(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重質油エマルジョン燃料を予熱器で予熱したあと蒸発器で加熱し分離器に導いて水分を分離し、分離後の水分を前記予熱器の予熱源媒体に用いるようにした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統の運転方法であって、前記予熱器の出口または前記蒸発器の入口温度を一定に制御し、前記予熱器に前記予熱源媒体を導く予熱源媒体供給配管内の圧力を一定に制御し、かつ、前記蒸発器の入口温度に対する出口温度の差を一定に制御することを特徴とする重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統の運転方法。
【請求項２】
請求項１記載の運転方法を適用する前記蒸発器系統において、前記予熱器内または同予熱器と蒸発器の間に、負荷変化が生じる時間範囲に蒸発器へ供給されるエマルジョン燃料量の１時間相当またはそれ以上の量の予熱されたエマルジョン燃料を貯える構成を採用してなる重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統の運転方法。
【請求項３】
重質油エマルジョン燃料を予熱器で予熱したあと蒸発器で加熱し分離器に導いて水分を分離し、分離後の水分を前記予熱器の予熱源媒体に用いるようにした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統において、前記予熱器を、蒸気を予熱源媒体とし水位検出器を備えた第１の熱交換器と、同第１の熱交換器に流量制御弁を介して連通され温水を予熱源媒体とする第２の熱交換器とで構成するとともに予熱すべき重質油エマルジョン燃料を第２の熱交換器から第１の熱交換器へ流すように構成したことを特徴とする重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統。
【請求項４】
重質油エマルジョン燃料を予熱器で予熱したあと蒸発器で加熱し分離器に導いて水分を分離し、分離後の水分を前記予熱器の予熱源媒体に用いるようにした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統において、前記分離器の側壁の上下方向に複数個の開口を設け、同開口部に音波を発信する送波器と同音波を受信する受信器を配設したことを特徴とする重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統。
【請求項５】
重質油エマルジョン燃料を予熱器で予熱したあと蒸発器で加熱し分離器に導いて水分を分離するようにした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統において、前記予熱器、及び前記予熱器から前記蒸発器に予熱後の重質油エマルジョン燃料を導く配管のいずれかに、予熱後の重質油エマルジョン燃料から軽質油分を分離する軽質油分分離器を設けたことを特徴とする重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統。
【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を加熱して含有水分を分離するための蒸発器系統とその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
重質油は性状が高粘性であるため、輸送や保管の取扱いを容易にする目的で、重質油燃料に予め適正量の水分と界面活性剤を添加し、いわゆる重質油エマルジョン燃料とする。この重質油エマルジョン燃料をボイラ等の燃焼炉で燃焼させるに際しては、燃焼効率上、重質油エマルジョン燃料から水分を除去することが望まれる。
【０００３】
