KR20090049085A - 에멀전 연료의 제조 방법 및 에멀전 연료의 제조 장치 - Google Patents

에멀전 연료의 제조 방법 및 에멀전 연료의 제조 장치 Download PDF

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사부로오 이시구로
도미히사 나이또오
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나노마이자 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 에멀전형 가수 연료에 있어서, 오일과 물이 분리되지 않아 안정성이 우수하고, 연료 효율이 높고, 에너지 절약 효과가 매우 높은 에멀전 연료를 제공한다. 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 10.0 내지 150.0 용량부(보다 바람직하게는 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 25.0 내지 120.0 용량부)를 가하면서, 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하(보다 바람직하게는 평균 입경이 200 내지 700㎚)인 에멀전 연료로 한다.
또한, 사용하는 물은, 환원 전위가 -100mv 이하, 바람직하게는 -300mv 이하인 것이 바람직하다.
가연성 오일, 에멀전 연료, 환원 전위, 미세화ㆍ혼합 수단, 중유

Description

에멀전 연료의 제조 방법 및 에멀전 연료의 제조 장치{METHOD FOR PRODUCTION OF EMULSION FUEL AND APPARATUS FOR PRODUCTION OF THE FUEL}
본원 발명은, 물-오일계의 에멀전 연료에 관한 것으로, 특히 물과 가연성 오일의 에멀전의 구성 입자를 초미립자 상태로 이루고, 얻어진 에멀전 연료를 각종 동력용 엔진 또는 연소로에 연료로서 사용한 경우에, 에너지 절약, 공해 방지에 이바지할 수 있다는 발명에 관한 것이다.
최근, 원유의 유가 상승과 교또 의정서의 실효에 수반하는 석유 사용량의 삭감은 국제적으로도 큰 과제이다. 그것에 수반하여 일본에서도 에멀전형 가수 연료가 연구되고, 그들 조성이나 제조 방법에 대해 많은 특허 출원이 이루어지고 있고, 일부 실용화되고 있다.
(특허 문헌) 일본 특허 출원 공개 제2006-329438호
(특허 문헌) 일본 특허 출원 공개 제2006-188616호
(특허 문헌) 일본 특허 출원 공개 제2005-344088호
(특허 문헌) 일본 특허 출원 공개 제2004-123947호
(특허 문헌) 일본 특허 출원 공개 제2003-113385호
상기와 같이, 각종 에멀전형 가수 연료가 제안되어 있으나, 아직 연소의 안 정성이 결여되는 면이 있어, 실용적으로 채용되는 상황으로는 되고 있지 않다. 그리고, 그들 에멀전의 구성 입자 직경은 수㎛ 내지 수십㎛이다.
본 발명자들은, 에멀전형 가수 연료의 결점으로 되는 안정성을 추구하고, 가연성 오일과 물의 에멀전을 안정 연소시키기 위해서는, 초미립자 상태(나노 레벨)의 혼합이 필요하다는 생각하에 예의 연구를 진행했다.
본 발명자들은, 예의 연구의 결과, 에멀전 연료의 각 입자의 평균 입경을1000㎚ 이하로 함으로써, 종래 에멀전 연료에서는 달성할 수 없었던 고효율인 연소를 실현할 수 있는 것을 지견했다.
또한, 가연성 오일과 물의 에멀전을 분리되지 않도록 안정화시키기 위해서는, 초미립자 상태(나노 레벨)의 혼합물로 이루는 것이 바람직한 것을 알았다.
또한, 그 제조시에 사용하는 물을 환원하면 표면 장력이 감소하고, 가연성 오일과 섞이기 쉬워지는 것을 알 수 있고, 극한 상태에서는 유화제 없이도 혼합되는 것을 알았다.
본원 발명은 이상의 지견을 기초로 하여 이루어진 것이고, 하기 구성의 에멀전 연료의 제조 방법 및 제조 장치이다.
