KR20060106331A - 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조방법 및 제조 시스템 - Google Patents

친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조방법 및 제조 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20060106331A
KR20060106331A KR1020050029405A KR20050029405A KR20060106331A KR 20060106331 A KR20060106331 A KR 20060106331A KR 1020050029405 A KR1020050029405 A KR 1020050029405A KR 20050029405 A KR20050029405 A KR 20050029405A KR 20060106331 A KR20060106331 A KR 20060106331A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fuel
oil
water
microencapsulated
hot water
Prior art date
Application number
KR1020050029405A
Other languages
English (en)
Inventor
백성관
Original Assignee
백성관
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 백성관 filed Critical 백성관
Priority to KR1020050029405A priority Critical patent/KR20060106331A/ko
Publication of KR20060106331A publication Critical patent/KR20060106331A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/639—Additional means for holding or locking coupling parts together, after engagement, e.g. separate keylock, retainer strap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/59—Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/77—Coupling devices for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures

Landscapes

  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Abstract

본 발명의 물 입자, 상기 물 입자의 외곽에 형성된 무기물 첨가제층, 및 상기 무기물 첨가제층의 외곽에 형성된 소수성 연료유 층으로 구성된 마이크로캡슐화 연료는 고온에서도 유수 분리되지 않고 보일러의 연소실로 투입되어 중앙의 물 입자의 폭발에 의하여 외곽의 연료유를 미립자화시킴으로서 완전 연소가 가능하게 하여 에너지 절감 효과 및 대기 오염 물질 저감 효과를 가지며, 폐윤활유, 선박폐유, 벙커 C유, 벙커 B유 등의 중유도 연료로써 완전 연소시킬 수 있게 함으로서 폐유 등을 연료로 활용할 수 있게 하며 환경 오염 문제를 줄일 수 있게 되는 효과도 얻을 수 있게 된다.
마이크로캡슐화 연료, 무기물 첨가제, 물 입자의 폭발, 연료의 미립자화

Description

친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조 방법 및 제조 시스템{Environmentally friendly micro-encapsulated clean fuel in form of water-in-oil, method and system for preparing the same}
도 1a는 종래의 유화 연료유의 형태를 모식적으로 나타낸 도면;
도 1b는 종래의 유화 연료유가 가열에 의해 유수 분리되는 현상을 모식적으로 나타낸 도면;
도 2a는 본 발명의 마이크로캡슐화 연요의 구조를 모식적으로 나타낸 도면;
도 2b는 본 발명의 실시예 1에서 제조한 마이크로캡슐화 연료의 확대 현미경 사진;
도 2c는 본 발명의 마이크로캡슐화 연료가 연소실에서 물의 폭발에 의해 미립자화되는 현상을 모식적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 마이크로 탬슐화 연료의 연속 제조 시스템을 나타낸 공정도;
도 3는 도 3의 믹싱 유닛의 확대 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1, 1', 13, 13' : 연료유
2, 2', 12, 12' : 유화제 또는 무기물 첨가제
3, 3', 11, 11' : 물
20 : 연료유 저장탱크 30 : 온수 저장 탱크
40 : 무기물 첨가제 저장 탱크 50 : 믹싱 유닛
51 : 연료유 투입구 52 : 온수 투입구
53 : 무기물 첨가제 투입구 54 : 라인 믹서
60 : 마이크로캡슐화 연료 저장 탱크
본 발명은 중유, 폐 액상유 등을 포함하는 각종 액상유로부터 제조된 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조 방법 및 제조 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 벙커 C유, 벙커 B유 등의 중유, 폐윤활유, 선박 폐유등으로부터 제조되고, 고온에서도 에멀젼 상태를 유지하는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그것의 제조 시스템 및 제조 방법에 관한 것이다.
벙커 C유, 벙커 B유 등의 중유, 폐윤활유, 선박 폐유 등을 연소시킬 때 다량으로 배출되는 질소 산화물(NOx), 황 산화물(SOx), 이산화탄소, 먼지, 연기 등의 대기 오염 물질의 배출을 저감시키기 위한 연소 기술의 개발은 오랫동안 진행되어 왔다.
그리고, 점성이 높은 중유 등을 효과적으로 연소시키기 위해서는 연료가 버너에 투입되기 전에 가열하여 점도를 낮추어 미립자 형태로 분사되도록 해야 하고, 확산 연소를 위해 연료가 공기, 보다 구체적으로 산소와 혼합되면서 증발 속도가 가속되어져야 하는 것은 필요 불가결한 것이다.
그러나, 지금까지의 연구에도 불구하고, 이러한 문제는 해결되지 않았으며, 버너 기술과 연소 가스 처리 기술 개발은 아직도 계속되고 있다.
한편, 사용자 입장에서는 설비 비용, 설치 공간, 설비의 유지 보수 비용 등이 큰 부담이 되었기 때문에 간단한 방식에 의한 효율적인 연소기술이 필요하다.
