RU2440403C2 - Method for obtaining emulsion fuel and device for obtaining emulsion fuel - Google Patents
Method for obtaining emulsion fuel and device for obtaining emulsion fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2440403C2 RU2440403C2 RU2009111851/05A RU2009111851A RU2440403C2 RU 2440403 C2 RU2440403 C2 RU 2440403C2 RU 2009111851/05 A RU2009111851/05 A RU 2009111851/05A RU 2009111851 A RU2009111851 A RU 2009111851A RU 2440403 C2 RU2440403 C2 RU 2440403C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- oil
- emulsion fuel
- fuel
- mixing
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 153
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 126
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 61
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 91
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 91
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 55
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 3
- SKHMHSCEONTQTF-UHFFFAOYSA-N 6-thiophen-3-ylquinolin-2-amine Chemical compound C1=CC2=NC(N)=CC=C2C=C1C=1C=CSC=1 SKHMHSCEONTQTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000035622 drinking Effects 0.000 claims description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims description 2
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 claims description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 2
- 244000144972 livestock Species 0.000 claims description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims description 2
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000008159 sesame oil Substances 0.000 claims description 2
- 235000011803 sesame oil Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 claims description 2
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 claims description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 claims description 2
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 5
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
- F23K5/02—Liquid fuel
- F23K5/08—Preparation of fuel
- F23K5/10—Mixing with other fluids
- F23K5/12—Preparing emulsions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
- C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится к водоэмульсионному топливу (водно-топливной эмульсии) и, более конкретно, к изобретению, способному внести вклад в экономию энергии и борьбу с загрязнением окружающей среды в том случае, когда частицы, образующие эмульсию воды и горючего нефтепродукта, превращают в сверхтонкие частицы, и полученное эмульсионное топливо используют в качестве топлива в различных силовых агрегатах или пламенных печах.The present invention relates to a water-based emulsion fuel (water-fuel emulsion) and, more particularly, to an invention capable of contributing to energy saving and combating environmental pollution when particles forming an emulsion of water and a combustible oil product are converted into ultrafine particles , and the resulting emulsion fuel is used as fuel in various power units or flame furnaces.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время уменьшение количества используемых нефтепродуктов, обусловленное ростом цены на сырую нефть, и в соответствии с требованиями Киотского протокола, является серьезной задачей во всем мире. В связи с этим научные исследования, посвященные водно-смесевому топливу эмульсионного типа, были проведены также и в Японии. В результате этого было зарегистрировано много патентных заявок, относящихся к составам и способам производства. Некоторые из этих исследований были выполнены с целью практического применения, например, JP 2006-329438, JP 2006-188616, JP 2005-344088, JP 2004-123947, JP 2003-113385.Currently, the reduction in the amount of oil products used, due to the increase in the price of crude oil, and in accordance with the requirements of the Kyoto Protocol, is a serious challenge worldwide. In this regard, scientific research on water-mixed fuel emulsion type, were also carried out in Japan. As a result of this, many patent applications related to compositions and production methods have been registered. Some of these studies were carried out for practical use, for example, JP 2006-329438, JP 2006-188616, JP 2005-344088, JP 2004-123947, JP 2003-113385.
Как уже было сказано выше, предложены различные водно-смесевые топлива эмульсионного типа. Однако по-прежнему не удалось достичь устойчивого горения, в связи с чем все еще невозможно практическое применение топлива. Кроме того, диаметры образующих эту эмульсию частиц составляют от нескольких мкм до нескольких десятков мкм.As mentioned above, various water-mixed fuels of the emulsion type are proposed. However, it was still not possible to achieve sustainable combustion, in connection with which the practical use of fuel is still impossible. In addition, the diameters of the particles forming this emulsion range from a few microns to several tens of microns.
Исследования авторов настоящего изобретения были направлены на устойчивость, которую рассматривают как слабое место водно-смесевых топлив эмульсионного типа, и авторы провели интенсивные исследования, основанные на том, что для того, чтобы эмульсия воды и горючего нефтепродукта горела устойчиво, необходимо смешение частиц в их сверхтонком состоянии (на наноуровне).The studies of the authors of the present invention were aimed at sustainability, which is considered as a weak point of emulsion-type water-mixed fuels, and the authors conducted intensive studies based on the fact that in order for the emulsion of water and fuel oil to burn stably, it is necessary to mix the particles in their ultrafine state (at the nanoscale).
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В результате интенсивных исследований авторами настоящего изобретения установлено, что высокоэффективное горение, которого можно было бы достичь с традиционным эмульсионным топливом, можно осуществить путем уменьшения среднего диаметра соответствующих частиц в эмульсионном топливе до 1000 нм или меньше.As a result of intensive research, the authors of the present invention found that highly efficient combustion, which could be achieved with traditional emulsion fuel, can be achieved by reducing the average diameter of the corresponding particles in the emulsion fuel to 1000 nm or less.
Далее, авторами настоящего изобретения установлено, что для того, чтобы стабилизировать эмульсию воды и горючего нефтепродукта таким образом, чтобы не вызвать ее расслоения, предпочтительно образовывать смесь частиц в ультратонком состоянии (на наноуровне).Further, the authors of the present invention found that in order to stabilize the emulsion of water and fuel oil in such a way as not to cause its separation, it is preferable to form a mixture of particles in the ultrafine state (at the nanoscale).
Кроме того, установлено также, что, если используемую для получения эмульсии воду подвергнуть восстановлению, поверхностное натяжение воды снижается, в результате чего облегчается смешение воды с горючим нефтепродуктом, и что в предельном состоянии смешение может производиться в отсутствие эмульгатора.In addition, it was also found that if the water used to produce the emulsion is reduced, the surface tension of the water is reduced, which facilitates the mixing of water with a combustible oil product, and that in the ultimate state, mixing can be carried out in the absence of an emulsifier.
Настоящее изобретение основано на указанных выше установленных фактах и относится к способу и устройству для производства эмульсионного топлива, включающих в себя следующие признаки.The present invention is based on the above established facts and relates to a method and apparatus for the production of emulsion fuel, including the following features.
(1) Способ производства эмульсионного топлива, включающий добавление от 10,0 до 150,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта (более предпочтительно, от 25,0 до 120,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта), тонкое размельчение и смешение воды с горючим нефтепродуктом с помощью тонко размельчающего и смешивающего средства, в результате чего образуется эмульсионное топливо, в котором средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет 1000 нм или меньше.(1) A method for producing emulsion fuel, comprising adding from 10.0 to 150.0 vol. parts of water per 100 vol. parts of a combustible oil product (more preferably, from 25.0 to 120.0 vol. parts water per 100 vol. parts of a combustible oil product), finely grinding and mixing water with a combustible oil product using a finely divided and mixing agent, resulting in emulsion fuel in which the average particle diameter of the water or fuel oil is 1000 nm or less.
(2) Способ производства эмульсионного топлива согласно приведенному выше пункту (1), в котором эмульсионное топливо, у которого средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет от 200 до 700 нм, образуется в результате тонкого размельчения и смешения воды с горючим нефтепродуктом с помощью тонко размельчающего и смешивающего средства.(2) A method for producing emulsion fuel according to the above (1), wherein the emulsion fuel, in which the average particle diameter of the water or fuel oil is from 200 to 700 nm, is formed by finely grinding and mixing water with a combustible oil product using finely grinding and mixing means.