(1) 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 10.0 내지 150.0 용량부(보다 바람직하게는 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 25.0 내지 120.0 용량부)를 가하면서, 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는 에멀전 연료의 제조 방법.
(2) 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는 전항 (1)에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(3) 물의 환원 전위를 -100mv 이하로 이루고, 그것에 가연성 오일을 첨가하여 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는 전항 (1)에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(4) 물이 음료용 상수, 빗물, 생활 배수, 유기 폐수, 공업 폐수 또는 축산 폐수로부터 선택되는 어느 1개 또는 2개 이상인 것을 특징으로 하는 전항 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(5) 가연성 오일이 중유, 경유, 등유, 휘발유 등의 석유류, 공업 폐유, 튀김유, 콩기름, 참기름 등의 식용유로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 전항 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(6) 가연성 오일 또는 물 혹은 가연성 오일 및 물이, PCB류 또는 다이옥신류 혹은 PCB류 및 다이옥신류를 포함하는 것을 특징으로 하는 전항 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(7) 미세화ㆍ혼합 수단이, 물과 가연성 오일의 1차 혼합액을 가압하여, 1개 또는 2개 이상의 오리피스에서 발생하는 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합시키는 장치인 것을 특징으로 하는 전항 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(8) 미세화ㆍ혼합 수단이, 물과 가연성 오일의 1차 혼합액을, 가압하여, 유속 50m/s 이상의 유속으로 펌프 안을 흐르게 하고, 그것을 직경 500㎛ 이하의 구멍이 다수 존재하는 벽체의 구멍 안을 가속시켜 통과시키고, 액류끼리의 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합하는 장치인 것을 특징으로 하는 전항 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(9) 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 10.0 내지 150.0 용량부(보다 바람직하게는 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 25.0 내지 120.0 용량부)를 가하면서, 물과 가연성 오일을 1차 혼합하는 물-가연성 오일 1차 혼합 수단과, 상기 1차 혼합 수단에서 얻어진 물-가연성 오일계 1차 혼합물을 미세화ㆍ혼합하여 미립자 상태로 하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 에멀전 연료로 하는 미세화ㆍ혼합 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에멀전 연료의 제조 장치.
(10) 미세화ㆍ혼합 수단이, 1차 혼합 수단에서 얻어진 물-가연성 오일계 1차 혼합물을 미세화ㆍ혼합하여 미립자 상태로 하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는 전항 (9)에 기재된 에멀전 연료의 제조 장치.
(11) 채용되는 물의 환원 전위가 -100mv 이하인 것을 특징으로 하는 전항 (9) 또는 (10)에 기재된 에멀전 연료의 제조 방법.
(12) 미세화ㆍ혼합 수단이, 물-가연성 오일계 1차 혼합액을, 가압하여 1개 또는 2개 이상의 작은 구멍을 통과시키고, 오리피스에서 발생하는 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합시키는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전항 (9) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 에멀전 연료의 제조 장치.
(13) 미세화ㆍ혼합 수단이, 물-가연성 오일계 1차 혼합액을, 가압하여, 유속 50m/s 이상의 유속으로 펌프 안을 흐르게 하고, 그것을 직경 200㎛ 이하의 구멍이 다수 존재하는 벽체의 구멍 안을 가속시켜 통과시키고, 동일 액류끼리의 오리피스에 의한 난류에 의해 캐비테이션을 일으켜 미세화ㆍ혼합하는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전항 (9) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 에멀전 연료의 제조 장치.
(14) 가연성 오일 100 용량부에 물 10.0 내지 150.0 용량부(보다 바람직하게는 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 25.0 내지 120.0 용량부)가 미세화ㆍ혼합 수단에 의해 혼합되어 이루어지는 에멀전 연료이며, 또한 상기 에멀전 연료 중의 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 에멀전 연료.
(15) 에멀전 연료 중의 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 것을 특징으로 하는 전항 (14)에 기재된 에멀전 연료.
또한, 이하의 다른 형태 발명도 제안된다.
