KR101347497B1 - 액체연료 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

탄산가스의 발생량을 억제하고, 보일러 등의 운전(運轉) 코스트(費用)를 낮출 수 있는 액체연료 및 그 제조방법을 제공한 것이다. 본 발명의 액체연료는 석유화학연료, 물 및 산소가 혼재하고, 현탁액화(懸濁液化)하고 있는 것을 특징으로 한다. 앞에 기록한(前記) 석유화학연료라고 하는 것은 중유를 들 수 있다. 앞에 기록한(前記) 액체연료의 전량(全量)을 100 중량%(重量部)로 했을 때, 앞에 기록한 물의 배합량은 10~75 중량%(重量部)의 범위에 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 액체연료는 석유화학연료 및 물의 혼합물을 현탁액화(懸濁液化)하는 공정과 산소를 부가하는 공정하(工程下)의 제조방법에 의해 제조하는 것이 가능하다.

Description

액체연료 및 그 제조방법{ LIQUID FUEL AND MANUFACTURE METHOD }
본 발명은, 예를 들면, 발전, 공업용 보일러, 쓰레기 소각로, 난방용 보일러 등에서 사용할 수 있는 액체연료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 화력발전소, 쓰레기 소각로, 공업용 보일러 등은 중유를 연료로 해서 사용해 왔다.
중유를 연소시키면, 대량의 탄산가스 (CO₂)가 발생한다. 이 탄산가스는 지구온난화를 촉진하기 때문에 지구상에서 지구전체적인 문제로서 그 처리가 어려워 해결하기 어려운 문제가 되고 있다. 또한, 점차로 고갈되는 원유가격의 상승에 따라서 보일러 등의 연료 코스트(비용)가 높아지고 있다.
아직 본 발명에 관련한 특허문헌은 발견되어 있지 않다.
아직 본 발명에 관련한 비특허문헌은 발견되어 있지 않다.
본 발명은, 이상(以上)의 점에 감안하여 착안되어진 것이고, 탄산가스의 발생량을 억제하고, 보일러 등의 운전(運轉) 코스트(費用)를 낮출 수 있는 액체연료 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 액체연료는, 석유화학연료, 물 및 산소가 혼재하여 현탁액화(懸濁液化)한것을 특징으로 한다. 본 발명의 액체연료는, 중유 등에 비하여 연소시에 발생하는 배기가스 중의 탄산가스량을 낮추는 것이 가능하다. 그로 인하여 지구온난화 등의 환경문제를 개선할 수가 있다. 또한 본 발명의 액체연료를 연소했을 때 생기는 에네르기는 중유 등에 비하여 높다. 그러므로 액체연료의 소비량을 절감할 수 있으며, 결과적으로 화력발전소, 공업용 보일러, 쓰레기 소각로 등의 운전 코스트를 낮출 수가 있다.
본 발명의 액체연료는, 산소를, 예를 들면, 미세한 기포 (예를 들어 마이크로 사이즈, 또는 나노 사이즈의 기포) 로서 함유하고 있는 것이 바람직하다. 기포에는 산소 이외의 공기 성분 (예를 들어 질소 등)을 포함하고 있어도 좋다. 또한 본 발명의 액체연료는 산소가 액체 중에 용존하고 있어도 좋다. 산소의 부가량(付加量)은 예를 들어 액체연료 100 중량%(重量部)에 대해 0.001~0.02 중량%(重量部)의 범위가 바람직하다.
앞에 기록한(前記) 석유화학연료라고 하는 것은 여러 가지의 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제트연료, 가솔린, 등유, 경유, 중유 (A중유, C중유) 등을 사용하는 것이 가능하다.
앞에 기록한(前記) 액체연료의 전량(全量)을 100 중량%(重量部)라고 했을 때, 앞에 기록한 물의 배합량은 10~75 중량%(重量部)의 범위에 있는 것이 바람직하다. 물의 배합량은 용도에 따라서 조정할 수가 있다. 액체연료의 배합의 예로서는, 예를 들어, 이하의 것을 열거할 수 있다.
(ⅰ) A중유 80 중량%(重量部)와 물 20 중량%(重量部)를 함유한 액체연료. 디젤엔진용으로 사용할 수 있다.
(ⅱ) A중유 70~80 중량%(重量部)와 물 20~30 중량%(重量部)를 함유한 액체연료. 보일러용으로 사용 가능하다.
