JPH116615A

JPH116615A - 重質油燃焼方法およびそれに用いる装置

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Publication number: JPH116615A
Application number: JP17764197A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Matsumoto; 節雄松本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-12
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JP3458262B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｂ重油やＣ重油，廃油等の重質油を完全燃焼さ
せ、汚染物質の排出量を減少させるとともに燃費を向上
させる重質油燃焼方法およびそれに用いる装置を提供す
る。【解決手段】重質油に水および下記（Ａ）の油燃焼用乳
化剤を添加し混合して上記重質油中に水粒子を分散させ
たウォーター・イン・オイル型エマルジョンを形成させ
る攪拌器２と、このウォーター・イン・オイル型エマル
ジョンを燃焼させるバーナ７とを備えるようにした。（Ａ）苛性ソーダーと塩化カルシウムと水とを主成分と
する油燃焼用乳化剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｃ重油や廃油等の
重質油を燃焼させる重質油燃焼方法およびそれに用いる
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】重油は、石油精製工程の最終段階におい
て製造され、一般に、粘度、流動点および残留炭素分等
から、Ａ重油（１種）、Ｂ重油（２種）、Ｃ重油（３
種）に分類される。このような重油は、高カロリー（約
１０，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）で、かつ比較的安価なう
え取り扱いが容易であることから、その消費量は、日本
で使用される全石油製品の約７０〜８０％を占め、ディ
ーゼルエンジン等の内燃機関，ボイラー，各種の炉等の
燃料として多用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような重油、特にＢ重油やＣ重油等の高粘度重油はその
燃焼時に、硫黄酸化物，窒素酸化物，一酸化炭素，煤，
粉塵等の汚染物質を大量に発生させ、これら汚染物質に
よる環境汚染は、生態系にとって重大な脅威となる。こ
のため、わが国では、汚染物質の最大排出量の基準が設
定されており、重油燃焼施設に対して高度な公害対策設
備を備えることが求められ、設備のイニシャルコスト増
大の要因となっている。

【０００４】また、多くの企業ではＡ重油およびＢ重油
よりも比較的安価であるという理由からＣ重油が使用さ
れている。ところが、Ｃ重油は、Ａ重油やＢ重油よりも
多量の汚染物質を排出するため、より複雑で高価な公害
対策設備が必要になり、イニシャルコストが一層増大す
る。また、汚染物質の排出量を低減させようとすると、
Ｃ重油に割高なＡ重油やＢ重油を混合しなければなら
ず、ランニングコストが高くなるという問題が生じる。

【０００５】実際に上記Ｃ重油を燃料として使用する場
合は、一般に、Ｃ重油を重油燃焼用バーナーによって霧
化して燃焼させる。ところが、これでは重油粒子の粒径
が大きくなって中心部分が残存して不完全燃焼を生じ、
多量の汚染物質が排出されるのである。したがって、安
価なＣ重油を完全燃焼させ、汚染物質の排出量を減少さ
せることが要望されている。

【０００６】一方、上記重油以外に、その処理対策が苦
慮されているものとして廃油があげられる。例えば、工
場等において廃油が発生する施設においては、上記廃油
を、再使用可能部分、再使用不可能部分、水等に分離さ
せて処理することが行われている。そして、上記再使用
不可能部分は、燃焼炉で燃焼させることが行われるが、
その際、上記Ｃ重油の場合と同様に、排出される汚染物
質を厳しい基準値以下に制御しなければならない。ま
た、上記分離された水は、廃油によって汚染されて不快
臭を発生させるため、排出する前に濾過および精製しな
ければならない。このため、廃油処理の分離・燃焼設備
に加えて、水濾過精製設備を必要とする。このようなこ
とから、廃油を分離して処理するのではなく、そのまま
燃焼して処理することが要望されている。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、Ｂ重油やＣ重油，廃油等の重質油を完全燃焼さ
せ、汚染物質の排出量を減少させるとともに燃費を向上
させる重質油燃焼方法およびそれに用いる装置を提供す
ることをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の重質油燃焼方法は、重質油に水および下記
（Ａ）の油燃焼用乳化剤を添加し混合して上記重質油中
に水粒子を分散させたウォーター・イン・オイル型エマ
ルジョンを形成させる工程と、このウォーター・イン・
オイル型エマルジョンを燃焼させる工程とを備えたこと
を要旨とする。（Ａ）苛性ソーダと塩化カルシウムと水とを主成分とす
る油燃焼用乳化剤。