重質油エマルジョン燃料から含有水分を分離するための従来の蒸発器系統を図９に示してあり、これについて説明する。図９において、１１はタンクで、エマルジョン燃料１１ａが貯蔵されている。１２はポンプ、１３は予熱器、１４は蒸発器、１５は分離器、１６は加熱蒸気供給設備、１７はポンプを示している。
【０００４】
このような機器を備えた図９の蒸発器系統において、タンク１１内の水分を含んだエマルジョン燃料１１ａはポンプ１２および配管１１ｂを経て予熱器１３へ送られる。予熱器１３内には後記する予熱源媒体としての分離後の加熱水または蒸気が流れる伝熱管１３ａが内設され、その外部にエマルジョン燃料１１ａが満たされる。
【０００５】
なお、上記予熱源媒体およびエマルジョン燃料１１ａは伝熱管１３ａ内または外いずれを流しても差し支えない。伝熱管１３ａ外のエマルジョン燃料１１ａは、予熱源媒体との熱交換により一定温度に予熱された後、配管１３ｂを経てさらに蒸発器１４に送られる。蒸発器１４内には予熱されたエマルジョン燃料１１ａが流れる複数本の蒸発管１４ａ，１４ｂ，１４ｃが配設されている。
【０００６】
一方、蒸発管１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外部には加熱源媒体として例えば加熱蒸気供給設備１６及び配管１６ａから送気される加熱蒸気によってエマルジョン燃料１１ａは加熱され、一方、減温した加熱源媒体は配管１６ｂから排出される。これによって、蒸発管１４ａ，１４ｂ，１４ｃ内のエマルジョン燃料は沸騰蒸発し、配管１４ｄを経て分離器１５へ送られる。
【０００７】
分離器１５内に送られたエマルジョン燃料は水分（蒸気）と重質油燃料とに分離される。分離器１５でエマルジョン燃料から分離された水分は加熱水または蒸気状態で配管１５ａを経て予熱器１３に送られ、前述の予熱器１３の伝熱管１３ａの予熱源として利用されて減温された後、配管１５ｂを介して系外へ排出される。
【０００８】
なお、上記予熱源として用いられる分離水以外の余剰分の水分は弁１５ｃおよび配管１５ｄを介して系外へ抽気され噴霧用蒸気等に利用される。また、分離器１５で水分を分離した重質油燃料は配管１５ｅおよびポンプ１７を介して系外へ取り出され、図示されていないタンク、バーナなどの主要機器を有する燃焼システム（例えばボイラ等）の燃焼炉にて燃焼される。
【０００９】
蒸発器１４へ投入した加熱源媒体の入熱量を有効に利用するため、分離器１５でエマルジョン燃料から分離した水分を予熱源媒体として予熱器１３へ導き、その熱源を再度利用する再生熱交換方式にして、かつ、できるだけコンパクトな伝熱面積を有する予熱器１３、蒸発器１４などで構成した設計が採用される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来の蒸発器系統では最高の熱効率、構成機器の最小限なコンパクト化設計、および分離後得られた重質油燃料中の水分が常に所期の一定値となる高性能な水分の分離となる運用が不可欠である。
【００１１】
しかし、分離された重質油燃料を燃焼させる前述の燃焼システム（ボイラ等）での重質油燃料の使用量は、常に一定でなくボイラ等の負荷変化にともない変動が余儀なくされる。たとえば或るエマルジョン燃料流量から流量を増加させるとシステムが閉ループにつき、配管１５ａからの予熱源媒体量が直ちに増加せず予熱器出口温度などが低下し運用上条件は変化する。
【００１２】
従って、タンク１１から予熱器１３へ送られるエマルジョン燃料量（以下負荷と呼ぶ）が変化した際に、系統が再生熱交換方式を採用している関係で熱の授受遅れが生じ各部温度が変動する。その結果として、上記分離後得られる重質油燃料中の水分が常に一定とならず、その一対策として各構成機器の熱交換器の伝熱面積にかなりの余裕をもった設計が余儀なくされる。
【００１３】
一方、分離器１５で分離された水分中には軽質分の少量の油分が混入しており、その軽質油分が混入された予熱源媒体は予熱器１３で熱交換されるが、予熱器１３から蒸気（ガス）状態で排出される場合には水中に油分が懸濁する。一度水中に懸濁された油分は一般の油分処理設備では分離除去が困難なため河川などへの排水が不可となり、蒸発器系統の運転に支障をきたす。