상기한 문제점들을 해결하기 위하여 개발된 연소 기술 중의 하나가 기름에 물을 혼합한 유중수(water-in-oil) 유화 연료이다.
이러한 유중수 유화 연료는 약 300℃ 이상인 중유 등의 비등점과 100℃인 물의 비등점 차이에 의하여, 고온의 연소실로 분사되었을 때 물 입자의 폭발력에 의해 중유 등의 연료유가 미립자화되어 유화 연료유의 연소를 촉진시켜 연소 효율을 증대시킨다. 그리고, 유화 연료유의 연소 효율 증대에 따라 대기 오염 물질의 배출량도 줄일 수 있게 된다.
이러한 유화 연료유를 제조 하는 방법은 연료유와 물을 단순히 기계적으로 혼합하는 방법과 화학 첨가제, 즉, 유화제를 이용하여 물과 연료유를 혼합하는 방법이 있다. 위의 방법 중 첫번째 방법은 유화 연료의 안정성 면에서 불완전하여 거의 이용되지 못하는 실정이다.
유화제를 이용하여 유화 연료를 제조하는 종래의 방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있어서 뚜렷한 연소 효율의 개선을 달성하지는 못하였다.
즉, 도 1a에 나타낸 바와 같은 유화 연료유를 연소실로 투입하기 전에 중유 등의 고점성 연료유의 점성을 낮추기 위해 약 50 내지 60℃ 이상으로 가열하는 경우 도 1b에 나타낸 바와 같이, 에멀젼이 붕괴되어 물 입자와 기름 입자간의 응집이 일어나 기름과 물이 분리되는 현상이 발생한다. 따라서, 물을 폭발시켜 연료유를 미립자화시키고자 했던 목적을 달성할 수 없게 된다.
이와 같은 물-연료유의 분리 현상에 의하여 연소 상태는 그다지 개선되지 않는다.
그리고, 연소실 내부가 액상의 물에 의해 산화되고, 다량의 불순물이 침적되어 연료 파이프와 버너 등의 유지 보수가 문제된다.
또한, 연료유의 연소 가스 이외에 유기 계면활성제인 유화제의 ㅇ녀소에의한 새로운 대기 오염 물질이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 유화 연료유 제조시의 문제점들을 해결하고자 하는 것이 그 목적이다.
본 발명의 첫번째 목적은 가열하여도 유수 분리 현상이 일어나지 않는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료를 제공하는 것이다.
본 발명의 두번째 목적은 상기 첫번째 목적에 따른 마이크로캡슐화 연료의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 세번째 목적은 상기 첫번째 목적에 따른 마이크로캡슐화 연료의 제조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 첫번째 목적에 따른 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료는 물 입자(수적:water drop), 상기 물 입자의 외곽에 형성된 무기물 첨가제층, 및 상기 무기물 첨가제층의 외곽에 형성된 소수성 연료유 층으로 구성된 것이다. 상기 마이크로캡슐화 연료(10)의 구조를 도 1에 모식적으로 나타내었다. 즉, 내부에 수적(11)이 있고, 그 외곽에 무기물 층(12)이 형성되어 있으며, 최외곽에는 연료층(13)이 형성되어 있다.
또한, 본 발명에 의해 제조된 마이크로캡슐화 연료의 확대 현미경 사진을 나타낸 도 2를 통해 위와 같은 구조를 확인할 수 있다.
상기 연료유는 이에 한정되는 것은 아니지만, 벙커 C유, 벙커 B유, 폐윤활유, 선박 폐유, 또는 이들의 혼합유일 수 있다.
상기 연료 마이크로캡슐의 크기는 유화기(emulsifier)의 운전 조건에 따라 조절될 수 있으며, 상기 연료 마이크로캡슐을 구성하고 있는 세가지 층의 두께 또는 상대적인 양은 물, 무기물 및 오일의 혼합 비율에 따라 조절될 수 있다.
상기 마이크로캡슐화 연료는 바람직하게는 중량을 기준으로 연료:물이 70~85:30~15의 비율로 구성되고, 추가로 활성 성분으로서 나트륨, 염소, 칼슘 및 마그네슘을 포함하는 무기물이 마이크로캡슐화 연료의 총 중량을 기준으로 나트륨 180 내지 200ppm, 염소 90 내지 110ppm, 칼슘 1 내지 40ppm, 마그네슘 1 내지 20ppm의 범위로 포함된다. 상기 무기물들은 혼합 용액 상태로 마이크로캡슐화 연료의 제조 공정에 투입될 수 있으며, 상기 무기물들을, 예를 들어, 약 15배의 물에 용해시킨 수용액을 상기 오일 및 물의 총중량을 기준으로 0.3 내지 0.5중량% 범위로 투입함으로서 제조될 수 있다. 상기 나트륨의 공급원(source)으로서는, 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, NaOH가 사용될 수 있으며, 염소 및 칼슘의 공급원으로서는, 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, CaCl2·2H2O가 사용될 수 있으며, 마그네슘의 공급원으로서는, 예를 들어, 이에 한정되는 것은 아니지만, MgCl2,MgSO4 및 MgBr2를 포함하고 있으며, 이외에도 KCl 및 NaCl 등을 포함하고 있는 간수가 사용될 수 있다.
