JP6585644B2 - Emulsion fuel production apparatus, production method thereof, and supply method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、エマルジョン燃料の製造装置、その製造方法及びその供給方法に関する。 The present invention relates to an emulsion fuel production apparatus, a production method thereof, and a supply method thereof.
ディーゼルエンジンやボイラ等で用いられる軽油、灯油、重油等の燃料油は、燃焼により、有害物質(NOx、SOx、COx、粒子状物質(PM))を発生する。燃料油中の硫黄分濃度を低減することでSOxや燃料油中の硫黄分由来の粒子状物質は低減できるが、NOxや硫黄分に由来しない粒子状物質を低減することは困難である。 Fuel oil such as light oil, kerosene, and heavy oil used in diesel engines and boilers generates harmful substances (NO x , SO x , CO x , particulate matter (PM)) by combustion. Although particulate matter from sulfur of the SO x and fuel oil by reducing the sulfur concentration of the fuel oil can be reduced, it is difficult to reduce the particulate matter that are not derived from NO x and sulfur .
有害物質の発生を抑制するために、燃料油に水を添加し乳化して得られるエマルジョン燃料の使用が注目されている。エマルジョン燃料は、一般に燃料油と水とを混合したものであり、混合状態は、水の中に燃料油が存在するO/W型(水中油滴型)、燃料油の中に水が存在するW/O型(油中水滴型)に分けられる。これらのエマルジョン燃料のうち、燃焼装置における配管の腐食や燃料ポンプの損傷などが生じにくいW/O型のエマルジョン燃料油を用いられることが多くなっている。 In order to suppress the generation of harmful substances, the use of an emulsion fuel obtained by adding water to a fuel oil and emulsifying it has attracted attention. Emulsion fuel is generally a mixture of fuel oil and water. The mixed state is O / W type (oil-in-water type) in which fuel oil is present in water, and water is present in fuel oil. It is divided into W / O type (water-in-oil type). Of these emulsion fuels, W / O type emulsion fuel oil is often used which is unlikely to cause corrosion of piping in a combustion apparatus or damage to a fuel pump.
W/O型のエマルジョン燃料は油水分離が生じやすく、W/O型のエマルジョン燃料中の水の粒径が不均一になりやすいため、燃料としての安定性や性能に大きなばらつきが生じている。油水分離を防止して燃料油と水とを均一に乳化し安定な乳化状態を維持するために、軽油、灯油、重油等のエマルジョン燃料では乳化剤として界面活性剤を用いることが多い。しかし、界面活性剤は一般に高価であるため、界面活性剤の使用はエマルジョン燃料のコストアップを招く。 The W / O type emulsion fuel is susceptible to oil-water separation, and the particle size of water in the W / O type emulsion fuel tends to be non-uniform, resulting in large variations in the stability and performance of the fuel. In order to prevent oil-water separation and uniformly emulsify fuel oil and water and maintain a stable emulsified state, a surfactant is often used as an emulsifier in emulsion fuels such as light oil, kerosene, and heavy oil. However, since surfactants are generally expensive, the use of surfactants increases the cost of emulsion fuel.
特許文献1及び2には、乳化剤を用いることなくエマルジョン燃料中に分散する水の粒径を微細化したエマルジョン燃料を得るために、流体混合器を用いることが記載されている。また、特許文献3には、界面活性剤を使用せず、保存中に、燃料油中に細かく分散させた微細水粒子が容易に合体成長しない含水燃料油が記載されている。
本発明は、エマルジョン燃料中の分散質を微粒子化でき、安定した乳化状態を維持できるエマルジョン燃料を製造することができる新規なエマルジョン燃料の製造装置、その製造方法及びその供給方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a novel emulsion fuel production apparatus, a production method thereof, and a supply method thereof capable of producing an emulsion fuel in which the dispersoid in the emulsion fuel can be made into fine particles and a stable emulsified state can be maintained. Objective.
〔1〕 エマルジョン燃料の製造装置であって、
前記製造装置は、燃料油と水とを含む混合燃料を生成するための混合タンクと、第1ポンプと、前記混合燃料中の分散質を微粒子化するための微粒子化装置と、前記第1ポンプの圧送により前記混合燃料をこの順に送液するための第1配管と、を備え、
前記微粒子化装置は、
前記混合燃料が通過可能な孔を有する2つのエレメントを互いに一定の間隔を保持しつつ配置して、この2つのエレメント間に空間を形成してなり、
前記2つのエレメントは、送液方向上流側から順に、第1エレメントと第2エレメントとを有し、
前記第1エレメントは、複数の第1孔を有するとともに、前記複数の第1孔の径は、2種以上であり、
前記第2エレメントは、前記空間に導入された混合燃料を排出する第2孔を有する、製造装置。
[1] An apparatus for producing emulsion fuel,
The manufacturing apparatus includes a mixing tank for generating a mixed fuel containing fuel oil and water, a first pump, a micronizing device for micronizing dispersoids in the mixed fuel, and the first pump. A first pipe for feeding the mixed fuel in this order by pressure feeding of
The micronization device comprises:
Two elements having holes through which the mixed fuel can pass are arranged while maintaining a certain distance from each other, and a space is formed between the two elements,
The two elements have a first element and a second element in order from the upstream side in the liquid feeding direction,
The first element has a plurality of first holes, and the diameter of the plurality of first holes is two or more.
The second element has a second hole for discharging the mixed fuel introduced into the space.
〔2〕 上記エマルジョン燃料は、油中水滴型である。
〔3〕 前記燃料油は、温度50℃における動粘度が2mm2/s以上である。
[2] The emulsion fuel is a water-in-oil type.
[3] The fuel oil has a kinematic viscosity at a temperature of 50 ° C. of 2 mm 2 / s or more.
〔4〕 前記燃料油は、A重油、B重油、C重油、石炭油及び再生油からなる群より選ばれる少なくとも1種である。 [4] The fuel oil is at least one selected from the group consisting of A heavy oil, B heavy oil, C heavy oil, coal oil, and recycled oil.
〔5〕 前記微粒子化装置は、前記2つのエレメントを互いに一定の間隔を保持しつつ配置するためのガスケットを有する。 [5] The microparticulater has a gasket for arranging the two elements while maintaining a certain distance from each other.
〔6〕 前記製造装置は、前記第1ポンプの上流側において前記混合燃料に気体を供給するための気体供給部を有する。 [6] The manufacturing apparatus includes a gas supply unit for supplying gas to the mixed fuel on the upstream side of the first pump.
〔7〕 前記第1配管は、前記混合タンク内から供給された前記混合燃料を再び前記混合タンクに戻すための循環経路を形成している。 [7] The first pipe forms a circulation path for returning the mixed fuel supplied from the mixing tank back to the mixing tank.
〔8〕 前記製造装置は、前記エマルジョン燃料を貯蔵するための貯蔵タンクと、第2ポンプと、圧力調整器と、前記エマルジョン燃料をこの順に送液するための第2配管と、を備え、
前記第2配管は、前記第1配管から前記エマルジョン燃料を燃焼装置に供給する経路を形成し、
前記第2ポンプは、前記エマルジョン燃料を前記圧力調整器に向けて圧送し、
前記圧力調整器は、前記第2ポンプによって圧送される前記エマルジョン燃料に印加される圧力が所定の圧力となるように調整する。
[8] The manufacturing apparatus includes a storage tank for storing the emulsion fuel, a second pump, a pressure regulator, and a second pipe for sending the emulsion fuel in this order,
The second pipe forms a path for supplying the emulsion fuel from the first pipe to a combustion device;
The second pump pumps the emulsion fuel toward the pressure regulator,
The pressure regulator adjusts so that the pressure applied to the emulsion fuel pumped by the second pump becomes a predetermined pressure.
〔9〕 前記圧力調整器が調整する前記所定の圧力は、0.1MPa〜2.0MPaである。 [9] The predetermined pressure adjusted by the pressure regulator is 0.1 MPa to 2.0 MPa.
〔10〕 前記第2配管は、前記貯蔵タンク内から供給された前記エマルジョン燃料を再び前記貯蔵タンクに戻すための循環経路を形成している。 [10] The second pipe forms a circulation path for returning the emulsion fuel supplied from within the storage tank to the storage tank again.
〔11〕 エマルジョン燃料の製造方法であって、
前記製造方法は、燃料油と水とを混合して混合燃料を生成し、
前記混合燃料を圧送して、2種以上の径からなる複数の第1孔を有する第1エレメントを通過させ、
前記第1エレメントを通過した前記混合燃料を、前記第1エレメントと一定の間隔を保持しつつ配置された第2エレメントとの間に形成される空間に導入し、
前記空間に導入された前記混合燃料を、前記第2エレメントに設けられた第2孔から排出する、製造方法。
[11] A method for producing an emulsion fuel, comprising:
The manufacturing method mixes fuel oil and water to produce a mixed fuel,
Pumping the mixed fuel to pass through a first element having a plurality of first holes of two or more diameters;
Introducing the mixed fuel that has passed through the first element into a space formed between the first element and a second element that is disposed at a constant interval;
The manufacturing method of discharging the mixed fuel introduced into the space from a second hole provided in the second element.
〔12〕 前記製造方法で製造されたエマルジョン燃料の供給方法であって、
前記エマルジョン燃料に所定の圧力が印加されるように調整しながら、エマルジョン燃料を燃焼装置に供給する、供給方法。
[12] A method for supplying emulsion fuel produced by the production method,
A supply method of supplying emulsion fuel to a combustion device while adjusting so that a predetermined pressure is applied to the emulsion fuel.
本発明によれば、エマルジョン燃料中の分散質を微粒子化でき、安定した乳化状態を維持できるエマルジョン燃料を製造することができる新規なエマルジョン燃料の製造装置、その製造方法及びその供給方法を提供することができる。 According to the present invention, there are provided a novel emulsion fuel production apparatus, a production method thereof, and a supply method thereof capable of producing an emulsion fuel capable of making the dispersoid in the emulsion fuel fine particles and maintaining a stable emulsified state. be able to.
本発明のエマルジョン燃料の製造装置は、燃料油と水との混合燃料をポンプで圧送して微粒子化装置を通過させることにより、混合燃料中の水又は燃料油を分散質として微粒子化して、W/O型(油中水滴型)又はO/W型(水中油滴型)のエマルジョン燃料を製造するものである。以下では、微粒子化装置を通過した混合燃料を特にエマルジョン燃料という場合がある。 The emulsion fuel production apparatus of the present invention pumps a mixed fuel of fuel oil and water with a pump and passes it through the atomization device, whereby the water or fuel oil in the mixed fuel is atomized as a dispersoid, and W / O type (water-in-oil type) or O / W type (oil-in-water type) emulsion fuel. Hereinafter, the mixed fuel that has passed through the atomization device may be referred to as an emulsion fuel.
〔エマルジョン燃料の製造装置〕
以下、W/O型のエマルジョン燃料を製造する場合のエマルジョン燃料の製造装置の具体例を示す。図1は、本発明の実施形態に係るエマルジョン燃料の製造装置の概念図である。図2は、本発明の他の実施形態に係るエマルジョン燃料の製造装置の概念図である。
[Emulsion fuel production equipment]
Hereinafter, a specific example of an emulsion fuel production apparatus for producing a W / O type emulsion fuel will be described. FIG. 1 is a conceptual diagram of an emulsion fuel production apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram of an emulsion fuel production apparatus according to another embodiment of the present invention.