【００１４】
更に分離器１５内で減圧作用が生じると、蒸発器１４で加熱されて高温なエマルジョン燃料中の水分が急激にフラッシュ（気化）し、周りの高粘度の重質燃料中から容易に抜け出し切らず、気化した蒸気の周りを重質油燃料が囲んだ気泡形態となる。その結果、燃料は容積が急増し、分離器１５内に充満あるいは分離水分抽気配管などがオーバフローとなり、水分の分離性能が急激に劣化、および系外へ多量の油分が排出される。
【００１５】
（１）本発明は、従来の重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統が以上のような欠点を有することに鑑み、重質油エマルジョン燃料を予熱器で予熱したあと蒸発器で加熱し分離器に導いて水分を分離し、分離後の水分を前記予熱器の予熱源媒体に用いるようにした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統において、重質油燃料の燃焼設備における負荷変化に関らず所定の水分分離を可能とした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統の運転方法を提供することを課題としている。
【００１６】
（２）また、本発明は、重質油エマルジョン燃料を予熱器で予熱したあと蒸発器で加熱し分離器に導いて水分を分離し、分離後の水分を前記予熱器の予熱源媒体に用いるようにした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統において、予熱器のコストを低減するとともに、分離後の水分と共に軽質油分が排出されないように構成した蒸発器系統を提供することを課題としている。
【００１７】
（３）更にまた、本発明は、蒸発器で加熱した重質油エマルジョン燃料が水分分離のために導かれる分離器内でエマルジョン燃料中の水分がフラッシュして系外に油分が排出されるのを防止可能とした分離器を備えた重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統を提供することを課題としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記（１）の課題を解決するため、本発明は、予熱器の出口または蒸発器の入口温度を一定に制御し、予熱器に予熱源媒体を導く予熱源媒体供給配管内の圧力を一定に制御し、かつ、蒸発器の入口温度に対する出口温度の差を一定に制御するようにした、重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統の運転方法を提供する。
【００１９】
負荷変化の際には、予熱器へのエマルジョン燃料流量が増減し、各部の温度、圧力、流量はこれに伴い変化するが、本発明のこの運転方法によると、蒸発器の入口温度、出口温度及び予熱源媒体の配管内圧力の急激な変動が回避され、緩慢な変動に抑さえることになる。その結果、水分分離後の重質油燃料の含有水分の変動を回避し、負荷変化の際にも蒸発器系統全体を含めて、ほぼ一定かつ安定な含有水分に制御する運転が可能となる。
【００２０】
前記した運転方法に用いる蒸発器系統において、前記予熱器内または同予熱器と蒸発器の間に、負荷変化が生じる時間範囲に蒸発器へ供給されるエマルジョン燃料量の１時間相当またはそれ以上の量の予熱されたエマルジョン燃料を貯える構成を採用すると、温度一定の、負荷変化が生じる時間範囲に蒸発器へ供給されるエマルジョン燃料量の１時間相当またはそれ以上の量のエマルジョン燃料が予め貯えられるので、負荷変動により予熱器へのエマルジョン燃料の供給量が増減しても蒸発器入口には所定温度のエマルジョン燃料を供給でき、それによって分離される重質油燃料の含有水分量を常に所定値に維持できるものとなって好ましい。
【００２１】