(3) Способ производства эмульсионного топлива согласно приведенному выше пункту (1), в котором эмульсионное топливо, у которого средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет от 200 до 700 нм, образуется в результате добавления горючего нефтепродукта к воде, имеющей восстановительный потенциал -100 мВ или ниже, и тонкого размельчения и смешения воды с горючим нефтепродуктом с помощью тонко размельчающего и смешивающего средства.(3) A method for producing emulsion fuel according to the above (1), wherein the emulsion fuel, in which the average particle diameter of the water or fuel oil is from 200 to 700 nm, is formed by adding a combustible oil to water having a reduction potential of -100 mV or lower, and finely grinding and mixing water with a combustible oil product using finely ground and mixing means.
(4) Способ производства эмульсионного топлива согласно любому из приведенных выше пунктов (1)-(3), в котором воду выбирают из одной, двух или более вод, таких как водопроводная вода для питья, дождевая вода, бытовая сточная вода органических отходов, промышленная сточная вода и сточная вода с животноводческих ферм.(4) A method for producing emulsion fuel according to any one of the above (1) to (3), wherein water is selected from one, two or more waters, such as tap water for drinking, rainwater, domestic organic waste water, industrial wastewater and wastewater from livestock farms.
(5) Способ производства эмульсионного топлива согласно любому из приведенных выше пунктов (1)-(4), в котором горючим нефтепродуктом является один, два или более типов нефтепродуктов, выбираемых из тяжелого нефтепродукта, легкого нефтепродукта, осветительного керосина, летучего нефтепродукта, промышленного отработанного масла и масла для жарки, такого как темпуровое масло, соевое масло и кунжутное масло.(5) A method for producing emulsion fuel according to any one of the above (1) to (4), wherein the combustible oil product is one, two or more types of oil products selected from heavy oil, light oil, lighting kerosene, volatile oil, industrial waste oils and frying oils such as tempura oil, soybean oil and sesame oil.
(6) Способ производства эмульсионного топлива согласно любому из приведенных выше пунктов (1)-(5), в котором горючий нефтепродукт или вода, или горючий нефтепродукт и вода содержат полихлорированный бифенил (РСВ) и/или диоксины, или РСВ и диоксины.(6) A method for producing emulsion fuel according to any one of the above (1) to (5), wherein the combustible oil or water, or the combustible oil and water contains polychlorinated biphenyl (RSV) and / or dioxins, or RSV and dioxins.
(7) Способ производства эмульсионного топлива согласно любому из приведенных выше пунктов (1)-(6), в котором тонко размельчающее и смешивающее средство включает устройство, в котором первичную смесевую жидкость, включающую воду и горючий нефтепродукт, подвергают воздействию давления и тонко размельчают и смешивают за счет кавитационного эффекта, обусловленного турбулентностью, возникающей около одного, двух или более отверстий.(7) A method for producing emulsion fuel according to any one of the above (1) to (6), wherein the finely milling and mixing means comprises a device in which a primary mixed liquid, including water and a combustible oil product, is subjected to pressure and finely ground mixed due to the cavitation effect due to turbulence occurring around one, two or more holes.
(8) Способ производства эмульсионного топлива согласно любому из приведенных выше пунктов (1)-(7), в котором размельчающее и смешивающее средство включает устройство, в котором первичную смесевую жидкость, включающую воду и горючий нефтепродукт, подвергают воздействию давления, заставляя ее течь внутри насоса со скоростью 50 м/с или выше, в результате чего первичная смесевая жидкость ускоряется для прохода через множество образованных в стенке отверстий, каждое диаметром 500 мкм или меньше и тонко размельчается и смешивается за счет кавитационного эффекта, обусловленного турбулентностью между струями жидкости.(8) A method for producing emulsion fuel according to any one of the above (1) to (7), wherein the grinding and mixing means comprises a device in which a primary mixed liquid, including water and a combustible oil product, is subjected to pressure, causing it to flow inside a pump at a speed of 50 m / s or higher, as a result of which the primary mixed fluid is accelerated to pass through a plurality of holes formed in the wall, each with a diameter of 500 μm or less, and is finely divided and mixed by cavitation nnogo effect due to turbulence between the liquid jets.
(9) Устройство для производства эмульсионного топлива, включающее средство первичного смешения воды и горючего нефтепродукта для первичного смешения воды и горючего нефтепродукта путем добавления от 10,0 до 150,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта (более предпочтительно, от 25,0 до 120,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта) и средство тонкого размельчения и смешения для тонкого размельчения и смешения первичной смесевой жидкости на основе воды и горючего нефтепродукта, получаемой с помощью средства первичного смешения до состояния мелких частиц, в результате чего образуется эмульсионное топливо, у которого средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет 1000 нм или меньше.(9) A device for the production of emulsion fuel, comprising a primary mixture of water and a combustible oil product for primary mixing of water and a combustible oil product by adding from 10.0 to 150.0 vol. parts of water per 100 vol. parts of a combustible oil product (more preferably, from 25.0 to 120.0 vol. parts water per 100 vol. parts of a combustible oil product) and a fine grinding and mixing means for fine grinding and mixing the primary mixed liquid based on water and a combustible oil obtained from using the primary mixing means to the state of fine particles, resulting in the formation of emulsion fuel, in which the average particle diameter of the water or fuel oil is 1000 nm or less.
(10) Устройство для производства эмульсионного топлива согласно приведенному выше пункту (9), в котором средства тонкого диспергирования и смешения тонко диспергируют и смешивают смесь на основе воды/горючего нефтепродукта, получаемую с помощью средств первичного смешения, в состояние мелких частиц, образуя тем самым эмульсионное топливо, в котором средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет от 200 до 700 нм.(10) A device for producing emulsion fuel according to the above (9), wherein the fine dispersion and mixing means finely disperses and mixes the water / fuel oil-based mixture obtained by the primary mixing means into a state of fine particles, thereby forming emulsion fuel, in which the average particle diameter of the water or fuel oil is from 200 to 700 nm.
(11) Способ производства эмульсионного топлива согласно приведенному выше пункту (9) или (10), в котором необходимый восстановительный потенциал воды равен -100 мВ или ниже.(11) A method for producing emulsion fuel according to the above (9) or (10), wherein the required reduction potential of water is −100 mV or lower.
(12) Устройство для производства эмульсионного топлива согласно любому из приведенных выше пунктов (9)-(11), в котором средство тонкого размельчения и смешения создает давление, оказываемое на первичную смесевую жидкость на основе воды/горючего нефтепродукта, заставляющее ее проходить через одно, два или более малых отверстий, и тонко размельчает и смешивает за счет кавитационного эффекта, обусловленного возникающей около отверстий турбулентностью.(12) A device for producing emulsion fuel according to any one of the above (9) to (11), in which the fine grinding and mixing means creates pressure exerted on the primary mixed liquid based on water / petroleum oil, causing it to pass through one, two or more small holes, and finely grinds and mixes due to the cavitation effect due to turbulence arising near the holes.