エマルジョン燃料の製造装置Aは、図1に示すように、ボイラ、エンジン、バーナー、燃焼炉、乾燥炉、発電所等の燃焼装置Bに接続されており、製造装置Aで製造されたエマルジョン燃料が燃焼装置Bに供給されるようになっている。製造装置Aは、水を供給するための水タンクT10、燃料油を供給するための燃料油タンクT20、水、燃料油が供給されて混合されるための混合タンクT30、貯蔵タンクT40、コンプレッサC50(気体供給部)を備えている。 As shown in FIG. 1, the emulsion fuel production apparatus A is connected to a combustion apparatus B such as a boiler, an engine, a burner, a combustion furnace, a drying furnace, a power plant, etc., and the emulsion fuel produced by the production apparatus A is It is supplied to the combustion device B. The manufacturing apparatus A includes a water tank T10 for supplying water, a fuel oil tank T20 for supplying fuel oil, a mixing tank T30 for supplying and mixing water and fuel oil, a storage tank T40, and a compressor C50. (Gas supply unit).
水タンクT10と混合タンクT30との間には、水タンクT10側から順に、水用ポンプP11、水流量計R1、水用配管チーズV13、水投入電磁弁V11、水流量調整弁V12が直列的に配設されている。水タンクT10には、水タンクT10の排出側から順に循環方向に、水用ポンプP11、水流量計R1、水用配管チーズV13、ウルトラファインバブル水の生成装置90’が直列的に配設されており、この順に水を送液することにより、水タンク10から排出された水が再び水タンク10に戻されるための循環経路11が形成される。水タンクT10から混合タンクT30に向かう経路と循環経路11との切替は、水投入電磁弁V11の切替えによって行われる。
Between the water tank T10 and the mixing tank T30, a water pump P11, a water flow meter R1, a water pipe cheese V13, a water charging solenoid valve V11, and a water flow rate adjusting valve V12 are arranged in series from the water tank T10 side. It is arranged. In the water tank T10, a water pump P11, a water flow meter R1, a water pipe cheese V13, and an ultrafine
水用ポンプP11の吸入側には、水用の気体供給部であるコンプレッサC10から圧縮された気体を供給できるようになっている。コンプレッサC10と水用ポンプP11の吸引側との間には、図示していないが、後述するコンプレッサC50とポンプP31の吸入側との間と同様に、コンプレッサC10側から順に、手動弁、比例制御弁、気体流量計、逆止弁が設けられている。コンプレッサC10から水用ポンプP11の吸引側に供給される圧縮された気体は、0.1MPa〜1.0MPaに圧縮されていることが好ましく、0.2MPa〜0.3MPaとすることがさらに好ましい。また、上記気体としては、空気、窒素、酸素、水素、二酸化炭素、オゾン等を挙げることができるが、特別な気体雰囲気を必要としない空気を用いることが好ましい。 The suction side of the water pump P11 can supply compressed gas from a compressor C10 which is a water gas supply unit. Although not shown, between the compressor C10 and the suction side of the water pump P11, a manual valve and a proportional control are sequentially arranged from the compressor C10 side in the same manner as between the compressor C50 and the suction side of the pump P31 described later. A valve, a gas flow meter, and a check valve are provided. The compressed gas supplied from the compressor C10 to the suction side of the water pump P11 is preferably compressed to 0.1 MPa to 1.0 MPa, and more preferably 0.2 MPa to 0.3 MPa. Examples of the gas include air, nitrogen, oxygen, hydrogen, carbon dioxide, ozone, and the like, but it is preferable to use air that does not require a special gas atmosphere.
燃料油タンクT20と混合タンクT30との間には、燃料油タンクT20側から順に燃料油流量計R2、燃料油投入電磁弁V21が直列的に配設されている。 Between the fuel oil tank T20 and the mixing tank T30, a fuel oil flow meter R2 and a fuel oil charging solenoid valve V21 are arranged in series from the fuel oil tank T20 side.
混合タンクT30には混合タンク撹拌モータM3に取り付けた撹拌装置が設けられ、混合タンクT30で水、燃料油が混合されて混合燃料が生成される。混合タンクT30には配管30(第1配管)が接続されており、この配管30により、混合タンクT30から送出された混合燃料が配管30を通って再び混合タンクT30に戻るための循環経路31が形成されるとともに、混合燃料を混合タンクT30から後述する移送電磁弁V35に送出する経路32が形成される。混合タンクT30にはレベルゲージG3を設けてもよい。レベルゲージG3を設けた場合には、水流量計R1や燃料油流量計R2を省略することも可能である。
The mixing tank T30 is provided with a stirring device attached to the mixing tank stirring motor M3, and water and fuel oil are mixed in the mixing tank T30 to generate mixed fuel. A pipe 30 (first pipe) is connected to the mixing tank T30, and a
配管30には、混合タンクT30の排出口側から順に循環方向に、第1循環電磁弁V31、ポンプP31(第1ポンプ)、配管チーズV32、微粒子化装置90、第2循環電磁弁V34が直列的に配設されており、この順に混合燃料を送液する循環経路31が形成される。また、配管30には移送電磁弁V35が配設されており、混合タンクT30の混合燃料が配管チーズV32から微粒子化装置90に向かう循環経路31とは別に、混合タンクT30の混合燃料が配管チーズV32から移送電磁弁V35に向かう経路32が形成される。配管30の循環経路31と経路32との切替えは、移送電磁弁V35の切替えによって行われる。
A first circulation solenoid valve V31, a pump P31 (first pump), a pipe cheese V32, a
配管30のポンプP31の吸入側(配管30の循環方向の上流側)には、コンプレッサC50から圧縮された気体が供給されるようになっている。コンプレッサC50とポンプP31の吸入側との間には、コンプレッサC50側から順に、手動弁V51、比例制御弁V52、気体流量計R5、逆止弁V53が設けられている。コンプレッサC50から配管30に供給される圧縮された気体は、0.5MPa〜1.0MPaに圧縮されていることが好ましく、0.7MPa〜0.9MPaとすることがさらに好ましい。また、上記気体としては、空気、窒素、酸素、水素、二酸化炭素、オゾン等を挙げることができるが、特別な気体雰囲気を必要としない空気を用いることが好ましい。
The compressed gas from the compressor C50 is supplied to the suction side of the pump P31 of the pipe 30 (upstream side in the circulation direction of the pipe 30). A manual valve V51, a proportional control valve V52, a gas flow meter R5, and a check valve V53 are provided in this order from the compressor C50 side between the compressor C50 and the suction side of the pump P31. The compressed gas supplied from the compressor C50 to the
配管30に設けられた移送電磁弁V35の切替えによって、混合タンクT30から配管チーズV32、移送電磁弁V35を経て、燃焼装置用配管40(第2配管)に繋がる経路が形成される。燃焼装置用配管40は、移送電磁弁V35から貯蔵タンクT40に導入されたエマルジョン燃料を、燃焼装置Bに供給する経路42を形成するとともに、貯蔵タンクT40から送出されたエマルジョン燃料を貯蔵タンクT40に戻す循環経路41を形成する。
By switching the transfer electromagnetic valve V35 provided in the
燃焼装置用配管40には、移送電磁弁V35から順に燃焼装置Bに向けて、貯蔵タンクT40、手動弁V41、吐出ポンプP41(第2ポンプ)、第2配管チーズV42、第2移送電磁弁V44がこの順に直列的に配設されており、この順にエマルジョン燃料を送液する経路42が形成される。また、燃焼装置用配管40には、貯蔵タンクT40の排出口側から順に循環方向に、手動弁V41、吐出ポンプP41、第2配管チーズV42、圧力調整器V43が直列的に配設されており、この順にエマルジョン燃料を送液することにより、エマルジョン燃料が貯蔵タンクT40に戻される循環経路41が形成される。燃焼装置用配管40の循環経路41と経路42との切替は、第2移送電磁弁V44の切替えによって行われる。
In the
燃焼装置用配管40には、燃焼装置Bで消費されなかったエマルジョン燃料を再び貯蔵タンクT40に戻す戻り経路43が形成されている。この戻り経路43を設けることにより、燃焼装置Bで消費されなかったエマルジョン燃料を再び貯蔵タンクT40に回収することができるため、エマルジョン燃料のロスを低減することができる。また、戻り経路43を経て貯蔵タンクT40に回収されたエマルジョン燃料を、経路41を循環させることによって乳化状態を安定化させることができる。なお、戻り経路43は、燃焼装置Bの種類に応じて、設けても設けなくてもよい。
A
貯蔵タンクT40には貯蔵タンク撹拌モータM4に取り付けた撹拌装置が設けられている。貯蔵タンクT40にはレベルゲージG4を設けてもよい。レベルゲージG4を設けることにより、貯蔵タンクT40内の流量管理が容易となる。 The storage tank T40 is provided with a stirring device attached to the storage tank stirring motor M4. The storage tank T40 may be provided with a level gauge G4. By providing the level gauge G4, the flow rate in the storage tank T40 can be easily managed.
製造装置Aには、図示しないコントローラが設けられており、コントローラには、コンピュータ等の操作部(図示せず)、水流量計R1、燃料油流量計R2、気体流量計R5、混合タンクT30及び貯蔵タンクT40に設けられたレベルゲージG3、G4からの出力情報が入力される。そして、コントローラは、これらの出力情報に基づいて制御情報を生成し、水用ポンプP11、ポンプP31、吐出ポンプP41、水投入電磁弁V11、水流量調整弁V12、燃料油投入電磁弁V21、第1及び第2循環電磁弁V31、V34、移送電磁弁V35、第2移送電磁弁V44、比例制御弁V52、混合タンク撹拌モータM3、貯蔵タンク撹拌モータM4に制御情報を出力する。 The manufacturing apparatus A is provided with a controller (not shown). The controller includes an operation unit (not shown) such as a computer, a water flow meter R1, a fuel oil flow meter R2, a gas flow meter R5, a mixing tank T30, and the like. Output information from level gauges G3 and G4 provided in the storage tank T40 is input. Then, the controller generates control information based on the output information, and includes a water pump P11, a pump P31, a discharge pump P41, a water charging solenoid valve V11, a water flow rate adjusting valve V12, a fuel oil charging solenoid valve V21, The control information is output to the first and second circulation solenoid valves V31 and V34, the transfer solenoid valve V35, the second transfer solenoid valve V44, the proportional control valve V52, the mixing tank stirring motor M3, and the storage tank stirring motor M4.
〔ポンプ〕
水用ポンプP11、ポンプP31及び吐出ポンプP41としては、特に限定されず、遠心ポンプ、プロペラポンプ、渦巻ポンプ、セントヒューガルポンプ、カスケードポンプ、過流タービンポンプ等の非容積式ポンプ、往復動ポンプや回転ポンプ、ギアポンプ等の容積式ポンプ等を用いることができる。このうち、水用ポンプP11及びポンプP31としては、これらのポンプの吸入側においてコンプレッサC10、C50から気体を導入し、これらのポンプにより予備撹拌できるように、カスケードポンプ、過流タービンポンプを用いることが好ましい。また、水用ポンプP11、ポンプP31及び吐出ポンプP41の吐出圧力、吐出量も特に限定されないが、吐出圧力は0.5MPa〜1.0MPaであることが好ましい。
〔pump〕
The water pump P11, the pump P31, and the discharge pump P41 are not particularly limited, and are not a centrifugal pump, a propeller pump, a centrifugal pump, a St Hughal pump, a cascade pump, a turbulent pump, a reciprocating pump, etc. Further, a positive displacement pump such as a rotary pump or a gear pump can be used. Among these, as the water pump P11 and the pump P31, a cascade pump or an overflow turbine pump is used so that gas can be introduced from the compressors C10 and C50 on the suction side of these pumps and preliminarily stirred by these pumps. Is preferred. Further, the discharge pressure and discharge amount of the water pump P11, pump P31 and discharge pump P41 are not particularly limited, but the discharge pressure is preferably 0.5 MPa to 1.0 MPa.