그리고, 도 3에 상기 마이크로캡슐화 연료가 연소실 내에서 고온으로 가열되는 경우 중앙에 있는 수적의 폭발력에 의해 최외곽에 있는 연료들이 완전 연소가 가능한 미립자(14)로 쪼개지는 원리를 개념적으로 나타내었다.
본 발명의 두번째 목적에 따른 마이크로캡슐화 연료의 제조 방법은 다음의 단계들을 포함하여 구성된다:
a) 가열된 연료유를 투입하는 단계;
b) 가열된 온수를 연료유와 혼합하는 단계; 및
c) 연료유와 온수의 혼합물에 무기물 첨가제를 첨가하고 혼합하여 마이크로캡슐화시키는 단계.
상기 단계 a)에서, 연료유의 점도를 낮춤으로서 이송이 용이하게 하고, 이후의 온수 및 무기물 첨가제와의 혼합을 용이하게 하기 위하여 연료유를 미리 예열한 후 혼합 단계에 투입한다. 예열 온도는 사용되는 연료유의 종류에 따른 유동 특성에 따라 달라지겠지만, 예를 들어, 중유를 사용하는 경우 약 50 내지 60로 예열한다. 예열은 연료유 저장 탱크의 측벽에 스팀 자켓, 전열선 등을 설치하거나 탱크 내부에 스팀 파이프를 설치하는 등 본 발명이 적용되는 곳의 특성에 맞는 적당한 방법으로 수행될 수 있으며, 적절한 온도 제어가 행해질 수도 있다.
상기 단계 b)에서도 예열된 온수를 사용하는 바, 예열된 연료유를 냉각시키지 않기 위해 연료유와 거의 동일한 온도로 물을 예열하여 투입하는 것이 바람직하다. 물은 위에서 설명한 연료유의 예열 수단은 물론 물 이송 배관 상에서 적절한 가열 수단, 예를 들어, 전열선 또는 가는 스팀 관에 의한 히트 트레이싱(heat tracing) 방식으로 예열될 수도 있으며, 역시 온도가 제어될 수 있다.
상기 제조 방법은 뱃치식 또는 연속식으로 수행될 수 있다.
뱃치식의 경우, 예를 들어, 교반기가 장착되고, 임의로 배플(baffle)이 벽면에 부착된 혼합 용기(mixing vessel)에 가열된 연료유를 정해진 혼합 비율대로 투입한 후 교반하면서 정해진 양의 가열된 온수를 투입하고, 마지막으로 무기물 첨가제를 투입하면서 교반하여 마이크로캡슐화 연료를 제조한다. 이 때, 교반기의 교반 날개의 형상, 교반 속도 등을 조절하여 마이크로캡슐화 연료의 입자 크기를 조절할 수 있으며, 각 원료의 투입 양을 조절함으로써 각각의 마이크로캡슐화 연료의 입자의 조성, 즉, 각 원료의 구성비를 조절할 수 있다.
연속식의 경우, 이에 한정되는 것은 아니지만, 각각의 원료 탱크로부터 라인 믹서에 연료유, 온수 및 무기물 첨가제를 순차적으로 투입하여 라인 믹서에서 마이크로 캡슐화 연료가 제조되고, 제조된 마이크로캡슐화 연료를 저장 탱크에 저장하는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 연속식 방법에 있어서, 연료유, 물 및 무기물 첨가제의 투입량은 정량 펌프(measuring pumps)에 의해서, 또는 이송 펌프의 펌핑 속도 조절 또는 펌프 토출구의 유량 제어 밸브의 개폐와 같은 적절한 유량 제어 시스템에 의해 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템은 연료유 저장 탱크, 연료유 공급 펌프 및 연료유를 연료유 저장 탱크로부터 믹싱 유닛의 연료유 투입구로 이송하는 데 필요한 배관을 포함하여 구성된 연료유 공급 유닛; 온수 저장 탱크, 온수 공급 펌프 및 온수를 온수 저장 탱크로부터 믹싱 유닛의 온수 투입구로 이송하는 데 필요한 배관을 포함하여 구성된 온수 공급 유닛; 무기물 첨가제 저장 탱크, 무기물 첨가제 공급 펌프 및 무기물 첨가제를 무기물 첨가제 저장 탱크로부터 믹싱 유닛의 무기물 첨가제 투입구로 이송하는 데 필요한 배관을 포함하여 구성된 연료유 공급 유닛; 라인 믹서 및 라인 믹서의 전단부에 순차적으로 형성된 연료유 투입구, 온수 투입구 및 무기물 첨가제 투입구를 포함하여 구성된 믹싱 유닛; 및 상기 믹싱 유닛에서 생성된 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐 화 연료를 저장하는 마이크로캡슐화 연료 저장 탱크 유닛을 포함하여 이루어진다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 마이크로캡슐화 연료의 연속식 제조 시스템 및 제조 방법을 상세히 설명한다.
