JP2006111666A - エマルジョン燃料製造方法、エマルジョン燃料製造装置及び該エマルジョン燃料製造装置を備えたエマルジョン燃料利用機器。 - Google Patents
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Abstract
【課題】 多量の乳化剤を用いることなく、また、攪拌翼を不要とし、または攪拌翼を用いたとしてもその負荷を低減して、燃料油中に水を短時間で分散化できるエマルジョン燃料製造方法及び装置を得る。
【解決手段】 燃料油と添加水を含む混液を攪拌容器内で攪拌してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置であって、攪拌容器1に燃料油と添加水を含む混液を供給すると共に攪拌容器内の混液に第1の旋回流3を形成する噴射ノズル5と、第1の旋回流3の旋回径よりも小径の第2の旋回流7を第1の旋回流3の下方に形成する攪拌翼9と、を備えてなる。
【選択図】 図1
【解決手段】 燃料油と添加水を含む混液を攪拌容器内で攪拌してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置であって、攪拌容器1に燃料油と添加水を含む混液を供給すると共に攪拌容器内の混液に第1の旋回流3を形成する噴射ノズル5と、第1の旋回流3の旋回径よりも小径の第2の旋回流7を第1の旋回流3の下方に形成する攪拌翼9と、を備えてなる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、エマルジョン燃料製造方法、エマルジョン燃料製造装置及び該エマルジョン燃料製造装置を備えたエマルジョン燃料利用機器に関する。
軽油、重油、重質油等の燃料油に水を添加して攪拌し、燃料油中に水を分散させたエマルジョン燃料が知られている。ここで、重質油とは、常温では流動性に乏しく高温に加熱しないと流動しない油で、好ましくは常圧での沸点340℃以上の成分を90重量%以上含む次に示す油が含まれる。石油系アスファルト類およびその油の混合物、石油系アスファルト各種処理物、その中間製品、残渣及びそれらの混合物、常温で流動しない高流動点油あるいは原油、石油系タールピッチ及びその油混合物、ビチューメン類、天然アスファルト、オリノコタール、タール、残渣油。
エマルジョン燃料は、高温場に噴霧されたとき、燃料液滴中の水は瞬時に沸騰して、燃料液滴を微粒化して(ミクロ爆発)、これによって高速で高効率の燃焼を実現し、COやすすの生成を抑制できる。また、水の蒸発によって火炎温度が低下するので、排ガス中のNOxの低減効果もある。
エマルジョン燃料は、高温場に噴霧されたとき、燃料液滴中の水は瞬時に沸騰して、燃料液滴を微粒化して(ミクロ爆発)、これによって高速で高効率の燃焼を実現し、COやすすの生成を抑制できる。また、水の蒸発によって火炎温度が低下するので、排ガス中のNOxの低減効果もある。
このような特徴を有するエマルジョン燃料の製造技術に関して、アスファルトやオイルサンドなどの重質油を対象としたものとして、所定温度に保持された重質油タンク、乳化剤タンク及び水タンクから定量ポンプで供給される各原料を、スタティクミキサで予混合後、高剪断攪拌機(ここでは特殊機化工製、パイプラインホモミキサを使用)で攪拌してエマルジョン化し、温度調整器を経て重質油エマルジョンタンク7に移送するエマルジョンの製造方法がある(特許文献1参照)。
特開平8-209157号公報(段落[0016]参照)
上記特許文献1においては、燃料油中に水を分散させる手段として、高剪断攪拌機を用いている。
しかしながら、高剪断攪拌機の撹拌翼を高速回転することによる撹拌作用のみで燃料油中に水を十分分散させるためには、大型の攪拌翼が必要となり、攪拌機の負荷が大きく、攪拌翼の交換頻度が高くなり、また、電気代も高額になる。
また、攪拌翼による一重旋回流で攪拌した場合には、質量の大きい粗粒液滴が遠心力により攪拌容器の内壁に付着するため、短時間での均一混合は難しく、エマルジョン燃料の含水率をオンラインで精密制御することは困難である。特に、C重油等の高粘性燃料油の場合にはこの短時間での均一混合は難しい。
さらに、C重油等の高粘性燃料油を攪拌翼による一重旋回流で攪拌して混合するには140℃程度に加温して流動性を高める必要があり、加温のためのエネルギー、時間、設備がかかり、低質燃料を安価に利用することができない。
またさらに、乳化剤を数%程度混合する必要があるが、乳化剤を数%程度混合すると、エマルジョン燃料の価格が高くなり、また乳化剤が燃焼に悪影響を及ぼすといった問題がある。