また、本発明は、前記（２）の課題を解決しうる蒸発器系統を提供するため、水分分離のために重質油エマルジョン燃料を予熱する予熱器として、蒸気を予熱源媒体とし水位検出器を備えた第１の熱交換器と、同第１の熱交換器に流量制御弁を介して連通され温水を予熱源媒体とする第２の熱交換器とで構成するとともに予熱すべき重質油エマルジョン燃料を第２の熱交換器から第１の熱交換器へ流すように構成した重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統を採用する。
【００２２】
本発明のこの蒸発器系統によると、第１の熱交換器は蒸気と高温温水、第２の熱交換器は高温温水と低温温水を予熱源媒体とした熱交換器とすることによって各々の伝熱特性評価が容易となる。これによって蒸気主体の熱交換器と温水熱交換器としての精度ある個々の設計を容易とし、構造およびコストの低減化が図られる。
【００２３】
更に予熱器内の温水水位を検出し、そのレベルを制御して蒸気状態での配管など系内の予熱源媒体流速が臨界速度とならない配管には容積の小さな温水が流れる運転制御が容易に可能となる。このような運転制御によって予熱源媒体中の軽質油分が懸濁状態となるのを回避でき、その後の通常の油水処理設備にて容易に油分除去が出来、河川等へ排出可能となる。
【００２４】
更に、本発明は、分離器における前記（３）の課題を解決するため、蒸発器で加熱後の重質油エマルジョン燃料が導かれる分離器の側壁の上下方向に複数個の開口を設け、その開口部に音波を発信する送波器と同音波を受信する受信器を配設した重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統を提供する。
【００２５】
このように構成した分離器を採用することによって、分離器内における気泡発生現象を予め連続的に検出することが可能となり、その結果、オーバフローによる系外への重質油燃料の排出を未然に防止できる。また、送波器からの音波の伝播エネルギによって消泡効果も期待できる。
【００２６】
また、本発明は、重質油エマルジョン燃料を予熱器で予熱したあと蒸発器で加熱し分離器に導いて水分を分離し、分離後の水分を前記予熱器の予熱源媒体に用いるようにした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統において、分離後の水分と共に軽質分の油分が排出されないようにするという前記（２）の課題を解決するため次の構成の重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統を提供する。
【００２７】
すなわち、本発明では予熱器本体、及び前記予熱器から前記蒸発器に予熱後の重質油エマルジョン燃料を導く配管のいずれかに、予熱後の重質油エマルジョン燃料から軽質油分を分離する軽質油分分離器を設けた構成とする。
【００２８】
このように構成した重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統によれば、予熱器で予熱された重質油エマルジョン燃料は、蒸発器に流入する前に予熱器又は予熱器から蒸発器に予熱後の重質油エマルジョン燃料を導く配管に設けられた軽質油分分離器で軽質油分、即ち低沸点成分の油分が分離される。従って、分離器において分離後の水分と共に軽質油分が排出されるのを防ぐことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統の運転方法及び蒸発器系統について図１〜図８に示した実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図９に示した従来のものと同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してある。
【００３０】
（第１実施形態）
まず、図１により本発明による蒸発器系統の運転方法の第１実施形態について説明する。図１において、２１ａ，２１ｂ，２１ｃおよび２１ｄは流量制御弁、２２ａ，２２ｂは温度検出計、２３ａは圧力検出器である。流量制御弁２１ａは、分離器１５から予熱器１３へ分離水分を導く配管１５ａに、流量制御弁２１ｂは、図示していない補助蒸気源から配管１５ａへ蒸気を導く配管に設けられている。
