JPH09287731A - 重質油エマルジョン燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】脱水に要する熱量を小さくできるとともに、脱
水後の重質油燃料の燃焼性を良好にできる重質油エマル
ジョン燃料燃焼装置を提供する。 【解決手段】 重質油エマルジョン燃料１０１を加熱し
て蒸発脱水する前に、液−液分離で脱水するため、燃料
タンク１００と加熱器１１０との間に液−液分離器４０
３を設けた。これにより、加熱器１１０、蒸発器１２０
による脱水は、元々、燃焼炉に必要とする脱水蒸気１２
１量供給できるだけの脱水をすれば良く、脱水時の気化
熱を大幅に低減し、ボイラの熱効率を向上させることが
できる。また、脱水された重質油燃料１３１に、油中水
滴型エマルジョンを形成させることにより、燃焼性を良
くすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、事業用、産業用の
ボイラ、ガス化炉、または加熱炉等の燃焼炉に適用され
る重質油エマルジョン燃料燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、重質油エマルジョン燃料を燃焼
炉で燃焼させるようにした、従来の重質油エマルジョン
燃料燃焼装置を設けた重質油エマルジョン燃料焚きボイ
ラプラントの構成を示す。

【０００３】図に示すように、ボイラ本体１０、排ガス
処理系の脱硝装置２０、脱ガス装置３０、湿式脱硫装置
４０、及び煙突５０等から構成される重質油エマルジョ
ン燃料焚きボイラプラントでは、燃焼炉に重質油エマル
ジョン燃料を燃料として供給する燃料供給系に、重質油
エマルジョン燃料中の軽質油分および水分を除去（以
下、脱水という）する脱水システムを配備した重質油エ
マルジョン燃焼装置が採用されている。

【０００４】すなわち、ボイラ本体１０に供給され、燃
焼炉に吹き込まれ、燃焼する重質油燃料となる重質油エ
マルジョン燃料１０１は、約３０％の水を含んだ水中油
滴型エマルジョンである。また、重質油エマルジョン燃
料１０１から油水１４１が脱水され、燃焼炉に供給され
る重質油燃料１３１は、粘稠のため、Ｃ重油（霧化温度
９５℃）並の霧化特性を得ようとすると、ビチューメン
で１９０℃、アスファルトで２３０℃まで昇温の必要が
あるとともに、重質油燃料１３１には元来残留残渣分が
多く、燃焼性が悪いという特性がある。さらに、天然の
重質油には若干ではあるが、非常に軽質な成分（例え
ば、沸点１００℃前後の物質）の軽質油分１５１が含ま
れている。

【０００５】そこで、重質油エマルジョン燃料１０１中
の軽質油分１５１、および水分１５２を脱水後、重質油
燃料１３１として燃焼炉に供給するとともに、蒸発脱水
時に発生する脱水蒸気１２１、水分１５２、および軽質
油分１５１を有効活用することで燃焼効率をアップさせ
る為の脱水システムを配備するようにしている。

【０００６】この脱水システムは、図に示すように重質
油エマルジョン燃料１０１を貯留する燃料タンク１０
０、後述する凝縮器１４０で加熱された重質油エマルジ
ョン燃料１０１を、さらに脱水に必要な温度まで加熱す
る加熱器１１０、加熱器１１０で加熱された重質油エマ
ルジョン燃料１０１を脱水蒸気１２１と重質油燃料１３
１に分離、いわゆる脱水を行う蒸発器１２０、蒸発器１
２０で脱水した重質燃料１３１を貯蔵する貯蔵タンク１
３０、蒸発器１２０で分離した脱水蒸気１２１を、軽質
油分１５１と水分１５２の混合した油水１４１に凝縮す
る凝縮器１４０、凝縮器１４０で凝縮した油水１４１
を、水分１５２と軽質油分１５１に分離する軽質油分離
器１５０、軽質油分離器１５０で分離された水分１５２
を、燃焼炉用蒸気１５３にしてボイラ本体１０に供給す
るため加熱する再加熱器１６０等から構成される。

【０００７】このような脱水システムでは、重質油エマ
ルジョン燃料製造元から送られてきた重質油エマルジョ
ン燃料１０１は、燃料タンク１００に貯蔵される。この
燃料タンク１００から抜き出され、図示してないポンプ
を介して送られる重質油エマルジョン燃料１０１は、凝
縮器１４０で蒸発器１２０からの脱水蒸気１２１の潜熱
を吸収し、温度上昇する。さらに、加熱器１１０で重質
油エマルジョン燃料１０１中の軽質油分１５２、および
水分１５１が蒸発して脱水できる温度まで加熱され、蒸
発器１２０に供給される。なお、この加熱器１１０の加
熱源には、ボイラ排ガス１１の一部を使用して、ボイラ
排ガス１１の顕熱を利用するようにしている。

