CN101126033A - 乳剂燃料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型的乳剂燃料，以及可容易且确实地制造该乳剂燃料的制作方法，该新型乳剂燃料即使不使用乳化剂、稳定剂等添加剂，即便长期保存，也可使燃料油与水不分离地保持乳化状态，进而即使发生温度变化，燃料油与水也不会分离，不仅长期储存稳定性优异，同时可呈现稳定且绝佳的燃烧效率。乳剂燃料不添加表面活性剂、乳化剂等，含有燃料油和功能水，特别是，该功能水为电子水和高谐波还原水。最好是在上述乳剂燃料中还含有氯化钠。另外，乳剂燃料的制造方法由以下步骤构成，第1步骤，将燃料油和高谐波还原水搅拌混合，得到乳剂；第2步骤，将在第1步骤获得的乳剂和电子水混合搅拌。

Description

乳剂燃料

技术领域

本发明涉及一种新型乳剂燃料，特别是涉及一种即使在长期保存的状态下，也不会发生油水分离，可在稳定的燃烧状态下实现高效燃烧的乳剂燃料。

背景技术

以往所使用的燃料大部分都是化石燃料等。

但是，燃烧这样的燃料的话，将会排放出氮氧化物(NO_x)、硫氧化物(SO_x)、一氧化碳(CO)、粉尘等这种公害物质，作为环境污染的主要原因而成为问题。

对此，为了减少大气环境的污染物质，一直活跃地进行着多方研究以及代替燃料等的开发事业等。

使化石燃料燃烧需要氧，作为这种氧源，一般是利用空气，但空气中含有大约78％的氮，这样不仅会造成排气损失，而且还会产生氮氧化物。

以减少排气损失为目的余热燃烧用空气的话，则排气中的氮氧化物猛增，目前，节能与防止大气污染是鱼与熊掌不可兼得。

另一方面，已确认使用氧的燃烧几乎不会产生氮氧化物，但由于燃烧温度较高，很难加以利用。

最近，作为大气公害防治对策的一个环节，进行着多种有关使用在燃料油中混合了水的乳剂燃料的研究，乳剂燃料涉及节能以及防止公害这一产业上的基本课题，是有效的燃料。

一般，在燃料油中混合了水的乳剂燃料有在油中含有细微的水滴的油包水型(water in oil)和水中含有细微的油滴的水包油型(oil in water)2种，作为燃料使用的乳剂一般多用油包水型。

这样的油包水型乳剂燃料在燃烧时，水蒸气使油变得零碎，扩大油的表面积，由此具有增大油与空气的接触面积、使其完全燃烧的优点。

可是，为了获得上述那样的效果，乳剂燃料必须保持最佳的燃料油/水的比例，以使乳剂维持稳定的状态。

特别是锅炉等的燃烧负荷发生变动时，需要将燃料油/水的混合比例调整为最佳状态，因此具有需要燃料油/水的混合调节装置的问题。

另外，在乳剂燃料的场合，氮氧化物的生成大幅度地减少，这是水分微粒子化的效果。

作为现有的乳剂燃料，公知有通过使用混合添加剂(乳化剂料·稳定剂·表面活性剂等)将重质油等燃料油与水混合，以得到稳定的乳剂燃料(日本第3776188号专利·日本第3103923号专利等)。

但是，目前的现状是，即使混合上述添加剂，但长期储藏稳定性不足、乳化剂的必要使用量较多仍成为问题，近年的乳剂燃料的开发正在转向添加剂等的研究。

可是，即使使用乳化剂等来制造乳剂燃料，现有的乳剂燃料根据长时间、场合，经过20分钟～7天的话，油与水将分离，无法长期保存。

实际上，在将获得的乳剂燃料储藏在罐中的场合，由于水会逐渐停留到底部，因此需要将水抽出。

再有，现有的乳剂燃料由于对掺入的水具有热损失，故具有无法用于追求较高热效率的锅炉等中的问题。

这样的现有的乳剂燃料伴随时间的经过，油与水分离，会产生乳剂燃料中的油与水的组成发生变化等的问题。

[专利文献1]日本第3776188号专利

[专利文献2]日本第3103923号专利

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种新型乳剂燃料，该新型乳剂燃料即使不使用乳化剂、稳定剂等添加剂，即便长期保存，也可使燃料油与水不分离地保持乳化状态，进而即使发生温度变化，燃料油与水也不会分离，不仅长期储存稳定性优异，同时可呈现稳定且绝佳的燃烧效率。

