JPH1121571A - W/o型重油−水エマルション燃料、このための添加剤、及び乳化装置、並びに重質油類の燃焼方法 - Google Patents
W/o型重油−水エマルション燃料、このための添加剤、及び乳化装置、並びに重質油類の燃焼方法Info
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- JPH1121571A JPH1121571A JP18150997A JP18150997A JPH1121571A JP H1121571 A JPH1121571 A JP H1121571A JP 18150997 A JP18150997 A JP 18150997A JP 18150997 A JP18150997 A JP 18150997A JP H1121571 A JPH1121571 A JP H1121571A
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Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 C重油等を用いた重油−水エマルション燃
料において、長期保存が可能であるとともに80℃以上
の加熱下にも安定に保持でき、また、燃焼効率を改善す
るとともに有害物質の排出を充分に抑制することのでき
るものを提供する。 【解決手段】例えば水酸化ナトリウムと塩化ナトリウム
といった全体が塩基性であって非アンモニア系の無機水
溶性物質を例えば0.3重量%添加する。乳化混合は、
ノズルの先端が、重油の流路の略中央に、重油の流れる
方向に向けて配された混合器1を用いて行う。
料において、長期保存が可能であるとともに80℃以上
の加熱下にも安定に保持でき、また、燃焼効率を改善す
るとともに有害物質の排出を充分に抑制することのでき
るものを提供する。 【解決手段】例えば水酸化ナトリウムと塩化ナトリウム
といった全体が塩基性であって非アンモニア系の無機水
溶性物質を例えば0.3重量%添加する。乳化混合は、
ノズルの先端が、重油の流路の略中央に、重油の流れる
方向に向けて配された混合器1を用いて行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、重油の燃焼特性ま
たは取扱性を改善するために、重油を水とのエマルショ
ンとした重油−水エマルション燃料に関する。また、こ
のためにエマルション化又は燃焼特性の改善を行う添加
剤に関し、このエマルション製造のための乳化装置に関
する。さらには、このようなものを用いる重質油類の燃
焼方法に関する。
たは取扱性を改善するために、重油を水とのエマルショ
ンとした重油−水エマルション燃料に関する。また、こ
のためにエマルション化又は燃焼特性の改善を行う添加
剤に関し、このエマルション製造のための乳化装置に関
する。さらには、このようなものを用いる重質油類の燃
焼方法に関する。
【0002】本発明は、特には、C重油といった重質燃
料油中に水が分散したW/O型(water in oil)型の重
油−水エマルション燃料であって、無機系添加剤を用い
たものに関する。
料油中に水が分散したW/O型(water in oil)型の重
油−水エマルション燃料であって、無機系添加剤を用い
たものに関する。
【0003】
【従来の技術】発電用、大型船舶用、大規模工場のスチ
ーム生成用等に用いられる大型のボイラーにおいては、
B重油又はC重油といった重質の重油が主として用いら
れる。これら重質の重油は、ボイラー燃焼の際80℃以
上に加熱する必要があるものの安価であるためである。
ーム生成用等に用いられる大型のボイラーにおいては、
B重油又はC重油といった重質の重油が主として用いら
れる。これら重質の重油は、ボイラー燃焼の際80℃以
上に加熱する必要があるものの安価であるためである。
【0004】しかし、これら重質の燃料油は、ガスや軽
質の燃料油に比べて、硫黄分等の含有量が元来高いのみ
ならず、完全燃焼をさせることが困難であるため、窒素
酸化物、一酸化炭素、煤煙等の不完全燃焼生成物が多く
生成し、大気汚染の原因となっていた。このような大気
汚染に対する防止対策を講じず、汚染が増大するままに
放置するならば、人類のみならず地球上の動植物の生存
をも脅かすであろう。
質の燃料油に比べて、硫黄分等の含有量が元来高いのみ
ならず、完全燃焼をさせることが困難であるため、窒素
酸化物、一酸化炭素、煤煙等の不完全燃焼生成物が多く
生成し、大気汚染の原因となっていた。このような大気
汚染に対する防止対策を講じず、汚染が増大するままに
放置するならば、人類のみならず地球上の動植物の生存
をも脅かすであろう。
【0005】そのため、ボイラーの改良とともに、脱硫
装置や煤煙除去装置といった公害防止装置の設置が行わ
れている。
装置や煤煙除去装置といった公害防止装置の設置が行わ
れている。
【0006】しかし、このような公害防止装置は、かな
りの設備費、維持費、及び管理のための労力を要する。
また、有害物質の除去効率においても完全とは言えな
い。
りの設備費、維持費、及び管理のための労力を要する。
また、有害物質の除去効率においても完全とは言えな
い。
【0007】さらに、ボイラー中の燃焼が完全燃焼に至
らないため、ボイラーや排気管に不完全燃焼生成物が付
着して、ボイラー設備に悪影響を及ぼすので、維持費の
増大のみならず、熱効率の低下の原因となっていた。
らないため、ボイラーや排気管に不完全燃焼生成物が付
着して、ボイラー設備に悪影響を及ぼすので、維持費の
増大のみならず、熱効率の低下の原因となっていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】重油中に水を分散させ
て、重油−水エマルション燃料とした場合に、燃焼効率
が高くなることは、以前から知られており、乳化剤(界