(13) Устройство для производства эмульсионного топлива согласно любому из приведенных выше пунктов (9)-(11), в котором средство тонкого размельчения и смешения создает давление, оказываемое на первичную смесевую жидкость на основе воды/горючего нефтепродукта, заставляя ее течь внутри насоса со скоростью 50 м/с или выше, в результате чего ускоряет первичную смесевую жидкость на основе воды/горючего нефтепродукта для того, чтобы она проходила через множество образованных в стенке отверстий, каждое из которых имеет диаметр 200 мкм или менее; и тонко диспергирует и смешивает первичную смесевую жидкость на основе воды/горючего нефтепродукта, создавая кавитацию за счет турбулентности между струями жидкости, создаваемыми отверстиями.(13) A device for producing emulsion fuel according to any one of the above (9) to (11), wherein the fine grinding and mixing means creates pressure exerted on the primary mixed liquid based on water / fuel oil, causing it to flow inside the pump with at a speed of 50 m / s or higher, as a result of which it accelerates the primary mixed liquid based on water / fuel oil so that it passes through a plurality of holes formed in the wall, each of which has a diameter of 200 μm or less; and finely disperses and mixes the primary mixed liquid based on water / fuel oil, creating cavitation due to turbulence between the jets of liquid created by the holes.
(14) Эмульсионное топливо, в котором от 10,0 до 150,0 об. частей воды смешивают со 100 об. частями горючего нефтепродукта (более предпочтительно, от 25,0 до 120,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта) с помощью тонко размельчающего и смешивающего средства, причем средний диаметр частиц горючего нефтепродукта составляет 1000 нм или меньше.(14) Emulsion fuel, in which from 10.0 to 150.0 vol. parts of water are mixed with 100 vol. parts of a combustible oil product (more preferably, from 25.0 to 120.0 vol. parts water per 100 vol. parts of a combustible oil product) using finely grinding and mixing means, the average particle diameter of the combustible oil product being 1000 nm or less.
(15) Эмульсионное топливо согласно приведенному выше пункту (14), где средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта в эмульсионном топливе составляет от 200 до 700 нм.(15) The emulsion fuel according to the above (14), wherein the average particle diameter of the water or fuel oil in the emulsion fuel is from 200 to 700 nm.
Предложены, кроме того, следующие изобретения, имеющие другие признаки.Also proposed are the following inventions having other features.
(16) Способ осуществления работы двигателя внутреннего сгорания, включающий добавление от 10,0 до 150,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта, тонкое размельчение и смешение воды с горючим нефтепродуктом с помощью средства тонкого размельчения и смешения, в результате чего образуется эмульсионное топливо, у которого средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет 1000 нм или меньше, и впрыскивание полученного эмульсионного топлива в поршневой двигатель, в результате чего осуществляется работа двигателя внутреннего сгорания.(16) A method of operating an internal combustion engine, comprising adding from 10.0 to 150.0 vol. parts of water per 100 vol. parts of a combustible oil product, fine grinding and mixing water with a combustible oil product using a fine grinding and mixing means, resulting in the formation of emulsion fuel, in which the average particle diameter of the water or fuel oil is 1000 nm or less, and the resulting emulsion fuel is injected into the piston engine , resulting in the operation of the internal combustion engine.
(17) Способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя добавление от 25,0 до 40,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта, тонкое размельчение и смешение воды с горючим нефтепродуктом с помощью средства тонкого размельчения и смешения, в результате чего образуется эмульсионное топливо, у которого средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет от 200 до 700 нм или меньше и впрыскивание полученного эмульсионного топлива в поршневой двигатель, в результате чего осуществляется работа двигателя внутреннего сгорания.(17) A method of operating an internal combustion engine, comprising adding from 25.0 to 40.0 vol. parts of water per 100 vol. parts of a combustible oil product, fine grinding and mixing water with a combustible oil product using a fine grinding and mixing means, resulting in the formation of emulsion fuel, in which the average particle diameter of the water or fuel oil is from 200 to 700 nm or less and injection of the resulting emulsion fuel into piston engine, resulting in the operation of the internal combustion engine.
(18) Эмульсионное топливо для эксплуатации поршневого двигателя, в котором от 25,0 до 40,0 об. частей воды смешивают со 100 об. частями горючего нефтепродукта с помощью средства тонкого размельчения и смешения и при этом средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта в эмульсионном топливе составляет от 200 до 700 нм.(18) Emulsion fuel for operating a piston engine in which from 25.0 to 40.0 vol. parts of water are mixed with 100 vol. parts of a combustible oil product by means of fine grinding and mixing, and the average particle diameter of the water or fuel oil in the emulsion fuel is from 200 to 700 nm.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Фиг.1 - графики, иллюстрирующие результаты испытания топлива на силовом агрегате, работающем на эмульсионном топливе согласно настоящему изобретению и на другом топливе.Figure 1 - graphs illustrating the test results of the fuel on the power unit running on emulsion fuel according to the present invention and other fuel.
Фиг.2 - графики, иллюстрирующие результаты испытания топлива на силовом агрегате, работающем на эмульсионном топливе согласно настоящему изобретению и на другом топливе.Figure 2 is a graph illustrating the results of a test of fuel on a power unit running on emulsion fuel according to the present invention and on another fuel.
Фиг.3 - графики, иллюстрирующие результаты испытания топлива на силовом агрегате, работающем на эмульсионном топливе согласно настоящему изобретению и на другом топливе.Figure 3 is a graph illustrating the test results of fuel on a power unit running on emulsion fuel according to the present invention and on another fuel.
Фиг.4 - графики, иллюстрирующие результаты испытания топлива на силовом агрегате, работающем на эмульсионном топливе согласно настоящему изобретению и на другом топливе.4 is a graph illustrating the results of a test of fuel on a power unit running on emulsion fuel according to the present invention and on another fuel.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В настоящем изобретении масло и воду смешивают между собой в ультратонком состоянии, получая эмульсионное топливо, которое благодаря этому становится способным содействовать улучшению сгорания топлива и образованию чистого выхлопного газа.In the present invention, oil and water are mixed together in an ultrafine state to produce emulsion fuel, which thereby becomes able to contribute to improved combustion of the fuel and the formation of a clean exhaust gas.
Средством тонкого размельчения и смешения, используемым для производства эмульсионного топлива настоящего изобретения, может быть, например, устройство, которое создает давление, воздействующее на первичную смесевую жидкость, включающую воду и горючий нефтепродукт, с целью тонкого размельчения и смешения за счет кавитационного эффекта, обусловленного турбулентностью, возникающей около одного, двух или более отверстий.The fine grinding and mixing means used to produce the emulsion fuel of the present invention may, for example, be a device that creates pressure acting on the primary mixed liquid, including water and a combustible oil product, for fine grinding and mixing due to the cavitation effect due to turbulence occurring around one, two or more holes.
Далее средством тонкого размельчения и смешения может быть устройство, которое создает давление, воздействующее на первичную смесевую жидкость, включающую воду и горючий нефтепродукт, заставляя жидкость течь внутри насоса со скоростью 50 м/с или выше, в результате чего ускоряет первичную смесевую жидкость для прохода ее через множество образованных в стенке отверстий, каждое диаметром 500 мкм или меньше; и тонко размельчает и смешивает эту жидкость за счет кавитационного эффекта, обусловленного турбулентностью, возникающей между ее струями.Further, the means of fine grinding and mixing can be a device that creates a pressure acting on the primary mixed fluid, including water and a combustible oil product, causing the fluid to flow inside the pump at a speed of 50 m / s or higher, as a result of which it accelerates the primary mixed fluid to pass it through many holes formed in the wall, each with a diameter of 500 μm or less; and finely grinds and mixes this liquid due to the cavitation effect due to turbulence arising between its jets.
