自动切换系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包含含有选自由裂化轻柴油、含氧烃类燃料以及生物燃料组成的群组中的1种以上的低硫燃料、天然气合成油和水的乳液的燃料组合物。

Description

燃料组合物、船舶、以及燃料组合物自动切换系统
技术领域
本发明涉及燃料组合物、船舶、以及燃料组合物自动切换系统。
背景技术
以往，一直经常使用C重油作为船舶用燃料。但近年来，对硫氧化物(SOx)的排放限制不断加强，可以使用含有大量硫分的C重油作为船舶用燃料的海域也不断变窄。此外，人们可以预料在不久的将来，C重油作为船舶用燃料的使用实际上将变得不可能。
因此，硫分的含量为例如0.5质量％以下的硫分的含量少的低硫燃料作为代替C重油的船舶用燃料而受到关注。作为低硫燃料，可以列举例如像裂化轻柴油(Light CycleOil；以下，也称为“LCO”)(例如，专利文献1)、乙醇等醇或菜籽油等植物油这样的含氧烃类燃料以及生物燃料。其中，LCO为在使减压柴油、渣油通过流体催化裂化装置(FCC：FluidCatalytic Cracker)而得到的馏分中，比汽油沸点高的馏分，即，裂化柴油中轻质的馏分(沸点范围为220～430℃左右)，也称为裂化轻柴油。在LCO中硫分的含量较少，因而如果使用LCO作为船舶用燃料，可以减少从船舶排放的SOx的量。
此外，在船舶中，氮氧化物(NOx)的排放量也受到限制。作为减少NOx的排放量的方法，已知有使用混合燃料油和水而成的乳液燃料作为柴油机用燃料的方法(专利文献2)。乳液燃料与直接燃烧燃料油的情况相比，燃烧温度低，因而NOx的生成量(排放量)减少。
但是，乳液燃料一般着火性较低，因此在柴油机中，存在容易发生点火延迟和由此引起的异常振动的问题。作为解决该问题的手段，在专利文献3公开了在柴油机设置在喷射乳液燃料之前，喷射十六烷值高的辅助燃料，例如A重油的前导喷射(pilot injection)装置。
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001-158890号公报
专利文献2：日本专利特开2014-221872号公报
专利文献3：日本专利特开平08-246961号公报
发明内容
可以预料如果使用混合像LCO这样的低硫燃料和水而成的乳液燃料作为船舶用燃料，则将同时减少来自于船舶的SOx和NOx的排放量。但LCO的十六烷值较低，因而混合LCO和水而成的乳液燃料与一般的乳液燃料相比，存在着火性更低的问题。因此，混合LCO和水而成的乳液燃料难以作为柴油机的主要燃料而使用。特别是，在不具备前导喷射装置的传统型的柴油机中，难以使用混合LCO和水而成的乳液燃料。
另一方面，如果不使用像LCO这样的低硫燃料，而是使用将着火性更高、硫分的含量更低的燃料油与水混合而成的乳液燃料，则也许可以解决着火性低的问题。然而，存在燃料成本变高的问题，因此，在使用这样的乳液燃料上存在进一步改善的空间。
本发明是鉴于上述情况而完成的，目的在于提供一种燃料组合物、使用该燃料组合物作为推进机(propulsion engine)的燃料的船舶、以及搭载于该船舶的燃料组合物自动切换系统，上述燃料组合物为混合指定的低硫燃料和水而成的燃料组合物，其表现出比设想中更好的着火性，因此，能够使燃料成本比设想中更低。
本发明的发明人们为了达到上述目的，进行了深入的讨论，结果惊奇地发现，通过将混合LCO等低硫燃料和特定的燃料油而成的混合油与水一起乳化，与根据将特定的燃料油单独地与水一起乳化时的着火性而设想的情况相比，显示出明显更优异的着火性，从而完成了本发明。
即，本发明的燃料组合物为包含乳液的燃料组合物，该乳液含有选自由裂化轻柴油、含氧烃类燃料以及生物燃料组成的群组中的1种以上的低硫燃料、和天然气合成油。这样的燃料组合物显示出与根据将天然气合成油单独地和水一起乳化而成的燃料组合物而设想的着火性相比明显更良好的着火性。即，对于非乳液燃料，与单独的天然气合成油的着火性相比，在该天然气合成油中混合有上述裂化轻柴油等低硫燃料的混合燃料的着火性较大幅度地降低。另一方面，对于也含有水的乳液燃料，与包含天然气合成油和水的乳液燃料的着火性相比，进一步混合有上述裂化轻柴油等低硫燃料的本发明的燃料组合物的着火性不会像上述非乳液燃料般降低。其结果是，与设想中相比，可以降低燃料成本。
此外，在本发明的燃料组合物中，上述低硫燃料优选包含裂化轻油，低硫燃料中的硫分的含量优选为0.5质量％以下。进而，本发明的燃料组合物相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，优选含有超过10质量％而不足150质量％的水，更优选含有70质量％以上120质量％以下的水。此外，在本发明的燃料组合物中，乳液优选为油包水型乳液。进而，本发明的燃料组合物相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量，优选含有30％以上的天然气合成油。
