JP2004340559A

JP2004340559A - 水性ガス化燃焼装置

Info

Publication number: JP2004340559A
Application number: JP2003170068A
Authority: JP
Inventors: Akira Sugawara; 明菅原
Original assignee: OOSHIN ENGINEERING KK
Current assignee: OOSHIN ENGINEERING KK
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】本発明は、主燃料として油を、補助燃料として水を利用し、乳化剤を使用する事なく両者を混合して、此を高温燃焼させ得る安定した水性ガス化燃焼装置を提供する事を課題とする。
【解決手段】此の様な装置を提供する為に本発明の手段に於ては、先ず両燃料を定量的に（容量比６対４）別送して、夫々のクラスタ−細分化装置を介して分子容量を細分化し、更に夫々を三方電磁弁を介してこの定量比を維持しながら混合した後、燃焼バ−ナ−本体に導入し、その先端に於て高圧圧搾空気を導入して更に超微粒子に剪断し、夫々の分子粒径を平均５μ以下の成分として均密に混合させ、種火付け放しのパイロットガスバ−ナ−に依って点火燃焼さす様に構成した事を特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料として油及び水を使用する燃焼装置に係り、特に此等両者の安定な混合物を生成する為、乳化剤等を使用する事なく此等両者を超微粒子化し、これを燃料として、安定で高温燃焼し得る水性ガス化燃焼装置を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行特許文献１特開公平１１−６６１５号
先行特許文献２特開公２０００−２０４３８４号
【０００３】
従来、経済面並びに熱効率面等を考慮し、主燃料として油を、補助燃料として水を使用する水性燃料の研究は多数発表されている。
然しながら、水と油との安定且つ均質な懸濁混合液の形成は、極めて難しく長年の研究テ−マ−一つと成っていた。
【０００４】
ところが第二次大戦後、有機合成の研究において、電子理論が確立されてから、分子構造、化学反応の方式の解明が容易且つ正確と成り、高分子合成分野で極めて著しい発展がなされるに至った。
この様な現象は、当然ながらエマルジョン並びにコロイド物質等の構造、反応の解明に繋がり、各種の乳化剤の開発えと連鎖して行った。
【０００５】
此の様な過程を経て全く混合する事の無いとされていた水と油でも、親油性、親水性の基を持つ乳化剤を利用すれば均質に混合して、特定の割合の混合物である場合には安定して燃焼する事が発見されるに至り、数多くの乳化剤、各種の水性燃料及び燃焼装置が提案されるに至った。
【０００６】
例えば、先行特許文献１（特開公平１１−６６１５号）に於ては、Ｂ重油、Ｃ重油或は廃油等の重質油に特定の割合の水−苛性ソ−ダ−塩化カルシュ−ム−を主成分とする油燃焼乳化剤を加えてウォ−タ−イン−オイル型エマルジョンを形成させて燃焼させる方法並びに装置が開示されている。
【０００７】
更に又、先行特許文献２（特開公２０００−２０４３８４号）には：
（１）常温常圧でアニオン海面活性剤（ポリオキシエチレン）−アルキルエ−テル硫酸ナトリュ−ム混合液（Ａ）を形成する。
（２）上記混合液（Ａ）に蒸留水を徐々に混合し、攪拌してム−ス状の乳化剤（Ｂ）を生成する。
（３）此の乳化剤（Ｂ）に不飽和炭化水素を徐々に加えて攪拌し、Ｗ／Ｏ型水溶性燃料を生成する。
事を特徴とする安定保存が可能で高含水率の水溶性燃料及びその製造法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決せんとする課題】
然しながら、此等の燃料は高価な乳化剤を必要とし、又、乳化剤を生成するに必要な燃料供給前処理装置例えば攪拌機或はエマルジョン装置を必要とすると供に、その燃焼時には、大気汚染に繋がるＣＯ_２，ＮＯ_ｘ等の有害物質をそれなりに生成する危険性も存在していた。
【０００９】
此の様な情勢から近年、上記の如き乳化剤を使用しない水と油とのみの水性燃料及び此を使用する燃焼装置の開発が盛んに成って来たが、乳化剤を使用しない両者の安定した混合は難しく、未だ実効性ある提案はなされていないのが実情である。
