(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重質油エマルジョン燃料を蒸発器にて加熱蒸気によって加熱した後気液分離器にて水分を分離し、さらに、同水分分離後の脱水燃料を減圧器にて減圧して所要の水分量の脱水燃料を得るようにした重質油エマルジョン燃料の脱水装置において、上記気液分離器出口の脱水燃料の水分量を検出する水分検出器と、同水分検出器からの水分の検出信号に基づき、上記蒸発器への加熱蒸気量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするエマルジョン燃料脱水装置の水分量制御装置。
【請求項２】
重質油エマルジョン燃料を蒸発器にて加熱蒸気によって加熱した後気液分離器にて水分を分離し、さらに、同水分分離後の脱水燃料を減圧器にて減圧して所要の水分量の脱水燃料を得るようにした重質油エマルジョン燃料の脱水装置において、上記気液分離器における分離蒸気の蒸気流量を検出する蒸気量検出器と、同蒸気量検出器からの蒸気流量の検出信号に基づき、上記蒸発器への加熱蒸気量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするエマルジョン燃料脱水装置の水分量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は重質油エマルジョン燃料の水分を除去する脱水装置における水分量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は水分３０％程度を含んだ重質油エマルジョン燃料（以下燃料と略称する）を燃焼効率向上のため水分２％程度にまで脱水する脱水装置の従来の一例を示す系統図である。図３において、１は上記水分３０％程度を含む燃料が収容される燃料タンク、２は燃料輸送用のポンプ、３は燃料を予熱するための予熱器、４は燃料を高温の蒸気で加熱して燃料中の水分を蒸発させる蒸発器である。
【０００３】
５は上記蒸発器４からの燃料と蒸気（水分）とを分離する気液分離器である。２９は上記予熱器３と蒸発器４の燃料入口とを接続する燃料管、２１は同蒸発器４の燃料出口と上記気液分離器５の燃料入口とを接続する燃料管、１１は上記蒸発器４への加熱用高温蒸気が通流する加熱蒸気管である。
【０００４】
８は上記気液分離器５からの脱水燃料を減圧する減圧器、１７は上記気液分離器５と減圧器８とを接続する脱水燃料管である。９は最終段階の脱水燃料（水分２％程度）が収容される脱水燃料タンク、１７は同脱水燃料タンク９と上記減圧器８とを接続する脱水燃料管、１０は同燃料管に設けられた水分計である。
【０００５】
また６は上記気液分離器５からの分離蒸気が通流する分離蒸気管であり、同分離蒸気管６はボイラのバーナ（図示省略）側及び上記予熱器３に接続され、上記分離蒸気を燃料予熱の熱源として利用可能となっている。１３は上記予熱器３からの蒸気排出管、２２は上記蒸発器４からの加熱蒸気排出管、１４は上記減圧器８からの水分排出管である。
【０００６】
１８は上記加熱蒸気管１１に設けられて同管路を開閉し、かつ通路面積を調整する蒸気量制御弁、２０は同蒸気量制御弁１８との開度を制御する制御装置である。
【０００７】
かかる従来の脱水装置の稼動時において、燃料タンク１内の燃料はポンプ２によって予熱器３に送られる。同予熱器３においては気液分離器５から分離蒸気管６を経て供給される分離蒸気によって上記燃料を予熱する。同予熱器３にて昇温された燃料は燃料管２９を通って蒸発器４に入る。同蒸発器４には加熱蒸気管１１を経て高温蒸気が導入されており、上記燃料はこの蒸発器４において上記高温蒸気によって加熱され、水分が蒸発せしめられる。上記加熱後の蒸気は加熱蒸気排出管２２から外部に排出される。
【０００８】
蒸発器４からの燃料は気液分離器５に入り、ここで水分つまり分離蒸気と、水分が除去された脱水燃料とに分離される。同気液分離器５にて燃料から分離された分離蒸気は、分離蒸気管６を通ってボイラのバーナへバーナアトマイズ蒸気として送られるとともに、上記予熱器３に送られて燃料の予熱に利用される。