本发明的船舶为使用上述燃料组合物作为推进机的燃料的船舶。本发明的船舶优选具有：分别贮藏水、上述低硫燃料和天然气合成油的箱；和将从上述各箱供给的水、上述低硫燃料和天然气合成油混合并制造燃料组合物的混合机。此外，本发明的船舶优选具有：贮藏水的箱；贮藏混合上述低硫燃料和天然气合成油而构成的混合油的箱；和将从各箱供给的水和混合油混合并制造燃料组合物的混合机。此外，本发明的船舶优选搭载有下述燃料组合物自动切换系统。
本发明的燃料组合物自动切换系统为搭载于上述船舶的燃料组合物自动切换系统，其具有：电子海图装置、位置信息获取装置、和混合比例变更装置，上述电子海图装置记录有限制海域外缘信息，该限制海域外缘信息显示大气污染物质的排放与其他海域相比被严格限制的限制海域与上述其他海域的边界位置；上述位置信息获取装置获取该船舶的当前位置信息；上述混合比例变更装置改变混合机中的原料油和水的混合比例，并在混合机中，至少对符合限制海域中的大气污染物质的排放限制的第1燃料组合物、和在其他海域中允许使用的第2燃料组合物进行选择并使其生成。混合比例变更装置将通过位置信息获取装置获得的该船舶的当前位置信息与记录于电子海图装置的限制海域外缘信息进行对照，在该船舶位于限制海域的情况下，在混合机中生成上述第1燃料组合物，在该船舶位于其他海域的情况下，在混合机中生成第2燃料组合物。在本发明的燃料组合物自动切换系统中，混合比例变更装置优选在该船舶从其他海域进入限制海域的情况下，在该船舶进入限制海域前，将在混合机生成的燃料组合物变为第1燃料组合物，而在该船舶从限制海域进入其他海域的情况下，在该船舶离开限制海域后，将在混合机生成的燃料组合物变为第2燃料组合物。
根据本发明，可以提供一种燃料组合物、使用该燃料组合物作为推进机的燃料的船舶、以及搭载于该船舶的燃料组合物自动切换系统，上述燃料组合物为混合指定的低硫燃料和水而形成的燃料组合物，其显示出与设想中相比良好的着火性，因此，与设想中相比，可以降低燃料成本。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式所涉及的船舶的结构的概念图。
图2为表示本发明的实施方式所涉及的船舶的结构的另一例子的概念图。
图3为表示本发明的实施方式所涉及的燃料组合物自动切换系统的硬件结构的概念图。
图4为说明限制海域、一般海域以及准备海域的概念的概念图。
图5为表示基于本发明的实施方式所涉及的混合比例变更程序的处理的流程图。
具体实施方式
以下，根据需要一边参照附图，一边对用于实施本发明的方式(以下，简称为“本实施方式”)进行详细的说明，但本发明不限定于下述本实施方式。本发明可以在不超出其主旨的范围内进行各种各样的变形。应予说明，在附图中，对相同要素标上相同符号，并省略重复的说明。此外，除非特别说明，上下左右等位置关系基于附图所示的位置关系。另外，附图的尺寸比例不限定于图示的比例。
(燃料组合物)
本实施方式的燃料组合物为包含含有选自由裂化轻柴油、含氧烃类燃料以及生物燃料组成的群组中的1种以上的低硫燃料、天然气合成油和水的乳液的燃料组合物。本实施方式的燃料组合物显示出与根据将天然气合成油单独地与水一起乳化而成的燃料组合物而设想的着火性相比明显更加良好的着火性。即，对于非乳液燃料，与单独的天然气合成油的着火性相比，在该天然气合成油中混合有上述裂化轻柴油等低硫燃料的混合燃料的着火性相对大幅降低。另一方面，对于也含有水的乳液燃料，与含有天然气合成油和水的乳液燃料的着火性相比，进一步混合有上述裂化轻柴油等低硫燃料的本实施方式的燃料组合物的着火性不会像上述非乳液燃料般降低。因此，与设想中相比，能够降低燃料成本。此外，本实施方式的燃料组合物含有裂化轻柴油等低硫燃料，因而硫的含量少，燃烧时排放的硫氧化物的量少。此外，本实施方式的燃料组合物为含有裂化轻柴油等低硫燃料和水的乳液，因而可以降低燃烧温度，并可以减少燃烧时排放的氮氧化物的量。进而，本实施方式的燃料组合物含有天然气合成油，因而本身着火性便得到改善，而且如上所述，表现出比设想中更加良好的着火性。因此，在使用本实施方式的燃料组合物作为柴油机的燃料的情况下，不需要在柴油机设置前导喷射十六烷值高的燃料的装置。即，根据本实施方式，可以提供一种可在不具备前导喷射装置的传统型的柴油机中使用并且硫氧化物和氮氧化物的排放量较少的燃料。进而，本实施方式的燃料组合物显示出与根据将天然气合成油单独地与水一起乳化而成的燃料组合物而设想的燃料消耗率相比更良好的燃料消耗率。即，对于非乳液燃料，与单独的天然气合成油的燃料消耗率相比，在该天然气合成油中混合有上述裂化轻柴油等低硫燃料的混合燃料的燃料消耗率仅仅略微降低。另一方面，对于也含有水的乳液燃料，与含有天然气合成油和水的乳液燃料的燃料消耗率相比，进一步混合有上述裂化轻柴油等低硫燃料的本实施方式的燃料组合物的燃料消耗率与上述非乳液燃料相比降低。
(低硫燃料)