しかしながら、高剪断攪拌機の撹拌翼を高速回転することによる撹拌作用のみで燃料油中に水を十分分散させるためには、大型の攪拌翼が必要となり、攪拌機の負荷が大きく、攪拌翼の交換頻度が高くなり、また、電気代も高額になる。
また、攪拌翼による一重旋回流で攪拌した場合には、質量の大きい粗粒液滴が遠心力により攪拌容器の内壁に付着するため、短時間での均一混合は難しく、エマルジョン燃料の含水率をオンラインで精密制御することは困難である。特に、C重油等の高粘性燃料油の場合にはこの短時間での均一混合は難しい。
さらに、C重油等の高粘性燃料油を攪拌翼による一重旋回流で攪拌して混合するには140℃程度に加温して流動性を高める必要があり、加温のためのエネルギー、時間、設備がかかり、低質燃料を安価に利用することができない。
またさらに、乳化剤を数%程度混合する必要があるが、乳化剤を数%程度混合すると、エマルジョン燃料の価格が高くなり、また乳化剤が燃焼に悪影響を及ぼすといった問題がある。
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、多量の乳化剤を用いることなく、また、攪拌翼を不要とし、または攪拌翼を用いたとしてもその負荷を低減して、燃料油と水を短時間で乳化分散できるエマルジョン燃料製造方法及び装置を得ることを目的としている。
また、上記エマルジョン燃料製造装置を用いたエマルジョン燃料利用機器を得ることを目的としている。
また、上記エマルジョン燃料製造装置を用いたエマルジョン燃料利用機器を得ることを目的としている。
(1)本発明に係るエマルジョン燃料製造方法は、燃料油と添加水を含む混液が貯留された容器内において、前記混液に二重旋回流を形成することにより前記混液を攪拌してエマルジョン化することを特徴とするものである。
(2)本発明に係るエマルジョン燃料製造装置は、燃料油と添加水を含む混液を攪拌容器内で攪拌してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置であって、前記攪拌容器に燃料油と添加水を含む混液を供給する混液供給手段と、攪拌容器内の混液に第1の旋回流を形成する第1旋回流形成手段と、該第1の旋回流の旋回径よりも小径の第2の旋回流を前記第1の旋回流の下方に形成する第2旋回流形成手段と、を備えてなることを特徴とするものである。
(3)また、上記(2)に記載のものにおいて、第1旋回流形成手段は攪拌容器の周方向に混液を噴射する噴射ノズルからなり、第2旋回流形成手段は少なくとも撹拌翼を備えてなることを特徴とするものである。
なお、第2旋回流形成手段は、攪拌翼のみから構成してもよいし、あるいは第1旋回流形成手段と同様に容器の周方向に混液を噴射する噴射ノズルと攪拌翼との2つの手段から構成してもよい。
なお、第2旋回流形成手段は、攪拌翼のみから構成してもよいし、あるいは第1旋回流形成手段と同様に容器の周方向に混液を噴射する噴射ノズルと攪拌翼との2つの手段から構成してもよい。
(4)また、上記(3)に記載のものにおいて、噴射ノズルは混液を攪拌容器内に間欠的に供給する間欠供給機能を備えてなることを特徴とするものである。
(5)また、上記(3)または(4)に記載のものにおいて、噴射ノズルを複数設けたことを特徴とするものである。
なお、複数の噴射ノズルは交番的に混液を噴射するのが望ましい。
なお、複数の噴射ノズルは交番的に混液を噴射するのが望ましい。
(6)また、上記(2)〜(5)に記載のものにおいて、第1の旋回流の平均旋回径が攪拌容器内径の0.7〜0.9倍であり、第2の旋回流の平均旋回径が攪拌容器内径の0.1〜0.3倍であることを特徴とするものである。
(7)また、上記(2)〜(6)に記載のものにおいて、攪拌容器は、その排出口に向って滑らかな曲面で縮径する縮径ノズルを備えてなることを特徴とするものである。
(8)また、上記(2)〜(7)に記載のものにおいて、添加水と燃料油を予混合する予混合槽と、該予混合槽内の添加水と燃料油を含む混液を加熱する混液加熱手段と、前記予混合槽に添加水を加熱して供給する添加水加熱供給手段と、前記予混合槽に燃料油を加熱して供給する燃料油加熱供給手段と、前記予混合槽内の混液の粘度を検出する粘度検出手段と、該粘度検出手段の検出値に基づいて前記混液加熱手段の加熱温度、前記添加水加熱供給手段の加熱温度及び/又は添加量、前記燃料油加熱供給手段の加熱温度及び/又は供給量、のうち少なくとも1つを制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