【０００８】加熱器１１０で加熱され、蒸発器１２０に
供給された高温になった重質油エマルジョン燃料１０１
は、重質油燃料１３１と、水蒸気及び軽質油可燃ガスか
ら成る脱水蒸気１２１とに分離する。このうち、重質油
燃料１３１は一たん貯蔵タンク１３０に貯留後、ボイラ
燃料として、ボイラ本体１０のバーナ口へと供給され
る。なお、重質油燃料１３１は、水蒸気及び軽質油可燃
ガスからなる脱水蒸気１２１が蒸発した時点で、常温で
は流動性が小さくなるため、貯蔵タンク１３０及び燃焼
炉のバーナ口まで配設される配管等は加熱し、粘度を下
げて流動性を大きくする必要がある。

【０００９】また、脱水蒸気１２１は、それの持つ潜熱
を回収するため、凝縮器１４０に入れ、ここで、前述し
た燃料タンク１００から加熱器１１０へ送られる常温の
重質油エマルジョン燃料１０１に熱を伝え、冷却され凝
縮して、水分１５２及び軽質油分１５１の混入した油水
１４１となる。この油水１４１中の混合した水分１５
２、及び軽質油分１５１の各々を、本脱水システム内で
有効に利用するため、軽質油分離器１５０で分離し、軽
質油分１５１はボイラ本体１０の点火トーチ用等の燃料
に、また、水分１５２の一部は脱硫装置４０の冷却水
に、さらに、水分１５２の残部は再加熱器１６０で加熱
して、ボイラバーナ８のアトマイズ用、或はボイラスー
トブロー９用の蒸気にして使用される。

【００１０】しかしながら、このような脱水システムを
設けた、従来の重質油エマルジョン燃料燃焼装置では、
次の点に不具合があった。 （１）重質油エマルジョン燃料の脱水に関して、重質油
エマルジョン燃料中の全油水１４１を蒸発させ、脱水す
るようにしているために、脱水に必要とする気化熱に相
当する熱量が非常に大きくなり、重質油エマルジョン燃
料焚きボイラプラントとしての熱効率が悪くなる。 （２）重質油エマルジョン燃料を脱水して得られる重質
油燃料は、重質油特有の燃焼性が悪いという特性をも
つ。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来の重質油エマルジョン燃料燃焼装置の不具合を解消す
るため、重質油エマルジョン燃料を用いる重質油エマル
ジョン燃料燃焼装置において、燃料中の水分による燃焼
炉での燃焼効率の低下を防ぐために行う脱水を、従来の
加熱して蒸発させ、脱水を行う操作に加えて、液−液分
離器によっても行うようにして、脱水に要する熱量を少
くして、プラントの熱効率の低下を防ぐとともに、重質
油燃料の欠点である燃焼性の悪さを、燃焼時の油滴の微
細化によって解消し、プラントとしての熱効率を大幅に
改善し、重質油エマルジョン燃料焚きプラントによる発
電効率を向上できる重質油エマルジョン燃料燃焼装置を
提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、第１番目の本
発明の重質油エマルジョン燃料燃焼装置は次の手段とし
た。 （１）重質油エマルジョン燃料を加熱して、蒸発器で脱
水し、脱水後の重質油燃料を燃焼炉の燃料とする一方、
脱水した水分の少なくとも一部は、燃焼炉の水分利用系
へ送給し、従来は、他から供給していた水分の代替とし
て利用するようにした重質油エマルジョン燃料燃焼装置
において、燃料タンクから前記加熱器に送られる重質油
エマルジョン燃料中の軽質油分、および水分の脱水を行
う液−液分離器を燃料タンクと加熱器との間に設け、重
質油エマルジョン燃料中の水分と軽質油分からなる油水
の一部を分離した後、更なる脱水を加熱器、蒸発器によ
る蒸発によって行い、重質油エマルジョン燃料中の残留
する油水を分離し、燃焼炉に燃料として供給する重質油
燃料にした。

【００１３】これにより、重質油エマルジョン燃料中の
脱水の一部が、液−液分離によって行われ、この脱水に
は、気化熱を必要としないため、重質油エマルジョン燃
料を燃焼炉で燃焼させる重質油燃料にするために行われ
る、脱水に要する全体熱量を少くすることができ、重質
油エマルジョン燃料焚きプラントの熱効率を向上させる
ことができる。

【００１４】また、第２番目の本発明の重質油エマルジ
ョン燃料燃焼装置は、上記（１）の手段に加え、次の手
段とした。 （２）重質油エマルジョン燃料から脱水され、燃焼炉で
燃焼させる重質油燃料は粘稠のため、前述したようにＣ
重油（霧化温度９５℃）並の霧化特性を得ようとするビ
チューメンで１９０℃、アスファルトで２３０℃まで昇
温の必要がある。また、重質油燃料は、元来残留炭素分
が多く、燃焼性が悪い油である。そこで、重質油エマル
ジョン燃料を脱水して回収された重質油燃料の燃焼性を
改善するために、微少水滴の沸とう微粒化現象を利用
し、燃焼炉内に霧化された油滴（約１００μｍ）を更に
微粒化することで、油滴の表面積を増加させ、燃え切り
を良くすることが望まれる。

【００１５】従って、重質油エマルジョン燃料より脱水
して燃焼炉に供給する重質油燃料には、必要な水分量を
残すのが好ましく、本発明においては、その量を０．５
〜１０ｗｔ％、好ましくは１〜５ｗｔ％とした。なお、
重質油燃料に残す水分量は、脱水するに際して残すよう
にしても、好ましい水分量以下に脱水された重質油燃料
に、水分を添加することにより好ましい水分量にするよ
うにしても良い。これにより燃焼性の悪い重質油燃料
を、燃え切りの良い燃料とすることができる。