本实施方式涉及的低硫燃料为选自由裂化轻柴油、含氧烃类燃料以及生物燃料组成的群组中的1种以上的燃料。在此，“生物燃料”是指以农林渔业有机物资源为原材料而制造的燃料(其中，不包括通过单纯的干燥或切割以及其它简易的方法而制造的燃料)，可以列举例如通过发酵而得到的乙醇、通过发酵或热分解而得到的甲醇、由植物油制造的脂肪酸甲酯(生物柴油(biodiesel)燃料)以及烃油等液体燃料。此外，“含氧烃类燃料”是指主要具有烃的化学结构、并且在其结构的一部分具有氧原子的燃料(其中，不包括属于上述生物燃料的燃料)。作为这样的含氧烃类燃料，可列举例如如甲醇以及乙醇般的醇(工业上合成的醇)、以及如菜籽油和松节油般的植物油。从更加有效并且可靠地发挥本发明的作用效果的观点出发，低硫燃料优选含有裂化轻柴油，更优选由裂化轻柴油构成。
低硫燃料中的硫分的含量优选为0.5质量％以下，更优选为0.4质量％以下。此外，低硫燃料特别优选不含有硫分。由此，可以进一步降低燃烧本实施方式的燃料组合物时的SOx的排放量。
(裂化轻柴油)
裂化轻柴油为使减压柴油、渣油通过流体催化裂化装置并与催化剂接触而得到的馏分中比汽油沸点高的馏分，即裂化柴油中的轻质的馏分(沸点范围为220℃以上430℃以下左右)。此外，裂化轻柴油也称为轻循环油(LCO：Light Cycle Oil)。裂化轻柴油的十六烷值为例如20以上30以下。在此，“十六烷值”在模拟柴油机的空气条件(设定燃烧室的初始压力为4.5MPa，燃烧室的初始温度为550℃，燃料供给压力为55MPa)下，以与标准燃料相同的条件而测定求得。例如，该十六烷值为使用FIA(Fuel Ignition Analyzer，燃料点火分析器)，以如下方式求得的十六烷值。即，设定燃烧室的初始压力为4.5MPa，燃烧室的初始温度为550℃，燃料供给压力为55MPa，燃料供给时间为15ms，燃料喷嘴的直径为0.16mm，并将从燃烧室的初始压力上升0.02MPa时作为点火的时间，将到此时为止的时间作为点火延迟时间。并且，基于作为表示点火延迟时间与十六烷值的关系的标准曲线的式子的下述式(1)，求出试样的十六烷值，其中，上述点火延迟时间通过使用异十六烷作为低十六烷值标准燃料，使用正十六烷作为高十六烷值标准燃料而求得。
CN＝51.052(t-1.254)-0.537 (1)
在此，式(1)中，CN表示十六烷值，t表示点火延迟时间。
此外，裂化轻柴油的硫分含量为例如0.1质量％以上0.5质量％以下，也可以为0.2质量％以上0.3质量％以下。进而，裂化轻柴油的15℃下的比重为例如920g/m3以上950kg/m3以下，50℃下的粘度为例如2.0mm2/s以上3.0mm2/s以下，饱和烃的含量为例如15体积％以上30体积％以下，芳香烃的含量为例如50体积％以上80体积％以下。但裂化轻柴油的性状不限定于此。
(天然气合成油)
天然气合成油为以碳数为1个至几个左右的碳数较少的烃气为原料，通过费-托(Fischer-Tropsch)反应，合成最大为100个以上的碳相连的较大的烃分子，然后，通过氢化裂解工序，将碳数减少至11～15个左右而得到的一种人造石油。此外，天然气合成油也称为GTL(Gas To Liquid)油。天然气合成油的十六烷值为例如80～90。并且，在天然气合成油中，实质上不包含硫分。进而，天然气合成油的芳香烃的含量为例如不足0.1体积％。但是，天然气合成油的性状不限定于此。
(各成分的比例)
本实施方式的燃料组合物优选相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，含有20质量％以上的天然气合成油，更优选含有20质量％以上80质量％以下的天然气合成油。通过使燃料组合物相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，含有20质量％以上的天然气合成油，其作为燃料组合物可以显示出比设想中更加良好的着火性，同时，燃料组合物可以作为乳液更加稳定地存在，特别是可以作为油包水型乳液更加稳定地存在。进而，可以进一步减少在柴油机中燃烧该燃料组合物而排放的废气中的氮氧化物(NOx)以及硫氧化物(SOx)，此外，也可以进一步降低燃料消耗率。并且，通过使燃料组合物相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，含有80质量％以下的天然气合成油，其作为燃料组合物可以显示出比设想中更加良好的着火性，同时，可以进一步降低燃料成本，进而，也可以进一步降低燃料消耗率。从相同的观点出发，相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，进一步优选含有30质量％以上70质量％以下的天然气合成油，更进一步优选含有35质量％以上65质量％以下的天然气合成油。特别是，如果燃料组合物含有30质量％以上的天然气合成油，则倾向于更可靠地符合对SOx的限制，因而从这样的观点出发也优选。