面活性剤)を用いる方法や、強力な機械的混合を用いる
方法が試みられ、一部実用化されている。
て、重油−水エマルション燃料とした場合に、燃焼効率
が高くなることは、以前から知られており、乳化剤(界
面活性剤)を用いる方法や、強力な機械的混合を用いる
方法が試みられ、一部実用化されている。
【0009】しかし、乳化剤により分散させたエマルシ
ョン燃料では、C重油用の燃焼装置を用いた場合に、ボ
イラーへの供給の前に80℃以上に加熱するC重油用の
燃焼装置の予備タンク中で、重油と水とが分離を起こし
てしまうという問題があった。
ョン燃料では、C重油用の燃焼装置を用いた場合に、ボ
イラーへの供給の前に80℃以上に加熱するC重油用の
燃焼装置の予備タンク中で、重油と水とが分離を起こし
てしまうという問題があった。
【0010】また、機械的な混合を用いる場合には、ボ
イラーへの供給直前に攪拌混合されるよう燃焼装置に混
合攪拌装置を付属させなければならず、設備投資及び維
持管理のための負担が大きい。
イラーへの供給直前に攪拌混合されるよう燃焼装置に混
合攪拌装置を付属させなければならず、設備投資及び維
持管理のための負担が大きい。
【0011】さらに、上記従来の方法では、硫黄酸化物
の排出を抑制することは全く期待できない。
の排出を抑制することは全く期待できない。
【0012】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、長期保存が可能であるとともに80℃以上の加
熱下にも安定に保持でき、また、燃焼効率を改善すると
ともに有害物質の排出を充分に抑制することのできる重
油−水エマルション燃料を提供するものである。
であり、長期保存が可能であるとともに80℃以上の加
熱下にも安定に保持でき、また、燃焼効率を改善すると
ともに有害物質の排出を充分に抑制することのできる重
油−水エマルション燃料を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の重油−水
エマルション燃料においては、C重油等の重油中に水を
分散させたW/O型の重油−水エマルション燃料であっ
て、水の相を1〜70体積%含み、水溶性かつ非アンモ
ニア系である、無機塩基及び無機塩、又はこれらのいず
れかからなる添加剤を、無機塩基及び無機塩の合計で水
の相の中に0.3〜40重量%含み、室温において水の
相が実質的に20μm以下の直径をなして安定に分散さ
れていることを特徴とする。
エマルション燃料においては、C重油等の重油中に水を
分散させたW/O型の重油−水エマルション燃料であっ
て、水の相を1〜70体積%含み、水溶性かつ非アンモ
ニア系である、無機塩基及び無機塩、又はこれらのいず
れかからなる添加剤を、無機塩基及び無機塩の合計で水
の相の中に0.3〜40重量%含み、室温において水の
相が実質的に20μm以下の直径をなして安定に分散さ
れていることを特徴とする。
【0014】上記構成により、長期保存が可能であると
ともに80℃以上の加熱下にも安定に保持でき、また、
燃焼特性を改善することができる請求項2記載の重油−
水エマルション燃料においては、請求項1記載の重油−
水エマルション燃料において、前記添加剤として、無機
塩基、又は塩基性の無機塩を、エマルション燃料全体に
対して0.2重量%以上含むことを特徴とする。
ともに80℃以上の加熱下にも安定に保持でき、また、
燃焼特性を改善することができる請求項2記載の重油−
水エマルション燃料においては、請求項1記載の重油−
水エマルション燃料において、前記添加剤として、無機
塩基、又は塩基性の無機塩を、エマルション燃料全体に
対して0.2重量%以上含むことを特徴とする。
【0015】上記構成により、硫黄酸化物を吸収して排
出を抑制することができ、配管の腐蝕を抑制することが
できる。
出を抑制することができ、配管の腐蝕を抑制することが
できる。
【0016】請求項3記載の重油−水エマルション燃料
においては、請求項2記載の重油−水エマルション燃料
において、前記添加剤が水酸化ナトリウムと塩化ナトリ
ウムとからなることを特徴とする。
においては、請求項2記載の重油−水エマルション燃料
において、前記添加剤が水酸化ナトリウムと塩化ナトリ
ウムとからなることを特徴とする。
【0017】上記構成により、無機添加剤の添加により
生成する灰分がボイラーや排気管の壁にこびりつくこと
が少ない。そのため、無機添加剤の添加による弊害が充
分にに防止される。
生成する灰分がボイラーや排気管の壁にこびりつくこと
が少ない。そのため、無機添加剤の添加による弊害が充
分にに防止される。
【0018】請求項4記載の重油−水エマルション燃料
においては、請求項1記載の重油−水エマルション燃料
において、前記添加剤が塩化カルシウムからなることを
特徴とする。
においては、請求項1記載の重油−水エマルション燃料
において、前記添加剤が塩化カルシウムからなることを
特徴とする。
【0019】請求項5記載の重油−水エマルション燃料
用の添加剤においては、C重油等の重油中に水を分散さ
せてW/O型の重油−水エマルション燃料を生成するた
めの添加剤であって、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化ナトリウム、
塩化カリウム、及び塩化カルシウムからなる群から選ば
れる少なくとも一つの化合物からなることを特徴とす
る。
用の添加剤においては、C重油等の重油中に水を分散さ
せてW/O型の重油−水エマルション燃料を生成するた
めの添加剤であって、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化ナトリウム、
塩化カリウム、及び塩化カルシウムからなる群から選ば
れる少なくとも一つの化合物からなることを特徴とす
る。
【0020】請求項6記載の重油−水エマルション燃料
生成用の乳化装置においては、C重油といった高粘性の