Кроме этого предпочтительный способ производства эмульсионного топлива включает в себя применение средства первичного смешения воды с горючим нефтепродуктом для первичного смешения воды и горючего нефтепродукта путем добавления от 10,0 до 150,0 об. частей воды (более предпочтительно, от 25,0 до 120,0 об. частей воды) на 100 об. частей горючего нефтепродукта; и тонко размельчающего и смешивающего средства для тонкого размельчения и смешения первичной смесевой жидкости на основе воды/горючего нефтепродукта, получаемой с помощью средства первичного смешения, до состояния мелких частиц с образованием в результате этого эмульсионного топлива, у которого средний диаметр частиц воды или горючего нефтепродукта составляет 1000 нм или меньше.In addition, a preferred method for the production of emulsion fuel includes the use of primary means of mixing water with a combustible oil product for primary mixing of water and a combustible oil product by adding from 10.0 to 150.0 vol. parts of water (more preferably, from 25.0 to 120.0 vol. parts of water) per 100 vol. parts of a combustible oil product; and finely grinding and mixing means for finely grinding and mixing the primary mixed liquid based on water / fuel oil, obtained using the primary mixing means, to the state of fine particles with the formation of emulsion fuel, in which the average particle diameter of the water or fuel oil is 1000 nm or less.
Предпочтительно смесевую жидкость, полученную добавлением от 25,0 до 120,0 об. частей воды на 100 об. частей горючего нефтепродукта, вводят в Nanomizer (устройство для тонкого размельчения и смешения первичной смесевой жидкости, диспергированной в образце жидкости, изготовленном фирмой Yoshida Kikai Co., Ltd.), после чего первичную смесевую жидкость, включающую воду и горючий нефтепродукт, тонко размельчают и смешивают, образуя тем самым эмульсионное топливо из смеси, включающей частицы воды и горючего нефтепродукта со сверхмалым диаметром.Preferably, a mixed fluid obtained by adding from 25.0 to 120.0 vol. parts of water per 100 vol. parts of a combustible oil product is introduced into a Nanomizer (a device for finely grinding and mixing a primary mixed liquid dispersed in a liquid sample manufactured by Yoshida Kikai Co., Ltd.), after which the primary mixed liquid, including water and a combustible oil, is finely ground and mixed , thereby forming an emulsion fuel from a mixture comprising particles of water and a combustible oil product with an ultra-small diameter.
Первичную смесевую жидкость подвергают, например, воздействию давления с помощью поршня внутри Nanomiser′a, чтобы заставить жидкость течь внутри насоса со скоростью потока 100 м/с или выше, после чего ускоренная первичная смесевая жидкость проходит через канал(ы) (пору(ы)) двух частей дисков, каждая из которых имеет канал(ы) (пору(ы)) размером примерно 100 мкм под прямым углом, чтобы заставить струи жидкости сталкиваться одна с другой и, таким образом, тонко размельчать и перемешивать жидкость.The primary mixed fluid, for example, is pressurized with a piston inside Nanomiser′a to make the fluid flow inside the pump at a flow speed of 100 m / s or higher, after which the accelerated primary mixed fluid passes through the channel (s) (pore (s) ) two parts of the disks, each of which has a channel (s) (pore (s)) of about 100 μm in size at right angles to cause the liquid jets to collide with each other and, thus, finely grind and mix the liquid.
Возвращаясь к сказанному выше, смесь воды и горючего нефтепродукта заставляют несколько раз проходить через дросселирующее отверстие Nanomiser′a размером 200 мкм или меньше под высоким давлением. Турбулентность создается в тот момент, когда смесевая жидкость проходит через узкие отверстия, а сильный эффект перемешивания на наноуровне возникает в результате эффекта турбулентности.Returning to the above, a mixture of water and oil is forced to pass several times through a throttle opening of Nanomiser′a 200 microns or less in size under high pressure. Turbulence is created at the moment when the mixed fluid passes through narrow openings, and a strong mixing effect at the nanoscale occurs as a result of the turbulence effect.
В результате этого вода (или нефтепродукт) тонко размельчается до наноуровня (например, средний диаметр воды от 200 до 700 нм) и размельченный материал диспергируется в нефтепродукте (с образованием эмульсии типа вода-в-масле), достигая, таким образом, стабилизации.As a result of this, water (or an oil product) is finely ground to a nanoscale (for example, an average water diameter of 200 to 700 nm) and the ground material is dispersed in the oil product (to form a water-in-oil emulsion), thus achieving stabilization.
Кроме того, в настоящем изобретении предпочтительно вначале произвести снижение восстановительного потенциала воды. Метод восстановления воды в особой степени не ограничен, но для промышленности предпочтителен метод с использованием электролиза. Может быть, кроме того, использован и метод с использованием какого-либо химического реагента или метод с использованием руды типа турмалина.In addition, in the present invention, it is preferable to first reduce the reduction potential of water. The water recovery method is not particularly limited, but an electrolysis method is preferred for industry. In addition, a method using some chemical reagent or a method using tourmaline-type ore can also be used.
При использовании электролиза водород в процессе электролиза генерируется на катоде, а кислород генерируется на аноде. Однако в процессе электролиза кислород не является необходимым и по этой причине отводится с помощью барьера или же связывается в результате реакции с анодной пластиной. При этом в качестве электрода могут быть использованы цинк, магний или какой-либо из их сплавов.When using electrolysis, hydrogen is generated at the cathode during electrolysis, and oxygen is generated at the anode. However, oxygen is not necessary during the electrolysis process and, for this reason, is removed by means of a barrier or binds as a result of the reaction with the anode plate. In this case, zinc, magnesium or any of their alloys can be used as an electrode.
Восстановительный потенциал воды преимущественно равен -100 мВ или ниже и предпочтительно, если это возможно, -300 мВ или ниже.The reduction potential of water is preferably −100 mV or lower, and preferably, if possible, −300 mV or lower.
Вода и нефтепродукт трудно смешиваются между собой из-за высокого поверхностного натяжения воды. Если восстановительный потенциал понизить, снизится поверхностное натяжение и в результате этого смешение воды и нефтепродукта станет более легким.Water and oil are difficult to mix with each other due to the high surface tension of the water. If the reduction potential is reduced, the surface tension will decrease and as a result, the mixing of water and oil will become easier.
Далее, если повысить их температуру, уменьшится также и кластер и понизится вязкость, в результате чего смешение воды и нефтепродукта станет более легким.Further, if you increase their temperature, the cluster will also decrease and the viscosity will decrease, as a result of which the mixing of water and oil will become easier.
Хотя регулировки таких факторов, как восстановительный потенциал воды, температура и давление Nanomizer′a осуществляются различным образом, они связаны между собой. В результате этого, в случае добавления горючего нефтепродукта к воде, имеющей восстановительный потенциал, который понижен до -100 мВ или ниже, предпочтительно от -300 до -700 мВ, а их температура поднята до 50°С или выше, предпочтительно от 70 до 90°С, и при этом масло и вода тонко размельчаются и смешиваются до состояния ультратонких частиц, существует взаимозависимость, благодаря которой при понижении восстановительного потенциала может применяться относительно низкое давление Nanomizer′a.Although adjustments to factors such as the reduction potential of water, the temperature and pressure of Nanomizer’a are carried out in different ways, they are interconnected. As a result of this, in the case of adding a combustible oil product to water having a reduction potential that is lowered to -100 mV or lower, preferably from -300 to -700 mV, and their temperature is raised to 50 ° C or higher, preferably from 70 to 90 ° С, while oil and water are finely divided and mixed to the state of ultrafine particles, there is an interdependence due to which, with a decrease in the reduction potential, the relatively low pressure of Nanomizer′a can be applied.
Пример 1Example 1
Ниже приведены описания примеров и сравнительного примера настоящего изобретения.The following are descriptions of examples and a comparative example of the present invention.