(ⅲ) C중유 70~80 중량%(重量部)와 물 20~30 중량%(重量部)를 함유한 액체연료. 화력발전용 또는 공업용 대형 보일러용으로 사용할 수 있다.
본 발명의 액체연료는, 예를 들어, 앞에 기록한(前記) 석유화학연료 및 앞에 기록한(前記) 물의 혼합물을 현탁액화(懸濁液化)한 공정과, 산소를 부가하는 공정(工程)을 갖는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
앞에 기록한(前記) 현탁액화(懸濁液化)하는 공정은, 예를 들어, 앞에 기록한(前記) 석유화학연료 및 앞에 기록한(前記) 물의 혼합물을 고속회전기를 사용해서 분산시키는 공정으로 하는 것이 가능하다.
또한, 앞에 기록한(前記) 현탁액화(懸濁液化)하는 공정 후에는, 다시금 나노버블기를 사용하여 분산하는 공정하(工程下)에 진행해도 좋다. 산소의 부가(付加)는, 나노버블기를 사용하여 분산하는 공정 중에 수행하여도 좋고, 이 공정의 전(前에) 또는 이 공정의 후에 수행하여도 좋다. 나노버블기를 사용하여 분산하는 공정에서는 석유화학연료 및 물의 입자를 한층 미세화 할 수가 있다. 또한 나노버블기를 사용하여 분산하는 공정 중에 산소를 부가(付加)할 경우에는, 산소의 거품(泡)을 미세화 (예를 들어 마이크로화, 또는 나노화)할 수가 있다.
산소를 부가하는 공정에서는 예를 들어, 공기 중의 산소 (산소 이외의 공기의 성분(예를 들어, 질소 등)을 포함하고 있어도 좋다)를 부가할 수가 있다.
본 발명에 따른 액체연료 및 그 제조방법은, 석유화학연료, 물 및 산소가 혼재하여 현탁액화(懸濁液化)하여, 본 발명의 액체연료는, 중유 등에 비하여 연소시에 발생하는 배기가스 중의 탄산가스량을 낮추는 것이 가능하고, 그로 인하여 지구온난화 등의 환경문제를 개선할 수가 있으며, 또한 본 발명의 액체연료를 연소했을 때 생기는 에네르기는 중유 등에 비하여 높으므로 액체연료의 소비량을 절감할 수 있으며, 결과적으로 화력발전소, 공업용 보일러, 쓰레기 소각로 등의 운전 코스트를 낮출 수가 있게 되는 우수한 효과가 있다.
도 1은 액체연료를 제조하기 위해서 사용할 설비의 구성이 도시된 설명도이다.
본 발명의 실시형태를 설명한다.
<실시 예1>
1. 액체연료의 제조방법 및 사용방법
액체연료를 제조하는 방법을 도 1에 의거하여 설명한다. 도 1은, 액체연료를 제조하기 위하여 사용한 설비의 구성을 나타낸 설명도이다.
우선, 원수(源水)를 정수기(1)에 의해 정화한다. 원수(源水)라고 하는 것은, 연못물, 강물, 지하수, 공업용수, 수돗물 등의 물이다. 정수기(1)은, 여과에 의해, 원수(源水)중의 이물질을 제거하는 일반적인 장치이다. 정화 후의 물은, 정량(定量)펌프(3)에 의해 고속분산혼합기(5)로 이송된다. 한편, 중유 탱크(7)에서, A중유를 정량(定量)펌프(9)에 의해 고속분산혼합기(5)로 보낸다. 고속분산혼합기(5)에 있어서 A중유와 정수와의 중량비(重量比)는 A중유 80 중량%(重量部)에 대하여 정수 20 중량%(重量部)이다.
고속분산혼합기(5)는, 회전날개(回轉翼)를 갖춘 공지(公知)의 혼합기이고, 회전날개의 회전수를 2000~5000rpm의 범위로 설정할 수 있다. 고속분산혼합기(5)는 연속 운전되고, A중유 및 정수(淨水)의 혼합물은, 고속분산혼합기(5)를 통과할 때 분산미립화 (현탁액화(懸濁液化))시켜진다(이하 분산미립화된 것을 분산미립화물이라고 한다). 고속분산혼합기(5)의 회전수 2000rpm 에서의 처리능력은 20L/min 이며, 5000rpm 에서의 처리능력은 50L/min 이다. 더욱이 공업화할 때에는 고속분산혼합기(5)를 사이즈업(사이즈를 크게 함)하는 것이 가능하다.