重油中に、水または水溶液を分散させてW/O型の重油
−水エマルション燃料を生成するための乳化装置であっ
て、この水または水溶液を重油中に供給するためのノズ
ルの先端が、重油の流路の略中央に、重油の流れる方向
に向けて配され、前記ノズルにより混合された重油−水
混合物が、じゃま板が備えられた流路中または蛇行した
流路中でさらに混合されることを特徴とする。
生成用の乳化装置においては、C重油といった高粘性の
重油中に、水または水溶液を分散させてW/O型の重油
−水エマルション燃料を生成するための乳化装置であっ
て、この水または水溶液を重油中に供給するためのノズ
ルの先端が、重油の流路の略中央に、重油の流れる方向
に向けて配され、前記ノズルにより混合された重油−水
混合物が、じゃま板が備えられた流路中または蛇行した
流路中でさらに混合されることを特徴とする。
【0021】上記構成により、高粘度の重油に対して、
親和性に乏しく低粘度の水または添加剤水溶液を容易か
つ確実に混合することができ、回転攪拌羽根やかみ合わ
せギアといった複雑な攪拌装置を必要としない。したが
って、低コスト及び高い信頼性を実現することができ
る。
親和性に乏しく低粘度の水または添加剤水溶液を容易か
つ確実に混合することができ、回転攪拌羽根やかみ合わ
せギアといった複雑な攪拌装置を必要としない。したが
って、低コスト及び高い信頼性を実現することができ
る。
【0022】請求項7記載の重質油類の燃焼方法におい
ては、C重油や、オイルサンドからの重質油といった重
質油類に無機水溶液を分散させて燃焼させる重質油類の
燃焼方法であって、重質油類と無機水溶液との混合物中
に無機水溶液が1〜70体積%含まれ、この混合物中
に、水溶性無機物が0.1〜5重量%含まれるように配
合して混合した後に、得られた配合混合物を80℃以上
の温度で一旦保持してから燃焼炉に供給することを特徴
とする。
ては、C重油や、オイルサンドからの重質油といった重
質油類に無機水溶液を分散させて燃焼させる重質油類の
燃焼方法であって、重質油類と無機水溶液との混合物中
に無機水溶液が1〜70体積%含まれ、この混合物中
に、水溶性無機物が0.1〜5重量%含まれるように配
合して混合した後に、得られた配合混合物を80℃以上
の温度で一旦保持してから燃焼炉に供給することを特徴
とする。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の重油−水エマルション燃
料は、C重油等の重油中に水を分散させたW/O型の重
油−水エマルション燃料であって、水の相を1〜70体
積%、好ましくは20〜50体積%、より好ましくは1
0〜30体積%含み、適当な無機添加剤を水の相の中に
0.3〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、より
好ましくは10〜30重量%含むものであり、長期保存
可能な安定なエマルションを形成している。
料は、C重油等の重油中に水を分散させたW/O型の重
油−水エマルション燃料であって、水の相を1〜70体
積%、好ましくは20〜50体積%、より好ましくは1
0〜30体積%含み、適当な無機添加剤を水の相の中に
0.3〜40重量%、好ましくは1〜30重量%、より
好ましくは10〜30重量%含むものであり、長期保存
可能な安定なエマルションを形成している。
【0024】重油−水エマルション燃料全体に対する無
機添加剤の添加量は、0.2〜10重量%、好ましくは
0.3〜5重量%である。
機添加剤の添加量は、0.2〜10重量%、好ましくは
0.3〜5重量%である。
【0025】用いる重油としては、常温で流動性の低い
C重油が適している。しかし、オイルサンドから得られ
る重質油であっても全く同様に用いることができる。
C重油が適している。しかし、オイルサンドから得られ
る重質油であっても全く同様に用いることができる。
【0026】本発明の添加剤に用いる、無機塩基及び無
機塩としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭
酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カ
リウム、及び塩化カルシウムが好ましいものとして挙げ
られる。これらは、水溶性であり、安価である。
機塩としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭
酸ナトリウム、炭酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カ
リウム、及び塩化カルシウムが好ましいものとして挙げ
られる。これらは、水溶性であり、安価である。
【0027】本発明の添加剤としては、上記の中から、
水酸化ナトリウムや炭酸カリウムといった無機塩基又は
塩基性無機塩を選択して用いるのが好ましい。特には、
水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムとを併用するのが好
ましい。
水酸化ナトリウムや炭酸カリウムといった無機塩基又は
塩基性無機塩を選択して用いるのが好ましい。特には、
水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムとを併用するのが好
ましい。
【0028】水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムとを併
用する場合の好ましい配合としては、例えば、水の相の
体積%が10〜30体積%であり、水の相における水酸
化ナトリウム及び塩化ナトリウムの濃度が、いずれも1
0〜20重量%である。
用する場合の好ましい配合としては、例えば、水の相の
体積%が10〜30体積%であり、水の相における水酸
化ナトリウム及び塩化ナトリウムの濃度が、いずれも1
0〜20重量%である。