进而，本发明的另一目的在于，提供一种乳剂燃料，该乳剂燃料通过实现高效的燃烧，可节省能源，同时减少氮氧化物和二氧化碳等公害排出物，可促进节能一体化。

再有，本发明的还一目的在于，提供一种乳剂燃料的制造方法，该乳剂燃料的制造方法可容易且确实地制造上述本发明的乳剂燃料。

本发明者们经过锐意研究，发现通过使用功能水不必在现有的乳剂燃料中混合作为必须添加成分的乳化剂、稳定剂等添加剂，并且可长时间保持燃料油与水良好的乳化状态，进而完成了本发明。

本发明的乳剂燃料的特征在于含有燃料油和功能水，特别是，该功能水为电子水和高谐波还原水。

最好，本发明的乳剂燃料的特征在于，在上述乳剂燃料中还含有氯化钠。

本发明的乳剂燃料的制造方法的特征在于，包括将燃料油和高谐波还原水搅拌混合而获得乳剂的第1步骤，以及将在第1步骤获得的乳剂和电子水混合搅拌的第2步骤。

最好，本发明的乳剂燃料的制造方法的特征在于，进而在高谐波还原水中预先溶解氯化钠。

本发明的乳剂燃料即使长时间保存，燃料油与水也不会分离，故长时间的储藏稳定性优异。

因此，处理容易，可长期保持稳定的燃烧效率，可减少氮氧化物、粉尘的产生量。

特别是，即使发生温度变化，燃料油与水也不会分离，所以无论是寒冷地区还是热带地区都可长期地有效利用，与现有的燃料相比，具有非常高的实用效果，以及很高的商品价值。

再有，本发明的乳剂燃料的制造方法可容易且确实地制造呈现稳定的燃烧效率，并且可减少氮氧化物、粉尘的产生量等的乳剂燃料。

附图说明

图1是用于制造本发明的乳剂燃料中使用的电子水的装置的概要图。

图2是用于制造本发明的乳剂燃料中使用的高谐波还原水的装置的概要图。

图3是表示将本发明一个实例的乳剂燃料保管3个月后的状态的照片。

图4是表示将本发明一个实例的乳剂燃料保管6个月后状态的照片。

图5是表示将本发明一个实例的乳剂燃料保管1年后的状态的照片。

图6是表示将现有的一个实例的、含有表面活性剂的乳剂燃料保管1周后的状态的照片。

具体实施方式

下面用适当的实例对本发明进行描述，但本发明并不限于此。

本发明的乳剂燃料通过使燃料油和功能水乳化而制成。

在本发明中，通过采用上述方案，无须混合表面活性剂、乳化剂、稳定剂等，便可使燃料油与水均匀地乳化，而且即使长时间保存，燃料油与水也不会分离，可获得稳定的乳剂燃料。

作为可用于本发明乳剂燃料的燃料油，只要是包含重质油、石油、煤油、轻质油等石油类燃料油，煤炭类燃料油，船用油的作为燃料油使用的公知燃料油，则可单独或混合使用任意的燃料油。

特别是乳剂燃料可有效使用重质油，所谓重质油是指在常温下为固体或半流动状的燃料油，比如可列举出，石油系沥青类它们的混合物、石油系沥青各种处理物、其中间制品、残留物及它们的混合物、高温下不流动的高流动点油或者原油、石油系焦油沥青及它们的混合物、沥青(奥里诺川、アサバスカビチユ一メ)等。