Вначале 8 л воды (водопроводной) нагревают до 70°С и понижают окислительно-восстановительный потенциал воды до -114 мВ с помощью устройства для восстановления воды типа ванны, изготовляемого фирмой Kangen.Initially, 8 L of water (tap water) is heated to 70 ° C and the redox potential of the water is lowered to -114 mV using a Kangen type water recovery device.
К 1,96 л восстановленной воды добавляют 5,88 л тяжелого нефтепродукта (А) и 160 мл эмульгатора и после начального ручного перемешивания полученную смесь пропускают через Nanomizer под давлением 3 МПа для тонкого размельчения и смешения, в результате чего получают эмульсионное топливо настоящего изобретения. Полученное эмульсионное топливо относится к типу эмульсии вода-в-масле со средним диаметром воды в эмульсии от 300 до 500 нм.5.88 L of heavy oil product (A) and 160 ml of emulsifier are added to 1.96 L of recovered water, and after initial manual stirring, the resulting mixture is passed through a Nanomizer at a pressure of 3 MPa for fine grinding and mixing, resulting in the emulsion fuel of the present invention. The resulting emulsion fuel is of the type water-in-oil emulsion with an average diameter of water in the emulsion from 300 to 500 nm.
Полученному таким образом эмульсионному топливу настоящего изобретения присваивается название «образец 2». Смесевую жидкость, полученную тем же путем, что и образец 2, заставляют пройти через Nanomizer под давлением 8 МПа, получая эмульсионное топливо настоящего изобретения, которому присваивается название «образец 3».The emulsion fuel thus obtained of the present invention is given the name “
Далее, образец 1 является тяжелым нефтепродуктом (А), служащим в качестве сравнительного примера, образец 4 является легким нефтепродуктом в качестве сравнительного примера, а каждый из образцов 5 и 6 получают с помощью той же самой обработки, что и образцы 2 и 3, и они являются эмульсионными топливами настоящего изобретения, в которых вместо тяжелого нефтепродукта (А) использован легкий нефтепродукт.Further,
(С целью тонкого размельчения и смешения образца 5 и образца 6 их заставляют проходить через Nanomizer под давлением 3 МПа и 8 МПа соответственно).(In order to finely grind and mix sample 5 and sample 6, they are forced to pass through a Nanomizer under a pressure of 3 MPa and 8 MPa, respectively).
Ниже приведены подробности, касающиеся испытуемых образцов.The following are details regarding test specimens.
Эмульсионное топливо, тяжелый нефтепродукт (А) и легкий нефтепродукт для сравнения, которые были использованы для испытаний характеристик двигателяEmulsion fuel, heavy oil (A) and light oil for comparison, which were used to test engine performance
Образец 1: 100% тяжелого нефтепродукта (А) (для сравнения)Sample 1: 100% heavy oil product (A) (for comparison)
Образец 2: 73,5% тяжелого нефтепродукта (А), 24,5% восстановленной воды, 2% активатора, обработанный с помощью Nanomizer′a под давлением 3 МПа (эмульсионное топливо)Sample 2: 73.5% heavy oil product (A), 24.5% recovered water, 2% activator, treated with Nanomizer’a under a pressure of 3 MPa (emulsion fuel)
Образец 3: 73,5% тяжелого нефтепродукта (А), 24,5% восстановленной воды, 2% активатора, обработанный с помощью Nanomizer′a под давлением 8 МПа (эмульсионное топливо)Sample 3: 73.5% heavy oil product (A), 24.5% recovered water, 2% activator, treated with Nanomizer′a under a pressure of 8 MPa (emulsion fuel)
Образец 4: 100% легкого нефтепродукта (А) (для сравнения)Sample 4: 100% light oil (A) (for comparison)
Образец 5: 73,5% легкого нефтепродукта (А), 24,5% восстановленной воды, 2% активатора, обработанный с помощью Nanomizer′a под давлением 3 МПа (эмульсионное топливо)Sample 5: 73.5% light oil (A), 24.5% recovered water, 2% activator, treated with Nanomizer′a under a pressure of 3 MPa (emulsion fuel)
Образец 6: 73,5% легкого нефтепродукта (А), 24,5% восстановленной воды, 2% активатора, обработанный с помощью Nanomizer′a под давлением 8 МПа (эмульсионное топливо)Sample 6: 73.5% light oil (A), 24.5% recovered water, 2% activator, treated with Nanomizer′a under a pressure of 8 MPa (emulsion fuel)
Результаты испытаний на горение на двигателе с использованием указанных выше соответствующих образцов представлены в таблицах 1-3 и на фиг.1-4.The results of combustion tests on the engine using the above relevant samples are presented in tables 1-3 and figure 1-4.
В таблице 1 представлены результаты случая, в котором число оборотов двигателя равно 1000 об/мин. В таблице 2 представлены результаты случая, в котором число оборотов двигателя составляет от 1400 до 2200 об/мин. В таблице 3 представлены результаты случая, в котором число оборотов двигателя равно 2700 об/мин.Table 1 presents the results of the case in which the engine speed is 1000 rpm. Table 2 presents the results of the case in which the engine speed is from 1400 to 2200 rpm. Table 3 presents the results of the case in which the engine speed is 2700 rpm.
На фиг.1 представлены графики, показывающие результаты испытаний на двигателе, в которых использованы образец 1 (топливо сравнительного примера) и образец 2 (эмульсионное топливо настоящего изобретения). На фиг.2 представлены графики, показывающие результаты испытаний на двигателе, в которых использованы образец 1 (топливо сравнительного примера) и образец 3 (эмульсионное топливо настоящего изобретения). На фиг.3 представлены графики, показывающие результаты испытаний на двигателе, в которых использованы образец 4 (топливо сравнительного примера) и образец 5 (эмульсионное топливо настоящего изобретения). На фиг.4 представлены графики, показывающие результаты испытаний на двигателе, в которых использованы образец 4 (топливо сравнительного примера) и образец 6 (эмульсионное топливо настоящего изобретения).Figure 1 presents graphs showing the results of tests on the engine, which used sample 1 (fuel of a comparative example) and sample 2 (emulsion fuel of the present invention). Figure 2 presents graphs showing the results of tests on the engine, which used sample 1 (fuel of a comparative example) and sample 3 (emulsion fuel of the present invention). Figure 3 presents graphs showing the results of tests on the engine, which used sample 4 (fuel of a comparative example) and sample 5 (emulsion fuel of the present invention). 4 is a graph showing engine test results using sample 4 (fuel of comparative example) and sample 6 (emulsion fuel of the present invention).
Пример 2Example 2
В этом примере был использован дизельный генератор типа 13ES (изготовленный фирмой Denyo Co., Ltd.) для последовательного измерения концентраций оксидов азота и кислорода в выхлопном газе вместе с объемом выработанной электроэнергии на единицу тяжелого нефтепродукта, на основании чего измерен кпд выработки электроэнергии на эмульсионном топливе настоящего изобретения.In this example, a 13ES type diesel generator (manufactured by Denyo Co., Ltd.) was used to sequentially measure the concentrations of nitrogen and oxygen oxides in the exhaust gas together with the volume of electricity generated per unit of heavy oil product, based on which the efficiency of electricity generation from emulsion fuel was measured. of the present invention.