【0029】本発明の添加剤を含む水と、C重油とを混
合する際には、水の温度を30〜80℃とするのが好ま
しい。
合する際には、水の温度を30〜80℃とするのが好ま
しい。
【0030】以下に本発明の実施例について説明する。
【0031】<添加剤>添加剤として、水酸化ナトリウ
ムと塩化ナトリウムとを併用した。特に、表1のような
組成及び性状の水溶液にして用いた。
ムと塩化ナトリウムとを併用した。特に、表1のような
組成及び性状の水溶液にして用いた。
【0032】
【表1】 <重油−水エマルション燃料の製造>表1の添加剤水溶
液を、まず水に添加混合し、次いで、添加剤を含む水を
C重油に添加混合することにより、重油−水エマルショ
ン燃料を製造した。
液を、まず水に添加混合し、次いで、添加剤を含む水を
C重油に添加混合することにより、重油−水エマルショ
ン燃料を製造した。
【0033】エマルション燃料製造の際、C重油と水と
の合計体積に対する水の体積の割合を20、30、及び
50%としたものを、それぞれ、実施例1〜3とした。
いずれも、表1の添加剤水溶液の正味重量、すなわち、
水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムの合計重量が、重油
−水エマルション燃料全体の重量の0.3%となるよう
に添加した。
の合計体積に対する水の体積の割合を20、30、及び
50%としたものを、それぞれ、実施例1〜3とした。
いずれも、表1の添加剤水溶液の正味重量、すなわち、
水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムの合計重量が、重油
−水エマルション燃料全体の重量の0.3%となるよう
に添加した。
【0034】このような重油−水エマルション燃料の製
造に用いた乳化装置について、図1〜4により説明す
る。
造に用いた乳化装置について、図1〜4により説明す
る。
【0035】図1に、乳化装置の配管図を示す。
【0036】図に示すように、水の供給配管31に、添
加剤の濃厚水溶液の供給配管32が、ノズル混合器10
において合流しており、さらに、このノズル混合器10
からの、添加剤入りの水の供給配管33が、ノズル混合
器1において、C重油供給配管34に合流している。そ
して、ノズル混合器1からのC重油−水混合物用配管3
5の中途には、インラインミキサー2が二つ直列に挿入
されている。
加剤の濃厚水溶液の供給配管32が、ノズル混合器10
において合流しており、さらに、このノズル混合器10
からの、添加剤入りの水の供給配管33が、ノズル混合
器1において、C重油供給配管34に合流している。そ
して、ノズル混合器1からのC重油−水混合物用配管3
5の中途には、インラインミキサー2が二つ直列に挿入
されている。
【0037】また、図に示すように、ポンプP1、P2
及びP3が、それぞれ、供給配管32、33及び35に
設けられ、自動バルブV1、V2、V3及びV4が、そ
れぞれ、供給配管31、33、34及び35に設けられ
ている。さらに、自動コントロールニードルバルブNV
1及びNV2が、供給配管32及び33におけるノズル
混合器10、1の手前に設けられている。これらポンプ
及びバルブにより所定混合比を実現するための定量供給
が実現する。
及びP3が、それぞれ、供給配管32、33及び35に
設けられ、自動バルブV1、V2、V3及びV4が、そ
れぞれ、供給配管31、33、34及び35に設けられ
ている。さらに、自動コントロールニードルバルブNV
1及びNV2が、供給配管32及び33におけるノズル
混合器10、1の手前に設けられている。これらポンプ
及びバルブにより所定混合比を実現するための定量供給
が実現する。
【0038】図2に、ノズル混合器1について断面斜視
図により示す。添加剤入りの水をC重油中に混合するた
めのノズル混合器1について示すが、添加剤濃厚水溶液
を水中に混合するノズル混合器10も全く同一の構造で
ある。
図により示す。添加剤入りの水をC重油中に混合するた
めのノズル混合器1について示すが、添加剤濃厚水溶液
を水中に混合するノズル混合器10も全く同一の構造で
ある。
【0039】図2に示すように、C重油の供給配管34
と、これと略同一径のC重油−水混合物用配管35とが
これら配管より径のひとまわり大きいジョイント部12
により接続する。このジョイント部12には、配管34
及び35と略直交するように、これら配管34、35よ
り径の小さい添加剤入り水の供給配管33が貫通する。
と、これと略同一径のC重油−水混合物用配管35とが
これら配管より径のひとまわり大きいジョイント部12
により接続する。このジョイント部12には、配管34
及び35と略直交するように、これら配管34、35よ
り径の小さい添加剤入り水の供給配管33が貫通する。
【0040】ジョイント部12において、配管34から
配管35へと流れるC重油は、この流路の略中央部を遮
るように配された配管33の両側(図の紙面の手前側及
び奥側)を迂回することとなる。
配管35へと流れるC重油は、この流路の略中央部を遮
るように配された配管33の両側(図の紙面の手前側及
び奥側)を迂回することとなる。
【0041】ジョイント部12のキャビティー内に横た
わる配管33にあって、C重油供給流路全体の略中央に
相当する位置には、配管35の側すなわち下流側に先端
を向けた添加ノズル11が設けられている。この添加ノ
ズル11により、C重油の供給経路の略中央に、配管3
3からの添加剤入り水が添加される。
わる配管33にあって、C重油供給流路全体の略中央に
相当する位置には、配管35の側すなわち下流側に先端
を向けた添加ノズル11が設けられている。この添加ノ
ズル11により、C重油の供給経路の略中央に、配管3
3からの添加剤入り水が添加される。
【0042】一方、ジョイント部12を貫通して外に出
た配管33の先端(通常下端となるように配置される)
