JP2004010765A

JP2004010765A - Ｗ／ｏ型エマルジョン燃料

Info

Publication number: JP2004010765A
Application number: JP2002166577A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Sawada; 澤田　重美
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【目的】安価で安定性のよいＷ／Ｏ型エマルジョン燃料を提供する。
【構成】１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）の灯油、軽油、Ａ重油のいずれか、またはこれらの混合物に、ＨＬＢ値が８．９〜８．３の範囲であり１％水溶液のＰＨ値が２．８〜２．２となる脂肪酸エステル系の非イオン性界面活性剤を０．１％（体積比）から０．５％（体積比）混合してＷ／Ｏ型エマルジョン燃料を得る。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービン、ボイラおよびデーゼルエンジン等の燃料に関わり、特に、安価に製造でき、環境保全に有効なＷ／Ｏ型エマルジョン燃料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水と燃料（重油、軽油、灯油、植物油等）を混合して製造するエマルジョン燃料は、燃焼時にＮＯ_ｘやすすの発生が非常に少ないため、大気汚染防止に有効な燃料であることが知られている。
【０００３】
エマルジョン燃料には２つのタイプが存在する。すなわち、Ｏ／Ｗ（Ｏｉｌ　ｉｎ　Ｗａｔｅｒ）型とＷ／Ｏ（Ｗａｔｅｒ　ｉｎ　Ｏｉｌ）型である。Ｏ／Ｗ型は図５（ａ）に示すように水１中に油滴２が分散しているタイプであり、Ｗ／Ｏ型は図５（ｂ）に示すように油３中に水滴４が分散しているタイプである。
【０００４】
エマルジョン燃料の製造には、水と油の分離を防ぐために界面活性剤を使用する必要がある。Ｏ／Ｗ型のエマルジョン燃料の製造には、一般的に洗剤として利用される活性剤が使用され、非イオン系活性剤の場合、そのＨＬＢ値（Ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｅ　Ｌｉｐｏｐｈｉｌｅ　Ｂａｌａｎｃｅ　Ｖａｌｕｅ）は１０〜１７程度の値である。
【０００５】
また、Ｗ／Ｏ型エマルジョン燃料の製造には、一般的に消泡剤として利用される薬剤が使用され、そのＨＬＢ値は３〜７程度の値である。このＨＬＢは親水性・親油性の程度を示す数値であり、０〜２０の範囲の値であるが、界面活性剤の親水性が強い程大きな数値となり、親油性が強い程小さな数値となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
エマルジョン燃料をエンジンやバーナ等の燃焼装置で燃やすとき、Ｏ／Ｗ型エマルジョン燃料は油滴の外側に水が存在するため着火しにくいという問題点がある。また、燃焼装置の金属部分が直接水と接触するため錆等が発生しやすいという問題もある。
【０００７】
一方、Ｗ／Ｏ型エマルジョン燃料は水滴の外部に油が存在するため着火性能は良好で、錆等の発生が起こりにくい。しかしながら、一般にＷ／Ｏ型エマルジョン燃料は、分離の起こらない安定した品質を確保しようとすると、大量の活性剤が必要となり製造コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、安価で安定性のよいＷ／Ｏ型エマルジョン燃料を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
安価で安定性のよいＷ／Ｏ型エマルジョン燃料を製造するためには、使用する燃料の種類に最も適した界面活性剤を選択する必要があり、そのためには最適なＨＬＢ値を持つ活性剤を使用することが重要である。
【００１０】
本願の第１の発明に係わるエマルジョン燃料は、１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）の灯油、軽油、Ａ重油のいずれか、またはこれらの混合物に、ＨＬＢ値が８．９〜８．３の範囲であり１％水溶液のＰＨ値が２．８〜２．２となる脂肪酸エステル系の非イオン性界面活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料である。
【００１１】
本願の第２の発明に係わるエマルジョン燃料は、１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）のＢ重油、Ｃ重油のいずれか、またはこれらの混合物に、ＨＬＢ値が４．７〜５．３の範囲であり１％水溶液のＰＨ値が６．１〜６．７となる脂肪酸エステル系の非イオン性界面活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料である。
【００１２】
本願の第３の発明に係わるエマルジョン燃料は、水溶性切削剤、非イオン界面活性剤（エーテル型、エステル型、アミノエーテル型、エーテルエステル型またはアルカノールアミド型）のいずれかまたはこれらの混合物を前記第１の発明または第２の発明のエマルジョン燃料の界面活性剤に対して０．０５から１％（体積比）の量だけ混合して得られる界面活性剤を前記第１の発明または第２の発明のエマルジョン燃料の水と油の混合物に０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料である。
【００１３】
このように、水溶性切削剤または非イオン界面活性剤（エーテル型、エステル型、アミノエーテル型、エーテルエステル型またはアルカノールアミド型）を加えることによりさらに安定したＷ／Ｏ型エマルジョン燃料が得られる。
【００１４】
本願の第４の発明に係わるエマルジョン燃料は、１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）の灯油、軽油、Ａ重油、Ｃ重油のいずれか、またはこれらの混合物に、比重が０．９０であり１％水溶液のＰＨ値が８．６〜９．２となるポリオキシエチレンアルキルエーテル系を主成分とする非イオン性界面活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料である。
【００１５】
