JPS616511A

JPS616511A - 液体燃料の燃焼方法及びその装置

Info

Publication number: JPS616511A
Application number: JP59126769A
Authority: JP
Inventors: Taiji Kudo; 工藤　泰治; Eigen Fuu; 夫　永鉉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-06-20
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1986-01-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明＃′ｉ、液体燃料の燃焼方法及びその装置に関す
る。

原油ｆ：精製し、留分として取シ出される常圧残油（Ａ
重゛油、８重油、Ｃ重油）は主として燃焼がイラー、内
燃機関の燃料として使用されている。

この常圧残油が長時間貯油タンク内に貯油されると、常
圧残油に含まれているスラッジが凝析沈澱し、水は分離
して底に溜まることになる。常圧残油が燃料として用い
られる場合、凝析沈澱したスラッジ及び分離した水は燃
焼に著しい障害を与え好ましｈものではなかった。

このため、従来は、常圧残油に含まれる凝析沈澱したス
ラッジ及び分離した水は１分離装置で分離され排油とし
て処理されてきた。しかし、この分離装置の使用は多大
の経費を要し、またこの排油は効率のよい使用方法がな
いので廃棄されることが多く、そのため公害を発生し、
社会問題化しているものである。また、このことは重要
な熱原料として石油の一部と考えられる排油の廃棄は資
源の浪費セあると同時に公害をひき起す元凶と々つてい
る。

一方、近年鉱物エネルギー、特に石油エネルギーの資源
が有限であるとの立場から消エネルギー又は資源の有効
な利用法として石炭がみなおされつつある。しかし１石
炭は固形物であり、その輸送、貯蔵には制約される面を
多く持っている、また燃料としてそのまま使用するには
灰分等の残さ排出物が多く、その処理にも問題を多くか
かえていた。しかし、これに対する１つの解決案として
石炭を細粒化し１重油又は水を加えて輸送しようという
技術が提案されているが、細粒化した石炭を重油（及び
水）Ｋ単に混合した場合にはそのままの状態で燃料とし
て使用するには細粒化した石炭が沈澱する傾向にあシ、
単に細粒化石炭を混合するだけでは良好々結果は得られ
なかった。

従って、本発明の目的は、前述の公害の問題をなくすと
同時に、常圧残油の如き液体燃料の燃焼効率を高める燃
焼方法及びその装置を提供することにある。

次に本発明について説明する。本発明の基本原っけ、石
油、常圧残油等の液体燃料に静電誘導装置又は磁気誘導
装置により極性処理を行なうことにより液体燃料の燃焼
効率が高められるという事実に基づくものである。

本明細書において、液体燃料とは、石油、常圧残油等の
如き通常の液体燃料の単独のものオたけ混合体、または
それらに水の如き液体の異質の物質を混合したもの（エ
マルジョン化したもの）含む）または微粉炭の如き固体
の異質の物質を含む＠濁液を含むものである。このよう
に本発明の対象と々る液体燃料は広い一般的意味を有す
るが、説明の便宜上、特に常圧残油単独、常圧残油と水
との混合液、及び常圧残油、水及び微粉炭の混合液を中
心に説明する。

最初、常圧残油（水、微粉炭を含んでもよい）が混合器
に通されて微細化される。ここで微粉炭は１石炭を微粉
化する装置により予め微粉化したものが混合器に供給さ
れる。このように微細化した粒子はコロイ開化された吠
轢になる。なお、木発明はコロイド化に限定伐れるもの
ではなく、後に行なわれる極性処理により非凝析化可能
な大きさならばよいものである。このように混合器によ
り微細化した混合液は各成分がほぼ均一に分散すること
になる。

一般に２゛種以上の物質が均一に混合したものを分散系
とｂうが、常圧残油とこれに含まれるスラッジは同質分
散系であるが、常圧残油圧含まれる水、ま友加えられた
水、または加えられた微粉炭は界質分散系である。した
がって、常圧残油は分散媒と考えられ、水、スラッジ、
術粉炭は分散質と考えられる。

一般に、このような混合液中の各々の物質は、正、負い
ずれかに帯電していることが多く、長い時間中、正、負
に帯電した物質は電気的に吸引し合い、それぞれの帯電
を打消すように付着もて質量の重い粒子となり凝析沈澱
するものである。