【００１６】また、第３番目の本発明の重質油エマルジ
ョン燃料燃焼装置は、上記（１），（２）の手段に加
え、次の手段とした。 （３）液−液分離器での重質油エマルジョン燃料の脱水
が効果的に行われるように、重質油エマルジョン燃料の
粘度を低下させるため、燃料タンクと液−液分離器との
間に予熱器を設け、重質油エマルジョン燃料を５０℃以
上、より好ましくは７０℃以上に加熱して、液−液分離
器に送給するようにした。これにより、液−液分離器に
送給される重質油エマルジョン燃料の粘性が低下し、油
水が分離しやすくなり、加熱によらない液−液分離器で
の脱水効果を向上させることができる。

【００１７】また、第４番目の本発明の重質油エマルジ
ョン燃料燃焼装置は、上記（３）の手段に加え、次の手
段とした。 （４）液−液分離器での重質油エマルジョン燃料の脱水
が効果的に行われるように、予熱器で加熱され、粘度の
低下した重質油エマルジョン燃料中の油滴径を増大させ
るための、予熱器と液−液分離器との間に、オリフィ
ス、又はタービンミキサー、コロイドミル、ホモナイザ
ー等の高剪断型攪拌装置等からなるラインブレンダを設
け、重質油エマルジョン燃料を攪拌して、剪断力を加え
て、液−液分離器に送り込むようにした。

【００１８】これにより、予熱器の加熱による粘性の低
下と、この油滴径の増大との相乗効果により、重質油エ
マルジョン燃料中の油水は、さらに分離しやすくなり、
より液−液分離器での脱水効果を向上させることができ
る。

【００１９】また、第５番目の本発明の重質油エマルジ
ョン燃焼装置は、上記（１）〜（４）の手段に加え、次
の手段とした。 （５）燃料タンクから液−液分離器の供給される重質油
エマルジョン燃料の粘度を低下させるために、液−液分
離器で分離された、重質油分と油水からなる分離水の一
部を、重質油エマルジョン燃料に注入するための還流ラ
インを設け、液−液分離器へ供給される重質油エマルジ
ョン燃料の粘度を、この分離水の注入により調整するよ
うにした。なお、油水の重質油エマルジョン燃料への分
離水の注入は、ラインブレンダの上流側で行うことがよ
り好ましい。

【００２０】これにより、液−液分離器へ供給される重
質油エマルジョン燃料の粘度を低下させることができる
とともに、液−液分離器における脱水効率の良い粘度に
調整することができる。

【００２１】また、第６番目の本発明の重質油エマルジ
ョン燃焼装置は、上記（１）〜（５）の手段に加え、次
の手段とした。 （６）液−液分離器で重質油エマルジョン燃料から分離
された分離水を、水分、軽質油分および重質油分のそれ
ぞれに分離するとともに、分離された水分中の油分濃度
を、最終的に１０ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｐｐｍ
以下にする油水分離器を設けた。なお、油水分離器は、
従来の軽質油分離装置に加え、重質油分離装置、および
油吸着塔からなるものにすることが好ましい。また、油
水分離器で分離された重質油分は、液−液分離器から加
熱器へ供給される重質油エマルジョン燃料中に環流させ
るとともに、軽質油分は点火トーチ用等の燃料に使用す
るようにして、燃焼効率を向上させるようにすることが
好ましい。

【００２２】これにより、液−液分離器で脱水された軽
質油分、重質油分が燃料として使用でき、重質油エマル
ジョン燃料焚きプラントの燃焼効率を向上させることが
できるとともに、水分利用系の水分として、油水分離器
で分離された水分を利用することができ、外部から重質
油エマルジョン燃料焚きボイラプラントへ供給する必要
のあった水分の供給が不要になる。

【００２３】また、第７番目の本発明の重質油エマルジ
ョン燃焼装置は、上記（６）の手段に加え、次の手段と
した。 （７）油水分離器で油水から分離された水分を、湿式脱
流装置に送り脱硫油等のユーティリティ用の水として使
用できるようにするため、水分に含まれるマグネシュウ
塩等の無機塩類を膜分離法、電解法等で濃縮し、分離す
る塩濃縮器を設けた。これにより、液−液分離器で脱水
された水分の純度を上げ、水質調整の必要なく、ユーテ
ィリティ用に効率良く使用できるとともに、水分から分
離された無機塩類を濃縮した濃縮水が利用できるように
なる。

【００２４】また、第８番目の本発明の重質油エマルジ
ョン燃焼装置は、上記（７）の手段に加え、次の手段と
した。 （８）重質油エマルジョン燃料の液−液分離時の油水の
比重調整、若しくは脱水された重質油燃料を燃焼させる
燃焼炉の高温腐食対策のため、塩濃縮器で無機塩類を濃
縮し、水分から分離された濃縮水を、燃料タンクから液
−液分離器へ供給される重質油エマルジョン燃料に注入
するための注入ラインを設けた。なお、濃縮水の重質油
エマルジョン燃料への注入は、ラインブレンダに送り込
まれる前に、行うようすることが好ましい。