В качестве эмульсионного топлива настоящего изобретения было приготовлено и использовано эмульсионное топливо, состав которого включает 75 вес.% тяжелого нефтепродукта (специального типа А), 24,7 вес.% воды и 0,3 вес.% эмульгатора.As the emulsion fuel of the present invention, emulsion fuel was prepared and used, the composition of which includes 75 wt.% Heavy oil product (special type A), 24.7 wt.% Water and 0.3 wt.% Emulsifier.
К 8,33 л тяжелого нефтепродукта (А) добавляют 2,50 л воды и 0,04 л эмульгатора (100 об. частей тяжелого нефтепродукта, 29,7 об. частей воды, 0,5 об. частей эмульгатора) и после начального ручного перемешивания полученную смесь пропускают через Nanomizer под давлением 3 МПа для тонкого размельчения и смешения, в результате чего получают эмульсионное топливо настоящего изобретения. Средний диаметр воды в эмульсионном топливе составляет от 300 до 500 нм.To 8.33 liters of heavy oil (A) add 2.50 liters of water and 0.04 liters of emulsifier (100 vol. Parts of heavy oil, 29.7 vol. Parts of water, 0.5 vol. Parts of emulsifier) and after the initial manual mixing the resulting mixture is passed through a Nanomizer under a pressure of 3 MPa for fine grinding and mixing, resulting in the emulsion fuel of the present invention. The average diameter of the water in the emulsion fuel is from 300 to 500 nm.
Эмульсионное топливо настоящего изобретения и исходный тяжелый нефтепродукт (А) (сравнительный пример) были использованы в качестве топлив для последовательного осуществления работы упомянутого выше дизельного генератора и были последовательно измерены концентрации NOx и O2 в выхлопном газе и объем выработки электроэнергии. Концентрации NOx и O2 в выхлопном газе последовательно измеряли у выпускного дымохода генератора.The emulsion fuel of the present invention and the starting heavy oil product (A) (comparative example) were used as fuels for sequentially operating the aforementioned diesel generator, and the concentrations of NOx and O 2 in the exhaust gas and the volume of power generation were successively measured. The concentrations of NOx and O 2 in the exhaust gas were successively measured at the exhaust chimney of the generator.
Результаты измерений в выхлопном газе, образующемся при использовании эмульсионного топлива настоящего изобретения, представлены в таблице 4, а результаты измерений в выхлопном газе при использовании одного тяжелого нефтепродукта (специального А) представлены в таблице 5. В том случае, когда использовали эмульсионное топливо настоящего изобретения, средняя концентрация NOx в выхлопном газе была равной 193 ч./млн. Когда же использовали один тяжелый нефтепродукт, среднее значение концентрации NOx было равным 369 ч./млн. Таким образом, было установлено что при использовании топлива настоящего изобретения концентрация NOx в выхлопном газе может быть значительно снижена.The results of measurements in the exhaust gas generated when using the emulsion fuel of the present invention are presented in table 4, and the results of measurements in the exhaust gas when using one heavy oil product (special A) are presented in table 5. In the case when the emulsion fuel of the present invention was used, the average concentration of NOx in the exhaust gas was 193 ppm. When one heavy oil product was used, the average NOx concentration was 369 ppm. Thus, it was found that by using the fuel of the present invention, the concentration of NOx in the exhaust gas can be significantly reduced.
Далее, результаты по выработке электроэнергии в этом примере даны в таблице 6. Объем выработки электроэнергии на единицу тяжелого нефтепродукта для дизельного генератора составил 3,33 кВт/кг, когда было использовано эмульсионное топливо настоящего изобретения, и 2,73, кВт/кг, когда был использован один тяжелый нефтепродукт. С помощью эмульсионного топлива настоящего изобретения объем выработки электроэнергии был повышен на примерно 22% и при этом было показано, что кпд выработки электроэнергии в случае эмульсионного топлива настоящего изобретения был более высоким.Further, the results for the generation of electricity in this example are given in table 6. The volume of electricity generation per unit of heavy oil for a diesel generator was 3.33 kW / kg when the emulsion fuel of the present invention was used, and 2.73, kW / kg, when one heavy oil product was used. Using the emulsion fuel of the present invention, the power generation volume was increased by about 22%, and it was shown that the power generation efficiency in the case of the emulsion fuel of the present invention was higher.
На основании описанных выше результатов испытаний на горение указанных выше соответствующих образцов установлено следующее.Based on the above combustion test results of the above respective samples, the following was established.
1. В топливах всех образцов отсутствуют значительные колебания в кпд при работе с полной нагрузкой.1. In the fuels of all samples there are no significant fluctuations in efficiency when operating at full load.
2. В случае эмульсионного топлива значительно уменьшено задымление.2. In the case of emulsion fuel smoke is significantly reduced.
3. Объем расхода (использованного количества) горючего нефтепродукта для получения выходной мощности и крутящего момента, достигаемых при использовании одного горючего нефтепродукта, снижаются на примерно 25% при использовании эмульсионного топлива настоящего изобретения.3. The flow rate (amount used) of the combustible oil product to obtain the output power and torque achieved when using one combustible oil product is reduced by about 25% when using the emulsion fuel of the present invention.
4. В случае эмульсионного топлива при малой нагрузке кпд двигателя снижается. Температура выхлопа также снижается.4. In the case of emulsion fuel at low load, engine efficiency is reduced. The exhaust temperature is also reduced.
Иными словами, эмульсионное топливо настоящего изобретения, в случае, когда к тяжелому нефтепродукту или к легкому нефтепродукту добавлено 24,5% воды, обладает почти такими же характеристиками, как и 100%-ный тяжелый нефтепродукт или 100%-ный легкий нефтепродукт до 2200 об/мин. Это удивительное достижение.In other words, the emulsion fuel of the present invention, when 24.5% of water is added to a heavy oil product or a light oil product, has almost the same characteristics as a 100% heavy oil product or a 100% light oil product up to 2200 vol. / min This is an amazing achievement.
Однако при скорости вращения 2600 об/мин и выше это топливо может приводить к перебоям в зажигании. Соответственно, в тех случаях, когда эмульсионное топливо настоящего изобретения используют, например, как судовое топливо, можно считать приемлемым использование легкого нефтепродукта в акватории порта, и затем переключаться на использование эмульсионного топлива за пределами акватории порта.However, at a rotation speed of 2600 rpm and above, this fuel can lead to interruptions in the ignition. Accordingly, in cases where the emulsion fuel of the present invention is used, for example, as marine fuel, the use of light oil in the port can be considered acceptable, and then switch to the use of emulsion fuel outside the port.
Согласно настоящему изобретению, смесевую жидкость, включающую в себя воду и горючий нефтепродукт, подвергают воздействию давления, чтобы заставить ее проходить через одно или множество малых отверстий с целью получения эмульсионного топлива путем тонкого размельчения и смешении смеси за счет кавитационного эффекта, обусловленного турбулентностью, возникающей при прохождении через отверстия. Например, эмульсионное топливо, содержащее 25% тонко размельченной и смешанной воды не нарушает режима работы двигателя и позволяет получать такие же выходную мощность и крутящий момент, как и тяжелый нефтепродукт (А) или легкий нефтепродукт. При этом расход топлива аналогичен даже в случае содержания в топливе 25% воды (простой расчет дает достижение 25% экономии энергии).According to the present invention, a mixed liquid including water and a combustible oil product is subjected to pressure to force it to pass through one or many small holes in order to obtain emulsion fuel by fine grinding and mixing the mixture due to the cavitation effect due to turbulence arising from passing through holes. For example, emulsion fuel containing 25% finely divided and mixed water does not violate the engine operating mode and allows you to get the same output power and torque as a heavy oil product (A) or light oil product. The fuel consumption is similar even if the fuel contains 25% water (a simple calculation gives 25% energy savings).
