JP3103923B2 - エマルジョン燃料 - Google Patents

エマルジョン燃料

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JP3103923B2
JP3103923B2 JP11500512A JP50051299A JP3103923B2 JP 3103923 B2 JP3103923 B2 JP 3103923B2 JP 11500512 A JP11500512 A JP 11500512A JP 50051299 A JP50051299 A JP 50051299A JP 3103923 B2 JP3103923 B2 JP 3103923B2
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セク リー、コン
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、エマルジョン燃料に関するものである。よ
り詳細には、燃料の燃焼を最適化させるため燃焼可能な
通常のオイルに特別な成分等を含んだ水を混合させてな
るエマルジョン燃料に関するものである。
背景技術 これまで国内の産業体で主に用いられてきた燃料の大
部分は、バンカー油と化石燃料等が主流を成してきた
が、かかる燃料を燃焼させる場合には、窒素酸化物(NO
X)、硫黄酸化物(SOX)、一酸化炭素(CO)、粉塵等の
ような公害物質が排出され快適な環境を汚染させる主原
因となってきた。
これに対し、政府では都心圏等の大気公害物質の低減
のためガス、灯油、ガソリン等のような燃料の使用を提
案して法令により強制化させている実情であるのみなら
ず、大気環境の汚染物質を減少させるための多角的な研
究と共に代替燃料や装置に関する開発事業等が活発に行
われるようになった。
しかしながら、このような燃料は価格が高いだけでは
なく、公害物質の排出量の減少が十分でないし、エネル
ギー節約にも大いに寄与すると言えない。
最近では、大気公害防止対策の一環として燃料油に水
を混合させたエマルジョン燃料の使用に関する多数の研
究が行われているし、エマルジョン燃料がエネルギー効
率の向上と公害防止とに相当な効果があるものと証明さ
れた。
エマルジョン燃料の燃焼側面からの利点は次のようで
ある。燃料油に水を混合させたエマルジョン燃料は、オ
イル中に微細な水滴を含有している油中水滴型(water
in oil)と水中に微細な油滴を含有している水中油
滴型(oil in water)で二つの種類があり、燃料用で
用いられるエマルジョンは一般的に油中水滴型が用いら
れる。このような油中水滴型エマルジョン燃料は、燃焼
の際、水蒸気がオイルを細かく潰してオイルの表面積を
広げ、これによりオイルと空気との接触面積を増大させ
完全燃焼させる利点を有する。
しかしながら、上記のような効果を得るため、エマル
ジョン燃料は、最適の燃料油/水の割合を維持してエマ
ルジョンを安定な状態に維持させなければならない。特
に、ボイラー等の燃焼負荷が変動される際には、燃料油
/水の混合割合に対する最適状態の調整が要求されるの
で、燃料油/水の混合調節装置が必要であるという問題
点を有する。
発明の開示 本発明は、燃料の燃焼の際、燃焼を最適化させて窒素
酸化物等の公害物質排出量を減少させ、且つ燃焼効率が
高いのでエネルギー節減効果があり、オイル/水の混合
割合を一定に維持させるようにする特別な調節装置なく
簡単に小、中、大型ボイラーに用いられるエマルジョン
燃料を提供するものである。
本発明は、水100重量部に対し陰イオン界面活性剤0.0
1〜1.0重量部、ポリエチレンオキサイド0.01〜0.5重量
部及びマトチル(mathothyl)0.001乃至0.2重量部を含
んだ混合物を10〜50重量%割合で通常の燃焼可能なオイ
ルに混合させたことを特徴とするエマルジョン燃料であ
る。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、水100重量部に対し陰イオン界面活性剤0.0
1〜1.0重量部、ポリエチレンオキサイド0.01〜0.5重量
部及びセルロースエーテル0.001〜0.2重量部を含んだ混
合物を10〜50重量%割合で通常の燃焼可能なオイルに混
合させたことを特徴とするエマルジョン燃料として、燃
焼を最適化させて窒素酸化物等の公害物質排出量を減少
させ、且つ燃焼効率が高いのでエネルギー節減効果があ
り、オイル/水の混合割合を一定に維持させるようにす
る特定な調節装置なく簡単に小、中、大型ボイラーに用
いられる。
本発明のエマルジョン燃料において、水の使用は燃焼
を最適化させ、燃焼の際、窒素酸化物及び粉塵の量を顕