は、ドレイン抜きのためのめくらネジキャップ13によ
り封鎖されている。
た配管33の先端(通常下端となるように配置される)
は、ドレイン抜きのためのめくらネジキャップ13によ
り封鎖されている。
【0043】図3及び図4には、それぞれ、インライン
ミキサー2の断面斜視図及び径方向断面図を示す。図3
の断面斜視図は、配管流路方向に、配管中心軸よりも少
し手前で切断したものである。配管22内には練り羽型
の固定攪拌羽根(じゃま板)21が複数配され、これに
より、配管中を通過する液体が攪拌混合される。各固定
攪拌羽根21は、径方向断面において配管22内を2分
する線分状であって、配管流路方向の所定の長さの間に
この線分が徐々に180度まで回転して描かれるような
リボン状をなしている。隣接する固定攪拌羽根21は、
配管流路中心部で互いに接するが、両固定攪拌羽根21
のエッジが互いに直交するように配される。
ミキサー2の断面斜視図及び径方向断面図を示す。図3
の断面斜視図は、配管流路方向に、配管中心軸よりも少
し手前で切断したものである。配管22内には練り羽型
の固定攪拌羽根(じゃま板)21が複数配され、これに
より、配管中を通過する液体が攪拌混合される。各固定
攪拌羽根21は、径方向断面において配管22内を2分
する線分状であって、配管流路方向の所定の長さの間に
この線分が徐々に180度まで回転して描かれるような
リボン状をなしている。隣接する固定攪拌羽根21は、
配管流路中心部で互いに接するが、両固定攪拌羽根21
のエッジが互いに直交するように配される。
【0044】乳化装置が上記のような構成であるため、
高粘度のC重油と、低粘度の添加剤入りの水とが、シン
プルで合理的なノズル混合器1およびインラインミキサ
ー2により、容易かつ確実に混合される。特に、ポンプ
による送液以外の外力を必要とせず、回転攪拌羽根やか
み合わせギアといった複雑な攪拌装置を必要としない。
したがって、低コスト及び高い信頼性を実現することが
できる。
高粘度のC重油と、低粘度の添加剤入りの水とが、シン
プルで合理的なノズル混合器1およびインラインミキサ
ー2により、容易かつ確実に混合される。特に、ポンプ
による送液以外の外力を必要とせず、回転攪拌羽根やか
み合わせギアといった複雑な攪拌装置を必要としない。
したがって、低コスト及び高い信頼性を実現することが
できる。
【0045】<燃料分析値>実施例1〜3の重油−水エ
マルション燃料の分析値を、C重油の分析値とともに、
表2に示す。分析は、(社)日本エネルギー学会分析室
に依頼して行った。
マルション燃料の分析値を、C重油の分析値とともに、
表2に示す。分析は、(社)日本エネルギー学会分析室
に依頼して行った。
【0046】
【表2】 上記表2における最下段の動粘度の値から、重油−水エ
マルション燃料の粘度がC重油よりも高くなっているこ
とが知られる。このように粘度が高くなっていること
が、以下に説明するような安定なエマルションを形成し
た重要な原因であると考えられる。
マルション燃料の粘度がC重油よりも高くなっているこ
とが知られる。このように粘度が高くなっていること
が、以下に説明するような安定なエマルションを形成し
た重要な原因であると考えられる。
【0047】<エマルション安定性の評価>次に、実施
例3と同様の組成の重油−水エマルション燃料につい
て、遠心分離試験及び顕微鏡撮影による試験を行った。
例3と同様の組成の重油−水エマルション燃料につい
て、遠心分離試験及び顕微鏡撮影による試験を行った。
【0048】これらの試験は、(社)日本海事検定協会
を通じて理化学研究所大阪支所に依頼して行った。これ
らの試験のためのエマルション燃料の調製は、表1のC
重油に80℃の水を当量加え、表1の組成の添加剤を正
味重量で0.3%添加し、ミキサーで混合することによ
り行った。この後、25℃にて7日間保管後に試験に供
した。
を通じて理化学研究所大阪支所に依頼して行った。これ
らの試験のためのエマルション燃料の調製は、表1のC
重油に80℃の水を当量加え、表1の組成の添加剤を正
味重量で0.3%添加し、ミキサーで混合することによ
り行った。この後、25℃にて7日間保管後に試験に供
した。
【0049】遠心分離試験は、以下のように行った。エ
マルション燃料100mlを60℃または80℃の水浴
で20分加熱後、60±2℃または80±2℃に調整し
た遠心分離器にて600G(600×重力加速度)で2
0分間回転させた。そして、分離した水の容量を読み取
った。
マルション燃料100mlを60℃または80℃の水浴
で20分加熱後、60±2℃または80±2℃に調整し
た遠心分離器にて600G(600×重力加速度)で2
0分間回転させた。そして、分離した水の容量を読み取
った。
【0050】遠心分離試験の結果を表3に示す。
【0051】
【表3】 顕微鏡撮影の結果を図5に示す。観察温度は25℃であ
る。水の相が10μm以下の直径をなして安定に分散さ
れていることが知られる。
る。水の相が10μm以下の直径をなして安定に分散さ
れていることが知られる。
【0052】これらの結果から知られるように、本実施
例の重油−水エマルション燃料は極めて安定なエマルシ
ョンを形成する。
例の重油−水エマルション燃料は極めて安定なエマルシ
ョンを形成する。
【0053】<試験炉燃焼試験>次に、実施例2の重油
−水エマルション燃料について、燃焼試験を行った。
−水エマルション燃料について、燃焼試験を行った。
【0054】燃焼試験は、中外炉工業(株)燃焼研究所
に依頼して行った。試験炉は、同研究所6号炉であり、
使用バーナーはPLB−5E8であった。炉の温度は1
000℃前後とし、燃焼状態の外観を目視観察するとと
もに、排ガスについて、計測機器により測定した。排ガ
ス中のスモーク(煤煙)濃度は、スモークテスターによ
る指示値である。
に依頼して行った。試験炉は、同研究所6号炉であり、