【０００９】また、本発明の重質油燃焼装置は、重質油
に水および下記（Ａ）の油燃焼用乳化剤を添加し混合し
て上記重質油中に水粒子を分散させたウォーター・イン
・オイル型エマルジョンを形成させる混合手段と、この
ウォーター・イン・オイル型エマルジョンを燃焼させる
燃焼手段とを備えたことを要旨とする。（Ａ）苛性ソーダと塩化カルシウムと水とを主成分とす
る油燃焼用乳化剤。

【００１０】この発明者は、Ｂ重油やＣ重油，廃油等の
重質油を効率良く燃焼させるために、様々な燃焼方法を
検討し一連の研究を重ねた。そして、その研究の過程
で、例えば、廃油中の水がそのままの状態で存在する
と、その水が燃焼を阻害することから、逆に廃油を分散
媒体として、水粒子として分散させることができないか
と考えた。つまり、ウォーター・イン・オイル型エマル
ジョンを形成し、燃焼時に水粒子を爆発させることによ
り廃油の粒子を細かくさせて完全燃焼させることを想起
した。そして、この考えに基づき、さらに研究を重ねた
結果、重質油に対して、苛性ソーダと塩化カルシウムと
水とを主成分とする油燃焼用乳化剤を添加して混合する
と、上記重質油中に水粒子が均一に分散された、いわゆ
るウォーター・イン・オイル型エマルジョンが形成され
ることを突き止めた。すなわち、従来のエマルジョンの
ような水媒体中に油粒子が分散された状態とは全く逆
に、重質油からなる分散媒体中に水粒子が分散された状
態が形成される。このため、上記ウォーター・イン・オ
イル型エマルジョンを燃焼させる際、上記分散水粒子が
爆発して重質油粒子が細かくなって燃焼し、従来のよう
に重質油の中心部分が残存することがなく完全燃焼され
ることを見出し、本発明に到達した。

【００１１】また、上記油燃焼用乳化剤の主成分である
苛性ソーダ（ａ）と塩化カルシウム（ｂ）と水（ｃ）の
３者の混合割合は、水（ｃ）１００リットルに対して、
苛性ソーダ（ａ）が５〜５０ｋｇ、塩化カルシウム
（ｂ）が５〜５０ｋｇの範囲に設定することが好ましい
ことを見いだした。

【００１２】さらに、上記油燃焼用乳化剤を用いてウォ
ーター・イン・オイル型エマルジョン溶液を作製する際
の、重質油および水（Ｘ）と、油燃焼用乳化剤（Ｙ）と
の混合割合（Ｘ：Ｙ）を、重量比で、Ｘ：Ｙ＝１：０．
００２〜１：０．００３の割合に設定することが上記ウ
ォーター・イン・オイル型エマルジョンの作製という観
点から好ましいことを見いだした。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を説
明する。

【００１４】本発明の重質油燃焼方法は、まず、重質油
に水および油燃焼用乳化剤を添加し混合して上記重質油
中に水粒子を分散させたウォーター・イン・オイル型エ
マルジョンを形成させる。ついで、このウォーター・イ
ン・オイル型エマルジョンを燃焼させることが行われ
る。

【００１５】上記重質油としては、特に限定するもので
はないが、例えば、石油系重質炭化水素油、Ｂ重油，Ｃ
重油，原油，オイルサンド等があげられる。また、本発
明では、上記重質油には上記Ｃ重油等以外に、各種産業
施設において発生する廃油も含まれる。

【００１６】上記油燃焼用乳化剤（以下「乳化剤」と略
す）は、苛性ソーダと塩化カルシウムと水とを主成分と
するものである。

【００１７】上記苛性ソーダおよび塩化カルシウムとし
ては、それぞれ特に限定するものでなく、従来公知のも
のが用いられる。また、上記水も、特に限定するもので
はなく、水道水，海水を含む通常の水が使用される。

【００１８】上記乳化剤において、上記苛性ソーダ
（ａ）と塩化カルシウム（ｂ）と水（ｃ）との混合割合
（ａ：ｂ：ｃ）は、水（ｃ）１００リットルに対して、
苛性ソーダ（ａ）が５〜５０ｋｇ、塩化カルシウム
（ｂ）が５〜５０ｋｇの範囲に設定することが好まし
く、より好ましくは、水（ｃ）１００リットルに対し
て、苛性ソーダ（ａ）が１５〜２５ｋｇ、塩化カルシウ
ム（ｂ）が１５〜２５ｋｇの範囲であり、特に好ましく
は、水（ｃ）１００リットルに対して、苛性ソーダ
（ａ）が２５ｋｇ、塩化カルシウム（ｂ）が２５ｋｇの
範囲である。すなわち、上記３者の混合割合において、
水の混合量が、上記範囲を下回り少な過ぎると、液の粘
度が高くなり、流動がしにくく、計量が難しくなる傾向
がみられ、逆に水の混合量が上記範囲を上回り多過ぎる
と、運送費や設備等の費用が多くかかる傾向がみられる
からである。