【００２５】これにより、燃焼炉へ送給される重質油燃
料の塩分濃度が調整され、燃焼による燃焼炉の損傷が防
止できるとともに、液−液分離時の重質油エマルジョン
燃料の比重が調整されて、液−液分離の効率を向上でき
る。さらに、ラインブレンダの前で注入することによ
り、液−液分離器には、比重が分離に都合の良い大きさ
になった重質油エマルジョン燃料が供給されることにな
る。

【００２６】また、第９番目の本発明のエマルジョン燃
焼装置は、上記（７）の手段に加え、次の手段とした。 （９）油水分離器で分離され、さらに、塩濃縮器で無機
塩類を除去された水分を湿式脱流装置に供給するように
した。なお、従来同様に軽質油分離器で分離された水分
も、同様に湿式脱硫装置に供給するようにできる。

【００２７】これにより、外部から湿式脱流装置に供給
する必要のあった水分供給、および水分供給のために必
要であった水分の成分調整を不要にできる。

【００２８】また、第１０番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃焼装置は、上記（１）〜（９）の手段に加え、
次の手段とした。 （１０）液−液分離器で脱水された重質油エマルジョン
燃料中の油水の量が、水分利用系における燃焼炉に必要
とする油水の量と略同等の油水の量を、加熱器による蒸
発によって得られる５〜１５％にまで脱水できるように
調整できる、液−液分離器を設けた。

【００２９】これにより、水分利用系において蒸気状態
の水分を必要とする燃焼炉のアトマイザ用蒸気、および
スーツブロー用蒸気のみが加熱器で加熱され、蒸発器で
分離される脱水蒸気を利用することとなり、重質油エマ
ルジョン燃料の脱水に必要とする気化熱を最小限に押さ
えるとともに、脱水に使用された気化熱を完全に利用す
ることとなり、重質油エマルジョン燃料焚きプラントの
熱効率を向上させることができる。また、従来軽質油分
離器で分離された水分を、再加熱器で加熱して、蒸気状
態にし、燃焼炉に供給していたものが、蒸発器より直接
供給できるようになり、再加熱器が不要になるととも
に、再加熱用の熱源が不要になる。

【００３０】また、第１１番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃焼装置は、上記（１）〜（１０）の手段に加
え、次の手段とした。 （１１）液−液分離器で脱水され、供給された重質油エ
マルジョン燃料を、加熱器で加熱して、脱水する蒸発器
を設け、蒸発器の蒸発脱水で、２００℃以下の留分を２
％以下、好ましくは１％以下に気化させ、重質油燃料に
して貯蔵タンクに貯蔵するようにした。

【００３１】これにより、燃焼炉へ重質油燃料を供給す
るときに生じる供給管中のベーパロックの発生が防止で
き、燃焼炉に安定した量の重質油燃料の供給ができるよ
うになり、燃焼効率を向上させることができる。

【００３２】また、第１２番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃焼装置は、上記（１１）の手段に加え、次の手
段とした。 （１２）蒸発器で脱水された気体状の油水である脱水蒸
気のうち、アトマイザ用等の蒸気として燃焼炉に供給さ
れる一部の脱水蒸気を除く、残部の脱水蒸気を加熱器へ
送給される重質油エマルジョン燃料の加熱媒体として凝
縮器へ供給し加熱に使用するとともに、凝縮して液体状
になった油水を水分と軽質油分に分離する軽質油分離器
を設けた。

【００３３】なお、蒸発脱水で脱水される気体状の油水
である脱水蒸気は、前述したように、燃焼炉で間けつ的
に使用されるスーツブロー用蒸気と、重質油燃料の噴霧
に使用されるアトマイズ用蒸気と略等しい蒸気量になる
ように、重質油エマルジョン燃料中の油水分が液−液分
離器で調整されて加熱器へ送給されている。従って、蒸
発器および軽質油分離器の容量は、燃焼炉に供給される
蒸気量の最大時の油水を蒸発させ、分離できる容量のも
のであれば良い。

【００３４】これにより、従来、水分を再加熱器で加熱
して生成し、燃料炉へ供給されていた蒸気が、脱水蒸気
で代えられることになり、供給量が変動する燃焼炉に供
給される蒸気の気化熱は、略全量回収されることになる
とともに、軽質油水分離器で分離された水分、および軽
質油分が利用でき、プラント効率を向上させることがで
きる。

【００３５】また、第１３番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃焼装置は、上記（１）〜（１２）の手段に加
え、次の手段とした。 （１３）液−液分離器および蒸発器で脱水され、燃焼炉
に供給される重質油燃料中に含まれる油水が、油中水滴
型エマルジョンを形成するとともに、油水滴型エマルジ
ョンの粒径が１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下
になるようにした。なお、油中水滴型エマルジョンを形
成するために、重質油燃料中に残留させる油水分の量
は、０．５〜１０％、好ましくは１〜５％である。

