KR100581665B1 - 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벙커 A, B, C와 같은 중유에 첨가제와 물을 혼합하고 에멀션화시킨 유중 수적형(water-in-oil, W/O type) 에멀션 연료를 제조하여 보일러와 같은 연소장치에 공급하는 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는 벙커A, 벙커B, 벙커C유와 같은 중유와 첨가제를 공급라인 상의 단일형 정적믹서(single type static mixer)로 먼저 혼합한 후 이 혼합유에 물을 이젝터(ejector)와 단일형 정적믹서로 1차 유화시킨다. 이 때 중유, 첨가제 및 물의 투입을 각각 설정치를 두고 유량계나 정량펌프를 이용하여 동시에 단속(batch)투입 함으로써 원료 각각의 정량 정비를 유지시켜 준다. 2차 유화를 위하여, 에멀션 연료를 예열하기 위한 순환부 전기히터와, 1차로 유화된 에멀션 연료를 더욱 균일하고 미세한 W/O형의 입자로 세분화시키기 위한 복합형 정적믹서, 그리고 일정 용적을 가진 에멀션 연료탱크 및 순환펌프로 구성되는 순환계에서 에멀션 연료가 지속적으로 순환 및 혼합되게 함으로써, 일정한 수분비율과 수분입자 그리고 일정온도로 유지된 우수한 상태의 에멀션 연료를 연소장치의 부하에 상관없이 보일러와 같은 연소장치에 안정되게 공급할 수 있다.

유중 수적형, 에멀션 연료, 복합형 정적믹서, 순환계, 3방 밸브

Description

유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치{APPARATUS FOR PRODUCING WATER-IN-OIL EMULSIFIED FUEL AND SUPPLYING THE SAME}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 도시한 구성도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 도시한 구성도이다.

도 4는 본 발명의 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 사용되는 복합형 정적믹서의 제1 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 5는 도 4의 멀티형 정적믹서의 제2 믹싱 단위체를 도시한 횡단면도이다.

도 6은 본 발명의 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 사용되는 복합형 정적믹서의 제2 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 7은 도 6의 멀티형 정적믹서의 편류 차단판을 도시한 측면도이다.

도 8은 도 6의 멀티형 정적믹서의 제2 믹싱 단위체를 도시한 횡단면도이다.

도 9는 본 발명의 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 사용되는 복합형 정적믹서의 제3 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 10a는 도 9의 멀티형 정적믹서의 제1 믹싱 단위체를 도시한 횡단면도이고, 도 10b는 도9의 멀티형 정적믹서의 제2 믹싱 단위체를 도시한 횡단면도이다.

도 11은 본 발명의 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 사용되는 복합형 정적믹서의 제4 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 12a 내지 도 12c는 도 11의 복합형 정적믹서의 제2 믹싱 단위체를 도시한 횡단면도이다.

도 13은 단일형 정적믹서를 도시한 종단면도이다.

도 14는 이젝터를 도시한 종단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10,50: 에멀션 연료 제조 및 공급장치

20: 원료 투입부 30: 1차 혼합부

40: 2차 혼합부 12,52: 첨가제 저장탱크

14,54: 에멀션 연료탱크 21,61: 첨가제 투입펌프

22,26: 자동밸브 23: 첨가제 유량계

25,65: B-C유 투입펌프 27: B-C유 유량계

28: 수량계 29,69: 물 차단 자동밸브

32,72: 제1 믹서 34,74: 믹싱 이젝터

36: 제2 믹서 43,83: 순환부 전기히터

45,85: 제3 믹서 73,74: 분사노즐

La: 첨가제 공급라인 Lb: B-C유 공급라인

Le: 에멀션 연료 공급라인 Lw: 물 공급라인

100,120,140,150: 복합형 정적 믹서

108,128,170: 편류 차단판

본 발명은 중유로부터 에멀션 연료를 제조하여 보일러와 같은 연소장치에 공급하는 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벙커A, 벙커B, 벙커C유와 같은 중유를 유화시켜 균일상태의 에멀션 연료를 제조하고, 이렇게 제조된 에멀션 연료를 균일상태로 지속적으로 유지시켜 연소장치에서 연소되는 마지막 순간까지 그 상태를 유지하는 에멀션 연료를 공급하기 위한 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 에멀션(emulsion)이란 액체 중에 이 액체와 혼합되지 않는 다른 액체가 미립화 상태로 균일하게 분산되어 있는 상태를 말한다.

유중 수적형(油中 水滴形, water-in-oil type: W/O형) 에멀션 연료는 대기오염물질의 유발로 사용이 극히 제한되고 있는 저가격, 고효율의 열원인 중유와 같은 고탄화물, 고점도의 연료에 물 또는 오폐수와 계면활성제(유화제)를 혼합한 것으로, 연소 시 연소로에서 수적(water drop)에 의한 미세폭발(micro explosion)을 함으로써 완전 연소될 수 있고, 연소 시 발생하는 배기가스 중 대기오염의 주범이 되는 분진, 매연, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 등의 농도를 극 소화 할 수 있도록 첨가제를 넣어 연료화 한 고효율, 저공해의 환경친화적 청정연료유를 말한다.

에멀션 연료만의 독특한 현상인 연소 시 유중에 자리잡고 있는 수적의 미세폭발로 인한 2차 미립화 현상은 액체연료의 분사기술 중 궁극의 연료 무화(霧化)성능을 보여주고 있다. 이는 연소성이 나쁜 저급 연료의 연소효율을 높이고 미연소분으로 인한 연소실 및 전열면의 스케일 침적을 현격히 줄여 전열효율을 유지하며, 또한 연소성이 향상됨으로써 연소용 과잉공기를 줄일 수 있어 전반적인 열효율이 상승되어 연료절감으로 이어진다.

이러한 에멀션 연료 기술의 우수성과 20세기 초부터 시작된 1세기에 걸친 에멀션 연료 기술사에도 불구하고 국내에서 실제 산업계의 본격적인 상용화가 이루어진 것은 최근의 일이다.

에멀션 연료는 서로 섞이지 않으려는 연료유와 물과 같은 액체간의 불안정한 분산계로서, 에멀션 연료의 효과를 최적으로 발휘할 수 있는 일정 분산상태의 균일한 에멀션 연료유를 제조하는 것도 어렵지만, 그것을 지속적으로 유지하며 공급하는 것은 더욱 어렵다. 이러한 에멀션 연료의 특성으로 인해 1세기에 걸친 수많은 시도들이 제대로 실용화되지 못하였다.

균일상태의 에멀션 연료란 상(phase)안정성이 유지된 상태라고 할 수 있는데, 주로 수분입자의 일정성, 정확한 수분비율 및 일정온도의 유지를 들 수 있다. 구체적으로는 각 연소조건에 따라 설정된 5 ~ 20㎛의 수분입자가 시간경과에 상관없이 일정 평균입경을 유지하고, 수분비율 10 ~ 30%부피부 중 각 연소조건에 따라 설정된 하나의 특정 수분비율이 시간경과에 상관없이 정확하게 유지되어야 하며, 에멀션 연료의 예열온도 60 ~ 90℃중 각 연소조건에 따라 설정된 특정 예열온도가 시간의 경과에 상관없이 유지되는 것을 말한다.

이러한 에멀션 연료의 균일상태 유지가 중요한 것은 연료를 연소시키는 버너와 같은 연소장치와의 상관관계 때문인데, 즉 불규칙한 상태의 연료가 공급되면 연소장치의 설정된 공연비 조정, 분사노즐 조정 등에 영향을 주게 된다. 구체적으로는 에멀션 연료의 상안정성이 파괴되어 수분입자가 거대해 졌다거나 수분비율이 20%인 에멀션 연료의 공급 중 갑자기 수분비율이 10%로 줄었다거나 하면 화염상태가 불규칙해지고 실화가 되거나 수분비율이 줄어들면서 공기비도 같이 줄게 되어 공기비 부족으로 인한 매연이 발생하기 쉽다.

에멀션 연료의 온도도 일정하게 유지되지 못하면 에멀션 연료의 온도는 점도에 관계하므로 점도가 높고 낮음에 따라 연료 공급량이 불규칙하게 되는 것이다. 이렇게 불규칙하게 되면 연소의 안정성을 위하여 과잉공기비를 높일 수 밖에 없는데, 이는 곧 열효율의 저하를 가져오는 등 에멀션 연료를 사용하는 의미가 퇴색되는 부정적인 결과를 초래하게 된다.

