KR19980043029A - Emulsion fuel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에멀젼 연료에 관한 것이다.The present invention relates to emulsion fuels.

본 발명은 물 100중량부에 대해 음이온 계면 활성제 0.01 내지 1.0중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 0.01 내지 0.5중량부 및 메도칠 0.001 내지 0.2중량부를 함유한 혼합물을 10 내지 50중량% 비율로 통상의 연소가능한 오일에 혼합시킨 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료이다.The present invention comprises a mixture of 0.01 to 1.0 parts by weight of anionic surfactant, 0.01 to 0.5 parts by weight of polyethylene oxide and 0.001 to 0.2 parts by weight of methyl chloride in a ratio of 10 to 50% by weight to a conventional combustible oil. It is an emulsion fuel characterized by the above-mentioned.

이와 같은 에멀젼 연료는 연소를 최적화시켜 질소 산화물 등의 공해 물질 배출량을 감소시키고, 연소 효율이 크기 때문에 에너지 절감효과가 있고, 연료유/물의 혼합 비율을 일정하게 유지하도록 하는 조절 장치의 필요없이 간단히 소,중,대형 보일러에 이용된다.Emulsion fuels such as these can optimize combustion to reduce emissions of pollutants such as nitrogen oxides, and have high combustion efficiency, resulting in energy savings, and simply eliminating the need for regulating devices to maintain a constant fuel oil / water mixture. Used for medium and large boilers.

Description

에멀젼 연료Emulsion fuel

본 발명은 에멀젼 연료에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 연료의 연소를 최적화시키기 위해 연소가능한 통상의 오일에 특별한 성분들을 함유한 물을 혼합하여 이루어진 에멀젼 연료에 관한 것이다.The present invention relates to emulsion fuels. More specifically, it relates to an emulsion fuel made by mixing water containing special components with combustible conventional oil to optimize combustion of the fuel.

지금까지 국내의 산업체에서 주로 사용되고 있던 연료의 대부분은 벙커유와 화석 연료 등이 주류를 이루어 왔으나, 이러한 연료를 연소시킬 경우에는 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), 분진 등과 같은 공해 물질이 배출되어 쾌적한 환경을 오염시키는 주원인이 되어 왔다.Up to now, most of the fuels that have been mainly used in domestic industries have been mainly made of bunker oil and fossil fuels, but when these fuels are combusted, nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), carbon monoxide (CO) and dust Pollutants such as these have been discharged and have become the main cause of polluting a pleasant environment.

이에 정부에서는 도심권 등의 대기공해 물질의 저감을 위하여 가스, 등유, 경유 등과 같은 고급 연료의 사용을 제안하고 있으며, 법령에 의하여 강제화시키고 있는 실정에 있을 뿐만 아니라, 대기환경의 오염물질을 감소시키기 위한 다각적인 연구와 더불어 대체연료나 장치에 대한 개발사업 등이 활발하게 이루어지게 되었다.Therefore, the government proposes the use of high-grade fuels such as gas, kerosene, and diesel to reduce air pollutants such as urban areas, and is not only forced by the law, but also to reduce pollutants in the air environment. In addition to diversified research, development projects for alternative fuels and devices have been actively carried out.

그러나, 이와 같은 고급 연료의 사용은 가격이 비쌀뿐 아니라 공해 물질의 배출량의 감소가 충분하지 않고, 에너지 절약에 크게 이바지 한다고 할 수 없다.However, the use of such a high-grade fuel is not only expensive, but there is not enough reduction of the emission of pollutants, and it cannot be said that it greatly contributes to energy saving.

최근에 와서는 대기 공해방지 대책의 일환으로 연료유에 물을 혼합한 에멀젼 연료의 사용에 관한 많은 연구가 수행되고 있으며, 에멀젼 연료가 에너지의 효율 향상과 공해방지에 상당한 효과가 있는 것으로 밝혀졌다.Recently, many studies on the use of emulsion fuels in which water is mixed with fuel oil as part of the anti-pollution measures have been conducted. It has been found that emulsion fuels have a significant effect on energy efficiency and pollution prevention.

에멀젼 연료의 연소 측면에서 이점은 다음과 같다. 연료유에 물을 혼합한 에멀젼 연료는 오일 중에 미세한 물방울을 함유하고 있는 유중수적형과 수중에 미세한 유적을 함유한 수중유적형의 두가지 종류가 있으며, 연소용으로 사용되는 에멀젼은 일반적으로 유중수적형이 사용된다. 이와 같은 유중수적형 에멀젼 연료는 연소시 수증기가 오일을 작게 부수어 오일의 표면적을 높이고, 이에 따라 오일과 공기와의 접촉면적을 증대시켜 완전 연소를 하는 이점을 갖는다.The advantages in terms of combustion of emulsion fuels are as follows. There are two types of emulsion fuels in which water is mixed with fuel oil: oil-in-water type containing fine water droplets in oil and oil-in-water type containing fine oil in water. Emulsions used for combustion are generally water-in-oil type. Used. Such water-in-oil emulsion fuel has the advantage that the water vapor during combustion to break the oil small to increase the surface area of the oil, thereby increasing the contact area between the oil and air to perform a complete combustion.