【００３１】
また、流量制御弁２１ｃは配管１５ｄに、流量制御弁２１ｄは配管１６ａに設けられている。一方、温度検出計２２ａは、予熱器１３の出口または蒸発器１４の入口において配管１３ｂに設けられ、温度検出計２２ｂは配管１４ｄに設けられている。また、圧力検出器２３ａは配管１５ａに設けられている。その他の構成は、図９に示した蒸発器系統の構成と実質同じである。
【００３２】
制御弁２１ａは、分離器１５で分離されて予熱器１３へ導かれる予熱源媒体としての水分（蒸気）の流量を制御するが、この制御弁２１ａは、予熱器１３の出口または蒸発器１４の入口に設けられた温度検出器２２ａの信号によって開閉され、予熱器１３への予熱源媒体流量を制御し、予熱器１３の出口または蒸発器１４の入口温度を一定に調節する。更に、蒸発器１４の出口に設けられた温度検出器２２ｂの信号によって制御弁２１ｄを開閉し加熱蒸気量が制御され、蒸発器１４の出口温度を所期の一定温度に調整する。
【００３３】
一方、予熱源媒体が送気される配管１５ａの圧力検出器２３ａの信号によって制御弁２１ｂは配管１５ａ内が圧力一定となるように、図示されていない補助蒸気源からの蒸気量を調節する。また、流量制御弁２１ｃは分離器１５から発生した配管１５ａ内の予熱源媒体としての分離蒸気を系外へ抽出する量を制御して配管１５ａ内の圧力を一定に調節する。
【００３４】
このように、予熱器１３の出口（蒸発器１４の入口）温度を検出し、その温度が一定となるように制御弁２１ａを開閉して、予熱器１３の入口の予熱源媒体の流量を制御する。更に予熱源媒体を供給する配管１５ａ内の圧力を圧力検出器２３ａの信号によって、圧力一定になるように制御弁２１ｂ，２１ｃを開閉し、予熱源媒体の供給圧力一定のもとに、蒸発器１４の入口温度を一定とした運転制御が容易に行われる。
【００３５】
この蒸発器１４の入口温度一定の運転制御状態のもとに、蒸発器１４の出口温度を所期温度に制御することによって、図２に示す温度関係から明らかなように、蒸発器１４の出入口の温度差を或る一定値に制御することにより、重質油燃料の含有水分量を望む値とする運転制御が成立し、系統全体を含めて一定かつ安定な運転が可能となる。
【００３６】
更に、負荷変化の際には、予熱器１３へのエマルジョン燃料流量が増減し、上記各部の温度、圧力流量はこれに伴い変化するが、上記制御運転法によって、蒸発器１４の入口温度、出口温度及び予熱源媒体の配管１５ａ内圧力の急激な変動が回避され、緩慢な変動に抑さえることになる。その結果、水分分離後の重質油燃料の含有水分の変動を回避し、負荷変化の際にも蒸発器系統全体を含めて、ほぼ一定かつ安定な含有水分に制御する運転が可能となる。
【００３７】
（第２実施形態）
次に、図３により第２実施形態について説明する。図３において、３１はバッファータンクであり、予熱器１３から蒸発器１４へエマルジョン燃料を導く配管１３ｂの途中に設置されている。あるいはこのバッファータンク３１の設置に代えて予熱器１３内の伝熱管１３ａの外部（エマルジョン燃料が流れる部分）の容積を膨多量とした構造の予熱器を採用してもよい。
【００３８】
なお、膨多量とは負荷変化が生ずる時間範囲に蒸発器へ供給されるエマルジョン燃料量の１時間相当またはそれ以上である。その他の構成は図１および図９に示した蒸発器系統と実質的に同じである。このように図３に示したエマルジョン燃料蒸発器系統では予熱器１３で一定温度に予熱された膨多量のエマルジョン燃料をバッファータンク３１内あるいは予熱器１３内に予め貯蔵することができる。
【００３９】
分離された重質油を燃焼する燃焼システム（ボイラ等）での負荷変化、例えば、負荷増加の際にはポンプ１２の回転数を増加させ、予熱器１３への重質油エマルジョン燃料の供給量、すなわち、重質油エマルジョンの燃料の蒸発器系統に導入される重質油エマルジョン燃料流量を増加させるが、前記したように一定温度の重質油エマルジョン燃料が事前に膨多量貯蔵されているため、蒸発器１４の入口へ流れる重質油エマルジョン燃料の温度は負荷変化の時間範囲内では常に一定とされる。