(16) 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 25.0 내지 40.0 용량부를 가하면서, 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 에멀전 연료로 이루고, 얻어진 에멀전 연료를 왕복 기관 내에 분무하여 내연 기관을 가동하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가동 방법.
(17) 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 25.0 내지 40.0 용량부를 가하면서, 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 이루고, 얻어진 에멀전 연료를 왕복 기관 내에 분무하여 내연 기관을 가동하는 것을 특징으로 하는 내연 기관의 가동 방법.
(18) 가연성 오일 100 용량부에 물 25.0 내지 40.0 용량부가 미세화ㆍ혼합 수단에 의해 혼합되어 이루어지는 왕복 기관 가동용 에멀전 연료이며, 또한 상기 에멀전 연료 중의 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 것을 특징으로 하는 왕복 기관 가동용 에멀전 연료.
도 1은 본원 발명에 관한 에멀전 연료 및 다른 연료를 사용한 동력용 엔진 연료 시험 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 2는 본원 발명에 관한 에멀전 연료 및 다른 연료를 사용한 동력용 엔진 연료 시험 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 3은 본원 발명에 관한 에멀전 연료 및 다른 연료를 사용한 동력용 엔진 연료 시험 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 4는 본원 발명에 관한 에멀전 연료 및 다른 연료를 사용한 동력용 엔진 연료 시험 결과를 나타내는 그래프도이다.
본 발명에서는, 오일과 물을 초미세화 상태에서 혼합하여 에멀전 연료를 제조하고, 연비의 향상, 배출 가스의 클린화에 이바지할 수 있다.
본 발명의 에멀전 연료를 제조하기 위해 사용되는, 미세화ㆍ혼합 수단으로서는, 예를 들어 물과 가연성 오일의 1차 혼합액을 가압하여, 1개 또는 2개 이상의 오리피스에서 발생하는 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합시키는 장치를 들 수 있다.
또한, 미세화ㆍ혼합 수단으로서는, 물과 가연성 오일의 1차 혼합액을, 가압하여, 유속 50m/s 이상의 유속으로 펌프 안을 흐르게 하고, 그것을 직경 500㎛ 이하의 구멍이 다수 존재하는 벽체의 구멍 안을 가속시켜 통과시키고, 액류끼리의 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합하는 장치를 들 수 있다.
또한, 바람직한 에멀전 연료의 제조 방법으로서는, 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 10.0 내지 150.0 용량부(보다 바람직하게는 물 25.0 내지 120.0 용량부)를 가하면서, 물과 가연성 오일을 1차 혼합하는 물-가연성 오일 1차 혼합 수단과, 상기 1차 혼합 수단에서 얻어진 물-가연성 오일계 1차 혼합물을 미세화ㆍ혼합하여 미립자 상태로 하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 에멀전 연료로 하는 미세화ㆍ혼합 수단을 사용하는 것이다.
바람직하게는 가연성 오일 100 용량부에 대해, 물 25 내지 120 용량부를 가하면서,「나노마이저」(: 상품명, 요시다기까이고교오 가부시끼가이샤제의 액체 시료 중에 분산된 1차 혼합액을 미세화ㆍ혼합하는 장치)에 도입하여, 물ㆍ가연성 오일의 1차 혼합액을 미세화ㆍ혼합하여, 물ㆍ가연성 오일의 초미세 직경 입자를 포함 하는 혼합물로 이루어지는 에멀전 연료를 제조한다.
예를 들어, 나노마이저 내의, 플런저에 의해 1차 혼합액을 가압하여, 유속100m/s 이상의 유속으로 펌프 안을 흐르게 하고, 계속해서 100㎛ 정도의 홈(가는 구멍)이 직교하여 존재하는 2매의 원반의 홈(가는 구멍) 안을 가속된 1차 혼합액이 통과하고, 액류끼리를 충돌시켜 미세화ㆍ혼합한다.
