(57)【要約】      （修正有）【課題】特殊な混合装置を必要としないエマルジョン燃料燃焼装置を提供しようとする。【解決手段】密閉状態で液を混合する密閉混合部１２と、該密閉混合部の排出口に接続された燃焼部４と、第一の管路６を経由して前記密閉混合部内に第一の燃料油２１を送り込む液送手段Ａと、前記第二の管路７を経由して前記密閉混合部内に第二の燃料油、前記第一の燃料油と混合されてエマルジョン燃料となるエマルジョン燃料用水１９から選択される混合用液体を送り込む液送手段Ｂとを備え、該液送手段Ｂが前記混合用液体を貯留し前記密閉混合部より上方に設置されて、内部が前記第二の管路に導通する液槽１４と、前記第二の管路の流量を調節する流量調節バルブ２０と該流量を表示する流量計１８とを備えた燃料燃焼装置２を用いてエマルジョン燃料用水と第一の燃料油とを密閉混合部で混合したのち燃焼させるエマルジョン燃料燃焼方法である。【選択図】図１
2010060230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉状態で液を混合する密閉混合部と、該密閉混合部の排出口に接続された燃焼部と、該密閉混合部の内部に導通する第一の管路と、該密閉混合部の内部に導通する第二の管路と、前記第一の管路を経由して前記密閉混合部内に第一の燃料油を送り込む液送手段Ａと、前記第二の管路を経由して前記密閉混合部内に第二の燃料油、前記第一の燃料油と混合されてエマルジョン燃料となるエマルジョン燃料用水から選択される混合用液体を送り込む液送手段Ｂと、前記燃焼部に前記密閉混合部内の液を送り込む液送手段Ｃとを備え、該液送手段Ｂが前記混合用液体を貯留し前記密閉混合部より上方に設置されて内部が前記第二の管路に導通する液槽と、前記第二の管路の流量を調節する流量調節バルブと該流量を表示する流量計と、を備える燃料燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料燃焼装置を用いて前記エマルジョン燃料用水と前記第一の燃料油とを前記密閉混合部で混合してエマルジョン燃料化したのち燃焼させることを特徴とし、前記混合用液体がエマルジョン燃料用水であるエマルジョン燃料燃焼方法。
【請求項３】
前記第一の燃料油が植物油の廃油と石油系燃料油との混合油である請求項２に記載のエマルジョン燃料燃焼方法。
【請求項４】
前記エマルジョン燃料用水が
水を主成分とし、
アセトン、炭素数５以下のアルコールから選択される化合物５〜３０重量％
を含むものである請求項２または３に記載のエマルジョン燃料燃焼方法。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料燃焼装置を用いて植物油の廃油と前記第一の燃料油とを前記密閉混合部で混合したのち燃焼させることを特徴とし、前記混合用液体が植物油の廃油である燃料燃焼方法。
【請求項６】
水を主成分とし、
アセトン、炭素数５以下のアルコールから選択される化合物３〜３０重量％
を含むエマルジョン燃料用水。
【請求項７】
さらに、ドデカン０．０１〜０．１重量％、
アルカリ水１〜５重量％
ドデカン酸０．００５〜０．５重量％、
トリルトリアゾール０．００５〜０．５重量％、
カプリル酸０．１〜１重量％、
オレイン酸０．１〜１重量％
を含む請求項６に記載のエマルジョン燃料用水。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料燃焼装置およびエマルジョン燃料に関し、より詳しくは、良好な燃焼状態が得られる燃料燃焼装置およびエマルジョン燃料を得るためのエマルジョン燃料用水と、その用水を用いてなるエマルジョン燃料の燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エマルジョン燃料は油中水型のエマルジョンとなっていて、燃焼器内における高温雰囲気中で水粒子が瞬間的に沸騰し気化して膨張することにより微小爆発して水分子を囲んでいる燃料粒子（油粒子）が細分化され、これにより燃料油と空気とが良好な混合状態となってこれらの接触面積が増大するため、燃料油の完全燃焼を行うものである。
【０００３】
このようなエマルジョン燃料 においては、空気比を低減させて燃焼できるため、低減した分だけの排ガスの持ち逃げ熱ロスがなくなる。又、燃焼用空気量が少なくなるため、燃焼ガスの燃焼器内での滞留時間が長くなり、熱交換が効率良く行われ熱損失を低減させることができる。さらには、エマルジョン燃料
