JPS5913816A - エマルジヨン燃料の燃焼方法並に製造装置 - 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（特に重質燃料油）に水を添加してエマ
ルジョン化して燃焼せしめる方法並にエマルジョン燃料
製造装置に関する。

燃料油に水を微小水滴として分数せしめたエマルジョン
燃料は燃焼に際して低空気比に於て完全燃焼し煤塵、窒
素酸化物（以下ＮＯｘという）等の大気汚染物質の排出
量を減少せしめ省エネルギーと公害防止に効果のある事
が知られている。

一万我国の燃料事情は石油類製精の際大きな比率で生産
される重質燃料油が従来は電力、鉄鋼等の大形燃焼設備
に於て大量消費されていたものがこれ等の原子力或は石
炭等への燃料転換の結果大幅な過剰傾向となり価格が低
落してもなお消ｇｔ量が増加せず石油類製積上のネック
になっている。

この豊富、低床な重質燃料油を中小形の燃焼設備である
一般のボイラー、工業炉等に使用する事は低価格、高カ
ロリーの有利な燃料転換として個々の企業の省エネルギ
ーに貢献するのみならず我国の燃料消費構造の適正化の
上からも急務とされているが次の理由によりその実、現
ははばまれており高価格の軽質燃料油を使用しているも
のが多い。

ｌｆＩ＆塵、Ｎｏ工工大大気汚染物質排出量が多くなり
公害防止規準に適合出来ない。

ユ　排煙脱硫１脱窒等の公害防止設備は大形且つ高価で
あって中小形の燃焼設備には不向きである。

ユ　常温に於ける粘性が高く一般の液体燃料燃焼設備に
そのま＼では適用が困難である。

本発明はこれ等の障害を克服して一般の液体燃料燃焼設
備に於て小形で簡単廉価な設備の付加により重質燃料油
の使用を可能にするものでその概要は、ラインヒーター
、ラインミキサー、ラインポンプを連結して循環管路を
構成しここに常時エマルジョン燃料を循環せしめて含水
比、油温、粘度等を均一化しておき、必要に応じて流入
口に設けた発信油量計を経由してオイルタンクより燃料
油を受入れて循環中のエマルジョン燃料に補給するとと
もに該発信油量計の発する信号により流量制御した水を
ラインミキサー人口付近に注入してエマルジョン化し、
含水比・油温、粘度等を調整し流出口より一般の液体燃
料噴燃機構に供給するもので本質燃料油の燃焼に除して
低空気比に於ても燃焼を安定せしめて燃焼効率を向上し
且つ排気ガス中Ｑ、）公害物質含有濃度を低下せしめて
公害防止規準えの適合を計り中小形燃焼設備に於ける本
質燃料油への燃料転換を促進しこれ等企業の省エネルギ
ーを計り更に我国に於ける石油類消費構造の波付是正に
寄与せんとするものである。

空気比とは燃焼に際して理論上必要な空気量に対し実際
に供給する空気量の過剰率を云う。

過剰な空気は燃焼に寄与するところなく常温のものが排
気温度に加熱されていたづらに大気に放散され熱損失と
なるので出来得る限りこれを小さく、即ち低空気比にす
るほど燃焼効率はよくなるが不完全燃焼を起して煤塵、
ＮＯｘ等公害物質の排出量が多くなる。

エマルジョン燃料を燃焼せしめると水滴の爆発的気化に
より油滴が破壊されて燃料油の空気との接触面積が飛ｄ
的に増大することと高温状態における水性ガス反応（Ｃ
＋Ｈ，０＝ＣＯ＋ＨＲ）により一旦気化した後燃焼する
事により燃焼状態が著しく改善され低空気比における完
全燃焼が可能になるものである。重質燃料油は粘度が高
く常温では流動性がないので加温して粘度を低下せしめ
て使用する。

エマルジョン燃料の同一温度に於ける粘度は純燃料より
も高くそれは含水率を増加させるはオ高くなる性質を有
している。一般に燃焼を安定せしめる条件は均一な粘度
の燃料油を一定油圧のもとにノジルより噴霧せしめるこ
とにあるがエマルジョン燃料の燃焼に於てこの条件を満
足するためには厳密な含水比と油温の管理を行い如何な
る情況のもとに於ても常に均一な粘度の燃料油【噴燃機
構に供給しなければならない。