(9)また、本発明に係るエマルジョン燃料利用機器は、上記(1)〜(8)のいずれかに記載のエマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョン燃料の供給を受けて該エマルジョン燃料を利用することを特徴とするものである。
なお、エマルジョン燃料利用機器の具体例としては、ボイラ、エンジン、ガスタービン、水素製造装置等がある。
なお、エマルジョン燃料利用機器の具体例としては、ボイラ、エンジン、ガスタービン、水素製造装置等がある。
本発明においては、燃料油と添加水を含む混液が貯留された容器内において、前記混液に二重旋回流を形成し、前記混液を攪拌してエマルジョン化するようにしたことにより、多量の乳化剤を用いることなく、また、攪拌翼を不要とし、または用いたとしてもその負荷を低減して、燃料油と水を短時間で乳化分散できる。
[実施の形態1]
図1は本発明の一実施の形態に係るエマルジョン燃料製造装置の説明図である。
本実施形態に係るエマルジョン燃料製造装置は、燃料油、添加水、乳化剤を含む混液を攪拌容器1内で攪拌してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置であって、攪拌容器1に燃料油、添加水、乳化剤の混液を攪拌容器内に第1の旋回流3を形成しつつ供給する混液供給手段兼第1旋回流形成手段としての噴射ノズル5と、第1の旋回流3の旋回径よりも小径の第2の旋回流7を第1の旋回流3の下方に形成する第2旋回流形成手段としての攪拌翼9と、を備えてなるものである。
以下各構成を詳細に説明する。
図1は本発明の一実施の形態に係るエマルジョン燃料製造装置の説明図である。
本実施形態に係るエマルジョン燃料製造装置は、燃料油、添加水、乳化剤を含む混液を攪拌容器1内で攪拌してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置であって、攪拌容器1に燃料油、添加水、乳化剤の混液を攪拌容器内に第1の旋回流3を形成しつつ供給する混液供給手段兼第1旋回流形成手段としての噴射ノズル5と、第1の旋回流3の旋回径よりも小径の第2の旋回流7を第1の旋回流3の下方に形成する第2旋回流形成手段としての攪拌翼9と、を備えてなるものである。
以下各構成を詳細に説明する。
<構成の説明>
(1)攪拌容器
攪拌容器1は、略円筒形の容器本体部11と、その上方に形成された上方に向って縮径する縮径ノズル部13と、容器本体部11の下方に形成された縮径部15から構成される。
縮径ノズル部13は、上方に向って延びる内側に凸の滑らかな曲面で構成され、その上端部が液体(エマルジョン燃料又はエマルジョン化される前の混液等)の出口になっている。
縮径ノズル部13の出口側には制御弁17が設けられ、縮径ノズル部13から排出される液体をエマルジョン燃料利用機器側に連通する配管19または噴射ノズル5側に戻す戻り配管21に適宜振り分ける。
(1)攪拌容器
攪拌容器1は、略円筒形の容器本体部11と、その上方に形成された上方に向って縮径する縮径ノズル部13と、容器本体部11の下方に形成された縮径部15から構成される。
縮径ノズル部13は、上方に向って延びる内側に凸の滑らかな曲面で構成され、その上端部が液体(エマルジョン燃料又はエマルジョン化される前の混液等)の出口になっている。
縮径ノズル部13の出口側には制御弁17が設けられ、縮径ノズル部13から排出される液体をエマルジョン燃料利用機器側に連通する配管19または噴射ノズル5側に戻す戻り配管21に適宜振り分ける。
(2)噴射ノズル
噴射ノズル5は、本発明の第1旋回流形成手段を構成している。噴射ノズル5は、図1のA−A断面図である図2に示すように、容器本体部11の上部周壁に、該噴射ノズル5から噴射される液体によって容器本体内の液体に旋回流が形成できるように設置されている。具体的には、噴射ノズル5は、噴射ノズル5から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Dの0.7〜0.9倍の径d1の同心円23の接線方向に向くように設置されている。このように設置された噴射ノズル5から混液が噴射されると、攪拌容器内に液体が満たされた状態では、噴射ノズル5からの噴射流によって攪拌容器内に第1の旋回流3が発生する。
噴射ノズル5から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Dの0.7〜0.9倍の径d1の同心円23の接線方向に向くように設置すると、第1の旋回流3の旋回平均径が攪拌容器内径の0.7〜0.9倍となる。