では、燃焼ガスが完全燃焼するため、あるいは燃料中に水が含まれていることによる燃焼温度の低下によりＮＯｘやＳＯｘの発生量を抑制することができるメリットがある。
【０００４】
一方化石燃料を燃焼させるには酸素が必要であり、この酸素源として、一般的には空気が利用されるが、空気には約７８％の窒素が含まれており、これが排出ガス損失をもたらすと共に、窒素酸化物の発生源となる。排気ガス損失を削減する目的で燃焼用空気を余熱すると、排気ガス中の窒素酸化物は飛躍的に増加してしまい、省エネルギーと大気汚染防止は二律背反という現状がある。この大気公害の防止対策の一環として、燃料油に水を混合させたエマルジョン燃料の使用に関する多数の研究が行われており、エマルジョン燃料は産業上の基本的な課題である省エネルギー、公害防止に関し、有効な燃料である。
【０００５】
従来のエマルジョン燃料としては、重質油等の燃料油を混合添加剤（乳化材・安定剤・界面活性剤など）を用いて水と混合することで、エマルジョン燃料が得られることは良く知られている(例えば、特許文献1、２参照)。しかし、かかる添加剤を混合しても、均一なエマルジョンを得るためには長時間の攪拌が必要であり、エマルジョン化したのちにも長期貯蔵安定性が不足し、長期間経過すると油と水が分離してしまい、長期保存が不可能であることが問題となっている。
【０００６】
また、液体燃料と水との混合液に高周波振動のような物理的手段を与えて超微粒化・高混合密度のエマルジョン燃料を生成する燃料改質装置（例えば、特許文献３参照）が開示されている。このような物理的手段によるエマルジョン燃料の製造は、装置コストやその装置を駆動するための動力コストのうえで汎用的方法とはいえない。
【０００７】
さらに、燃焼室へ供給する直前に水またはアルコール水と燃料油とを混合装置で混合させて燃焼室へ噴射する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）が、この混合装置は特殊であり、装置取り付けのスペースや手間、装置コストの点で汎用性に問題がある。
【特許文献１】特許第３７７６１８８号公報
【特許文献２】特許第３１０３９２３号公報
【特許文献３】特開２００６−３２２４６３号公報
【特許文献４】特開平６−１４７０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、安定的な燃焼状態で効率の良い燃焼を実現することができ、特殊な混合装置を必要としない燃料燃焼装置を提供しようとすることである。
【０００９】
本発明の目的は、安定的な燃焼状態で効率の良い燃焼を実現することができ、特殊な混合装置を必要としないエマルジョン燃料に用いられるエマルジョン燃料用水と、そのエマルジョン燃料用水を用いた特殊な混合装置を必要としないエマルジョン燃料燃焼装置を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨とするところは、密閉状態で液を混合する密閉混合部と、該密閉混合部の排出口に接続された燃焼部と、該密閉混合部の内部に導通する第一の管路と、該密閉混合部の内部に導通する第二の管路と、前記第一の管路を経由して前記密閉混合部内に第一の燃料油を送り込む液送手段Ａと、前記第二の管路を経由して前記密閉混合部内に第二の燃料油、前記第一の燃料油と混合されてエマルジョン燃料となるエマルジョン燃料用水から選択される混合用液体を送り込む液送手段Ｂと、前記燃焼部に前記密閉混合部内の液を送り込む液送手段Ｃとを備え、該液送手段Ｂが前記混合用液体を貯留し前記密閉混合部より上方に設置されて内部が前記第二の管路に導通する液槽と、前記第二の管路の流量を調節する流量調節バルブと該流量を表示する流量計と、を備える燃料燃焼装置であることにある。
【００１１】
また、本発明の要旨とするところは、前記燃料燃焼装置を用いて前記エマルジョン燃料用水と前記第一の燃料油とを前記密閉混合部で混合してエマルジョン燃料化したのち燃焼させることを特徴とし、前記混合用液体がエマルジョン燃料用水であるエマルジョン燃料燃焼方法であることにある。
【００１２】
前記エマルジョン燃料燃焼方法においては、前記第一の燃料油が植物油の廃油と石油系燃料油との混合油であり得る。