그러나, 상기와 같은 효과를 얻기 위해서 에멀젼 연료는 최적의 연료유/물 비율을 유지하여 에멀젼을 안정한 상태로 유지시켜야 한다. 특히 보일러 등의 연소부하가 변동될 시에는 연료유/물의 혼합비율에 대한 최적 상태의 조정이 요구되기 때문에 연료유/물 혼합 조절 장치가 필요하다는 문제점을 갖는다.However, in order to achieve such an effect, the emulsion fuel must maintain an optimum fuel oil / water ratio to keep the emulsion in a stable state. In particular, when the combustion load of a boiler or the like is fluctuated, it is necessary to adjust the optimum state for the fuel oil / water mixing ratio.

이에 본 발명은 연료의 연소시 연소를 최적화시켜 질소 산화물 등의 공해 물질 배출량을 감소시키고, 연소 효율이 크기 때문에 에너지 절감효과가 있으며 , 오일/물의 혼합 비율을 일정하게 유지하도록 하는 특별한 조절 장치의 필요없이 간단히 소,중,대형 보일러에 이용되는 에멀젼 연료를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention optimizes combustion during combustion of fuel to reduce emissions of pollutants such as nitrogen oxides, and has a large combustion efficiency, thereby saving energy and requiring a special regulating device to maintain a constant oil / water mixing ratio. It simply provides emulsion fuel for use in small, medium and large boilers.

본 발명은 물 100중량부에 대해 음이온 계면 활성제 0.01 내지 1.0중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 0.01 내지 0.5중량부 및 메도칠 0.001 내지 0.2중량부를 함유한 혼합물을 10 내지 50중량% 비율로 통상의 연소가능한 오일에 혼합시킨 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료이다.The present invention comprises a mixture of 0.01 to 1.0 parts by weight of anionic surfactant, 0.01 to 0.5 parts by weight of polyethylene oxide and 0.001 to 0.2 parts by weight of methyl chloride in a ratio of 10 to 50% by weight to a conventional combustible oil. It is an emulsion fuel characterized by the above-mentioned.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 물 100중량부에 대해 음이온 계면 활성제 0.01 내지 0.10중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 0.01 내지 0.5중량부, 및 메도칠 0.001 내지 0.2중량부를 함유한 혼합물을 10 내지 50중량% 비율로 통상의 연소가능한 오일에 혼합시킨 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료로서, 연소를 최적화시켜 질소 산화물 등의 공해 물질 배출량을 감소시키고, 연소효율이 높기 때문에 에너지 절감효과가 있으며, 오일/물의 혼합 비율을 일정하게 유지하도록 특정한 조절 장치의 필요없이 간단히 소,중,대형 보일러에 이용된다.The present invention relates to a conventional combustible oil in a proportion of 10 to 50% by weight of a mixture containing 0.01 to 0.10 parts by weight of anionic surfactant, 0.01 to 0.5 parts by weight of polyethylene oxide, and 0.001 to 0.2 parts by weight of meadowyl, relative to 100 parts by weight of water. Emulsion fuel, characterized in that it is mixed with, to optimize the combustion to reduce the emissions of pollutants such as nitrogen oxides, and because of the high combustion efficiency, the energy saving effect, a specific control device to maintain a constant oil / water mixing ratio It is simply used for small, medium and large boilers without the need for

본 발명의 에멀젼 연료에서, 물의 사용은 연소를 최적화시켜 연소시 질소 산화물 및 분진의 양을 현저히 감소시킨다는 것은 많은 연구를 통해 입증되었다.In the emulsion fuels of the present invention, many studies have demonstrated that the use of water optimizes combustion to significantly reduce the amount of nitrogen oxides and dust in combustion.

상기 에멀젼 연료에서 물의 작용은 다음과 같다. 연료, 예를 들면 경유, 등유, 벙커유 또는 폐유와 같은 오일에 물을 첨가하면 둘 중의 한 액체가 물방울 모양의 형태로 다른 액체에 흩어짐으로써 에멀젼 현상이 일어난다. 적절하게 혼합된 에멀젼은 안정하게 형성되므로 연소가 시작되기 전에 물과 오일이 분리될 염려가 없고, 연소시 물은 100℃에서 증발하고, 오일은 대략 300℃에서 증발하므로 수증기가 오일의 입자를 무수히 작게 쪼개는 역할을 하고, 이에 따라 오일 입자의 표면적이 커져 오일과 산소의 산화율을 증대시킨다. 따라서, 연소를 최적화시킬 수 있다.The action of water in the emulsion fuel is as follows. The addition of water to fuels, such as diesel, kerosene, bunker or waste oils, results in an emulsion phenomenon by dispersing one of the two liquids in the form of droplets. Properly mixed emulsions form stably so that water and oil do not separate before commencement of combustion, during combustion water evaporates at 100 ° C. and oil evaporates at approximately 300 ° C., so that water vapor can evaporate oil particles. It acts as a small split, thereby increasing the surface area of the oil particles to increase the oxidation rate of oil and oxygen. Thus, combustion can be optimized.