另外，作为本发明的乳剂燃料中使用的功能水，电子水、高谐波还原水较为适合。

功能水主要是指，实施物理处理，使水具有了某种功能的水，具体是指在电场、磁场、远红外线、音波、压力等能量场中被处理过的水，比如包括电子水和高谐波还原水的水。

电子水是指，施加高谐波电压，然后照射了碳光的水。

再有，高谐波还原水是指，向水附加高谐波，照射碳光，进而施加通过碳电极放电产生的能量而溶入了碳的水。

具体来说，在制造本发明使用的功能水时，首先向工业用水、自来水、最好是纯水中施加高谐波电压，然后照射碳光，制成电子水(功能水A)。

在制造电子水(功能水A)时，如图1所示，电子水(功能水A)制造装置1由具有高谐波电压发生装置2、碳电极11、12的高谐波电压施加罐3，具有碳光发生装置13的碳光照射罐4等构成。

高谐波电压发生装置2为下述装置，即，比如将商用100V作为输入电压，通过1k～50kV范围内任意设定的高电压，可使用产生高谐波电压的变压器等，该高谐波电压在商用60Hz重叠高谐波，通过碳电极(碳棒)11将产生的高谐波电压施加给高谐波施加罐3中的水。

作为该高谐波电压发生装置2，可以使用比如日本专利特开2-100661号公报中公开的变压器等，另外比如作为高谐波电压发生装置2，可使用按照相互绝缘的方式将多个导电环筒体外嵌于变压器的二次线圈上，并堆叠成线状或筒状的装置，从一次线圈向二次线圈通电，则通过二次线圈发生反作用，电流紊乱(梯形波形)。

即，从一次线圈向二次线圈通电的话，则导电环筒体通过铁心内的磁通量，产生对应于导电环筒体形状的电动势，该电动势产生的磁通量使二次线圈的基本电位波形(正弦波曲线)发生位移(正弦波曲线上的多个突出波形)，在二次线圈内产生高谐波电位，使用该产生的高谐波电压，可制造稳定的电子水(功能水A)。

高谐波电压施加罐3用于通过管14比如供给一定量(比如1t)的自来水，保持该供给的水，同时将来自上述高谐波电压发生装置2的上述高谐波电压施加给水。

作为接地电极的碳电极(碳)12位于高谐波电压施加罐3的底部，在水面附近浸水的碳电极11与位于高谐波施加罐2底面的碳电极12之间施加高谐波电压，在此之间产生雷闪放电。

更详细地说，在本发明的优选实施例中，在施加上述高谐波电压制造电子水(功能水)的过程中，比如向1t的水中施加60分钟19,500伏特(V)的高谐波电压，对图1所示的高谐波电压施加罐3内的水赋予高电场或雷闪放电产生的能量。

由此，水的簇被分解变小，水分子集团变小，最好成为单分子水，激活分子运动。

通过施加高电压，水分子集团变小，环状水变多，并且可得到电子水(功能水A)这种结合的能量高，难以与其他物质结成一体的构造化的活性水。

在该高谐波电压施加罐3中，具有管15，该管15根据需要，对在碳光照射罐4中被照射了碳光的水进行循环再供给，另外，还具有管16，该管16用于根据需要，将被循环的电子水(功能水A)取出。

碳光照射罐4保持通过管17从高谐波电压施加罐3供给的水，同时用于向该水充分地照射来自碳光发生装置13的碳光。

另外，碳光发生装置13的作用如下，向作为灯丝而使用了碳的灯泡施加电压，使其发光，并将其光照射给碳光照射罐4内的水。

向该水照射了碳光的水作为电子水(功能水A)而用于本发明。

更详细地说，对于照射碳光，向水集团变小的来自高谐波电压施加罐4的水或电子水(循环的场合)照射来自碳光发生装置13的碳光，但为了对水充分地照射碳光，比如在本发明的优选实施例中，以10公升为单位，使用发出碳光的灯泡2,400瓦特(60W×40)照射碳光约1小时。