噴射ノズル5は、本発明の第1旋回流形成手段を構成している。噴射ノズル5は、図1のA−A断面図である図2に示すように、容器本体部11の上部周壁に、該噴射ノズル5から噴射される液体によって容器本体内の液体に旋回流が形成できるように設置されている。具体的には、噴射ノズル5は、噴射ノズル5から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Dの0.7〜0.9倍の径d1の同心円23の接線方向に向くように設置されている。このように設置された噴射ノズル5から混液が噴射されると、攪拌容器内に液体が満たされた状態では、噴射ノズル5からの噴射流によって攪拌容器内に第1の旋回流3が発生する。
噴射ノズル5から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Dの0.7〜0.9倍の径d1の同心円23の接線方向に向くように設置すると、第1の旋回流3の旋回平均径が攪拌容器内径の0.7〜0.9倍となる。
噴射ノズル5に連結される混液供給管26には制御弁27が設置され、戻り配管21から戻された混液、または、新たに供給される燃料油、添加水、乳化剤を含む混液が選択的に供給される。制御弁27は図示しない制御手段によって制御される。
(3)攪拌翼
攪拌翼9は本発明における第2旋回流形成手段を構成する。攪拌翼9は、容器本体底部に設置され、容器本体底部の外側に設置されたモータ25によって回転可能に設置されている。攪拌翼9を回転させることによって容器本体下部に第2旋回流7が発生するが、この第2旋回流7の平均旋回径d2は攪拌容器内径Dの0.1〜0.3倍であることが望ましい。
ここで、攪拌翼9の直径dfと平均旋回径d2の間には、図3に示すように、d2=df/2の関係がある。したがって、第2旋回流7の平均旋回径を攪拌容器内径Dの0.1〜0.3倍にするには、攪拌翼9の直径dfを攪拌容器内径の0.2〜0.6倍にすればよい。
攪拌翼9の直径dfをこのような径にすることで、攪拌翼9の負荷を軽減して消費電力を軽減でき、また、攪拌翼9の損耗を抑制でき、メンテナンスコストを低減できる。
攪拌翼9は本発明における第2旋回流形成手段を構成する。攪拌翼9は、容器本体底部に設置され、容器本体底部の外側に設置されたモータ25によって回転可能に設置されている。攪拌翼9を回転させることによって容器本体下部に第2旋回流7が発生するが、この第2旋回流7の平均旋回径d2は攪拌容器内径Dの0.1〜0.3倍であることが望ましい。
ここで、攪拌翼9の直径dfと平均旋回径d2の間には、図3に示すように、d2=df/2の関係がある。したがって、第2旋回流7の平均旋回径を攪拌容器内径Dの0.1〜0.3倍にするには、攪拌翼9の直径dfを攪拌容器内径の0.2〜0.6倍にすればよい。
攪拌翼9の直径dfをこのような径にすることで、攪拌翼9の負荷を軽減して消費電力を軽減でき、また、攪拌翼9の損耗を抑制でき、メンテナンスコストを低減できる。
<動作説明>
上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
制御弁17によって縮径ノズル13の出口と戻り配管21を連通させ、制御弁27によって燃料油(この実施形態では比較的粘度の低いA重油を用いる。)と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液の供給管26と噴射ノズル5とを連通させる。
この状態で、燃料油と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液を噴射ノズル5に供給し、噴射ノズル5から攪拌容器内に混液を噴射する。噴射ノズル5から供給された混液が攪拌容器1の攪拌翼9よりも上位置にくると、モータ25を稼動して攪拌翼9を回転させる。このとき、攪拌翼9の回転数は図示しない制御手段によって適宜最適値に調整する。攪拌容器内が混液で満たされた状態になると、制御弁27を操作して混液供給経路を閉止し、戻り配管21と噴射ノズル5を連通させ、噴射ノズル5、攪拌容器1、戻り配管21、噴射ノズル5という循環経路を形成する。そして、混液を、循環経路内に循環させながら攪拌容器1内で攪拌してエマルジョン化する。
上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
制御弁17によって縮径ノズル13の出口と戻り配管21を連通させ、制御弁27によって燃料油(この実施形態では比較的粘度の低いA重油を用いる。)と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液の供給管26と噴射ノズル5とを連通させる。
