TW201408953A

TW201408953A - 燃燒系統

Info

Publication number: TW201408953A
Application number: TW101137431A
Authority: TW
Inventors: Keijiro Shiode; Tadashi Taguchi
Original assignee: Yamato Ecology Corp
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-03-01
Also published as: EP2889538A1; JPWO2014030242A1; WO2014030242A1

Abstract

燃燒系統包含有：燃料槽；泵，係加壓供給自前述燃料槽之燃料者；第1噴嘴部，係將業經加壓之前述燃料噴射至燃燒室內者；供給管，係連接前述第1噴嘴部與前述泵，且前述業經加壓之燃料所通過者；連接部，係於前述第1噴嘴部之附近設置於前述供給管之途中者；供給單元，係透過前述連接部，將水供給至前述供給管內者；及第2噴嘴部，係介於前述供給單元與前述連接部間，且可將水微粒化而噴射至前述連接部內者。

Description

燃燒系統

技術領域

本發明係有關於一種生成水乳化燃料且可將其燃燒之燃燒系統。

背景技術

於習知水乳化燃料供給裝置(第1水乳化燃料供給裝置)中，業已藉由噴燃泵加壓之燃料係藉由釋放閥保持為一定之壓力，並藉由油量調整閥決定燃燒量，再者，於通過混合器時，水會藉由比例注水機構而注入。在此，水與燃料會混合，並供給至燃燒器。

於該習知型水乳化燃料供給裝置中，藉由燃燒量或加水率之增減，燃燒器(9)之通過阻力會變動，因此，混合器之內壓會變化。又，由於混合器之內壓亦會藉由燃燒量之變動而變化，因此，於比例注水機構中，注入點之壓力亦會大幅地變化而發生注入量之變化，並成為斷火等之原因。

故，於業經改良之習知型水乳化燃料供給裝置(第2水乳化燃料供給裝置)中，於混合器之出口設置乳液泵，且於混合器之出口與混合器之入口間，以將混合器入口之壓力保持為一定之方向設置減壓閥。藉此，即使燃燒量或加水率變化，亦可將油量調整閥或比例注水機構之前後壓力保持為一定，且不會引起發煙或斷火(例如參照專利文獻1)。

先行技術文獻專利文獻

[專利文獻1]日本專利公開公報特開平5-157221號公報

發明概要

然而，於前述第1水乳化燃料供給裝置之構造中，壓力會受到噴燃泵與燃燒器噴嘴之吐出量之壓力所支配，且藉由當水量增加時燃料量會減少之相關關係，配管內之壓力不會大幅變動。故，不太可能發生如專利文獻1所揭示之現象。

於前述第2水乳化燃料供給裝置中，必須構成專用之乳液泵及減壓閥。又，若將業已藉由混合器混合水之燃料運送至減壓閥側，則減壓閥會發生摩擦膨脹而欠缺潤滑性，且有時會無法調整壓力(故障)。又，前述第2水乳化燃料供給裝置基本上係設想大容量之燃燒裝置(船、大電爐)，且無法完全適用在一般的燃燒裝置。

再者，於設置專用之乳液泵時，必須使乳液泵之驅動與來自燃燒裝置側的信號配合，且幾乎無法獲得製造者側之同意而不切實際。

本發明之目的係提供一種可藉由對所有液體燃料能統一因應的燃燒系統，進行石油燃料(或石油燃料與其他液體燃料之混合燃料)與水之混合燃燒，且可進行利用不易燃燒之燃料之潔淨燃燒化來達成的地球暖化之防止．有害排氣之削減的燃燒系統。

若藉由本發明，則由於事前未混合水與主液體燃料而僅將水噴射至主液體燃料內，因此，可避免因燃料中的淤渣或微粒子所造成的噴嘴之閉塞性之影響。又，由於只要可單獨管理水的裝置之容易度，因此，可確保燃燒系統長期間之安定作動。又，由於能僅藉由水來進行按照燃燒裝置之類別或能力的含水率之調整，因此，裝置結構簡易化而可小型化且低成本化。再者，可解決習知裝置中所見不著火或燃料噴射泵之故障之問題。又，迄今，在燃料成分不同的液體燃料中，作成個別之水乳化裝置而尋求因應，然而，若藉由本發明，則可藉由不論燃燒爐、內燃機關之類別或規格的統一之燃燒系統來因應，且可提高通用性，同時可構成更廣範圍之環境對策。