【００４０】
このようにして、蒸発器１４の出入口温度差が一定となるように蒸発器１４へ供給される加熱源媒体の加熱蒸気流量を制御するだけで、図２に示す関係に沿って容易に水分分離後の重質油燃料中の水分量を一定に、即ち燃焼システムに送られる重質油燃料の流量の増減に関わらず水分一定のものを供給する運用が容易に図られる。
【００４１】
以上のように、この第２実施形態の蒸発器系統においては、バファータンク３１あるいは予熱器１３内に温度一定の膨多量の重質油エマルジョン燃料が予め貯蔵されるので、負荷変化運転が余儀なくされた運転、いわゆる予熱器１３への重質油エマルジョン燃料の供給量が増減している時間範囲の運転状態であっても蒸発器１４の入口温度は常に一定に維持されるので、蒸発器１４の出口温度を所期温度に制御することによって、水分分離後の重質油燃料の含有水分値を所期値に容易に制御できる。
【００４２】
（第３実施形態）
次に、図４に示す第３実施形態によるエマルジョン燃料蒸発器系統について説明する。この第３実施形態による蒸発器系統では、図１の予熱器１３に代わり２段以上の予熱器４１及び４２を設置している。なお、予熱器４１及び４２は単体あるいは複数個の並列系であってもさしつかえない。また、予熱器４１には予熱源媒体部の水位検知器４４ａおよび制御弁４４ｂが設置されている。
【００４３】
予熱器４１および４２の伝熱特性は以下の作用となる伝熱面積と構造を有している。すなわち、予熱器４１内の予熱源媒体の水位を水位検出器４４ａの信号によって制御弁４４ｂを開閉して制御し、予熱器４１からは予熱源媒体が蒸気状態で次の予熱器４２に導入されない制御運転を行う。
【００４４】
この結果、分離器１５で分離され予熱器に送気される予熱源媒体の分離蒸気は最初に予熱器４１内の伝熱管４１ａに入り、周りのエマルジョン燃料との熱交換により、蒸気（ガス）状態から温水状態になって次の予熱器４２内の伝熱管４２ａに導入され、同様に重質油エマルジョン燃料を予熱後配管１５ｂを介して系外へ排出される。
【００４５】
分離器１５で分離された予熱源媒体としての分離蒸気には軽質油分の油分が混入しており、配管内流速が数１０ｍ／ｓ以上あるいは臨界速度に達した状態を経た場合には、予熱器外および系外へ排出された温水内に含有油分が懸濁し、通常の油水処理設備では排水から油分を除去処理することは不可能であり、河川などへの排水ができない。
【００４６】
一方、単体予熱器では熱効率の面から、予熱器内部で予熱源媒体を高温の蒸気状態から低温の温水状態になる間に熱利用を図る必要があるが、エマルジョン燃料量に比例して交換熱量が変化する。その結果、予熱源媒体の蒸気および温水状態の遷移域の位置が変動する。
【００４７】
蒸気と温水の熱伝達特性は著しく異なっており、予熱器の予熱源媒体が蒸気か温水か定まらないのでは伝熱面積の精度ある設計が困難であり、余裕ある設計を行わざるを得ず、構造大、コスト大となる。
【００４８】
これに対して、本第３実施形態のように、予熱器４１は蒸気と高温温水、予熱器４２は高温温水と低温温水を予熱源媒体とした熱交換器とすることによって各々の伝熱特性評価が容易となる。これによって蒸気主体の熱交換器と温水熱交換器としての精度ある個々の設計を容易とし、構造およびコストの低減化が図れる。
【００４９】
更に予熱器内の温水水位を検出し、そのレベルを制御して、配管など系内における蒸気状態での予熱源媒体流速が１０ｍ／ｓ以上あるいは臨界速度とならない配管には容積の小さな温水が流れる運転制御を容易に可能となる。即ち、管内流速が数１０ｍ／ｓ以下の運転制御がなされ、予熱源媒体中の軽質油分が懸濁状態になるのを回避でき、その後の通常の油水処理設備にて容易に油分除去が出来、河川等へ排出可能となる。
【００５０】
（第４実施形態）
