JPS58190613A - エマルジヨン燃焼方法並にその装置 - 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】 本発明は燃料油に水を混合しエマルジョン化して燃焼せ
しめる方法並にその装置に関する。

水を燃料油に微小水滴として分散せしめたエマルジョン
燃料はそれを燃焼したとき燃焼効率θ）向上と排気ガス
の浄化等燃焼改善に特段の効果があり特に供給轍が豊富
で低価格の重質油を燃焼してもばいじん、窒素酸化物等
大気汚染物質の排出蹴が増加しないところから軽質油か
ら重質油へ油種転換することによる経済効果が大きく・
この方式の早期確立が渇望されているが未だ満足すべき
ものは出現していない。

その主な理由は、エマルジョン燃料が ／　純油Ｇこ比して粘性が高く特に温度が低下したとき
に著しい。

λ　時間の経過とともＧこ分離、固化等性質が劣化する
。

等燃焼条件を不利にする要素を持っておりこれ等は特に
重質燃料油の場合に顕著である。

従来エマルジョン燃料装置は大別してバッチ式と連続式
とがある。

バッチ式は定流量の燃料油とそれに対して定比率になる
ように流量調節した水とをミキサーでエマルジョン化し
−Ｈタンクにプールした後燃＠機構を介して燃焼せしめ
るもので ／　装置が大形になり大きな占有面積全必要とする。

ユ　放熱面積が増大し油温な維持するのに大きな加熱エ
ネルギーを必要とする。

３　燃焼停止中にタンク其他Ｇこ残溜したエマルジョン
油は性質が劣化して再燃焼が困難になる。

等幾多の欠点がありあまり普及していない。

又連続式は燃料油配管にラインミキサーを設け、これを
通過する油量に比例して制御された水をこれに注入し連
続的にエマルジョン化シツ＼燃焼機構を介して燃焼せし
めるもので純油燃焼の場合Ｇこ比して機器の占有面積、
放熱面積ともにわずかな増加にとヌまり、また燃焼停止
の数刻前に注水を停止することによって装置内にｘマル
ジョン油を残溜せしめない等バッチ式の諸欠点を解消し
たものである。

しかし油量計、ラインミキサー、ラインヒーター等最小
限の機器は増設する必要があり、また配管もそれＧこと
もなって延長されるため油流に対する圧力損失の増大は
避けられず、これが原因となってバーナーの噴霧油Ｆｆ
、ｃこ変動を与え燃焼が安定しない欠点があった。この
傾向は負荷の多いとき即ち大油量燃焼のときほど甚しく
連続エマルジョン燃焼のネックＧこなっていた。

本発明に連続エマルジョン燃焼方式Ｇこ於て増設となる
機器類及び配管の子方損失を強制的に解消して燃焼を安
定せしめるもので、その概要は燃料タンク附近に送油ポ
ンプを設けて燃料油を圧送し、燃焼機構附近に設けたエ
マルジョン装置即ち発信油量計、ラインヒーター、ライ
ンミキサー並にこれ等を連結する配管等にまり生８じた
圧力損失のため油量の多少によって変化した油圧を減圧
弁を介して二次王を一定に調整′した主燃焼ｅｉｔ＊に
供給して燃焼を安定せしめるものである。

一般に純油燃焼の場合にはタンクの位置による水頭圧が
か−っており燃焼機構人口しこ於ける油圧は小油量のと
きわづかにプラス、中ｎｔのときゼロ・大油量のときゎ
づかにマイナスとなっておりこの程度の変動は燃焼機構
の構成要素である噴燃ポンプが吸収してその吐出側に於
ける油圧を安定せしめるので負荷の変動にもが＼わらず
燃焼は安定する。

これに反しエマルジョン燃焼に於てはラインミキサーを
はじめエマルジョン装置を構成する各機器並に増加した
配管の抵抗が加わること、エマルジョン燃料自体の粘度
が純油に比して高いこと、更に注水によって温度が低下
して粘度が高まること等のため流れの抵抗が増大し燃焼
機構入口に於ける油圧はゎづかな流量に於てもマイナス
となり中油量、大油量となるに従って益々大きな負王が
発生し遂に油流が断続して燃焼不能におちいるものであ
る。