【００３６】これにより、燃焼炉で燃焼する重質油燃料
の噴霧状態が改良され、燃焼性の悪い重質油燃料の燃焼
性が向上する。

【００３７】また、第１４番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃焼装置は、上記（１３）の手段に加え、次の手
段とした。 （１４）重質油燃料中に含まれる油水に油中水滴型エマ
ルジョンを形成するため、貯蔵タンク内の重質油燃料を
循環させる循環ライン、若しくは貯蔵タンクから燃焼炉
に重質油燃料を供給する供給ラインに、重質油燃料に高
剪断を付加する高剪断型タービンミキサー、コロイドミ
ル、ホモジナイザ等のラインブレンダ、又はオリフィ
ス、又はバルブ等からなる高剪断付加装置を設けた。

【００３８】これにより、燃焼炉に供給される重質油燃
料中の水滴粒径と水分の不均一が是正され、１００μｍ
以下、好ましくは５０μｍ以下の均一な粒径の油中水滴
型エマルジョンが形成され、重質油燃料の燃焼性が良く
なる。

【００３９】また、第１５番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃焼装置は、上記（１３）および（１４）の手段
に加え、次の手段とした。 （１５）重質油燃料中に含まれる油水に形成される、油
中水滴型エマルジョンの粒径の微粒化を促進するため、
重質油燃料中に界面活性剤を添加するようにした。な
お、界面活性剤の添加は、循環ラインを循環する重質油
燃料に供給するようにしても、供給ラインで燃焼炉へ供
給される重質油燃料に供給するようにしても良いが、何
れの場合も、これらのラインに設置された高剪断付加装
置の上流側で添加することが好ましい。

【００４０】また、第１６番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃焼装置は、上記（１５）の手段に加え、次の手
段とした。 （１６）重質油燃料中に油中水滴型エマルジョンの微粒
化を促進し、水滴を安定化させるために、ポリオキシエ
チレンノニルフェニルエーテル（ＨＬＢ１〜２０）に代
表される、ノニオン系の界面活性剤を少量（０．５％以
下）添加するようにした。なお、界面活性剤について
は、低コストで油中水滴型エマルジョン化を促進する物
質であれば、単独のものを使用するようにしても、又は
異種のものを混合して使用するようにしても良い。

【００４１】これにより、重質油燃料の油中水滴型エマ
ルジョンの粒径の均一化、および微粒化が促進され、重
質油燃料の難燃性が解消される。

【００４２】また、第１７番目の本発明の重質油エマル
ジョン燃料燃焼装置は、上記（１５）の手段に加え、次
の手段とした。 （１７）重質油燃料中に、油水分離器、又は軽質油分離
器で分離された水分、若しくは塩濃縮器で無機塩類が濃
縮された濃縮水を、前記循環ライン若しくは供給ライン
で添加するようにした。脱水された重質油燃料を燃焼炉
における霧化条件の高温にさらすと、含まれる水分は、
蒸発する為に、飽和蒸気圧以上に加圧する必要がある。
従って、水分の調整および微粒化は、重質油タンク循環
ライン又は燃料供給ラインで実施することが最善であ
る。

【００４３】これにより、燃焼炉で燃焼する重質油燃料
の噴霧状態が良くなり、重質油燃料の燃焼性が解消され
る。

【００４４】また、第１８番目の本発明の樹質油エマル
ジョン燃料燃焼装置は、上記（１）ないし（１７）の手
段に加え次の手段とした。 （１８）前述した燃焼炉は、ボイラ、ガス化炉、若しく
は液体有機物質を燃焼させて熱エネルギを発生させる燃
焼炉として使用されるものとした。

【００４５】以上のように、本発明による重質油エマル
ジョン燃料燃焼装置では、重質油エマルジョン燃料中の
水分の脱水を、蒸発器による蒸発脱水で行うばかりでな
く、液−液分離器で脱水することにより、燃焼炉の効率
低下を招かない程度にする重質油エマルジョン燃料の脱
水が、少い熱量で行うことができ、重質油エマルジョン
燃料焚きプラントの熱効率を向上させることができる。

【００４６】また、脱水した水分も、他から供給必要な
水分の代替として、燃焼炉のアトマイズ用蒸気、又は湿
式脱硫装置に必要な水分として利用し、さらに、水分と
ともに重質油エマルジョン燃料から分離される軽質油
分、重質油分も燃料として利用するので、燃焼炉全体と
しての効率が向上することとなる。

【００４７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による重質油エマル
ジョン燃料燃焼装置について、図１〜図４に示した実施
の形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施
の形態において、図５に示した従来の装置と同じ構成の
部分には、説明を簡単にするため同じ符号を付してあ
る。 （実施の第１形態）まず、図１に示した本発明の実施の
第１形態について説明する。図１に示した重質油エマル
ジョン燃料燃焼装置では、前述した、図５に示した重質
油エマルジョン燃料燃焼装置と同様の脱水システムが設
けられているが、この実施形態における脱水システムで
は、図５に示す従来の脱水システムに、液−液分離工程
と油水分離工程が追加されている。