11‧‧‧燃燒系統

12‧‧‧燃燒裝置

13‧‧‧水乳化燃料裝置

14‧‧‧高壓泵裝置

15‧‧‧控制裝置

16‧‧‧燃料槽

17‧‧‧燃料噴射泵

18‧‧‧燃料管

21‧‧‧第1流量計

22‧‧‧燃燒噴嘴

23‧‧‧供給管

24‧‧‧第1壓力計

25‧‧‧腔室

26‧‧‧第1電磁閥

27‧‧‧循環線路

27A‧‧‧第1分支

27B‧‧‧第2分支

28‧‧‧第2電磁閥

31‧‧‧流量調壓電磁閥

32‧‧‧第2噴嘴部

32A‧‧‧第2噴嘴

33‧‧‧水槽

34‧‧‧高壓泵

35‧‧‧水供給線路

36‧‧‧回流回路

37‧‧‧流量調整閥

38‧‧‧第2流量計

39‧‧‧第2壓力計

41‧‧‧第3電磁閥

42‧‧‧第1端部

43‧‧‧第2端部

44‧‧‧第1部分

45‧‧‧第2部分

46‧‧‧檢查孔

51‧‧‧縮小部

61‧‧‧衝突板

62‧‧‧板狀部

63‧‧‧突出部

70‧‧‧第2腔室

71‧‧‧混合液體裝置

72‧‧‧噴射噴嘴

73‧‧‧貯存．攪拌槽

74‧‧‧第3泵

75‧‧‧第2燃料供給線路

76‧‧‧第2回流回路

77‧‧‧第2流量調整閥

78‧‧‧第3壓力計

81‧‧‧第2燃料流量計

82‧‧‧第4電磁閥

83‧‧‧聯絡用線路

84‧‧‧第5電磁閥

91‧‧‧增壓泵

92‧‧‧流量調節閥

93‧‧‧燃料噴射泵

94‧‧‧船舶引擎

95‧‧‧燃料回流線路

96‧‧‧第3流量計

97‧‧‧噴嘴部

圖1係以模式顯示第1實施形態之燃燒系統之全體構造系統圖。

圖2係放大顯示圖1所示之燃燒系統之腔室之截面圖。

圖3係採取自圖2所示之腔室之檢查孔的燃料試樣之顯微鏡相片。

圖4係顯示圖3所示之顯微鏡相片之各水粒子之粒子徑之測定結果的電腦上之顯示畫面。

圖5係顯示燃料(主液體燃料)與噴射自水噴射噴嘴的水間之壓力差與水粒子之平均粒徑之關係圖表。

圖6係顯示第2實施形態之燃燒系統之腔室及第2噴嘴部之截面圖。

圖7係顯示第3實施形態之燃燒系統之腔室及第2噴嘴部之截面圖。

圖8係以模式顯示第4實施形態之燃燒系統之全體構造系統圖。

圖9係以模式顯示第5實施形態之燃燒系統之全體構造系統圖。

用以實施發明之形態

參照圖1至圖6，說明燃燒系統之第1實施形態。

如圖1、圖2所示，燃燒系統11包含有：燃燒裝置12(主液體燃料作動裝置)，係藉由鍋爐等所構成者；水乳化燃料裝置13，係生成水乳化燃料者；高壓泵裝置14(供給單元)，係將水供給至水乳化燃料裝置13者；及控制裝置15，係控制燃燒裝置12、水乳化燃料裝置13及高壓泵裝置14者。

燃燒系統11包含有：燃料槽16，係於內部積存燃料(主液體燃料，例如石油燃料)者；燃料噴射泵17(泵)，係與燃料槽16連接，並自燃料槽16接受燃料供給者；燃料管18，係連接燃料槽16與燃料噴射泵17者；第1流量計21，係設置於燃料管18者；燃燒噴嘴22(第1噴嘴部)，係將業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料噴射至燃燒室內者；燃燒裝置12，係設置有燃燒室者；供給管23，係連接燃燒噴嘴22與燃料噴射泵17者；第1壓力計24，係設置於供給管23之途中者；腔室25(連接部)，係於燃燒噴嘴22之附近設置於供給管23者；第1電磁閥26，係於燃燒噴嘴22與腔室25間之位置設置於供給管23之途中者；循環線路27，係連接供給管23與燃料管18者；第2電磁閥28，係設置於循環線路27之第1分支27A者；流量調壓電磁閥31，係設置於循環線路27之第2分支27B者；高壓泵裝置14(供給單元)，係透過腔室25(連接部)，將水供給至供給管23內者；及第2噴嘴部32，係介於高壓泵裝置14與腔室25間者。

於該等之中，燃料噴射泵17(第1泵)、第1壓力計24、腔室25(連接部)、循環線路27、第2電磁閥28及流量調壓電磁閥31係包含於水乳化燃料裝置13。燃燒噴嘴22係包含於燃燒裝置12。第1電磁閥26係進行燃料供給之ON/OFF。

藉由燃料噴射泵17加壓而通過供給管23內之燃料之壓力係例如1.0MPa。一般的燃燒爐中的燃料之壓力係 0.3MPa至10MPa之範圍內。故，於本實施形態中，業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料之壓力亦可於0.3MPa至10MPa之範圍適當地設定。積存於燃料槽16之燃料係例如重油(例如A重油、C重油)，然而，亦可為除此以外之燃料(輕油等)。燃料流經供給管23內之流速係例如0.2m/s，然而，亦可為0.2m/s以上。

如圖1所示，高壓泵裝置14(供給單元)包含有：水槽33，係將水積存於內部者；高壓泵34(第2泵)，係自水槽33接受水之供給，同時將業經加壓之水運送至第2噴嘴部32者；水供給線路35，係連接高壓泵34與第2噴嘴部32者；回流回路36，係自水供給線路35回到水槽33內者；流量調整閥37，係設置於回流回路36之途中者；第2壓力計39，係設置於水供給線路35之途中者；及第2流量計38，係設置於水供給線路35之途中者。

另，高壓泵裝置14(供給單元)之構造可未必是一體型。舉例言之，在必須淨化水等時，高壓泵裝置14亦可未含有槽機能(水槽33)。此時，槽機能(水槽33)係設置成與高壓泵裝置14分離。

高壓泵裝置14可將壓力高於業經加壓之燃料(主液體燃料)的水供給至燃料(主液體燃料)。業已藉由高壓泵34加壓之水之壓力係例如1.5MPa，然而，如後述，可在比業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料之壓力高0.5MPa至10MPa之範圍內適當地設定。第3電磁閥41係介於腔室25與高壓泵裝置14間。高壓泵34係例如市售品之柱塞泵，然而，亦可為市售品之隔膜泵。又，亦可採用計量泵作為高壓泵34。此時，即使未使用水槽33，亦可藉由自來水設施直接結合而構成恆壓、恆吐出壓之水供給，並達成更小型化。