〔微粒子化装置〕
微粒子化装置90は、混合タンクT30で生成された燃料油と水とを含む混合燃料中の水(分散質)を微粒子化するためのものである。図3(a)は、本発明の実施形態に係る微粒子化装置を示す斜視図であり、図3(b)は、図3(a)の分解斜視図であり、図3(c)は、図3(a)のC−C断面図である。また、図4は、本発明の実施形態に係る微粒子化装置の使用形態を示す斜視図である。
[Micronizer]
The
本実施の形態の微粒子化装置90は、図3(a)及び図3(b)に示すように、上流側エレメント91(第1エレメント)、下流側エレメント92(第2エレメント)、ガスケット93とを有する。上流側エレメント91と下流側エレメント92とは、製造装置Aにおける送液方向上流側からこの順に配置され、図3(c)に示すように、ガスケット93を介して、一定の間隔を保持しつつ対向させて配置される。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
(上流側エレメント)
上流側エレメント91は、円盤状のプレートに円形の孔を複数形成したものである。上流側エレメント91は、その中心側に第1の径を有する中心側孔91a(第1孔)を例えば1〜10個有し、その外周側に第2の径を有する外周側孔91b(第2孔)を2〜20個有することができる。図3(b)に示す上流側エレメント91では、4個の中心側孔91aを有し、8個の外周側孔91bを有する例を示している。図3(b)に示す4つの中心側孔91aは、上流側エレメント91の中心から同心円状の位置に等間隔に配置されている。図3(b)に示す8つの外周側孔91bは、中心側孔91aの外周側であって、上流側エレメント91の中心から同心円状の位置に等間隔に配置されている。なお、中心側孔91aは、1〜8個とすることが好ましく、2〜6個とすることがより好ましい。また、外周側孔91bは、2〜16個とすることが好ましく、4〜8個とすることがより好ましい。
(Upstream element)
The
上流側エレメント91では、中心側孔91aの直径は外周側孔91bの直径に比べて小さい。具体的には、微粒子化装置90を通過する混合燃料の線速度が6m/sec〜9m/secとなるように設定すればよい。例えば、流量5L/minの場合には、中心側孔91aは、0.4mm〜1mmの直径を有し、外周側孔91bは、0.8mm〜2mmの直径を有することが好ましい。上流側エレメント91は、例えばSUS、アルミニウム、銅、プラスチック等の材料で形成され、厚みは0.1mm〜0.3mmである。
In the
なお、上流側エレメント91の大きさ、形状、厚みは上記したものに限定されない。上流側エレメント91が有する孔の形状、個数、配置位置も図3(b)に示された中心側孔91a及び外周側孔91bに限るものではなく、上流側エレメント91に、2種以上の径からなる複数の孔を有していればよい。上流側エレメント91が有する孔の形状は、円形に限らず楕円形、正方形、長方形等であってもよい。
The size, shape, and thickness of the
特に、界面活性剤等を別途添加することなく燃料油と水とを混合してエマルジョン燃料を製造する際に本実施の形態の微粒子化装置90を用いる場合には、水の微粒子化のされやすさの点から、上流側エレメント91の中心側に配置された相対的に径の小さい孔を取り囲むように、相対的に径の大きい孔を設けることが好ましい。特に、図3(a)〜図3(c)に示すように、上流側エレメント91に設けられる孔は、上流側エレメント91の中心から同心円状に等間隔に孔を設けることが好ましく、この際、上流側エレメント91の孔の直径は、中心側に配置された孔から外周側に配置された孔に向かって、段階的に大きくなることが好ましい。
In particular, when the
(下流側エレメント)
下流側エレメント92は、円盤状のプレートに円形の孔を形成したものである。下流側エレメント92は、その中心に中央孔(第2孔)92aを例えば1〜16個有することができる。図3(b)に示す下流側エレメント92では、その中心に1つの中央孔92aを有する例を示している。なお、中央孔92aは、1〜4個であることが好ましく、1〜2個であることがより好ましい。下流側エレメント92は、微粒子化装置に組立てる際の簡便性等の点から、上流側エレメント91と同じ直径を有することが好ましいが、異なる直径であってもよい。
(Downstream element)
The
微粒子化装置90を通過する混合燃料の線速度が6m/sec〜9m/secの場合には、例えば中央孔92aは、2.5mm〜4mmの直径を有することが好ましい。下流側エレメント92の中央孔92aは、上流側エレメント91に形成されたすべての孔の総面積の0.8倍〜1.2倍の面積を有することが好ましく、0.8倍〜1.0倍の面積を有することがさらに好ましい。このうち、下流側エレメント92の中心に、上流側エレメント91に設けられたすべての孔の面積の総和である総面積と同面積を有する孔を設けることが最も好ましい。これにより、本実施の形態のエマルジョン燃料の製造装置のように界面活性剤等を別途添加することなく燃料油と水とを混合してエマルジョン燃料を製造する際に、水を効率よく微粒子化することができる。
When the linear velocity of the mixed fuel passing through the
下流側エレメント92は、例えばSUS、アルミニウム、銅、プラスチック等の材料で形成され、厚みは0.1mm〜0.3mmである。
The
なお、下流側エレメント92の大きさや厚みは上記したものに限定されない。下流側エレメント92が有する孔の形状は、円形に限らず楕円形、正方形、長方形等であってもよい。また、中央孔92aの中心は、下流側エレメント92の中心と同心としてもよく、同心でなくてもよい。さらに、下流側エレメント92に中央孔92a以外に孔を設けてもよい。
The size and thickness of the
(ガスケット)
ガスケット93は、例えばへルールガスケットとして知られるものを用いることができ、円盤状のプレートに孔を形成したものである。ガスケット93の一方の面に上流側エレメント91を配置し、他方の面に下流側エレメント92を配置することにより、上流側エレメント91と下流側エレメント92とをガスケット93を介して、互いに一定の間隔を保持しつつ対向させることができる。
(gasket)
As the
ガスケット93には、その中央に空間形成用孔93aが形成されている。空間形成用孔93aにより、微粒子化装置90を組立てたときに、図3(c)に示すように、上流側エレメント91と下流側エレメント92とガスケット93の空間形成用孔93aとによって囲まれた空間90aが形成される。
The
ガスケット93に設けられた空間形成用孔93aは、ガスケット93を介して上流側エレメント91と下流側エレメント92とを対向させたときに、上流側エレメント91に設けられたすべての孔、及び、下流側エレメント92に設けられた孔と対向する大きさ及び形状を有している。したがって、空間形成用孔93aを設けることによって、ガスケット93が上流側エレメント91及び下流側エレメント92に設けられた孔を塞ぐことはない。これにより、微粒子化装置90に供給された流体は、上流側エレメント91の孔を通って空間90aに導入され、この空間90aに導入された流体は、下流側エレメント92の中央孔92aを通って微粒子化装置90から排出されるようになっている。
The
空間形成用孔93aの大きさは、微粒子化装置90を通過する混合燃料の線速度が6m/sec〜9m/secの場合には、10mm〜80mmの直径を有することが好ましい。ガスケット93は、例えばシリコーンゴム製やフッ素系樹脂ゴム製等の材料で形成される。また、ガスケット93の空間形成用孔93aが形成される部分の厚みは、例えば10mm〜80mmとすることができる。
The
ガスケット93の大きさや厚みは上記したものに限定されない。上流側エレメント91が有する孔の形状、配置位置も図3(b)に示す空間形成用孔93aに限るものではない。ガスケット93を介して上流側エレメント91と下流側エレメント92とを対向させたときに、上流側エレメント91に設けられたすべての孔、及び、下流側エレメント92に設けられた孔と対向する位置に、空間形成用孔93aを有していればよい。ガスケット93が有する孔の形状は、円形に限らず楕円形、正方形、長方形等であってもよい。
The size and thickness of the
図3(a)及び図3(c)に示すガスケット93では、ガスケット93の両面に上流側エレメント91及び下流側エレメント92を配置する場合を例に挙げて説明したが、これに限るものではない。例えば、空間形成用孔93aを有するガスケット93に、凹部やツメ等を設けて、上流側エレメント91及び下流側エレメント92を嵌め込んで保持するようにしてもよい。さらに、ガスケット93を設けることに代えて、上流側エレメント91の下流側エレメント92との対向面の外周及び/又は下流側エレメント92の上流側エレメント91との対向面の外周を取り囲むように壁部を設けて、両エレメント91,92間を対向させたときに空間90aが形成されるようにしてもよい。
In the
微粒子化装置90は、図3(a)及び図3(c)に示すように、ガスケット93の一方の面に上流側エレメント91を配置し、他方の面に下流側エレメント92を配置して、上流側エレメント91と下流側エレメント92とが、一定の間隔を保持しつつ対向した状態となるように組立てられる。これにより、上流側エレメント91と下流側エレメント92とガスケット93の空間形成用孔93aとによって囲まれた空間90aが形成される。上流側エレメント91と下流側エレメント92との間の間隔は、微粒子化装置90を通過する混合燃料の線速度が6m/sec〜9m/secの場合には、10mm〜80mmとすることが好ましい。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c), the
上記のようにして組立てられた微粒子化装置90は、図1に示す製造装置Aの配管30の送液方向上流側に上流側エレメント91が配置され、送液方向下流側に下流側エレメント92が配置されるように配管30に配設される。製造装置Aに微粒子化装置90を設けるために、図4に示すフランジ付き管部材94,94を用いることが好ましい。具体的には、図4に示すように、フランジ付き管部材94,94のフランジ94a,94aの間に微粒子化装置90を挟持し、管94b,94bにおいて製造装置Aの配管30と接続する。フランジ94a,94aの部分でクランプを用いて、上流側エレメント91、下流側エレメント92、ガスケット93を固定する。フランジ付き管部材94,94としては、例えばへルールとして知られるものを用いることができる。上流側エレメント91、下流側エレメント92、ガスケット93は、クランプを用いて固定することに代えて、接着剤や両面テープ等の接着手段やネジ等の締結手段を用いてフランジ付き管部材94,94に固定してもよい。
In the
フランジ付き管部材94,94の管94b,94bは、上流側エレメント91に設けられたすべての孔、及び、下流側エレメント92に設けられた孔と対向する大きさ及び形状を有している。したがって、フランジ94a,94aが、上流側エレメント91及び下流側エレメント92に設けられた孔を塞ぐことはない。これにより、一方のフランジ付き管部材94から微粒子化装置90に供給された流体は、上流側エレメント91の孔を通って空間90aに導入され、この空間90aに導入された流体は、下流側エレメント92の中央孔92aを通って、他方のフランジ付き管部材94から排出される。
The
なお、本実施の形態の図3(a)〜図3(c)に示す微粒子化装置90では、上流側エレメント91、下流側エレメント92、ガスケット93を用いた場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これに限らず、両端にフランジを有する管(例えば、延長用のヘルール)のフランジ部分に、孔を有しないプレート状のパッキン(例えば、空間形成用孔93aを有しないガスケット)をそれぞれ配置し、一方のパッキンに、上記中心側孔91a及び外周側孔91bのように孔を形成し、他方のパッキンに、上記中央孔92aのように孔を形成してもよい。この場合、この2つのパッキンがそれぞれ上記上流側エレメント91及び下流側エレメント92となり、両端にフランジを有する管が、上流側エレメント91と下流側エレメント92とを互いに一定の間隔を保持しつつ対向させて配置させるための部材となる。
In the
微粒子化装置90は、上流側エレメント91、下流側エレメント92及びガスケット93として、それぞれに設けられた孔の大きさや孔の配置が異なるものを複数用意し、要求される水の微粒子化の程度(水の粒子径)等に応じて、用いる上流側エレメント91、下流側エレメント92及びガスケット93を変更するようにしてもよい。このように微粒子化装置90は、上流側エレメント91、下流側エレメント92及びガスケット93、フランジ付き管部材94といった簡易な構造の部品を組立てて作製することができ、また、この微粒子化装置90を製造装置Aの配管に組み込むという簡便な操作でエマルジョン燃料を製造する製造装置を作製することができる。
The
図3(a)〜図3(c)に示す微粒子化装置90は、上記のとおりエマルジョン燃料の製造装置Aで用いることができる。しかしながら、本実施の形態の水と燃料油とを混合してエマルジョン燃料を製造する場合やウルトラファインバブル水を製造する場合に限らず、燃料油とその他の添加剤(例えば、乳化剤、酸化防止剤、粘度調整剤、防錆剤、分散剤、消泡剤、香料、着色剤、潤滑剤)との混合や、燃料油と空気等の気体と混合等、液体と液体、液体と気体等の流体の混合、流体と固体との混合等、任意の材料を混合するための混合装置として好適に用いることができる。
The
〔ウルトラファインバブル水の生成装置〕
ウルトラファインバブル水の生成装置90’は、ウルトラファインバブル水(ナノバブル水)を生成することができるものを用いることができる。具体的には、超音波方式、旋回流方式、加圧溶解方式等によってウルトラファインバブル水を生成することができる装置の他、上記した微粒子化装置90と同様の構造を有する装置を用いることができる。微粒子化装置90と同様の構造を有する生成装置90’では、生成装置90’に導入された水に微細な気泡が形成されることによりウルトラファインバブル水を製造することができる。ウルトラファインバブル水とは、1μm以下のナノサイズの気泡を含む水をいう。
[Ultra fine bubble water generator]