먼저 도 3을 참조하면, 상기 마이크로캡슐화 연료의 연속식 제조 시스템은 각각의 원료 탱크(20, 30, 40)로부터 라인 믹서(50)에 연료유, 온수 및 무기물 첨가제를 순차적으로 투입하여 라인 믹서(50)에서 마이크로 캡슐화 연료를 제조하여 마이크로캡슐화 연료 저장 탱크(60)에 저장하는 방식으로 수행될 수 있다.
도 3의 연료유 저장 탱크(20)에는 연료유의 양을 체크할 수 있는 레벨 게이지(22)가 설치되어 있으며, 상부에는 벤트(24)가 설치되어 있어 연료유의 충진 및 배출에 따른 탱크 내의 압력을 조절하도록 되어 있으며, 탱크 외벽에는 보온재(23)를 시공하여 단열하고 있다. 마이크로캡슐화 연료를 제조하기 위해 연료유 공급 펌프(21)를 가동하여 믹싱 유닛(50)의 연료유 투입구(51)로 연료유를 공급하며, 연료유 공급 펌프의 토출구 측에는 압력 게이지(25)가 설치되어 있어 토출구의 압력을 확인할 수 있도록 되어 있으며, 토출구 측에 설치된 연료유 유량계(26)에서 측정한 유량 데이터를 연료유 유량 제어기(27)에 제공하여 연료유 유량 제어 밸브(28)를 개폐하여 연료유 유량을 제어한다.
한편, 마이크로캡슐화 연료를 저장 탱크(60)에서 직접 보일러(도시하지 않음)로 공급하는 경우, 보일러의 가동을 위한 경유(디젤) 공급 라인(29)이 추가로 설치되어 있으며, 이러한 조작을 위해 필요한 밸브들이 연료유 공급 라인에 다수 설치되어 있다.
한편, 도 3에는 도시되지 않았지만, 연료유 가열 수단 및 온도 게이지, 온도 제어기, 및 스팀 제어 밸브 또는 전력 제어 수단 등이 연료유 탱크(20)에 설치될 수 있다.
온수 공급 탱크(30)에는 물의 온도를 체크할 수 있는 온도 게이지(32)가 설치되어 있으며, 상부에는 벤트(34)가 설치되어 있어 온수의 충진 및 배출에 따른 탱크 내의 압력을 조절하도록 되어 있으며, 탱크 외벽에는 보온재(33)를 시공하여 단열하고 있다. 마이크로캡슐화 연료를 제조하기 위해 온수 공급 펌프(31)를 가동하여 믹싱 유닛(50)의 온수 투입구(52)로 온수를 공급하며, 온수 공급 펌프(31)의 토출구 측에는 압력 게이지(35)가 설치되어 있어 토출구의 압력을 확인할 수 있도록 되어 있으며, 토출구 측에 설치된 온수 유량계(36)에서 측정한 유량을 온수 유량 제어기(37)에 제공하여 온수 유량 제어 밸브(38)를 개폐하여 온수 유량을 제어한다. 그리고, 온수 공급 펌프(31)의 토출구 측 라인에는 온수의 일부를 온수 탱크(30)로 순환시키기 위한 리사이클 라인(39)이 설치되어 있다.
한편, 도 3의 온수 공급 시스템에는 도시되지 않았지만, 온수 가열 수단 및 레벨 게이지, 온도 제어기, 및 스팀 제어 밸브 또는 전력 제어 수단 등이 온수 탱크(30)에 설치될 수 있다.
무기물 첨가제 공급 탱크(40)의 외벽에는 보온재(43)를 시공하여 단열하고 있다. 마이크로캡슐화 연료를 제조하기 위해 무기물 첨가제 공급 펌프(41)를 가동하여 믹싱 유닛(50)의 무기물 첨가제 투입구(53)로 무기물 첨가제를 공급하며, 무 기물 첨가제 공급 펌프(41)의 토출구 측에는 압력 게이지(45)가 설치되어 있어 토출구의 압력을 확인할 수 있도록 되어 있으며, 무기물 첨가제 공급 펌프(41)의 스트로크(stroke) 수 또는 모터의 회전 속도를 제어하여 무기물 첨가제 투입량을 제어한다. 그리고, 무기물 첨가제 공급 펌프(41)의 토출구 측 라인에는 유량을 제어할 수 있는 밸브(48)가 설치되어 있으며, 무기물 첨가제의 일부를 무기물 첨가제 탱크(40)로 순환시키기 위한 리사이클 라인(49)이 설치되어 있다.