如圖2所示，腔室25(連接部)係構成為可相對於既有之鍋爐設備等之供給管23等而裝卸。腔室25包含有：第1端部42，係與供給管23之上游側連接者；第2端部43，係與供給管23之下游側連接者；第1部分44，係與第1端部42接連，同時具有大於供給管23之內徑的內徑者；第2部分45，係與第1部分44及第2端部43接連，同時構成錐形者；及檢查孔46，係設置於第2端部43者。

第2噴嘴部32係相對於腔室25之第1部分44而連接於與供給管23之延伸方向呈正交之方向。於本實施形態中，第2噴嘴部32係藉由一個所構成。第2噴嘴部32係設置在盡可能靠近腔室25之位置。另，於本實施形態中，第2噴嘴部32係例如使用池內(IKEUCHI)股份有限公司製之標準直進噴嘴(孔口徑：CP小孔徑噴嘴0.3mm)。第2噴嘴部32亦可使用其他種類之噴嘴。舉例言之，小孔徑亦可為0.1mm至3mm，且噴嘴之形狀亦可為實心圓錐型及空心圓錐型。又，第2噴嘴部32之種類係各式各樣，依照燃燒器種類之不同，選擇亦不同，並包括ON/OFF式控制、三位位置式控制或比例控制式，且依照各個燃燒裝置之狀況而不同。

另，第2噴嘴部32之設置角度並不限於與供給管23之延伸方向呈正交之方向。如圖2中以虛線所示，亦可為相對於供給管23之延伸方向呈傾斜之方向，或者可為與供給管23之延伸方向呈平行之方向。特別是當燃料(主液體燃料)之管內流速緩慢時，宜相對於供給管23之延伸方向(燃料之流動方向)而傾斜安裝第2噴嘴部32，並促進燃料中的水粒子之分散．混合。

如圖1所示，於本實施形態中，燃料槽16之燃料係運送至燃料噴射泵17。業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料係透過供給管23而供給至燃料噴射泵17。於腔室25中，噴射業已加壓自第2噴嘴部32之水。藉由水之高壓噴射而生成的水乳化燃料係自燃燒噴嘴22噴射至燃燒裝置12之燃燒室內並燃燒。

當本實施形態之燃燒系統11中之任一者發生異常時，開放循環線路27之流量調壓電磁閥31，並調整為適合於水乳化燃料時的空氣量之主液體燃料量，藉此，避免黑煙之產生。舉例言之，當發生高壓泵34之停止、第2噴嘴部32之閉塞、瞬間停電、壓力異常等並停止注水時，主液體燃料量會增多，且可預料因空氣量之不足所造成的發煙(除了設置空氣自動調節器之情形外。)。該緊急時之對策係開放流量調壓電磁閥31，並將主液體燃料減少為與空氣量平衡之量而防止異常時的黑煙之產生。

又，在含水率高之水乳化燃料時，藉由以下方法防止不著火。即，在燃料噴射泵17之預吹掃(直到使壓力安定為止之期間)期間，將第2電磁閥28開放數秒鐘，並使燃料管18、燃料噴射泵17、直到腔室25為止之供給管23中的主液體燃料與該含水率高之水乳化燃料混合。藉此，可防止不著火。發生不著火時之含水率係20%以上，當含水率為20%以下時，幾乎不會發生不著火。該等燃燒裝置12、水乳化燃料裝置13及高壓泵裝置14之作動調整係藉由控制裝置15之定序器來進行。

說明第2噴嘴部32中的水之微粒子化。於本發明中，自第2噴嘴部32(微細噴嘴)對流經供給管23之燃料高壓噴射水，並藉由高壓噴射所具有的吐出速度(或動量)與主液體燃料之反力將水微粒子化，同時使水粒子於燃料中均等地分散而混合化。本發明之現象係將空中的微粒子化論置換成液中，於空中，一般係使用300mm處之平均粒子徑，然而，於液中，藉由遠比空中迅速之速度微粒子化。

另，水乳化燃料之燃燒係根據以下原理而較習知型燃燒改善。若水乳化燃料噴霧至燃燒器內，則包含於燃料油滴中的水粒子會接受爐內之熱而加熱，並到達沸點而引起微爆，且使噴霧油滴二次微粒化。依此，燃料係瞬間超微粒化，藉此，與空氣之接觸面積會大幅地增大而達成接近完全燃燒之燃燒，並可構成業已抑制燃燒排氣中的未燃碳(煤灰)或NOx之產生的潔淨之燃燒。又，藉由與空氣之接觸面積之增大，可降低、抑制燃燒所必須之過量空氣，因此，該部分亦可獲得節能效果。

當石油燃料於空氣中燃燒時，完全燃燒時主要生成的燃燒氣體中的成分係二氧化碳、水、氮氧化物或硫氧化物。然而，完全燃燒實際上是不可能的，除了前述成分之外，會排出煤塵或一氧化碳。該等係藉由不完全燃燒而生成，然而，欲抑制該等成分時，會充分地進行與空氣之混合。藉由於燃料中添加水並增加噴霧燃料之質量，可增加朝燃料噴霧束內之空氣捲入量，並加大燃燒領域之局部空氣過量率而改善燃燒效率。

不過，本發明之發明人在構築前述燃燒系統11前，先行進行以下實驗，即：調查燃料之壓力與添加於燃料中的水之壓力之最適當條件者。實驗係以下述形式來進行，即：調查燃料(主液體燃料)之壓力與水之壓力間之壓力差與水粒子之平均粒徑(或最大粒徑)之關係者。各條件中的水乳化燃料之試樣係採取自腔室25之檢查孔46。