【００１０】
然しながら、最近のある種の報道に依ると、化石燃料に空気を吹き込み、此の混合ガスを燃焼させる装置を提案し、燃費及び設備費の節約に成功したと報じていた。
本発明も又此の様な課題に従い、乳化剤等を使用せず、水と油のみの混合ガスを安定的に高温燃焼させる有効な燃焼装置を提案するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に於ても、乳化剤等を使用することなく主燃料の油と補助燃料の水との均質な混合物を得るべく種々研究し、所定容量比の此等燃料を夫々クラスタ−細分化装置で分子的に細分化し、三方電磁弁を介して此の定量比を維持しつつ燃料バ−ナ−に送り込み、更にバ−ナ−先端で空気を吹き込んで超微細に剪断して混合し、安定な炎を持つパイロットバ−ナ−に依って着火燃焼さす事を特徴とする水性ガス化燃焼装置を提供する事に成功した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
斯の如くして本発明は、その燃焼バ−ナ−のノズルを通過した油と水が、平均５μ以下の超微粒子で混合してほぼ完全燃焼を行うので、ＣＯ_２，ＮＯ_ｘの有害ガスの排出が大幅に抑制され、水本来の特性を生かして燃焼温度の上昇を抑制する事が出来ると供に、燃料油の使用量を節約し、高価な乳化剤、此を生成する攪拌装置等を使用しないで済む、極めて経済的でほぼ無公害の燃焼装置を提供する事が出来る。
以下に好個の実施例を参照して本発明を説明する。
【００１３】
【実施例】
図１の本発明装置のフロシ−トに於て、先ず主燃料油タンク並びに補助燃料水タンク（７）（７）内の油並びに水は、夫々チャッキバルブ（６）（６）に依って、容量比６対４の割合の流量に調整されながら、定量ポンプ（５）（５）で配管（１７）（１６）を経て磁性体のクラスタ−細分化装置（４）（４）に送られる。
【００１４】
この場合の主燃料油は、灯油、重油、廃油、使用済み天ぷら油、エンジンオイル、洗浄用シンナ−、電気分解のスラッジ油等が使用され、補助燃料水は、水道水、井戸水、雨水、河川、工業用水等の水資源が利用され、又、図示はされていないが、水槽内の水は、カロリ−増加及び分子運動の活性化の為に、適当温度に加温されて給送される。
【００１５】
一方、主燃料油並びに補助燃料水のクラスタ−細分化装置は、例えば永久磁石、電磁石等を給水、給油管に装着した手段であっても良いが、磁力線、遠赤外線、電磁波等を放射する物質を利用した特殊なセラミックフィルタ−、光触媒フィルタ−、トルマリンフィルタ−等も又、有効に使用する事が可能である。
【００１６】
斯の如くして分子容量を細分化された両燃料は、エア−チャンバ−室（３）（３）を介するか或は直接三方電磁弁（逆止弁）（２）（２）を通過した後混合され、燃焼バ−ナ−本体（１）内に導入される。
然しながら此の電磁弁（２）（２）は、主燃料の油と補助燃料水との混合比率の変動及びバ−ナ−本体内での発熱量の要求が変更される場合の供給量の変化に対応して、夫々の弁を開閉して余剰分は矢印（Ｆ）（Ｆ）に従ってタンク（７）（７）に返還され、不足する場合は、此等弁を広く開いて不足分を供給する。
【００１７】
斯の如く調整されたクラスタ−の細分化された油と水は、バ−ナ−本体に導入される前に、上記した様に図１の（Ｍ）点で混合され、最終的にバ−ナ−本体の先端部で、高圧コンプレッサ−（１９）から調整バルブ（８）を経て送られる３Ｋｇ／Ｃｍ^２の高圧圧搾空気で、平均直径５μ以下の超微粒子に剪断され、完全に混合された後、別途に常時着火されているパイロットガスバ−ナ−（９）で点火され、完全燃焼させられる。
【００１８】
此の際のバ−ナ−本体（１）内での油−水細分化クラスタ−の超微細粒度、高圧圧搾空気圧力、消費風量、及び補助燃料水の単位時間当たり吹き込み量間の相関関係は、図２のグラフに示されている。
此のグラフに於て、曲線（Ａ）は、５０％の水分子粒度を、曲線（Ｂ）は、単位時間当たりの消費風量を示し、右下側の数字は、単位時間当たりのバ−ナ−本体ノッズルから噴出される水の量を示している。
従って、５μ以下の５０％水分子粒径を収得する代表条件は、前記ノズルからの水噴出量が約１００−２５０ｃｃ／ｍｉｎ，吹き込み圧搾空気圧が３Ｋｇ／ｃｍ^２，消費風量が６６０Ｎｌ／ｍｉｎ，の座標点（Ｃ）である事を示している。