또한, 상기 에멀젼 연료는 연소의 최적화에 의해 대기오염의 주된 원인인 질소 산화물의 배출량을 감소시킨다. 즉, 일반적으로 연소시 발생되는 주된 질소 산화물은 연소 영역에서 산소의 농도가 적을수록 고온도 영역에서의 연소가스 체류시간이 짧을수록 적어진다. 이 점에서 상기 에멀젼 연료는 연료 중에 수분이 균일하게 미립화되어 함유되어서 화염 전체에 걸쳐 국소고온 영역의 생성을 억제하고 체적비로 20 내지 30%의 수분이 증발잠열에 의해 연소온도를 저하시킨다. 따라서, 상기 에멀젼 연료는 국부적 고온을 방지함으로써 질소 산화물의 생성을 억제한다.In addition, the emulsion fuel reduces the emissions of nitrogen oxides, which are the major cause of air pollution by optimization of combustion. In other words, in general, the main nitrogen oxide generated during combustion decreases as the concentration of oxygen in the combustion region decreases, and the shorter combustion gas residence time in the high temperature region decreases. In this regard, the emulsion fuel contains uniformly atomized water in the fuel to suppress the formation of the local high temperature region throughout the flame, and 20 to 30% of the water by volume ratio lowers the combustion temperature due to latent heat of evaporation. Thus, the emulsion fuel inhibits the production of nitrogen oxides by preventing local high temperatures.

또한, 물에 함유되는 성분인 음이온 계면 활성제는 유화용 첨가제로서 물과 첨가되는 화학물질의 분산침투를 높이는 작용을 한다. 이와 같은 효과를 얻기 위해 이들은 0.01 내지 1.0중량부가 사용된다. 이들의 구체적인 예로서는 알킬나프탈렌설포네이트, 디알킬설포숙신에이트, 알킬벤젠설포네이트, 알킬설포아세테이트, 알파올레핀설포네이트, 소디움 N-아실메틸타우레이트, 알킬에테르포스페이트, 알킬포스페이트, 아실펩타이드, 알킬에테르카르복실레이트, N-아실아미노엑시드, 지방알콜설페이트, 알킬에테르설페이트 또는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르설페이트에서 선택될 수 있다. 음이온 계면 활성제 이외에도 양이온 계면 활성제를 사용하여도 좋다.In addition, the anionic surfactant, which is a component contained in water, acts to increase the dispersion penetration of water and chemicals added as an additive for emulsification. In order to achieve such an effect, they are used in an amount of 0.01 to 1.0 parts by weight. Specific examples thereof include alkyl naphthalene sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, alkyl benzene sulfonate, alkyl sulfo acetate, alpha olefin sulfonate, sodium N-acyl methyl taurate, alkyl ether phosphate, alkyl phosphate, acyl peptide, alkyl ether car It may be selected from a carboxylate, N-acylaminoexide, fatty alcohol sulfate, alkyl ether sulfate or polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate. In addition to the anionic surfactant, a cationic surfactant may be used.

또한, 물에 함유되는 성분인 폴리에틸렌 옥사이드는 수용성 수지로서 연소성 향상 및 슬러지 분산에 효과를 갖는다. 이런 효과를 얻기 위해 이들은 0.01 내지 0.5중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH의 일반식을 갖고, 여기서 n은 300이상인 것을 사용하며, 바람직하게는 300 내지 800, 특히 바람직하게는 400 내지 600인 것이다.In addition, polyethylene oxide, which is a component contained in water, is effective in improving combustibility and dispersing sludge as a water-soluble resin. In order to obtain such an effect, they are preferably used in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight. These have the general formula of OH (CH 2 CH 2 O) n CH 2 CH 2 OH, where n is 300 or more, preferably 300 to 800, particularly preferably 400 to 600.

또한, 물에 함유되는 성분인 메도칠(상품명 : Mathothyl, 범우사에서 판매)은 셀룰로스에 가성소다, 염화메틸 및 프로필렌 옥사이드 등을 반응시킨 셀룰로스 에테르인 것으로 에멀젼 연료의 점도를 낮춘다. 점도가 낮아지므로서 연소시 버너로 분사되는 것이 유리해지고, 이에 따라 연소성이 좋아진다.In addition, Medochil (trade name: Mathothyl, sold by Bumwoo Co., Ltd.) contained in water is a cellulose ether obtained by reacting cellulose with caustic soda, methyl chloride, and propylene oxide to lower the viscosity of the emulsion fuel. As the viscosity is lowered, it is advantageous to be injected into the burner at the time of combustion, thereby improving the combustibility.