使用バーナーはPLB−5E8であった。炉の温度は1
000℃前後とし、燃焼状態の外観を目視観察するとと
もに、排ガスについて、計測機器により測定した。排ガ
ス中のスモーク(煤煙)濃度は、スモークテスターによ
る指示値である。
【0055】上記中外炉工業(株)燃焼研究所の試験報
告書(作成日平成6年1月17日)によると、実施例の
重油−水エマルション燃料について、C重油(単独)と
比較した場合の特長は以下のとおりであった。
告書(作成日平成6年1月17日)によると、実施例の
重油−水エマルション燃料について、C重油(単独)と
比較した場合の特長は以下のとおりであった。
【0056】(1) 低い空気比(m=1.02、炉内残留
酸素濃度0.4〜0.6%)で燃焼してもスモーク濃度
はNo.1と低い。C重油は、より高い空気比(m=
1.05、炉内残留酸素濃度0.9%)で燃焼してもス
モーク濃度はNo.3である。したがって、重油−水エ
マルション燃料はより低い空気比での燃焼が可能であ
る。
酸素濃度0.4〜0.6%)で燃焼してもスモーク濃度
はNo.1と低い。C重油は、より高い空気比(m=
1.05、炉内残留酸素濃度0.9%)で燃焼してもス
モーク濃度はNo.3である。したがって、重油−水エ
マルション燃料はより低い空気比での燃焼が可能であ
る。
【0057】ここで、空気比mとは、燃料の完全燃焼に
必要な酸素量に対する供給された空気の酸素量の比であ
る。また、炉内残留酸素濃度は排ガスについての実測値
である。
必要な酸素量に対する供給された空気の酸素量の比であ
る。また、炉内残留酸素濃度は排ガスについての実測値
である。
【0058】(2) フレームの形が良く、C重油特有の火
の粉の飛ぶ燃焼状態はなかった。ここで、火の粉の飛ぶ
燃焼状態とは、一部の粗大油滴が火炎の外で単一の油滴
として燃焼することをいう。
の粉の飛ぶ燃焼状態はなかった。ここで、火の粉の飛ぶ
燃焼状態とは、一部の粗大油滴が火炎の外で単一の油滴
として燃焼することをいう。
【0059】(3) フレームの輝度が減少し、やや淡いオ
レンジ色のフレームとなった。このような火炎輝度の低
下は、水性ガス反応によるものである。水性ガス反応が
起きるということは、エマルション化が完全であったと
いうことである。
レンジ色のフレームとなった。このような火炎輝度の低
下は、水性ガス反応によるものである。水性ガス反応が
起きるということは、エマルション化が完全であったと
いうことである。
【0060】(4) フレームは、径が大きく長さが短い。
【0061】(5) ゲル化して粘度が高い。
【0062】一方、排ガスの窒素酸化物濃度は、C重油
に比べ8〜10%高い(11%酸素濃度での試験)。こ
れは、燃焼速度が速くなったために、タイル温度、火炎
温度が高くなったためと考えられる。
に比べ8〜10%高い(11%酸素濃度での試験)。こ
れは、燃焼速度が速くなったために、タイル温度、火炎
温度が高くなったためと考えられる。
【0063】しかし、窒素酸化物排出濃度は、燃焼条件
やボイラーの若干の改良により、C重油と同程度または
それ以下にすることが可能であるに違いないと考える。
窒素酸化物濃度の若干の上昇は、異常燃焼といった燃焼
特性不良に起因したものでなく、上記したように燃焼速
度の向上に起因したものと考えられるからである。
やボイラーの若干の改良により、C重油と同程度または
それ以下にすることが可能であるに違いないと考える。
窒素酸化物濃度の若干の上昇は、異常燃焼といった燃焼
特性不良に起因したものでなく、上記したように燃焼速
度の向上に起因したものと考えられるからである。
【0064】表4には、上記燃焼試験の詳細なデータを
示す。
示す。
【0065】
【表4】 上記表4では省略したが、オイル流量は、13.2〜1
3.4リットル/h、オイルの吐出圧は0.22kg/
cm2、オイル保持温度は101〜104℃、バーナー
目盛りは6.5であった。また、燃焼容量は、8.15
〜8.27×104Kcal/リットルであり、炉内圧
力は、4〜5Torrであった。燃焼空気のオリフィス
前の圧力及び温度は、750Torr及び20℃であっ
た。
3.4リットル/h、オイルの吐出圧は0.22kg/
cm2、オイル保持温度は101〜104℃、バーナー
目盛りは6.5であった。また、燃焼容量は、8.15
〜8.27×104Kcal/リットルであり、炉内圧
力は、4〜5Torrであった。燃焼空気のオリフィス
前の圧力及び温度は、750Torr及び20℃であっ
た。
【0066】<実機燃焼試験>次に、C重油用の実機燃
焼炉を用いて、本発明のエマルション燃料について燃焼
試験を行った。試験を行った燃焼炉は大規模な工場で実
際に稼働しているものである。
焼炉を用いて、本発明のエマルション燃料について燃焼
試験を行った。試験を行った燃焼炉は大規模な工場で実
際に稼働しているものである。
【0067】本試験においては、水酸化ナトリウムと塩
化ナトリウムの濃度をいずれも15重量%としたものを
C重油に混合する水溶液として用いた。C重油と水との
混合は、上記の乳化装置を用いて、水を80℃に加熱し
て行った。
化ナトリウムの濃度をいずれも15重量%としたものを
C重油に混合する水溶液として用いた。C重油と水との
混合は、上記の乳化装置を用いて、水を80℃に加熱し
て行った。
【0068】試験に用いた燃焼炉は、汽車製造(株)製
の55t型である。燃焼炉の運転条件は、C重油用の最
適条件のままに一定とした。
の55t型である。燃焼炉の運転条件は、C重油用の最
適条件のままに一定とした。
【0069】C重油と上記添加剤入り水溶液との配合を
変化させて燃焼を行い、排出ガス中の窒素酸化物(NO
x)の濃度及び酸素濃度を測定した。その結果を図6及
び図7に示す。図6及び図7は、それぞれ、脱硫装置通
過前及び通過後の結果である。
変化させて燃焼を行い、排出ガス中の窒素酸化物(NO
x)の濃度及び酸素濃度を測定した。その結果を図6及