【００４８】このうち、液−液分離工程は、燃料タンク
１００から重質油エマルジョン燃料１０１を加熱する加
熱器１１０に供給するラインに、予熱器４０１、オリフ
ィス４０２液−液分離器４０３を配設したもので構成さ
れる。重質油エマルジョン燃料製造元から送られ、燃料
タンク１００に貯蔵された重質油エマルジョン燃料１０
１は、図示していないポンプを介して送られ、予熱器４
０１で加熱される。この場合の加熱温度は、５０℃以
上、好ましくは７０℃以上とする。

【００４９】次に、加温後の重質油エマルジョン燃料１
０１は、オリフィス４０２を通過して剪断が加えられ、
これにより、重質油エマルジョン燃料１０１に含まれる
水分、および軽質油分からなる油水の粒径が増大する。
また、重質油エマルジョン燃料に剪断を加えるための高
剪断型攪拌手段としては、オリフィスのほかに、図２に
示すタービンミキサー、コロイドミル、ホモジナイザー
等のラインブレンダを設けるようにしても良い。

【００５０】次に、液−液分離器４０３を通過させて、
重質油エマルジョン燃料１０１中の油水は、５〜１５％
程度まで脱水され、加熱器１１０の上流側に設けられて
いる凝縮器１４０に供給される。このように、液−液分
離器４０３で重質油エマルジョン燃料中の油水の量を５
〜１５％にすることにより、後述する蒸発器１２０で
は、燃焼炉に必要とするアトマイザ用蒸気、およびスー
ツブロー用蒸気に必要とする油水を、脱水蒸気１２１と
して脱水するだけで良く、油水を蒸発させて脱水するた
めに必要とする熱量を低減することができる。

【００５１】一方、液−液分離器４０３で分離され、水
分１５２、軽質油分１５１のほか、一部重質油分４０６
を含む分離水４０４は、重質油分離器４０７、軽質油分
離器４０８、油吸着塔４０９からなる油水分離器、およ
び塩濃縮器４１０を通過させて、最終的に、水分１５２
中の油分を１０ｐｐｍ以下、好ましくは１ｐｐｍ以下に
するとともに、水分１５２中の無機塩類を分離して、水
タンク１５５で貯蔵される。塩濃縮器４１０を通過さ
せ、無機塩類を濃縮し、塩濃縮タンク４１２に貯蔵した
濃縮水４１３については、後述の実施の形態で説明す
る。また、軽質油分離器４０８で分離された軽質油分１
５１は、軽質油タンク１５４に貯蔵されボイラ本体１０
点火トーチ用等の燃料として利用される。

【００５２】液−液分離器４０３で水分および軽質油分
の一部を除去した重質油エマルジョン燃料１０１は、油
水分離器を構成する重質油分離器４０７で分離された重
質油分４０６を、還流ライン４０５により合流させたの
ち、凝縮器１４０、加熱器１１０、蒸発器１２０を通過
して、加熱脱水され、貯蔵タンク１３０へ送られる。

【００５３】この加熱脱水は、上述した図５に示すもの
と同様にして行われるが、前述したように、蒸発器１２
０の脱水時の脱水蒸気１２１は、直接ボイラ本体１０の
燃焼炉へ供給され、余剰の脱水蒸気のみが凝縮器１４０
で重質油エマルジョン燃料１０１を加熱して油水１４１
となる。この加熱・蒸発操作で、重質油エマルジョン燃
料１０１は、２００℃以下の留分が２％以下、好ましく
は１％以下となるように水分及び軽質油分が除去され、
燃焼炉へ供給される重質油燃料１３１となる。

【００５４】凝縮器１４０で、液−液分離器４０３で脱
水された重質油エマルジョン燃料１０１と熱交換した油
水１４１は、軽質油分離器１５０へ送られ、軽質油分離
器１５０で分離された軽質油分１５１は、前述した軽質
油タンク１５４へ、また、水分１５２は、油吸着塔４０
９’で油分を除去したのち、前述した水タンク１５５へ
送られる。

【００５５】次に、図２に示した本発明の実施の第２形
態について説明する。 （実施の第２形態）この実施形態においては、図１に示
した第１形態のものにおいて、液−液分離器４０３で分
離した分離水４０４の一部を還流ライン４０５で、液−
液分離器４０３の上流側に設置した、ラインブレンダー
４１５の上流に循環させるとともに、塩濃縮器４１０で
水分１５２から分離した無機塩類の濃縮水４１３を貯蔵
する塩濃縮タンク４１２から、注入ライン４３０で濃縮
水４１３をラインブレンダー４１５の上流に注入するよ
うにしている。これにより、液−液分離時の重質油エマ
ルジョン燃料１０１の粘度を低下させることができる。

【００５６】次に、図３及び図４に加熱器１１０で加熱
され、蒸発器１２０で脱水され、燃焼炉へ供給するよう
にした重質油燃料１３１の性状の調整装置を示す。 （実施の第３形態）図３においては、循環ライン４２３
に設けた循環ポンプ４２０、ラインブレンダ４２１、高
剪断型タービンミキサー４２２を介して、貯蔵タンク１
３０内の重質油燃料１３１を循環ライン４２３で循環さ
せるとともに、ラインブレンダ４２１の上流側に、水タ
ンク１５５又は塩濃縮水タンク４１２からの水分１５
２、又は濃縮水４１３、及び添加剤タンク４２５からの
例えばポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（Ｈ
ＬＢ１〜２０）等のノニオン系の界面活性剤４２６等の
添加剤を注入するようにした。このうち、界面活性剤４
２６は、重質油燃料あたり０．５％以下の重量となるよ
うに注入される。