이상과 같이, 본 발명의 에멀젼 연료는 음이온 계면 활성제, 폴리에틸렌 옥사이드 및 메도칠을 함유한 물을 연료유와 혼합하기 때문에 오일/물의 혼합 비율의 엄격한 조절의 필요없이도 에멀젼을 안정화시키고, 이에 따라 연소를 최적화한다.As described above, the emulsion fuel of the present invention mixes the water containing the anionic surfactant, polyethylene oxide, and meadowl with the fuel oil, thereby stabilizing the emulsion without the necessity of strict control of the oil / water mixing ratio, and thus burning Optimize.

이하, 실시예로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

실시예 1Example 1

물 1ℓ에 음이온 계면 활성제로서 알킬나프탈렌설포네이트 5g을 첨가하고, 이어서 폴리에틸렌 옥사이드(OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH, n=500)를 2.5g, 메도칠 0.8g을 첨가하여 혼합하고, 영상의 온도에서 약 5시간 유지시켰다. 이 혼합된 물을 등유에 23중량%로 혼합하여 본 발명의 에멀젼 연료를 제조하였다.To 1 liter of water, 5 g of alkylnaphthalenesulfonate was added as an anionic surfactant, followed by adding 2.5 g of polyethylene oxide (OH (CH 2 CH 2 O) n CH 2 CH 2 OH, n = 500) and 0.8 g of meadowling. Mix and hold for about 5 hours at the temperature of the image. This mixed water was mixed with kerosene at 23% by weight to prepare an emulsion fuel of the present invention.

상기에서 얻은 에멀젼 연료를 하기의 표 1에 나타낸 온도에서 연소시켰다. 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치로 측정하였다. 측정되는 것은 산소농도, 이산화탄소농도, 질소 산화물(NO, NO2및 NOX)농도 및 일산화탄소(CO) 농도이다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.The emulsion fuel obtained above was burned at the temperature shown in Table 1 below. The components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. Measured are oxygen concentration, carbon dioxide concentration, nitrogen oxides (NO, NO 2 and NO X ) and carbon monoxide (CO) concentration. The results are shown in Table 1.

실시예 2Example 2

계면 활성제로서 알킬벤젠설포네이트를 사용하는 것만 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 에멀젼 연료를 제조하고, 표 1에 나타낸 온도에서 연소하였다. 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치로 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.An emulsion fuel was prepared in the same manner as in Example 1, except that alkylbenzenesulfonate was used as the surfactant, and burned at the temperatures shown in Table 1. The components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. The results are shown in Table 1.

실시예 3Example 3

폴리에틸렌 옥사이드(OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH)를 n이 600인 것으로 사용하는 것만 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 에멀젼 연료를 제조하고, 표 1에 나타낸 온도에서 연소하였다. 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치로 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.An emulsion fuel was prepared in the same manner as in Example 1, except that polyethylene oxide (OH (CH 2 CH 2 O) n CH 2 CH 2 OH) was used as n was 600, and combustion was carried out at the temperature shown in Table 1. It was. The components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. The results are shown in Table 1.

실시예 4 내지 6Examples 4-6

실시예 1과 같은 방법으로 혼합된 물을 등유에 20중량%, 25중량% 및 30중량%가 되게 혼합한 각각의 에멀젼 연료를 표 1에 나타낸 온도에서 연소시켰다. 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치로 측정하였다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.Each emulsion fuel in which water mixed in the same manner as in Example 1 was mixed in kerosene to 20% by weight, 25% by weight and 30% by weight was burned at the temperatures shown in Table 1. The components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. The results are shown in Table 1.

비교예 1 내지 6Comparative Examples 1 to 6

통상적으로 사용되는 연료인 등유를 하기 표 1에 나타낸 온도에서 연소시켰다. 또한, 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치로 측정하였다. 이 결과를 표 1에 나타내었다.Kerosene, a commonly used fuel, was burned at the temperatures shown in Table 1 below. In addition, the components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. The results are shown in Table 1.

연료의종류Type of fuel 연소온도(℃)Combustion temperature (℃) O2(%)O 2 (%) CO2(%)CO 2 (%) pCOpCO pNOpNO pNO2 pNO 2 pNOx pNO x 실시예 1Example 1 에멀젼연료Emulsion fuel 478.2478.2 7.47.4 7.67.6 5353 5050 1One 5050 실시예 2Example 2 에멀젼연료Emulsion fuel 465.6465.6 5.75.7 8.58.5 77 6262 00 6262 실시예 3Example 3 에멀젼연료Emulsion fuel 474.7474.7 3.83.8 9.69.6 2020 5656 00 5656 실시예 4Example 4 에멀젼연료Emulsion fuel 474.1474.1 2.82.8 10.210.2 1111 6868 00 6868 실시예 5Example 5 에멀젼연료Emulsion fuel 457.1457.1 5.05.0 8.98.9 55 6363 00 6363 실시예 6Example 6 에멀젼연료Emulsion fuel 455.2455.2 3.53.5 9.89.8 44 6969 00 6969 비교예 1Comparative Example 1 등유Kerosene 444.4444.4 3.13.1 10.010.0 55 163163 00 164164 비교예 2Comparative Example 2 등유Kerosene 447.4447.4 3.23.2 9.99.9 33 167167 00 167167 비교예 3Comparative Example 3 등유Kerosene 454.1454.1 5.05.0 8.98.9 22 153153 00 153153 비교예 4Comparative Example 4 등유Kerosene 443.6443.6 2.72.7 10.210.2 55 159159 00 159159 비교예 5Comparative Example 5 등유Kerosene 430.0430.0 1.31.3 11.011.0 4343 142142 00 142142 비교예 6Comparative Example 6 등유Kerosene 439.1439.1 2.42.4 10.410.4 55 142142 00 156156