What can produce | generate ultra fine bubble water (nano bubble water) can be used for the production | generation apparatus 90 'of ultra fine bubble water. Specifically, in addition to an apparatus capable of generating ultrafine bubble water by an ultrasonic method, a swirling flow method, a pressure dissolution method, or the like, an apparatus having the same structure as the above-described
〔圧力調整器〕
圧力調整器V43としては、エマルジョン燃料を圧送するときの圧力が所定の圧力となるように調整できるものであればよい。例えばエマルジョン燃料の送液を所定の圧力まで抑制するものや、エマルジョン燃料が通過する圧力調整器V43の流路面積(流路)を、燃焼装置用配管40の他の部分に比べて小さい流路とすることによって、エマルジョン燃料の流量を抑制するものを用いることができる。圧力調整器V43として具体的には、上記した微粒子化装置90、圧力調整弁、リリーフ弁、手動弁、安全弁、減圧弁等を用いることができる。
(Pressure regulator)
As the pressure regulator V43, any pressure regulator can be used as long as the pressure when the emulsion fuel is pumped can be adjusted to a predetermined pressure. For example, the flow path area (flow path) of the pressure regulator V43 through which emulsion liquid is suppressed to a predetermined pressure or the pressure regulator V43 through which the emulsion fuel passes is smaller than the other part of the
圧力調整器V43によって調整される圧力は、0.1MPa以上あることが好ましく、0.5MPa以上であることがより好ましく、1.0MPa以上であることがさらに好ましい。圧力調整器V43によって調整される圧力が0.1MPa未満であると、得られるエマルジョン燃料の乳化状態が安定化しにくくなる傾向にあり、上記圧力が2.0MPaを超えると、配管30として耐圧性の高いものを用いる必要が生じる等、製造装置Aの設計が複雑になる傾向にある。 The pressure adjusted by the pressure regulator V43 is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.5 MPa or more, and further preferably 1.0 MPa or more. When the pressure adjusted by the pressure regulator V43 is less than 0.1 MPa, the emulsion state of the obtained emulsion fuel tends to be difficult to stabilize, and when the pressure exceeds 2.0 MPa, the piping 30 is pressure resistant. There is a tendency for the design of the manufacturing apparatus A to become complicated, such as the need to use a high one.
〔エマルジョン燃料の製造方法〕
エマルジョン燃料の製造装置Aを用いてW/O型のエマルジョン燃料を製造する製造方法について説明する。
[Method for producing emulsion fuel]
A production method for producing a W / O type emulsion fuel using the emulsion fuel production apparatus A will be described.
図示しない操作部を操作して、水及び燃料油を所望の混合重量割合に設定することにより、水量、燃料油量がそれぞれ算出され、それに適した開口量で水投入電磁弁V11、燃料油投入電磁弁V21の開口量が決定される。燃料油投入電磁弁V21が開口すると、燃料油タンクT20から混合タンクT30に燃料油が供給され、燃料油流量計R2によりその流量が検出されて混合タンクT30に所定量まで供給される。なお、混合タンクT30に設けたレベルゲージG3によって、水流量計R1や燃料油流量計R2を用いずに、水及び燃料油の供給量を制御するようにしてもよい。 By operating the operation unit (not shown) and setting the water and fuel oil to the desired mixing weight ratio, the water amount and the fuel oil amount are calculated, respectively, and the water injection solenoid valve V11 and the fuel oil input with the appropriate opening amount. The opening amount of the electromagnetic valve V21 is determined. When the fuel oil charging solenoid valve V21 is opened, fuel oil is supplied from the fuel oil tank T20 to the mixing tank T30, and the flow rate is detected by the fuel oil flow meter R2 and supplied to the mixing tank T30 up to a predetermined amount. The supply amount of water and fuel oil may be controlled by the level gauge G3 provided in the mixing tank T30 without using the water flow meter R1 or the fuel oil flow meter R2.
続いて、混合タンクT30内で、混合タンク撹拌モータM3に取付けられたスターラー等の撹拌装置で撹拌を開始し、操作部を操作して第1及び第2循環電磁弁V31、V34を開口させ、ポンプP31を作動させる。ポンプP31の作動直後に、水投入電磁弁V11を開口し、水用ポンプP11によって吸込まれた水タンクT10内の水を混合タンクT30に供給する。これにより、混合タンクT30では、燃料油と水とが混合された混合燃料が生成される。水は水流量調整弁V12で流量を調整しながら混合タンクT30に供給され、その流量は水流量計R1で検出される。 Subsequently, in the mixing tank T30, stirring is started by a stirrer such as a stirrer attached to the mixing tank stirring motor M3, and the first and second circulation electromagnetic valves V31 and V34 are opened by operating the operation unit, The pump P31 is operated. Immediately after the operation of the pump P31, the water introduction electromagnetic valve V11 is opened, and the water in the water tank T10 sucked in by the water pump P11 is supplied to the mixing tank T30. Thereby, in the mixing tank T30, mixed fuel in which fuel oil and water are mixed is generated. Water is supplied to the mixing tank T30 while adjusting the flow rate with the water flow rate adjusting valve V12, and the flow rate is detected by the water flow meter R1.
混合燃料中の水の含有率は、エマルジョン燃料を形成することができれば特に限定されないが、混合燃料の総重量に対して10重量%以上とすることが好ましく、20重量%以上とすることがより好ましい。また、混合燃料中の水の含有率は、混合燃料の総重量に対して50重量%以下であることが好ましく、40重量%以下であることがより好ましい。水の含有率が10重量%未満であると、エマルジョン燃料を用いたときの燃費や燃料コストの向上が大きくは期待できない。一方、エマルジョン燃料に含まれる水の量が多いほど燃料コストが下がるため、水の含有率は大きい方が好ましい。水の含有率が50重量%を超えると、製造装置Aで安定した乳化状態のエマルジョン燃料を製造しにくくなる傾向にある。 The water content in the mixed fuel is not particularly limited as long as an emulsion fuel can be formed, but it is preferably 10% by weight or more, more preferably 20% by weight or more based on the total weight of the mixed fuel. preferable. The water content in the mixed fuel is preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less, based on the total weight of the mixed fuel. If the water content is less than 10% by weight, the improvement in fuel efficiency and fuel cost when using emulsion fuel cannot be expected. On the other hand, since the fuel cost decreases as the amount of water contained in the emulsion fuel increases, it is preferable that the water content is large. If the water content exceeds 50% by weight, it tends to be difficult to produce a stable emulsified emulsion fuel in the production apparatus A.
ポンプP31の作動直後にコンプレッサC50の手動弁V51を開放し、コンプレッサC50から圧縮された気体を、配管30のポンプP31の吸入側に供給して、混合燃料と気体とを混合する。気体は比例制御弁V52で流量を調整しながら供給され、逆止弁V53で逆流しないようになっている。また、気体の流量は気体流量計R5で検出される。気体の供給量はポンプP31の吐出圧力や吐出量に応じて選定すればよいが、ポンプP31の吐出圧力を0.1MPa〜2.0MPa、ポンプP31での混合燃料の吐出量100体積%に対してコンプレッサC50からの気体の供給量を1〜5体積%とすることが好ましい。
Immediately after the operation of the pump P31, the manual valve V51 of the compressor C50 is opened, and the gas compressed from the compressor C50 is supplied to the suction side of the pump P31 of the
混合燃料に混合される気体の混合率は、エマルジョン燃料を形成することができれば特に限定されないが、混合燃料の総重量に対して1体積%以上とすることが好ましく、2体積%以上とすることがより好ましい。また、混合燃料に混合される気体の混合率は、混合燃料の総重量に対して50体積%以下であることが好ましい。気体の混合率が1体積%未満であると、燃焼性を高めることができる効果が大きくは期待できない。一方、気体の混合率が50重量%を超えると、燃焼性が高すぎる状態になる傾向がある。 The mixing ratio of the gas mixed into the mixed fuel is not particularly limited as long as an emulsion fuel can be formed, but it is preferably 1% by volume or more with respect to the total weight of the mixed fuel, and 2% by volume or more. Is more preferable. Moreover, it is preferable that the mixing rate of the gas mixed with mixed fuel is 50 volume% or less with respect to the total weight of mixed fuel. If the mixing ratio of the gas is less than 1% by volume, the effect of enhancing the combustibility cannot be expected greatly. On the other hand, if the gas mixing ratio exceeds 50% by weight, the combustibility tends to be too high.