【００５７】これにより、燃焼炉に供給される重質油燃
料中の水分は、０．５〜１０％、好ましくは１〜５％に
なるとともに、油中水滴の粒径を１００μｍ以下、好ま
しくは５０μｍ以下の油中水滴型エマルジョンとするこ
とができる。また循環ライン４２３に設けた、ラインブ
レンダー４２１とオリフィス又は高剪断攪拌器等の高剪
断型タービンミキサー４２２により、重質油燃料１３１
中の水分の微粒化が促進され、さらには水分の不均一さ
が解消される。また、ラインブレンダー４２１の上流側
で、塩濃縮水タンク４１２からの濃縮水４１３、又は添
加剤タンク４２５からの活性剤水溶液４２６を導入する
ことで、重質油燃料１３１中の性状の調整が一層すす
む。 （実施の第４形態）図４においては、貯蔵タンク１３０
からボイラ１０へ重質油燃料１３１を送給するライン
に、ラインブレンダ４２１及び高剪断型タービンミキサ
ー４２２を介装し、ラインブレンダ４２１の上流側に水
タンク１５５または塩濃縮水タンク４１２からの水分１
５２、又は濃縮水４１３、及び添加剤タンク４２５から
の界面活性剤を注入して、重質油燃料１３１の性状を調
整したのち、そのままボイラ１０へ送給するようにした
ものである。

【００５８】以上、本発明を図示した実施形態に基づい
て具体的に説明したが、本発明がこれらの実施形態に限
定されず、特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、そ
の構成に種々の変更を加えてよいことはいうまでもな
い。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による重質
油エマルジョン燃料燃焼装置では、燃料の重質油エマル
ジョン燃料を脱水したのち、燃焼炉へ送給するととも
に、脱水した水分の少なくとも一部をボイラの水分利用
系へ送給するように構成したものにおいて、液−液分離
器で脱水した重質油エマルジョン燃料を加熱して脱水す
るようにしたので、脱水に要する熱量を少くして、重質
油エマルジョン燃料焚きボイラに送給する重質油エマル
ジョン燃料中の水分を減少させることができ、ボイラの
効率向上が達成できる。

【００６０】また、本発明により、重質油燃料中に微粒
化した水滴が含まれる状態にして、ボイラに供給するよ
うに構成したので、燃焼炉における重質油燃料の燃焼性
が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態による重質油エマルジ
ョン燃料燃焼装置の系統図、