發明人針對各試樣，於顯微鏡(例如基恩斯(KEYENCE)製VH5500)下檢討水粒子之分散狀態，同時測定水粒子之平均粒徑(或最大粒徑)。舉例言之，圖3係顯示以2000倍拍攝之顯微鏡相片，且於此種顯微鏡相片(圖像)中，測定水粒子之粒子徑(平均粒徑)。看不見圓形水粒子粒之部分係450nm以下的水粒子及燃料。圖3中的符號1至5之水粒子之粒子徑係對應於圖4之No.1至No.5之測定結果。

圖5係顯示以下圖表，即：表示燃料(主液體燃料)之壓力與水之壓力之壓力差與水粒子之平均粒徑之關係者。於圖5中，橫軸中的1MPa之部分係顯示藉由第2噴嘴部32注入至燃料(主液體燃料)的水之壓力比燃料之壓力高1MPa。

另，乳化燃料中的水粒子之形態宜為以下狀態，即：水粒子之粒徑比燃料噴射液滴徑細，且以均一之含水率之狀態混合者。故，水粒子在燃料噴射液滴之平均粒徑作成30μm至50μm時，理論上會作成至少水粒子之平均徑為10μm以下。一般而言，水粒子之平均粒徑為14μm以下時可使用作為水乳化燃料，水粒子之平均粒徑為10μm以下時作為水乳化燃料是理想的。

若藉由圖5之實驗結果，則可確認若相對於主體燃料之壓力而提高水之壓力，則水粒子之粒子徑會逐漸地減小。故，對業經加壓之燃料追加的水宜具有比業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料之壓力高的壓力，例如高0.5MPa至10MPa之壓力。

若藉由本實施形態，則燃燒系統11包含有：燃料槽16；泵，係加壓供給自燃料槽16之燃料者；第1噴嘴部，係將前述業經加壓之燃料噴射至燃燒室內者；供給管23，係連接第1噴嘴部與泵，同時業經加壓之燃料通過者；連接部，係於第1噴嘴部之附近設置於供給管23之途中者；供給單元，係透過連接部，將水供給至供給管23內者；及第2噴嘴部32，係介於供給單元與連接部間，且可將水微粒化而噴射至連接部內者。

若藉由該構造，則可對業經加壓之燃料進一步地摻混高壓水而生成水乳化燃料，之後，水乳化燃料亦可於高壓之狀態下保持，直到在第1噴嘴部使用為止。藉此，於業已微粒子化之水粒子中，依據表面張力之內部壓力會變大，且可預防粒子崩壞或粒子結合而防止水乳化燃料中的水之凝結化。再者，使用重油作為燃料時，為了使黏性降低，於供給管23之各部必須加熱，然而，若藉由本實施形態，則由於水乳化燃料係於業經加壓之狀態下存在於供給管23內，因此，即使進行加熱，於水乳化燃料中水粒子亦不會蒸氣化。

又，若藉由本實施形態，則可於即將在第1噴嘴部使用前生成水乳化燃料，因此，於水乳化燃料中，如前述，不會有水凝結化之時間。故，可防止水乳化燃料發生前述問題。再者，若藉由本實施形態，則無需以往所必須的混合器或水乳化燃料專用泵，且可將裝置構造簡略化、低成本化、小型化。又，無需對既有設備進行大幅度之改變。又，由於未使用高價之界面活性劑而可生成水乳化燃料，因此，可減低裝置之運轉成本。

又，前述水之壓力比前述業經加壓之燃料之壓力高0.5MPa至10MPa。若藉由該構造，則於水乳化燃料中，可藉由水之噴射力所具有的動量，充分地進行水之微粒子化。藉此，於燃燒室內，燃料中的水粒子會接受燃燒室內之熱而到達沸點並引起微爆，且可將噴霧油滴二次微粒化。故，燃料與空氣接觸之面積會大幅地增大而達成接近完全燃燒之燃燒，並可構成業已抑制燃燒排氣中的未燃碳(煤灰)或NOx之產生的潔淨之燃燒。

另，所謂於第1噴嘴部之附近設置連接部係於第1噴嘴部附近有連接部之意思，並指在供給管23中的第1噴嘴部(燃燒噴嘴22)側之端部，在相對於供給管23之全長大致三分之一(更為理想的是相對於供給管23之全長而為10%至 20%)之長度之範圍內設置連接部。

又，連接部係可裝卸於供給管23之腔室25。若藉由該構造，則無需對既有之設備施加大幅度之變更而可將燃料變更為水乳化燃料，且可降低導入時之期初成本。

第2噴嘴部32係相對於供給管23之延伸方向而構成傾斜。藉此，可相對於燃料之流動方向，以一定之角度噴射水，且可於連接部內引起亂流，並促進主液體燃料與水粒子之混合化而可生成高品質之水乳化燃料。

另，於第1實施形態中，亦可在腔室25(連接部)中比第2噴嘴部32更下游側，設置第2實施形態之縮小部51。

參照圖6，說明燃燒系統之第2實施形態。第2實施形態之燃燒系統11係腔室25及第2噴嘴部32與第1實施形態者不同，然而，其他部分係與第1實施形態共通。故，主要針對與第1實施形態不同之部分來說明，與第1實施形態共通之部分則省略圖示或省略說明。第2實施形態之燃燒系統11係具有與圖1所示之第1實施形態之全體構造相同的構造。

