JP2013018867A

JP2013018867A - 液体燃料及びその製造方法

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Publication number: JP2013018867A
Application number: JP2011153107A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Kawasaki; 嘉光川▲崎▼
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】炭酸ガスの発生量を抑制し、ボイラー等の運転コストを低減することができる液体燃料、及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の液体燃料は、石油化学燃料、水、及び酸素が混在し、懸濁液化していることを特徴とする。前記石油化学燃料としては、重油が挙げられる。前記液体燃料の全量を１００重量部としたとき、前記水の配合量は、１０〜７５重量部の範囲にあることが好ましい。本発明の液体燃料は、石油化学燃料及び水の混合物を懸濁液化する工程と、酸素を付加する工程と、を有する製造方法により製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、発電、工業用ボイラー、ゴミ焼却炉、暖房ボイラー等で使用できる液体燃料、及びその製造方法に関する。

従来、火力発電所、ゴミ焼却炉、工業用のボイラー等は、重油を燃料として使用してきた。なお、本発明に関連する文献は発見されていない。

重油を燃焼させると、大量の炭酸ガス（ＣＯ₂）が発生する。この炭酸ガスは地球温暖化を促進するため、地球規模での問題となっている。また、原油価格高騰により、ボイラー等の燃料コストが高くなっている。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、炭酸ガスの発生量を抑制し、ボイラー等の運転コストを低減することができる液体燃料、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の液体燃料は、石油化学燃料、水、及び酸素が混在し、懸濁液化していることを特徴とする。本発明の液体燃料は、重油等と比べて、燃焼時に生じる排ガス中の炭酸ガス量を低減することができる。そのことにより、地球温暖化等の環境問題を改善することができる。また、本発明の液体燃料を燃焼させたときに生じるエネルギーは、重油等に比べて高い。そのため、液体燃料の消費量を低減することができ、結果として、火力発電所、工業用のボイラー、ゴミ焼却炉等の運転コストを低減することができる。

本発明の液体燃料は、酸素を、例えば、微細な気泡（例えばマイクロサイズ、又はナノサイズの気泡）として含んでいることが好ましい。気泡には、酸素以外の空気の成分（例えば、窒素等）を含んでいてもよい。また、本発明の液体燃料は、酸素が液中に溶存していてもよい。酸素の付加量は、例えば、液体燃料１００重量部に対し、０．００１〜０．０２重量部の範囲が好ましい。

前記石油化学燃料としては、様々なものを用いることができ、例えば、ジェット燃料、ガソリン、灯油、軽油、重油（Ａ重油、Ｃ重油）等を用いることができる。
前記液体燃料の全量を１００重量部としたとき、前記水の配合量は、１０〜７５重量部の範囲にあることが好ましい。水の配合量は、用途に応じて調整することができる。液体燃料の配合例としては、例えば、以下のものが挙げられる。
(i)Ａ重油８０重量部と、水２０重量部とを含む液体燃料。ディーゼルエンジン用とすることができる。
(ii) Ａ重油７０〜８０重量部と、水２０〜３０重量部とを含む液体燃料。ボイラー用とすることができる。
(iii) Ｃ重油７０〜８０重量部と、水２０〜３０重量部とを含む液体燃料。火力発電用、及び工業用大型ボイラー用とすることができる。

本発明の液体燃料は、例えば、前記石油化学燃料及び前記水の混合物を懸濁液化する工程と、酸素を付加する工程と、を有する製造方法により製造できる。
前記懸濁液化する工程は、例えば、前記石油化学燃料及び前記水の混合物を、高速回転機を用いて分散させる工程とすることができる。

また、前記懸濁液化する工程の後に、さらに、ナノバブル機を用いて分散する工程を有していてもよい。酸素の付加は、このナノバブル機を用いて分散する工程中に行ってもよいし、この工程の前、又は、この工程の後に行ってもよい。ナノバブル機を用いて分散する工程では、石油化学燃料及び水の粒子を一層微細化することができる。また、ナノバブル機を用いて分散する工程中に酸素を付加する場合は、酸素の泡を微細化（例えばマイクロ化、又はナノ化）することができる。