이상에 따라서, 물ㆍ가연성 오일 혼합액을 나노마이저의 200㎛ 이하의 오리피스 구멍을 고압으로 몇 단이나 통과시킴으로써, 좁은 오리피스를 통과할 때에 난류를 발생하고, 그 난류 효과에 의해 나노 레벨급의 강력한 교반 작용이 발생한다.
그 결과, 물(또는 오일)이 나노 레벨(예를 들어 물의 평균 입경이 200 내지 700㎚)로 세분화되고, 그것이 오일 중에 확산되어(W/O형 에멀전으로 되어) 안정화된다.
또한, 본 발명에서는, 우선 사용하는 물의 환원 전위를 낮추는 것이 바람직하다. 물의 환원 방법은 특별히 한정되지 않으나, 공업적으로는 전해에 의한 방법이 바람직하다. 그 밖에 약품에 의한 방법, 전기석 등 광석에 의한 방법도 있다.
전해에 의한 방법의 전해시에는, 음극에 수소, 양극에 산소가 발생하나, 환원시에는 산소는 불필요하므로 격막에서 밖으로 내보내거나, 양극판과 반응시켜 고정한다. 그때의 극판은 아연이나 마그네슘 또는 그 합금이 사용된다.
물의 환원 전위는 -100mv 이하, 가능하면 -300mv 이하가 바람직하다.
물과 오일이 섞이기 어려운 것은 물의 표면 장력이 크기 때문이고, 환원 전위를 낮추면 표면 장력이 내려가 오일과 섞이기 쉬워진다.
또한 온도를 올리면 클러스터도 작아지고 점도도 내려가므로 오일과 섞이기 쉬워진다.
이와 같이 물의 환원 전위를 -100mv 이하, 바람직하게는 -300mv 내지 -700mv로 낮추고, 온도를 50℃ 이상, 바람직하게는 70 내지 90℃로 올린 물에, 가연성 오일을 가하고, 이 오일과 물을 나노 레벨의 초미립자 상태로 미세화ㆍ혼합하는 경우에는, 물의 환원 전위, 온도, 나노마이저의 압력 등의 요소의 조정이 관계되나, 이들은 상대적인 것으로 예를 들어 환원 전위가 낮아지면, 나노마이저의 압력은 비교적 낮게 끝나는 등의 관계가 있다.
(제1 실시예)
본원 발명의 실시예와 비교예에 대해 설명한다.
우선, 물(수돗물) 8리터를 70℃로 가열하고, 이것을 가부시끼가이샤 간꾜오간겡겐뀨죠제 목욕물용 환원 장치를 사용하여, 산화 환원 전위를 -114mv로 환원했다.
그 환원수 1.96리터에 A-중유 5.88리터 및 유화제 160cc를 가하고, 수동 교반에 의해 1차 교반한 후, 압력 3MP로 나노마이저 장치를 통과시켜 미세화ㆍ혼합하여 본 발명에 의한 에멀전 연료를 제조했다. 이와 같이 얻어진 각 에멀전 연료는 W/O형 에멀전이고, 에멀전 중의 물의 평균 입경은 300 내지 500㎚였다.
이와 같이 얻어진 본 발명에 의한 에멀전 연료는 시료 2로 하고, 시료 3은 시료 2와 마찬가지로 제작한 혼합액을 8MP로 나노마이저를 통과시킨 본 발명에 의한 에멀전 연료로 했다.
또한, 시료 1은 비교예의 A-중유, 시료 4는 비교예의 경유, 시료 5 및 6은 시료 2 및 3과 같은 처리이지만, A-중유 대신에 경유를 사용한 본 발명에 의한 에멀전 연료이다.
(시료 5는 압력 3MP, 시료 6은 압력 8MP로 각각 나노마이저를 통과시켜 미세화 혼합했음).
각 시험 시료의 상세를 다음에 열기한다.