次に、図５及び図６に示す第４実施形態について説明する。図５、図６は本発明の蒸発器系統に用いられる分離器１５のみを示している。図５に示す分離器１５は、その側面の開口部に送波器５１及び受波器５２ａ，５２ｂ，５２ｃを併設した構造を有している。上記送波器５１及び受波器５２ａ，５２ｂ，５２ｃは複数組であって差し支えない。
【００５１】
分離器１５内で減圧作用が生じると、蒸発器で加熱されて高温なエマルジョン燃料中の水分が急激にフラッシュ（気化）し、周りの高粘度の重質燃料中から容易に抜け出し切らず、気化した水分の周りを重質油燃料が囲んだ気泡形態が発生する。
【００５２】
分離器１５の容器側壁開口部の送波器５１から音波を発信し、対向側壁の開口部の上下位置の受波器５２ａ，５２ｂ及び５２ｃによって受信する。音波は分離器１５内の空気、エマルジョン燃料中の水蒸気および重質油燃料を通過する際の速度が異なり、この音波の受信時間差を図示されない計測器、演算器で処理する。
【００５３】
正常な運転状態では分離器１５でエマルジョン中水分（蒸気）と重質油燃料は完全に分離し、送波器５１から発信される音波が投射される範囲は主体的に水蒸気だけが存在し、受信時間は一定である。これに反し、上記の気泡が発生すると水蒸気主体に変わり重質油燃料量が増大し、その結果、音波の受信時間が変化するので、これによって異常運転の気泡発生現象を予め連続的に検出が可能となり、その結果、オーバフローによる系外への重質油燃料の排出を未然に防止できる。一方、上記音波の伝播エネルギによる消波効果も期待できる。
【００５４】
（第５実施形態）
次に、図７に示す第５実施形態について説明する。図７に示す重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統における予熱器１３には、予熱器１３の上部で、予熱後の重質油エマルジョン燃料が予熱器１３から排出される直前の位置に軽質油分分離器６０が設置されている。
【００５５】
６１は軽質油分分離器６０内に形成される重質油エマルジョンの液位を示し、６２は液位計を示している。軽質油分分離器６０には、軽質油分６５を排出するための軽質油分排出管６３が設けられ、この軽質油分排出管６３には軽質油分６５の排出を制御するための軽質油分排出量制御弁６４が設置されている。
この軽質油分排出量制御弁６４は、液位計６２からの操作信号によって軽質油分分離器６０内の液位６１を制御する。
【００５６】
６６は予熱器１３において重質油エマルジョン燃料１１ａを予熱するための加熱媒体を示し、６７は蒸発器１４内の重質油エマルジョン燃料を沸点（沸騰状態）まで加熱して蒸発させるための加熱媒体を示す。
【００５７】
６８は蒸発器１４内に形成される液位、６９は気液分離器１５内に形成される液位を示している。７０は気液分離器１５から排出される水分、７１は気液分離器１５から排出される水分除去後の重質油を示している。
【００５８】
この第５実施形態の発器系統においては、重質油エマルジョン燃料１１ａは、予熱器１３における予熱後、軽質油分分離器６０によって軽質油分６５、即ち低沸点成分が分離されて蒸発器１４送られて加熱、蒸発、分離されるので、気液分離器１５によって重質油から分離された水分７０中に軽質油分が含まれない。
【００５９】
（第６実施形態）
次に、図８に示す第６実施形態について説明する。図８において、８０は軽質油分分離器を示し、予熱器１３から蒸発器１４へ予熱された重質油エマルジョン燃料を導く配管１３ｂに設置されている。
【００６０】
この軽質油分分離器８０には、第５実施形態における軽質油分分離器６０の場合と同様に、液位計６２、軽質油分排出量制御弁６４が設けられており、軽質油分排出量制御弁６４は液位計６２の操作信号によって軽質油分分離器６０内の液位６１が制御される。
【００６１】
以上のとおり、この第６実施形態のエマルジョン燃料蒸発器系統では、軽質油分分離器８０が予熱器１３ではなく配管１３ｂに設けられている点を除き、その他の構成は第５実施形態のエマルジョン燃料蒸発器系統と実質同一であり、その説明を省略する。