このように凝析沈澱する可能性のある物質を含んでもよ
い混合液は１次忙靜電誘導装置または磁気誘導装置によ
り極性処理され、その１つの効果として：混合液の冬物
ｇｉはそれによって正、負いずれかの帯電が打消され、
′ＦＭ、気的に中性にされる（無極化される）。得られ
る他の効果には、分子構造をゆがみのない正常な構造に
矯正すること即ち分子構造の安定化であること、分子及
び原子の配位及び整列を規則正しくすること、（電気力
線、磁力線の方向に並ぶ）また極性処理によって分子構
造の安定化及び原子１分子の規則正しく配位したものは
活性化エネルギーが表面に現われないので化学反応にお
いて比例的に低圧、低温で解離し効率よく化学反応をす
ること、及び誘電体分子間の振動によってコロイＰの均
一分散を促進すること、がある。前述の無極化のために
１分散媒中の分散ａ（コロイド粒子）は互いに吸着する
ことなく反発し、いわゆるブラウン運動を励起し、混合
液は凝析沈澱することなく、コロイド溶液のままで維持
される。−担このように無極化された液体は極めて長時
間の間その状態を維持することが見出されている。

このようにコロイド溶液の液体燃料は、スラッジ、水、
または微粉炭が分離した状態で分散媒に分散しているも
のと比較して、良好な結果が得られる。またさらに、前
述の極性処理によって得られる４つの効果に起因してそ
の燃焼効率が高められると推論され、後述する比較実験
によると１本発明によって極性処理された液体燃料は極
性処理をほどこさない通常の液体液料よりも燃焼効率が
高いことが見い出されて、いる。

次に極性処理を行なう装置の代表例として静電誘導装置
の構造と原理を主に概説すると（詳細な説明は図面を参
照して後述する）、この装置は電極管及びこの電極管に
電流（交流又は直流）を供給する電源から成る。電極管
は混合器からの混合液をその中を通すような、例えば中
空円筒状の絶縁体を含み、その内に金属製電啄根が配置
されている。交＃、電源の場合、電極板を通過中の混合
液の各物質は、瞬間的にこの電極板により正、負に交互
に荷電され、電子の軌溝が反発と吸引をくり返す、いわ
ゆるゆすりの現象が生じ、負または正Ｋかたよって荷電
が打ち消されてその極性が失なわれる。なお、直流電源
においても、同様に極性が失われて無極化される。さら
に、また静電誘導装置に代えて、磁気誘導装置も用いら
れるが、この場合においても同様に多少の差はあるとし
ても極性を打ち消し、無極化するものである７、このよ
うに極性処理した液体燃料は、次に適当な燃焼装置、例
えば内燃機関、メイラ−等に供給されて燃料として用い
られるが、＃述の如き、本発明によって極性処理した液
体燃料は効率的な燃焼を行なうＯ以下、添付図面を参照して本発明の方法を具体化した装
置の実施例について説明する。

最初に第１図を参照すると、オイルタンク１１から若干
の水分及び凝析性のスラッジ成分を含む（または凝析し
たスラッジを含んでもよい）原油または常圧残油はオイ
ルポンプ１２によって混合器１３に送られる。混合器１
３は原油等の各成分を微細化して混合するような装置で
あればどのようなものでもよい（なお１本発明において
用いられるのに好ましい装置については後述する）。混
合冊１３によシ微細化して混合した原油等の混合液は、
次に極性処理のため罠、電極管１４及び電源１５から成
る静電誘導装ｆｌ（極性処理装置）の電極管１４に、ま
たは磁気誘導装置（極性処理装置）を構成する磁気誘導
管１４′に供給される。。

静電誘導装置または磁気誘導装置において、混合液は極
性処理され、前述の如混合液の各成分の極性が失なわれ
る。なお、これらの極性処理装置の構造の詳細は後述す
る。その後、極性処理した混合液は燃料補助タンク１６
内に入られ、その内で一時的に貯油される。このように
して貯油した混合液はスラッジが凝析沈澱することなく
、また水分が分離して下方に溜まる仁となく、極めて長
時間の間その状態に維持される。

燃料補助タンク１６内に貯油した混合液、すなわち液体
燃料は燃焼が会費なときに、任意の適当な燃焼装置、例
えば内燃機関１７に供給されて、そこで燃料として用い
られる。また燃料補助タンク１７とオイルタンク１１と
の間にはパイ・ぐス管１９が設けられ、このパイ／４ス
管１９には圧力調整弁１８が設けられている。これは燃
料補助タンク１６を一定圧力に維持するためのものでア
シ、燃料補助タンク１６の圧力が一定値を越えると、液
体燃料をオイルタンク１１に環流すゐ。