【０００９】
ここで上記ポンプ２から気液分離器５までの間の燃料及び蒸気は上記バーナアトマイズ蒸気等に使用するためその使用圧力に加圧、保持されている。
【００１０】
上記気液分離器５にて水分（蒸気）を分離された脱水燃料は減圧器８に導入され、ここで２ａｔａ程度の圧力に減圧されることにより水分が除去され、水分２％程度含有の脱水燃料となって脱水燃料管１７を通って脱水燃料タンク９に導入され収容される。
【００１１】
上記減圧器８出口の脱水燃料の水分は水分計１０によって検出され、この検出信号は制御回線１９を介して制御装置２０に伝送される。制御装置２０においては上記水分計１０からの上記脱水燃料中の水分の検出信号により蒸気量制御弁１８の開度を変化させる。
【００１２】
即ち、上記制御装置２０においては、水分計１０で検出された脱水燃料中の水分量が多い場合には蒸気量制御弁１８の開度を大きくして、蒸発器４への加熱蒸気量を増大させて水分の蒸発量を増大させ、また上記水分量が少ない場合は、上記とは逆に蒸気量制御弁１８の開度を小さくし、加熱蒸気量を減少させる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す従来の脱水装置にあっては、減圧器８の脱水燃料の水分を水分計１０で検出し、制御装置２０においてはこの水分検出信号により、蒸気量制御弁１８の開度を調整している。即ち、上記従来の脱水装置においては、気液分離器５及び減圧器８における脱水燃料の滞留時間を経た後の水分量の検出信号を制御装置２０における制御信号に用いているため、上記滞留時間が制御遅れとなって、急激な負荷の変化に対して追従できないことがある。
【００１４】
本発明の目的は重質油エマルジョン脱水装置において、気液分離器や減圧器における脱水燃料の滞留時間による制御遅れを回避して、負荷の急激な変化に対しても直ちに追従し、応答性が向上された脱水装置の制御システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような問題点を解決するもので、その要旨とする第１の手段は、重質油エマルジョン燃料を蒸発器にて加熱蒸気によって加熱した後気液分離器にて水分を分離し、さらに、同水分分離後の脱水燃料を減圧器にて減圧して所要の水分量の脱水燃料を得るようにした重質油エマルジョン燃料の脱水装置において、上記気液分離器出口の脱水燃料の水分量を検出する水分検出器と、同水分検出器からの水分の検出信号に基づき、上記蒸発器への加熱蒸気量を制御する制御装置とを備えたことにある。
【００１６】
上記手段によれば、気液分離器にて蒸気（水分）が分離されて減圧器に送られる脱水燃料中の水分を水分検出器にて検出して制御装置に送る。制御装置においては、上記減圧器にて減圧されて脱水される水分量を見込んだ加熱蒸気量を算出して蒸気量制御弁の開度を設定し、同蒸気制御弁の開度をこの開度になるように制御する。
【００１７】
これにより減圧器出口の脱水燃料の水分が目標水分量（例えば２％程度）に制御されるとともに、減圧器入口側の水分量の検出信号を用いているので、減圧器における燃料の滞留時間による制御遅れが無くなり、急激な負荷変化にも迅速に追従できる。
【００１８】
また、第２の手段は、上記重質油エマルジョン燃料の脱水装置において、上記気液分離器における分離蒸気の蒸気流量を検出する蒸気量検出器と、同蒸気量検出器からの蒸気流量の検出信号に基づき上記蒸発器への加熱蒸気量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするエマルジョン燃料脱水装置の水分量制御装置にある。
【００１９】
上記手段によれば、気液分離器で分離された分離蒸気の流量を蒸気量検出器にて検出して、制御装置に入力する。制御装置においては、上記検出された気液分離器における分離蒸気量（脱水量）に基づき、減圧器における脱水量を見込んで蒸発器への加熱蒸気量を算出し、蒸気量制御弁の開度を上記加熱蒸気量相当開度になるように制御する。
【００２０】