종래에 유수(油水)를 유화하여 우수한 에멀션 연료를 얻기 위하여 계면활성제나 기타 유화제 등의 첨가제를 유수에 혼합하고 고성능의 믹서 또는 유화장치로 에멀션 연료를 얻어 왔으나, 이를 연소하기 위해 저장, 이송, 예열, 버너공급 하는 과정에서, 연료유와 물의 비중차이와 계면장력의 차이로 상안정성이 파괴되고 유수분리현상이 일어나는 것과 각각의 투입량과 투입비율의 부정확성과 불안정한 시스 템으로 연료유가 지속적으로 균일하게 공급되지 않는 문제점이 있었다. 그 때문에 연소과정에서 연소의 중단현상이 빈번이 발생하고 연소효율 또한 좋지 않아 연료유 절감이라는 소기의 목적을 달성할 수 없었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 벙커C유, 벙커B유 또는 벙커A유와 같은 중유에 물과 첨가제를 일정비율로 혼합하고 최적의 조건으로 에멀션화 시킨 유중 수적형 에멀션 연료를 연소장치에 공급하여 완전 연소에 가까운 연소를 가능하게 함으로써 대기오염을 방지하고 에너지를 절감할 수 있는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 에멀션 연료탱크를 포함한 순환계에서의 균일혼합을 위한 에멀션 순환량을 줄임으로써 각 원료의 투입펌프들과 순환 펌프의 용량을 줄임으로써 장치 소형화 및 제작비용 절감을 할 수 있는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치는, 유중 수적형 에멀션(油中 水滴形 emulsion) 연료의 고온 유지 시 유수가 분리되는 현상을 방지하는 첨가제가 저장되는 첨가제 저장탱크와; 에멀션화 된 유중 수적형 에멀션 연료가 저장되어 에멀션 연료 공급라인을 통해 외부 연소장치로 유중 수적형 에멀션 연료를 공급하는 에멀션 연료탱크와; 상기 첨가제 저장탱크의 출구에 연결되어 이에 저장된 첨가제를 설정된 용량에 따라 첨가제 공급라인을 통해 단속적으로 공급하는 첨가제 투입펌프와; 상기 첨가제 투입펌프의 후단(後段)과 외부의 B-C유 저장탱크에 동시에 연결되어 첨가제와 B-C유가 혼합된 원료유를 설정된 용량에 따라 B-C유 공급라인을 통해 단속적으로 공급하는 B-C유 투입펌프와; 상기 B-C유 투입펌프의 후단에 연결되어 B-C유와 첨가제를 혼합하는 제1 믹서와; 외부의 수원(水源)에 연결되어 물을 설정된 용량에 따라 단속적으로 공급하는 물 차단 자동밸브와; 상기 제1 믹서의 후단과 상기 물 차단 자동밸브의 후단에 동시에 연결되어 B-C유와 첨가제가 혼합된 원료유와 물을 균일하게 1차로 혼합하는 이젝터 및 제2 믹서와; 상기 제2 믹서의 후단과 상기 에멀션 연료탱크의 하단에 동시에 연결되어 상기 제2 믹서로부터 공급되는 원료유와 상기 에멀션 연료탱크로부터 공급되는 에멀션 연료를 혼합하여 연속적으로 공급하는 순환 펌프와; 상기 순환 펌프의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 혼합된 원료유를 소정의 온도로 균일하게 유지시켜주는 순환부 히터; 및 상기 순환부 히터의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 원료유를 2차로 혼합하여 균일하고 미세한 입자로 에멀션화 시킨 다음 상기 에멀션 연료탱크로 공급하는 제3 믹서를 포함한다.

여기서, 상기 첨가제 투입펌프, B-C유 투입펌프 및 물 차단 자동밸브가 1 배치(batch) 용량의 원료투입을 완료한 다음 정지하고 있는 동안 상기 에멀션 연료탱크, 순환 펌프, 순환부 히터 및 제3 믹서로 이루어지는 순환계에서 단위시간당 연료 소비량의 1.2배 내지 1.6배의 에멀션 연료가 순환하도록 하여 일정한 비율, 일정한 수분입자상태, 일정한 온도를 유지하는 균일한 상태의 에멀션 연료가 공급될 수 있도록 한다.

상기 에멀션 연료탱크에는 레벨 트랜스가 구비되어 저장된 에멀션 연료의 레벨(level)을 감지하고, 상기 첨가제 투입펌프, B-C유 투입펌프 및 물 차단 자동밸브는 레벨 트랜스로부터 로우(LOW) 레벨 이하의 신호가 감지될 경우 작동을 개시하여 설정된 1배치 용량의 원료를 공급한 다음 작동을 정지시킴으로써 원료를 단속적으로 공급할 수 있다.

상기 첨가제 공급라인 상에 첨가제 투입펌프에 인접하도록 첨가제 유량계가 설치되어 설정된 용량의 첨가제를 공급한 다음 이를 정지시키고, 상기 B-C유 공급라인 상에 B-C유 투입펌프에 인접하도록 B-C유 유량계가 설치되어 설정된 용량의 B-C유를 공급한 다음 이를 정지시키며, 물 차단 자동밸브에 인접하도록 수량계가 설치되어 설정된 용량의 물을 공급한 다음 이를 닫히게(close) 한다.

상기 첨가제 저장탱크의 내주면에는 스팀코일(steam coil)이 설치되고, 이 스팀코일은 상기 첨가제 저장탱크의 하단에 설치되는 첨가제 공급배관 내를 통과하게 됨으로써 저장된 첨가제와 토출되는 첨가제의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

상기 첨가제 투입펌프에 의한 첨가제 투입은 1배치 원료투입 용량의 0.5~1%의 정비(定比)로 첨가제를 투입하는 것을 특징으로 하고, 상기 B-C유 투입펌프에 의한 B-C유 투입은 1배치 원료투입 용량의 69.5~89.5%의 정비로 B-C유를 투입하는 것을 특징으로 하며, 상기 물 차단 자동밸브에 의한 물 투입은 1배치 원료투입 용량의 10~30%의 정비로 물을 투입하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 믹서 또는 제2 믹서로는 복합형 정적믹서의 제1 실시예가 사용될 수 있다.

이 복합형 정적믹서는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관(導管) 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서로서, 적어도 하나 이상의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 적어도 하나 이상의 나선형 믹싱 엘리먼트(mixing element)가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체와, 상기 각각의 믹싱 단위체들 사이공간에 소정의 폭을 갖도록 구비되는 혼합실을 포함한다. 여기서, 상기 도관의 입구와 출구쪽에 각각 상기 제1 믹싱 단위체가 구비되고, 이들 제1 믹싱 단위체들의 사이에 적어도 하나 이상의 제2 믹싱 단위체가 구비된다.

한편, 상기 제3 믹서로는 복합형 정적믹서의 제2 실시예 내지 제4 실시예 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

복합형 정적믹서의 제2 실시예는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서로서, 단일 튜브 내에 일방향으로 비틀린 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트가 구비된 단위 믹서가 전후단에 각각 복수개씩 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 이들 전후단 다발 사 이에 반대방향으로 비틀린 나선형 믹싱 엘리먼트를 갖는 1개의 단위 믹서가 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체를 포함한다. 여기서, 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체는 상기 도관 내에 적어도 하나 이상의 상기 서로 번갈아 가며 직렬로 연결된다.

상기 복합형 정적 믹서는 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체의 사이에 소정의 폭을 갖는 공간을 마련하고, 이 공간 내에 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어지는 편류 차단판이 설치된다.

복합형 정적 믹서의 제3 실시예는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서로서, 다수개의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 상기 제1 믹싱 단위체를 구성하는 튜브의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 다수개의 가늘고 긴 튜브 내에, 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체를 포함한다. 여기서, 상기 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체는 상기 도관 내에 적어도 하나 이상의 서로 번갈아 가며 직렬로 연결된다.