本实施方式的燃料组合物优选相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，含有10质量％以上150质量％以下的水。通过使燃料组合物相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，含有10质量％以上的水，可以进一步减少在柴油机中燃烧该燃料组合物而排放的废气中的NOx以及煤烟(soot)，同时，作为燃料组合物能够显示出比设想中更加良好的着火性。此外，燃料组合物可以作为乳液更加稳定地存在，特别是可以作为油包水型乳液更加稳定地存在。进而，也可以进一步降低燃料消耗率。另一方面，通过使燃料组合物相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，含有150质量％以下的水，可以良好地维持着火性。从相同的观点出发，燃料组合物更优选相对于上述低硫燃料和天然气合成油的总质量100质量％，含有30质量％以上150质量％以下的水，进一步优选含有超过30质量％而不足150质量％的水，更进一步优选含有70质量％以上120质量％以下的水，特别优选含有85质量％以上110质量％以下的水。
(乳液)
本实施方式的燃料组合物可以为水包油型乳液，也可以为油包水型乳液，但优选为油包水型乳液。通过使燃料组合物为油包水型乳液，可以更加有效并且可靠地防止在推进机中与该燃料组合物接触的部件的生锈。为了使本实施方式的燃料组合物作为油包水型乳液而稳定地存在，考虑将水的含量设定为稍微高一定程度的量，或使用HLB值为3～10左右的表面活性剂。
只要不妨碍基于本发明的对技术问题的完成，本实施方式的燃料组合物也可以适量含有在燃料组合物中通常含有的各种成分。
本实施方式的燃料组合物的十六烷值优选为15以上，更优选为18以上，进一步优选为20以上，特别优选为25以上。通过使十六烷值为15以上，着火性变得更加良好，例如具有即使在不具备前导喷射装置的柴油机中也能够作为燃料来使用的着火性。此外，十六烷值的上限没有特别限定，例如可以为90以下，也可以为80以下，也可以为70以下。
本实施方式的燃料组合物可以通过例如在上述低硫燃料中加入天然气合成油(GTL)、水以及根据需要加入表面活性剂，并混合搅拌而制造。
本实施方式的燃料组合物可以良好地用作船舶用燃料(船舶用馏出燃料油以及船舶用残渣燃料油)。本实施方式的燃料组合物为了用于这样的用途，优选满足ISO8217所规定的质量标准。例如，硫分的含量优选为2.0质量％以下，更优选为1.5质量％以下，进一步优选为1.0质量％以下。此外，50℃下的动粘度可以为180mm2/s以上，也可以为380mm2/s以上。此外，40℃下的动粘度可以为1.4mm2/s以上5.5mm2/s以下，也可以为2.0mm2/s以上11.0mm2/s以下，也可以为2.0mm2/s以上6.0mm2/s以下。进而，15℃下的密度优选为991kg/m3以下，更优选为900kg/m3，进一步优选为890kg/m3以下。进而，倾点优选为30℃以下，更优选为6℃以下，进一步优选为0℃以下，特别优选为-6℃以下。并且，铝以及硅的含量优选为60mg/kg以下，更优选为50mg/kg以下。
(船舶)
本实施方式的船舶使用上述燃料组合物作为推进机的燃料，优选搭载有后述的燃料组合物自动切换系统。该船舶通过使用本实施方式的燃料组合物作为推进机的燃料，可以减少该船舶中的NOx的排放量。减少氮氧化物(NOx)的排放量，如果可以满足排放量的限制值，则该船舶可以避免对于航行海域的限制。即使无法满足排放量的限制值，如果氮氧化物(NOx)的排放量被减少，则可以减小除去废气中的氮氧化物(NOx)的装置(脱硝装置)的容量，因此可以削减该船舶的建造费以及运行经费。
图1为显示本实施方式的船舶10的结构的概念图。如图1所示，船舶10具有螺旋桨11、和驱动螺旋桨11旋转的柴油机12。船舶10由通过驱动螺旋桨11旋转而产生的推力推进，因此柴油机12相当于船舶10的推进机。此外，船舶10具有贮藏裂化轻柴油(LCO)的LCO箱13、贮藏天然气合成油(GTL)的GTL箱14、贮藏清水的清水箱15以及制造作为本实施方式的燃料组合物的乳液燃料的混合机16。
混合机16通过管路17、18、19和未图示的泵，分别与LCO箱13、GTL箱14、清水箱15连接。分别贮藏在LCO箱13、GTL箱14以及清水箱15的裂化轻柴油(LCO)、天然气合成油(GTL)以及清水分别通过管路17、18、19被供给至混合机16。混合机16对它们进行混合以及搅拌从而制造乳液燃料。在混合机16中制造的乳液燃料通过管路20被输送至缓冲箱21，并暂时地贮藏。在缓冲箱21中，暂时贮藏的乳液燃料通过管路22，被输送至柴油机12，并作为柴油机12的主要燃料而使用。应予说明，缓冲箱21为调整混合机16中的乳液燃料的生产速度和柴油机12中的消耗速度的差距的箱。此外，在管路20、21的途中，配置有未图示的泵。此外，柴油机12、混合机16以及未图示的泵等通过未图示的控制装置来控制。
船舶10也可以形成为如图2所示。即，也可以具有混合油箱23来代替LCO箱13和GTL箱14。混合油箱23为贮藏预先在陆地上的设备中混合裂化轻柴油(LCO)和天然气合成油(GTL)而制造的混合油的箱。此外，图2所示的船舶10在混合机16混合搅拌由混合油箱23供给的混合油和由清水箱15供给的清水并制造水乳液燃料这一方面与图1所示的船舶10不同。在其他方面，图1所示的船舶10和图2所示的船舶10之间不存在差异。