【図２】本発明の実施の第２形態による重質油エマルジ
ョン燃料燃焼装置の系統図、

【図３】本発明の第１、２実施形態における燃料性状調
整系統の一例を示す系統図、

【図４】本発明の第１実施形態における燃料性状調整系
統の他の構成例を示す系統図、

【図５】従来の重質油エマルジョン燃料燃焼装置の系統
図である。

【符号の説明】

８ ボイラバーナ ９ スーツブロワ １０ ボイラ本体 １１ ボイラ排ガス ２０ 脱硝装置 ３０ 脱じん装置 ４０ 湿式脱硫装置 ５０ 煙突 １００ 燃料タンク １０１ 重質油エマルジョン燃料 １１０ 加熱器 １２０ 蒸発器 １２１ 脱水蒸気 １３０ 貯蔵タンク １３１ 重質油燃料 １４０ 凝縮器 １４１ 油水 １５０ 軽質油分離器 １５１ 軽質油分 １５２ 水分 １５３ 燃焼炉用蒸気 １５４ 軽質油タンク １５５ 水タンク １６０ 再加熱器 ４０１ 予熱器 ４０２ オリフィス ４０３ 液−液分離器 ４０４ 分離水 ４０５ （重質油分）環流ライン ４０６ 重質油分 ４０７ 油水分離器としての重質油分離器 ４０８ 油水分離器としての軽質油分離器 ４０９ 油水分離器としての油吸着塔 ４１０ 塩濃縮器 ４１１ （重質油分）環流ライン ４１２ 塩濃縮タンク ４１３ 濃縮水 ４１４ （濃縮水）注入ライン ４１５ （重質油エマルジョン燃料用）ラインブレンダ ４２０ 循環ポンプ ４２１ （重質油燃料用）ラインブレンダ ４２２ 高剪断型タービンミキサー ４２３ 循環ライン ４２５ 添加剤タンク ４２６ 界面活性剤 ４３０ （濃縮水）注入ライン ４３１ 水分供給ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 緒方 寛 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 橋本 勉 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 金子 祥三 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重質油エマルジョン燃料を加熱器で加熱
   し、蒸発器で脱水したのち燃焼炉へ送給して、燃焼する
   とともに、脱水した水分の少なくとも一部を、前記燃焼
   炉の水分利用系へ送給するようにした重質油エマルジョ
   ン燃料燃焼装置において、燃料タンクから前記加熱器に
   重質油エマルジョン燃料を供給するラインに、前記重質
   油エマルジョン燃料中の油水の１部を脱水する液−液分
   離器を設けたことを特徴とする重質油エマルジョン燃料
   燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記液−液分離器および前記蒸発器で重
   質油エマルジョン燃料より脱水され、前記燃焼炉に送給
   される重質油燃料中の水分が０．５〜１０ｗｔ％、好ま
   しくは１〜５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１の
   重質油エマルジョン燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記燃料タンクから前記液−液分離器に
   重質油エマルジョン燃料を供給するラインに、重質油エ
   マルジョン燃料を５０℃以上、好ましくは７０℃以上に
   加熱する予熱器を設けたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２の重質油エマルジョン燃料燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記予熱器から前記液−液分離器に重質
   油エマルジョン燃料を供給するラインに、重質油エマル
   ジョン燃料を攪拌して、剪断力を加えるラインブレンダ
   を設けたことを特徴とする請求項３の重質油エマルジョ
   ン燃料燃焼装置。
5. 【請求項５】 前記液−液分離器で重質油エマルジョン
   燃料から脱水された分離水の一部を、燃料タンクから前
   記液−液分離器に重質油エマルジョン燃料を供給するラ
   インに注入する還流ラインを設けたことを特徴とする請
   求項１ないし請求項４の重質油エマルジョン燃料燃焼装
   置。
6. 【請求項６】 前記液−液分離器で分離された分離水
   を、水分、軽質油分、および重質油分に分離するととも
   に、分離された水分中の最終油分濃度を１０ｐｐｍ以
   下、好ましくは１ｐｐｍ以下にする油水分離器を設けた
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５の重質油エマ
   ルジョン燃料燃焼装置。
7. 【請求項７】 前記油水分離器で油水から分離された水
   分中の無機塩類を濃縮して、水分から分離する塩濃縮器
   を設けたことを特徴とする請求項６の重質油エマルジョ
   ン燃料燃焼装置。
8. 【請求項８】 前記塩濃縮器で水分から分離された無機
   塩類を濃縮した濃縮水を、燃料タンクから液−液分離器
   に供給される重質油エマルジョン燃料に注入する注入ラ
   インを設けたことを特徴とする請求項７の重質油エマル
   ジョン燃料燃焼装置。
9. 【請求項９】 塩濃縮器により無機塩類を分離した水分
   を、湿式脱流装置に供給する水分供給ラインを設けたこ
   とを特徴とする請求項７の重質油エマルジョン燃料燃焼
   装置。
10. 【請求項１０】 前記液−液分離器で脱水され、前記加
    熱器に供給される重質油エマルジョン燃料中の油水濃度
    が、５〜１５％であることを特徴とする請求項１ないし
    請求項９の重質油エマルジョン燃料燃焼装置。
11. 【請求項１１】 前記加熱器で加熱された重質油エマル
    ジョン燃料中の油水を前記蒸発器で脱水した重質油燃料
    中の油水の比率が、２％以下、好ましくは、１％以下で
    あることを特徴とする請求項１ないし請求項１０の重質
    油エマルジョン燃料燃焼装置。
12. 【請求項１２】 前記蒸発器で脱水した油水を、水分と
    軽質油分に分離する軽質油分離器を設けたことを特徴と
    する請求項１１の重質油エマルジョン燃料燃焼装置。
13. 【請求項１３】 前記燃焼炉に供給時の重質油燃料中の
    油水が、１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下の油
    中水滴型エマルジョンを形成していることを特徴とする
    請求項１ないし１２の重質油エマルジョン燃料燃焼装
    置。
14. 【請求項１４】 重質油燃料を貯蔵する貯蔵タンク内の
    重質油燃料を循環させるために設けられた循環ライン、
    若しくは前記貯蔵タンクから燃焼炉に重質油燃料を供給
    する燃料供給ラインに、重質油燃料に高剪断を付加する
    高剪断付加装置を設けたことを特徴とする請求項１３の
    重質油エマルジョン燃料燃焼装置。
15. 【請求項１５】 重質油燃料中に形成される油中水滴型
    エマルジョンの粒径の均一化、および微粒化を促進する
    界面活性剤を重質油燃料中に添加するための添加剤タン
    クを設けたことを特徴とする請求項１３又は請求項１４
    の重質油エマルジョン燃料燃焼装置。
16. 【請求項１６】 界面活性剤として、ノニオン系界面活
    性剤を使用し、０．５ｗｔ％以下の量を重質油燃料中に
    添加するようにしたことを特徴とする請求項１５の重質
    油エマルジョン燃料燃焼装置。
17. 【請求項１７】 前記循環ライン、若しくは前記燃料供
    給ラインに、前記油水分離器で分離された水分、若しく
    は水分から前記塩濃縮器で無機塩類を濃縮した濃縮水を
    添加することを特徴とする請求項１４の重質油エマルジ
    ョン燃料燃焼装置。
18. 【請求項１８】 前記燃焼炉がボイラ、若しくはガス化
    炉、若しくは液体有機物質を燃料として使用する燃焼炉
    であることを特徴とする請求項１ないし１７の重質油エ
    マルジョン燃料燃焼装置。