腔室25(連接部)係構成為可相對於既有之鍋爐設備等之供給管23等而裝卸。腔室25包含有：第1端部42，係與供給管23之上游側連接者；第2端部43，係與供給管23之下游側連接者；第1部分44，係與第1端部42接連，同時具有大於供給管23之內徑的內徑者；縮小部51，係設置於第1部分44，且內徑小於第1部分44之其他部分者；第2部分45，係與第1部分44及第2端部43接連，同時構成錐形者；及檢查孔46，係設置於第2端部43者。

第2噴嘴部32係具有複數(例如3個)第2噴嘴32A。第2噴嘴32A之數量亦可為2個，且亦可為4個以上。第2噴嘴32A係設置於第1部分44，並沿著供給管23之延伸方向(燃料之流動方向)相互不同地設置。又，各第2噴嘴32A係設置於相對於供給管23之延伸方向呈傾斜之方向。第2噴嘴32A係使用池內股份有限公司製之標準直進噴嘴(孔口徑：CP小孔徑噴嘴0.3mm)作為一例，然而，亦可使用其他種類之噴嘴，此係與第1實施形態相同。除此之外，燃料之壓力及水之壓力之條件係與第1實施形態相同。縮小部51係設置在比第2噴嘴部32更下游側。

若藉由本實施形態，則第2噴嘴部32包含有複數第2噴嘴32A，且複數第2噴嘴32A係沿著供給管23之延伸方向相互不同地配置。若藉由該構造，則更容易於連接部內引起亂流，且可進一步地促進主液體燃料與水粒子之混合化。

連接部包含有：第1部分44，係設置有第2噴嘴部32者；及縮小部51，係設置在比第1部分44之第2噴嘴部32更下游側，且內徑小於第1部分44中的其他處者。

若藉由該構造，則可在比縮小部51更下游側產生卡門渦，藉此，可混合主液體燃料與水粒子，同時可將水粒子分散於主液體燃料中。

參照圖7，說明燃燒系統11之第3實施形態。第3實施形態之燃燒系統11係腔室25及第2噴嘴部32與第1實施形態者不同，然而，其他部分係與第1實施形態共通。故，主要針對與第1實施形態不同之部分來說明，與第1實施形態共通之部分則省略圖示或省略說明。第3實施形態之燃燒系統11係具有與圖1所示之第1實施形態之全體構造相同的構造。

腔室25(連接部)係構成為可相對於既有之鍋爐設備等之供給管23等而裝卸。腔室25包含有：第1端部42，係與供給管23之上游側連接者；第2端部43，係與供給管23之下游側連接者；第1部分44，係與第1端部42接連，同時具有大於供給管23之內徑的內徑者；第2部分45，係與第1部分44及第2端部43接連，同時構成錐形者；衝突板61，係設置於第1部分44與第2部分45之邊界，同時與第2噴嘴部32對向者；及檢查孔46，係設置於第2端部43者。

衝突板61包含有：板狀部62；及突出部63，係自板狀部62朝第2噴嘴部32突出者。突出部63係例如全體構成前端部分朝向第2噴嘴部32之圓錐形，並除去該圓錐形之前端部分而構成帶圓形之形狀。

第2噴嘴部32係沿著供給管23之延伸方向而設置。故，第2噴嘴部32可沿著所謂燃料之流動方向噴射高壓水。

自第2噴嘴部32以高壓噴射的水係碰撞衝突板61並瞬間粉碎、微粒化，且擴散至主液體燃料中。又，藉由於衝突板61之後方(下游側)產生的卡門渦(圖7中以箭頭記號用模式所示)，進一步地促進混合．分散化。另，當來自噴嘴的水之噴射量多且必須加大噴嘴口徑時，有時必須設置衝突板61，然而，當來自噴嘴的噴射量少且口徑細時，亦可未使用衝突板61而如第1實施形態般進行利用壓力噴射的微粒化。

若藉由該構造，則腔室25包含有：第1端部42，係與供給管23之上游側連接者；第2端部43，係與供給管23之下游側連接者；第1部分44，係與第1端部42接連，並具有大於供給管23之內徑的內徑，同時設置有第2噴嘴部32者；第2部分45，係與第1部分44及第2端部43接連，同時構成錐形者；及衝突板61，係設置於第1部分44與第2部分45之邊界，同時與第2噴嘴部32對向者。

若藉由該構造，則即使是在腔室25內設置衝突板61之結構，亦可生成將水微粒化並使其擴散至主液體燃料中的水乳化燃料。再者，由於可於衝突板61之後方(下游側)產生卡門渦，因此，可有效地混合水粒子與主液體燃料，同時可將水粒子分散於主液體燃料中。

參照圖8，說明燃燒系統之第4實施形態。第4實施形態之燃燒系統11在具有混合液體裝置71方面及高壓泵裝置14之一部分之構造不同方面係與第1實施形態不同，然而，其他部分係與第1實施形態共通。故，主要針對與第1實施形態不同之部分來說明，與第1實施形態共通之部分則省略圖示或省略說明。

燃燒系統11包含有：燃燒裝置12(主液體燃料作動裝置)，係藉由鍋爐等所構成者；水乳化燃料裝置13，係生成水乳化燃料者；高壓泵裝置14，係將水供給至水乳化燃料裝置13者；混合液體裝置71(第2供給單元、供給單元)；及控制裝置15，係控制燃燒裝置12、水乳化燃料裝置13、高壓泵裝置14及混合液體裝置71者。

再者，燃燒系統11係於供給管23之途中，在比腔室25(連接部)更上游側(燃料噴射泵17側)具有第2腔室70(第2連接部、連接部)及噴射噴嘴72，且該噴射噴嘴72係與混合液體裝置71連接，並將第2燃料噴射至第2腔室70內。