실시예 7 내지 11Examples 7-11

물 1ℓ에 음이온 계면 활성제로서 알킬나프탈렌설포네이트 7g를 첨가하고, 이어서 폴리에틸렌 옥사이드(OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH, n=500)를 2.2g 및 메도칠 0.8g를 첨가하여 혼합하고, 영상의 온도에서 약 5시간 동안 유지시켰다. 이 혼합물을 등유에 25중량%로 혼합하여 본 발명의 에멀젼 연료를 제조하였다.To 1 liter of water, 7 g of alkylnaphthalenesulfonate was added as an anionic surfactant, followed by adding 2.2 g of polyethylene oxide (OH (CH 2 CH 2 O) n CH 2 CH 2 OH, n = 500) and 0.8 g of meadowyl. Mix and hold for about 5 hours at the temperature of the image. This mixture was mixed with kerosene at 25% by weight to prepare an emulsion fuel of the present invention.

본 발명에 따른 에멀젼 연료를 하기의 표 2에 나타낸 온도에서 연소시켰다. 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치로 측정하였다. 측정되어지는 것은 산소농도, 이산화탄소농도, 과잉공기농도, 질소 산화물(NOX)농도 및 일산화탄소(CO)농도이고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The emulsion fuel according to the invention was burned at the temperatures shown in Table 2 below. The components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. What is measured is oxygen concentration, carbon dioxide concentration, excess air concentration, nitrogen oxide (NO X ) concentration and carbon monoxide (CO) concentration, and the results are shown in Table 2.

실시예 12 내지 14Examples 12-14

실시예 7 내지 11에서와 같은 방법으로 혼합된 물을 경유에 23%되게 혼합한 에멀젼 연료를 제조하였다. 제조된 에멀젼 연료를 하기의 표 2에 나타낸 온도에서 연소시켰다. 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX장치로 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.In the same manner as in Examples 7 to 11, an emulsion fuel was prepared in which 23% of the mixed water was mixed with diesel. The prepared emulsion fuel was burned at the temperatures shown in Table 2 below. The components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. The results are shown in Table 2.

비교예 7 내지 12Comparative Examples 7 to 12

경유만으로 된 연료를 표 2에 나타난 온도에서 연소시켰다. 연소시 발생되는 배기가스의 성분을 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치로 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.The diesel-only fuel was burned at the temperatures shown in Table 2. The components of the exhaust gas generated during combustion were measured with a BACHARACH MODEL CA300NSX apparatus. The results are shown in Table 2.

연료의종류Type of fuel 연소온도(℃)Combustion temperature (℃) O2(%)O 2 (%) 과잉공기(%)Excess air (%) CO2(%)CO 2 (%) CO(ppm)CO (ppm) NOx(ppm)NO x (ppm) 실시예 7Example 7 에멀젼연료Emulsion fuel 492492 2.72.7 1313 13.613.6 1616 5656 실시예 8Example 8 에멀젼연료Emulsion fuel 509509 3.13.1 1616 13.313.3 2222 5656 실시예 9Example 9 에멀젼연료Emulsion fuel 499499 2.12.1 1010 14.014.0 1818 5454 실시예 10Example 10 에멀젼연료Emulsion fuel 509509 2.42.4 1212 13.813.8 1919 5454 실시예 11Example 11 에멀젼연료Emulsion fuel 511511 2.62.6 1313 13.713.7 1919 5353 실시예 12Example 12 에멀젼연료Emulsion fuel 489489 2.92.9 1414 13.413.4 1616 5757 실시예 13Example 13 에멀젼연료Emulsion fuel 498498 3.33.3 1717 13.113.1 1414 5757 실시예 14Example 14 에멀젼연료Emulsion fuel 492492 2.52.5 1212 13.713.7 2525 5050 비교예 7Comparative Example 7 경유Via 473473 2.82.8 1414 13.513.5 2424 120120 비교예 8Comparative Example 8 경유Via 470470 2.52.5 1212 13.713.7 2222 117117 비교예 9Comparative Example 9 경유Via 482482 3.63.6 1919 12.912.9 99 129129 비교예 10Comparative Example 10 경유Via 483483 3.43.4 1818 13.113.1 99 132132 비교예 11Comparative Example 11 경유Via 493493 4.84.8 2727 12.012.0 1111 120120 비교예 12Comparative Example 12 경유Via 475475 2.72.7 1313 13.613.6 1616 126126