经过该照射，在水中通过从将碳作为灯丝的灯泡发出的碳光，可赋予水具有与太阳光类似的光谱的震动能量。

通过该碳光照射，水分子的氧化还原电位变成低电位，而且在使其具有还原作用的过程中，提高水分子的能量的同时，使具有强还原能力的活性氢稳定地存在则变得重要。由于原子状的氢的还原能力强，所以在水中含有金属离子的场合，由于将该金属元素离子还原，使活性氢的含有量降低，故需要尽可能地减少水中含有的金属离子。

因此，需要使水中存在原子状的碳这种与原子状的氢较弱地结合，不使还原能力起作用的物质，对此，通过第2步骤中的碳火花放电，在激活了原子状碳的电子水中溶解。

在该碳光照射罐4中，除了用于将获得的电子水(功能水A)取出的管18，在该碳光照射罐4与高谐波电压施加罐3之间，具有使照射完碳光的水循环的管15，也可根据需要重复上述操作，使用使水循环而获得的循环电子水(功能水A)。

这样，得到本发明乳剂燃料中使用的电子水(功能水A)。

接下来，使用获得的电子水(功能水A)，来制造本发明乳剂燃料中使用的高谐波还原水(功能水B)。

具体地说，在制造本发明中使用的高谐波还原水(功能水B)的过程中，向上述电子水(功能水A)照射碳光，然后进行碳电极火花照射，从而制造高谐波还原水(功能水B)。

在制造高谐波还原水(功能水B)时，如图2所示，高谐波还原水(功能水B)制造装置5由具有碳光发生装置20的碳光照射罐6以及具有基于碳电极的火花放电发生装置的火花放电罐7等构成。

碳光照射罐6可使用与制造上述电子水(功能水A)时使用的碳光照射罐4相同的罐，将图1装置中制造的电子水(功能水A)通过管19导入该罐6中，充分照射来自碳光发生装置20的碳光。该碳光照射与上述图1的碳光照射罐中的碳光照射是同样的。

该碳光照射罐6还具有使碳光照射水在火花放电罐7中循环用的管21。

另外，具有管22，该管22根据需要，将在火花放电罐7中由火花放电所派给的水进行循环再供给，还具有管24，该管24用于将被循环的高谐波还原水(功能水B)取出。

照射了碳光的水通过管21被导入碳光火花放电罐7中，但在该碳光火花放电罐7中具有火花放电发生装置，该火花放电发生装置以轴为对象，设有1对以上的碳电极。进而还具有与罐1连通的管。

向该罐7中供给来自碳光照射罐6的水，进行碳电极火花放电，由此，水中含有了碳。这样，实施了火花放电的水作为高谐波还原水(功能水B)而用于本发明。

再有，在该火花放电罐7中，除了用于将获得的高谐波还原水(功能水B)取出的管23，在该火花放电罐7与碳光照射罐6之间，还具有使由火花放电所派给的水循环的管22，可根据需要重复该操作，使用使水循环而获得的高谐波还原水(功能水B)。

这样，获得本发明乳剂燃料中使用的高谐波还原水(功能水B)。

更详细地说，图2中概述的碳电极火花放电装置7用于进行使水中含有微粒子碳的处理。

水分子在高温下分解，则生成原子状的氢，但该原子状氢具有很强的还原能力，会将金属离子还原变成氢的状态。变成氢的话就不具有还原能力。为了使该原子状氢在水中稳定，需要减少金属离子，即，使水中存在有可与原子状的氢结合的原子状，或分子状的物质，使这些物质贮存。作为这些物质，作为火花放电的结果，具有以水和状态而存在的“微粒子碳”。

该微粒子碳可有效地捕捉原子状态的活性氢。在生成含有大量活性氢的水的过程中，作为原水最好使用不含有金属离子的纯水，避免活性氢被金属离子的还原而消耗，利用氢与碳的亲和力使之结合，以水和状态存在的微粒子碳使原子状氢以活性状态存在。

使用碳电极进行火花放电，则碳以原子状从碳电极中汽化·蒸发。该原子状的碳通过媒本身而再结合成为微粒子，但该过程中存在氧的话则燃烧生成二氧化碳。通过防止该燃烧，将可使经过火花放电处理的水中存在更多汽化·蒸发的碳。