混合液體裝置71(第2供給單元、供給單元)可將不同於燃料(主液體燃料)之第2燃料供給至供給管23內。混合液體裝置71包含有：貯存．攪拌槽73(貯存混合槽、第2燃料槽)，係將不同於主液體燃料之第2燃料積存於內部者；第3泵74，係自貯存．攪拌槽73接受第2燃料之供給，同時將第2燃料運送至第2腔室70者；第2燃料供給線路75，係連接第3泵74與第2腔室70者；第2回流回路76，係自第2燃料供給線路75回到貯存．攪拌槽73內者；第2流量調整閥77，係設置於第2回流回路76之途中者；第3壓力計78，係設置於第2燃料供給線路75之途中者；及第2燃料流量計81，係設置於第2燃料供給線路75之途中者。第4電磁閥82係介於第2腔室70與混合液體裝置71間。

第3泵74係將通過第2燃料供給線路75內之第2燃料加壓，並作成比通過供給管23內之燃料(主液體燃料)更高壓。

又，於高壓泵裝置14之水供給線路35與混合液體裝置71之第2燃料供給線路75間，設置有聯絡用線路83與設置於聯絡用線路83之第5電磁閥84。第2燃料之例子係包括乙醇或甲醇等所代表的各種醇類，或甘油、BDF(註冊商標)、粗製植物性油、廢食用油、廢油等。乙醇係包含獲得自穀類、甘蔗、草木之乙醇。又，BDF(註冊商標)及粗製植物性油係獲得自廢食用油、棕櫚、油菜籽、麻風樹、藻類等。

接著，說明本實施形態之燃燒流程。以下說明的燃燒流程係依照混合於主液體燃料中的混合燃料(第2燃料)之類別而不同。

(使用醇類作為混合燃料時)

首先，說明混合燃料為乙醇或甲醇等之醇類之情形。將業已事先與任意量之水混合的醇類投入貯存．攪拌槽73，且一面於貯存．攪拌槽73內持續攪拌，一面將任意量注入至第2腔室70。於該例時，噴射噴嘴72係使用與第1實施形態之第2噴嘴部32相同者。藉此，自噴射噴嘴72對流經供給管23之燃料高壓(在比業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料之壓力高0.5MPa至10MPa之範圍內適當地設定的壓力)噴射醇類水溶液，並藉由高壓噴射所具有的吐出速度(或動量)與主液體燃料之反力將醇類水溶液中的水微粒子化，同時使水粒子於燃料中均等地分散而混合化。

此時，當與水之混合量極少時，有時會無法充分獲得水之微爆效果而無法獲得作為水乳化燃料之預定效果。故，以燃燒資料為基準而找出最適當含水率。另，在如該例般混合燃料為醇類時，由於預先將水摻混於醇類，因此，無需如第1實施形態般用以供給水之高壓泵裝置14。

(使用甘油作為混合燃料時)

接著，說明混合燃料為甘油之情形。甘油有時會混入在BDF(註冊商標)之精製過程之鹼觸媒法中使用的KOH、NaOH之水洗殘留物，或是在廢食用油之BDF(註冊商標)精製中為自由脂肪酸等，且必須進行該等殘留物質之除去或加熱處理。

在以該等為前提之狀態下，將甘油投入貯存．攪拌槽73，且一面進行加熱．攪拌，一面確保流動性。雖未圖示，然而，加熱單元係設置於貯存．攪拌槽73及第2燃料供給線路75之各部。於第2腔室70中，甘油係相對於燃料(主液體燃料)而注入任意量。

於該例時，與第1實施形態相同，自第2噴嘴部32對流經供給管23之燃料及第2燃料(甘油)高壓噴射水(在比業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料之壓力高0.5MPa至10MPa之範圍內適當地設定的水壓。)，並藉由高壓噴射所具有的吐出速度(或動量)與燃料及第2燃料之反力將水微粒子化，同時使水粒子於燃料中均等地分散而混合化。

另，若甘油混合溶液殘留於腔室25內或供給管23內，或是在循環線路27內，則會與障礙之原因有關。故，在主液體燃料作動裝置之停止前之數分鐘前停止甘油之注入，並作成使甘油不會殘留。又，為了防止噴射噴嘴72之堵塞，利用水來清掃噴射噴嘴72。在清掃噴射噴嘴72時，關閉第4電磁閥82，並開放第5電磁閥84，藉此，自高壓泵裝置14朝聯絡用線路83進行通水，並藉由高壓水，將噴射噴嘴72及第2腔室70內洗淨。另，相較於其他混合燃料，甘油係黏度高且熱量少，因此，可求得水之稀釋率與燃燒效果之平衡。

(使用粗製植物性油、BDF(註冊商標)、廢食用油、廢油作為混合燃料時)

再者，當混合燃料為粗製植物性油、BDF(註冊商標)(Bio Diesel Fuel，生物柴油燃料)、廢食用油、廢油時，由於在該等中無法加水，因此，必須進行加熱。首先，將事前業已除去灰塵等的該等燃料投入貯存．攪拌槽73。藉由加熱單元(未圖示)加熱，且一面攪拌，一面自第3泵74朝第2腔室70運送。若該等燃料係藉由加熱進行黏度調整，則不會對主液體燃料帶來大幅影響。不過，混合性高者係空氣管理及燃料吐出條件會構成一定。故，噴射噴嘴72只要是以大於第2噴嘴部32之口徑，並且比噴射自第2噴嘴部32的水更低壓，且比主液體燃料更高壓而分散即可。噴射自噴射噴嘴72的粒子之粒子徑亦不太需要拘泥。為了防止噴射噴嘴72之堵塞，停止注入後之處置係進行與甘油相同之處置。