표 1과 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 에멀젼 연료를 사용하여 연소시킨 경우(실시예 1 내지 14)가 등유 또는 경유를 사용하여 연소시킨 경우(비교예 1 내지 12)보다 질소 산화물(NOx)의 배출량이 현저히 감소되었음을 알 수 있었다. 그러나, 일산화탄소의 배출량은 본 발명의 에멀젼 연료를 사용한 경우와 등유 또는 경유를 사용한 경우가 별 차이없는 것으로 나타났다.As shown in Tables 1 and 2, nitrogen oxides (NO x ) were more burned when the emulsion fuel of the present invention (Examples 1 to 14) was burned using kerosene or light oil (Comparative Examples 1 to 12). ) Emissions were significantly reduced. However, the emission of carbon monoxide was found to be not much different from the case of using the emulsion fuel of the present invention and kerosene or diesel.

시험예 1Test Example 1

실시예 1에서 제조된 에멀젼 연료를 연소시킨 경우와 등유만을 연소시킨 경우(비교예 1)의 연소 성능을 비교하기 위하여 발열량을 분석하였다. 발열량은 보일러의 급수량과 증기 발생량이 평형이 되도록하여 급수량으로부터 계산하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.The calorific value was analyzed to compare the combustion performance of the emulsion fuel prepared in Example 1 and the case of burning only kerosene (Comparative Example 1). The calorific value was calculated from the water supply amount so that the boiler water supply amount and the steam generation amount were balanced. The results are shown in Table 3.

시험예 2Test Example 2

실시예 12에서 제조된 에멀젼 연료를 연소시킨 경우와 경유만을 연소시킨 경우(비교예 7)를 통해 시험예 1과 같은 방법으로 발열량을 분석하였다. 그 결과를 표 3에 나타내었다.The calorific value was analyzed in the same manner as in Test Example 1 through the case of burning the emulsion fuel prepared in Example 12 and the case of burning only diesel oil (Comparative Example 7). The results are shown in Table 3.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 실시예 12Example 12 비교예 7Comparative Example 7 연료 공급량(ℓ/H)Fuel supply amount (ℓ / H) 3535 2525 4040 27.327.3 급수량(증발량) (ℓ/H)Water supply rate (evaporation rate) (ℓ / H) 195195 166166 270270 225225 연료 1ℓ로 증발된물의 양(ℓ)Amount of water evaporated to 1 liter of fuel (ℓ) 7.23(5.57)7.23 (5.57) 6.646.64 8.77(6.75)8.77 (6.75) 8.248.24

* 실시예 1 및 실시예 12의 괄호 속의 값은 에멀젼 연료내에 포함된 물의 양을 고려안한 경우의 증발된 물의 양을 의미한다. 그러나, 실시예 1 및 실시예 12의 에멀젼 연료내에서 23중량% 물이 함유되어 있기 때문에 동일 등유량으로 환산하여 계산된 값을 증발된 물의 양으로 하였다.* The values in parentheses in Examples 1 and 12 refer to the amount of evaporated water when considering the amount of water contained in the emulsion fuel. However, since 23% by weight of water was contained in the emulsion fuels of Examples 1 and 12, the value calculated in terms of equivalent kerosene was taken as the amount of evaporated water.

표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1을 동일 등유량으로 비교하면 실시예 1이 대략 0.58ℓ의 물을 더 증발시키므로, 발열량이 높다는 것을 알 수 있고, 마찬가지로 실시예 12와 비교예 7을 동일 경유량으로 비교하면 실시예 12의 경우가 대략 0.75ℓ의 물을 더 증발시키므로, 발열량이 더 높았다. 따라서, 본 발명의 에멀젼 연료의 연소성능이 우수함을 알 수 있고, 이에 따라 등유 및 경유를 절감할 수 있다.As shown in Table 3, when Example 1 and Comparative Example 1 were compared with the same kerosene flow rate, Example 1 further evaporated approximately 0.58 liters of water, indicating that the calorific value was high, and similarly to Example 12 and Comparative Example Comparing 7 to the same diesel volume, Example 12 evaporated approximately 0.75 L of water further, resulting in a higher calorific value. Therefore, it can be seen that the combustion performance of the emulsion fuel of the present invention is excellent, thereby saving kerosene and diesel.

실시예 15Example 15

에멀젼 연료의 연소 성능 시험을 시판되는 벙커유에 대하여 비교측정하기 위하여 증기 발생량(발열량)과 배기 가스 성분을 분석하는 것으로 실시하였다.The combustion performance test of the emulsion fuel was carried out by analyzing the amount of generated steam (heating amount) and the exhaust gas component in order to make comparative measurements on commercial bunker oil.

이 때 에멀젼 연료는 실시예 1에서 제조된 혼합된 물을 벙커유에 대해 20중량% 함유시켜 제조하였다.At this time, the emulsion fuel was prepared by containing 20% by weight of the mixed water prepared in Example 1 based on the bunker oil.