著に減少させるということは多数の研究を通して立証さ
れた。
上記のエマルジョン燃料において、水の作用は次の通
りである。燃料、例えば灯油、ガソリン、バンカー油又
は廃油のようなオイルに水を添加すると、二つの液体の
中の一つの液体が水滴の形態でもう一つの液体に分散さ
れることによりエマルジョン減少が起る。適切に混合さ
れたエマルジョンは、安定に形成されるので燃焼の始ま
る前に水とオイルとが分離されるおそれがないし、燃焼
の際、水は100℃で蒸発され、オイルは大略300℃で蒸発
されるので、水蒸気がオイルの粒子を無数に細かく潰す
役割をし、これによりオイル粒子の表面積が広くなって
オイルと酸素との酸化率を増大させる。従って、燃焼を
最適化させることができる。
また、上記のエマルジョン燃料は、燃焼の最適化によ
り大気汚染の主な原因である窒素酸化物の排出量を減少
させる。即ち、一般的に燃焼の際、発生される主な窒素
酸化物は燃焼の領域で酸素の濃度が低ければ低いほど、
又高温度領域での燃焼ガスの滞留時間が短ければ短いほ
ど、少なくなる。この点から上記のエマルジョン燃料
は、燃料の中に水分が均一に微粒化され含有されている
ので、火炎全体にわたり局所高温領域の生成を抑制させ
体積比で20〜30%の水分が蒸発潜熱により燃焼温度を低
下させる。従って、上記のエマルジョン燃料は、局部的
高温を防止することにより窒素酸化物の生成を抑制す
る。
また、水に含有される成分である陰イオン界面活性剤
は、乳化用添加剤として水と共に添加される化学物質の
分散浸透を高める作用をする。このような効果を得るた
め、これらは0.01〜1.0重量部が用いられる。これらの
具体的な例としては、アルキルナフタレンスルホネー
ト、ジアルキルスルホスキシンネート、アルキルベンゼ
ンスルホネート、アルキルスルホアセテート、アルファ
−オレフィンスルホネート、ソジウムN−アシルメチル
タウレート、アルキルエテルポスフェート、アルキルポ
スフェート、アシルペプタイド、アルキルエテルカルボ
キシルレート、N−アシルアミノ酸、高級アルコール硫
酸エステル、アルキルエーテルスルフェート又はポリオ
キシエチレンアルキルペニルエーテルスルフェートから
なる群の中から選ぶことができる。陰イオン界面活性剤
の以外にも陽イオン界面活性剤を用いてもよい。
また、水に含有される成分であるポリエチレンオキサ
イドは、水溶性樹脂として燃焼性の向上及びスラッジ分
散に効果がある。かかる効果を得るため、これらは0.01
〜0.5重量部を用いることが好ましい。これはOH(CH2CH
2O)nCH2CH2OHの一般式を有し、ここでnは300以上のも
のを用い、好ましくては300〜800、より好ましくては40
0〜600であるものを用いる。
また、水に含有される成分であるセルロースエーテル
は、セルロースに苛性ソーダ、塩化メチル及びプロピレ
ンオキサイド等を反応させることによって形成されたも
のとしてエマルジョン燃料の粘度を低下させることがで
きる。粘度が低くなることにより燃焼の際、バーナーで
噴射されるのが有利になり、これにより燃焼性が良くな
る。
以上のように、本発明のエマルジョン燃料は、陰イオ
ン界面活性剤、ポリエチレンオキサイド及びセルロース
エーテルを含んだ水と燃料油とを混合するので、オイル
/水の混合割合の厳格な調節がなくてもエマルジョンを
安定化させて、これにより燃焼を最適化させる。
以下、実施例で本発明をより詳細に説明する。
実施例1 水1に陰イオン界面活性剤としてアルキルナフタレ
ンスルホネート5gを添加し、次いでポリエチレンオキサ
イド(OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH、n=500)を2.5g、セ
ルロースエーテル(大韓民国の化学会社「ボムサ」製、
商品名:「マトチル(Mathothyl)」、化学構造式:C6H7
O2(OH)2OCH3)0.8gを添加して混合し、0℃以上の温
度で約5時間維持させた。この混合された水を灯油に23
重量%で混合して本発明のエマルジョン燃料を製造し
た。
上記から得られたエマルジョン燃料を下記の表1に示
した温度で燃焼させた。燃焼の際、発生される排気ガス
の成分をBACHARACH MODEL CA300NSX装置で測定した。
測定されるものは、酸素濃度、二酸化炭素濃度、窒素酸
化物(NO,NO2及びNOX)濃度及び一酸化炭素(CO)濃度
である。その結果を表1に示した。
実施例2 界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホネートの使
用のみを除き、実施例1と同様な方法でエマルジョン燃
料を製造し、表1に示した温度で燃焼させた。燃焼の
際、発生される排気ガスの成分をBACHARACH MODEL CA