発信油量計は瞬間油量を測定して信号を発するもので一
般に前置に比例して回転数の変化するローターの回転（
こよりパルスを発信せしめるものが使用される。このほ
か管路中にオリフィスを設けてその前後の油圧が流量に
応じて変化するのを感知する差圧式。テーパー管中の浮
子の位置が流量に応じて変化するのを感知する■１積弐
等がある。送信の方法としては電気式のほか空気・油等
流体を使用するものがある。

ラインヒーターは人口、出口を有する密閉容器中に電気
或は蒸気等の熱源を封入したもので温度調節器の設定温
度にしたがって熱＃ｊを開閉して通過する油温を一定に
保持する。

ラインミキサーは燃料油と注入され１こ水とをエマルジ
ョン化する攪拌機で密閉容器中の羽根車を外部動力によ
り態動する機械攪拌式、管内に複雑な曲面の羽根を多数
配列し通過する流体に乱流を生ぜしめて攪拌するスタテ
ィック式、管路に超音波発振器１組み込んだ超音波式等
がある。

本発明に於ては次の要件を満足するため主として機械攪
拌式のものが使用される。

ｌ　乳化剤等化学薬品の助けを借りることなく所望粒径
の水滴を分散せしめたエマルジョン燃料が得られること
□ ユ　通過油綴り大小成は通過回数の多少にが−わらず水
滴の粒径に大きな変動がなく均質のエマルジョン燃料が
得られること。

こ−にエマルジョン燃料中の水滴の粒径について説明す
ると、粒径が過大の場合はエマルジョンに安定性が無く
水滴同志が互に結合して油水分離を起して燃焼不能にな
り粒径が過小の場合は粘度が高くなり過ぎて燃焼を不安
定にすること＼、燃焼に際して十分な爆発力が得られず
エマルジョン効果が減少する。

ラインポンプは各種ポンプが・使用出来るが、本発明に
於てはギヤーポンプの如き定吐出形のものを使用し循環
油量を定常化している。

本発明の実施の１例を図面について説明する。

図は配管系統図である。

ラインヒーター（１）、ラインミキサー（コ）、ライン
ポンプ（３）はそれぞれ連結管（４’）　（ｕ’）　（
４”）により連結されて循環管路を形成している０燃料
タンク（幻に貯えられた燃料油（Ａ）は送油管（７）、
発信油量ｆｉｔ’　（＆）、流入管（９）を経由して連
結管（ｌＩ’）より循環管路に供給され、循環管路内の
燃料油は連結管（４”）より流出管（ｉｏ）を経由して
噴燃ポンプ（／／）に吸引、加圧された後圧力油管（／
２）　（／２’）　、油量ｆＡ　ｔＩＪ’ｉ弁（１３）
を経て／ヅル（／りより噴射されて燃焼する０リリーフ
弁（／ｊ−）　、戻り油管（／Ａ）　（／Ａ’）は噴射
油圧を所定値に保持しつ＼余剰油を流出管（ｌＯ）を経
て噴燃ポンプ（／／）　＆こ戻ずもので噴燃ポンプ（／
／）に始まり戻り油管（／Ａ　’）に終る一連の機器、
配管は一般の噴燃機構である。

−１予め圧力を与えられた水（予田機構は図示せず）は
注水管（／７）（／’１つを経由して水量制御弁（１ｇ
）にて流鼠を制御された後ラインミキサー（コ）に注入
される。

発信油量計＜ｇ＞の発する油量信号は電線（２７）を経
て制御盤（１９）において制御信号に変換され、１１Ｌ
ＨＣ２０つを経由して水量制御弁（１ｇ）を操作する◎
矢印Ａ　、　Ａ’は循環管路内の燃料油、矢印Ｂは補給
される燃料油、矢印Ｃ、Ｃ’は噴燃のため加圧された燃
料油、矢印りは水それぞれの流れ方向を示す〇 次に本発明の作動について説明する。