ポンプP31を作動させると混合タンクT30から混合燃料が吸込まれ、配管30のポンプP31の吸入側において、混合燃料とコンプレッサC50から供給された気体とが混合される。ポンプP31は気体が混合された混合燃料を微粒子化装置90に向けて圧送する。
When the pump P31 is operated, the mixed fuel is sucked from the mixing tank T30, and the mixed fuel and the gas supplied from the compressor C50 are mixed on the suction side of the pump P31 of the
微粒子化装置90は、図4に示すように、フランジ付き管部材94,94のフランジ94a,94aの間に挟持され、管94b,94bの部分で配管30と接続されている。ポンプP31により圧送された混合燃料は、微粒子化装置90の送液方向上流側に配置されるフランジ付き管部材94から上流側エレメント91に導入される。
As shown in FIG. 4, the
上流側エレメント91には、図3(a)〜図3(c)に示すように、径の異なる中心側孔91a及び外周側孔91bが形成されている。中心側孔91aを通過した混合燃料と外周側孔91bを通過した混合燃料とでは、その流速が異なる。空間90aに導入された流速の異なる混合燃料は、その速度差によって空間90a内において流れ方向が撹乱され、空間90a内で撹拌された状態となる。このように空間90a内で撹拌された混合燃料は、下流側エレメント92に設けられた中央孔92aから微粒子化装置90の外部に排出される際に、渦を巻きながら排出される。上記のような空間90a内における混合燃料の撹拌、及び、下流側エレメント92の中央孔92aから渦巻き状に生じる混合燃料の排出により、混合燃料に含まれる水が微粒子化されて、安定な乳化状態のエマルジョン燃料を製造することができる。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
微粒子化装置90を通って放出された混合燃料は、第2循環電磁弁V34を通って再び混合タンクT30に供給される。混合タンクT30に戻された混合燃料は、混合タンク撹拌モータM3で撹拌されることにより、安定した乳化状態を維持することができる。また、混合燃料が、混合タンクT30と配管30とで形成される循環経路31を2〜5回循環し、上記のように微粒子化装置90を通過することによって、水をさらに微粒子化し、安定な乳化状態のエマルジョン燃料を製造することもできる。循環経路31での混合燃料の循環回数を変更し、混合燃料が微粒子化装置90を通過する回数を調整することによって、エマルジョン燃料中の水の粒子径を調整することもできる。
The mixed fuel discharged through the
また、ポンプP31の吸入側にコンプレッサC50から供給された気体を供給し、混合燃料が気体と混合された状態で微粒子化装置90に導入されると、燃料油と水との混合性を高めることができる。これにより、より乳化状態が安定化したエマルジョン燃料を得ることができる。
Further, when the gas supplied from the compressor C50 is supplied to the suction side of the pump P31 and the mixed fuel is introduced into the
本実施の形態の製造装置Aを用いることにより、用いる燃料油の種類にもよるが、エマルジョン燃料中の水の粒子径を、例えば2000nm以下に形成することができる。また、微粒子化装置90における上流側エレメント91及び下流側エレメント92に設けられた孔の径や配置等を調節することにより、用いる燃料油の種類にもよるが、水の粒子径を50nm〜1000nmまで微粒子化することもできる。さらに、混合タンクT30の混合燃料が微粒子化装置90を複数回通過するように、混合燃料が循環経路31を循環することによっても水を微粒子化することができる。したがって、微粒子化装置90の上流側エレメント91及び下流側エレメント92に設けられた孔の径や配置、混合燃料が循環経路31を循環する回数を調整することにより、水の粒子径が所望の大きさに調整されたエマルジョン燃料を製造することができる。
By using the production apparatus A of the present embodiment, the particle diameter of water in the emulsion fuel can be formed to 2000 nm or less, for example, depending on the type of fuel oil to be used. Further, by adjusting the diameter and arrangement of the holes provided in the
本発明者の知見によると、例えば、燃焼装置Bとして、0.5〜2.5MPa程度の加圧側ポンプが搭載されたバーナーでは、エマルジョン燃料中の水の粒子径が300〜700nmである場合に、NOx濃度の低減率が高くなり、かつ、燃費の改善率が高くなる傾向にある。したがって、燃焼装置Bとして上記バーナーを用いる場合には、水の粒子径を300〜700nmに調整することによって、NOx濃度の低減率を高め、燃費の改善率を高めることができる。本実施の形態の製造装置Aでは、上記のとおり、エマルジョン燃料中の水の粒子径を調整することができるため、例えば、要求されるNOx濃度の低減率及び燃費の改善率に応じて、所望の粒子径を有する水粒子を含むエマルジョン燃料を製造することができる。 According to the knowledge of the present inventor, for example, in the burner equipped with a pressure side pump of about 0.5 to 2.5 MPa as the combustion device B, when the particle size of water in the emulsion fuel is 300 to 700 nm There is a tendency that the reduction rate of the NO x concentration becomes high and the improvement rate of fuel consumption becomes high. Therefore, in the case of using the burner as a combustion apparatus B, by adjusting the particle diameter of the water to 300 to 700 nm, increasing the reduction rate of the NO x concentration, it is possible to increase the rate of improvement fuel economy. In the manufacturing apparatus A of the present embodiment, as described above, the particle diameter of water in the emulsion fuel can be adjusted. For example, according to the required reduction rate of NO x concentration and improvement rate of fuel consumption, An emulsion fuel containing water particles having a desired particle size can be produced.
上記のようにして乳化状態が安定化したエマルジョン燃料は、移送電磁弁V35の切替えにより、混合タンクT30から配管チーズV32、移送電磁弁V35を経て、燃焼装置用配管40に移送されて貯蔵タンクT40に導入される。エマルジョン燃料は、例えば循環経路31を所定時間循環した後に移送電磁弁V35が切替えられることにより、その全量が貯蔵タンクT40に供給されてもよく、移送電磁弁V35が間欠的に切替えられることにより、循環経路31を循環するエマルジョン燃料の一部を貯蔵タンクT40に間欠的に供給するようにしてもよい。また、移送電磁弁V35の切替えによって貯蔵タンクT40に供給されたエマルジョン燃料の供給量に応じて、混合タンクT30に、水タンクT10からの水の供給や燃料油タンクT20からの燃料油の供給を行うようにして、連続的にエマルジョン燃料を製造するようにしてもよい。
The emulsion fuel whose emulsion state has been stabilized as described above is transferred from the mixing tank T30 to the
貯蔵タンクT40内に供給されたエマルジョン燃料は、貯蔵タンク撹拌モータM4に取り付けた撹拌装置で撹拌されながら、レベルゲージG4によってその供給量が検出される。貯蔵タンクT40内のエマルジョン燃料の量が所定量に達すると、手動弁V41、第2移送電磁弁V44を切替えて、吐出ポンプP41を作動させる。吐出ポンプP41を作動させると、貯蔵タンクT40からエマルジョン燃料が吸入され、圧力調整器V43に向けてエマルジョン燃料が圧送される。このとき、圧力調整器V43は、上記したようにエマルジョン燃料の流れを抑制する等により、エマルジョン燃料を圧送するときの圧力が所定の圧力となるように調整するようになっており、吐出ポンプP41の作動に伴って吐出ポンプP41と圧力調整器V43との間のエマルジョン燃料の圧力が徐々に上昇する。これにより、エマルジョン燃料が加圧された状態で循環経路41を循環するため、エマルジョン燃料の乳化状態を安定に保つことができる。
The emulsion fuel supplied into the storage tank T40 is detected by the level gauge G4 while being stirred by the stirring device attached to the storage tank stirring motor M4. When the amount of the emulsion fuel in the storage tank T40 reaches a predetermined amount, the manual valve V41 and the second transfer electromagnetic valve V44 are switched to operate the discharge pump P41. When the discharge pump P41 is operated, the emulsion fuel is sucked from the storage tank T40, and the emulsion fuel is pumped toward the pressure regulator V43. At this time, the pressure regulator V43 adjusts the pressure when the emulsion fuel is pumped to a predetermined pressure by suppressing the flow of the emulsion fuel as described above, and the discharge pump P41. With the operation, the pressure of the emulsion fuel between the discharge pump P41 and the pressure regulator V43 gradually increases. Thereby, since the emulsion fuel is circulated through the
循環経路41を循環しているときにエマルジョン燃料に印加される印加圧力の大きさは、圧力調整器V43によって調整することができる。圧力調整器V43によって調整される圧力は、0.1MPa以上あることが好ましく、0.5MPa以上であることがより好ましく、1.0MPa以上であることがさらに好ましい。
The magnitude of the applied pressure applied to the emulsion fuel when circulating through the
一方、貯蔵タンクT40から燃焼装置Bにエマルジョン燃料を供給するときには、第2移送電磁弁V44を切替えて、吐出ポンプP41により、貯蔵タンクT40から第2移送電磁弁V44を経て、燃焼装置Bにエマルジョン燃料が圧送される。上記のとおり、エマルジョン燃料は循環経路41を循環することにより加圧されているため、貯蔵タンクT40から燃焼装置Bにエマルジョン燃料を圧送する際にも、0.05MPa以上1.0MPa以下の加圧された状態で移送することができる。
On the other hand, when supplying emulsion fuel from the storage tank T40 to the combustion apparatus B, the second transfer electromagnetic valve V44 is switched, and the emulsion is supplied to the combustion apparatus B from the storage tank T40 via the second transfer electromagnetic valve V44 by the discharge pump P41. Fuel is pumped. As described above, since the emulsion fuel is pressurized by circulating through the
このように、エマルジョン燃料に所定の圧力が印加されるように調整しながら圧送することによって、水を微粒子化した状態に維持し、エマルジョン燃料の乳化状態を安定に保つことができる。これにより、安定した乳化状態のエマルジョン燃料を燃焼装置Bに供給することができるので、燃焼装置Bでのエマルジョン燃料の燃焼性を向上することができる。 In this way, by feeding the emulsion fuel while adjusting so that a predetermined pressure is applied, it is possible to maintain water in a finely divided state, and to keep the emulsion state of the emulsion fuel stable. Thereby, since the emulsion fuel of the stable emulsification state can be supplied to the combustion apparatus B, the combustibility of the emulsion fuel in the combustion apparatus B can be improved.
なお、エンジンやバーナー等の高圧のエマルジョン燃料を供給することができない燃焼装置Bにエマルジョン燃料を供給する場合には、第2移送電磁弁V44と燃焼装置Bとの間で、エマルジョン燃料を任意の圧力まで減圧して燃焼装置Bに供給すればよい。減圧の方法は、特に限定されないが、減圧弁やバイパス配管を用いて行えばよい。 In addition, when supplying emulsion fuel to the combustion apparatus B which cannot supply high pressure emulsion fuel, such as an engine and a burner, between the 2nd transfer electromagnetic valve V44 and the combustion apparatus B, emulsion fuel is arbitrary The pressure may be reduced to the pressure and supplied to the combustion device B. The method for reducing the pressure is not particularly limited, and may be performed using a pressure reducing valve or a bypass pipe.
本実施の形態のエマルジョン燃料の製造装置Aでは、図1に示すように、混合タンクT30及び微粒子化装置90等を用いて得られたエマルジョン燃料を一旦貯蔵タンクT40に貯蔵して燃焼装置Bに供給している。そのため、混合タンクT30及び微粒子化装置90でのエマルジョン燃料の生成を連続的に行いながら、燃焼装置Bへのエマルジョン燃料の供給は、貯蔵タンクT40からの供給量で調整することができる。また、貯蔵タンクT40内のエマルジョン燃料は、循環経路41を循環することにより加圧されているため、安定した乳化状態のエマルジョン燃料を燃焼装置Bに供給することができる。
In the emulsion fuel manufacturing apparatus A of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the emulsion fuel obtained by using the mixing tank T30, the
しかしながら、図2に示すように、図1に示す貯蔵タンクT40、手動弁V41、吐出ポンプP41、第2配管チーズV42、圧力調整器V43、第2移送電磁弁V44を有していない製造装置A3を用いて、エマルジョン燃料を燃焼装置Bに直接供給するようにすることもできる。具体的には、配管30に設けられたポンプP31を用い、配管チーズV32を経て、移送電磁弁V35から燃焼装置用配管40に、混合タンクT30内のエマルジョン燃料を圧送して燃焼装置Bに直接供給してもよい。
However, as shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus A3 does not have the storage tank T40, the manual valve V41, the discharge pump P41, the second piping cheese V42, the pressure regulator V43, and the second transfer electromagnetic valve V44 shown in FIG. Can be used to directly supply the emulsion fuel to the combustion device B. Specifically, the pump P31 provided in the
図2に示す製造装置A3には、燃焼装置Bで消費されなかったエマルジョン燃料を再び混合タンクT30に戻す戻り経路44が形成されている。この戻り経路44を設けることにより、燃焼装置Bで消費されなかったエマルジョン燃料を再び混合タンクT30に戻すことができる。混合タンクT30に戻されたエマルジョン燃料を、循環経路31で循環させることにより、乳化状態を安定化させることができる。なお、戻り経路44は、燃焼装置Bの種類に応じて、設けても設けなくてもよい。
In the manufacturing apparatus A3 shown in FIG. 2, a
本実施の形態のエマルジョン燃料の製造装置A,A3では、ポンプP31の吸入側においてコンプレッサC50からの気体を導入し、混合燃料に気体を混合して燃料油と水との混合性を高めている。しかしながら、コンプレッサC50を用いずに、圧縮した気体を導入するようにしてもよい。また、混合燃料に気体を導入することなくエマルジョン燃料を生成してもよい。 In the emulsion fuel production apparatuses A and A3 according to the present embodiment, the gas from the compressor C50 is introduced on the suction side of the pump P31, and the mixed fuel is mixed with the gas to improve the mixing property of the fuel oil and water. . However, a compressed gas may be introduced without using the compressor C50. Further, the emulsion fuel may be generated without introducing a gas into the mixed fuel.