在碳火花放电中使用的火花放电装置中，设有多根碳电极，该电极2根以上按照轴对称的方式设置。2根棒状的碳电极不产生漏电电流是重要的。放电间隔考虑汽化·蒸发的粒子状的下降速度、水量、火花放电的光与热的效果等而决定。一般情况下为10～50厘米的范围，但在大容量的场合，保持1米以上的距离。由于碳电极是传热良导体，故绝缘部使用耐热性材料。

碳电极火花放电中会消耗碳电极，特别是在空气中消耗显著。为了抑制消耗，需要抑制电极间距的增加，保持一定。火花放电的电极间电压在电极间距为2～30mm的场合为700伏特(V)以上，由此在本发明中可实施稳定的火花放电。

在本发明的优选实施例中，相对于在碳光照射罐6中处理的水1t，该火花放电为在700V下进行5分钟的火花放电。

通过火花放电的冲击波，水分子被细微化。水分子的细微化中，NMR的半宽度为60Hz，与自来水相比黏度变高。而且蒸汽压降低，难以蒸发。自来水蒸发(恒温、恒湿度)所必要的时间为10的话，则通过碳电极火花放电而处理的水为20。

通过碳电极火花放电而处理的水，其水分子能量高，为活性状态。该活性状态的水分子形成元环。元环的水与原子状的碳结合，则变成与糖相同的分子结构。水分子分解而生成的原子状的氢的一部分与氧结合又变回水。剩下的原子状的活性氢可以认为，被保持为与由水和状态的碳形成的糖相近的分子构造状态的碳，或与水和后的碳原子结合。原水所含有的氯受到碳光照射与火花放电而被去除。

本发明中使用的功能水中存在1,000ppb程度的活性氢。

作为原水的自来水的溶存氢量为5ppb以下，因此上述火花处理过程中微粒子状的水分解为氧和氢，可以认为溶解有该活性氢。

本发明中使用的功能水中，超微粒子的碳以水合状态存在，该碳使活性氢结合。

除了从碳电极汽化·蒸发的原子状碳以外，在生成原子状的碳时，下述方法也是有效的，即，在含碳的气体中，比如二氧化碳中进行火花处理，通过火花放电的热将二氧化碳分解，生成原子状的碳。

这样得到的高谐波还原水(功能水B)中，最好添加氯化钠，作为含氯离子的功能水。

该氯化钠相对于1L功能水，可以以饱和浓度以下的量进行调配，该氯离子的作用是作为将获得的乳剂中含有的燃料油和功能水的粘合剂，因此可保持更好的乳化状态。

通过将这样得到的功能水和燃料油搅拌混合，可得到本发明的乳剂燃料。

下面对作为燃料油而使用了A重质油的本发明乳剂燃料的实例进行详细叙述。

在将作为高谐波还原水的功能水B(包含根据需要而添加了氯化钠的功能水)与A重质油搅拌混合所得到的乳剂中，进一步通过搅拌混合功能水A，来制造乳剂燃料。

在将高谐波还原水(功能水B)与A重质油混合搅拌使其乳化的第1步骤中，高谐波还原水(功能水B)与A重质油比如按照质量比9∶1～3∶7的比例进行混合，直到均匀地获得足够的乳化状态，比如每制造1桶的量，以4000rpm搅拌3分钟，制造第1步骤的乳剂。该混合比例根据期望的燃料效率、燃烧热量、着火温度可以适当决定。

另外，上述搅拌条件只要能形成良好的乳化状态则没有特别限定，可根据使用的燃料油、功能水与燃料油的混合比例适当决定。

接着，将该第1步骤中获得的乳剂与电子水(功能水A)混合搅拌，使其乳化，在获得本发明的乳剂燃料的第2步骤中，该第1步骤乳剂与电子水的混合比例为，质量比9∶1～5∶5，直到均匀地获得足够的乳化状态，比如每制造1桶的量，以4000rpm搅拌1分钟，由此可获得本发明的乳剂燃料。上述混合比例也可根据期望的燃料效率、燃烧热量、着火温度适当决定。