한편, 도 3의 무기물 첨가제 공급 시스템에는 도시되지 않았지만, 무기물 첨가제 가열 수단 및 레벨 게이지, 물의 온도를 체크할 수 있는 온도 게이지, 온도 제어기, 및 스팀 제어 밸브 또는 전력 제어 수단, 상부에는 무기물 첨가제의 충진 및 배출에 따른 탱크 내의 압력을 조절하기 위한 벤트 등이 무기물 첨가제 탱크(40)에 설치될 수 있다.
상기 연료유 유량 제어기(27), 온수 유량 제어기(37) 및 무기물 첨가제 공급 펌프 제어기는 인터로킹(interlocking)되어 상호 연동될 수도 있다.
도 3에 예시한 본 발명의 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템의 믹싱 유닛(50) 부분을 확대한 도 4를 참조하면, 라인 믹서(54)는 그 케이싱(56) 내부에 임의의 각도로 배치된 제1 혼합 엘리멘트(57-1, 57-3, .... 57-(2n-1))와, 이와는 90도의 각도로 배치된 제2 혼합 엘리멘트(57-2, 57-4, .... 57-2n)가 교대로 배열되어 있는 것으로서, 유체가 통과하게 되면 각 혼합 엘리먼트의 선단에서 유체를 반분한 후 위치를 반전시키는 작용을 반복함으로서 혼합 작용을 하게 되는 장치이다. 이러한 라인 믹서에 연료유 투입구(51)를 통해 가열된 연료유를 투입하고, 그 후단의 온수 투입구(52)를 통해 가열된 온수를 투입하여 혼합한 후 무기물 첨가제 투입구(53)를 통해 무기물 첨가제를 투입하면 라인 믹서(54)를 통과하면서 그 내부의 혼합 엘리먼트들(57)의 작용에 의해 마이크로캡슐화 연료가 제조된다. 상기 라인 믹서의 케이싱(56)의 길이 및 혼합 엘리먼트(57)의 수를 조절하거나 라인 믹서(54)의 지름을 조절함으로서 라인 믹서(54)를 통과하는 유체의 속도를 조절하여 연료 마이크로캡슐의 크기를 조절할 수 있다. 그리고, 각 원료의 투입 양을 조절함으로써 각각의 마이크로캡슐화 연료의 입자의 조성, 즉, 각 원료의 구성비를 조절할 수 있다.
한편, 상기 도 4에는 라인 믹서가 무기물 첨가제 투입구(53) 후단에만 설치되어 있지만, 온수 투입구(52) 후단에도 추가로 설치되어 연료유와 온수를 미리 혼합하여 연료의 마이크로캡슐화를 촉진할 수도 있다.
위에서 설명한 믹싱 유닛(50)을 통과하면서 제조된 마이크로캡슐화 연료는 마이크로캡슐화 연료 저장 탱크(60)에 저장된다. 이 탱크에도 온도 게이지(62), 보온재(63), 벤트(64), 레벨 게이지(65) 등과 함께 온도 제어 시스템(도시하지 않음)이 연결된 히트 트레이싱(66)이 설치되어 있으며, 하부에는 마이크로캡슐화 연료 순환 펌프(61)가 설치되어 마이크로캡슐화 연료가 유수 분리된 경우 믹싱 유닛(50)으로 순환시켜 다시 마이크로캡슐화시킬 수 있도록 되어 있다.
마이크로캡슐화 연료 저장 탱크(60)에 저장된 마이크로캡슐화 연료는 보일러의 연소 시스템으로 직접 공급되거나 다른 사이트의 보일러용 연료 저장 탱크로 이송될 수 있다.
실시예 1
뱃치식 마이크로캡슐화 연료의 제조 및 분석
55℃의 벙커 C유 7kg을 20리터 크기의 혼합 베셀(vessel)에 투입하고 55℃의 온수 3kg을 추가 투입하고 교반하였다.
간수(MgCl2 17중량%, MgSO4 8중량%, KCl 3중량%, NaCl 5중량% 및 MgBr2 0.3중량%로 구성) 플레이크(flake) 1.7g, NaOH 플레이크 3.0g, CaCl2 플레이크 1.4g을 55℃의 증류수 300g에 용해한 수용액을 첨가하고 5분동안 교반하여 마이크로캡슐화 연료를 제조하였으며, 그 확대 현미경 사진을 도 2b에 나타내었다. 마이크로캡슐의 직경은 평균 약 30μ로 측정되었다.
이렇게 제조한 마이크로캡슐화 연료의 성분 및 점착력 분석 결과를 벙커 C유의 분석 결과와 함께 아래의 표 1에 나타내었다.