この状態で、燃料油と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液を噴射ノズル5に供給し、噴射ノズル5から攪拌容器内に混液を噴射する。噴射ノズル5から供給された混液が攪拌容器1の攪拌翼9よりも上位置にくると、モータ25を稼動して攪拌翼9を回転させる。このとき、攪拌翼9の回転数は図示しない制御手段によって適宜最適値に調整する。攪拌容器内が混液で満たされた状態になると、制御弁27を操作して混液供給経路を閉止し、戻り配管21と噴射ノズル5を連通させ、噴射ノズル5、攪拌容器1、戻り配管21、噴射ノズル5という循環経路を形成する。そして、混液を、循環経路内に循環させながら攪拌容器1内で攪拌してエマルジョン化する。
ここで、攪拌容器1内におけるエマルジョン化のメカニズムを図1に基づいて説明する。
噴射ノズル5から混液が攪拌容器内に噴射されることによって、攪拌容器内の混液に水平方向に第1の旋回流3が形成される。また、攪拌翼9を回転することによって、第1の旋回流の平均旋回径よりも小径の第2の旋回流7が第1の旋回流の下方に形成される。
このように、第1の旋回流3と第2の旋回流7からなる二重旋回流が形成されることで、図1に示すように、第1の旋回流3の外周側から攪拌容器底部へ向かうと共に、第2の旋回流7の内側を通過して上方に向う二次流れ31が形成される。
噴射ノズル5から混液が攪拌容器内に噴射されることによって、攪拌容器内の混液に水平方向に第1の旋回流3が形成される。また、攪拌翼9を回転することによって、第1の旋回流の平均旋回径よりも小径の第2の旋回流7が第1の旋回流の下方に形成される。
このように、第1の旋回流3と第2の旋回流7からなる二重旋回流が形成されることで、図1に示すように、第1の旋回流3の外周側から攪拌容器底部へ向かうと共に、第2の旋回流7の内側を通過して上方に向う二次流れ31が形成される。
第1の旋回流3によって混液の攪拌がなされるが、このとき大きな液滴あるいは水を多く含む液滴のように質量の大きいものが遠心力によって外周側に移動し、これが二次流れ31によって下方に移動し、攪拌翼9によって攪拌される。このとき、攪拌翼9のせん断作用によって液滴がさらに微粒化されて再び上方に移動し、第1の旋回流3によって攪拌される。このような攪拌容器1内での循環により、混液は燃料油中に水滴のあるいわゆるW/O型エマルジョンになる。このW/O型エマルジョンのうち、微粒径のものは質量が小さいので、第1の旋回流3の遠心力で周方向に移動することなく、上方の縮径ノズル側に流れる上向流に乗って排出口へと移動する。このとき、縮径ノズル13は下流側、すなわち上方に行くに従って縮径していることから、下流側に進行するに従って液体は旋回速度を増し、せん断力が作用して微粒化が促進される。
一定時間上記のような循環を行なった後、W/O型エマルジョンが形成されたら、縮径ノズル13の先端部の制御弁17をエマルジョン燃料利用側に開放する。これによって、エマルジョン化された液体が縮径ノズル13から排出され、エマルジョン燃料として利用される。
噴射ノズル5からは新たな混液が供給され、第1の旋回流3と二次流れ31の作用によって、微粒化されるまで攪拌容器内を循環する。そして、微粒化がされたものは、上向流に乗って縮径ノズル13側に移動し、縮径ノズル13によってさらに微粒化されてエマルジョン燃料利用機器側に供給される。
噴射ノズル5からは新たな混液が供給され、第1の旋回流3と二次流れ31の作用によって、微粒化されるまで攪拌容器内を循環する。そして、微粒化がされたものは、上向流に乗って縮径ノズル13側に移動し、縮径ノズル13によってさらに微粒化されてエマルジョン燃料利用機器側に供給される。
以上のように、本実施の形態においては、攪拌容器内において噴射ノズル5による第1の旋回流3と攪拌翼9による第2の旋回流7からなる二重旋回流を発生させ、さらに二次流れを発生させて燃料油、添加水、乳化剤の攪拌を行なうようにしたので、従来例のように攪拌翼のみによって攪拌する場合に比較して、液滴の微粒化が促進されて乳化分散されるので、攪拌翼を小型化できトルクを小さくできることからその電力消費量を低減できる。また、トルク軽減により、攪拌翼の損耗を抑制でき、メンテナンスのコストを低減できる。
また、本実施の形態においては、攪拌容器内において二重旋回流を発生させて燃料油、添加水、乳化剤の攪拌を行なうようにしたので、大きな液滴あるいは水を多く含む液滴のように質量の大きいものが選択的に攪拌容器内に長時間循環して微粒化が図られ、微粒化されたものが選択的に排出される。このため、エマルジョン燃料を短時間で製造できる。そのため、従来のように長時間かけてエマルジョン燃料を製造する場合にはエマルジョン燃料を製造しつつそれをそのまま燃料として使用するというオンライン化ができなかったが、本実施の形態によれば、図1に示すように、攪拌容器1で製造したエマルジョン燃料を、大容量の貯留タンク等を介することなく直接、例えばボイラ等のエマルジョン燃料利用機器に供給して利用できる。