上記では、燃料油に混合する水として、水タンクT10に貯蔵された水を用いた場合について説明したが、図1に示すウルトラファインバブル水の生成装置90’を用いてウルトラファインバブル水を製造し、このウルトラファインバブル水を用いてもよい。 Although the case where the water stored in water tank T10 was used as water mixed with fuel oil was explained above, ultra fine bubble water is manufactured using ultra fine bubble water generator 90 'shown in FIG. However, this ultra fine bubble water may be used.
ウルトラファインバブル水は、図1に示すように、水タンクT10から排出された水が生成装置90’を通過する循環経路11を循環することによって製造される。生成装置90’としては、上記したように、ウルトラファインバブル(ナノバブル)水を生成することができるものを用いることができるが、例えば微粒子化装置90と同様の構造を有するものを用いることもできる。この場合、図4に示すように、生成装置90’は、微粒子化装置90と同様に、フランジ付き管部材94,94のフランジ94a,94aの間に挟持され、管94b,94bの部分で循環経路11をなす配管と接続される。
As shown in FIG. 1, the ultra fine bubble water is produced by circulating the water discharged from the water tank T10 through the
水タンクT10から排出された水は、水用ポンプP11の吸入側において、水とコンプレッサC10から供給された気体とが混合されて気体混合水が生成される。水用ポンプP11は、気体混合水を、水流量計R1、水用配管チーズV13、生成装置90’の順に圧送する。 The water discharged from the water tank T10 is mixed with water and the gas supplied from the compressor C10 on the suction side of the water pump P11 to generate gas mixed water. The water pump P11 pumps the gas mixed water in the order of the water flow meter R1, the water piping cheese V13, and the generating device 90 '.
ウルトラファインバブル水の生成装置90’として、微粒子化装置90と同様の構造を有するものを用いた場合、水用ポンプP11により圧送された気体混合水は、生成装置90’の送液方向上流側に配置されるフランジ付き管部材94から上流側エレメント91に導入される。生成装置90’の上流側エレメントには、図3(a)〜図3(c)に示す微粒子化装置90で説明したとおり、径の異なる中心側孔及び外周側孔が形成されている。中心側孔を通過した気体混合水と外周側孔を通過した気体混合水とでは、その流速が異なる。そのため、生成装置90’の空間(図3(c)の空間90aに対応する空間)に導入された流速の異なる気体混合水は、その速度差によって空間内において流れ方向が撹乱され、空間内で撹拌された状態となる。このように空間内で撹拌された気体混合水は、下流側エレメントに設けられた中央孔から生成装置90’の外部に排出される際に、渦を巻きながら排出される。上記のような空間内における気体混合水の撹拌、及び、下流側エレメントの中央孔から渦巻き状に生じる気体混合水の排出により、気体混合水に含まれる水が微粒子化されて、ウルトラファインバブル水を製造することができる。
When a device having the same structure as that of the
気体混合水が生成装置90’を通過することによって製造されたウルトラファインバブル水は、再び水タンクT10に供給される。水タンクT10に戻されたウルトラファインバブル水は、循環経路11を2〜5回循環し、上記のように生成装置90’を複数回通過することによって、さらに気泡を微細化し、安定な状態のウルトラファインバブル水を製造することができる。
The ultra fine bubble water produced by the gas mixed water passing through the generating device 90 'is supplied again to the water tank T10. The ultra fine bubble water returned to the water tank T10 is circulated 2 to 5 times through the
なお、図1に示す製造装置Aは、燃料油にウルトラファインバブル水を混合するために、ウルトラファインバブル水の生成装置90’を備えているが、燃料油に水道水等のウルトラファインバブル水以外の水を混合する場合には、生成装置90’及び水用配管チーズV13を有する循環経路11は設ける必要はない。また、図2に示す製造装置A3には、ウルトラファインバブル水の生成装置90’及び水用配管チーズV13を有する循環経路11を示していないが、製造装置A3に、生成装置90’及び水用配管チーズV13を有する循環経路11を設けてもよい。
In addition, although the manufacturing apparatus A shown in FIG. 1 is equipped with the production | generation apparatus 90 'of ultra fine bubble water in order to mix ultra fine bubble water with fuel oil, ultra fine bubble water, such as tap water, is contained in fuel oil. When water other than the above is mixed, it is not necessary to provide the
上記では、W/O型のエマルジョン燃料を製造する場合について説明したが、図1に示す製造装置A,図2に示す製造装置A3を用いて、O/W型のエマルジョン燃料を製造することもできる。O/W型のエマルジョン燃料を製造する場合には、水タンクT10から混合タンクT30に水を供給した後、燃料油タンクT20から燃料油を混合タンクT30に供給して、水と燃料油とを混合した混合燃料を生成すればよい。この場合、混合燃料が微粒子化装置90を通過することにより、燃料油(分散質)を微粒子化することができる。
In the above description, the case of producing a W / O type emulsion fuel has been described. However, it is also possible to produce an O / W type emulsion fuel using the production apparatus A shown in FIG. 1 and the production apparatus A3 shown in FIG. it can. In the case of producing an O / W type emulsion fuel, water is supplied from the water tank T10 to the mixing tank T30, and then fuel oil is supplied from the fuel oil tank T20 to the mixing tank T30. A mixed fuel mixture may be generated. In this case, the fuel mixture (dispersoid) can be atomized by passing the mixed fuel through the
〔エマルジョン燃料〕
(燃料油)
燃料油は、温度50℃における動粘度が2mm2/s以上であることが好ましく、5mm2/s以上であることがより好ましく、10mm2/s以上であることが最も好ましい。上記燃料油として具体的には、温度50℃における動粘度が通常1.5〜20mm2/sであるA重油、温度50℃における動粘度が通常2.5〜100mm2/sであるB重油、温度50℃における動粘度が通常80〜200mm2/sであるC重油、温度50℃における動粘度が通常80〜200mm2/sである石炭油、温度50℃における動粘度が2〜100mm2/sである再生油(廃油)よりなる群より選択される少なくとも1種を挙げることができ、2種以上を混合して用いてもよい。このうち、A重油、B重油、C重油、石炭油、再生油(廃油)よりなる群より選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。上記燃料油と水とを、上記したエマルジョン燃料の製造装置を用いて混合することにより、界面活性剤を別途添加することなく又は界面活性剤の使用量を低減して、上記燃料油をエマルジョン化することができる。
[Emulsion fuel]
(Fuel oil)
Fuel oil is preferably kinematic viscosity at 50 ° C. is 2 mm 2 / s or more, more preferably 5 mm 2 / s or more, and most preferably 10 mm 2 / s or more. Specifically as the fuel oil, B heavy fuel oil A kinematic viscosity at 50 ° C. is usually 1.5~20mm 2 / s, kinematic viscosity at 50 ° C. is usually 2.5~100mm 2 / s coal oil C fuel oil kinematic viscosity at 50 ° C. is usually 80~200mm 2 / s, kinematic viscosity at 50 ° C. is usually 80~200mm 2 / s, kinematic viscosity at 50 ° C. is 2 to 100 mm 2 There may be mentioned at least one selected from the group consisting of regenerated oil (waste oil) which is / s, and two or more kinds may be mixed and used. Among these, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of A heavy oil, B heavy oil, C heavy oil, coal oil, and recycled oil (waste oil). By mixing the fuel oil and water using the above-described emulsion fuel production apparatus, the fuel oil is emulsified without adding a surfactant or reducing the amount of surfactant used. can do.
(水)
水は、水道水、蒸留水、精製水、イオン交換水、アルカリ水、酸性水、純粋、超純水、廃水、これらを用いて作製したウルトラファインバブル水等を用いることができる。
(water)
As the water, tap water, distilled water, purified water, ion exchange water, alkaline water, acidic water, pure, ultrapure water, waste water, ultra fine bubble water produced using these, and the like can be used.
(その他の成分)
本発明のエマルジョン燃料は、燃料油、水以外のその他の成分として、乳化剤(界面活性剤)、酸化防止剤、粘度調整剤、防錆剤、分散剤、消泡剤、香料、着色剤、潤滑剤などを含んでいてもよい。エマルジョン燃料に含まれるその他の成分の含有率は、本発明のエマルジョン燃料の安定した乳化状態を維持できる範囲であれば特に限定されないが、エマルジョン燃料の総重量に対して20重量%以下であることが好ましく、10重量%以下であることがより好ましい。
(Other ingredients)
The emulsion fuel of the present invention includes an emulsifier (surfactant), an antioxidant, a viscosity modifier, a rust inhibitor, a dispersant, an antifoaming agent, a fragrance, a colorant, and a lubricant as components other than fuel oil and water. An agent or the like may be included. The content of other components contained in the emulsion fuel is not particularly limited as long as it can maintain a stable emulsified state of the emulsion fuel of the present invention, but it is 20% by weight or less based on the total weight of the emulsion fuel. Is preferable, and it is more preferable that it is 10 weight% or less.
上記のその他の成分は、予め燃料油と混合しておいてもよく、燃料油とは別の専用タンクから、混合タンクT30に燃料油とともに供給して混合するようにしてもよい。 The other components described above may be mixed with fuel oil in advance, or may be supplied and mixed with fuel oil from a dedicated tank separate from the fuel oil to the mixing tank T30.
〔エマルジョン燃料の製造装置の用途〕
本発明のエマルジョン燃料の製造装置で製造されたエマルジョン燃料は、ボイラ、ディーゼルエンジン、燃焼炉、乾燥炉、発電所等の燃焼装置に供給されて使用される。
[Application of emulsion fuel production equipment]
The emulsion fuel produced by the emulsion fuel production apparatus of the present invention is supplied to a combustion apparatus such as a boiler, a diesel engine, a combustion furnace, a drying furnace, or a power plant.
[油水分離評価]
エマルジョン燃料の油水分離試験は、エマルジョン燃料の製造装置で製造された直後にエマルジョン燃料を200mLのメスシリンダーに150mL投入して静置した後、油水分離が生じる時間までの時間を計測することによって行った。静置後、24時間以内に油水分離が生じた場合には、油水分離が生じる時間を計測し、24時間以内に油水分離が生じなかった場合には分離なしと判定した。
[Oil-water separation evaluation]
The oil-water separation test for emulsion fuel is performed by measuring the time until oil-water separation occurs after 150 ml of emulsion fuel is placed in a 200 ml graduated cylinder immediately after being produced by the emulsion fuel production device. It was. When oil-water separation occurred within 24 hours after standing, the time when oil-water separation occurred was measured, and when oil-water separation did not occur within 24 hours, it was determined that there was no separation.
[水の粒子径の測定]
エマルジョン燃料をプレパラートに0.1mL採取した状態で顕微鏡(GR−D8T2、松電舎製)で撮影し、撮影画像を画像分析装置(A像君、旭化成エンジニアリング製)で粒径分析して、エマルジョン燃料中の水の粒子径を算出した。
[Measurement of water particle size]
Taking 0.1 mL of the emulsion fuel in the preparation, it was photographed with a microscope (GR-D8T2, manufactured by Matsudensha), and the photographed image was subjected to particle size analysis with an image analyzer (A image-kun, manufactured by Asahi Kasei Engineering). The particle size of water in the fuel was calculated.