これにより、気液分離器及び減圧器における燃料の滞留時間による制御遅れが無くなり、上記第１の手段よりもさらに応答性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図２を参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係る重質油エマルジョン燃料の脱水装置の全体構成図である。
【００２２】
図１において、１は燃料タンクで、水分３０％程度を含む重質油エマルジョン燃料（以下燃料と略称する）が収容されている。２は燃料輸送用のポンプ、３は燃料を予熱するための予熱器、４は燃料を高温の蒸気で加熱して燃料中の水分を蒸発させる蒸発器である。５は上記蒸発器４からの燃料と蒸気（水分）とを分離する気液分離器である。
【００２３】
２９は上記予熱器３と蒸発器４の燃料入口とを接続する燃料管、２１は同蒸発器４の燃料出口と上記気液分離器５の燃料入口とを接続する燃料管、１１は上記蒸発器４への加熱用高温蒸気が通流する加熱蒸気管である。８は上記気液分離器５からの脱水燃料を減圧する減圧器、７は上記気液分離器５と減圧器８とを接続する脱水燃料管である。９は最終段階の脱水燃料（水分２％程度）が収容される脱水燃料タンク、１７は同脱水燃料タンク９と上記減圧器８とを接続する脱水燃料管である。
【００２４】
また６は上記気液分離器５からの分離蒸気が通流する分離蒸気管であり、同分離蒸気管６はボイラのバーナ（図示省略）側及び上記予熱器３に接続され、上記分離蒸気を燃料予熱の熱源として利用可能となっている。１３は上記予熱器３からの蒸気排出管、２２は上記蒸発器４からの加熱蒸気排出管、１４は上記減圧器８からの水分排出管である。
【００２５】
以上に示した重質油エマルジョン燃料の脱水装置の構成は図３に示す従来のものと同様である。
【００２６】
本発明は上記脱水装置の水分量の制御システムを改良している。即ち、図１において、１０は水分計であり、上記気液分離器５と減圧器８とを接続する脱水燃料管７に設けられ、同燃料管７を流れる脱水燃料の水分を検出するものである。１８は上記加熱蒸気管１１に設けられ、同管路を開閉しかつ通路面積を調整する蒸気量制御弁、２０は同蒸気量制御弁１８との開度を制御する制御装置である。上記水分計１０からの燃料中の水分の検出信号は、制御回線１９を介して上記制御装置２０に入力される。
【００２７】
上記のように構成された重質油エマルジョン燃料の脱水装置の稼動時において、燃料タンク１内の燃料はポンプ２によって予熱器３に送られる。同予熱器３においては気液分離器５から分離蒸気管６を経て供給される分離蒸気によって上記燃料を予熱する。同予熱器３にて、昇温された燃料は燃料管２９を通って蒸発器４に入る。同蒸発器４には加熱蒸気管１１を経て高温蒸気が導入されており、上記燃料はこの蒸発器４において上記高温蒸気によって加熱され、水分が蒸発せしめられる。上記加熱後の蒸気は加熱蒸気排出管２２から外部に排出される。
【００２８】
上記蒸発器４からの燃料は燃料管２１を経て気液分離器５に入り、ここで水分つまり分離蒸気と、水分が除去された脱水燃料とに分離される。同気液分離器５にて燃料から分離された分離蒸気は、分離蒸気管６を通ってボイラのバーナへバーナアトマイズ蒸気として送られるとともに、上記予熱器３に送られて燃料の予熱に利用される。ここで上記ポンプ２から気液分離器５までの間の燃料及び蒸気は上記バーナアトマイズ蒸気等に使用するためその使用圧力に加圧、保持されている。
【００２９】
上記気液分離器５にて水分（蒸気）を分離された脱水燃料は減圧器８に導入され、ここで２ａｔａ程度の圧力に減圧されることにより水分が除去され、水分２％程度含有の脱水蒸気となって脱水燃料管１７を通って脱水燃料タンク９に導入され、ここに収容される。
【００３０】
上記気液分離器５出口の脱水燃料の水分は水分計１０にて検出され、この検出信号は制御回線１９を介して制御装置２０に伝送される。同制御装置２０においては、上記水分計１０からの上記気液分離器５で脱水された燃料中の水分の検出信号を受けて、この検出水分量に上記減圧器８で脱水される水分量を見込んだ水分量、つまり、上記検出水分量から減圧器８での脱水量を減じた水分量に対応する加熱蒸気量を算出し、蒸気量制御弁１８を同所要加熱蒸気量に相当する開度になるように制御する。