상기 복합형 정적 믹서는 상기 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체의 사이에 소정의 폭을 갖는 공간을 마련하고, 이 공간 내에 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어지는 편류 차단판이 설치된다.

복합형 정적 믹서의 제4 실시예는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서로서, 단일 튜브 내에 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트가 구비되는 복수개의 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 복수개의 제2 믹싱 단위체를 포함한다. 여기서, 상기 제2 믹싱 단위체는 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 믹싱 단위체들 사이에 직렬로 연결되며, 유체가 흐르는 방향을 따라 단계적으로, 더 작은 직경의 튜브가 더 많은 개수로 형성되는 제2 믹싱 단위체가 배치된다.

상기 복합형 정적 믹서는 출구쪽에 인접한 제2 믹싱 단위체와 그 전후단에 연결된 제1 믹싱 단위체 사이에 소정의 폭을 갖는 공간을 마련하고, 이 공간 내에 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어지는 편류 차단판이 설치된다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치는, 유중 수적형 에멀션 연료의 고온 유지 시 유수가 분리되는 현상을 방지하는 첨가제가 저장되는 첨가제 저장탱크와; 에멀션화 된 유중 수적형 에멀션 연료가 저장되어 에멀션 연료 공급라인을 통해 외부 연소장치로 유중 수적형 에멀션 연료를 공급하는 에멀션 연료탱크와; 상기 첨가제 저장탱크의 출구에 연결되어 이에 저장된 첨가제를 설정된 용량에 따라 첨가제 공급라인을 통해 단속적으로 공급하는 첨가제 투입펌프와; 외부의 수원(水源)에 연결되어 물을 설정된 용량에 따라 물 공급라인을 통해 단속적으로 공급하는 물 투입펌프와; 상기 첨가제 공급라인의 후단과 물 공급라인의 후단에 각각 설치되어 B-C유 공급라인을 통해 공급되는 B-C유에 첨가제와 물을 분사하여 1차로 혼합하는 분사노즐과; 상기 첨가제 공급라인의 후단, 물 공급라인의 후단 및 외부의 B-C유 저장탱크에 함께 연결되고, 상기 에멀션 연료탱크의 하단에도 연결되어, 첨가제와 물이 포함된 B-C유 또는 이미 제조된 에멀션 연료를 선택적으로 통과시키는 3방 밸브(3way valve)와; 상기 3방 밸브의 후단에 연결되어 선택적으로 첨가제, 물 및 B-C유를 설정된 용량에 따라 단속적으로 공급하거나 에멀션 연료를 순환시키는 순환펌프와; 상기 순환펌프의 후단에 연결되어 첨가제, 물 및 B-C유를 혼합하는 제1 믹서와; 상기 제1 믹서의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 혼합된 원료유를 소정의 온도로 균일하게 유지시켜주는 순환부 히터; 및 상기 순환부 히터의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 원료유를 2차로 혼합하여 균일하고 미세한 입자로 에멀션화 시킨 다음 상기 에멀션 연료탱크로 공급하는 제2 믹서를 포함한다.

여기서, 상기 첨가제 투입펌프, B-C유 투입펌프 및 물 투입펌프가 1 배치(batch) 용량의 원료투입을 완료한 다음 정지하고 있는 동안 상기 에멀션 연료탱크, 순환펌프, 제1 믹서, 순환부 히터 및 제2 믹서로 이루어지는 순환계에서 단위시간당 연료 소비량의 1.2배 내지 1.6배의 에멀션 연료가 순환하도록 하여 일정한 비율, 일정한 수분입자상태, 일정한 온도를 유지하는 균일한 상태의 에멀션 연료가 공급될 수 있도록 한다.

상기 에멀션 연료탱크에는 레벨 트랜스가 구비되어 저장된 에멀션 연료의 레벨(level)을 감지하고, 상기 첨가제 투입펌프, 순환펌프, 물 투입펌프 및 3방 밸브는 상기 레벨 트랜스로부터 로우(LOW) 레벨 이하의 신호가 감지될 경우 작동을 개시하여 설정된 용량의 원료를 공급한 다음 작동을 정지시킴으로써 원료를 단속적으로 공급할 수 있다.

상기 제2 믹서로는 상기한 바와 같은 복합형 정적믹서의 제2 내지 제4 실시예가 마찬가지로 사용될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 도시한 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치(10)는 에멸션 연료의 원료가 되는 B-C유, 첨가제 및 물을 소정의 비율로 각각 설정된 값에 따라 함께 투입하는 원료 투입부(20)와, 투입된 원료들을 순차적으로 균일하게 혼합하는 1차 혼합부(30), 및 혼합된 원료유와 먼저 에멀션화된 에멀션 연료를 재혼합시켜 에멀션화 시키는 2차 혼합부(40)로 크게 이루어지며, 첨가제를 저장하는 첨가제 저장탱크(12)와 에멀션화된 에멀션 연료를 저장하는 에멀션 연료탱크(14)를 포함한다.

유중 수적형 에멀션 연료를 연소장치 내로 분사할 때 적정 점도를 유지할 수 있도록 고온의 예열과정을 거치게 되는데, 첨가제 저장탱크(12)에 저장되는 첨가제는 이러한 에멀션 연료의 고온 유지 시 유수가 분리되는 현상을 방지하는 역할을 하는 유화제(乳化劑)이다. 에멀션 연료는 에멀션 연료탱크(14)에서 60~90℃의 범위의 온도에서 공급되는 것이 보통이지만 연결되는 연소장치에 따라서는 자체 예열수단에 의해 120℃까지 가열되기도 한다.

첨가제 저장탱크(12)는 항온유지를 위하여 탱크의 외부에 유리면(glass wool)으로 보온되어 있으며, 또한 레벨 게이지(미도시)가 부착되어 첨가제의 저장량을 검지할 수 있다. 첨가제 저장탱크(12)의 내주면에는 스팀코일(steam coil)(13)이 설치되어 저장된 첨가제의 온도를 40~60℃의 범위에서 일정하게 유지시켜 준다. 특히 이 스팀코일(13)은 첨가제 저장탱크(12)의 하단에 설치되는 첨가제 공급배관 내를 통과하게 됨으로써 하단부에 저장된 첨가제와 이로부터 토출되는 첨가제의 온도를 40~60℃의 범위에 속하도록 일정하게 유지시켜 준다. 이렇게 함으로써 하기에 설명할 첨가제 투입펌프(21)에서 원활한 정량 토출이 가능하게 한다.

에멀션 연료탱크(14)는 유중 수적형 에멀션 연료를 저장하면서 동시에 이를 연소장치(미도시)에 공급하는 서비스 탱크 기능을 겸하고 있다. 이러한 에멀션 연료의 공급은 에멀션 연료탱크(14)의 하단부로부터 에멀션 연료 공급라인(Le)을 통해 이루어진다.

에멀션 연료탱크(14)에는 연소장치의 사용부하에 맞게 설정된 에멀션 연료의 보유량을 조절해주는 로드셀에 의한 레벨 트랜스(미도시)가 설치되어 있다. 이 레벨 트랜스는 에멀션 연료탱크(14) 내의 에멀션 연료 보유량에 따라 '하이(HIGH)' 또는 '로우(LOW)' 레벨을 감지하는 바, 에멀션 연료의 보유량이 설정된 레벨 이하가 되는 시점에서 로우-레벨 신호를 감지하여 이를 PLC (Programmable Logic Controller)가 내장된 컨트롤 패널(미도시)에 전달하고, 컨트롤 패널에서는 다시 원료 투입부(20)에 작동신호를 전달하여 첨가제 투입펌프(21), B-C유 투입펌프(25) 및 물 차단 자동밸브(29)가 작동을 개시하도록 한다.

에멀션 연료 탱크(14)의 용적은 원료의 단속 투입량의 2배, 즉 2배치(batch) 원료투입 용량 이상이 되도록 제작되는 것이 바람직하다. 그리고 플로트 타입(float type)의 안전변(HI-HI 레벨 스위치)을 두어 기계장치의 고장으로 원료의 투입이 과다하게 될 경우 모든 원료의 투입펌프와 투입자동밸브의 가동을 멈추게 함으로써 장치의 안전성을 높일 수 있다. 여기서 1배치 원료투입 용량은 단속적인 1회 투입시간동안 투입된 원료(B-C유, 첨가제, 물)의 총량을 의미하는 것이다.