[燃焼試験]
実施例及び比較例で得たエマルジョン燃料を、バーナ(MC−3G、HODAKA製、吐出圧力1.0〜2.8MPa、吐出流量8〜15kg/h、ノズルチップ2.25(60°),2.5(60°)、ノズルチップ及び吐出圧力で吐出流量を制御)を用い、噴射圧力1.0MPaの範囲で噴射して、簡易燃焼炉(炉サイズ:内径600mm、幅1500mm)内で燃焼させる燃焼試験を行った。排ガス分析器(Testo350S、テストー製)を用いて、簡易燃焼炉から排出される排ガスの排気煙道から、排ガス分析器のプローブで排ガス0.6L/minを採取し、排ガス内のCO、NO、NO2、SO2の量を測定した。
[Combustion test]
The emulsion fuel obtained in Examples and Comparative Examples was burner (MC-3G, manufactured by HODAKA, discharge pressure 1.0-2.8 MPa, discharge flow rate 8-15 kg / h, nozzle tip 2.25 (60 °), 2 .5 (60 °, discharge flow rate controlled by nozzle tip and discharge pressure), injection is performed in the range of injection pressure 1.0 MPa, and combustion is performed in a simple combustion furnace (furnace size: inner diameter 600 mm, width 1500 mm) A combustion test was conducted. Using an exhaust gas analyzer (Testo 350S, manufactured by Testo), an exhaust gas of 0.6 L / min was collected from the exhaust flue of the exhaust gas discharged from the simple combustion furnace with the probe of the exhaust gas analyzer, and CO, NO, The amounts of NO 2 and SO 2 were measured.
[燃費評価]
実施例及び比較例で得たエマルジョン燃料について、図2に示す製造装置A3を用い、上記燃焼試験で用いたものと同じ簡易燃焼炉、排ガス分析器を用いて燃費評価を行った。具体的には、簡易燃焼炉の温度を十分に昇温した後、エマルジョン燃料を燃焼させ、簡易燃焼炉の排気煙道から排ガス分析器のプローブで採取した排ガスを排ガス分析器で検出して、排ガスの温度が425±5℃、酸素濃度が3.5±0.2%となるように、エマルジョン燃料の燃焼状態を維持して30分間燃焼させた。実際の燃焼温度及び酸素濃度は表2に示すとおりである。
[Fuel consumption evaluation]
About the emulsion fuel obtained by the Example and the comparative example, fuel consumption evaluation was performed using manufacturing apparatus A3 shown in FIG. 2 using the same simple combustion furnace and exhaust gas analyzer as what was used by the said combustion test. Specifically, after sufficiently raising the temperature of the simple combustion furnace, the emulsion fuel is burned, and the exhaust gas collected from the exhaust flue of the simple combustion furnace with the probe of the exhaust gas analyzer is detected by the exhaust gas analyzer, The emulsion fuel was burned for 30 minutes while maintaining the combustion state of the emulsion fuel so that the temperature of the exhaust gas was 425 ± 5 ° C. and the oxygen concentration was 3.5 ± 0.2%. The actual combustion temperature and oxygen concentration are as shown in Table 2.
この30分間の燃焼の前後において、混合タンクT30のエマルジョン燃料の油量を貯蔵タンク油量計で検出して、燃焼の前後における油量の体積差[L]を測定した。この体積差[L]の値とエマルジョン燃料の比重とを用いて、単位時間[h]あたりに消費されたエマルジョン燃料の消費重量[kg/h]を算出し、この消費重量中のC重油の重量をエマルジョン燃料の燃費[kg/h]として算出した。 Before and after the combustion for 30 minutes, the oil amount of the emulsion fuel in the mixing tank T30 was detected by a storage tank oil meter, and the volume difference [L] of the oil amount before and after the combustion was measured. Using the volume difference [L] and the specific gravity of the emulsion fuel, the consumption weight [kg / h] of the emulsion fuel consumed per unit time [h] is calculated. The weight was calculated as the fuel consumption [kg / h] of the emulsion fuel.
比較のために、燃料としてC重油のみを用いた場合(C重油=100)についても上記と同様の方法で実験を行い、単位時間[h]あたりに消費されるC重油の重量を、C重油の燃費[kg/h]として算出した。 For comparison, when only C heavy oil is used as the fuel (C heavy oil = 100), an experiment is performed in the same manner as described above, and the weight of C heavy oil consumed per unit time [h] is calculated as C heavy oil. The fuel consumption was calculated as [kg / h].
〔実施例1〕
図2に示す製造装置A3を用い、ポンプP31として15NED02Z(NIKUNI製)を用い、微粒子化装置90として、図3(a)〜図3(c)に示す装置を用いた。上流側エレメント91及び下流側エレメント92は、いずれも直径が24mmであり、ガスケット93は、直径が35mmである。また、上流側エレメント91に設けられた4つの中心側孔91aは、それぞれ直径が0.5mmであり、この中心側孔91aの外側に同心円状に設けられた8つの外周側孔91bは、それぞれ直径が1mmである。下流側エレメント92に設けられた中央孔92aは直径が3mmであり、ガスケット93の空間形成用孔93aの直径は12mmであり、厚さは1.5mmである。なお、コンプレッサC50は作動させず、気体の供給は行わなかった。
[Example 1]
The manufacturing apparatus A3 shown in FIG. 2 was used, 15NED02Z (manufactured by NIKUNI) was used as the pump P31, and the apparatus shown in FIGS. 3A to 3C was used as the micronizing
燃料油タンクT20から燃料油としてC重油(LPC28、昭和シェル石油(株)製、温度50℃における動粘度157.2mm2/s、硫黄分濃度1.15wt%、窒素分濃度0.19w%)350gを1Lの混合タンクT30に供給し、吐出圧力を約0.6MPa、吐出量を約4L/minでポンプP31を作動させた。ポンプP31の作動直後に水タンクT10から混合タンクT30に水道水150gをゆっくりと供給して混合燃料を生成した(C重油の重量:水の重量=70:30)。ポンプP31を5min稼働して、混合燃料を、混合タンクT30と配管30とで形成される循環経路31に1回通し、エマルジョン燃料を得た。得られたエマルジョン燃料について、油水分離評価、水の粒子径の測定を行った。その結果を表1に示す。
Fuel oil C as fuel oil from fuel oil tank T20 (LPC28, manufactured by Showa Shell Sekiyu KK, kinematic viscosity at a temperature of 50 ° C. 157.2 mm 2 / s, sulfur content 1.15 wt%, nitrogen content 0.19 w%) 350 g was supplied to a 1 L mixing tank T30, and the pump P31 was operated at a discharge pressure of about 0.6 MPa and a discharge amount of about 4 L / min. Immediately after the operation of the pump P31, 150 g of tap water was slowly supplied from the water tank T10 to the mixing tank T30 to generate mixed fuel (weight of C heavy oil: weight of water = 70: 30). The pump P31 was operated for 5 minutes, and the mixed fuel was passed once through the
〔実施例2〕
混合燃料を生成した後、コンプレッサC50から減圧した0.3MPaの圧縮空気を0.05L/minで供給した(C重油の重量:水の重量=70:30、水エマルジョン燃料の体積:圧縮空気の体積=98:2)こと以外は、実施例1と同様の製造装置でエマルジョン燃料を得、油水分離評価、水の粒子径の測定を行った。その結果を表1に示す。
[Example 2]
After producing the mixed fuel, 0.3 MPa compressed air decompressed from the compressor C50 was supplied at 0.05 L / min (weight C heavy oil: water weight = 70: 30, water emulsion fuel volume: compressed air Emulsion fuel was obtained with the same production apparatus as in Example 1 except that volume = 98: 2), and oil-water separation evaluation and measurement of water particle diameter were performed. The results are shown in Table 1.
〔比較例1〕
実施例1で用いた微粒子化装置90に代えて、せん断式のミキサ(ラモンドナノミキサ、ナノクス製)を用いたこと以外は、実施例1と同様の製造装置でエマルジョン燃料を得、油水分離試験を行った。また、比較例1について水の粒子径の測定を行った。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Emulsion fuel is obtained with the same production apparatus as in Example 1 except that a shear mixer (Ramond Nanomixer, manufactured by Nanocus) is used instead of the
〔比較例2〕
実施例1で用いた微粒子化装置90を用いずに、混合タンクT30でスターラ(ナノクス製)を用いて撹拌したこと以外は、実施例1と同様の製造装置でエマルジョン燃料を得、油水分離試験を行った。また、比較例2について水の粒子径の測定を行った。その結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Emulsion fuel was obtained by the same production apparatus as in Example 1 except that the stirring was performed using a stirrer (manufactured by Nanocus) in the mixing tank T30 without using the
表1に示すように、微粒子化装置90を用いた場合(実施例1、2)には、24時間以内に油水分離が生じず、安定した乳化状態のエマルジョン燃料が得られた。せん断式のミキサを用いた場合(比較例1)にも安定した乳化状態のエマルジョン燃料が得られたが、スターラを用いた場合(比較例2)には、約5分程度で油水分離が生じ、安定な乳化状態のエマルジョン燃料は得られなかった。また、微粒子化装置90を用いた場合(実施例1)には、上述したように、NOx濃度の低減率を高め、燃費の改善率を高めることができる水の粒子径(300〜700nm)を有するエマルジョン燃料が得られた。一方、せん断式のミキサやスターラを用いた場合(比較例1、2)には、水の粒子径は上記した300〜700nmの範囲外であった。
As shown in Table 1, when the
〔実施例3〕
図2に示す製造装置A3及び燃焼装置Bを用い、ポンプP31として25KLD07Z−V(NIKUNI製)を用いた。また、上記微粒子化装置90として、実施例1と同様のものを用い、上記燃焼装置Bとして、上記燃焼試験の項に記載したバーナー及び簡易燃焼炉を使用した。なお、コンプレッサC50は作動させず、気体の供給は行わなかった。
Example 3
The manufacturing apparatus A3 and the combustion apparatus B shown in FIG. 2 were used, and 25KLD07Z-V (manufactured by NIKUNI) was used as the pump P31. Moreover, the same thing as Example 1 was used as the said
燃料油タンクT20から燃料油としてC重油(LPC28、昭和シェル石油(株)製、温度50℃における動粘度157.2mm2/s、硫黄分濃度1.15wt%、窒素分濃度0.19w%)を30Lの混合タンクT30に14kg供給し、ポンプP31を吐出圧力を約0.6MPa、吐出量4L/minで作動させた。ポンプP31の作動直後に水タンクT10から混合タンクT30に水道水6kgをゆっくりと供給して混合燃料を生成した(C重油の重量:水の重量=70:30)。混合タンクT30の撹拌装置である撹拌スターラ及びポンプP31を常時稼働して、混合燃料を、混合タンクT30と配管30とで形成される循環経路31に1回通し、エマルジョン燃料を得た。得られたエマルジョン燃料について、燃焼試験及び燃費評価試験を行った。
Fuel oil C as fuel oil from fuel oil tank T20 (LPC28, manufactured by Showa Shell Sekiyu KK, kinematic viscosity at a temperature of 50 ° C. 157.2 mm 2 / s, sulfur content 1.15 wt%, nitrogen content 0.19 w%) Was supplied to a 30 L mixing tank T30, and the pump P31 was operated at a discharge pressure of about 0.6 MPa and a discharge amount of 4 L / min. Immediately after the operation of the pump P31, 6 kg of tap water was slowly supplied from the water tank T10 to the mixing tank T30 to generate mixed fuel (weight of C heavy oil: weight of water = 70: 30). An agitation stirrer and a pump P31, which are agitation devices for the mixing tank T30, were always operated, and the mixed fuel was passed once through the
その結果を表2に示す。表2には、燃焼評価試験でのエマルジョン燃料の燃焼条件(燃焼温度[℃]、燃焼時の酸素量[%])も示している。 The results are shown in Table 2. Table 2 also shows the combustion conditions (combustion temperature [° C.], oxygen amount during combustion [%]) of the emulsion fuel in the combustion evaluation test.