次に、第２図を参照して、本発明の他の実施例の装置を
説明する。

この装置は１例えばＣ重油（常圧残油）と２０チの水と
の混合液を処理して燃料として用いるためのものである
。Ｃ重油は給油管２０によって供運され、オイルタンク
２１に満される。また、水は管水管２６によって供給さ
れ、給水タンク２７に満される。オイルタンク２１中の
Ｃ重油ｔｉ、重量比で８Ｃ１量だけオイルボンデ２３に
よって流量調整電動弁２５を通シ混合器１３に入る。一
方。

水は重量比で２゛０チ量だけ給水ポンプ２９で流量調整
電動弁３１を通シ混合器１３に入る。混合器１３に入っ
たＣ重油と水とは混合器１３で微細化され完全に混合さ
れ、さらに極性処理装置の静電誘導装置１４または磁気
誘導装置１４′に入シ。

その内で極性処理されて燃料補助タンク１６に入れられ
貯油される。このように処理された混合液は前述と同様
に、スラッジの凝析沈澱が生ぜず、水の分離も生じない
。

燃料補助タンク１６内に貯油した混合液、すなわち液体
燃料は燃焼が装車されるときに、任意の適当な燃焼装置
例えばバーナー３４にオイルボンデ３３を介して供給さ
れ、燃料として用いられる。

また、Ｃ重油と水との混合比は次のように常に一定に維
持される。Ｃ重油の温度、圧力、粘度。

比容積の変化に対応する比重のデータがそれぞれ制御盤
３２のコンピュータに記憶させである。また、水の温度
、圧力、粘度、比容積の変化に対応する比重のデータが
やはシそれぞれ制御盤３２のコンピュータに記憶させで
ある。制御盤中の演算装置は常に指示された混合比にそ
れぞれ瞬時に演算されて流量調整電動弁２５．３１を作
動させて一定の指示された混合比でＣ重油と水とを混合
器１３に送るものである。

また、圧力調整電動弁２４．３０は４ンプ２３゜２９の
吐出側出力を一定に保つ機能を持ち、すなわち定圧力を
超えればそれぞれタンク２１．２７にパイ／４ス管２２
．２８によりｉ流してポンゾ吐出側の圧力を一定に保つ
作用をする。

次に、第３図を参照して、Ｃ重油、水及び微粉炭の混合
液を極性処理して燃料として用いる装置を説明する。最
初に、Ｃ重油と水との混合が行なわれるが、それは第２
図に示す実施例と同様に行なわれる。すなわち、混合器
１３に至るまでの装置がそのまま用いられる１、微粉炭
の混合は、混合器１３と極性処理装置１４（または１４
′　）との間に配置された微粉炭用混合装置１３８によ
って行なわれる。混合器１３からの混合液は流量調整電
動弁４０を介して微粉炭用混合装置１３ａの混合器３５
に供給される。一方、微粉炭３日は、微粉炭ホラ／ぞ−
４１に入れられ、さらにス／４イラルコンベヤ３６に入
れられる。このスル４イラルコンベヤの送シ速度は自動
変速モータ３７によって制御される。Ｃ重油と水との混
合液及び微粉炭の混合比は常に所定の一定値に維持され
る。すなわち。

混合液の流量に対して比例的に一定量例えば混合液の４
０％量を自動変速モータ３７の回転数で送シ出せるよう
に制御盤３９のコンピュータに記憶させである。したが
って、制御盤中の演算装置は常に指示された通ル、その
混合比に従って流量調整弁、との連動で自動変速モータ
３７の回転を指示し一定混合の液体を送シ出すことがで
きる。このように一定の割合で混合されたＣ重油、水及
び微粉炭の混合液は極性処理装置に送られて、以下前述
と同様に処理される。

次に、静電誘導装置を、その電極管の側部断面図及び端
面図をそれぞれ示す第４図及び第５図を参照して、説明
する。靜１．誘導装置の電極管１４は任意の長さ及び直
径を持ち、管材は鋼又は塩ビのいずれでもよい。例えば
亜鉛鉄管５４は両端にフランジ５５を設けて両端の接合
機能を持ち、管５４の内壁には絶縁材５３１例えば工Ｉ
キシ樹脂板を張夛付け、それぞれ両端のフランジ面まで
延長し、絶縁する。なお、ＷＩ吠のシール材５６がフラ
ンジ部における絶縁板に付着されている。また。