本願の第５の発明に係わるエマルジョン燃料は、１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）の灯油、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、またはこれらの混合物に、（ＣＨＣＨ_２Ｏ）ＯＨ（ハイドロオキシエトキシラジカルΙ）、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ＯＨ（ハイドロオキシエトキシラジカルΠ）、（ＨＣＨ_３）ＯＨ（ハイドロオキシメタンラジカルまたはメタノールラジカル）の混合物の重合体である多価アルコールブロック重合体活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料である。このような多価アルコールブロック重合体活性剤により安定したＷ／Ｏ型エマルジョン燃料を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。第１の実施例の燃料は軽油８０％（体積比）、水２０％（体積比）を成分とする混合体に、ＨＬＢ値が８．６であり、１％水溶液のＰＨ値が２．５となる脂肪酸エステル系の非イオン性界面活性剤を混合体総量の０．５％（体積比）だけ加えて撹拌機で十分に混合して製造した。その結果、極めて安定性の良好なＷ／Ｏ型エマルジョン燃料が得られた。
【００１７】
この燃料をディーゼルエンジンで燃焼して、定格出力８０ｋＷでの排気ガス中のＮＯ_ｘとパティキュレート（粒子）濃度を測定した。その結果軽油のみを燃焼した場合に比べてＮＯ_ｘ濃度で４５％、パティキュレート濃度で７０％低減した。なお、ディーゼルエンジンに使用した場合のエネルギー利用効率は３２％であり、軽油のみを燃焼した場合の３５％に比べて僅かしか低下しない。水の気化に使用されたエネルギーは水蒸気の発生により機械的エネルギーとして利用されるため、全体のエネルギー損失は小さくなるものである。
【００１８】
第２の実施例の燃料はＢ重油８０％（体積比）、水２０％（体積比）を成分とする混合体に、ＨＬＢ値が５．０であり、１％水溶液のＰＨ値が６．４となる脂肪酸エステル系の非イオン性界面活性剤を混合体総量の０．５％（体積比）だけ加えて撹拌機で十分に混合して製造した。その結果、極めて安定性の良好なＷ／Ｏ型エマルジョン燃料が得られた。
【００１９】
この燃料をディーゼルエンジンで燃焼し、定格出力８０ｋＷでの排気ガス中のＮＯ_ｘとパティキュレート（粒子）濃度を測定した。その結果Ｂ重油のみを燃焼した場合に比べてＮＯ_ｘ濃度で３８％、パティキュレート濃度で５２％低減した。
【００２０】
第３の実施例の燃料は軽油８０％（体積比）、水２０％（体積比）を成分とする混合体に、（ＣＨＣＨ_２Ｏ）ＯＨ、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ＯＨ、（ＨＣＨ_３）ＯＨの重合物（６０°、１０気圧で重合したもの）である多価アルコールブロック重合体活性剤を混合体総量の０．５％（体積比）だけ加えて撹拌機で十分に混合して製造した。その結果、極めて安定性の良好なＷ／Ｏ型エマルジョン燃料が得られた。
【００２１】
第４の実施例の燃料は軽油またはＡ重油８０〜７５％（体積比）と水２０〜２５％の混合物に、比重が０．９０であり１％水溶液のＰＨ値が８．９となるポリオキシエチレンアルキルエーテル系を主成分とする非イオン性界面活性剤を０．５％（体積比）混合して撹拌機で十分に混合して製造した。その結果、極めて安定性の良好なＷ／Ｏ型エマルジョン燃料が得られた。
【００２２】
第４の実施例のエマルジョン燃料と軽油またはＡ重油とをジーゼルエンジンまたはガスタービンの燃料として用いた結果を以下の表により説明する。図１に示す表１は第４の実施例としての軽油８０％エマルジョン燃料を１６０ｋｗのジーゼルエンジンの燃料に用いたときの運転データであり、図２に示す表２は軽油燃料を同ジーゼルエンジンの燃料に用いたときの運転データである。
【００２３】
表１および２において、軸トルクは実測値の３倍の値が示されている。また、ＨＣは炭化水素、ＡＦＲは空燃比、ＰＭは粒子状物質（ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｍａｔｔｅｒ）である。表１と表２を比較して見ると、本発明の実施例のエマルジョン燃料によると、排気ガス中のＮＯ_ｘ、ＨＣ、ＰＭの量が著しく低減されることが分かる。
【００２４】
図３に示す表３は第４の実施例としてのＡ重油７５％エマルジョン燃料とＡ重油とを１６０ｋｗのジーゼルエンジンの燃料に用いたときの運転データを比較して示している。表３にエマルジョン燃料ではＡ重油と比較してＡ重油燃費率が４２．３ｇ／ｋＷｈだけ改善され、改善率は１６．７％に達することが示されている。このように燃費率が改善されるのは、水が水蒸気となることで体積が増えることによるエネルギーが有効に利用されるためと考えられる。
【００２５】
図４に示す表４は第４の実施例としてのＡ重油８０％エマルジョン燃料とＡ重油とを３０ｋｗのマイクロガスタービンの燃料に用いたときの運転データを比較して示している。表４にエマルジョン燃料ではＡ重油と比較してＡ重油燃費率が３１．０ｇ／ｋＷｈだけ改善され、改善率は９．９％に達することが示されている。このようにガスタービンに使用しても燃費率が改善された。また、ガスタービの場合にも排気ガス中のＮＯ_ｘ、ＳＯ_ｘの量が低減されることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明はＷ／Ｏ型エマルジョン燃料を製造するための界面活性剤の種類、組成に関するもので、本発明によれば、少ない（０．１〜１％）活性剤の使用量で安定した品質のＷ／Ｏ型エマルジョン燃料の製造を可能にし、製造コストを従来のＷ／Ｏ型エマルジョン燃料に比べ大幅に削減することができる。これにより、低公害燃焼が可能なエマルジョン燃料が低コストで得られ、各種燃焼装置用燃料として広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエマルジョン燃料のエンジン運転データを示す表１である。
【図２】軽油でのエンジン運転データを示す表２である。
【図３】本発明のエマルジョン燃料とＡ重油のエンジン運転データを比較して示す表３である。
【図４】本発明のエマルジョン燃料とＡ重油のガスタービン運転データを比較して示す表４である。
【図５】Ｏ／Ｗ型エマルジョンとＷ／Ｏ型エマルジョンの構造を示す図である。
【符号の説明】
１　水
２　油滴
３　油
４　水滴