〔実施例4〕
混合燃料を生成した後、コンプレッサC50から減圧した0.3MPaの圧縮空気を0.3L/minで供給した(C重油の重量:水の重量=70:30、水エマルジョン燃料の体積:圧縮空気の体積=98:2)こと以外は、実施例3と同様の製造装置でエマルジョン燃料を得、燃焼試験及び燃費評価試験を行った。その結果を表2に示す。
Example 4
After producing the mixed fuel, 0.3 MPa compressed air decompressed from the compressor C50 was supplied at 0.3 L / min (C heavy oil weight: water weight = 70: 30, water emulsion fuel volume: compressed air Except for the volume = 98: 2), an emulsion fuel was obtained with the same production apparatus as in Example 3, and a combustion test and a fuel consumption evaluation test were performed. The results are shown in Table 2.
〔比較例3〕
実施例3で用いた微粒子化装置90に代えて、比較例1に記載のせん断式のミキサ(ラモンドナノミキサ、ナノクス製)を用いたこと以外は、実施例2と同様の燃焼装置Bを用いて燃焼試験及び燃焼評価試験を行った。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 3]
A combustion apparatus B similar to that of Example 2 except that the shear mixer (Ramond Nanomixer, manufactured by Nanocus) described in Comparative Example 1 was used in place of the
〔比較例4〕
実施例3で用いた微粒子化装置90に代えて、比較例2に記載のスターラー(ナノクス製)を用いたこと以外は、実施例2と同様の燃焼装置Bを用いて燃焼試験及び燃焼評価試験を行った。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 4]
A combustion test and a combustion evaluation test using the same combustion apparatus B as in Example 2 except that the stirrer (manufactured by Nanocus) described in Comparative Example 2 was used in place of the
〔比較例5〕
実施例3及び比較例3で用いた製造装置を使用せず、燃焼装置Bに直接C重油を供給して、燃焼試験及び燃費評価試験を行った。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 5]
Without using the manufacturing apparatus used in Example 3 and Comparative Example 3, C heavy oil was directly supplied to the combustion apparatus B, and a combustion test and a fuel consumption evaluation test were performed. The results are shown in Table 2.
表2に示すように、微粒子化装置90を用いた場合(実施例3、4)には、せん断式のミキサを用いた場合(比較例3)、スターラを用いた場合(比較例4)、C重油を燃料とした場合(比較例5)に比較して、有害物質の排出量を低減することができ、燃費も向上できた。また、微粒子化装置90を用い、コンプレッサC50から空気を供給することにより、有害物質(特に、NO、CO)の排出量を低減することができ、燃費を向上できることがわかった。
As shown in Table 2, when the
本発明のエマルジョン燃料の製造装置及びその製造方法は、ボイラ、エンジン、バーナー、燃焼炉、乾燥炉、発電所等の燃焼装置に供給されるエマルジョン燃料の製造に好適に用いることができる。 The production apparatus and production method of the emulsion fuel of the present invention can be suitably used for production of emulsion fuel to be supplied to combustion apparatuses such as boilers, engines, burners, combustion furnaces, drying furnaces, and power plants.
A 製造装置、A3 製造装置、B 燃焼装置、T10 水タンク、T20 燃料油タンク、T30 混合タンク、T40 貯蔵タンク、C10 コンプレッサ、C50 コンプレッサ(気体供給部)、P11 水用ポンプ、P31 ポンプ(第1ポンプ、第2ポンプ)、P41 吐出ポンプ(第2ポンプ)、R1 水流量計、R2 燃料油流量計、R5 気体流量計、V11 水投入電磁弁、V12 水流量調整弁、V13 水用配管チーズ、V21 燃料油投入電磁弁、V31 第1循環電磁弁、V32 配管チーズ、V34 第2循環電磁弁、V35 移送電磁弁、V41 手動弁、V42 第2配管チーズ、V43 圧力調整器、V44 第2移送電磁弁、V51 手動弁、V52 比例制御弁、V53 逆止弁、M3 混合タンク撹拌モータ、M4 貯蔵タンク撹拌モータ、G3 レベルゲージ、G4 レベルゲージ、11 循環経路、30 配管(第1配管)、31 循環経路、32 経路、40 燃焼装置用配管(第2配管)、41 循環経路、42 経路、43 戻り経路、44 戻り経路、90 微粒子化装置、90’ ウルトラファインバブル水の生成装置、90a 空間、91 上流側エレメント(第1エレメント)、91a 中心側孔(第1孔)、91b 外周側孔(第1孔)、92 下流側エレメント(第2エレメント)、92a 中央孔(第2孔)、93 ガスケット、93a 空間形成用孔 A manufacturing apparatus, A3 manufacturing apparatus, B combustion apparatus, T10 water tank, T20 fuel oil tank, T30 mixing tank, T40 storage tank, C10 compressor, C50 compressor (gas supply unit), P11 water pump, P31 pump (first) Pump, second pump), P41 discharge pump (second pump), R1 water flow meter, R2 fuel oil flow meter, R5 gas flow meter, V11 water charging solenoid valve, V12 water flow regulating valve, V13 water piping cheese, V21 Fuel oil charging solenoid valve, V31 first circulation solenoid valve, V32 piping cheese, V34 second circulation solenoid valve, V35 transfer solenoid valve, V41 manual valve, V42 second piping cheese, V43 pressure regulator, V44 second transfer solenoid Valve, V51 manual valve, V52 proportional control valve, V53 check valve, M3 mixing tank stirring motor, M4 storage Tank stirring motor, G3 level gauge, G4 level gauge, 11 circulation path, 30 pipe (first pipe), 31 circulation path, 32 path, 40 combustion apparatus pipe (second pipe), 41 circulation path, 42 path, 43 Return path, 44 Return path, 90 micronizer, 90 'ultrafine bubble water generator, 90a space, 91 upstream element (first element), 91a center side hole (first hole), 91b outer peripheral side hole ( 1st hole), 92 Downstream element (2nd element), 92a Center hole (2nd hole), 93 Gasket, 93a Space forming hole
Claims (14)
前記製造装置は、燃料油と水とを含む混合燃料を生成するための混合タンクと、第1ポンプと、前記混合燃料中の分散質を微粒子化するための微粒子化装置と、前記第1ポンプの圧送により前記混合燃料をこの順に送液するための第1配管と、を備え、
前記微粒子化装置は、
前記混合燃料が通過可能な孔を有する2つのエレメントを互いに一定の間隔を保持しつつ配置して、この2つのエレメント間に空間を形成してなり、
前記2つのエレメントは、送液方向上流側から順に、第1エレメントと第2エレメントとを有し、
前記第1エレメントは、
複数の第1孔を有するとともに、前記複数の第1孔の径は、2種以上であり、
前記複数の第1孔は、前記第1エレメントの中心側に第1の径を有する中心側孔と、前記中心側孔の外周側に第2の径を有する外周側孔とを含み、かつ、前記中心側孔の直径は、前記外周側孔の直径に比べて小さく、
前記中心側孔を1〜4個有し、前記外周側孔を4〜8個有し、
前記第2エレメントは、前記空間に導入された混合燃料を排出する第2孔を有し、
前記第2エレメントの前記第2孔の総面積は、前記第1エレメントの前記第1孔の総面積の0.8〜1.2倍である、製造装置。 An apparatus for producing emulsion fuel,
The manufacturing apparatus includes a mixing tank for generating a mixed fuel containing fuel oil and water, a first pump, a micronizing device for micronizing dispersoids in the mixed fuel, and the first pump. A first pipe for feeding the mixed fuel in this order by pressure feeding of
The micronization device comprises:
Two elements having holes through which the mixed fuel can pass are arranged while maintaining a certain distance from each other, and a space is formed between the two elements,
The two elements have a first element and a second element in order from the upstream side in the liquid feeding direction,
The first element is:
While having a plurality of first holes, the diameter of the plurality of first holes is two or more,
The plurality of first holes include a center side hole having a first diameter on the center side of the first element, and an outer periphery side hole having a second diameter on the outer periphery side of the center side hole, and The diameter of the central hole is smaller than the diameter of the outer peripheral hole,
1 to 4 center side holes, 4 to 8 outer side holes,
The second element has a second hole for discharging the mixed fuel introduced into the space,
The total area of the second hole of the second element is 0.8 to 1.2 times the total area of the first hole of the first element.
前記第2配管は、前記第1配管から前記エマルジョン燃料を燃焼装置に供給する経路を形成し、
前記第2ポンプは、前記エマルジョン燃料を前記圧力調整器に向けて圧送し、
前記圧力調整器は、前記第2ポンプによって圧送される前記エマルジョン燃料に印加される圧力が所定の圧力となるように調整する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造装置。 The manufacturing apparatus includes a storage tank for storing the emulsion fuel, a second pump, a pressure regulator, and a second pipe for feeding the emulsion fuel in this order,
The second pipe forms a path for supplying the emulsion fuel from the first pipe to a combustion device;
The second pump pumps the emulsion fuel toward the pressure regulator,
The manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the pressure adjuster adjusts the pressure applied to the emulsion fuel pumped by the second pump to be a predetermined pressure.
前記製造方法は、燃料油と水とを混合して混合燃料を生成し、
前記混合燃料を圧送して、2種以上の径からなる複数の第1孔を有する第1エレメントを通過させ、
前記第1エレメントを通過した前記混合燃料を、前記第1エレメントと、前記第1エレメントと一定の間隔を保持しつつ配置された第2エレメントとの間に形成される空間に導入し、
前記空間に導入された前記混合燃料を、前記第2エレメントに設けられた第2孔から排出し、
前記複数の第1孔は、前記第1エレメントの中心側に第1の径を有する中心側孔と、前記中心側孔の外周側に第2の径を有する外周側孔とを含み、かつ、前記中心側孔の直径は、前記外周側孔の直径に比べて小さく、
前記第1エレメントは、前記中心側孔を1〜4個有し、前記外周側孔を4〜8個有し、
前記第2エレメントの前記第2孔の総面積は、前記第1エレメントの前記第1孔の総面積の0.8〜1.2倍である、製造方法。 A method for producing emulsion fuel, comprising:
The manufacturing method mixes fuel oil and water to produce a mixed fuel,
Pumping the mixed fuel to pass through a first element having a plurality of first holes of two or more diameters;
Introducing the mixed fuel that has passed through the first element into a space formed between the first element and a second element that is disposed while maintaining a certain distance from the first element;
The mixed fuel introduced into the space is discharged from a second hole provided in the second element;
The plurality of first holes include a center side hole having a first diameter on the center side of the first element, and an outer periphery side hole having a second diameter on the outer periphery side of the center side hole, and The diameter of the central hole is smaller than the diameter of the outer peripheral hole,
The first element has 1 to 4 central side holes, 4 to 8 outer peripheral side holes,
The total area of the second holes of the second element is 0.8 to 1.2 times the total area of the first holes of the first element.
請求項13に記載の製造方法によって前記エマルジョン燃料を製造する工程を含み、
前記製造する工程で製造された前記エマルジョン燃料に所定の圧力が印加されるように調整しながら、前記エマルジョン燃料を燃焼装置に供給する、供給方法。 A method of supplying et Marujon fuel,
Including the step of producing the emulsion fuel by the production method according to claim 13,
While adjusting so that a predetermined pressure is applied to the emulsion fuel produced in the process of the manufacture, supply the emulsion fuel to a combustion device, supplying method.
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