에멀션 연료탱크(14)의 외주면에는 보온용 전기열선(미도시)이 설치되어 저장된 에멀션 연료의 온도를 감지하여 60~90℃의 범위 내에서 설정된 일정한 온도를 유지시킨다. 이러한 보온용 전기열선은 에멀션 믹싱작업 중에는 하기 설명할 순환부 전기히터(43)와 연동되어 작동하지만, 작업종료 후 다음 작업 때까지 장시간 정지할 경우에는 이와 분리되어 단독으로 에멀션 연료탱크(14)의 항온 유지기능을 수행한다.

원료 투입부(40)에는 첨가제, B-C유 및 물을 각각 설정된 값에 따라 일정하게 투입할 수 있도록 펌프, 자동밸브 및 유량계가 포함된다.

먼저 첨가제를 투입하기 위하여 첨가제 투입펌프(21)와 첨가제 유량계(23)가 설치된다. 첨가제 투입펌프(21)는 첨가제 저장탱크(12)의 출구에 연결되고, 에멀션 연료탱크(14)의 레벨 트랜스로부터 로우-레벨 신호를 전달받아 작동되며 1배치 원료투입 용량의 0.5~1%의 정비(定比)로 유화제인 첨가제를 투입한다. 이러한 첨가제 투입펌프(21)는 첨가제 유량계(23)로부터 전달되는 정지신호를 전달받아 작동을 멈춘다. 상기와 같은 신호전달은 컨트롤 패널의 카운터를 통해 이루어진다.

첨가제 공급라인(La) 상에는 자동밸브(22)가 설치되어 있으며, 첨가제 유량계(23)는 첨가제 투입펌프(21) 및 자동밸브(22)와 컨트롤 패널을 통해 연결되어 있다. 첨가제 유량계(23)의 설정치가 달성되면 컨트롤 패널에 내장된 카운터에 의해 PLC 프로그램에 신호를 주게 되고, PLC 프로그램은 첨가제 투입펌프(21)의 작동을 멈추고 자동밸브(22)를 닫히게(close) 함으로써 첨가제 공급을 중지시킨다.

비상사태 및 장치수리에 대비할 수 있도록 예비용 첨가제 투입펌프(21')를 첨가제 투입펌프(21)와 병렬로 연결할 수 있다.

B-C유를 투입하기 위하여 B-C유 투입펌프(25)와 B-C유 유량계(27)가 설치된다. B-C유 투입펌프(25)는 외부의 B-C유 저장탱크(미도시)에 연결되는 동시에 첨가제 투입펌프(21)의 후단에 연결된다. 따라서 B-C유 투입펌프(25)를 통해서 첨가제와 B-C유가 함께 공급되게 된다. B-C유 투입펌프(25)는 에멀션 연료탱크(14)의 레벨 트랜스로부터 로우-레벨 신호를 전달받아 작동되며 1배치 원료투입 용량의 69.5~89.5%의 정비(定比)로 B-C유를 투입한다. 이러한 B-C유 투입펌프(25)는 B-C유 유량계(27)로부터 전달되는 정지신호를 전달받아 작동을 멈춘다. 상기와 같은 신호전달은 컨트롤 패널의 카운터를 통해 이루어진다.

B-C유 공급라인(Lb) 상에는 자동밸브(26)가 설치되어 있으며, B-C유 유량계(27)는 B-C유 투입펌프(25) 및 자동밸브(26)와 컨트롤 패널을 통해 연결되어 있다. B-C유 유량계(27)의 설정치가 달성되면 컨트롤 패널에 내장된 카운터에 의해 PLC 프로그램에 신호를 주게 되고, PLC 프로그램은 B-C유 투입펌프(25)의 작동을 멈추고 자동밸브(26)를 닫히게 함으로써 B-C유 공급을 중지시킨다.

비상사태 및 장치수리에 대비할 수 있도록 예비용 B-C유 투입펌프(25')를 B-C유 투입펌프(25)와 병렬로 연결할 수 있다.

물을 투입하기 위하여 물 차단 자동밸브(29)와 수량계(28)가 설치된다. 물 차단 자동밸브(29)는 에멀션 연료탱크(14)의 레벨 트랜스로부터 로우-레벨 신호를 전달받아 작동되며 1배치 원료투입 용량의 10~30%의 정비(定比)로 물을 투입한다. 이러한 물 차단 자동밸브(29)는 수량계(28)로부터 전달되는 정지신호를 전달받아 작동을 멈춘다. 상기와 같은 신호전달은 컨트롤 패널의 카운터를 통해 이루어진다.

즉, 수량계(28)는 물 차단 자동밸브(29)와 컨트롤 패널을 통해 연결되어 있으며, 수량계(28)의 설정치가 달성되면 컨트롤 패널에 내장된 카운터에 의해 PLC 프로그램에 신호를 주게 되고, PLC 프로그램은 물 차단 자동밸브(29)를 폐쇄함으로써 물 공급을 중지시킨다.

한편, 원료 투입 시 초기에 예비혼합(pre-mix) 기능과 2차 혼합부(40)의 효율 극대화를 위한 1차 혼합부(30)는 제1 믹서(32), 믹싱 이젝터(mixing ejector)(34) 및 제2 믹서(36)를 포함한다.

제1 믹서(32)는 B-C유 투입펌프(26)의 후단에 B-C유 공급라인(Lb)을 통해 연 결되며 이로부터 공급되는 첨가제와 B-C유를 혼합한다. 이러한 제1 믹서(32)로는 공지의 단일형 정적믹서(single type static mixer)를 적용하는 것이 바람직하다. 일례로 케닉스(Kenics)사의 정적믹서(static mixer)를 사용할 수 있다.

이젝터(34)와 제2 믹서(36)는 직렬로 결합되어 있으며, 제1 믹서(32)의 후단과 물 차단 자동밸브(29)의 후단에 동시에 연결되어 B-C유와 첨가제가 혼합된 원료유와 물을 균일하게 1차로 혼합한다. 이러한 이젝터(34)로는 확대 축소관인 벤츄리관을 갖는 공지의 이젝터를 적용할 수 있으며, 제2 믹서(36)로는 공지의 싱글형 라인믹서를 적용하는 것이 바람직하다.

제1 믹서(32) 또는 제2 믹서(36)의 다른 예로 도 4에 도시된 바와 같은 복합형 정적믹서(140)를 사용할 수 있다.

도 4를 참조하면, 복합형 정적믹서(140)는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관(142) 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 것으로, 기본적으로 제1 믹싱 단위체(144)와 제2 믹싱 단위체(146) 및 혼합실(145)을 포함하여 구성된다.

제1 믹싱 단위체(144)는 도 4에서 보는 바와 같이, 단일 튜브 내에 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트를 포함하는 단위 믹서가 구비되어 이루어진다. 선택적으로, 제1 믹싱 단위체(144)는 복수개의 믹싱 엘리먼트가 직렬적으로 연결된 구성을 가지도록 할 수 있다.

그리고 제2 믹싱 단위체(146)는 다수개의 공지의 단일형 정적믹서(147)가 도 5에서 보는 바와 같이, 병렬적으로 다발을 이루는 구성을 갖는다.

이러한 제1 믹싱 단위체(144)는 믹서 도관(142)의 입구와 출구쪽에 각각 구비되고, 제2 믹싱 단위체(146)는 상기 제1 믹싱 단위체(144)들의 사이에 적어도 하나 이상 구비되며, 혼합실(145)은 각 믹싱 단위체들의 사이에 소정의 폭을 갖도록 구비된다.

1차 혼합부(30)에서 균일하게 혼합된 1차 원료유를 미립자로 믹싱하는 기능을 하는 2차 혼합부(40)는 순환 펌프(41), 순환부 전기히터(43) 및 제3 믹서(45)를 포함한다.