【００３１】
即ち、上記制御装置２０においては、水分計１０で検出された脱水燃料中の水分量が多い場合には蒸気量制御弁１８の開度を大きくして、蒸発器４への加熱蒸気量を増大させて水分の蒸発量を増大させ、また上記水分量が少ない場合は、上記とは逆に蒸気量制御弁１８の開度を小さくし、加熱蒸気量を減少させる。
【００３２】
かかる制御により、上記蒸気制御弁１８は減圧器８出口の脱水燃料中の水分が所要の２％程度になるような加熱蒸気を蒸発器４に送ることとなる。
【００３３】
上記実施形態においては、蒸発器４への加熱蒸気量の制御に、減圧器入口側の水分量の検出信号を用いているので、減圧器における燃料の滞留時間による制御遅れが無くなり、応答性が上昇する。
【００３４】
図２は本発明の実施の第２形態を示す図１応当図である。この実施形態においては、気液分離器５の分離蒸気の流量を分離蒸気流量計１２によって検出し、この検出信号を制御回線１９を介して制御装置２０に送っている。そして同制御装置２０においては、後述するように、燃料から蒸発し分離された蒸気量に基づき燃料中の水分制御を行なっている。その他の構成は上記第１形態と同様であり、これと同一の部材、要素は同一の符号にて示す。
【００３５】
上記第２実施形態において、気液分離器５からの分離蒸気管６に設けられた分離蒸気流量計１２により検出された分離蒸気量の検出信号は制御回線１９を介して制御装置２０に伝送される。同制御装置２０においては、上記分離蒸気量の検出信号に基づき、上記減圧器８における脱水量を見込んで、蒸発器４に供給する加熱蒸気量を算出し、この蒸気量になるように蒸気量制御弁１８の開度を調整する。
【００３６】
この場合は、脱水燃料中の水分を検出するのに代えて気液分離器５で分離された蒸気の量に基づき加熱蒸気量を制御するいわゆる間接的制御であるが、上記第１形態のような減圧器８での滞留時間及び気液分離器５での滞留時間の双方による加熱蒸気制御の制御遅れが無くなり、第１形態よりも応答性が向上する。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、請求項１の発明によれば、減圧器に送られる脱水蒸気中の水分を検出して制御装置に入力し、同制御装置において、上記減圧器にて減圧されて脱水される水分量を見込んだ加熱蒸気量を算出して蒸気量制御弁の開度を設定し、同蒸気制御弁の開度をこの開度になるように制御することにより、減圧器出口の脱水燃料の水分が目標水分量（例えば２％程度）に正しく制御されるとともに、減圧器入口側の水分量の検出信号を用いているので、減圧器における燃料の滞留時間による制御遅れが無くなり、急激な負荷変化にも迅速に追従でき、応答性が向上する。
【００３８】
また、請求項２の発明によれば、気液分離器における分離蒸気の流量を検出して制御装置に入力し、同制御装置において分離蒸気量の検出信号に基づき減圧器における脱水量を見込んで蒸発器への加熱蒸気量を算出し、蒸気量制御弁の開度を上記加熱蒸気量相当開度になるように制御するようにしたことにより、気液分離器及び減圧器における燃料の滞留時間による制御遅れが無くなり、上記第１の手段よりもさらに応答性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る重質油エマルジョン燃料の脱水装置の全体構成図。
【図２】本発明の実施の第２形態を示す図１応当図。
【図３】従来例を示す図１応当図。
【符号の説明】
１        燃料タンク
２        ポンプ
３        予熱器
４        蒸発器
５        気液分離器
６        分離蒸気管
７，１７  脱水燃料管
８        減圧器
９        脱水燃料タンク
１０      水分計
１１      加熱蒸気管
１２      分離蒸気流量計
１８      蒸気量制御弁
２０      制御装置
【図１】
0003722971.tif 000002
【図２】
0003722971.tif 000003
【図３】
0003722971.tif 000004