300NSX装置で測定した。その結果を表1に示した。
実施例3 ポリエチレンオキサイド(OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH)
をnが600であるものの使用のみを除き、実施例1と同
様な方法でエマルジョン燃料を製造し、表1に示した温
度で燃焼させた。燃焼の際、発生される排気ガスの成分
をBACHARACH MODEL CA300NSX装置で測定した。その結
果を表1に示した。
実施例4乃至6 実施例1と同様な方法で混合された水を灯油に20重量
%、25重量%及び30重量%になるように混合した各々の
エマルジョン燃料を表1に示した温度で燃焼させた。燃
焼の際、発生される排気ガスの成分をBACHARACH MODLE
CA300NSX装置で測定した。その結果を表1に示した。
比較例1乃至6 通常的に用いられる燃料である灯油を下記の表1に示
した温度で燃焼させた。又、燃焼の際、発生される排気
ガスの成分をBACHARACH MODEL CA300NSX装置で測定し
た。その結果を表1に示した。
実施例7乃至11 水1に陰イオン界面活性剤としてアルキルナフタレ
ンスルホネート7gを添加し、次いでポリエチレンオキサ
イド(OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH、n=500)を2.2g及び
セルロースエーテル(商品名:「マトチル(Mathothy
l)」0.8gを添加して混合し、0℃以上の温度で約5時
間維持させた。この混合物を灯油に25重量%で混合して
本発明のエマルジョン燃料を製造した。
本発明によるエマルジョン燃料を下記の表2に示した
温度で燃焼させた。燃焼の際、発生される排気ガスの成
分をBACHPARACH MODEL CA300NSX装置で測定した。測
定されるものは酸素濃度、二酸化炭素濃度、過剰空気濃
度、窒素酸化物(NOX)濃度及び一酸化炭素(CO)濃度
であり、その結果を表2に示した。
実施例12乃至14 実施例7乃至11と同様な方法で混合された水をガソリ
ン23%になるように混合したエマルジョン燃料を製造し
た。製造されたエマルジョン燃料を下記の表2に示した
温度で燃焼させた。燃焼の際、発生される排気ガスの成
分をBACH ARACH MODEL CA300NSX装置で測定した。そ
の結果を表2に示した。
比較例7乃至12 ガソリンのみからなる燃料を表2に示されている温度
で燃焼させた。燃焼の際、発生される排気ガスの成分を
BACHARACH MDEL CA300NSX装置で測定した。その結果
を表2に示した。
表1と2とに示した通り、本発明のエマルジョン燃料
を用いて燃焼させる場合(実施例1乃至14)が、灯油又
はガソリンを用いて燃焼させる場合(比較例1乃至12)
より窒素酸化物(NOX)の排出量が顕著に減少されたこ
とが分かった。しかしながら、一酸化炭素の排出量は、
本発明のエマルジョン燃料を用いた場合と、灯油又はガ
ソリンを使用した場合とはあまり相違ないことが分かっ
た。
試験例1 実施例1で製造されたエマルジョン燃料を燃焼させた
場合と、灯油のみを燃焼させた場合(比較例1)との燃
焼性能を比べてみるため発熱量を分析した。発熱量は、
ボイラーの給水量と蒸気発生量とが平衡になるようにし
て、給水量から計算した。その結果を表3に示した。
試験例2 実施例12で製造されたエマルジョン燃料を燃焼させた
場合と、ガソリンのみを燃焼させた場合(比較例7)と
を通して試験例1と同様な方法で発熱量を分析した。そ
の結果を表3に示した。
*実施例1及び実施例12の括弧の中の値は、エマルジ
ョン燃料内に含まれた水の量を考慮しなかった場合に蒸
発されてしまった水の量を意味する。しかしながら、実
施例1及び実施例12のエマルジョン燃料の中で23重量%
の水が含まれているので、同一な灯油量に換算して計算
された値を蒸発されてしまった水の量とした。
表3に示した通り、実施例1と比較例1とを、同一な
灯油量で比較してみると、実施例1が大略0.581の水を
もっと蒸発させるので、発熱量が高いということがわか
り、同様に実施例12と比較例7を同一な灯油量で比較し
てみると、実施例12の場合が大略0.751の水をもっと蒸
発させるので、発熱量がより高かった。従って、本発明
のエマルジョン燃料の燃焼性能が優秀であることがわか
り、これにより灯油及びガソリンを節減することができ
る。
実施例15 エマルジョン燃料の燃焼性能試験を、市販されるバン
カー油に対し比較測定するため、蒸気の発生量(発熱
量)と排気ガス成分を分析することとして実施した。
この際、エマルジョン燃料は、実施例1で製造された
混合された水をバンカー油に対し20重量%含有させ製造
した。