성분 연료
벙커 C유 마이크로캡슐화 연료
물(vol. %) 회분(wt%) 유황(wt%) 탄소(wt%) 수소(wt%) 질소(wt%) 염소(ppm) 나트륨(ppm) 칼슘(ppm) 마그네슘(ppm) 그외 금속 성분(ppm) 0.00 0.02 3.22 80.92 9.14 0.22 4 6 1≥ 1≥ 104 26.6 0.07 2.27 57.22 9.19 0.19 97 200 40 20 79.8
점착력(mm2/s)[50℃] 180 287
실시예 2 및 3
다음과 같은 조성으로 위와 동일한 방법으로 폐윤활유 및 선박 폐유를 원료로 한 마이크로캡슐화 연료를 제조하였다.
실시예 번호 조성
연료유(중량%) 온수(중량%) 무기물 첨가제 {중량%/(연료유+온수)}
2 폐윤활유 75 25 0.4
3 선박 폐유 85 15 0.5
실시예 4
연속식 마이크로캡슐화 연료의 제조 및 연소 실험
도 3에 나타낸 바와 같이 구성된 연속식 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템을 이용하여, 60℃의 벙커 B유를 8kg/min의 속도로 믹싱 유닛(50)의 연료유 투입구(51)로 투입하고, 온수 투입구(52)로 60℃의 온수를 2kg/min의 속도로 투입하였다. 그리고, 위 실시예 1에서와 같이 제조한 무기물 첨가제 수용액을 5.5g/min의 속도로 공급하여 연속적으로 마이크로캡슐화 연료를 제조하였다.
실험예 1
마이크로캡슐화 연료의 저장 안정성 평가
상기 실시예 1 내지 4에서 제조한 각각의 마이크로캡슐화 연료 500ml씩을 매스실린더에 넣고 장기 보관하면서 유수 분리 현상이 발생하는지를 관찰하였다.
각각의 마이크로캡슐화 연료들은 40일이 경과하여도 유수 분리 현상이 나타나지 않는 것을 확인하였다.
실험예 2
마이크로캡슐화 연료의 연소 시험
(재)한국석유품질검사소에 의뢰하여 아래와 같은 조건으로 본 발명의 마이크로캡슐화 연료 및 벙커 C유(비교예)의 보일러에서의 연소 시험을 행하였다.
보일러 시험 조건
연료 사용량 평균 101ℓ/hr
보일러 급수량 평균 570ℓ/hr
급유 온도 평균 90℃
급수 온도 평균 15.5℃
보일러 사용 압력 2.5~3.0 kg/cm2
보일러 출구 가스온도 285-290℃
보일러 출구 산소 농도 8.5-9.0%
보일러 출구 이산화탄소 농도 8.5-9.0%
연소 실험 결과 각 연료들의 발열량은 다음과 같았다.
연료 비교예 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
발열량(cal/g) 10,520 7,010 7,120 7,090 9,610
마이크로캡슐화 연료의 연소 실험에서 나타난 현상학적 결과를 정리하면 다음과 같다:
1) 낮은 공기 비율(m=1.02, 연소실내 잔여 산소 = 0.4~0.6)에서 벙커 C유에 비해 본 발명의 마이크로캡슐화 연료의 연기 농도가 낮아서, 낮은 공기 비율에서도 완전 연소가 가능한 것으로 판단되었다.
2) 본 발명의 마이크로캡슐화 연료의 연소 불꽃은 옅은 오렌지색이었고, 미연소 기름 입자는 관찰되지 않았으나, 밝기는 벙커 C유에 비해 떨어졌다. 이는 위에서 관찰되는 완전 연소 현상과 함께, 본 발명의 마이크로캡슐화 연료가 완벽한 유중수 에멀젼을 유지하고 있으며, 의도한 목적대로 마이크로캡슐 내의 물이 고온에서 폭발하면서 연료를 미립자화시키고 물은 기화하면서 나타나는 현상으로 파악된다.
3) 불꽃의 직경은 벙커 C유보다 더 크다.
4) 배기가스 중의 질소 산화물의 농도는 벙커 C유에 비해 8~11% 줄었다.
본 발명에 의하여 고온으로 가열하여도 유수 분리 현상이 발생하지 않는 안정한 유중수 에멀젼형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조 방법 및 그의 제조 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 마이크로캡슐화 연료는 고온에서도 유수 분리되지 않고 보일러의 연소실로 투입되어 중앙의 물 입자의 폭발에 의하여 외곽의 연료유를 미립자화시킴으로서 완전 연소가 가능하게 하여 에너지 절감 효과 및 대기 오염 물질 저감 효과를 얻을 수 있으며, 폐윤활유, 선박폐유, 벙커 C유, 벙커 B유 등의 중유도 연료로써 완전 연소시킬 수 있게 함으로서 폐유 등을 연료로 활용할 수 있게 하며 환경 오염 문제를 줄일 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에 의하여 위와 같은 우수한 효과를 가진 마이크로캡슐화 연료를 효율적으로 제조할 수 있는 제조 방법 및 제조 시스템이 제공된다.

