JPS58110912A - 燃料乳化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料乳化装置に係り、燃料中にノズルから高圧
水を噴射して燃料と水とを混合乳化させるように成した
燃料乳化装置に関する。

液体燃料のうち、ボイラや工業炉に多く使用されている
主として重油を、効率よくかっ、より完全燃焼に近い状
態で燃焼させることによって燃料の節約による省エネル
ギーと燃焼ガスなどによる公害の低減に種々の角度から
研究がなされてきている。特に大気汚染などの公害的な
観点から、燃焼ガス中の窒素酸化物（Ｎ　Ｏｘ）が間！
ｌ！視され、このＨｏｇの発生を抑えるための研究が盛
んに行なわれている。その結果、ＮＯｘは燃焼時の火炎
温度によってその発生量が大きく左右され、更に別の要
因として燃焼時の酸素濃度などが影會することが判明し
てきた。そこで、燃焼時の火炎温度を低下させる方法と
して、火炎に霧状の水を投射する方法や、乳化燃料を使
用する方法などか提案されているが、燃焼効率などを考
慮した場合、乳化燃料を使用する方法が優れていると百
ゎれている。

従来、この乳化燃料の調製には液体燃料と水とそしてほ
とんどの場合乳化剤もしくは界面粘性剤を補助的に使用
しているのが現状である。これらの乳化剤もしくは界面
活性剤は総括して安定剤と呼ばれ、乳化の促進と安定持
続のために添加されるものであるが、そもそも乳化とは
、ある液体をそれと混和し得ない他の液体中に細粒状に
分散せしめることであり、ある液体（一般に分散相と呼
ぶ）の量が他の液体（一般に連続相と呼ぶ）に対して１
％程度以下の場合は安定な乳化状態を維持し得るが分散
相の量が１％を超えると安定な乳化状態を維持するため
に安定剤が添加される。

乳化燃料として調製される場合、庄続相として燃料油、
分散相として水が使用されるエマルジョンであり、分散
相の比率が５〜′５０％の範囲で調製使用されるのが一
般的である。前記した遡り、分散相の比率が５〜ろ０％
においては安定剤を必要とし、実際にはほとんどの場合
安定剤を使用して調製されてきた。そして、その乳化１
Ｍ１１１！方法もしくは装置としてはプロペラ形攪拌装
置による強制攪拌方法、超音波攪拌装置による方法、固
定翼を有する流路中を強制的に通過させる方法、燃料・
水・安定剤を一定の割合で１可時に同一のノズルから噴
射して障壁に衝突させる方法など、多くの方法とそのた
めの装置が提案され実用化されている。しかしこれらの
方法のほとんどの場合に安定剤を使用するものであるう
え、従来の攪拌方式においては所望の乳化状態を轡るた
めに、数分ないし数十分間連続して攪拌することを要し
、少なくとも撹拌を継続している間に消費される乳化燃
料を貯威しておくが、または大容量の装置で攪拌して攪
拌中の燃料を小量ずつ使用するなど、設備的にも大規模
で、また作業的にも極めて非効率なものであった。

かかる在来技術の現状に錬み本願出願人は燃料油を短時
間で効果的に乳化調製する方法とＳ調製された乳化燃料
を速やかに燃焼に供する方法を既に発明した。その方法
は、燃焼装置への燃料給油路内に直接高圧水を噴射注入
して燃料を乳化させこの乳化燃料をそのまま速やかに燃
ｇ６装電へ送り込んで燃焼させるもので、乳化調製に斐
するのは高圧に加圧されてノズルから高速で噴出する水
のみであり、安定剤は一切使用しないものである。

そして、その待機とするところは、尚圧発生用ポンプ装
置と燃料中に高圧水を噴射するための所望数のノズルと
ポンプからノズルまでの配管とその他わずかの部品があ
れば容易に実施可能であり・この他には侮辱特別な設備
は必要としないことである。

ノズルから燃料中に噴射注入される高圧水の噴出速度は
毎秒１４０ｍ以上であることが望ましく、これにより極
めて有効に乳化調製をなし得ると共にこの調製された乳
化燃料が燃焼装置に供給されるまでの時間（この時間は
せいぜい５分もあれは充分であり、また本発明によれは
ノズルの設定位置を考慮することによって容易に５分以
内に設定可能である）、・その乳化状態を安定に持続す
ることができるものである。また良奸な乳化−義効米を
得るには噴出水の流速が大となるほどよく、例えば流速
が１，０００ｍ／秒の場合には１４０ｍ／秒の場合に比
べより微細な水滴を均一分散させることができる。噴射
水ｑ流速は燃料の種類、その粘度、燃料に対する噴射水
の割合、高圧水発生装置のキャパシティ及び経済性等を
考慮して選択決定される。