於BDF(註冊商標)之注入後，與第1實施形態相同，自第2噴嘴部32對流經供給管23之燃料及第2燃料(BDF(註冊商標))高壓(在比業已藉由燃料噴射泵17加壓之燃料之壓力高0.5MPa至10MPa之範圍內適當地設定的水壓。)噴射水，並藉由高壓噴射所具有的吐出速度(或動量)與燃料及第2燃料之反力將水微粒子化，同時使水粒子於燃料中均等地分散而混合化，並生成水乳化燃料。

若藉由第4實施形態，則燃燒系統11包含有：第2連接部，係於連接部之附近，在比連接部更上游側設置於供給管23者；及第2供給單元，係透過第2連接部，將不同於燃料之第2燃料供給至供給管23內者；供給單元亦與第2連接部連接。

若藉由該構造，則可對燃料(主液體燃料)摻混種類不同於此之第2燃料。再者，由於可供給水的供給單元亦與第2連接部連接，因此，可利用供給單元的水而將第2連接部洗淨。藉此，即使是使用黏性高之燃料作為第2燃料時，亦可防止第2連接部之堵塞而構成燃燒系統11之長期間之安定作動及圓滑之運用。

又，若藉由第4實施形態，則燃燒系統11包含有：燃料槽16；泵，係加壓供給自燃料槽之燃料者；第1噴嘴部，係將業經加壓之燃料噴射至燃燒室內者；供給管23，係連接第1噴嘴部與泵，同時前述業經加壓之燃料通過者；連接部，係於第1噴嘴部之附近設置於供給管23之途中者；供給單元，係透過連接部，將醇類水溶液供給至供給管23內者；及第2噴嘴部32，係介於供給單元與連接部間，且可將醇類水溶液微粒化而噴射至連接部內者。

若藉由該構造，則在對主液體燃料混合不同於此之燃料(醇類)而作成燃料使用時，可總括地進行2種類之燃料之混合與業已混合的燃料之乳化。藉此，無需另外僅追加水，且可將燃燒系統之結構簡略化。藉此，在對既有之設備導入乳化裝置時，可減低期初成本。

又，近年來，生物燃料(植物性油)受到注目，然而，相對於主液體燃料(石油等)，生物燃料之生產量絕對不足。故，以減低環境負荷為目的，在今後數十年間，混合主液體燃料與生物燃料而使其燃燒的混合燃燒會受到注目。另，乙醇係生物燃料中之一者。生物燃料係包括乙醇、甘油、BDF(註冊商標)、粗製植物性油(由棕櫚或麻風樹等所構成的低加工品)、廢食用油等。

然而，主液體燃料(輕油、A重油、C重油)與植物性乙醇油並非完全可溶而無法單純地使其混合燃燒。同樣地，甘油亦與主液體燃料(輕油、A重油、C重油)呈不可溶。若藉由前述構造，則可一舉兩得，即：實現業已混合燃料(主液體燃料)與醇類(或甘油)之混合燃燒，再者，可藉由水乳化，提升燃燒效率。又，在今後狀況變化而調整植物性油之供給體制時，變更相對於燃料(主液體燃料)之第2燃料(植物性油)之比等混合比之變更亦容易。

參照圖9，說明燃燒系統之第5實施形態。第5實施形態之燃燒系統11在適用對象為船舶方面係與第1實施形態者不同，然而，其他部分係與第1實施形態共通。故，主要針對不同之部分來說明，與第1實施形態共通之部分則省略圖示或省略說明。

燃燒系統11包含有：燃料槽16，係於內部積存燃料(主液體燃料，例如石油類)者；增壓泵91，係自燃料槽16接受燃料供給者；燃料管18，係連接燃料槽16與增壓泵91者；第1流量計21，係設置於燃料管18者；第1壓力計24，係設置於燃料管18之途中者；流量調節閥92，係調節運送自增壓泵91之燃料之流量者；燃料噴射泵93，係將業已藉由增壓泵91加壓之燃料朝船舶引擎94內噴射者；供給管23，係連接增壓泵91與燃料噴射泵93者；船舶引擎94(引擎)，係具有燃燒室者；燃料回流線路95，係多餘之燃料自燃料噴射泵93返回者；第3流量計96，係設置於燃料回流線路95者；腔室25(連接部)，係於燃料噴射泵93之附近設置於供給管23之途中者；高壓泵裝置14(供給單元)，係透過腔室25(連接部)，將水供給至供給管23內者；及噴嘴部97，係介於高壓泵裝置14與腔室25間者。

噴嘴部97之構造係與第1實施形態之第2噴嘴部32之構造大致相同，且例如採用標準直進噴嘴(孔口徑：CP小孔徑噴嘴0.3mm)。

於本實施形態中，燃料回流線路95並非如習知船舶中的燃料供給系般與常用櫃連接，而是與增壓泵91之吸引側(上游側)連接。藉此，防止因常用櫃內水乳化燃料中的水水蒸氣化而積存於常用櫃內。又，舉例言之，作為船舶引擎用而積存於燃料槽16之燃料大多為重油(例如C重油)。

藉由增壓泵91加壓並通過供給管23內之燃料之壓力係例如0.5MPa，然而，亦可為0.5MPa至5MPa之範圍內之壓力。於燃料噴射泵93中，燃料之壓力可提高至例如200MPa。另，一般的燃料噴射泵93之壓力係5MPa至200MPa之範圍內，業已藉由本實施形態之燃料噴射泵93加壓之燃料之壓力亦可於該等範圍內適當地設定。增壓泵91至燃料噴射泵93間，即，供給管23係於80℃至150℃之範圍加熱。然而，藉由利用增壓泵91而施加的壓力，防止水乳化燃料中的水粒子蒸氣化。