Claims

１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）の灯油、軽油、Ａ重油のいずれか、またはこれらの混合物に、ＨＬＢ値が８．９〜８．３の範囲であり１％水溶液のＰＨ値が２．８〜２．２となる脂肪酸エステル系の非イオン性界面活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料。
１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）のＢ重油、Ｃ重油のいずれか、またはこれらの混合物に、ＨＬＢ値が４．７〜５．３の範囲であり１％水溶液のＰＨ値が６．１〜６．７となる脂肪酸エステル系の非イオン性界面活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料。
水溶性切削剤、非イオン界面活性剤（エーテル型、エステル型、アミノエーテル型、エーテルエステル型またはアルカノールアミド型）のいずれかまたはこれらの混合物を請求項１または２のエマルジョン燃料の界面活性剤に対して０．０５から１％（体積比）の量だけ混合して得られる界面活性剤を請求項１または２の水と油の混合物に混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料。
１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）の灯油、軽油、Ａ重油、Ｃ重油のいずれか、またはこれらの混合物に、比重が０．９０であり１％水溶液のＰＨ値が８．６〜９．２となるポリオキシエチレンアルキルエーテル系を主成分とする非イオン性界面活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料。
１０％（体積比）から３５％（体積比）の水と、９０％（体積比）から６５％（体積比）の灯油、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、またはこれらの混合物に、（ＣＨＣＨ_２Ｏ）ＯＨ、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）ＯＨ、（ＨＣＨ_３）ＯＨの混合物の重合体である多価アルコールブロック重合体活性剤を０．１％（体積比）から１％（体積比）混合して得られるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料。