別の特徴として、極く短時間で乳化調製が完了すること
が挙げられる。従来の攪拌方式においては所望の乳化状
態を得るために、数分ないし数十分間連続して攪拌する
ことを要し、少なくとも攪拌を継続している間に消費さ
れる乳化燃料を貯蔵しておくか、または大容量の装置で
攪拌して攪拌中の燃料を少量ずつ使用するなど、極めて
非効率的な作業であった。ところが高圧水吹射によれば
燃料油中に噴射された高速噴射水によってｖ４時にして
攪拌乳化が達成されて所望の乳化状態が得られ、これを
そのまま給、油管を通して燃焼装置へ送り込むことによ
って良好に燃焼し得るものである。

本発明は前記のような背景のもとに、より効果的に燃料
を乳化させるための装置と、より効果的に燃焼に供し得
るための燃焼回路を炎供するものである。

図示の実施例により、本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は乳化器の断面を示すものであって、
乳化器１は、ブロック８に栓部材３及びノズル２を係止
して成り、ノズル２には高圧水導管７が、またブロック
８の燃料流入口１５には送油管５そして燃料流出口１６
には送油管６を連結して成るものである。送油管５は燃
料貯蔵＆＃　（図示せず）に連結されており、一方送油
管６はバーナ等の燃焼装［１０に連結されている。さて
送油管５から送られた燃料は、乳化器１内に入り送油管
６から出るまでの間に、ブロック８に穿設された通孔１
７から１８を通過する際、導管１から送入されノズル２
から噴射された高圧水噴流９に接触することになる。ノ
ズル２から噴射される高圧水は圧力１０ＭＰａ以上に加
圧された水であり・噴流９の流速は毎秒３１４０ｍ以上
となって＠流９に接触する燃料は急激に攪拌される。ａ
ｈ拌作用は噴流９と燃料との接触によって達成されると
同時に＠流９が栓部材３の衝突面４に衝突した際に生じ
る噴流９自体の拡散によって着しく助長される。

従って栓部材３の衝突面４を、噴流９が衝突した際に燃
料を攪拌するような形状にして乳化を促進することが効
果的である。そこで衝突面４に凹部を形成し、該凹部を
半球かこれに遅い形状または円錐形に形成することによ
って、該凹部に衝突した噴流９は四部に沿って逆流し、
ここで噴流９及び燃料と激しくぶつかり合って攪拌作用
を引き起こし、乳化を促進するものである。こうして乳
化した燃料は、送油ｖ６から燃焼装置１０へと供給され
る。

乳化燃料中の含水率を高めるには燃料中に＠射される水
の量を多くすればよいが、水の噴ｋＲｊ１ｍを多くする
ためにノズル２の孔径をむやみに大きくすることは燃料
中の水滴粒子径の粗大化の原因となり乳化燃料としての
効果を逆に減じる結果となる。そこで、第３図に示すよ
うに乳化！１１，１２．１３を複数組直列に配設し、そ
れぞれの乳化器１１．１２．１３において前記した乳化
作用を効果的に成させ、第１の乳化器１１で製成した乳
化燃料を第２の乳化器１２の送油管３８へ迭って第２の
乳化器１２においてノズル２２から噴射される高圧水と
混合攪拌されて燃料中の水の割合が増大する。同様にし
て更に次段の乳化器へ送入して第２の乳化器１２と同様
に含水率を高めることができる。このようにして次第に
燃料中の含水率を高めるように複数段の乳化処理を行う
ことによって燃料中の水粒子は微細化し、極めて良好な
乳化燃料として燃焼に供し得るものである。

一方、燃焼装置１１ｉ１０で消費される燃料は負荷の変
動で頻繁に変動し、変動幅が大きい場合には燃料消費量
の変動に伴って燃料中の水の一合が大きく変動すること
になる。なぜなら、ノズル２からは常に一定量の水が噴
射されていて燃料と共に燃焼装置１０へ供給されている
。燃料消費量が減少してもノズル２から噴射される水の
量は同じであるから結果的には含水率が増大することに
なる。

燃焼装［１０にとって燃料の含水率が大−に変動するこ
とは好ましいことではない。そこで第３図及び第１＋脂
に示すように、必要に応じて乳化器１１．１２．１３を
直列または並列およびこれらの組み合わせによって構成
した乳化装置において、夫々の高圧水導管７に止め弁２
５，２６．２７を配設し、燃焼装置１０の燃料消費量の
変動に応じて適宜止め弁２５，２６．２７を選択的に開
閉してノズル２１，２２．２３からの高圧水を噴射また
は停止に切り替え制御すれば適切な含水率の燃料として
燃焼装置１０へ供給し得るものである。