순환 펌프(41)는 제2 믹서(36)의 후단과 에멀션 연료탱크(14)의 하단에 동시에 연결되어 제2 믹서(36)로부터 공급되는 원료유와 에멀션 연료탱크(14)로부터 공급되는 에멀션 연료를 혼합하여 순환부 전기히터(43)로 공급한다. 이러한 순환 펌프(41)는 본 실시예에 따른 장치가 운전중인 동안 연속적으로 작동되며, 그 용량은 연소장치가 1배치 용량의 에멀션 연료를 소비하는 시간동안 에멀션 연료탱크(14) 내에 저장된 에멀션 연료의 전체용량을 적어도 1.2회 내지 1.6회 믹싱할 수 있는 정도가 바람직하다. 1차로 예혼합된 원료유에 에멀션 연료탱크(14)에서 이미 이상적으로 혼합된 에멀션 연료가 대략 20~50% 정도씩 유입되어 2차로 혼합됨으로써 수분 비율 및 입자의 안정성을 극대화시킬 수 있다.

비상사태 및 장치수리에 대비할 수 있도록 예비용 순환 펌프(41')를 순환 펌프(41)와 병렬로 연결할 수 있다.

순환부 전기히터(43)는 순환 펌프(41)의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 혼합된 원료유를 60~90℃의 범위 내의 특정온도로 일정하게 유지시키면서 제3 믹서(45)로 이송한다. 이렇게 함으로써 에멀션 연료탱크(14) 내의 온도편차를 줄여줄 수 있다. 이러한 순환부 전기히터(43)의 구조는 셸 앤 튜브(shell & tube) 형식의 열교환기를 적용함으로써 열교환 속도를 향상시킬 수 있다.

제3 믹서(45)는 순환부 전기히터(43)의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 원료유를 2차로 혼합하여 균일하고 미세한 입자로 에멀션화 시킨 다음 에멀션 연료탱크(14)로 공급한다. 이러한 제3 믹서(45)로는 도 6 내지 도 12c에 도시된 바와 같은 복합형 정적믹서가 사용되는 것이 바람직하다.

도 6은 복합형 정적믹서의 제2 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합형 정적믹서(100)는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관(導管)(102) 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 것으로, 기본적으로 제1 믹싱 단위체(104)와 제2 믹싱 단위체(106)를 포함하여 구성된다.

제1 믹싱 단위체(104)는 공지의 더블형 라인믹서의 구성을 갖는 바, 단일 튜브(105a) 내에 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트(mixing element)(105b)가 구비된 단위 믹서(105)가 전후단에 각각 복수개씩 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 이들 전후단 다발의 사이에 1개의 단위믹서가 연결되어 이루어진다. 이 때, 전후단 다발의 나선형 믹싱 엘리먼트와 가운데 단위믹서의 나선형 믹싱 엘리먼트는 서로 반대방향의 비틀림을 갖는다.

그리고 제2 믹싱 단위체(106)는 다수개의 공지의 단일형 정적믹서(107)가 도 8에서 보는 바와 같이 병렬적으로 다발을 이루는 구성을 갖는 바, 다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 직렬로 연결되어 이루어진다. 이 때, 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트는 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 가지며, 바람직하게는 좌방향 180°또는 우방향 180°의 비틀림을 갖는다. 또한 이러한 믹싱 엘리먼트는 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 연결되며, 바람직하게는 90°각도로 어긋나게 연결된다.

이러한 제1 믹싱 단위체(104)와 제2 믹싱 단위체(106)는 도관(102) 내에 적어도 하나 이상씩 서로 번갈아 가며 직렬로 연결되어 복합형 정적믹서(100)를 구성한다. 바람직한 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 믹서 도관(102)의 입·출구쪽에 각각 제1 믹싱 단위체(104)를 배치하고 그 사이에 2개의 제2 믹싱 단위체(106)와 1개의 제1 믹싱 단위체(104)를 번갈아 배치할 수 있다.

제1 믹싱 단위체(104)와 제2 믹싱 단위체(106)의 사이에는 소정의 폭을 갖는 공간이 마련되고, 이 공간 내에 편류 차단판(108)이 설치된다. 이 편류 차단판(108)은 도 7에 도시된 바와 같이, 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어진다. 편류 차단판(108)은 혼합되는 유체가 어느 한쪽으로 편중되지 않도록 하여 혼합효율을 높이는 역할을 한다.

도 9는 복합형 정적믹서의 제3 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합형 정적믹서(120)는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관(122) 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 것으로, 기본적으로 제1 믹싱 단위체(124)와 제2 믹싱 단위체(126)를 포함하여 구성된다.

제1 믹싱 단위체(124)는 다수개의 공지의 단일형 정적믹서(123)가 도 10a에서 보는 바와 같이 병렬적으로 다발을 이루는 구성을 갖는 바, 다수개의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 직렬로 연결되어 이루어진다. 이 때, 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트는 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 가지며, 바람직하게는 좌방향 180°또는 우방향 180°의 비틀림을 갖는다. 또한 이러한 믹싱 엘리먼트는 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 연결되며, 바람직하게는 90°각도로 어긋나게 연결된다.

그리고 제2 믹싱 단위체(126)도 제1 믹싱 단위체(124)와 마찬가지로 다수개의 공지의 단일형 정적믹서(127)가 병렬적으로 다발을 이루는 구성을 갖는다. 다만, 도 10b에서 보는 바와 같이, 제1 믹싱 단위체(124)를 구성하는 튜브의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 직렬로 연결되어 이루어진다. 믹싱 엘리먼트의 연결형태는 제1 믹싱 단위체(124)의 경우와 같다.

이러한 제1 믹싱 단위체(124)와 제2 믹싱 단위체(126)는 도관(122) 내에 적어도 하나 이상씩 서로 번갈아 가며 직렬로 연결되어 복합형 정적믹서(120)를 구성한다. 바람직한 예로, 도 9에 도시된 바와 같이, 믹서 도관(122)의 입·출구쪽에 각각 제1 믹싱 단위체(124)를 배치하고 그 사이에 2개의 제2 믹싱 단위체(126)와 1개의 제1 믹싱 단위체(124)를 번갈아 배치할 수 있다.

제1 믹싱 단위체(124)와 제2 믹싱 단위체(126)의 사이에는 소정의 폭을 갖는 공간이 마련되고, 이 공간 내에 편류 차단판(128)이 설치된다. 이 편류 차단판(128)은 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어진다.

도 11은 복합형 정적믹서의 제4 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 복합형 정적믹서(150)는 적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관(152) 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 것으로, 기본적으로 제1 믹싱 단위체(154,158,162,166)와 제2 믹싱 단위체(155,159,163)를 포함하여 구성된다.

제1 믹싱 단위체(154,158,162,166)는 단일 튜브 내에 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트가 구비되어 이루어진다. 선택적으로, 제1 믹싱 단위체(154,158,162,166)는 복수의 단일형 정적믹서가 병렬적으로 다발을 이루는 구성을 가지도록 할 수 있다.

그리고 제2 믹싱 단위체(155,159,163)는 다수개의 공지의 단일형 정적믹서(156,160,164)가 도 12a 내지 도 12c에서 보는 바와 같이, 병렬적으로 다발을 이루는 구성을 갖는다.

이러한 제2 믹싱 단위체(155,159,163)는 이웃하는 한 쌍의 제1 믹싱 단위체(154,158,162,166)들 사이에 직렬로 연결된다. 특히 복수개의 제2 믹싱 단위체(155,159,163)들은 각각 그 단일형 정적믹서(156,160,164)의 튜브직경과 개수가 서로 상이한 바, 유체가 흐르는 방향을 따라 단계적으로, 더 작은 튜브직경을 갖는 단일형 정적믹서가 더 많은 개수로 포함되는 제2 믹싱 단위체가 배치되도록 한다.

이 때, 각 단위체들간의 연결은 소정의 폭을 갖는 공간 없이 밀착시키되 각 각의 연결부에서 인접하는 믹싱 엘리먼트의 끝단의 방향을 서로 어긋나도록 조정하여 유체가 구획되어 흐르도록 한다. 따라서 본 실시예에서는 소정의 폭을 갖는 공간에서 유체가 혼합되는 것이 아니고 제1 단위체(154,158,162,166) 각각에서 유체가 혼합되게 된다.

믹서 도관(152)의 출구쪽에 인접한 제2 믹싱 단위체(163)와 그 전후단에 연결된 제1 믹싱 단위체(162,166) 각각의 사이에는 소정의 폭을 갖는 공간이 마련되고, 이 공간 내에 편류 차단판(170)이 설치된다.