本实施方式的船舶作为推进机使用上述燃料组合物，因而可以容易地满足对船舶的SOx以及NOx的排放限制。因此，根据本实施方式，可以容易地提供航行海域不受限制的船舶。
(燃料组合物自动切换系统)
NOx以及SOx的排放限制根据海域不同而不同。一般在北美大陆和欧洲大陆的近海，排放限制严格，而在远洋和其他的海域，排放限制宽松。以下，在本说明书中，将NOx以及SOx的排放限制严格的海域称为限制海域，将排放限制宽松的海域称为一般海域。
在限制海域，NOx以及SOx的排放限制严格，因而需要使用NOx以及SOx的排放量少的、如本实施方式的燃料组合物般的燃料。另一方面，在一般海域，NOx以及SOx的排放限制比限制海域宽松，因而不一定需要使用如本实施方式的燃料组合物般的含有GTL的燃料。作为燃料油而GTL的比例高的燃料组合物与作为燃料油而GTL的比例低的燃料组合物相比，价格更高。
因此，如果在船舶10设置根据船舶10现在所处的海域而自动改变混合机16中的原料油(在本说明书中，为上述低硫燃料和天然气合成油(GTL)的总称)和水的混合比例的燃料组合物自动切换系统，则可以在满足各海域中的排放限制的同时，降低燃料费用。即，本实施方式的燃料组合物自动切换系统基于记录有显示大气污染物质的排放与其他海域相比受到严格限制的限制海域与其他海域的边界位置的限制海域外缘信息的海图、和该船舶的当前位置信息，改变混合机16中的原料油和水的混合比例，并在混合机中，至少对符合限制海域中的大气污染物质的排放限制的第1燃料组合物、和在其他海域中允许使用的第2燃料组合物进行选择，从而生成该燃料组合物，其中，将该船舶的当前位置信息与记录于海图的限制海域外缘信息进行对照，在该船舶位于限制海域的情况下，在混合机中生成第1燃料组合物，在该船舶位于其他海域的情况下，在混合机中生成第2燃料组合物。以下，对该燃料组合物自动切换系统进行详细的说明。应予说明，在以下的说明中，虽然陈述了使用裂化轻柴油(LCO)作为上述低硫燃料的情况，但低硫燃料也可以为含氧烃类燃料以及生物燃料，也可以为它们的混合物。
图3为显示燃料组合物自动切换系统30的硬件结构的概念图。如图3所示，燃料组合物自动切换系统30由电子海图装置31、位置信息获取装置32和混合比例变更装置33构成。
电子海图装置31为在保存电子化的海图信息并根据需要进行显示的公知的装置中，保存有显示限制海域与设定于上述限制海域的外侧的准备海域的边界位置的限制海域外缘信息、和显示上述准备海域与位于上述准备海域的更外侧的一般海域的边界位置的准备海域外缘信息的装置。应予说明，对于限制海域外缘信息和准备海域外缘信息，在后文中进行详细的说明。
位置信息获取装置32为利用例如GPS(Global Positioning System)的测地装置，并为实时获取船舶10现在所处的地球上的位置的装置。
混合比例变更装置33为具备未图示的计算机的装置，并为将从位置信息获取装置32输入的船舶10的位置信息与保存于电子海图装置31的限制海域外缘信息以及准备海域外缘信息进行对照，并根据船舶10的当前位置，改变混合机16中的原料油以及水的混合比例的装置。应予说明，在管路17至19中，分别设置有调节阀34至36，调节阀34至36被混合比例变更装置33控制，从而改变开度。如果打开调节阀34，则从LCO箱13流入至混合机16的裂化轻柴油(LCO)的流量增加，如果拧紧调节阀34，则裂化轻柴油(LCO)的流量减少。同样地，如果打开调节阀35，则从GTL箱14流入至混合机16的天然气合成油(GTL)的流量增加，如果拧紧调节阀35，则天然气合成油(GTL)的流量减少。此外，如果打开调节阀36，则从清水箱15流入至混合机16的水的流量增加，如果拧紧调节阀36，则水的流量减少。
在此，对限制海域外缘信息和准备海域外缘信息进行说明。图4为显示限制海域外缘和准备海域外缘的概念的概念图。如图4所示，在作为人类生活区域的陆地40(具体而言，例如北美大陆)的周边，设定有严格限制NOx以及SOx的排放的限制海域41。并且，在限制海域41的外侧，延伸有“其他海域”，即，NOx以及SOx的排放限制宽松的海域。在本说明书中，将在“其他海域”内与限制海域41连接的带状的区域称为准备海域42。“准备海域”的含义是将进入限制海域41的船舶10准备改变所使用的燃料组合物(例如，从GTL的比例低的燃料组合物变为GTL的比例高的燃料组合物)的海域。此外，在准备海域42的外侧延伸的海域，即从“其他海域”中除去准备海域42以外的海域称为一般海域43。并且，将限制海域41和准备海域42之间的边界线称为限制海域外缘44，将准备海域42和一般海域43之间的边界线称为准备海域外缘45。
在混合比例变更装置33中安装有进行如图5所示的处理的混合比例变更程序，混合比例变更装置33例如每两分钟则执行该程序。以下，一边参照图5，一边对基于该程序的处理进行说明。
如果执行混合比例变更程序，则混合比例变更装置33从位置信息获取装置32读取船舶10的当前位置信息。然后，混合比例变更装置33将从位置信息获取装置32读取的船舶10的当前位置信息与保存于电子海图装置31的限制海域外缘信息进行对照。