び図7に示す。図6及び図7は、それぞれ、脱硫装置通
過前及び通過後の結果である。
【0070】図6及び図7に示されるように、本発明の
エマルション燃料を用いた場合、窒素酸化物の濃度が低
下した。特に、C重油と水溶液の体積比が、3000/
600〜2800/1000である場合に顕著な効果が
見られた。
エマルション燃料を用いた場合、窒素酸化物の濃度が低
下した。特に、C重油と水溶液の体積比が、3000/
600〜2800/1000である場合に顕著な効果が
見られた。
【0071】図6において、酸素の濃度は測定値にぶれ
が極端に大きかったものであり、単に参考データとして
示した。C重油と水の体積比が2700/1000の場
合の結果を見るならば、全く酸素濃度が低下していない
にも関わらず窒素酸化物の濃度が顕著に低下しているこ
とが知られ、このことから、図6及び7に示される窒素
酸化物濃度の低下は、酸素濃度の低下によるものでない
ことが知られる。
が極端に大きかったものであり、単に参考データとして
示した。C重油と水の体積比が2700/1000の場
合の結果を見るならば、全く酸素濃度が低下していない
にも関わらず窒素酸化物の濃度が顕著に低下しているこ
とが知られ、このことから、図6及び7に示される窒素
酸化物濃度の低下は、酸素濃度の低下によるものでない
ことが知られる。
【0072】この実機試験の結果は、前記の、試験炉に
おける結果と食い違うようにも思えるが、試験炉におい
ては、燃焼条件が必ずしも適切でなかったために窒素酸
化物濃度の低下が見られなかったものと考えられる。
おける結果と食い違うようにも思えるが、試験炉におい
ては、燃焼条件が必ずしも適切でなかったために窒素酸
化物濃度の低下が見られなかったものと考えられる。
【0073】上記の実機燃焼試験では、ボイラー壁面、
特には熱交換器すすの付着がほとんど見られず、このた
め熱効率の顕著な向上が見られた。このように、すすの
付着が防止されるので、本発明のエマルション燃料によ
るとすす落としの労力が不要となる。
特には熱交換器すすの付着がほとんど見られず、このた
め熱効率の顕著な向上が見られた。このように、すすの
付着が防止されるので、本発明のエマルション燃料によ
るとすす落としの労力が不要となる。
【0074】また、データは示さないが硫黄酸化物の排
出が劇的に低減された。
出が劇的に低減された。
【0075】なお、燃焼の際の炎の状態を観察するなら
ば、C重油単独の場合に比べて、炎の伸びが良く、色も
より青くなっており、このことからも燃焼状態が改善さ
れていることが知られた。
ば、C重油単独の場合に比べて、炎の伸びが良く、色も
より青くなっており、このことからも燃焼状態が改善さ
れていることが知られた。
【0076】上記実施例はC重油についての実験例のみ
示したが、C重油以外にも、石炭微粒化物を重油中に分
散させたCOM燃料(Coal Oil Mixture)や、オイルサ
ンドからの重質油(オリノコタール)についても、同様
に乳化させたところ、1週間放置後にも全く分離は見ら
れず、安定なエマルションであった。したがって、C重
油に代えて、これらの燃料油を用いてエマルション燃料
を得た場合にも上記実施例と全く同様の効果が得られ
る。
示したが、C重油以外にも、石炭微粒化物を重油中に分
散させたCOM燃料(Coal Oil Mixture)や、オイルサ
ンドからの重質油(オリノコタール)についても、同様
に乳化させたところ、1週間放置後にも全く分離は見ら
れず、安定なエマルションであった。したがって、C重
油に代えて、これらの燃料油を用いてエマルション燃料
を得た場合にも上記実施例と全く同様の効果が得られ
る。
【0077】
【発明の効果】C重油等を用いた重油−水エマルション
燃料において、長期保存が可能であるとともに80℃以
上の加熱下にも安定に保持でき、また、燃焼効率を改善
するとともに有害物質の排出を充分に抑制することので
きるものを提供する。
燃料において、長期保存が可能であるとともに80℃以
上の加熱下にも安定に保持でき、また、燃焼効率を改善
するとともに有害物質の排出を充分に抑制することので
きるものを提供する。
【図1】重油−水エマルション燃料の調製のための乳化
装置を示す配管図である。
装置を示す配管図である。
【図2】図1の乳化装置の添加ノズルを示す断面斜視図
である。
である。
【図3】図1の乳化装置のインラインミキサーを示す断
面斜視図である。
面斜視図である。
【図4】図1の乳化装置のインラインミキサーを示す径
方向断面図である。
方向断面図である。
【図5】実施例の重油−水エマルション燃料の顕微鏡写
真である。
真である。
【図6】実機燃焼試験における排出ガス中の窒素酸化物
濃度を示すグラフである。脱硫装置通過前の測定結果を
示す。
濃度を示すグラフである。脱硫装置通過前の測定結果を
示す。
【図7】図6と同様、実機燃焼試験における排出ガス中
の窒素酸化物濃度を示すグラフである。脱硫装置通過後
の測定結果を示す。
の窒素酸化物濃度を示すグラフである。脱硫装置通過後
の測定結果を示す。
1,10 ノズル混合器 11 ノズル 12 主配管のジョイント部 13 ドレイン用めくらネジキャップ 2 インラインミキサー 21 固定攪拌羽根 31,32,33,34,35 配管 V1,V2,V3,V4 自動バルブ NV1,NV2 自動コントロールニードルバルブ P1,P2,P3 ポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年7月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【図1】
【図2】
【図3】
【図5】
【図6】
【図7】
Claims (7)
- 【請求項1】C重油等の重油中に水を分散させたW/O
型の重油−水エマルション燃料であって、 水の相を1〜70体積%含み、 水溶性かつ非アンモニア系である、無機塩基及び無機