상기한 바와 같은 복합형 정적믹서(100,120,150)를 제3 믹서(45)로 사용할 경우, 유체압력에 대한 펌프의 한계치 이하에서 필요한 모든 유량을 확보하면서도 1회의 유체의 통과만으로 B-C유와 물의 일정상태를 갖는 우수한 에멀션 연료를 제조할 수 있는 믹서효율을 확보할 수 있다.

이하 본 실시예에 따른 에멀션 연료의 제조 및 공급장치의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.

유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치(10)의 기본 공정은 에멀션 연료탱크(14)에서 일정 연료를 보유하면서 연소장치의 부하량에 맞게 에멀션 연료를 상기 에멀션 연료탱크(14)에 보충, 공급하는 시스템으로 구성된다.

정상 작동상태에서 작업은 에멀션 연료탱크(14)의 연료 보유 레벨이 로우-레벨 이상에서 시작되며, 연소장치가 가동됨에 따라 연료가 소모되면서 레벨 트랜스에서 감지된 로우-레벨신호가 컨트롤 패널 상의 PLC 프로그램에 지시된다. PLC 프로그램은 원료가 되는 B-C유, 첨가제, 물의 공급라인 상의 자동밸브(22,26,29)를 동시에 개방(open)하고 각각 동시에 투입펌프(21,25)를 작동하여 에멀션 연료의 제조를 위한 원료를 투입하기 시작한다.

B-C유와 첨가제는 제1 믹서(32)에서 먼저 혼합된 다음, 이 혼합유에 물이 공급되어 이젝터(34)와 제2 믹서(36)에서 1차로 유화된다. 이 때 B-C유와 첨가제 그리고 물의 투입을 각각의 설정치를 두고 정확한 용적식 유량계(positive displacement flow meter, 또는 PD meter)나 정량펌프(metering pump)를 이용하여 각각 단속투입 하여서 원료 각각의 정량 정비를 유지시켜 주게된다.

원료의 투입시간은 바람직하게는 각각 2분으로 설정되어 있는데, 투입 중 시간경과와 함께 첨가제 유량계(23), B-C유 유량계(27) 및 수량계(28)에 설정치가 지시되면 컨트롤 패널에 내장된 카운터에 의해 PLC 프로그램에 신호를 주게 되고, PLC 프로그램은 각각의 원료 투입펌프(21,25)의 작동을 멈추고 자동밸브(22,26,29)를 닫히게(close)함으로써 원료 투입과 1차 예비혼합 공정이 완료된다.

1차로 공급라인 상에서 예비혼합된 에멀션 연료유는 순환펌프(41)로 흡입되어 에멀션 연료를 예열하기 위한 순환부 전기히터(43), 1차 유화된 에멀션 연료유를 2차로 더욱 균일하고 미세한 유중 수적형(W/O형)의 입자로 세분화시키기 위한 제3 믹서(45), 및 일정 용적을 갖는 에멀션 연료탱크(14)를 차례대로 거치도록 공급된다.

에멀션 연료탱크(14)에 저장되어 있던 에멀션 연료는 외부의 연소장치로 공급되는 것 외에 일부는 다시 순환펌프(41)로 흡입되어 순환계를 지속적으로 순환하면서 혼합됨으로써 일정한 수분비율과 수분입자 그리고 일정온도로 유지된 우수한 상태의 에멀션 연료가 연소장치의 부하에 상관없이 보일러와 같은 연소장치에 안정되게 공급될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치를 도시한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치(50)는 에멸션 연료의 원료가 되는 B-C유, 첨가제 및 물을 소정의 비율로 각각 설정된 값에 따라 함께 투입하는 원료 투입부와, 투입된 원료들을 순차적으로 균일하게 혼합하는 1차 혼합부 및 혼합된 원료유와 먼저 에멀션화된 에멀션 연료를 재혼합시켜 에멀션화 시키는 2차 혼합부로 크게 이루어지며, 첨가제를 저장하는 첨가제 저장탱크(52)와 에멀션화된 에멀션 연료를 저장하는 에멀션 연료탱크(54)를 포함한다.

본 실시예의 첨가제 저장탱크(52)와 에멀션 연료탱크(54)는 상기 제1 실시예의 첨가제 저장탱크(12)와 에멀션 연료탱크(14)와 그 구성 및 기능이 동일하거나 동일성 범위에 속하는 것이다.

원료 투입부(40)에는 첨가제, B-C유 및 물을 각각 설정된 값에 따라 일정하게 투입할 수 있도록 펌프와 유량계가 포함된다.

첨가제를 투입하기 위하여 첨가제 투입펌프(61)가 첨가제 저장탱크(52)의 출구에 연결된다. 첨가제 투입펌프(61)는 에멀션 연료탱크(54)의 레벨 트랜스로부터 로우-레벨 신호를 전달받아 작동되어 1배치 원료투입 용량의 0.5~1%의 정비로 첨가제를 투입하며, 첨가제 유량계로부터 전달되는 정지신호를 전달받아 작동을 멈춘 다. 이와 동시에 첨가제 자동밸브(62)도 닫히게 된다.

첨가제 공급라인(La)의 후단에는 분사노즐(73)이 설치되어 첨가제를 B-C유 공급라인(Lb)에 분사함으로서 예비혼합하게 되어있다.

물을 투입하기 위하여 물 투입펌프(66)와 물 차단 자동밸브(69)가 설치되는 바, 이는 에멀션 연료탱크(54)의 레벨 트랜스로부터 로우-레벨 신호를 전달받아 작동되어 1배치 원료투입 용량의 10~30%의 정비로 물을 투입하며, 수량계(68)로부터 전달되는 정지신호를 전달받아 작동을 멈춘다. 상기와 같은 신호전달은 컨트롤 패널의 카운터를 통해 이루어진다.

물 공급라인(Lw)의 후단에는 분사노즐(74)이 설치되어 물을 B-C유 공급라인(Lb)에 분사함으로서 예비혼합하게 되어 있다.

B-C유를 투입하기 위하여 3방 밸브(3 way valve)(64)와 순환펌프(65)가 설치된다.

3방 밸브(64)는 2개의 유입구를 가지며, 그 중 제1 유입구는 외부의 B-C유 저장탱크(미도시)에 연결되는 동시에 물 공급라인(Lw)과 첨가제 공급라인(La)의 후단에 연결되고, 제2 유입구는 에멀션 연료탱크(54)의 하단에 연결된다. 따라서 3방 밸브(64)의 제1 유입구를 통해서 첨가제와 물이 포함된 B-C유가 공급되고, 제2 유입구를 통해서는 에멀션 연료탱크(54)로부터 에멀션 연료가 공급된다. 3방 밸브(64)를 통한 이러한 공급은 제1 유입구와 제2 유입구가 교대로 개방되면서 이루어지는 바, 첨가제와 물이 포함된 B-C유가 공급될 때에는 제1 유입구만 개방되고 제2 유입구는 닫히게 되며, B-C유의 공급을 중지시키는 동안에는 제1 유입구를 닫 고 제2 유입구를 개방하여 에멀션 연료가 공급되어 순환하도록 한다.

3방 밸브(64)는 에멀션 연료탱크(54)의 레벨 트랜스로부터 로우-레벨 신호를 전달받아 제1 유입구를 개방하여(제2 유입구 닫힘) 1배치 원료투입 용량의 69.5~89.5%의 정비(定比)로 B-C유를 투입하고, B-C유 유량계로부터 전달되는 정지신호를 전달받아 제1 유입구를 닫히게 하여(제2 유입구 개방) B-C유 투입을 중지시킨다. 상기와 같은 신호전달은 컨트롤 패널의 카운터를 통해 이루어진다.