将当前位置信息与限制海域外缘信息进行对照后，如果结果得知船舶10位于限制海域外缘44的内侧，即，如果得知船舶10位于限制海域41(步骤S1：是)，则进入步骤S2，选择“高GTL”，并结束处理。应予说明，选择“高GTL”是指在混合机16中，控制调节阀34～36的开度，使得生成GTL的比例高的燃料组合物。
在步骤S1中，如果得知船舶10不位于限制海域41(步骤S1，否)，则进入步骤S3，将船舶10的当前位置信息与保存于电子海图装置31的准备海域外缘信息进行对照。如果结果得知船舶10位于准备海域外缘45的外侧，即，如果得知船舶10位于一般海域43(步骤S3：是)，则进入步骤S4，选择“低GTL”，并结束处理。应予说明，选择“低GTL”是指在混合机16中，控制调节阀34～36的开度，使得生成GTL的比例低的燃料组合物。
在步骤S3中，如果得知船舶10不位于一般海域43(步骤S3：No)，则进入步骤S5。应予说明，此时，船舶10不位于限制海域41或一般海域43中的任一者，因而得知其位于准备海域42。然后，在步骤S5中，判定船舶10的前进方向。即，判定船舶10是向靠近限制海域41的方向(进入限制海域41的方向)前进，还是向远离限制海域41的方向(离开限制海域41的方向)前进。应予说明，前进方向的判定通过比较在前次执行混合比例变更程序时(即，2分钟前)获得的当前位置信息和今次获得的当前位置信息而进行。
在步骤S5中，在判定船舶10向进入限制海域41的方向前进的情况下，进入步骤S2，选择“高GTL”，并结束处理。另一方面，在判定船舶10向离开限制海域41的方向前进的情况下，进入步骤S4，选择“低GTL”，并结束处理。
由于燃料组合物自动切换系统30形成为这样的结构，因此在船舶10位于限制海域41的情况下，在混合机16中生成GTL的比例高的燃料组合物。即，生成符合限制海域41中的大气污染物质的排放限制的燃料组合物。此外，在船舶10位于一般海域43的情况下，在混合机16中生成GTL的比例低的燃料组合物。即，生成在一般海域43中允许使用的燃料组合物。
此外，在船舶10从一般海域43进入限制海域41的情况下，在准备海域42中，将在混合机16生成的燃料组合物变为GTL的比例高的燃料组合物。即，在船舶10进入限制海域41之前，将在混合机16生成的燃料组合物变为符合限制海域41中的大气污染物质的排放限制的燃料组合物。在船舶10从限制海域41进入一般海域43的情况下，一旦船舶10移动至准备海域42，则将GTL的比例低的燃料组合物变为实施例1所涉及的燃料组合物。即，在船舶10离开限制海域41后，将在混合机16生成的燃料组合物变为在一般海域43中允许使用的燃料组合物。
像这样，通过燃料组合物自动切换系统30，可以根据船舶10所在的海域，自动地改变在混合机16中生成的燃料组合物。即，在船舶10位于限制海域41的情况下，自动地向柴油机12供给符合限制海域41中的大气污染物质的排放限制的燃料组合物。在船舶10位于一般海域43的情况下，自动地向柴油机12供给在一般海域43中允许使用的比较廉价的燃料组合物。
如以上所说明，根据本实施方式，处于含有像裂化轻柴油(LCO)这样的低硫燃料、天然气合成油(GTL)和水的乳液的状态的燃料组合物显示出与根据将天然气合成油(GTL)单独地与水一起乳化而成的燃料组合物而设想的着火性相比明显更优异的着火性。因此，本实施方式的燃料组合物可以在不具备前导喷射装置的传统型的柴油机中用作主要燃料。
此外，主要由于本实施方式的燃料组合物中的GTL以及上述低硫燃料的硫含量少，因此将该燃料组合物作为推进机的燃料的船舶可以容易地满足硫氧化物(SOx)的排放限制。进而，本实施方式的燃料组合物通过含有上述低硫燃料和水，可以降低在柴油机的燃烧室中燃烧该燃料组合物时的燃烧温度。其结果是，将抑制氮氧化物(NOx)的生成和排放。因此，将本实施方式的燃料组合物作为推进机的燃料的船舶可以容易地满足氮氧化物(NOx)的排放限制。
此外，根据本实施方式的燃料组合物自动切换系统，可以根据该船舶所在的海域，自动地选择在船舶上使用的燃料的性状。即，在该船舶位于大气污染物质的排放限制被严格限制的海域的情况下，自动地选择满足排放限制的燃料。在该船舶位于其他的海域的情况下，自动地选择在该海域中允许使用的比较廉价的燃料。
本发明不限定于上述本实施方式。本发明可以在不超出其主旨的范围内进行各种各样的变形。
本实施方式的燃料组合物的用途不限定于柴油机燃料，例如，也可以作为锅炉燃料而使用。
本实施方式的船舶不限定于图1以及图2例示的船舶10。即，本实施方式的船舶不限定于具备混合机16的船舶10。也可以设置为预先在例如陆地上的设备中生产本实施方式的燃料组合物，将该预先生产的燃料组合物搭载于船舶，并作为该船舶的推进机的燃料而使用。此外，在本实施方式的船舶中，缓冲箱21为任意的构成要素。例如，如果以配合柴油机12中的燃料组合物的消耗速度的增减来增减混合机16中的燃料组合物的生产(排出)速度的方式进行控制，则不需要缓冲箱21。