管５４は電源１５（第２図参照）の出力側の導線５１の
挿入口５７を設は導＠５１を挿入して金属製電、極板５
２と結紗しである。電極板５２は＃または網そもよく、
導１１．性であればその材質は任意のものでよく、また
構造も任率のものでよい。

電源から供給される電流は直流又は交流のいずれでもよ
く１例えば交流の場合、１２００Ｖ。

１５ｍ＾　で良好な結果が得られる。

このように構成した電極管に対して、混合器で混合した
混合液が供給され、その内で瞬時に無極の状態に極性処
理される。

次に、側部断面図及び端面図でそれぞれ示す第６図及び
第７図を参照して磁気誘導管を説明する。

磁気誘導管１４′は任意の長さ及び直径を持ち、管材は
鋼管構造である。例えば亜鉛鉄管６４は両端にフランジ
６３を設けて両端の接合機能を持ち、フランジには両端
それぞれに絶縁シール材６２で他の管と絶縁接合する。

管６４には例えば４つの永久磁石６１が９０°間隔で接
合され、管側をＳ極６５としである。例えば永久磁石の
１個の磁力を１２０００ガウスとした場合、良好な結果
が得られている。゛混合器で混合された混合液は磁気誘
導管内で瞬時に無極の状態に極性処理される。

なお、永久磁石の代シに電磁石（直流、交流いずれもよ
い）も使用しうるものである。

次に、混合器１３を第８図及び第９図を参照して説明す
る。第８図は混合器管の内部に積層して配置される積層
渦流板の１個を示す側部断面図であ）、第９図は混合器
管の側部断面図でちる。混合器管１４は任意の長さ及び
直径を持ち、管材は鋼管、塩ビ管のいずれでもよい。例
えば、亜鉛鉄管である混合器管７４にはそれぞれ両端に
フランジ７５が設けられ、配管と接続される。混合器管
７４に液体の流れ端末に積層渦流板７１のストン□　　
７７を設け、積層渦流板７１をＩ−ドする。

混合器管７４内には積層渦流板が２個以上挿入される。

挿入する積層板の個数は液体の粘度、粘性。

流量流速等によって決められる。積層渦流板７１は羽根
構造７２と羽根の１部を固定する固定円筒７３から成っ
ている。液体は矢印７８で示す方向に流されるが、液体
の圧力によシ羽根が回転して渦流を生じ羽根の両面にそ
れぞれ層流、乱流が生じて液体を微細化し混合する。

次に、表１及び表２を参照して１本発明によって極性処
理したＣ重油及び水の混合液と従来の極性処理しないＣ
重油との比較試験の結果を説明する。

表１は用いられたディ２−の型式及び用いられた燃料で
あるＣ重油の性質を示す。

表２は比較試験の結果を示し、ここで混合液の配合比は
Ｃ重油８０％及び水２０％である（重量比）。燃焼効率
の観点から表２を見ると、蒸気の発生量はＣ重油では１
，８６６Ｋｆ／Ｈであシ、混合液では１，８８０Ｋｆ／
Ｈであシ、はとんど同じである。この結果、混合液はＣ
重油に比較して。