【００１３】
前記エマルジョン燃料燃焼方法においては、前記エマルジョン燃料用水が水を主成分とし、アセトン、炭素数５以下のアルコールから選択される化合物５〜３０重量％を含むものであり得る。
【００１４】
さらに、本発明の要旨とするところは、前記燃料燃焼装置を用いて植物油の廃油と前記第一の燃料油とを前記密閉混合部で混合したのち燃焼させることを特徴とし、前記混合用液体が植物油の廃油である燃料燃焼方法であることにある。
【００１５】
さらにまた、本発明の要旨とするところは、水を主成分とし、アセトン、炭素数５以下のアルコールから選択される化合物３〜３０重量％を含むエマルジョン燃料用水であることにある。
【００１６】
前記エマルジョン燃料用水は、
さらに、ドデカン０．０１〜０．１重量％、
アルカリ水１〜５重量％
ドデカン酸０．００５〜０．５重量％、
トリルトリアゾール０．００５〜０．５重量％、
カプリル酸０．１〜１重量％、
オレイン酸０．１〜１重量％
を含み得る。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、安定的な燃焼状態で効率の良い燃焼を実現することができ、特殊な混合装置を必要としない燃料燃焼装置が提供される。
【００１８】
本発明によると、安定的な燃焼状態で効率の良い燃焼を実現することができ、特殊な混合装置を必要としないエマルジョン燃料に用いられるエマルジョン燃料用水と、そのエマルジョン燃料用水を用いて特殊な混合装置を必要としないエマルジョン燃料燃焼装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に用いられるエマルジョン燃料用水は、
水を主成分とし、アセトン、炭素数５以下のアルコールから選択される１以上の化合物５〜３０重量％を含む。このエマルジョン燃料用水は、石油系の燃料と混合してエマルジョン燃料として用いられる。
【００２０】
本発明のエマルジョン燃料用水を添加した燃料油がエマルジョン燃料として用いられる。エマルジョン燃料中のエマルジョン燃料用水の比率は５〜３０重量％とすることができる。
【００２１】
本発明のエマルジョン燃料用水は、
さらに、ドデカン０．０１〜０．１重量％、
アルカリ水１〜５重量％
ドデカン酸０．００５〜０．５重量％、
トリルトリアゾール０．００５〜０．５重量％、
カプリル酸０．１〜１重量％、
オレイン酸０．１〜１重量％
を含むことがエマルジョン燃料の良好な燃焼状態を得るうえでさらに好ましい。
【００２２】
炭素数５以下のアルコールとしては 、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、ブタノール、イソブチルアルコール、ｎ−アミルアルコール、イソアミルアルコール、メチルカルビトールなどが挙げられる。
【００２３】
本発明においては用いられるアルカリ水は 、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属の水酸化物の水溶液であり、アルカリ水中のアルカリ金属の水酸化物の濃度は５〜７モル/リットルである。アルカリ金属としてはカリウムがエマルジョン燃料の良好な燃焼状態を得るうえでさらに好ましい。
【００２４】
本発明において用いられる燃料油としては、重油、軽油、灯油、植物油、植物油の廃油が挙げられる。これらは２種以上が混用されてもよい。
【００２５】
本発明のエマルジョン燃料用水を用いたエマルジョン燃料は、ボイラーや内燃機関等の燃焼装置の燃焼部に供給される直前に、混合用液体としてのそのエマルジョン燃料用水と燃料油（第一の燃料油）とが混合されてエマルジョン燃料化されることが好ましい。このための装置の態様の一例を図１に示す。図１において、この目的に用いられる燃料燃焼装置２は、密閉状態で液を混合する密閉混合部１２と、密閉混合部１２の排出口１３に接続され燃焼を燃焼させる燃焼部４と、密閉混合部１２の内部に導通する第一の管路６と、密閉混合部１２の内部に導通する第二の管路７と、第一の管路６を経由して密閉混合部１２内に燃料油を送り込む液送手段Ａ（９）と、第二の管路７を経由して密閉混合部１２内に燃料油と混合されてエマルジョン燃料となるエマルジョン燃料用水を送り込む液送手段Ｂ（１０）と、燃焼部４に密閉混合部１２内の液を送り込む液送手段Ｃ（１５）とを備える。液送手段Ｂ（７）は、エマルジョン燃料用水を貯留する液槽１４を備える。液槽１４は密閉混合部１２より上方に設置され、液槽１４の内部は第二の管路７に導通している。液送手段Ｂ（１０）は、さらに第二の管路７の流量を調節する流量調節バルブ２０とその流量を表示する流量計１８とを備える。