고속분산혼합기(5)를 통과한 분산미립화물은, 나노탱크(11)로 이송된다. 나노탱크(11)은, 모터(13)으로 구동되는 교반날개(攪拌翼)(15)를 갖추고 있고, 나노탱크(11) 중의 분산미립화물은, 교반날개(攪拌翼)(15)에 의해 부드럽게 교반(攪拌)된다. 또한, 나노탱크(11)의 근방(近傍)에 공지(公知)의 나노버블기(17)이 설치되어져 있고, 나노탱크(11)중의 분산미립화물은, 일단, 나노버블기(17)에 들어오고, 그 후 다시 나노탱크(11)로 귀환온다(외부순환한다). 분산미립화물은, 나노버블기(17)에서 다시 미립화 시켜진다. 또한, 나노버블기(17)에는, 공기(산소를 함유함)가 공급되고, 공기는, 분산미립화물에 부가된다. 부가된 공기는, 미세한 기포로서 분산미립화물 중에 함유되어진다. 또한 공기는 분산미립화물의 액체 중에도 용존하고 있다고 생각되어 진다.
나노탱크(11) 및 나노버블기(17)에 의해 처리가 일정시간 행해진 분산미립화물 (이하 이것을 액체연료α 라고 한다)은 나노탱크(11)에서 보일러 등에 공급시켜, 보일러 등의 연료가 된다. 보일러는 중유용으로 설계 되어진 것을 그대로 사용할 수 있어서 개조하지 않아도 좋다.
2. 액체연료α가 가져올 효과를 확인하기 위한 시험
(1) 이산화탄소 가스 등의 발생량에 관한 시험
액체연료α를 보일러에서 연소시켜, 그 때에 발생한 배기가스 중에 차지하는 이산화탄소 가스의 비율 (v/v%)을 측정했다. 또한 같은 조건에서 A중유를 연소시켜 그 때에 발생한 배기가스 중에 차지하는 이산화탄소 가스의 비율 (v/v%)을 측정했다. 이산화탄소 가스의 측정방법은 JIS K 0151 (비분산형 적외선 흡수방식)로 실행했다. 또한 그 외에 표1에 표시한 각 항목의 측정을 수행하였다. 또한 시험은 주식회사 총합수연구소(總合水硏究所)에 위탁하여 실행하였다. 시험결과를 표1에 표시하였다.
측정항목 측정방법 액체연료α A중유
이산화탄소 농도 (v/v%) JIS K 0151 10 11
일산화탄소 농도 (volppm) JIS K 0098.7 6 7
질소산화물 농도 (volppm) JIS K 0104.6 68 91
유황산화물 농도 (volppm) JIS K 0103.6.2 1 3
염화수소 농도 (mg/㎥ N) JIS K 0107.7.1 2 8
산소 농도 (v/v%) JIS K 0301.6 6.9 5.7
수분량 (v/v%) JIS Z 8808.6.1.3 5.1 2.9
배기가스 온도 (℃) JIS Z 8808.5.3 266 275
이 표1에서 명확히 나타난 대로 액체연료α를 연소시켰을 때 발생한 배기가스는, A중유를 연소시켰을 때 발생한 배기가스보다도, 이산화탄소 가스의 비율이 훨씬 낮다. 구체적으로 액체연료α를 연소시켰을 때 생기는 배기가스에는 A중유를 연소시켰을 때 발생하는 배기가스에 비하여 하기(下記)의 수식(數式)에서 표시한 것처럼 이산화탄소 가스의 양이 9.0%나 감소하였다.
(수식) : ( (11-10) / 11) x 100 = 9.0 (%)
따라서 액체연료α를 사용하면, 이산화탄소 가스의 방출량을 삭감할 수 있고, 지구온난화 등의 환경문제를 개선하는 것이 가능하다.
또한, 상기(上記) 표1에서 명확히 나타난 대로 액체연료α를 연소시켰을 때 발생하는 배기가스는, A중유를 연소시켰을 때 발생한 배기가스보다 질소산화물 농도 및 유황산화물 농도가 현저히 낮다. 따라서, 액체연료α를 사용하면 질소산화물 및 유황산화물의 방출량을 삭감할 수 있으며, 산성비 등의 환경문제를 개선하는 것이 가능하다.