【００１９】上記乳化剤には、主成分である、上記苛性
ソーダ，塩化カルシウムおよび水以外に、必要に応じ
て、炭酸カルシウム，アンモニア等の添加剤を適宜に配
合することができる。なお、上記添加剤の配合量は、本
発明の乳化剤の作用を阻害しない範囲であれば特に限定
するものではなく、例えば、乳化剤全体の８０重量％以
下に設定することが好ましい。

【００２０】上記乳化剤は、例えば、上記苛性ソーダ，
塩化カルシウムおよび水、ならびに、必要に応じて各種
添加剤を所望の混合割合となるよう添加し混合すること
により得られる。

【００２１】そして、重質油中に水および上記乳化剤を
添加し混合することにより、重質油からなる分散媒体中
に均一に水粒子が分散された乳化油であるウォーター・
イン・オイル型エマルジョンを形成させる。なお、重質
油中への乳化剤および水の添加および混合は、重質油中
に乳化剤と水を同時に添加してもよいし、重質油中に乳
化剤を添加した後水を添加して混合してもよい。また、
水を添加した後乳化剤を添加して混合するようにしても
差し支えない。さらに、上記重質油に水および乳化剤を
添加し混合する際の温度等の混合条件は、特に限定され
るものではない。

【００２２】上記ウォーター・イン・オイル型エマルジ
ョンは、重質油が分散媒体となり、この重質油中に水が
粒子状となって均一に分散された状態となっている。し
かも、重質油に比べて高粘度となる。このように、上記
ウォーター・イン・オイル型エマルジョンは、高粘度で
あることから、長期間放置しても水と重質油との比重差
により両者が分離せず、重質油中に水粒子が分散された
状態が維持される。

【００２３】上記ウォーター・イン・オイル型エマルジ
ョンを形成させる工程において、上記重質油（ｄ）と水
（ｅ）とを混合する際の両者の混合割合（ｄ：ｅ）は、
重量比で、ｄ：ｅ＝９５：５〜３０：７０の割合に設定
することが好ましい。特に好ましくは、燃料費のコスト
ダウンに対しての溶液費やイニシャルコスト等の観点か
ら、ｄ：ｅ＝７０：３０〜９０：１０の割合である。

【００２４】さらに、上記重質油および水（Ｘ）に上記
乳化剤（Ｙ）を添加し混合する際の両者の混合割合
（Ｘ：Ｙ）は、重量比で、Ｘ：Ｙ＝１：０．００１〜
１：０．１の割合に設定することが好ましい。特に好ま
しくは、流動計量，設備，運送費等の観点から、Ｘ：Ｙ
＝１：０．００２〜１：０．００３の割合である。

【００２５】つぎに、上記ウォーター・イン・オイル型
エマルジョンを燃焼させることが行われる。

【００２６】ウォーター・イン・オイル型エマルジョン
を燃焼させる場合には、完全燃焼させるという観点か
ら、ウォーター・イン・オイル型エマルジョンをバーナ
から噴霧させて燃焼させることが好ましいが、特に限定
するものではない。燃焼温度としては、２００〜２００
０℃程度が好ましく、７００〜１５００℃程度であれば
一層好ましい。また、さらに好ましいのは７００〜１１
００℃である。また、空気比としては、０．８〜２程度
が好ましく、１．１５〜１．１８であれば一層好まし
い。ここで、空気比は、燃焼温度，熱効率，公害数値等
により調整する。

【００２７】このように、本発明の重質油燃焼方法で
は、分散媒体中に水粒子が分散された状態のウォーター
・イン・オイル型エマルジョンを燃焼させるため、上記
分散水粒子が爆発して重質油粒子が細かくなって燃焼
し、従来のように重質油の中心部分が残存することがな
く完全燃焼される。このため、燃焼効率が向上して低コ
スト化が図られ、結果、硫黄酸化物，窒素酸化物，一酸
化炭素，煤および粉塵等の汚染物質の発生が抑制され
て、環境汚染等に対して非常に有効な手段となる。