再有，上述搅拌条件只要能形成良好的乳化状态则没有特别限定，可根据使用的燃料油、功能水与燃料油的混合比例适当决定。

作为混合搅拌装置，可使用公知的装置，但也可有效地使用比如，管线搅拌器、箭羽涡轮叶片、布鲁梅金型叶片、高剪断型涡轮搅拌器、均浆器等高剪断速度的搅拌装置。

在优选实施例中，将作为上述优选的实施例而记载得到的高谐波还原水(功能水B)与A重质油混合搅拌的第1步骤中，高谐波还原水(功能水B)与A重质油的混合比例为质量比1∶5，搅拌混合直到可均匀地获得良好的乳化状态即可，比如该搅拌条件为每制造1桶的量，以4000rpm混合搅拌3分钟，由此获得充分均匀的乳化状态的第1步骤乳剂。

其中，在高谐波还原水(功能水B)中，使用了溶解有饱和量的氯化钠的功能水。

接着，在该第1步骤中得到的第1步骤乳剂与作为上述优选实施例而记载获得的电子水(功能水A)混合搅拌的第2步骤中的第1步骤乳剂与电子水(功能水A)的混合比例，以质量比6∶4，搅拌混合直到均匀地获得良好的乳化状态即可，比如该搅拌条件为每制造1桶的量，以4000rpm混合搅拌1分钟，由此获得充分均匀的乳化状态的本发明实施例的乳白色的乳剂燃料。

这样，本发明的乳剂燃料不添加混合任何乳化剂、表面活性剂、稳定剂等，是燃料油与水不分离的保持良好的乳化状态的乳剂燃料，是稳定的长期储存性优异的乳剂燃料。

再有，作为比较例，将作为A重质油、自来水、表面活性剂的烷基醚硫酸钠按照质量比70∶25∶5的比例配合，搅拌混合。这些原材料的配合顺序是，首先，将A重质油与表面活性剂搅拌混合，并添加水，搅拌混合直到均匀地得到良好的乳化状态。比如，可以8000rpm搅拌12分钟。由此获得充分且均匀的乳化状态的乳白色的乳剂燃料。

另外，在制造时，上述实施例的乳剂燃料与比较例的乳剂燃料均是视觉上均匀的乳白色乳浊状态的乳剂燃料。

对于将上述优选实施例的本发明的乳剂燃料在常温常压(25℃、大气压)下静置保存后的经时变化(3个月后、半年后、1年后)，与将上述比较例的混合了表面活性剂的乳剂燃料在常温常压(25℃、大气压)下静置保存后的经时变化(1周后)的乳化状态(分离状态)进行试验。

其结果示于图3～6。

这样，本发明实施例的乳剂燃料与加入了表面活性剂的现有的乳剂燃料相比可知，即使在相同条件下进行保管，现有的乳剂燃料在3个月后油与水分离，而本发明实施例的乳剂燃料在3个月后、6个月后，仍保持与制造时相同的乳白色乳浊状态，油与水完全没有分离，而且，即使经过1年也几乎没有分离，表现出很高的稳定性。

本发明的乳剂燃料无需特定的调节装置，可有效地用于铁路车辆用燃料、船舶用燃料、包括公共汽车或卡车的汽车用燃料等的交通工具用燃料、石油火力发电站、工业发电机(常用、非常用)、以及各种大小的锅炉。

Claims (5)

1.一种乳剂燃料，其特征在于，含有燃料油和功能水。

2.如权利要求1所述的乳剂燃料，其特征在于，功能水为电子水和高谐波还原水。

3.如权利要求1或2所述的乳剂燃料，其特征在于，还含有氯化钠。

4.一种乳剂燃料的制造方法，其特征在于，包括将燃料油和高谐波还原水搅拌混合而获得乳剂的第1步骤，以及将在该第1步骤获得的乳剂和电子水混合搅拌的第2步骤。

5.如权利要求4所述的乳剂燃料的制造方法，其特征在于，进而在高谐波还原水中预先溶解氯化钠。

Images