순환펌프(65)는 3방 밸브(64)의 후단, 즉 배출구에 연결된다. 따라서 3방 밸브(64)의 제1 유입구가 개방되면 첨가제와 물이 포함된 B-C유가 순환펌프(65)에 의해 공급되고, 제2 유입구가 개방되면 순환펌프(65)에 의해 에멀션 연료가 순환되게 된다. 즉, 순환펌프(65)는 하기에 설명할 순환계를 구동시키는 기능을 수행하므로 본 실시예에 따른 장치가 운전중인 동안 연속적으로 작동되며, 그 용량은 연소장치가 1배치 용량의 에멀션 연료를 소비하는 시간동안 에멀션 연료탱크(54) 내에 저장된 에멀션 연료의 전체용량을 적어도 1.2회 내지 1.6회 믹싱할 수 있는 정도가 바람직하다. 1차로 예비혼합(premixing)된 원료유에 에멀션 연료탱크(54)에서 이미 이상적으로 혼합된 에멀션 연료가 대략 20~50% 정도씩 유입되어 2차로 혼합됨으로써 수분 비율 및 입자의 안정성을 극대화시킬 수 있다.

한편, 원료 투입 시 초기에 예비혼합(premixing) 기능과 2차 혼합부의 효율 극대화를 위한 1차 혼합부는 첨가제 공급라인(La)과 물 공급라인(Lw)의 후단에 각각 설치된 분사노즐(73,74)과 제1 믹서(72)를 포함한다.

1차 혼합부에서 균일하게 혼합된 1차 원료유를 미립자로 믹싱하는 기능을 하 는 2차 혼합부는 순환부 전기히터(83) 및 제2 믹서(85)를 포함한다. 순환부 전기히터(83) 및 제2 믹서(85)의 구성과 기능은 상기 제1 실시예의 에멀션 연료 제조 및 공급장치에서 순환부 전기히터(43) 및 제3 믹서(45)와 마찬가지이다.

따라서 제2 믹서(85)로는 상기 복합형 정적믹서의 제2 실시예 내지 제4 실시예가 마찬가지로 적용되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 에멀션 연료탱크(54), 순환펌프(65), 제1 믹서(72), 순환부 전기히터(83), 및 제2 믹서(85)가 순환계를 이루어, 단위시간당 연료 소비량의 1.2배 내지 1.6배의 에멀션 연료가 순환하도록 함으로써 일정한 비율, 일정한 수분입자상태, 일정한 온도를 유지하는 균일한 상태의 에멀션 연료가 연소장치로 공급될 수 있도록 한다.

이상 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에서는 B-C유를 투입하여 에멀션 연료를 제조하는 것으로 하였으나, 그 밖의 중유인 B-A유 및 B-B유를 투입하여 제조하는 것도 가능하다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치에 의하면, B-C유와 같은 중유에 첨가제와 물을 1차로 혼합한 다음 균일성 의 극히 미세한 유중 수적형의 입자를 형성하는 2차 혼합과정을 거친 에멀션 연료를, 에멀션 탱크를 포함하는 순환계에서 순환시켜 최상의 에멀션 상태를 유지하면서 연소장치로 공급되게 함으로써, 연소중단 현상이 발생하지 않을 뿐만 아니라 연료 절감효과를 더욱 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 장치로부터 공급되는 에멀션 연료는 일정한 물의 혼합으로 연소장치에서 연소되는 기름 입자가 미세 폭발 미립화되어 연소 시 산소와 접촉할 수 있는 기회가 많아져 상대적으로 완전연소를 가능케 하며 배기가스 중의 과잉 산소농도를 줄이기 때문에 에너지 절약효과와 연소장치 효율이 향상되는 시너지 효과를 얻을 수 있다.

뿐만 아니라 이러한 장치를 적용할 경우 집진설비와 같은 대기오염 방지시설에 대한 투자가 불필요하며, 동력비 또는 유지보수비와 같은 시설가동비가 절감되는 효과가 있다.

아울러 기존의 믹서를 개선하여 1회 통과 시 혼합효율을 향상시킴으로써 순환계의 단위시간당 에멀션 연료 순환량과 원료의 단속투입시 투입량을 줄일 수 있고, 따라서 각 원료 투입펌프와 순환펌프의 용량이 줄어드는 등 설비의 소형화, 제작비용의 절감 등의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (20)

1. 유중 수적형 에멀션(油中 水滴形 emulsion) 연료의 고온 유지 시 유수가 분리되는 현상을 방지하는 첨가제가 저장되는 첨가제 저장탱크;

   에멀션화 된 유중 수적형 에멀션 연료가 저장되어 에멀션 연료 공급라인을 통해 외부 연소장치로 유중 수적형 에멀션 연료를 공급하는 에멀션 연료탱크;

   상기 첨가제 저장탱크의 출구에 연결되어 이에 저장된 첨가제를 기(旣) 설정된 용량에 따라 단속적으로 공급하는 첨가제 투입펌프;

   상기 첨가제 투입펌프의 후단과 외부의 B-C유 저장탱크에 동시에 연결되어 첨가제와 B-C유를 기 설정된 용량에 따라 단속적으로 공급하는 B-C유 투입펌프;

   상기 B-C유 투입펌프의 후단에 연결되어 B-C유와 첨가제를 혼합하는 제1 믹서;

   외부의 수원(水源)에 연결되어 물을 설정된 용량에 따라 단속적으로 공급하는 물 차단 자동밸브;

   상기 제1 믹서의 후단과 상기 물 차단 자동밸브의 후단에 동시에 연결되어 B-C유와 첨가제가 혼합된 원료유와 물을 균일하게 1차로 혼합하는 제2 믹서;

   상기 제2 믹서의 후단과 상기 에멀션 연료탱크의 하단에 동시에 연결되어 상기 제2 믹서로부터 공급되는 원료유와 상기 에멀션 연료탱크로부터 공급되는 에멀션 연료를 혼합하여 연속적으로 공급하는 순환 펌프;

   상기 순환 펌프의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 혼합된 원료유를 기 설정된 온도로 균일하게 유지시켜주는 순환부 히터; 및

   상기 순환부 히터의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 원료유를 2차로 혼합하여 균일하고 미세한 입자로 에멀션화 시킨 다음 상기 에멀션 연료탱크로 공급하는 제3 믹서를 포함하고,

   상기 첨가제 투입펌프, B-C유 투입펌프 및 물 차단 자동밸브가 1 배치(batch) 용량의 원료투입을 완료한 다음 정지하고 있는 동안 상기 에멀션 연료탱크, 순환 펌프, 순환부 히터 및 제3 믹서로 이루어지는 순환계에서 단위시간당 연료 소비량의 1.2배 내지 1.6배의 에멀션 연료가 순환하도록 하여 균일한 상태의 에멀션 연료가 공급될 수 있도록 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에멀션 연료탱크에는 저장된 에멀션 연료의 레벨(level)을 감지하는 레벨 트랜스가 구비되고, 상기 첨가제 투입펌프, B-C유 투입펌프 및 물 차단 자동밸브는 상기 레벨 트랜스로부터 로우(LOW) 레벨 이하의 신호가 감지될 경우 작동을 개시하여 설정된 1배치 용량의 원료를 공급한 다음 작동을 정지시킴으로써 원료를 단속적으로 공급할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 첨가제 투입펌프에 인접하도록 설치되어 기 설정된 용량의 첨가제를 공급한 다음 이를 정지시키는 첨가제 유량계와, 상기 B-C유 투입펌프에 인접하도록 설치되어 기 설정된 용량의 B-C유를 공급한 다음 이를 정지시키는 B-C유 유량계와, 물 차단 자동밸브에 인접하도록 설치되어 기 설정된 용량의 물을 공급한 다음 이를 정지시키는 수량계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 첨가제 저장탱크의 내주면에 스팀코일(steam coil)이 설치되고, 이 스팀코일은 상기 첨가제 저장탱크의 하단에 설치되는 첨가제 공급배관 내를 통과하게 됨으로써 저장된 첨가제와 토출되는 첨가제의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 첨가제 투입펌프는 1배치 원료투입 용량의 0.5~1%의 정비(定比)로 첨가제를 투입하는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 B-C유 투입펌프는 1배치 원료투입 용량의 69.5~89.5%의 정비로 B-C유를 투입하는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 물 차단 자동밸브는 1배치 원료투입 용량의 10~30%의 정비로 물을 투입하는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 믹서 또는 제2 믹서는

   적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관(導管) 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서에 있어서,

   적어도 하나 이상의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 적어도 하나 이상의 나선형 믹싱 엘리먼트(mixing element)가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체와, 상기 각각의 믹싱 단위체들 사이공간에 소정의 폭을 갖도록 구비되는 혼합실을 포함하고,