燃料油に送油ポンプによって予圧を与えると１マルジヨ
ン装置による抵抗の増加にもが＼ゎらず燃焼機構入口に
於ける油圧をプラスにすることは出来るが１その値は油
量の変化によって大きく増減して安定した燃焼は得られ
ない。即ち噴燃ポンプ入口に於ける油圧は小油量のとき
は圧力損失が少く予圧がそのま＼に近い圧力で作用し噴
射圧力を高めて燃焼量を増加させ、大油量のときは子方
損失が大きく、減圧された低比で作用するので噴射圧力
も低下し燃焼量を減少させる等圧力変動が激しく燃焼を
安定させる事が困難である。

本発明は予圧を与えた燃料油に所要量の水分注入して連
続的にエマルジョン化しっ＼燃焼機構を介して燃焼せし
めるにあたり、油量の変動ｔコよってエマルジョン装置
内の油圧が上下して一ノもその出口に減圧弁を設けて制
用し二次側即ち噴燃ポンプ人口に供給される油圧を常に
ゎづがなプラス側に安定せしめ負荷の変動にもが＼ゎら
ず燃焼を安定せしめるものである。

この様にするときは二次側にコ箇或はそれ以上の数の燃
焼機構を接続し同時燃焼せしめることも可能である。

送油ポンプは各種のポンプが使用可能であるが通常はギ
ヤーポンプ、ベーンポンプ等の如く定吐出型のものを使
用する。

リリーフ弁はスプリングの圧力により弁口を閉じて送油
管内の油圧を一定に保持し余剰油を送油ざンプ吸入側に
戻す。

連続エマルジョン装置は各種の方式があるがその一例は
、燃料油を発信油量計で瞬間流量を測定した後ラインミ
キサーを通過せしめ、一方その信号に基づいて水量制御
弁を操作し所定比率を制御した水を該ラインミキサーに
注入し両者ヲエマルジョン化しラインヒーターで［ｌを
調整するものである。

発信油量計は瞬間油量を測定するもので流量に応じてロ
ーターの回転数が変化するロータ一式、オリフィスの前
後の油圧が流量に応じて変化する差圧式、テーパー管中
の浮子の位置が流よって伝達される。

ラインミキサーはエマルジョンを作成する攪拌機で密閉
容器中の羽根車を外部動力により回転せしめる強制攪拌
式、管内に複雑な曲面の羽て攪拌するスタティック式等
がある。

ラインヒーターは密閉容器中で通過する液体を加熱する
もσ）で熱源として電気によるものと蒸気Ｇこよるもの
とがある。いづれも自動温度調節機能を持っている。燃
料油力軽質油σ）場合は加熱を必要としない場合がある
。

水量制御弁は電磁止水弁を断続的に開閉するものと電動
あるいは流体田によって動作する針弁（こより水の通過
する弁口の断面積を変化せしめるものとがある。

減圧弁は一次側の流体圧力の昇降にか＼わらず常に二次
側の圧力力゛−ｆｆｌに保持されるよう自動的に流体通
路を開閉する弁である。

燃焼機構は圧力噴霧式、ロータリーバーナ一式、蒸気噴
霧式等各種あるが各機種に共通する部分について説明す
る。

噴燃ポンプで昇圧しＩＪ　＋Ｊ−７弁で所定の圧力に保
持した燃料油を流量制御弁で制御した後バーナーにて炉
内に噴霧し燃焼せしめるものである。

噴燃ポンプ及リリーフ弁については送油ポンプに準する
ので説明を省略する。

流量制御弁はアームを揺動せしめる事により流体通路の
断面積を加減して流量を制御するもので該アームの揺蛸
は風量調節ダンパーのアームと連動し負荷に応じて燃焼
機構の制御装置により制御される。

本発明のエマルジョン燃焼方法並にその装置の実施の７
例を図面について説明する。図は配管系統図を示すもの
である。

燃料タンク（／ｌに貯えられた液面（コ）の燃料油は送
油管（３）・バルブ（ダ）、送油管（３）、バルブ（Ｓ
）、送油管（３１）等を経由して燃焼機構に供給される
、この場合は純油燃焼が行われる。

燃焼機構の構成は燃料油を噴燃ポンプ（６）により加圧
し噴射管（７）、油量調節弁（ｆ）を経てバーナー（９
）より炉内に噴霧して燃焼する如くなっている。リリー
フ弁（１０）は噴射管（り）の油圧が一定に保持される
よう作動し余剰油を戻り油管（ｉｉ）を経由して送油管
（，７７に戻す。