【００２６】
密閉混合部１２としてはスタティックミキサーや、攪拌用回転翼付きの密閉攪拌槽が例示される。密閉攪拌槽における攪拌用回転翼は磁力あるいは回転シール部付の駆動軸を介して駆動される。流量調節バルブ２０としてはニードルバルブやバタフライ弁が例示される。
【００２７】
燃料油（第一の燃料油）２１が燃料油タンク２３に貯留される。燃料油タンク２３は第一の管路６の一端２７に接続されていて、燃料油は第一の管路６を経由して燃焼部４に向けて送り込まれる。一方、エマルジョン燃料用水１９が液槽１４から水頭圧により第二の管路７を経由して合流部８から第一の管路６中に送り込まれて燃料油と合流する。合流した合流液２５が密閉混合部１２で攪拌されエマルジョン燃料となったのちただちに燃焼部４に送り込まれる。燃焼部４は、液送手段Ｃ（１５）の構成要素のひとつである不図示のギアポンプを内蔵し、ギアポンプにより燃焼部４に送り込まれた所定流量のエマルジョン燃料が燃焼部４で燃焼する。エマルジョン燃料用水１９が液槽１４から水頭圧により第二の管路７を経由して合流部８から第一の管路６中に送り込まれて燃料油と合流することにより、流量調節バルブ２０を調節してエマルジョン燃料用水１９の流量を調整できるので、定量液送ポンプなどの装置を用いずとも一定比率で燃料油とエマルジョン燃料用水とを合流させることができる。
【００２８】
図１に示す燃料燃焼装置２においては、エマルジョン燃料用水を第一の管路６に設けられた合流部８に第二の管路７を経由して送り込んで第一の管路６中の燃料油と合流させたのち密閉混合部１２に送り込む態様となっているが、エマルジョン燃料用水を第二の管路７を経由して直接密閉混合部１２に送り込んでもよい。
【００２９】
また、本発明においては、エマルジョン燃料用水と燃料油（第一の燃料油）とが軽度の攪拌で均一なマルジョンとなるので、密閉混合部１２としてスタティックミキサーを用いることができる。これにより、攪拌槽のレベル制御が不要となり、さらに装置が簡易となる。
【００３０】
本発明のエマルジョン燃料用水は燃料油と合流させると簡単で軽度の攪拌で良好なエマルジョン状態が得られる。従って、本発明のエマルジョン燃料用水を用いることにより、燃料油を燃焼部４に送り込む経路の途中でエマルジョン燃料を生成させ、生成させたエマルジョン燃料を連続的に燃焼部４に送り込んで安定的に燃焼させることが可能となった。
【００３１】
また、本発明においては、燃料油とエマルジョン燃料用水から得られたエマルジョン燃料がただちに燃焼部４に送り込まれるのでエマルジョンの油水分離が生ぜず、エマルジョン燃料の貯留時や配管経路での油水分離の問題が解消される。また、燃料油の第一の管路６へのエマルジョン燃料用水１９の供給は、水頭圧と第二の管路７におけるニードルバルブのようなバルブを利用した流路断面積の調節により行うことができるので、装置が簡便であり、操作も容易である。
【００３２】
本発明においては、エマルジョン燃料燃焼装置２を用いて、上述のエマルジョン燃料用水の使用により良好な燃焼状態を実現できる。
【００３３】
エマルジョン燃料用水には必要に応じて公知の添加剤、例えば、防錆剤 、流動点降下剤、腐食防止剤、金属不活性化剤を配合することもできる。防錆剤としては、市販のいずれの防錆剤をも用い得る。例えば、イオンコート系の防錆剤、あるいは、パラフィンワックスやカルナバロウ等を含む防錆剤などがあり、より具体的には、昭和シェル石油社製のラストコートシリーズの溶剤希釈型防錆剤、ＳＯＦＴ９９コーポレーション社製のラジエータープロテクター、石原薬品株式会社製のカルナバワックス等が挙げられる。金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾール 、トリルトリアゾール 、５−メチルベンゾトリアゾール 、カルボキシベンゾトリアゾール およびそれらのアルカリ金属塩又はアミン塩などのベンゾトリアゾール 系化合物、メルカプトベンゾチアゾールおよびそのアルカリ金属塩等が挙げられる 。
【００３４】
本発明はボイラーや、ディーゼルエンジンのような内燃機関に適用できる。