배기가스의 성분 측정은 스택에서 BACHARACH MODEL CA300NSX 장치를 사용하여 측정하였으며 발열량 측정은 열손실법에 의해 보일러의 급수량과 증기 발생량이 동일하도록 하여 급수량으로부터 계산하였다. 증기 압력은 대기압 상태에서 하였으며 보일러의 급수는 증기 발생량과 급수량이 동일하여 수면계 수위가 일정하게 유지되도록 급수 밸브를 조정하여 일치시켰다. 연소용 연료 공급량은 1 lot(8 내지 24hr) 사용연료의 총 중량을 측정하여 총 연소시간으로부터 계산하였으며 펌프로 공급되는 연료통을 스케일위에 설치하여 단위 시간당 공급량을 체크하여 연료 사용량을 재확인하였다. 단, 에멀젼 연료는 물이 함유되어 있기 때문에 동절기 결빙방지를 위해 보온처리 등 사용조건 검토가 필요하고 부식되지 않는 펌프를 사용하여야 한다. 그 결과를 표 4 및 5에 나타내었다.The exhaust gas composition was measured on the stack using a BACHARACH MODEL CA300NSX device. The calorific value was calculated from the water supply by using the heat loss method so that the boiler water supply and the steam generation were the same. The steam pressure was at atmospheric pressure, and the water supply of the boiler was matched by adjusting the water supply valve so that the level of water level was kept constant because the amount of steam generation and water supply were the same. The fuel supply amount for combustion was calculated from the total combustion time by measuring the total weight of 1 lot (8 to 24hr) of fuel used, and the fuel consumption was checked by checking the supply amount per unit time by installing a fuel tank supplied on a pump on a scale. However, since emulsion fuel contains water, it is necessary to review the operating conditions such as heat treatment to prevent freezing in winter and use a pump that does not corrode. The results are shown in Tables 4 and 5.

실시예 16Example 16

벙커유 대신 경유를 사용한다는 것만 제외하고 실시예 15와 동일하게 하였다. 그 결과를 표 4 및 5에 나타내었다.The same procedure as in Example 15 was carried out except that light oil was used instead of bunker oil. The results are shown in Tables 4 and 5.

실시예 17Example 17

벙커유 대신 등유를 사용한다는 것만 제외하고 실시예 15와 동일하게 하였다. 그 결과를 표 4 및 5에 나타내었다.The same procedure as in Example 15 was carried out except that kerosene was used instead of bunker oil. The results are shown in Tables 4 and 5.

표 4Table 4

배기가스분석Exhaust Gas Analysis

분석항목Analysis item 배출허용기준Emission allowance standard 실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 실시예 17Example 17 벙커유Bunker oil 에멀젼emulsion 감소율Reduction rate 경유Via 에멀젼emulsion 감소율Reduction rate 등유Kerosene 에멀젼emulsion 감소율Reduction rate 매연smoke -- 1One 1One -- 1One 1One -- 1One 1One -- COCO 350ppm350 ppm 110.0110.0 57.357.3 47.9%47.9% 34.234.2 16.516.5 51.7%51.7% 25.625.6 19.119.1 25.3%25.3% 분진Dust 40-150㎎/S㎥40-150mg / S㎥ 154.3154.3 66.566.5 56.9%56.9% 89.289.2 6.56.5 92.7%92.7% 5.25.2 1.61.6 69.2%69.2% SOx SO x 0.3% 이하180ppm0.3% or less180ppm 124.1124.1 99.699.6 19.7%19.7% 7.47.4 6.16.1 17%17% 4.64.6 3.03.0 34.7%34.7% NOx NO x 250ppm 이하250ppm or less 201.1201.1 173173 14.0%14.0% 88.588.5 57.857.8 34.6%34.6% 81.881.8 36.336.3 55.6%55.6%

표 5Table 5

발열량 대비 연료절감 분석Fuel saving analysis compared to calorific value

실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 실시예 17Example 17 벙커유Bunker oil 에멀젼emulsion 경유Via 에멀젼emulsion 등유Kerosene 에멀젼emulsion 투입연료량(㎏/30분)Input fuel amount (㎏ / 30 minutes) 13.5813.58 14.6914.69 13.0213.02 14.0114.01 10.0010.00 12.7612.76 급수량(㎏/30분)Water supply (kg / 30 minutes) 105.20105.20 111.79111.79 109.44109.44 108.86108.86 100.25100.25 114.98114.98 실투입연료량(㎏/30분)Actual input fuel (㎏ / 30 minutes) 11.9911.99 11.1111.11 9.969.96 수증기증발량(㎏/30분)Water vapor evaporation (kg / 30 minutes) 7.747.74 9.329.32 8.418.41 9.769.76 10.0210.02 11.5411.54 연료절감률Fuel savings 20.41%20.41% 16.4%16.4% 15.16%15.16%

*실투입연료량 : 연료중에 포함된 물의 양을 제외한 순수 연료량임* Actual input fuel amount: Pure fuel amount excluding water contained in fuel

상기 표 4 에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 벙커유, 경유, 등유를 오일로 사용한 에멀젼 연료의 경우보다 각각의 오일을 단독으로 사용한 경우보다 일산화탄소, 분진, 질소산화물 및 황산화물 발생량이 현저히 감소되었다.As shown in Table 4, the amount of carbon monoxide, dust, nitrogen oxides and sulfur oxides was significantly reduced in the case of the emulsion fuel using bunker oil, diesel oil and kerosene as oil, according to the present invention. .