   상기 도관의 입구와 출구쪽에 각각 상기 제1 믹싱 단위체가 구비되며, 이들 제1 믹싱 단위체들의 사이에 적어도 하나 이상의 제2 믹싱 단위체가 구비되는 복합형 정적 믹서인 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 믹서는

   적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서에 있어서,

   단일 튜브 내에 일방향으로 비틀린 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트가 구비된 단위 믹서가 전후단에 각각 복수개씩 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 이들 전후단 다발 사이에 반대방향으로 비틀린 나선형 믹싱 엘리먼트를 갖는 1개의 단위 믹서가 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체를 포함하고,

   상기 도관 내에 적어도 하나 이상의 상기 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체가 서로 번갈아 가며 직렬로 연결되는 복합형 정적 믹서인 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 복합형 정적 믹서는 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체의 사이에 소정의 폭을 갖는 공간을 마련하고, 이 공간 내에 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어지는 편류 차단판이 설치되는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 믹서는

    적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서에 있어서,

    다수개의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 상기 제1 믹싱 단위체를 구성하는 튜브의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 다수개의 가늘고 긴 튜브 내에, 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체를 포함하고,

    상기 도관 내에 적어도 하나 이상의 상기 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체가 서로 번갈아 가며 직렬로 연결되는 복합형 정적 믹서인 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 복합형 정적 믹서는 상기 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체의 사이에 소정의 폭을 갖는 공간을 마련하고, 이 공간 내에 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어지는 편류 차단판이 설치되는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 믹서는

    적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서에 있어서,

    단일 튜브 내에 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트가 구비되는 복수개의 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 복수개의 제2 믹싱 단위체를 포함하고,

    상기 제2 믹싱 단위체는 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 믹싱 단위체들 사이에 직렬로 연결되고, 유체가 흐르는 방향을 따라 단계적으로, 더 작은 직경의 튜브가 더 많은 개수로 형성되는 제2 믹싱 단위체가 배치되며, 상기 각 단위체간의 연결부에서 인접하는 믹싱 엘리먼트의 끝단의 방향을 서로 어긋나도록 조정하여 유체가 구획되어 흐르도록 한 복합형 정적 믹서인 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 복합형 정적 믹서는 출구쪽에 인접한 제2 믹싱 단위체와 그 전후단에 연결된 제1 믹싱 단위체 사이에 소정의 폭을 갖는 공간을 마련하고, 이 공간 내에 다수개의 구멍이 뚫려 있는 다공판으로 이루어지는 편류 차단판이 설치되는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
15. 유중 수적형 에멀션 연료의 고온 유지 시 유수가 분리되는 현상을 방지하는 첨가제가 저장되는 첨가제 저장탱크;

    에멀션화 된 유중 수적형 에멀션 연료가 저장되어 에멀션 연료 공급라인을 통해 외부 연소장치로 유중 수적형 에멀션 연료를 공급하는 에멀션 연료탱크;

    상기 첨가제 저장탱크의 출구에 연결되어 이에 저장된 첨가제를 기 설정된 용량에 따라 첨가제 공급라인을 통해 단속적으로 공급하는 첨가제 투입펌프;

    외부의 수원(水源)에 연결되어 물을 기 설정된 용량에 따라 물 공급라인을 통해 단속적으로 공급하는 물 투입펌프;

    상기 첨가제 공급라인의 후단과 물 공급라인의 후단에 각각 설치되어 B-C유 공급라인을 통해 공급되는 B-C유에 첨가제와 물을 분사하여 1차로 혼합하는 분사노즐;

    상기 첨가제 공급라인의 후단, 물 공급라인의 후단 및 외부의 B-C유 저장탱크에 함께 연결되고, 상기 에멀션 연료탱크의 하단에도 연결되어, 첨가제와 물이 포함된 B-C유 또는 이미 제조된 에멀션 연료를 선택적으로 통과시키는 3방 밸브(3way valve);

    상기 3방 밸브의 후단에 연결되어 선택적으로 첨가제, 물 및 B-C유를 기 설정된 용량에 따라 단속적으로 공급하거나 에멀션 연료를 순환시키는 순환펌프;

    상기 순환펌프의 후단에 연결되어 첨가제, 물 및 B-C유를 혼합하는 제1 믹서;

    상기 제1 믹서의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 혼합된 원료유를 기 설정된 온도로 균일하게 유지시켜주는 순환부 히터; 및

    상기 순환부 히터의 후단에 연결되어 이로부터 공급되는 원료유를 2차로 혼합하여 균일하고 미세한 입자로 에멀션화 시킨 다음 상기 에멀션 연료탱크로 공급하는 제2 믹서를 포함하고,

    상기 첨가제 투입펌프 및 물 투입펌프가 1 배치(batch) 용량의 원료투입을 완료한 다음 정지하고 있는 동안 상기 에멀션 연료탱크, 순환펌프, 제1 믹서, 순환부 히터 및 제2 믹서로 이루어지는 순환계에서 단위시간당 연료 소비량의 1.2배 내지 1.6배의 에멀션 연료가 순환하도록 하여 균일한 상태의 에멀션 연료가 공급될 수 있도록 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 에멀션 연료탱크에는 저장된 에멀션 연료의 레벨(level)을 감지하는 레벨 트랜스가 구비되고, 상기 첨가제 투입펌프 및 물 투입펌프는 상기 레벨 트랜스로부터 로우(LOW) 레벨 이하의 신호가 감지될 경우 작동을 개시하여 설정된 용량의 원료를 공급한 다음 작동을 정지시킴으로써 원료를 단속적으로 공급할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,

    상기 첨가제 공급라인 상에 설치되어 기 설정된 용량의 첨가제를 공급한 다음 이를 정지시키는 첨가제 유량계와, 물 공급라인 상에 설치되어 기 설정된 용량의 물을 공급한 다음 이를 정지시키는 수량계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 제2 믹서는

    적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서에 있어서,

    단일 튜브 내에 일방향으로 비틀린 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트가 구비된 단위 믹서가 전후단에 각각 복수개씩 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 이들 전후단 다발 사이에 반대방향으로 비틀린 나선형 믹싱 엘리먼트를 갖는 1개의 단위 믹서가 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체를 포함하고,

    상기 도관 내에 적어도 하나 이상의 상기 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체가 서로 번갈아 가며 직렬로 연결되는 복합형 정적 믹서인 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
19. 제 15 항에 있어서, 상기 제2 믹서는

    적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서에 있어서,

    다수개의 가늘고 긴 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제1 믹싱 단위체와, 상기 제1 믹싱 단위체를 구성하는 튜브의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 다수개의 튜브 내에, 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 제2 믹싱 단위체를 포함하고,

    상기 도관 내에 적어도 하나 이상의 상기 제1 믹싱 단위체와 제2 믹싱 단위체가 서로 번갈아 가며 직렬로 연결되는 복합형 정적 믹서인 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 제2 믹서는

    적어도 2이상의 종류를 갖는 혼합 유체를 도관 내로 유입하여 통과시키면서 균일하게 혼합하여 배출하는 정적믹서에 있어서,

    단일 튜브 내에 단일의 나선형 믹싱 엘리먼트가 구비되는 복수개의 제1 믹싱 단위체와, 다수개의 튜브가 병렬적으로 다발을 이루어 구비되고, 각각의 튜브 내에 이웃하는 것끼리 서로 반대방향의 비틀림을 갖는 다수개의 나선형 믹싱 엘리먼트가 인접하는 끝단이 서로 어긋나도록 직렬로 연결되는 복수개의 제2 믹싱 단위체를 포 함하고,

    상기 제2 믹싱 단위체는 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 믹싱 단위체들 사이에 직렬로 연결되고, 유체가 흐르는 방향을 따라 단계적으로, 더 작은 직경의 튜브가 더 많은 개수로 형성되는 제2 믹싱 단위체가 배치되며, 상기 각 단위체간의 연결부에서 인접하는 믹싱 엘리먼트의 끝단의 방향을 서로 어긋나도록 조정하여 유체가 구획되어 흐르도록 한 복합형 정적 믹서인 것을 특징으로 하는 유중 수적형 에멀션 연료의 제조 및 공급장치.

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