Ｍ　Ｒ，の無いときラインヒーター（／Ｊはその保有油
のみを設′定温度まで上昇せしめると加熱を中断し池の
部分の冷却Ｇこは反応しない。従って管路中のエマルジ
ョン燃料は冷却して粘度が増加し着火が不ｉＪ龍になる
。

循環ポンプ（３）を作動させると循環管路中にポンプの
各項によって定まる油流（これを循環油量という）が生
じ管路その他で冷却された分をラインヒーターが加熱し
て油温を保持するので循環するエマルジョン燃料は粘度
が変化しない。

流出管（／のを経由して噴燃機構で燃料を消費すると循
環管路にはその＠に見合う量の燃料油が流入管（９）よ
り補給され、油量計（ｇ）が作動して水１制御弁（ｉｇ
）を介してラインミキサー（コ）に所要眺σ〕注水を行
いエマルジョン化する。この場合消費油蹴＝補給油置十
補給水砥 となり、ラインミキサー（コ）を通過する油量は通過油
量＝循環油撤十消費油は となる。

測定した油量と制御される注水臘との間に多少の時間的
ズレを生ずることＧま止むを得ないので本発明によらず
直線的な流れで噴燃せしめた場合には負荷が変動する度
毎に含水率に変化を生じそれは即ち粘度の変動となり燃
焼を不安定にしときには消火する場合もある。

本発明に於ては含水率、油温ともに均一化された循環油
流中に燃料油と水が補給される形になるので両者の比率
に短時間の狂いを生じてもそれは循環油流に吸収されて
なだらかな変化となり特別な支障を生じないうちに復原
するので負荷、したがって消費油量の変動に際してもス
ムースに対応して燃焼を安定せしめることが出来る。

本図面による場合循環ぎンプ（３）の吐出圧力は循環管
路における諸抵抗を排除して循環油量を確保するもので
あれはよい。

本図面しよらず送油管（７）Ｇこ送油ポンプを設は加圧
下でエマルジョン化し連結管（クリに減圧弁を設は載置
したエマルジョン燃料を噴燃機構に供給する場合は循環
ポンプ（３）は入口、出口に圧力差を受けるのでその圧
力差Ｇこ打勝ち更に循環管路の諸抵抗を排除して循環油
敏を確保する吐出能力を有するものでなければならない
。

以上説明した如く本発明によるときは簡単な製置の０加
によって一般の噴燃機構で重質燃料油を燃焼した場合、
安定した燃焼が得られ且つ低空気比燃焼による効率の向
上と、煤塵、ＮＯｘ等公害物質の排出噴を減少せしめこ
れ等を公害防止規準値に適合せしめる等、中小燃焼設備
に（おける重質燃料油への泪ｒ種転換を容易にし個々の
企業の省エネルギーに貢献するのみならず過剰な重質燃
料油の消費を促進して我国の石油類消費構造の適正化に
寄与するとごろ大きいものと信する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施の一例を示す配管系統図である。 （１）・・・ラインヒーター　（，２）・・・ラインミ
キサー（３）・・・ラインポンプ　　（す・・・連結管
ｆ＆）・・・燃料タンク　　　（６）・・・儲料油（？
）・・・送油管　　　　　（ｇ）・・・発信油以計（／
ｌ）・・・噴燃ポンプ １’ｌ？１−、’：’ｒ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＣＩ）　　燃料油流臘に比例して水を添加ｑてエマルジ
   ョン化しつつ噴燃装置を介して燃焼せしめるにあたり、
   ラインヒーター、ラインミキサー・ラインポンプを連結
   して循環管路を構成し、エマルジョン燃料を循環せしめ
   、その含水比、油温、粘度等を均一化して燃焼を安定せ
   しめるエマルジョン燃料の燃焼方法。 〔■〕　　ラインヒーター、ラインミキサー、ラインポ
   ンプを連結して循環管路を構成し・このところを循環す
   るエマルジョン燃料に発信油置計を経由した燃料油を補
   給し、更に油量信号にもとすいて比例制御した水を注入
   し、含水率、油温、粘度等を調整した後噴燃機構を介し
   て燃焼せしめるエマルジョン燃料の製造装置ｔ０