と同時に送油管５に配した止め弁３５，３６．３７を各
々開閉することによって送油管６を経て燃焼装［１０へ
供給される送油量を調節し得る。

第５図に示すのは実際に本発明に係る乳化＠１を配設し
た燃焼回路の実施例である。従来の燃料配管４１の途中
に乳化回路４２を設けたものである。４３及び４４で示
される止め弁は、各々、油専用回路すなわち従来の回路
４１及び乳化燃料回路４２を選択的に切り替え□るため
のものであり、その用途は、例えば点火時における油の
みの燃焼や乳化回路４２中に配設された安素の３点検、
Ｓ理時には止め弁４４を閉、止め弁４３を開にすれｉｆ
従来の油燃焼回路、いわゆるバイノぐスＵ路として作用
するものである。一方、止め升４４を開、止め弁４３を
閉にすれば乳化回路４２に接続されることになる。乳化
回路４２に接続された状態においてノズル２から高圧水
が噴射されない限り、すなわち、乳化器１が作動しない
限り回路中には燃料油のみが流れるもので、点火時にお
いては、ノズル２からの高圧水の噴射を止めるだけで効
果的に油専焼回路としても作用し得る。

さて、図示の回路において止め弁４３が閉、止め弁４４
が開となって乳化回路４２に接続されて、乳化燃料を燃
焼装置１１０に供給する時、燃料は既に開かれた止め弁
４４を通り逆止弁４５を経て乳化器１を通過し逆止弁４
６を通って燃焼装置１０へと流れている。ここで導管７
を通してノズル２に高圧水を送り込むと、ノズル２から
噴射された高圧水噴流によるで燃料は攪拌乳化され逆止
弁４６を通って燃焼装置１０へ乳化燃料として供給され
る。この際、乳化器１は前述の第５図及び第４図に基づ
いて述べたように複数段直列または並列およびこれらの
組み合わせとして構成可能であり、前述と同様の効果を
挙げ得るものである。４８にて示される管路は乳化回路
４２における安全回路であって、燃焼装置１０の負荷変
動その他の理由で燃料の消費量が減少し、または噴流９
の流速で噴流周囲の燃料が加速されることによって生ず
る管路内の圧力上昇を防止するためのものであり、昇圧
分の乳化燃料を逆止弁４７を通して乳化器１の燃料流入
側に戻すことによって燃焼装置１ｔ１０に供給される燃
料の圧力が上昇して燃焼装置１１０の破損や燃料の過剰
消費を防止し得るものである。

更に第６図に示すように乳化回路４２と燃焼装置１０を
結ぶ送油管６と並設して燃料貯威設備５１を配設すれば
、負荷変動によって生じる余剰燃料を貯蔵槽５２に一次
的に保有し得るもので、一定置に達した時点で乳化器１
を停止して貯Ｍ４Ｉ１１５２内の乳化燃料を消費するよ
うに構成したものである。

以上において詳述した通り、本発明によれは、効果的に
乳化燃料を構成し得ると共に、乳化燃料の構成を容易に
制御可能であり、かつ極めて効果的に燃焼に供し得るも
のであり、当該分野における効果は極めて大きいもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は乳化器の実施例を示す縦断側面図、
第５図及び第ｉｌｌは乳化器を複数配設した回路図の一
例、第５図は燃焼回路の実施例、第６図は燃焼回路の別
の実施例を示す図である。 １．１１．１２．１３：乳化器 ２．２１．２２．２３　：ノズル ３．３１．３２，３３　：栓部材 ４：衝突面　　　　　　９：＠流 １５：流入口　　　　　１６：流出口 ４１：バイパス回路　　４３．４４　＝止め弁４５．４
６．４７　＝逆止弁　４８二安全回路特許出願人 株式会社スギノマシン 第１図 第２図 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料中にノズルから高圧水を噴射して燃料と水と
   を混合乳化させるように成した乳化装置において、高圧
   水噴射ノズルと対向する位置において着脱可能な栓部材
   を設け、該栓部材の高圧水噴流との衝突面を球状または
   円錐状の凹面に形成して成る燃料乳化器。
2. （２）燃料中にノズルから高圧水を噴射して燃料と水と
   を混合乳化させるように成し、高圧水噴射ノズルと対向
   する位置において着脱可能な栓部材を設け、該栓部材の
   高圧水噴流との衝突面を球状または円錐状の凹面に形成
   した乳化器を複数組配設して成る燃料乳化装置。
3. （３）乳化器を複数組直列に配設して成る特許請求の範
   囲第２項に記載の燃料乳化装置。
4. （４）　　乳化”器を複数組並列に配設して成る特許請
   求の範囲第２項に記載の燃料乳化装置。
5. （５）燃料中にノズルから高圧水を噴射して燃料と水と
   を混合乳化させるように成し、烏圧水喰射ノズルと対向
   する位置において着脱可能な栓部材を設け、該栓部材の
   尚圧水噴流との衝突面を球状または円錐状の凹面に形成
   した乳化器の燃料流入側に逆止弁を設は該逆止弁の上流
   位置に止め弁を前記逆止弁と直列に配し、乳化燃料流出
   側に逆止弁を配設すると共に、前記流入側の逆止弁と止
   め弁との間において前記流出側の逆止弁と乳化器との間
   に連通ずる安全回路を設け、更に前記止め弁の上流と前
   記流出側の逆止弁の下流とを連通ずるバイパス回路を設
   けて成り、前記安全回路に逆止弁、前記バイパス回路に
   止め弁を配設して成る燃料乳化装置。