Кроме того, образование сажи и диоксинов снижаются до от 1/2 до 1/5 (от теоретического отсутствия образования), NOX также снижаются до от 1/2 до 1/3. Благодаря этому эмульсионное топливо настоящего изобретения в качестве топлива для пламенной печи обладает дополнительным эффектом энергосбережения и при этом достигается от 25 до 35% экономии энергии. Кроме того, в качестве исходного материала может использоваться отработанное масло.In addition, the formation of soot and dioxins decreases to from 1/2 to 1/5 (from the theoretical absence of formation), NO X also decreases to from 1/2 to 1/3. Due to this, the emulsion fuel of the present invention as a fuel for a flame furnace has the additional effect of energy conservation and at the same time achieved from 25 to 35% energy savings. In addition, waste oil may be used as the starting material.
Как правило, эмульсионное топливо (водно-смесевое топливо на основе эмульсии типа вода-в-масле) получают добавлением к воде и нефтепродукту от 0,5 до 5% эмульгатора с последующим перемешиванием и смешением смеси с образованием эмульсии, которая, как правило, содержит частицы со средним диаметром от нескольких микрон до нескольких десятков микрон. Даже если эмульсионное топливо получают с использованием исключительно хорошего эмульгатора, средний диаметр составляет примерно нескольких микрон (примерно от 1 до 3 микрон) и такое топливо представляет собой так называемое водно-смесевое топливо, состоящее из жидкости в эмульгированном состоянии (эмульсионное топливо).As a rule, emulsion fuel (water-mixed fuel based on a water-in-oil emulsion) is obtained by adding 0.5 to 5% emulsifier to water and oil, followed by mixing and mixing the mixture to form an emulsion, which typically contains particles with an average diameter from a few microns to several tens of microns. Even if the emulsion fuel is produced using an exceptionally good emulsifier, the average diameter is about a few microns (about 1 to 3 microns) and this fuel is the so-called mixed water fuel consisting of liquid in an emulsified state (emulsion fuel).
Однако эмульсионное топливо, состоящее из жидкости в эмульгированном состоянии, имеет тенденцию со временем расслаиваться и даже тогда, когда расслоения не происходит его вязкость со временем повышается (дилатансия), что является противоположностью тиксотропии, и приводит с сбоям в работе, например к забивке труб или сопел.However, emulsion fuel, consisting of a liquid in an emulsified state, tends to exfoliate over time, and even when separation does not occur, its viscosity increases over time (dilatancy), which is the opposite of thixotropy, and leads to malfunctioning, for example, clogging of pipes or nozzles.
Эмульсионное топливо, получаемое с помощью настоящего изобретения, представляет собой эмульсионное топливо, в котором нефтепродукт и вода смешаны в состоянии сверхтонких частиц (наноуровень) и средний диаметр частиц, образующих эмульсию воды или горючего нефтепродукта, составляет 1000 нм и преимущественно от 200 до 700 нм. В результате этого устойчивость топлива исключительно высока и оно характеризуется высокой эффективностью сгорания, благодаря чему эмульсионное топливо настоящего изобретения может быть использовано для всех целей, таких как двигатели, пламенные печи, мусоросжигатели, паровые котлы и генераторы.The emulsion fuel obtained using the present invention is an emulsion fuel in which the oil product and water are mixed in a state of ultrafine particles (nanoscale) and the average diameter of the particles forming the emulsion of water or a combustible oil product is 1000 nm and preferably from 200 to 700 nm. As a result of this, the stability of the fuel is extremely high and it is characterized by high combustion efficiency, so that the emulsion fuel of the present invention can be used for all purposes, such as engines, flame furnaces, incinerators, steam boilers and generators.
Например, если эмульсионное топливо настоящего изобретения используют в качестве моторного топлива для автотранспортных средств и судов, можно получить от 15 до 25% экономии энергии. Кроме того, можно снизить выделение сажи и диоксинов до от 1/2 до 1/5 и снизить выделения NOX до от 1/2 до 1/3, достигая, таким образом, низкого загрязнения окружающей среды и великолепной устойчивости. Вследствие этого появляется возможность приготовлять смесевую жидкость с тонкими частицами на автозаправочных станциях и заливать жидкость в топливный бак автотранспортного средства сразу же после приготовления.For example, if the emulsion fuel of the present invention is used as motor fuel for motor vehicles and ships, 15 to 25% energy savings can be obtained. In addition, it is possible to reduce the emission of soot and dioxins to 1/2 to 1/5 and to reduce the emissions of NO X to 1/2 to 1/3, thus achieving low environmental pollution and excellent stability. As a result of this, it becomes possible to prepare a mixed liquid with fine particles at gas stations and pour liquid into the fuel tank of a vehicle immediately after preparation.
Кроме того, эмульсионное топливо настоящего изобретения может использоваться для паровых котлов, генераторов, пламенных печей и мусоросжигателей, и при этом возможно использование отработанного масла. Достигнутым результатом является то, что, если эмульсионное топливо настоящего изобретения используется для пламенной печи, эффект экономии энергии может быть повышен на 30-40%.In addition, the emulsion fuel of the present invention can be used for steam boilers, generators, flame furnaces and incinerators, and it is possible to use waste oil. The result achieved is that if the emulsion fuel of the present invention is used for a flame furnace, the energy saving effect can be increased by 30-40%.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006238131 | 2006-09-01 | ||
| JP2006-238131 | 2006-09-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009111851A RU2009111851A (en) | 2010-10-10 |
| RU2440403C2 true RU2440403C2 (en) | 2012-01-20 |
Family
ID=39157324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009111851/05A RU2440403C2 (en) | 2006-09-01 | 2007-08-31 | Method for obtaining emulsion fuel and device for obtaining emulsion fuel |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100186288A1 (en) |
| EP (1) | EP2068080A1 (en) |
| KR (1) | KR20090049085A (en) |
| CN (1) | CN101535718B (en) |
| RU (1) | RU2440403C2 (en) |
| SG (1) | SG174732A1 (en) |
| WO (1) | WO2008029898A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2596625C2 (en) * | 2014-11-06 | 2016-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" | Method for increasing specific efficiency of liquid hydrocarbon fuels and device for implementing said method |
| CN106459792A (en) * | 2014-03-28 | 2017-02-22 | 皇家集团有限公司 | Process and device for producing fuel hydrocarbon oil |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KZ22398A4 (en) * | 2009-02-10 | 2010-03-15 | Tovarischestvo S Ogranichennoj | METHOD FOR PRODUCING WATER-FUEL EMULSION AND COMPOSITE MULTI-COMPONENT FUEL |
| US20120308941A1 (en) * | 2010-01-07 | 2012-12-06 | Saburo Ishiguro | Method and device for high-temperature combustion using fuel and aqueous solution of organic compound |
| CN103842487A (en) | 2011-03-29 | 2014-06-04 | 富林纳技术有限公司 | Hybrid fuel and method of making the same |
| WO2016089994A1 (en) | 2014-12-03 | 2016-06-09 | Drexel University | Direct incorporation of natural gas into hydrocarbon liquid fuels |