在本实施方式的船舶中，配置混合机16的区域是任意的。混合机16可以与柴油机12配置于同一区域，即机舱内，也可以配置于机舱以外的区域。此外，在本实施方式的船舶中，将箱类(LCO箱13、GTL箱14、清水箱15以及混合油箱23)配置于何处是任意的。一般将箱类配置于船底(双层底)或船舷(舷侧外板和舷侧内板之间)，但箱类的配置不限定于此。进而，本实施方式的船舶不限定于商船。本实施方式的船舶可以为客船，可以为渔船，也可以为其他的船舶，例如特殊用途的船或行政机关的船。
根据图3所示的燃料组合物自动切换系统的硬件结构以及图5所示的基于混合比例变更程序的处理均是示例，并不限定于此。硬件以及软件的具体的结构是任意的。应予说明，在上述本实施方式的说明中，显示了每间隔2分钟执行混合比例变更程序，但混合比例变更程序的执行频率是任意的。例如，也可以根据船速的高低来决定执行频率。即，也可以在船速高的情况下提高执行频率，在船速低的情况下降低执行频率。
此外，图4所示的准备海域42的宽度是任意的。对于准备海域42的宽度，选择在船舶10通过准备海域42期间结束燃料组合物的变更的宽度即可。例如，考虑柴油机12的燃料消耗率和缓冲箱21的容积来设定准备海域42的宽度，以使得在船舶10进入准备海域42时储存在缓冲箱21内的GTL的比例低的燃料组合物在准备海域42内完全被消耗即可。或者，也可以将缓冲箱21的容积设定为使得在船舶10进入准备海域42时储存在缓冲箱21内的GTL的比例低的燃料组合物在准备海域42内完全被消耗。
此外，在上述本实施方式中，虽然展示了将燃料组合物用作驱动船舶10的螺旋桨11的柴油机12即船舶10的推进机(主发动机)的燃料的例子，但本实施方式的燃料组合物的用途不限定于船舶的主发动机用燃料。本实施方式的燃料组合物也可以用作船舶的辅助发动机即发电机等的燃料，或设置在陆地上的设备的燃料。
实施例
以下，通过实施例，对本发明进行更详细的说明，但本发明不限定于这些实施例。
(原料油的性状)
作为在实施例中使用的低硫燃料的裂化轻柴油(LCO)以及天然气合成油(GTL)的性状显示于表1。
[表1]
LCO GTL
密度(kg/m<sup>3</sup>) 893 784
低发热量(MJ/kg) 41.1 43.6
低发热量(MJ/m<sup>3</sup>) 36702 34182
十六烷值 20～30 87.8
碳量(质量％) 89.4 84.8
氢量(质量％) 10.6 15.1
芳香族总量(体积％) 73.5 不足0.1
硫分(质量％) 0.2～0.3 0.0
(燃料组合物的制造)
通过以下述表2所示的配合量(单位：质量份)来配合LCO、GTL以及水后，充分搅拌混合，从而得到各实施例以及比较例的燃料组合物。
[表2]
(十六烷值的测定)
对于实施例1～4、比较例1～7，以上述方式求出燃料组合物的十六烷值。将结果显示于表3。
[表3]
十六烷值
实施例1 18.0
实施例2 23.1
实施例3 29.4
实施例4 23.6
比较例1 26.0
比较例2 30.8
比较例3 50
比较例4 88.9
比较例5 36.6
比较例6 29.3
比较例7 20
根据表3所示的结果，作为燃料油仅使用GTL的情况下的十六烷值(比较例1～4)与不含水的情况(比较例4)的十六烷值88.9相比，随着水的含量增加，显著降低为50、30.8、26.0，在以十六烷值88.9作为100的情况下的相对比较下，大幅降低为56.2、34.6、29.2。此外，在作为燃料油仅使用LCO的情况下，当不含水时(比较例7)，显示出十六烷值20，勉强能点燃，但一旦含有水，则虽然表中未示出，其未被点燃。另一方面，对于作为燃料油而使用GTL和LCO二者的情况下的十六烷值，即使增加水的含量，也为29.4、23.1、18.0(LCO和GTL的比例为50∶50的情况；实施例1～3)，与不含水的情况下的十六烷值36.6(比较例5)相比，没有显著降低，即，在以十六烷值36.6作为100的情况下的相对比较下，为80.3、63.1、49.2，出现了降低的幅度与仅使用GTL的情况相比缩小的结果。或者，在LCO和GTL的比例为70∶30的情况(实施例4)下，十六烷值为23.6，与不含水的情况下的十六烷值29.3(比较例6)相比，没有显著地降低，在相对比较下为80.5。即，本发明的燃料组合物显示出与根据将天然气合成油单独地与水一起乳化而成的燃料组合物而设想的着火性相比明显更加良好的着火性。
(燃烧试验)
为了确认燃料组合物的性能，使用大型低速二冲程循环柴油机来进行燃烧试验。上述柴油机的规格如下。
形式：附有电子控制式单流扫气废气涡轮增压器的二冲程自锁滑块型静压增压方式
气缸直径：330mm
冲程：1050mm
气缸数：3
转速：162rpm
最大功率：1275kW(1734PS)
制动平均有效压力：1.752MPa
25％负荷下的转速以及功率：102rpm，318kW
50％负荷下的转速以及功率：129rpm，637kW
75％负荷下的转速以及功率：147rpm，956kW