高壓泵裝置14包含有：水槽33，係將水積存於內部者；高壓泵34(泵)，係自水槽33接受水之供給，同時將業經加壓之水運送至噴嘴部97者；水供給線路35，係連接高壓泵34與第2噴嘴部32者；回流回路36，係自水供給線路35回到水槽33內者；流量調整閥37，係設置於回流回路36之途中者；未圖示之第2壓力計，係設置於水供給線路35之途中者；及第2流量計38，係設置於水供給線路35之途中者。業已藉由高壓泵34加壓之水之壓力係例如1.5MPa，然而，亦可在比業已藉由增壓泵91加壓之燃料之壓力高0.5MPa至10MPa之範圍內適當地設定。第3電磁閥41係介於腔室25與高壓泵裝置14間。

於本實施形態中，燃料槽16之燃料係運送至增壓泵91。業已藉由增壓泵91加壓之燃料係藉由流量調節閥92接受流量調節，並透過供給管23而供給至燃料噴射泵93。於腔室25中，噴射業已加壓自噴嘴部97之水。藉由高壓噴射之水所具有的吐出速度(或動量)與主液體燃料之反力，水係微粒子化，同時水與燃料係混合化，並使水粒子於燃料中均等地分散。依此所生成的水乳化燃料係運送至燃料噴射泵93，並自未圖示之注射噴嘴噴射至船舶引擎94之燃燒室內並燃燒。於船舶引擎94中，由於使用水乳化燃料，因此，可減低Nox或煤灰等之排出。未在燃料噴射泵93使用的水乳化燃料係透過燃料回流線路95而返回到增壓泵91之吸引側(上游側)。另，為了將水乳化燃料之含水量作成一定，於本實施形態之燃燒系統11中，當自燃料回流線路95返回的水乳化燃料之比率相對於主液體燃料而提高時，會減低於噴嘴部97(腔室25)供給的水量而將含水率作成一定。

若藉由第5實施形態，則燃燒系統11包含有：燃料槽16；增壓泵91，係加壓供給自燃料槽16之燃料者；燃料噴射泵93，係將業已藉由增壓泵91加壓之燃料朝引擎內噴射者；供給管23，係連接增壓泵91與燃料噴射泵93，同時業經加壓之燃料通過者；連接部，係於燃料噴射泵93之附近設置於供給管23之途中者；供給單元，係透過連接部，將水供給至供給管23內者；及噴嘴部97，係介於供給單元與連接部間，且可將水微粒化而噴射至連接部內者。

若藉由該構造，則可對業經加壓之燃料進一步地摻混高壓水而生成水乳化燃料，之後，水乳化燃料亦可於高壓之狀態下保持，直到在燃料噴射泵93使用為止。藉此，於業已微粒子化之水粒子中，依據表面張力之內部壓力會變大，且可預防粒子崩壞或粒子結合而防止水乳化燃料中的水之凝結化。通常，增壓泵91與燃料噴射泵93間之燃料壓力大致位於0.5MPa至1.0MPa之範圍內。又，通常，位於其間之供給管23及燃料會加熱，且加熱溫度雖然依照燃料黏度而不同，但大致為80℃至150℃。然而，當位於前述壓力範圍時，不會發生水乳化燃料中的水粒子蒸氣化之問題。

又，若藉由本實施形態，則可於即將在燃料噴射泵93使用前生成水乳化燃料，因此，於水乳化燃料中，如前述，不會有水凝結化之時間。故，可防止水乳化燃料發生前述問題。再者，若藉由本實施形態，則無需以往所必須的混合器或水乳化燃料專用泵，且可將裝置構造簡略化而低成本化。又，無需對船舶之既有設備進行大幅度之改變。又，由於未使用高價之界面活性劑而可生成水乳化燃料，因此，可減低裝置之運轉成本。

另，所謂於燃料噴射泵93之附近設置連接部係於燃料噴射泵93附近有連接部之意思，並指在供給管23中的燃料噴射泵93側之端部，在相對於供給管23之全長大致三分之一(更為理想的是相對於供給管23之全長而為10%至20%)之長度之範圍內設置連接部。

再者，於船舶中，NOx削減之期望亦年年加速，於IMO(世界海事機構)中，要求在2011年以後建造的船舶之輸出130kW以上之引擎機關順應2次規定(IMO MARPOL條約)，再者，對於2016年之3次規定，各機關製造者係激烈爭論。

然而，適合於3次規定之技術難度極高，現在視為有希望者包括SCR(脫硝系統)技術或EGR裝置。若藉由本實施形態，則於SCR裝置中，藉由伴隨著煤灰量減低之維修次數之降低或NOx減低，可削減高價之還原劑(氨)之使用量而低成本化。又，於EGR裝置中，在最近之發表中亦有以下報告，即：藉由與乳化燃料併用，可將NOx量減低至接近2016年規定值之水準者。

由於僅注入水之裝置結構，因此，構成極小型化，設置空間亦能以0.5m²來設置，且與船舶引擎94之高低差或距離亦無關，因此，具有即使位於狹小之機艙，或是機艙以外的船舶之甲板部分等，亦可藉由附加來施工之優勢。

除此之外，於第1至第5實施形態中，當然可在未脫離發明要旨之範圍將本發明實施各種變形。又，亦可組合不同實施形態之構造而構成新的發明。