Claims (12)

  1. 물 입자, 상기 물 입자의 외곽에 형성된 무기물 첨가제층, 및 상기 무기물 첨가제층의 외곽에 형성된 소수성 연료유 층으로 구성된 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료유가 벙커 C유, 벙커 B유, 폐윤활유, 선박 폐유, 또는 이들의 혼합유인 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 마이크로캡슐화 연료는 연료:물이 70~85:30~15의 중량 비율로 구성되고, 무기물 첨가제가 마이크로캡슐화 연료의 총 중량을 기준으로 나트륨 180 내지 200ppm, 염소 90 내지 110ppm, 칼슘 1 내지 40ppm, 마그네슘 1 내지 20ppm의 범위로 포함된 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료.
  4. 제3항에 있어서, 상기 무기물 첨가제 중 상기 나트륨은 NaOH형태로 공급되고, 염소 및 칼슘은 CaCl2·2H2O 형태로 공급되며, 마그네슘은 MgCl2, MgSO4 및 MgBr2를 포함하고 있는 간수 형태로 공급되는 것인 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료.
  5. a) 가열된 연료유를 투입하는 단계;
    b) 가열된 온수를 상기 연료유와 혼합하는 단계; 및
    c) 연료유와 온수의 혼합물에 무기물 첨가제를 첨가하고 혼합하여 마이크로캡슐화시키는 단계를 포함하는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 연료유는 벙커 C유, 벙커 B유, 폐윤활유, 선박 폐유, 또는 이들의 혼합유인 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 연료유 및 온수는 50 내지 60℃ 범위로 가열되는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료의 제조 방법.
  8. 연료유 저장 탱크, 연료유 공급 펌프 및 연료유를 연료유 저장 탱크로부터 믹싱 유닛의 연료유 투입구로 이송하는 데 필요한 배관을 포함하여 구성된 연료유 공급 유닛;
    온수 저장 탱크, 온수 공급 펌프 및 온수를 온수 저장 탱크로부터 믹싱 유닛의 온수 투입구로 이송하는 데 필요한 배관을 포함하여 구성된 온수 공급 유닛;
    무기물 첨가제 저장 탱크, 무기물 첨가제 공급 펌프 및 무기물 첨가제를 무기물 첨가제 저장 탱크로부터 믹싱 유닛의 무기물 첨가제 투입구로 이송하는 데 필요한 배관을 포함하여 구성된 연료유 공급 유닛;
    라인 믹서 및 라인 믹서의 전단부에 순차적으로 형성된 연료유 투입구, 온수 투입구 및 무기물 첨가제 투입구를 포함하여 구성된 믹싱 유닛; 및
    상기 믹싱 유닛에서 생성된 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료를 저장하는 마이크로캡슐화 연료 저장 탱크 유닛을 포함하여 이루어진 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 라인 믹서는 그 케이싱 내부에 임의의 각도로 배치된 제1 혼합 엘리멘트와, 이와는 90도의 각도로 배치된 제2 혼합 엘리멘트가 교대로 배열되어 있는 것으로서, 유체가 통과하게 되면 각 혼합 엘리먼트의 선단에서 유체를 반분한 후 위치를 반전시키는 작용을 반복함으로서 혼합 작용을 하는 혼합기인 것을 특징으로 하는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 연료유 공급 유닛, 온수 공급 유닛, 및 무기물 첨가제 공급 유닛에서 믹싱 유닛으로 공급되는 연료유, 온수 및 무기물 첨가제는 각각 유량 제어 시스템에 의해 그 유량이 제어되는 것을 특징으로 하는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 연료유 저장 탱크 및 온수 저장 탱크에는 각각 연료유와 온수를 가열하기 위한 수단이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 마이크로캡슐화 연료 저장 유닛에는 연료를 상기 믹싱 유닛으로 순환시키기 위한 펌프 및 배관이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료 제조 시스템.