【００２８】上記重質油燃焼方法に用いられる装置につ
いて説明する。

【００２９】図１は本発明の重質油燃焼装置を示す説明
図である。図において、１は燃焼する重質油を貯留する
油タンクである。２は上記油タンク１から供給される重
質油と、水および乳化剤とを混合させる攪拌器である。
この攪拌器２には水供給路３および乳化剤を供給する乳
化剤供給路４が連通し、上記重質油に水および乳化剤を
所定の割合で添加するようになっている。また、攪拌器
２の内部には、プロペラ型の攪拌装置が配設され（図示
せず）、重質油と水および乳化剤を混合してウォーター
・イン・オイル型エマルジョンが形成されるようになっ
ている。

【００３０】５は上記攪拌器２で形成されたウォーター
・イン・オイル型エマルジョンを一旦貯蔵する混合油貯
蔵タンクである。この混合油貯蔵タンク５から混合油供
給路６を介してバーナ７に上記ウォーター・イン・オイ
ル型エマルジョンが供給されるようになっている。一
方、上記混合油供給路６から分岐して混合油貯蔵タンク
５にウォーター・イン・オイル型エマルジョンの一部を
還流させる還流路が設けられている。なお、上記還流路
はなくてもよい。上記ウォーター・イン・オイル型エマ
ルジョンは、重質油が分散媒体となり、この重質油中に
水が粒子状となって均一に分散された状態であるととも
に、重質油に比べて高粘度であり、比重差により重質油
と水が分離しない。したがって、混合油貯蔵タンク５に
内に長期間放置しても重質油からなる分散媒体中に水粒
子が分散された状態が維持される。

【００３１】９は上記バーナ７から噴霧されるウォータ
ー・イン・オイル型エマルジョンを燃焼させる燃焼室で
あり、１０は煙突である。上記燃焼室９内では、重質油
中に水粒子が分散された状態のウォーター・イン・オイ
ル型エマルジョンがバーナ７から噴霧されて燃焼され
る。この燃焼の際、上記分散水粒子が爆発して重質油粒
子が細かくなって燃焼し、従来のように重質油の中心部
分が残存することがなく完全燃焼されるのである。上記
燃焼室９には、スチーム発生器（図示せず）を設け、燃
焼熱を高圧スチームとして回収して有効利用することが
行われる。この場合、重質油が完全燃焼するため、燃焼
効率が向上して燃費が良くなる。

【００３２】なお、上記装置では、攪拌器２を備え、こ
の攪拌器２内に供給した重質油に乳化剤および水を添加
して混合するようにしたが、これに限定するものではな
く、例えば、重質油供給パイプ内に攪拌装置を配設し、
この重質油供給パイプに直接乳化剤および水を添加して
混合するようにしても差し支えない。また、攪拌装置も
プロペラ型に限らず、各種のものを用いることができ
る。

【００３３】上記重質油燃焼装置によれば、苛性ソーダ
と塩化カルシウムと水とを主成分とした乳化剤と水とを
重質油中に添加し混合させて、重質油中に水粒子が分散
したウォーター・イン・オイル型エマルジョンを形成
し、このウォーター・イン・オイル型エマルジョンを燃
焼させるため、重質油中に分散された水粒子が爆発して
重質油粒子が細かくなり、重質油の中心部分が残存する
ことなく完全燃焼される。したがって、汚染物質の発生
量が減少し、従来のような大規模な公害防止設備が不要
になり、イニシャルコストを大幅に低減することができ
る。

【００３４】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３５】

【実施例および比較例】まず、下記の表１に示す各成分
を、同表に示す割合で配合し混合することにより乳化剤
を作製した。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記各乳化剤Ａ〜Ｃおよび水，Ｃ重油を、
下記の表２に示す割合で配合して混合し、ウォーター・
イン・オイル型エマルジョンを形成した。

【００３８】

【表２】

【００３９】上記のようにして得られたウォーター・イ
ン・オイル型エマルジョンのうち、実施例１で得られた
ウォーター・イン・オイル型エマルジョンの顕微鏡写真
を図２に示す。この顕微鏡写真から、Ｃ重油を分散媒体
とし、この分散媒体中に水粒子が均一に分散されている
ことが確認された。加えて、他の全実施例についても顕
微鏡により確認したが、上記実施例１と同様、Ｃ重油を
分散媒体とし、この分散媒体中に水粒子が均一に分散さ
れた状態が確認された。しかも、いずれの実施例品も、
Ｃ重油により高粘度であった。