〔엔진 특성 시험에 사용한 에멀전 연료 및 비교용의 A-중유, 경유〕
시료 1 : A-중유 100%(비교용)
시료 2 : A-중유 73.5%, 환원수 24.5%, 활성제 2% 나노마이저 3MP 처리(에멀전 연료)
시료 3 : A-중유 73.5%, 환원수 24.5%, 활성제 2% 나노마이저 8MP 처리(에멀전 연료)
시료 4 : 경유 100%(비교용)
시료 5 : 경유 73.5%, 환원수 24.5%, 활성제 2% 나노마이저 3MP 처리(에멀전 연료)
시료6 : 경유 73.5%, 환원수 24.5%, 활성제 2% 나노마이저 8MP 처리(에멀전 연료)
상기 각 시료를 사용하여 엔진으로 연소 시험한 결과를 표 1 내지 표 3 및 도 1 내지 도 4에 나타낸다.
Figure 112009019239524-PCT00001
Figure 112009019239524-PCT00002
Figure 112009019239524-PCT00003
표 1은 엔진 회전수가 1000rpm인 경우의 시험 결과이고, 표 2는 엔진 회전수가 1400 내지 2200rpm인 경우의 시험 결과이고, 표 3은 엔진 회전수가 2700rpm인 경우의 시험 결과이다.
또한, 도 1은 시료 1(비교예 연료)과 시료 2(본원 발명의 에멀전 연료)를 사용한 엔진 시험 결과, 도 2는 시료 1(비교예 연료)과 시료 3(본원 발명의 에멀전 연료)을 사용한 엔진 시험 결과, 도 3은 시료 4(비교예 연료)와 시료 5(본원 발명의 에멀전 연료)를 사용한 엔진 시험 결과, 도 4는 시료 4(비교예 연료)와 시료6(본원 발명의 에멀전 연료)을 사용한 엔진 시험 결과를 나타내는 그래프도이다.
(제2 실시예)
본 실시예에서는, 덴요사제의 디젤 발전기 13ES형을 사용하여, 배출 가스 중의 질소산화물 농도 및 산소 농도를 연속하여 측정하는 동시에, 단위 중유당의 발전량을 측정하고, 본 발명의 에멀전 연료에 의한 발전 효율을 측정했다.
본 발명의 에멀전 연료로서는, 특A 중유 75wt%, 물 24.7wt%, 유화제 0.3wt%의 조성의 것을 제조하여 사용했다.
이 에멀전 연료는, A-중유 8.33리터에 물 2.50리터 및 유화제 0.04리터(중유 100 용량부 : 물 29.7 용량부 : 유화제 0.5 용량부)를 가하여 수동 교반에 의해 일시 교반한 후, 압력 3MP로 나노마이저 장치를 통과시켜 미세화ㆍ혼합하여 제조했다. 에멀전 연료 중의 물의 평균 입경은 약 300 내지 500㎚였다.
본 발명의 에멀전 연료 및 A 중유 단독(비교예)을 연료로 하여 상기 디젤 발전기를 연속하여 운전하고, 배출 가스 중의 NOx 농도 및 발전량을 측정했다. 배출 가스 중의 NOx 농도 및 O2 농도는 발전기 출구 연기 통로에서 연속하여 측정했다.
본 발명의 에멀전 연료를 사용한 배출 가스의 측정 결과를 표 4에 나타내고, 특A 중유를 단독으로 연료로 한 배출 가스의 측정 결과를 표 5에 나타낸다. 본 발명의 에멀전 연료를 사용한 경우에는, 배출 가스 중의 NOx 농도의 평균값은 193ppm인 것에 반해, 중유 단독으로 연료로 한 경우에는 NOx 농도의 평균값은 369ppm이고, 본 발명의 연료에 의해, 배출 가스 중의 NOx의 농도를 크게 저하시키는 것이 가능한 것을 알았다.
Figure 112009019239524-PCT00004
Figure 112009019239524-PCT00005
또한, 본 실시예에 있어서의 발전 결과를 표 6에 나타낸다. 디젤 발전기의 단위 중유당의 발전량은, 본 발명의 에멀전 연료를 사용하면 3.33KWH/㎏으로 되고, 중유 단독을 연료로 하면 2.73KWH/㎏으로 되고, 본 발명의 에멀전 연료에서는 약 22% 발전량이 증가하고, 본 발명의 에멀전 연료의 발전 효율이 향상된 것이 실증되었다.