また、本実施の形態では、排出側に縮径ノズル13を設けたので、攪拌容器1からエマルジョン燃料を排出の際にもさらに旋回流によるせん断力を作用させて微粒化ができる。
また、上記の実施の形態においては、エマルジョン燃料供給系として、添加水と燃料油と乳化剤と供給して、エマルジョン燃料を製造する例を示したが、エマルジョン燃料を製造して直ちに燃焼させるような場合等乳化分散を維持する必要がない場合には乳化剤の供給を省いてもよい。
また、本実施の形態では、排出側に縮径ノズル13を設けたので、攪拌容器1からエマルジョン燃料を排出の際にもさらに旋回流によるせん断力を作用させて微粒化ができる。
また、上記の実施の形態においては、エマルジョン燃料供給系として、添加水と燃料油と乳化剤と供給して、エマルジョン燃料を製造する例を示したが、エマルジョン燃料を製造して直ちに燃焼させるような場合等乳化分散を維持する必要がない場合には乳化剤の供給を省いてもよい。
なお、上記の実施の形態においては、第2旋回流形成手段として攪拌翼9を設置する例に挙げたが、攪拌翼9に代えて噴射ノズル5と同様の噴射ノズルを設けてもよい。この場合には、第2の旋回流の平均旋回径を第1の旋回流の平均旋回径よりも小径にするために、新たに設ける噴射ノズルは噴射ノズル5よりも中心寄りに混液を噴射するようにする必要がある。
なお、噴射ノズルと攪拌翼を併用するようにしてもよい。
なお、噴射ノズルと攪拌翼を併用するようにしてもよい。
また、上記の実施の形態においては、噴射ノズル5から混液を定常的に噴射する例を示したが、噴射ノズル5から混液を非定常的、すなわち噴射速度に大小の差を設けたり、間欠的に噴射したりするようにしてもよい。図4は噴射ノズル5から混液を間欠的に噴射する際の、噴射速度と時間との関係を示したグラフであり、縦軸が噴射速度を示し、横軸が時間を示している。なお、図4中の破線は噴射ノズル5から混液を定常的に噴射する場合の噴射速度を示している。
また、図5は噴射ノズル5から混液を間欠的に噴射したときの混液の状態を模式的に示したものである。
また、図5は噴射ノズル5から混液を間欠的に噴射したときの混液の状態を模式的に示したものである。
図4に示すように、噴射ノズル5から混液を間欠的に噴射することで、噴射する液体の最大流速を大きくすることができ、流速が大きくなったことによる巻き込み作用によって攪拌効果をより高めることができる。また、間欠的に噴射することで、最大流速を大きくでき、これが旋回流の流速増加に寄与し、攪拌力を大きくすることができる。
[実施の形態2]
図6は本発明の他の実施の形態の説明図である。本実施の形態においては、図6に示すように、第1旋回流形成手段としての噴射ノズルを、第1噴射ノズル5aと第2噴射ノズル5bの2つの噴射ノズルから構成し、各噴射ノズルから間欠的に、かつ2つの噴射ノズルから交番的に混液を噴射するようにしたものである。ここで、各噴射ノズルから間欠的に、かつ2つの噴射ノズルから交番的に混液を噴射するとは、図7に示すように、各噴射ノズル5a、5bはそれぞれ噴射速度を変えながら間欠的に混液を噴射し、一方の噴射ノズル5aの噴射速度がゼロのときに、他方の噴射ノズル5bの噴射ノズルの噴射速度が最大になるようにすることである。
図6は本発明の他の実施の形態の説明図である。本実施の形態においては、図6に示すように、第1旋回流形成手段としての噴射ノズルを、第1噴射ノズル5aと第2噴射ノズル5bの2つの噴射ノズルから構成し、各噴射ノズルから間欠的に、かつ2つの噴射ノズルから交番的に混液を噴射するようにしたものである。ここで、各噴射ノズルから間欠的に、かつ2つの噴射ノズルから交番的に混液を噴射するとは、図7に示すように、各噴射ノズル5a、5bはそれぞれ噴射速度を変えながら間欠的に混液を噴射し、一方の噴射ノズル5aの噴射速度がゼロのときに、他方の噴射ノズル5bの噴射ノズルの噴射速度が最大になるようにすることである。
本実施の形態のように、複数の噴射ノズルを設けることで、第1の旋回流を安定的に発生させることができる。また、第1噴射ノズル5aと第2噴射ノズル5bからの液体の噴射を図7に示すように、各噴射ノズルから間欠的に、かつ2つの噴射ノズルから交番的に混液を噴射することにより、間欠的な噴射による攪拌効果を発揮しつつ、交番的な噴射によって常に旋回流を形成する噴射力が作用することになるので、旋回流を安定的に発生させることができる。