この場合液面（２）の位置を示す液面寸法線（ノコ）ト
噴郷Ｍ　ン７’中心寸法ｉ！　（／、？）との間の高さ
Ｈに相当する油圧が噴燃ポンプ（６）の吸入側に作用し
ている。

エマルジョン燃焼を行う場合はバルブ（４’）を閉じバ
ルブ（／＋）　、　（／３）を開きフィードポンプ（／
Ａ）り油管（ｉｇ）を介してフィードポンプ（１４）σ
）吸入側に戻す。バルブ（５）を閉じバルブ（／９）、
（コの１開くと燃料油はバイパス管（２／）に流入し発
信油量計（−力、ラインヒーター（，２，？）　、ライ
ンミキサー（コｌＩ）を通過する間にエマルジョン化と
加温が行われ減圧弁（，１Ｋ）により制用されてバイパ
ス管（コ／）′、送油管（ＪＴを経て燃焼機構に供給さ
れる。

水量制御弁（２Ａ）は［ｆｊ！（，２？）を介して発信
式油量Ｎｔ（２：ｌ）の信号を受けてラインミキサー（
−り）への注水量を制御する。

矢印Ａ　、　Ａ’は燃料油の流れ方向、Ｂ　、　Ｂ’　
、　Ｂ’。

Ｂｅｔは燃焼機構内の、ｃ　、　ｃ’はエマルジョン装
置内の燃料油の流れ方向を示す。矢印りは水の流れ方向
を示す。

本発明の作動について説明する。

バルブ（４’）　ｌ　ｋ！；）を経由する純油燃焼【こ
於ては管路の圧力損失が僅少なので燃焼機構は油量の大
小にか＼わらず順調に作動する。バルブ（ｊ）を閉じバ
ルブ（／９）　＊　Ｃ２ｏ）を開いてバイパス管路を経
由せしめるエマルジョン燃焼に於ては ／　管路の延長による圧力損失の増加 λ　発信油量計（ニ）を始め諸機器の抵抗による圧力損
失の増加 ３　エマルジョン化され粘性が高くなるための圧力損失
の増加 ダ　水注入による温度低下による粘性増に起因する圧力
損失の増加 等の諸要因により小油量のときに於てもバイパス管内の
負圧が発生し大油量のときは負圧は更に増加しそのため
油流が断続して燃焼不能になる。これを防止するためバ
ルブ（ｑ）を閉じバルブ（／す、　（／！；）を開き送
油ポンプ（１６）を作動せしめＩＪ　ＩＪ−フ弁（１７
）により送油管（３）′の油圧を調整した場合、かりに
減圧弁（Δ）を経由せしめないときは小油量に於ては減
圧がほとんどなく送油管（３ｆの油圧は（３）′のそれ
Ｇこ近い高庄となるのに反して大油量に於ては大きな減
圧が作用して送油管（３ｒの油田は大幅に低下する。送
油管（３ｒ′の油圧の上下は燃焼機構の油量に大きな影
響を与えるので安定した燃焼は得られなくなる。

減土井（２Ｓ）を作用させるとエマルジョン装置内の油
田σ）上下に関係なく送油管（，７７の油圧は常にその
減圧弁の設定圧力に応じて所定値に保持され燃焼を安定
せしめることができる。

送油管（Ｊ７に噴燃ポンプ（６ｙを起点とする別の燃焼
機構を接続することによりコ台のバーナーの同時燃焼が
可能になる。

以上説明した如く本発明によるときは安価な重質油を燃
焼しても排気中に公害物質が増加せず几つ燃焼効率を向
上せしめる等幾多の長所を持ツエマルジョン燃焼を容易
に行うことができ装置の新設は勿論、既存設備も簡単に
改造可能なので現下の燃料事情に鑑み益する処大きいも
のと信する。

【図面の簡単な説明】

図は配管系統図を示す。 １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔／〕　　燃料油に予圧を与えこれが通過するラインミ
   キサーに前轍に応じて制御した所要量の水を注入してエ
   マルジョン化し、二次ＩＥＩＥＩ調整した後燃焼機構を
   介して燃焼するエマルジョン燃焼方法。 〔コ〕　燃料油をポンプで予圧し流量を油臘計で計測し
   発信する信号で注水量を制御し両者をラインミキサーで
   エマルジョン化し減圧弁で調圧して燃焼機構に供給する
   連続エマルジョン燃料装置。