【００３５】
また、本発明の燃料燃焼装置２は、異種の燃料油を混合して燃焼させる装置としても好適に用いられる。例えば、Ａ重油と植物油の廃油とを混合して燃焼させる場合にも用いることができる。この場合、燃料油タンク２３に第一の燃料油としてＡ重油を、液槽１４に混合用液体である第二の燃料油として植物油の廃油を投入する。あるいはその逆であってもよい。
【００３６】
本発明の燃料燃焼装置２によるエマルジョン燃料燃焼方法においては、エマルジョン燃料用水として、前述のエマルジョン燃料用水のほかに、燃料油との混合によりエマルジョン燃料を生成できる公知のエマルジョン燃料用水の使用が可能である。例えば、界面活性剤を含む用水の使用が可能である。
【００３７】
本発明の燃料燃焼装置２によるエマルジョン燃料燃焼方法においては、燃料油（第一の燃料油）として、重油、軽油、灯油等の石油系燃料と植物油の廃油との混合物を使用して良好な燃焼状態が得られる。
【実施例１】
【００３８】
アセトン１５重量部、水７０重量部を混合し、エマルジョン燃料用水を得た。燃料として灯油を用い図１に示すエマルジョン燃料燃焼装置２を用いて燃焼を行った。灯油の供給量は３０リットル／ｈｒとし、流量調節バルブ２０としてニードルバルブを用いてエマルジョン燃料用水の供給量を３リットル／ｈｒに調整した。密閉混合部１２としてはスタティックミキサーを用いた。燃焼部４としてはボイラー（定格：最大連続燃焼９ｋＬ／日）の燃焼部を用いた。燃焼は円滑に行われ良好な燃焼状態が実現された。
【実施例２】
【００３９】
アセトン３００重量部、乳化用液１５０重量部、補助液６５０重量部を混合したのち水で５倍に希釈し、エマルジョン燃料用水とした。乳化用液として、カプリル酸１５０ｇ、オレイン酸１５０ｇ、トリルトリアゾール７ｇ、ドデカン酸３ｇ、１／３苛性カリ水１４０ｃｃ、水５５０ｃｃ、ドデカン１，５ｇの混合物を用いた。  補助液は水１０００ｃｃ、ドデカン３ｇの混合液である。
【００４０】
第一の燃料油としてＡ重油と植物與油の廃油との等量混合液を用い、混合用液体として実施例１で得られたエマルジョン燃料用水を用い、図１に示すエマルジョン燃料燃焼装置２により、ボイラー（愛知金属工業株式会社製：型式ＡＳＶ−２５１Ｗ））を用いて標準条件で燃焼を行った。流量調節バルブ２０としてニードルバルブを用いて第一の燃料油とエマルジョン燃料用水との混合比を４：１に設定した。燃焼状態は、エマルジョン燃料用水を用いずにＡ重油のみを標準条件で燃焼させた場合と同等な良好なものであった。表１に、エマルジョン燃料用水を用いずにＡ重油のみを燃焼させた場合と対比して、ＨＯＤＡＫＡ製燃焼ガス分析計（ＨＴ−１３００Ｎ）による燃焼データを示す。
【００４１】
【表１】
2010060230.tif 000003
【実施例３】
【００４２】
Ａ液：水８２０ｃｃ、ドデカン５ｇ、１／３苛性カリ水１７７ｃｃ混合した液。
Ｂ液：水１０００ｃｃにドデカン３ｇを混合した液
Ｃ液：カプリル酸１５０ｇ、オレイン酸１５０ｇ、トリルトリアゾール７ｇ、ドデカン酸３ｇ、１／３苛性カリ水１４０ｃｃ、Ｂ液５５０ｃｃを混合した液
を用意し、アセトン４００ｃｃ、Ａ液４５０ｃｃ、Ｃ液１５０ｃｃを混合し、水で５倍に希釈したものエマルジョン燃料用水として混合用液体に用い、第一の燃料油としてＡ重油と植物與油の廃油との等量混合液を用いて図１に示すエマルジョン燃料燃焼装置２により実施例２と同様の燃焼を行い、良好な燃焼状態が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のエマルジョン燃料燃焼装置の態様の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４４】
２：燃料燃焼装置
４：燃焼部
６：第一の管路
７：第二の管路
８：合流部
１０：合流手段
１２：密閉混合部
１９：エマルジョン燃料用水
１４：液槽
１８：流量計
２０：流量調節バルブ
２１：燃料油
２３：燃料油タンク
【図１】
2010060230.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月8日(2008.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
【表１】
2010060230.tif 000005