Figure 112009019239524-PCT00006
상기 각 시료의 연소 시험 결과로부터 이하를 알았다.
1. 모든 시료 연료에 있어서, 전체 부하 운전에서의 성능에 큰 변화는 보여지지 않는다.
2. 에멀전 연료에서의 스모크는 크게 개선되었다.
3. 가연성 오일만의 사용에서 발휘되는 출력, 토크를 얻는데, 본원 발명의 에멀전 연료를 사용하면, 가연성 오일의 소비량(사용량)은 약 25% 삭감할 수 있었다.
4. 에멀전 연료에서의 경부하시에 성능이 저하되었다. 배기 온도도 저하되었다.
즉, A-중유, 경유에 24.5%의 물을 첨가한 본원 발명의 에멀전 연료는, 2,200rpm까지 거의 A-중유, 경유 100%로 바뀌지 않는 특성을 나타냈다. 이것은 경이적으로 우수한 성능이다.
그러나, 2,600rpm 이상에서는 실화가 일어나는 것 같고, 따라서, 예를 들어 배에 본원 발명의 에멀전 연료를 사용하는 경우, 항구에서는 경유를 사용하고 항외에서 에멀전 연료로 절환하여 사용하면 좋을 것이라 생각된다.
본원 발명에 따르면, 물과 가연성 오일의 혼합액을, 예를 들어 가압하여 1개 또는 복수개의 작은 구멍을 통과시키고, 오리피스를 통과할 때의 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화 혼합하고, 에멀전 연료를 제조하기 위해, 예를 들어 이 미세화ㆍ혼합한 약 25%물을 포함하는 에멀전 연료는 엔진에서 연소시켜도 엔진 트러블을 일으키지 않고, 대략 A-중유나 경유와 동일한 출력과 토크를 나타내고, 연료 소비량도 25% 물을 포함함에도 불구하고 동일했다(단순히 계산하면 25% 에너지가 절약되었음).
게다가, 검댕이나 다이옥신은 1/2 내지 1/5(이론적으로는 발생하지 않음), NOx도 1/2 내지 1/3 정도가 되어, 연소로의 연료로서는 에너지 절약 효과는 더 크고, 25 내지 35%의 에너지가 절약되고, 또한 폐유도 원료로서 이용을 할 수도 있다.
종래, 에멀전 연료(물-오일계 에멀전형 가수 연료)는, 물 및 오일에 유화제 를 0.5 내지 5% 첨가하고, 교반 혼합하여 에멀전화한 것이고, 통상 수㎛ 내지 수십㎛의 평균 입자 직경을 포함하는 것이었으나, 특별히 우수한 유화기를 사용하여 제조해도 평균 입자 직경은 수㎛(1 내지 3㎛ 정도) 정도로, 소위 유화 상태의 액체의 가수 연료(에멀전 연료)였다.
그러나, 이 유화액의 에멀전 연료는 시간과 함께 분리하는 경향이 있고, 분리되지 않아도 요변성(틱소트로피)의 반대로 시간과 함께 점도가 높아지는(다일레이턴시) 성질이 있어, 파이프나 노즐을 막히게 하는 사고가 있었다.
본 발명에 의해 얻어진 에멀전 연료는, 오일과 물이 초미립자 상태(나노 레벨)에서 혼합되어 있고, 물 또는 가연성 오일의 구성 입자의 평균 입경이 1,000㎚, 바람직하게는 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 되므로, 안정성은 발군으로 좋고, 연소 효율도 높고, 엔진용, 연소로용, 소각로용, 보일러용, 발전용 등의 모두에 사용할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 차나 배의 엔진 연료에 사용하면, 15 내지 25% 에너지가 절약되고, 또한 검댕, 다이옥신은 1/2 내지 1/5, NOx는 약 1/2 내지 1/3으로 되어 저공해성이 얻어지고, 안정성이 좋으므로 주유소에서 이 미립자 혼합액을 제작하고, 현재 상태와 마찬가지로 차의 연료 탱크에 보급하는 것도 가능해진다.