但し５０％水分子粒径とは、噴霧水粒子の合計体積が５０％になる場合の粒径を表している。
【００１９】
此の様な条件で着火され、燃焼されるバ−ナ−の火力は、常時火炎検出装置に依って監視されながら、燃焼エア−ブロワ−（１５）からの空気量（１８）を加減しつつ、安定した火焔の元で完全燃焼する様に管理される。
【００２０】
更に又、前記バ−ナ−本体（１）の点火用パイロットガスバ−ナ−（９）は、パイロット燃焼ブロ−ワ−（１２）に接続すると供に、二個のパイロット電磁弁（１１）（１１）を介してプロパンガスボンベ（Ｇ）とも接続するミキサ−（１０）から、前記電磁弁で適量化され、ブロワ−からの空気と適当に混合されたプロパンガスを受け入れて、点火トランス（１３）に依って点火される様に構成されており、比較的着火も早く、局部的吹き消えも少ないバ−ナ−本体の高速燃焼の安全対策として、種火つけ放しのパイロットバ−ナ−として設備されている。
尚、記号（１４）は、バ−ナ−本体内のガス燃焼状態を検出し監視する装置であって、その時々の状態に従い、バ−ナ−本体内の燃焼状態を制御出来る様に構成されている。
【００２１】
【発明の効果】
此の様な構成及び作用に依り本発明の燃焼装置は、ポンプから送られる定量的主燃料油と補助燃料水とを、夫々クラスタ−細分化装置で細分化した後混合し、バ−ナ−本体内に導入し、その先端で高圧圧搾空気で平均５μ以下の粒径の超微粒子に剪断して、水性混合ガスを生成し、これを常時点火されているパイロットバ−ナ−で着火して、完全燃焼させる装置であるから：
（１）水が補助燃料となるので、主燃料油が節約出来る。
（２）混合する水分子の特性から、燃焼温度の上昇を抑制出来る。
（３）混合する油対水の容量比６対４の両粒子が平均粒径５μ以下であるから、完全燃焼する事が出来、ＣＯ_２，ＮＯ_ｘの排出を大幅に抑制出来る。
（４）高価な乳化剤やこれを攪拌する攪拌装置を必要としないので経済的である。
（５）既存の燃焼装置も、バ−ナ−部分のみの交換で高効率の設備に改良出来る。
（６）着火が早く、局所的吹き消えも少ないので保炎装置も簡単な保炎筒だけで済ます事が出来る。
（７）潜熱が大きい水を利用するので、火炎温度が抑えられ、温度に依る物性変化の影響が少ない。
（８）重油、廃油、天ぷら廃油、エンジンオイル、洗浄用シンナ−等の主燃料を使用し得るので、環境汚染解決の一助となる。
等々の優れた効果を備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水性ガス化燃焼装置のフロシ−トである。
【図２】本発明の補助燃料水のクラスタ−細分化における物理的関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１本発明の水性ガス化燃焼装置の燃焼バ−ナ−本体
２三方電磁弁
４クラスタ−細分化装置
５定量ポンプ
６チャッキバルブ
７水（油）タンク
８高圧圧搾空気用調整バルブ
９パイロットガスバ−ナ−
１０ミキサ
１２パイロット燃焼ブロワ−
１５燃焼エア−ブロワ−
１９高圧コンプレッサ−

Claims

水槽及び油槽からの燃料を夫々定量的にクラスタ−細分化装置に供給して分子粒子を細分化し、逆止弁を通した後混合してバ−ナ−本体に供給すると供に、その先端に於て高圧圧搾空気を吹き込んで超微粒子化して混合し、常燃のパイロット着火装置に依り点火燃焼させる事を特徴とする水性ガス化燃焼装置。
前記クラスタ−細分化装置に供給される水及び油の混合比を４対６の比率に調整する事を特徴とする請求項１記載の水性ガス化燃焼装置。
前記水槽の水を加温し、クラスタ−化した後、同様にクラスタ−化した油と混合する事を特徴とする請求項１又は２記載の水性ガス化燃焼装置。
前記クラスタ−細分化された水及び油混合物のバ−ナ−本体先端に於ける粒度を平均５μ以下の超微粒子とする事を特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の水性ガス化燃焼装置。
前記水性ガス化燃焼装置に供給される主燃料油が、灯油、重油、廃油、天ぷら廃油又はこれらに類似する油から選択され、補助燃料水が、水道水、井戸水、雨水、河川水、工業用水又はこれらに類似する水資源より選択される事を特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の水性ガス化燃焼装置。