【００４０】つぎに、図１に示す装置を用い、上記実施
例１の配合のものについて燃焼テストを行った。また、
比較例として、Ｃ重油のみについて同様の燃焼テストを
行った。このときの燃焼容量および空気比を下記の表３
に示す。また、炉尻から見た燃焼状態写真を図３（ａ）
に示す。炉尻から見た燃焼状態写真を図３（ｂ）に示
す。

【００４１】

【表３】

【００４２】図３（ａ）および（ｂ）からわかるとお
り、比較例では火花が飛んでおり、Ｃ重油粒子の中心部
分が残存して不完全燃焼を起こしているのが観察でき
る。これに対し、実施例１では火花は飛んでおらず、火
炎の形も良く、燃焼状態が良好で完全燃焼していること
がわかる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明は、苛性ソーダと
塩化カルシウムと水とを主成分とした乳化剤と水とを重
質油中に添加し混合させて、重質油中に水粒子が分散し
たウォーター・イン・オイル型エマルジョンを形成し、
このウォーター・イン・オイル型エマルジョンを燃焼さ
せる。そして、上記ウォーター・イン・オイル型エマル
ジョンは、重質油が分散媒体となり、この重質油中に水
が粒子状となって均一に分散された状態であるととも
に、重質油に比べて高粘度であり、長期間放置しても比
重差により重質油と水が分離せず、重質油中に水粒子が
分散された状態が維持される。そして、上記ウォーター
・イン・オイル型エマルジョンを燃焼させるため、重質
油中に分散された水粒子が爆発して重質油粒子が細かく
なり、重質油の中心部分が残存することなく完全燃焼さ
れる。したがって、汚染物質の発生量が減少し、従来の
ように、大規模な公害防止設備が不要になり、大幅にコ
ストを低減することができる。しかも、工場等において
発生した廃油を分離して処理するのではなく、そのまま
燃焼して処理することができ、廃油処理の分離設備や水
濾過精製設備等が不要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重質油燃焼装置の一実施の形態を示す
説明図である。

【図２】乳化剤を用いて処理されたウォーター・イン・
オイル型エマルジョン（実施例１品）の状態を示す顕微
鏡写真（倍率×１７０倍）である。

【図３】Ｃ重油の燃焼状態写真であり、（ａ）はウォー
ター・イン・オイル型エマルジョンとして燃焼させた状
態であり、（ｂ）はＣ重油をそのまま燃焼させた状態で
ある。

【符号の説明】

２攪拌器７バーナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重質油に水および下記（Ａ）の油燃焼用
乳化剤を添加し混合して上記重質油中に水粒子を分散さ
せたウォーター・イン・オイル型エマルジョンを形成さ
せる工程と、このウォーター・イン・オイル型エマルジ
ョンを燃焼させる工程とを備えたことを特徴とする重質
油燃焼方法。（Ａ）苛性ソーダと塩化カルシウムと水とを主成分とす
る油燃焼用乳化剤。
【請求項２】上記（Ａ）の油燃焼用乳化剤の、苛性ソ
ーダ（ａ）と塩化カルシウム（ｂ）と水（ｃ）との混合
割合が、水（ｃ）１００リットルに対して、苛性ソーダ
（ａ）が５〜５０ｋｇ、塩化カルシウム（ｂ）が５〜５
０ｋｇの範囲に設定されている請求項１記載の重質油燃
焼方法。
【請求項３】重質油がＢ重油，Ｃ重油または廃油であ
る請求項１または２記載の重質油燃焼方法。
【請求項４】重質油（ｄ）と水（ｅ）との混合割合
（ｄ：ｅ）が、重量比で、ｄ：ｅ＝９５：５〜３０：７
０の割合に設定されている請求項１〜３のいずれか一項
に記載の重質油燃焼方法。
【請求項５】重質油および水（Ｘ）と、油燃焼用乳化
剤（Ｙ）との混合割合（Ｘ：Ｙ）が、重量比で、Ｘ：Ｙ
＝１：０．００２〜１：０．００３の割合に設定されて
いる請求項１〜４のいずれか一項に記載の重質油燃焼方
法。
【請求項６】重質油に水および下記（Ａ）の油燃焼用
乳化剤を添加し混合して上記重質油中に水粒子を分散さ
せたウォーター・イン・オイル型エマルジョンを形成さ
せる混合手段と、このウォーター・イン・オイル型エマ
ルジョンを燃焼させる燃焼手段とを備えたことを特徴と
する重質油燃焼装置。（Ａ）苛性ソーダと塩化カルシウムと水とを主成分とす
る油燃焼用乳化剤。
【請求項７】重質油がＢ重油，Ｃ重油または廃油であ
る請求項６記載の重質油燃焼装置。