使用されたＣ重油が２０％削減されたことになる゛。

その他、バイジンが５．５分の１に減少し。

０２　が約２分の１に減少し、Ｎ０２が７２％に減少し
、空気比が８６−に減少しているという利点がある。

表　　１表　　２

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置を示すブロックダイヤグラムで
ある。第２図は、本発明の他の実施例の装置を示すブロックダ
イヤグラムである。第５図は、第２図の装置に適用できる微粉炭混合器のブ
ロックダイヤグラムである。第４図は、静電誘導装置の側部断面図である。第５図は、静電誘導装置の端面図である、。第６図は、磁気誘導装置の側部断面図である。第７図は、磁気誘導装置の端面図である。第８図は、混合器の積層渦流板の側部断面図である。第９図は、混合器の混合器管の側部断面図である。１１・・・オイルタンク、１２・・・オイルポンプ。１３・・・混合器、１３ａ・・・混合器、１４・・・静
電誘導装置、１４′・・・磁気誘導装置。手続補正書１．事件の表示昭和５９年特許願第１２６７６９号２、発明の名称　　　液体燃料の燃焼方法及びその装置
６、補正をする者事件との関係　　出願人氏名　工　藤　泰　治同　　　　　夫　　　　永　　　　絃４、代理人５、補正命令の日付　　自　　　発７、補櫓の内容１、特許請求の範囲を別紙の通り補正する。２、　明細書第１１頁第７行の“前述の如”を「前述の
如く」と補正する。６、同第１２頁第９行ないし第１０行の“供運”を１供
給」と補正する。４、同第１２頁第１１行の“管水管”を「水管」と補正
する。特許請求の範囲１．液体を微細化状態で混合し、次に無極性化し、無極
性化した混合液を燃焼することを特徴とする液体燃料の
燃焼方法。２、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
前記液体がスラフジ及び若干の水を含む原油または常圧
残油であることを特徴とする燃焼方法。６、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
前記液体が常圧残油と一定割合の水の混合液であること
を特徴とする燃焼方法。４、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
前記液体が原油または常圧残油と、微粉炭と、及び水と
を一定割合で混合した混合液であることを特徴とする燃
焼方法。５、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
無極性化が静電誘導装置又は磁気誘導装置を用いて行な
われることを特徴とする燃焼方法。６、特許請求の範囲第５項に記載の燃焼方法におが用い
られることを特徴とする燃焼方法。７、特許請求の範囲第５項に記載の燃焼方法において、
磁気誘導装置に永久磁石または電磁石が用いられること
を特徴とする燃焼方法。８、液体を微細化し混合する混合器と、混合器の下流に
配置されて混合器からの混合液を受取り且つその内で混
合液の極性処理を行なう極性処理装置と、及び極性処理
装置の下流に配置されて極性処理済の混合液を受取りそ
れを燃焼する燃焼器と、を合むことを特徴とする燃焼装
置。９、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において、
極性処理装置と燃焼器との間に配置され混合液を一時的
に貯油する燃料補助タンクをさらに含むことを特徴とす
る燃焼装置。１０、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において
、混合液が常圧残油及び水から成り、これらの各成分が
一定割合で混合されるように制御されることを特徴とす
る燃焼装置。１１、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において
、常圧残油及び水の混合液を混合する混合器の下流に微
粉炭を混合する他の混合器が設けられていることを特徴
とする燃焼装置。１２、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において
極性処理装置が静電誘導装置または磁気誘導装置である
ことを特徴とする燃焼装置。手続補正帯特許庁長官　志　賀　　　学　殿１、事件の表示　　昭和５９年特許願第１２６７６９号
２、発明の名称　　液体燃料の燃焼方法及びその装置６
、補正をする者事件との関係　　　出願人氏名　　工　藤　泰　冶同　　　　　　　夫　　　　永　　　　絃４、代理人

Claims

【特許請求の範囲】１、液体を微細化状態で混合し、次に無極性化し、無極
性化した混合液を燃焼することを特徴とする液体燃料の
燃焼方法。２、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
前記液体がスラッジ及び若干の水を含む原油または常圧
残油であることを特徴とする燃焼方法。６、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
前記液体が常圧残油と一定割合の水の混合液であること
を特徴とする燃焼方法。４、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
前記液体が原油または常圧残油と、微粉炭と、及び水と
を一定割合で混合した混合液であることを特徴とする燃
焼方法。５、特許請求の範囲第１項に記載の燃焼方法において、
無極性化が静電誘導装置又は磁気誘導装置を用いて行な
われることを特徴とする燃焼方法。６、特許請求の範囲第５項に記載の燃焼方法において、
静電誘導装置に交流電源または直流電源が用いられるこ
とを特徴とする燃焼方法。７、特許請求の範囲第５項に記載の燃焼方法において、
磁気誘導装置に永久磁石または電磁石が用いられること
を特徴とする燃焼方法。８、液体を微細化し混合する混合器と、混合器の下流に
配置されて混合器からの混合液を受取り且つその内で混
合液の極性処理を行なう極性処理装置と、及び極性処理
装置の下流に配置されて極性処理済の混合液を受取りそ
れを燃焼する燃焼器と、を含むことを特徴とする燃焼装
置。９、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において、
極性処理装置と燃焼器との間に配置され護合液を一時的
に貯油する燃料補助タンクをさらに含むことを特徴とす
る燃焼装置。１０、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において
、混合液が常圧残油及び水から成り、これらの各成分が
一定割合で混合されるように制御されることを特徴とす
る燃焼装置。１１、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において
、常圧残油及び水の混合液を混合する混合器の下流に微
粉炭を混合する他の混合器が設けられていることを特徴
とする燃焼装置。１２、特許請求の範囲第８項に記載の燃焼装置において
極性処理装置が静電誘導装置または磁気誘導装置である
ことを特徴とする燃焼装置。