排気ガスの成分測定は、スタックでBACHARACH MODEL
CA300NSX装置を用いて測り、発熱量の測定は、熱損失
法によりボイラーの給水量として蒸気発生量とが同一で
あるようにして給水量から計算した。蒸気圧力は、大気
圧と同一にし、ボイラーの給水は、蒸気発生量と給水量
とが同一で水面界の水位が一定に維持できるように給水
バルブを調整し一致させた。燃焼用の燃料供給量は、1
lot(8〜24hr)使用燃料の総重量を測って総燃焼時
間から計算し、ポンプへ供給される燃料桶をスケイルの
上に設置し、単位時間当たりの供給量をチェックして燃
料使用量を再確認した。但し、エマルジョン燃料は、水
が含まれているので、冬季の結氷防止のために保温処理
等の使用条件の検討が必要で腐食されていないポンプを
用いなければならない。その結果を表4及び5に示し
た。
実施例16 バンカー油の代りにガソリンを用いることのみ除き、
実施例15と同様に実施した。その結果を表4及び5に示
した。
実施例17 バンカー油の代りに灯油を用いることのみ除き、実施
例15と同様に実施した。その結果を表4及び5に示し
た。
*実投入燃料量:燃料の中に含まれる水の量を除いた純
粋燃料量である。
上記の表4に示した通り、本発明によりバンカー油、
ガソリン、灯油をオイルとして用いたエマルジョン燃料
の場合が、各々のオイルを単独に用いた場合より、一酸
化炭素(CO)、粉塵、窒素酸化物(NOX)及び硫黄酸化
物(SOX)の発生量が顕著に減少された。
また、表5に示した通り、本発明によるエマルジョン
燃料は、バンカー油、ガソリン、及び灯油を単独に用い
た場合より発熱量(水蒸気蒸発量)が増加し、結果的に
燃料を節減することができる。
産業上の利用の可能性 このような結果からわかるように、本発明のエマルジ
ョン燃料は、燃料の完全燃焼が可能であるので、大気汚
染の主な原因である公害物質、特に窒素酸化物の排出を
顕著に減少させることができ、その他にも粉塵、煤煙、
煤等の発生を抑制させる利点を有する。煤発生の抑制に
より、燃焼室の電熱面に付着される煤の量が減少されて
電熱面の熱伝達効果が上昇され、これにより燃焼排気ガ
スの温度が低減されてボイラーの効率が上昇される。
又、燃焼効率が高いので、燃料を節減することができ、
省エネルギーの面からにも効果的であると言える。本発
明のエマルジョン燃料は、燃焼の最適化のため要求され
る燃料油/水の混合割合を調整するための特別な装置な
く簡単に小、中、大型ボイラーに用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リー、コン セク インチョン、ナンドン―ク、カンセク、 4―ドン、237―4 (56)参考文献 特開 平3−97788(JP,A) 特開 平7−48582(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C10L 1/32 WPI/L(QUESTEL)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水100重量部に対し陰イオン界面活性剤0.0
    1〜1.0重量部、ポリエチレンオキサイド0.01〜0.5重量
    部及びセルロースエーテル0.001〜0.2重量部を含んだ混
    合物を10〜50重量%の割合で通常の燃焼可能なオイルに
    混合させたことを特徴とするエマルジョン燃料。
  2. 【請求項2】前記の陰イオン界面活性剤が、アルキルナ
    フタレンスルホネート、ジアルキルスルホスキシンネー
    ト、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルスルホア
    セテート、アルファ−オレフィンスルホネート、ソジウ
    ムN−アシルメチルタウレート、アルキルエーテルフォ
    スフェート、アルキルフォスフェート、アシルペプタイ
    ド、アルキルエテルカルボキシルレート、N−アシルア
    ミノ酸、高級アルコール硫酸エステル、アルキルエーテ
    ルスルフェート又はポリオキシエチレンアルキルペニル
    エーテルスルフェートからなる群の中から選ばれたもの
    を用い、ポリエチレンオキサイドが、HO(CH2CH20)nCH
    2CH2OHの一般式を有し、ここでnは、300〜800であるも
    のを用い、セルロースエーテルがセルローズに苛性ソー
    ダ、塩化メチル及びプロピレンオキサイド等を反応させ
    ることによって形成されたものを用いることを特徴とす
    る、請求項1に記載のエマルジョン燃料。
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