[実施の形態3]
図8は本発明の他の実施の形態の説明図であり、図8において、実施の形態1を示した図1と同一部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態のエマルジョン燃料製造装置は、特に粘度の高いC重油や重質油を燃料油として用いた場合に好適なものであって、実施の形態1に示した攪拌容器1に加えて、添加水と燃料油と乳化剤の供給を受けてこれらを予混合する予混合槽35を備えている。予混合槽35には攪拌羽根37、ヒータ等からなる槽加熱手段39、予混合槽内の混液の粘度を検出する粘度検出手段41、予混合槽内の混液の温度を検出する温度検出手段43を備えている。
粘度検出手段41としては、回転トルク式粘度計等、リアルタイムで粘度を検出できるものを用いる。
図8は本発明の他の実施の形態の説明図であり、図8において、実施の形態1を示した図1と同一部分には同一の符号を付してある。
本実施の形態のエマルジョン燃料製造装置は、特に粘度の高いC重油や重質油を燃料油として用いた場合に好適なものであって、実施の形態1に示した攪拌容器1に加えて、添加水と燃料油と乳化剤の供給を受けてこれらを予混合する予混合槽35を備えている。予混合槽35には攪拌羽根37、ヒータ等からなる槽加熱手段39、予混合槽内の混液の粘度を検出する粘度検出手段41、予混合槽内の混液の温度を検出する温度検出手段43を備えている。
粘度検出手段41としては、回転トルク式粘度計等、リアルタイムで粘度を検出できるものを用いる。
また、予混合槽35には添加水供給管45、燃料油供給管47、乳化剤供給管49が接続されている。添加水供給管45には添加水を加熱して80℃〜120℃に調整できる添加水加熱手段51が設けられ、燃料油供給管47には燃料油を加熱する燃料油加熱手段53が設けられている。
さらに、予混合槽35には攪拌容器1に連通する混液供給管22が接続されている。
またさらに、粘度検出手段41及び温度検出手段43の検出値に基づいて、槽加熱手段39、添加水加熱手段51、燃料油加熱手段53のそれぞれの加熱を制御する制御手段55が設けられている。
また、混液供給管22、戻り配管21、攪拌容器1には混液またはエマルジョン燃料を保温するための加熱手段が設けられている。
さらに、予混合槽35には攪拌容器1に連通する混液供給管22が接続されている。
またさらに、粘度検出手段41及び温度検出手段43の検出値に基づいて、槽加熱手段39、添加水加熱手段51、燃料油加熱手段53のそれぞれの加熱を制御する制御手段55が設けられている。
また、混液供給管22、戻り配管21、攪拌容器1には混液またはエマルジョン燃料を保温するための加熱手段が設けられている。
上記のように構成された本実施の形態においては、予混合槽35に加熱された添加水、加熱された燃料油、乳化剤が供給され、これらが攪拌羽根37によって混合される。予混合槽35においては、混液の粘度、温度が検出され、これら検出値に基づいて混液の粘度、温度を所定の範囲にするように制御手段55によって予混合槽35の温度、添加水の温度、燃料油の温度が制御される。
そして、これらが最適値になった後、予混合槽35内の混液を攪拌容器1側に供給して、実施の形態1と同様の動作によってエマルジョン燃料を製造する。
そして、これらが最適値になった後、予混合槽35内の混液を攪拌容器1側に供給して、実施の形態1と同様の動作によってエマルジョン燃料を製造する。
本実施形態においては、予混合槽35を設け、この予混合槽35において添加水の温度、燃料油の温度、さらには予混合槽35の温度を調整することにより、予混合槽35で予混合される混液の粘度を調整するようにしたので、C重油や重質油のような粘度の高い燃料油からエマルジョン燃料を効率的に製造することができる。
1 攪拌容器
3 第1の旋回流
5 噴射ノズル
7 第2の旋回流
9 攪拌翼
13 縮径ノズル部
35 予混合槽
39 槽加熱手段
41 粘度検出手段
51 添加水加熱手段
53 燃料油加熱手段
55 制御手段
3 第1の旋回流
5 噴射ノズル
7 第2の旋回流
9 攪拌翼
13 縮径ノズル部
35 予混合槽
39 槽加熱手段
41 粘度検出手段
51 添加水加熱手段
53 燃料油加熱手段
55 制御手段
Claims (9)
- 燃料油と添加水を含む混液が貯留された攪拌容器内において、前記混液に二重旋回流を形成することにより前記混液を攪拌してエマルジョン化することを特徴とするエマルジョン燃料製造方法。