| CN106582458A (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-26 | 世能华奇（北京）科技发展有限公司 | Manufacturing method of mixed diesel, mixed diesel manufactured through method and manufacturing device |
| KR102155265B1 (en) * | 2019-03-13 | 2020-09-11 | 김영욱 | A fuel composition comprising of water for coal bunning |
| JP7265250B2 (en) * | 2019-04-22 | 2023-04-26 | 真二 長谷川 | Hydrated fuel manufacturing method and hydrated fuel manufacturing device |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1496858A (en) * | 1923-02-17 | 1924-06-10 | Knollenberg Rudolf | Mixing liquids |
| US1975631A (en) * | 1929-11-16 | 1934-10-02 | Universal Products Corp | Emulsifying apparatus |
| US2132854A (en) * | 1937-07-16 | 1938-10-11 | John Duval Dodge | Emulsifier |
| EP0312641A1 (en) * | 1987-10-23 | 1989-04-26 | "Harrier" Gmbh Gesellschaft Für Den Vertrieb Medizinischer Und Technischer Geräte | Method for mixing fuel with water, apparatus for carrying out the method and fuel-water mixture |
| CN1042552C (en) * | 1993-09-14 | 1999-03-17 | 程国柱 | Modified emulsion fuel oil and producing method thereof |
| US5720551A (en) * | 1994-10-28 | 1998-02-24 | Shechter; Tal | Forming emulsions |
| US6368366B1 (en) * | 1999-07-07 | 2002-04-09 | The Lubrizol Corporation | Process and apparatus for making aqueous hydrocarbon fuel compositions, and aqueous hydrocarbon fuel composition |
| DK1008380T3 (en) * | 1998-12-07 | 2004-07-12 | Dsm Ip Assets Bv | Method and apparatus for mixing or dispersing liquids |
| JP2001019983A (en) * | 1999-07-06 | 2001-01-23 | Shigemi Sawada | Arrangement and method for producing emulsion as water/oil mixture |
| JP2001329274A (en) * | 2000-05-19 | 2001-11-27 | Zenshin Denryoku Engineering:Kk | Method and apparatus for manufacturing oily water- containing gas fuel |
| JP2002147733A (en) * | 2000-11-13 | 2002-05-22 | Katsumitsu Uehara | Incineration method and apparatus for combustible waste |
| KR20030017889A (en) | 2001-08-25 | 2003-03-04 | 이엔이테크(주) | Manufacturing method of emulsion fuel oil and device for the same |
| JP3839385B2 (en) | 2002-10-03 | 2006-11-01 | 三洋化成工業株式会社 | Emulsifier for emulsion fuel |
| US6802639B2 (en) * | 2002-10-15 | 2004-10-12 | Five Star Technologies, Inc. | Homogenization device and method of using same |
| JP2005306964A (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Lion Corp | Emulsifier/dispersant for liquid fuel |
| JP2005344088A (en) | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Kagoshima Tlo Co Ltd | Emulsified fuel using biodiesel fuel and its manufacturing process |
| JP2006052884A (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Toray Ind Inc | Combustion treatment method of emulsion |
| JP2006188616A (en) | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Koichi Hanada | Method for producing emulsified fuel |
| JP3877078B2 (en) | 2005-05-23 | 2007-02-07 | 株式会社エヌ・エフ・ジー | Emulsion fuel production equipment |
| JP2006348157A (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Spg Techno Kk | Method for forming emulsion-type fuel using porous material and apparatus for producing the same |
-
2007
- 2007-08-31 SG SG2011060373A patent/SG174732A1/en unknown
- 2007-08-31 EP EP07806892A patent/EP2068080A1/en not_active Withdrawn
- 2007-08-31 WO PCT/JP2007/067451 patent/WO2008029898A1/en active Application Filing
- 2007-08-31 US US12/439,436 patent/US20100186288A1/en not_active Abandoned
- 2007-08-31 CN CN2007800407567A patent/CN101535718B/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-08-31 RU RU2009111851/05A patent/RU2440403C2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-08-31 KR KR1020097006588A patent/KR20090049085A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106459792A (en) * | 2014-03-28 | 2017-02-22 | 皇家集团有限公司 | Process and device for producing fuel hydrocarbon oil |
| RU2596625C2 (en) * | 2014-11-06 | 2016-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт синтетического каучука имени академика С.В. Лебедева" | Method for increasing specific efficiency of liquid hydrocarbon fuels and device for implementing said method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090049085A (en) | 2009-05-15 |
| EP2068080A1 (en) | 2009-06-10 |
| CN101535718A (en) | 2009-09-16 |
| CN101535718B (en) | 2012-02-29 |
| SG174732A1 (en) | 2011-10-28 |
| RU2009111851A (en) | 2010-10-10 |
| US20100186288A1 (en) | 2010-07-29 |
| WO2008029898A1 (en) | 2008-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2440403C2 (en) | Method for obtaining emulsion fuel and device for obtaining emulsion fuel | |
| JP2008081740A (en) | Method for producing emulsion fuel by mixing water and combustible oil in fine particle state, device for producing emulsion fuel and emulsion fuel | |
| US20090151231A1 (en) | Process for manufacturing emulsified fuels by using oily water | |
| D’Silva et al. | Effect of titanium dioxide and calcium carbonate nanoadditives on the performance and emission characteristics of CI engine | |
| JP2009073898A (en) | Method for producing emulsion fuel by mixing water and combustible oil in ultrafine particulate state, apparatus for production of emulsion fuel and emulsion fuel | |
| JP2009068480A (en) | Operation method of internal combustion engine by particulate-dispersing emulsion fuel | |
| WO2014162280A1 (en) | Emulsifying additive for forming emulsions of water in pure fuel oil or in mixtures containing mainly fuel oil and method for its production | |
| KR102604321B1 (en) | Improved method of producing diesel fuel | |
| Górski | Experimental Investigation of a Diesel Engine Powered with Fuel Microemulsion | |
| Hamadi et al. | An experimental investigation of Impact of ZrO2 nanoparticles in DI engine performance | |
| KR100829844B1 (en) | Preparing system of emulsified fuel for decreasing greenhouse gases | |
| US20130227877A1 (en) | Three-phase emulsified fuel and methods of preparation and use | |
| Sambaeva et al. | Water is an effective additive to fuel oil to reduce the concentration of soot in the gas phase | |
| WO2016068136A1 (en) | Water-mixed fuel and water-mixed fuel generation device | |
| RU2786388C1 (en) | Industrial process for producing improved diesel fuel | |
| JPWO2012050127A1 (en) | Additive for hydrated biofuel, hydrated biofuel and method for producing the same | |
| Onuoha et al. | Impact of water‐in‐diesel emulsion on compression ignition engine's emissions and its challenges—A detailed review | |
| JP2017197683A (en) | Emulsion fuel, method for producing the same and production device therefor | |
| CN115340891A (en) | Composite surfactant for blending residual oil coal tar for emulsification into fuel oil | |
| JPS5815028B2 (en) | Treatment method for cyanide-containing wastewater | |
| KR20220014240A (en) | Manufacturing process of fuel additive for combustion promotion of liquid fuel | |
| CN115521811A (en) | Energy-saving emission-reducing safe, efficient and cold-resistant water-blended micro-emulsified diesel oil and preparation process thereof | |
| CN115572630A (en) | High-efficiency compound surfactant for micro-emulsified diesel oil and preparation process thereof | |
| JPH115987A (en) | Emulsifier for use in treatment of heavy oil and process for treating heavy oil by using the same | |
| Zroichikov et al. | Analysis and experience with application of water-fuel oil emulsion at TGMP-314 and TGM-96 power-generating boilers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120901 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20131020 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140514 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150901 |