100％负荷下的转速以及功率：162rpm，1275kW
(废气成分分析)
在进行对通过使用各燃料组合物的燃烧试验得到的废气的分析后，得到如表4所示的结果。应予说明，在表4中，“25％”、“50％”、“75％”以及“100％”表示上述柴油机的负荷。此外，“E3模式”是将NOx的排放系数在25％以及50％负荷下设为0.15，在75％负荷下设为0.5，在100％负荷下设为0.2而算出的。
[表4]
※由于存在燃烧室的压力变动，因此用实施例2中的数值来代替。
从表4所示的结果可明显得知，在E3模式下测定的结果，即使为含有比较多的LCO的本发明的燃料组合物，也可以满足NOx第三层限制(<3.253g/kWh)。
(燃料消耗率的评价)
通过使用各燃料组合物的燃烧试验(75％负荷)，评价燃料消耗率。将结果显示于表5。
[表5]
根据表5所示的结果，对于将LCO和GTL与水一起乳化而成的燃料组合物(实施例3)，在参照其与仅使用GTL的燃料(比较例4)、和将GTL单独地与水一起乳化而成的燃料组合物(比较例3)的对比的基础上可知，其显示出与根据含有LCO和GTL的非乳液燃料(比较例5)而设想的燃料消耗率相比更加良好的燃料消耗率。
产业上的可利用性
本发明作为燃料组合物、船舶、以及燃料组合物自动切换系统是有用的。
符号说明
10…船舶、11…螺旋桨、12…柴油机、13…LCO箱、14…GTL箱、15…清水箱、16…混合机、17，18，19，20…管路、21…缓冲箱、22…管路、23…混合油箱、30…燃料组合物自动切换系统、31…电子海图装置、32…位置信息获取装置、33…混合比例变更装置、34，35，36…调节阀、40…陆地、41…限制海域、42…准备海域、43…一般海域、44…限制海域外缘、45…准备海域外缘。

Claims (13)

1.一种燃料组合物，其中，
所述燃料组合物包含乳液，所述乳液含有选自由裂化轻柴油、含氧烃类燃料以及生物燃料组成的群组中的1种以上的低硫燃料、天然气合成油和水。
2.如权利要求1所述的燃料组合物，其中，
所述低硫燃料包含裂化轻柴油。
3.如权利要求1或2所述的燃料组合物，其中，
所述低硫燃料中的硫分的含量为0.5质量％以下。
4.如权利要求1～3中任一项所述的燃料组合物，其中，
所述燃料组合物相对于所述低硫燃料和所述天然气合成油的总质量100质量％，含有10质量％以上150质量％以下的所述水。
5.如权利要求1～4中任一项所述的燃料组合物，其中，
所述乳液为油包水型乳液。
6.如权利要求1～5中任一项所述的燃料组合物，其中，
所述燃料组合物相对于所述低硫燃料和所述天然气合成油的总质量100质量％，含有20质量％以上的所述天然气合成油。
7.如权利要求1～6中任一项所述的燃料组合物，其中，
所述燃料组合物相对于所述低硫燃料和所述天然气合成油的总质量100质量％，含有70质量％以上120质量％以下的所述水。
8.一种船舶，其中，
所述船舶使用如权利要求1～7中任一项所述的燃料组合物作为推进机的燃料。
9.如权利要求8所述的船舶，其具有：
分别贮藏所述水、所述低硫燃料、和所述天然气合成油的箱；以及，
将从所述各箱供给的所述水、所述低硫燃料和所述天然气合成油混合并制造所述燃料组合物的混合机。
10.如权利要求8所述的船舶，其具有：
贮藏所述水的箱；
贮藏混合所述低硫燃料和所述天然气合成油而构成的混合油的箱；以及，
将从所述各箱供给的所述水和所述混合油混合并制造所述燃料组合物的混合机。
11.一种燃料组合物自动切换系统，其为搭载于如权利要求8或9所述的船舶的燃料组合物自动切换系统，其具有：
电子海图装置，在所述电子海图装置中记录有限制海域外缘信息，所述限制海域外缘信息显示大气污染物质的排放与其他海域相比被严格限制的限制海域与所述其他海域的边界位置；
位置信息获取装置，所述位置信息获取装置获取该船舶的当前位置信息；以及，
混合比例变更装置，所述混合比例变更装置改变所述混合机中的原料油和水的混合比例，并在所述混合机中，至少对符合所述限制海域中的大气污染物质的排放限制的第1燃料组合物、和在所述其他海域中允许使用的第2燃料组合物进行选择并使其生成，
所述混合比例变更装置将通过所述位置信息获取装置获取的该船舶的当前位置信息与记录于所述电子海图装置的限制海域外缘信息进行对照，在该船舶位于所述限制海域的情况下，在所述混合机中生成所述第1燃料组合物，在该船舶位于所述其他海域的情况下，在所述混合机中生成所述第2燃料组合物。
12.如权利要求11所述的燃料组合物自动切换系统，其中，
所述混合比例变更装置在该船舶从所述其他海域进入所述限制海域的情况下，在该船舶进入所述限制海域前，将在所述混合机中生成的燃料组合物变为所述第1燃料组合物，而在该船舶从所述限制海域进入所述其他海域的情况下，在该船舶离开所述限制海域后，将在所述混合机中生成的燃料组合物变为所述第2燃料组合物。
13.一种船舶，其中，
所述船舶搭载有如权利要求11或12所述的燃料组合物自动切换系统。
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