- 燃料油と添加水を含む混液を攪拌容器内で攪拌してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置であって、前記攪拌容器に燃料油と添加水を含む混液を供給する混液供給手段と、攪拌容器内の混液に第1の旋回流を形成する第1旋回流形成手段と、該第1の旋回流の旋回径よりも小径の第2の旋回流を前記第1の旋回流の下方に形成する第2旋回流形成手段と、を備えてなることを特徴とするエマルジョン燃料製造装置。
- 第1旋回流形成手段は攪拌容器の周方向に混液を噴射する噴射ノズルからなり、第2旋回流形成手段は少なくとも撹拌翼を備えてなることを特徴とする請求項2記載のエマルジョン燃料製造装置。
- 噴射ノズルは混液を攪拌容器内に間欠的に供給する間欠供給機能を備えてなることを特徴とする請求項3に記載のエマルジョン燃料製造装置。
- 噴射ノズルを複数設けたことを特徴とする請求項3または4に記載のエマルジョン燃料製造装置。
- 第1の旋回流の平均旋回径が攪拌容器内径の0.7〜0.9倍であり、第2の旋回流の平均旋回径が攪拌容器内径の0.1〜0.3倍であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料製造装置。
- 攪拌容器は、その排出口に向って滑らかな曲面で縮径する縮径ノズルを備えてなることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料製造装置。
- 添加水と燃料油を予混合する予混合槽と、該予混合槽内の添加水と燃料油を含む混液を加熱する混液加熱手段と、前記予混合槽に添加水を加熱して供給する添加水加熱供給手段と、前記予混合槽に燃料油を加熱して供給する燃料油加熱供給手段と、前記予混合槽内の混液の粘度を検出する粘度検出手段と、該粘度検出手段の検出値に基づいて前記混液加熱手段の加熱温度、前記添加水加熱供給手段の加熱温度及び/又は添加量、前記燃料油加熱供給手段の加熱温度及び/又は供給量、のうち少なくとも1つを制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項2〜7のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料製造装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料製造装置を備え、該エマルジョン燃料製造装置で製造されたエマルジョン燃料の供給を受けて該エマルジョン燃料を利用するエマルジョン燃料利用機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004298005A JP2006111666A (ja) | 2004-10-12 | 2004-10-12 | エマルジョン燃料製造方法、エマルジョン燃料製造装置及び該エマルジョン燃料製造装置を備えたエマルジョン燃料利用機器。 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP (1) | JP2006111666A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008133428A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Korea X Oil Co Ltd | 代替乳化燃料及びその製造方法 |
WO2009014147A1 (ja) | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Yamato Ecology Corporation | 水エマルジョン製造装置 |
JP2012046585A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃料油の粘度調整装置及びそれを備える燃料供給装置 |
CN115463600A (zh) * | 2022-10-18 | 2022-12-13 | 安徽理工大学 | 一种药剂与矿浆高效混合调浆装置及方法 |
-
2004
- 2004-10-12 JP JP2004298005A patent/JP2006111666A/ja active Pending
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CN115463600B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-07-21 | 安徽理工大学 | 一种药剂与矿浆高效混合调浆装置及方法 |
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