酸素を付加する工程では、例えば、空気中の酸素（酸素以外の空気の成分（例えば、窒素等）を含んでいてもよい）を付加することができる。

液体燃料を製造するために用いる設備の構成を表す説明図である。

本発明の実施形態を説明する。

１．液体燃料の製造方法及び使用方法
液体燃料を製造する方法を図１に基づいて説明する。図１は、液体燃料を製造するために用いる設備の構成を表す説明図である。

まず、源水を浄水器１により浄化する。源水とは、池の水、川の水、地下水、工業用水、水道水等の水である。浄水器１は、ろ過により、源水中の異物を取り除く、一般的な装置である。浄化後の水は、定量ポンプ３により、高速分散混合機５に送られる。一方、重油タンク７から、Ａ重油を、定量ポンプ９により、高速分散混合機５に送る。高速分散混合機５におけるＡ重油と浄水との重量比は、Ａ重油８０重量部に対し、浄水２０重量部である。

高速分散混合機５は、回転翼を備えた公知の混合機であり、回転翼の回転数を２０００〜５０００ｒｐｍの範囲で設定できる。高速分散混合機５は連続運転され、Ａ重油及び浄水の混合物は、高速分散混合機５を通過するときに分散微粒化（懸濁液化）される（以下、分散微粒化されたものを、分散微粒化物とする）。高速分散混合機５の回転数２０００ｒｐｍでの処理能力は２０Ｌ／ｍｉｎであり、５０００ｒｐｍでの処理能力は５０Ｌ／ｍｉｎである。なお、工業化する際は、高速分散混合機５をサイズアップすることが可能である。

高速分散混合機５を通過した分散微粒化物は、ナノタンク１１に送られる。ナノタンク１１は、モータ１３で駆動される攪拌翼１５を備えており、ナノタンク１１中の分散微粒化物は、攪拌翼１５により緩やかに攪拌される。また、ナノタンク１１の近傍に、公知のナノバブル機１７が設置されており、ナノタンク１１中の分散微粒化物は、一旦、ナノバブル機１７に入り、その後、再びナノタンク１１に戻る（外部循環する）。分散微粒化物は、ナノバブル機１７において、更に微粒化される。また、ナノバブル機１７には、空気（酸素を含む）が供給され、空気は、分散微粒化物に付加される。付加された空気は、微細な気泡として、分散微粒化物中に含まれる。また、空気は、分散微粒化物の液中にも溶存していると考えられる。

ナノタンク１１及びナノバブル機１７による処理が一定時間行われた分散微粒化物（以下、これを液体燃料αとする）は、ナノタンク１１から、ボイラー等へ供給され、ボイラー等の燃料となる。なお、ボイラーは、重油用に設計されたものをそのまま用いることができ、改造しなくてもよい。

２．液体燃料αが奏する効果を確かめるための試験
（１）二酸化炭素ガス等の発生量に関する試験
液体燃料αをボイラーで燃焼させ、そのとき生じた排ガス中に占める二酸化炭素ガスの比率（ｖ／ｖ％）を測定した。また、同じ条件で、Ａ重油を燃焼させ、そのとき生じた排ガス中に占める二酸化炭素ガスの比率（ｖ／ｖ％）を測定した。二酸化炭素ガスの測定方法は、ＪＩＳｋ０１５１（非分散形赤外線吸収方式）でおこなった。また、その他、表１に示す各項目の測定を行った。なお、試験は、株式会社総合水研究所に委託して行った。試験結果を表１に示す。