(2) 연소에 의해 발생하는 열량에 관한 시험
액체연료α를 보일러에 공급해서 연소시켜, 그 때 발생한 열량에 의해 물을 가열하고 증발시켰다. 또한 같은 조건에서 A중유를 연소시켜, 그 때 발생한 열량에 의해 물을 가열하고 증발시켰다. 액체연료α와 A중유의 각각에 대하여 연소시간, 연료소비량, 물의 증발량(蒸發量), 연료 1L당 물의 증발량(蒸發量)을 측정했다. 시험에 있어서 수증기 압력은 일정하게 하였다. 또한 시험은 주식회사 총합수연구소(總合水硏究所)에 위탁하여 실행하였다. 시험결과를 표2에 표시하였다. 표2에 있어 「물의 증발비(蒸發比)」의 란(欄)은 연료 1L당 수증발량(水蒸發量)에 대해서 A중유를 사용한 경우의 수치를 100으로 했을 때의 비율이다. 또한 표2에 있어서 (일정한 증기압 하에 둔다) 연료 1L당 물의 증발량의 항목은 A중유 순분(純分)당의 수치이다.
측정항목 액체연료α A중유
연소시간 (分) 60 60
연료소비량 (L/時) 12.46 18.6
물의 증발량 (L/時) 204 233
연료 1L당 물의 증발량 (L/L) 16.37 12.53
물의 증발비 (A중유순분(純分)당) 130 100
표2에서 명확히 나타난 것과 같이, 1L의 액체연료α를 연소시켰을 때에 증발된 물의 양 (즉, 발생한 열량)은, 같은 양의 A중유를 연소시켰을 때에 증발된 물의 양보다도 훨씬 많아졌다. 액체연료α는 적은 양(少量)의 사용으로도 높은 열량을 발생시킬 수 있기 때문에 연료의 소비량을 저감하는 것이 가능하다. 또한 그 결과로서 연료를 사용하여 생산된 전력과 증기의 가격을 낮출 수 있다.
또한, 상기 표1에 나타난 이산화탄소 농도와, 상기 표2에 표시된 열의 발생량에서, 단위열량당의 이산화탄소 배출량을 계산하면, 액체연료α의 수치는 A중유의 수치에 비해서 약 30%나 낮다.
<실시 예2>
기본적으로는 앞에 기록한(前記) 실시 예1과 같은 태양으로서, 액체연료를 제조했다. 다만, 본 실시 예2에서는 물과 A중유와의 혼합비율을 표3에 표시하도록 하였다.
명칭
물과 A중유의 배합비
물 (중량%) A중유(중량%)
실시 예 2-1 10 90
실시 예 2-2 30 70
실시 예 2-3 40 60
실시 예 2-4 50 50
실시 예 2-5 75 25
표3에 표시한 액체연료도, 앞에 기록한(前記) 실시 예1에 있는 액체연료α와 거의 같은 성질을 나타냈다.
그리고, 본 발명은 앞에 기록한(前記) 실시형태에 아무런 한정을 시킨 것이 아니며, 본 발명을 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 모양으로 실시할 수 있다는 것은 말할 것도 없다.
예를 들어, A중유 대신에, C중유, 가솔린, 등유, 경유 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 액체연료 및 그 제조방법는 일반적인 액체연료의 제조산업에서 동일한 제품과 동일한 방법을 반복적으로 제조하고 수행하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있다고 할 수 있다.
1.정수기, 3. 정량펌프, 5. 고속분산 혼합기,
7. 중유탱크, 9. 정량펌프, 11. 나노탱크,
13. 모터, 15. 교반날개(攪拌翼) 17. 나노버블기

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 석유화학연료, 물 및 산소가 혼재하고 현탁액화(懸濁液化)하고 있는 액체연료의 제조방법에 있어서,
    상기 액체연료의 제조방법은, 상기 석유화학연료 및 상기 물의 혼합물을 현탁액화(懸濁液化)하는 공정과, 산소를 부가한 공정을 가지며,
    상기 현탁액화(懸濁液化)하는 공정은, 상기 석유화학연료 및 상기 물의 혼합물을, 고속회전기를 사용하여 분산시키는 공정이고,
    상기 현탁액화(懸濁液化)하는 공정 후에, 다시, 나노버블기를 사용하여 분산시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 한 액체연료의 제조방법.

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