또한, 표 5에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 에멀젼 연료는 벙커유, 경유 및 등유를 단독으로 사용한 경우보다 발열량(수증기 증발량)이 증가하여 결과적으로 연료를 절감할 수 있다.In addition, as shown in Table 5, the emulsion fuel according to the present invention may increase the calorific value (vapor evaporation amount) as a result of using bunker oil, diesel oil and kerosene alone, resulting in fuel savings.

이와 같은 결과를 통해 알 수 있듯이 본 발명의 에멀젼 연료는 연료의 완전 연소가 가능하기 때문에 대기 오염의 주된 원인인 공해 물질, 특히 질소 산화물의 배출을 현저히 감소시킬 수 있고, 그외에도 분진, 매연, 끄으름 등의 발생을 억제시키는 이점을 갖는다. 끄으름의 발생 억제로 연소실의 전열면에 부착되는 끄으름의 양이 감소되어 전열면의 열전달 효과가 상승되고, 이에 따라 연소 배기 가스의 온도가 저감되어 보일러의 효율이 상승된다. 또한, 연소 효율이 높기 때문에 연료를 절감할 수 있어서 에너지 절약 차원에서도 효과적이라 할 수 있다. 본 발명의 에멀젼 연료는 연소의 최적화를 위해 요구되는 연료유/물의 혼합비율을 조정하기 위한 특별한 장치 없이 손쉽게 소,중,대형 보일러에 이용될 수 있다.As can be seen from these results, the emulsion fuel of the present invention can completely reduce the emission of pollutants, especially nitrogen oxides, which are a major cause of air pollution, and in addition, dust, soot, extinguishing It has the advantage of suppressing occurrence of squeezing or the like. By suppressing the occurrence of the drag, the amount of drag attached to the heat transfer surface of the combustion chamber is reduced, so that the heat transfer effect of the heat transfer surface is increased. Accordingly, the temperature of the combustion exhaust gas is reduced, thereby increasing the efficiency of the boiler. In addition, since the combustion efficiency is high, it is possible to save fuel, which is effective in terms of energy saving. The emulsion fuel of the present invention can be easily used in small, medium and large boilers without any special device for adjusting the fuel oil / water mixing ratio required for the optimization of combustion.

Claims (2)

물 100중량부에 대해 음이온 계면 활성제 0.01 내지 1.0중량부, 폴리에틸렌 옥사이드 0.01 내지 0.5중량부 및 메도칠 0.001 내지 0.2중량부를 함유한 혼합물을 10 내지 50중량% 비율로 통상의 연소가능한 오일에 혼합시킨 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료.10 to 50% by weight of a mixture containing 0.01 to 1.0 parts by weight of anionic surfactant, 0.01 to 0.5 parts by weight of polyethylene oxide and 0.001 to 0.2 parts by weight of methyl chloride, mixed with conventional combustible oil in a ratio of 10 parts by weight of water. Emulsion fuel characterized by. 제 1항에 있어서, 음이온 계면 활성제로는 알킬나프탈렌설포네이트, 디알킬설포숙신에이트, 알킬벤젠설포네이트, 알킬설포아세테이트, 알파올레핀설포네이트, 소디움 N-아실메틸타우레이트, 알킬에테르포스페이트, 알킬포스페이트, 아실펩타이드, 알킬에테르카르복실레이트, N-아실아미노엑시드, 지방알콜설페이트, 알킬에테르설페이트 또는 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르설페이트에서 선택하고, 폴리에틸렌 옥사이드로는 OH(CH2CH2O)nCH2CH2OH의 일반식을 갖고, 여기서 n은 300 내지 800인 것을 사용하고, 메도칠로는 셀룰로스에 가성소다, 염화메틸 및 프로필렌 옥사이드 등을 반응시킨 셀룰로스 에테르를 사용하여서 되는 것을 특징으로 하는 에멀젼 연료.The method of claim 1, wherein the anionic surfactant is alkyl naphthalene sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, alkyl benzene sulfonate, alkyl sulfo acetate, alpha olefin sulfonate, sodium N-acylmethyl taurate, alkyl ether phosphate, alkyl phosphate. , Acyl peptide, alkyl ether carboxylate, N-acyl amino acid, fatty alcohol sulfate, alkyl ether sulfate or polyoxyethylene alkyl phenyl ether sulfate, and polyethylene oxide as OH (CH 2 CH 2 O) n CH 2 Emulsion fuel characterized by using a general formula of CH 2 OH, where n is from 300 to 800, and medochilo is made of cellulose ether obtained by reacting cellulose with caustic soda, methyl chloride and propylene oxide. .
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