KR1020050029405A 2005-04-08 2005-04-08 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조방법 및 제조 시스템 KR20060106331A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050029405A KR20060106331A (ko) 2005-04-08 2005-04-08 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조방법 및 제조 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050029405A KR20060106331A (ko) 2005-04-08 2005-04-08 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조방법 및 제조 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060106331A true KR20060106331A (ko) 2006-10-12

Family

ID=37627065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050029405A KR20060106331A (ko) 2005-04-08 2005-04-08 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조방법 및 제조 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060106331A (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102225008B1 (ko) * 2019-11-05 2021-03-09 (주)로우카본 선박용 엔진의 전처리 탈황 제어 및 모니터링 시스템
KR20210054494A (ko) * 2019-11-05 2021-05-13 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 시스템
KR20210054493A (ko) * 2019-11-05 2021-05-13 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 방법
WO2021091076A1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-14 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 방법
WO2021091077A1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-14 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 시스템
WO2023282363A1 (ko) * 2021-07-05 2023-01-12 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 방법
WO2023282364A1 (ko) * 2021-07-05 2023-01-12 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 시스템

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114502698A (zh) * 2019-11-05 2022-05-13 乐佧本有限股份公司 利用前处理脱硫剂的船舶燃料油的前处理脱硫形态
CN113423931A (zh) * 2019-11-05 2021-09-21 乐佧本有限股份公司 船舶用引擎的前处理脱硫控制及监控***
KR20210054493A (ko) * 2019-11-05 2021-05-13 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 방법
WO2021091076A1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-14 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 방법
KR102225008B1 (ko) * 2019-11-05 2021-03-09 (주)로우카본 선박용 엔진의 전처리 탈황 제어 및 모니터링 시스템
WO2021091077A1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-14 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 시스템
KR20210054494A (ko) * 2019-11-05 2021-05-13 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 시스템
JP2022520457A (ja) * 2019-11-05 2022-03-30 ローカーボン・カンパニー・リミテッド 船舶用エンジンの前処理脱硫制御及びモニタリングシステム
WO2021091078A1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-14 (주)로우카본 선박용 엔진의 전처리 탈황 제어 및 모니터링 시스템
JP2022550945A (ja) * 2019-11-05 2022-12-06 ローカーボン・カンパニー・リミテッド 前処理脱硫剤を用いた船舶燃料油の前処理脱硫方法
JP2022550946A (ja) * 2019-11-05 2022-12-06 ローカーボン・カンパニー・リミテッド 前処理脱硫剤を用いた船舶燃料油の前処理脱硫システム
US12043806B2 (en) 2019-11-05 2024-07-23 Lowcarbon Co., Ltd. Marine engine pretreatment desulfurization control and monitoring system
US12043807B2 (en) 2019-11-05 2024-07-23 Lowcarbon Co., Ltd. Ship fuel oil pretreatment desulfurization system using pretreatment desulfurization agent
US11993755B2 (en) 2019-11-05 2024-05-28 Lowcarbon Co., Ltd Pretreatment desulfurization method for ship fuel oil using pretreatment desulfurization agent
WO2023282364A1 (ko) * 2021-07-05 2023-01-12 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 시스템
WO2023282363A1 (ko) * 2021-07-05 2023-01-12 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20060106331A (ko) 친환경 청정 유중수형 마이크로캡슐화 연료, 그의 제조방법 및 제조 시스템
US4696638A (en) Oil fuel combustion
AU743921B2 (en) Supercritical water fuel composition and combustion system
KR20200075947A (ko) 산성이온수를 이용한 유화연료유 및 그 제조방법
KR20070096450A (ko) 에멀젼 연소장치
KR20150089262A (ko) 휘발화한 증기상태의 화석연료와 물 전기분해가스를 혼합한 조성 연료 및 이를 이용한 연소방법 및 이를 이용한 내연 기관
EP0581230A2 (en) Activated, ionized fuel and apparatus for producing the same as well as combustion system for the same
KR20160030905A (ko) 휘발화한 증기상태의 화석연료와 물 전기분해가스를 혼합한 조성 연료 및 이를 이용한 연소방법 및 이를 이용한 내연 기관
KR20170015663A (ko) 휘발화한 증기상태의 화석연료와 물 전기분해가스를 혼합한 조성 연료 및 이를 이용한 연소방법 및 이를 이용한 내연 기관
TW200829832A (en) Device and method for burning composite fuel of oil and water
JPH1182996A (ja) 油水エマルジョン燃料
CN202581306U (zh) 一种节能燃烧器
KR200419664Y1 (ko) 에멀젼 연소장치
KR100591887B1 (ko) 에멀젼 연료를 사용하는 보일러
KR100839458B1 (ko) 중질유의 유화 및 중질유와 유화유의 연소장치
RU2142094C1 (ru) Способ и устройство для получения тепловой энергии
JPH116615A (ja) 重質油燃焼方法およびそれに用いる装置
KR100829844B1 (ko) 온실가스 저감을 위한 유화연료 제조시스템
JP2009092355A (ja) エマルジョン燃料燃焼装置
JP2009068480A (ja) 微粒子分散エマルジョン燃料による内燃機関の稼働方法
KR100336092B1 (ko) 에멀젼 연료 및 이를 제조하기 위한 촉매 혼합물
JP2007520573A (ja) エマルジョン燃料及びその製造方法
KR100981094B1 (ko) 에멀젼 연료 및 그 제조 방법
KR100519601B1 (ko) 에멀젼화 연료의 제조방법 및 연소시스템
KR100907673B1 (ko) 캡슐화 에멀젼 연료유 및 이의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
NORF Unpaid initial registration fee