塩、又はこれらのいずれかからなる添加剤を、無機塩基
及び無機塩の合計で水の相の中に0.3〜40重量%含
み、 室温において水の相が実質的に20μm以下の直径をな
して安定に分散されていることを特徴とする重油−水エ
マルション燃料。 - 【請求項2】請求項1記載の重油−水エマルション燃料
において、 前記添加剤として、無機塩基、又は塩基性の無機塩を、
エマルション燃料全体に対して0.2重量%以上含むこ
とを特徴とする重油−水エマルション燃料。 - 【請求項3】請求項2記載の重油−水エマルション燃料
において、 前記添加剤が水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムとから
なることを特徴とする重油−水エマルション燃料。 - 【請求項4】請求項1記載の重油−水エマルション燃料
において、 前記添加剤が塩化カルシウムからなることを特徴とする
重油−水エマルション燃料。 - 【請求項5】C重油等の重油中に水を分散させてW/O
型の重油−水エマルション燃料を生成するための添加剤
であって、 水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、
炭酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、及び塩
化カルシウムからなる群から選ばれる少なくとも一つの
化合物からなることを特徴とする重油−水エマルション
燃料用の添加剤。 - 【請求項6】C重油といった高粘性の重油中に、水また
は水溶液を分散させてW/O型の重油−水エマルション
燃料を生成するための乳化装置であって、 この水または水溶液を重油中に供給するためのノズルの
先端が、重油の流路の略中央に、重油の流れる方向に向
けて配され、 前記ノズルにより混合された重油−水混合物が、じゃま
板が備えられた流路中または蛇行した流路中でさらに混
合されることを特徴とする重油−水エマルション燃料生
成用の乳化装置。 - 【請求項7】C重油や、オイルサンドからの重質油とい
った重質油類に無機水溶液を分散させて燃焼させる重質
油類の燃焼方法であって、 重質油類と無機水溶液との混合物中に無機水溶液が1〜
70体積%含まれ、この混合物中に、水溶性無機物が
0.1〜5重量%含まれるように配合して混合した後
に、得られた配合混合物を80℃以上の温度で一旦保持
してから燃焼炉に供給することを特徴とする重質油類の
燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18150997A JPH1121571A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | W/o型重油−水エマルション燃料、このための添加剤、及び乳化装置、並びに重質油類の燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18150997A JPH1121571A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | W/o型重油−水エマルション燃料、このための添加剤、及び乳化装置、並びに重質油類の燃焼方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1121571A true JPH1121571A (ja) | 1999-01-26 |
Family
ID=16102013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18150997A Pending JPH1121571A (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | W/o型重油−水エマルション燃料、このための添加剤、及び乳化装置、並びに重質油類の燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1121571A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005035696A1 (en) * | 2003-10-13 | 2005-04-21 | Ho Kyun Kim | Emulsion fuel and method of preparing the same |
| KR100618166B1 (ko) | 2004-11-22 | 2006-08-31 | (주)화성바이믹스 | 유화제 비혼합형 에멀션 장치 |
| JP2008001874A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Soo-Hwan Park | 産業ボイラー用代替燃料油の製造装置及び産業ボイラー用代替燃料油の製造方法 |
| JP2008133428A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Korea X Oil Co Ltd | 代替乳化燃料及びその製造方法 |
| JP2011057954A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Katsuaki Morinaga | 重油・軽油・テンプラ油及び廃テンプラ油再生油等に水を混ぜ、エマルション燃料化する生成器と生成器を使用したボイラー燃料供給装置。 |
-
1997
- 1997-07-07 JP JP18150997A patent/JPH1121571A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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