この表１から明らかなとおり、液体燃料αを燃焼させたときに生じる排ガスは、Ａ重油を燃焼させたときに生じる排ガスよりも、二酸化炭素ガスの比率が遙かに低かった。具体的には、液体燃料αを燃焼させたときに生じる排ガスでは、Ａ重油を燃焼させたときに生じる排ガスに比べて、下記の数式で示すように、二酸化炭素ガスの量が９．０％も減少していた。
（数式）：（（１１−１０）／１１）×１００＝９．０（％）
よって、液体燃料αを用いれば、二酸化炭素ガスの放出量を削減することができ、地球温暖化等の環境問題を改善することができる。

また、上記表１から明らかなとおり、液体燃料αを燃焼させたときに生じる排ガスは、Ａ重油を燃焼させたときに生じる排ガスよりも、窒素酸化物濃度、及び硫黄酸化物濃度が遙かに低かった。よって、液体燃料αを用いれば、窒素酸化物、及び硫黄酸化物の放出量を削減することができ、酸性雨等の環境問題を改善することができる。

（２）燃焼により発生する熱量に関する試験
液体燃料αをボイラーに供給して燃焼させ、そのとき生じた熱量により、水を加熱し、蒸発させた。また、同じ条件で、Ａ重油を燃焼させ、そのとき生じた熱量により、水を加熱し、蒸発させた。液体燃料αとＡ重油のそれぞれについて、燃焼時間、燃料消費量、水の蒸発量、燃料１Ｌあたりの水の蒸発量を測定した。試験における水蒸気圧力は一定とした。なお、試験は、株式会社総合水研究所に委託して行った。試験結果を表２に示す。表２において「水の蒸発比」の欄は、燃料１Lあたりの水蒸発量について、Ａ重油を用いた場合の値を１００としたときの比率である。また、表２において、（一定の蒸気圧下における）燃料１Ｌ当りの水の蒸発量の項目は、Ａ重油純分当りの数値である。

表２から明らかなように、１Ｌの液体燃料αを燃焼させたときに蒸発させる水の量（すなわち発生する熱量）は、同量のＡ重油を燃焼させたときに蒸発させる水の量よりも遙かに多かった。このように、液体燃料αは、少量の使用でも高い熱量を発生させることができるため、燃料の消費量を低減することができる。また、その結果として、燃料を用いて生産される電力や蒸気の価格を低下させることができる。

また、上記表１に示す二酸化炭素濃度と、上記表２に示す熱の発生量とから、単位熱量当りの二酸化炭素排出量を計算すると、液体燃料ａの値は、Ａ重油の値に比べて、約３０％も低い。

基本的には前記実施例１と同様にして、液体燃料を製造した。ただし、本実施例２では、水とＡ重油との混合比率を表３に示すものとした。

表３に示す液体燃料も、前記実施例１における液体燃料αと略同様の性質を示した。
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。

例えば、Ａ重油の代わりに、Ｃ重油、ガソリン、灯油、軽油等を用いることができる。

１・・・浄水器、３・・・定量ポンプ、５・・・高速分散混合機、７・・・重油タンク、
９・・・定量ポンプ、１１・・・ナノタンク、１３・・・モータ、１５・・・攪拌翼、
１７・・・ナノバブル機

Claims

石油化学燃料、水、及び酸素が混在し、懸濁液化していることを特徴とする液体燃料。
前記石油化学燃料が重油であることを特徴とする請求項１記載の液体燃料。
前記液体燃料の全量を１００重量部としたとき、前記水の配合量が１０〜７５重量部の範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体燃料。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体燃料の製造方法であって、
前記石油化学燃料及び前記水の混合物を懸濁液化する工程と、酸素を付加する工程と、を有することを特徴とする液体燃料の製造方法。
前記懸濁液化する工程は、前記石油化学燃料及び前記水の混合物を、高速回転機を用いて分散させる工程であることを特徴とする請求項４記載の液体燃料の製造方法。
前記懸濁液化する工程の後に、さらに、ナノバブル機を用いて分散する工程を有することを特徴とする請求項４又は５記載の液体燃料の製造方法。