또한, 보일러, 발전기, 연소로, 소각로에도 적용할 수 있는 동시에, 폐유의 이용도 가능하고, 연소로용에 사용하면 에너지 절약 효과로서는, 예를 들어 30 내지 40% 증대시킬 수 있다는 결과를 얻고 있다.

Claims (15)

  1. 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 10.0 내지 150.0 용량부를 가하면서, 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 물의 환원 전위를 -100mv 이하로 이루고, 그것에 가연성 오일을 첨가하여 미세화ㆍ혼합 수단으로 물과 가연성 오일을 미세화ㆍ혼합하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 물이 음료용 상수, 빗물, 생활 배수, 유기 폐수, 공업 폐수 또는 축산 폐수로부터 선택되는 어느 1개 또는 2개 이상인 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 가연성 오일이 중유, 경유, 등유, 휘발유 등의 석유류, 공업 폐유, 튀김유, 콩기름, 참기름 등의 식용유로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 가연성 오일 또는 물 혹은 가연성 오일 및 물이, PCB류 또는 다이옥신류 혹은 PCB류 및 다이옥신류를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 미세화ㆍ혼합 수단이, 물과 가연성 오일의 1차 혼합액을 가압하여, 1개 또는 2개 이상의 오리피스에서 발생하는 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합시키는 장치인 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 미세화ㆍ혼합 수단이, 물과 가연성 오일의 1차 혼합액을, 가압하여, 유속 50m/s 이상의 유속으로 펌프 안을 흐르게 하고, 그것을 직경 500㎛ 이하의 구멍이 다수 존재하는 벽체의 구멍 안을 가속시켜 통과시키고, 액류끼리의 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합하는 장치인 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  9. 가연성 오일 100 용량부에 대해 물 10.0 내지 150.0 용량부를 가하면서, 물과 가연성 오일을 1차 혼합하는 물-가연성 오일 1차 혼합 수단과, 상기 1차 혼합 수단에서 얻어진 물-가연성 오일계 1차 혼합물을 미세화ㆍ혼합하여 미립자 상태로 하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 에멀전 연료로 하는 미세화ㆍ혼합 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 장치.
  10. 제9항에 있어서, 미세화ㆍ혼합 수단이, 1차 혼합 수단에서 얻어진 물-가연성 오일계 1차 혼합물을 미세화ㆍ혼합하여 미립자 상태로 하고, 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 에멀전 연료로 하는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 채용되는 물의 환원 전위가 -100mv 이하인 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 미세화ㆍ혼합 수단이, 물-가연성 오일계 1차 혼합액을, 가압하여 1개 또는 2개 이상의 작은 구멍을 통과시키고, 오리피스에서 발생하는 난류에 의한 캐비테이션 효과에 의해 미세화ㆍ혼합시키는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 장치.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 미세화ㆍ혼합 수단이, 물-가연 성 오일계 1차 혼합액을, 가압하여, 유속 50m/s 이상의 유속으로 펌프 안을 흐르게 하고, 그것을 직경 200㎛ 이하의 구멍이 다수 존재하는 벽체의 구멍 안을 가속시켜 통과시키고, 동일 액류끼리의 오리피스에 의한 난류에 의해 캐비테이션을 일으켜 미세화ㆍ혼합하는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료의 제조 장치.
  14. 가연성 오일 100 용량부에 물 10.0 내지 150.0 용량부가 미세화ㆍ혼합 수단에 의해 혼합되어 이루어지는 에멀전 연료이며, 또한 상기 에멀전 연료 중의 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 1000㎚ 이하인 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료.
  15. 제14항에 있어서, 에멀전 연료 중의 물 또는 가연성 오일의 평균 입경이 200 내지 700㎚인 것을 특징으로 하는, 에멀전 연료.
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