この第６実施形態の発器系統においては、重質油エマルジョン燃料１１ａは、予熱器１３における予熱後、軽質油分分離器８０によって軽質油分６５、即ち低沸点成分が分離されてから蒸発器１４送られて加熱、蒸発、分離されるので、蒸発器１４の後に気液分離器１５によって重質油から分離された水分７０中に軽質油分が含まれない。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統の運転方法では、予熱器の出口または蒸発器の入口温度を一定に制御し、前記予熱器に予熱源媒体を導く予熱源媒体供給配管内の圧力を一定に制御し、かつ、前記蒸発器の入口温度に対する出口温度の差を一定に制御するもので、これによれば、負荷変化の際も、水分分離後の重質油燃料中の含有水分の変動を回避することができる。
【００６３】
また、この運転方法において、前記予熱器内または同予熱器と蒸発器の間に、負荷変化が生じる時間範囲に蒸発器へ供給されるエマルジョン燃料量の１時間相当またはそれ以上の量の予熱されたエマルジョン燃料を貯える構成を採用することにより、負荷変動時も蒸発器入口に所定温度のエマルジョン燃料を供給でき、重質油燃料中の含有水分量を容易に所定値に維持できる。
【００６４】
更にまた、本発明は、水分を分離すべき重質油エマルジョン燃料を予熱する予熱器を、蒸気を予熱源媒体とし水位検出器を備えた第１の熱交換器と、同第１の熱交換器に流量制御弁を介して連通され温水を予熱源媒体とする第２の熱交換器とで構成するとともに、予熱すべき重質油エマルジョン燃料を第２の熱交換器から第１の熱交換器へ流すように構成した重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統を提供する。
【００６５】
この蒸発器系統では、予熱器となる熱交換器が蒸気と温水を予熱源媒体とする第１の熱交換器と温水のみを予熱源媒体とする第２の熱交換器に分けられているので、伝熱特性評価が容易となり、精度良い設計が可能となる。更に予熱器内での温水水位を制御することにより予熱源媒体中の軽質油分が懸濁状態となるのを回避することが可能となる。
【００６６】
また、本発明により、音波を発信する送波器と、その音波を受信する受波器とを配設した分離器を採用した蒸発器系統では、分離器内における気泡発生現象を予め連続的に検出が可能となり、その結果、オーバフローによる系外への重質油燃料の排出を未然に防止できる。
【００６７】
また、本発明により、予熱器本体、及び前記予熱器から前記蒸発器に予熱後の重質油エマルジョン燃料を導く配管のいずれかに、予熱後の重質油エマルジョン燃料から軽質油分を分離する軽質油分分離器を設けた構成とした重質油エマルジョン燃料の蒸発器系統によれば、予熱器で予熱された重質油エマルジョン燃料は、蒸発器に流入する前に予熱器又は予熱器から蒸発器に予熱後の重質油エマルジョン燃料を導く配管に設けられた軽質油分分離器で低沸点成分である軽質油分が分離されるので、分離器において分離後の水分中に軽質油分が含まれるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による蒸発器系統の構成を示す系統図。
【図２】蒸発器出入口温度差と水分分離後の重質油燃料中水分量の関係を示すグラフ。
【図３】本発明の第２実施形態による蒸発器系統の構成を示す系統図。
【図４】本発明の第３実施形態による蒸発器系統の構成を示す系統図。
【図５】本発明の第４実施形態による蒸発器系統に用いられる分離器の構成を示す説明図。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿う横断面図。
【図７】本発明の第５実施形態による蒸発器系統の構成を示す説明図。
【図８】本発明の第６実施形態による蒸発器系統の構成を示す説明図。
【図９】従来の蒸発器系統の構成を示す系統図。
【符号の説明】
１１    タンク
１１ａ  エマルジョン燃料
１１ｂ  配管
１２    ポンプ
１３    予熱器
１３ａ  伝熱管
１３ｂ  配管
１４    蒸発器
１４ａ  蒸発管
１４ｂ  蒸発管
１４ｃ  蒸発管
１４ｄ  配管
１５    分離器
１５ａ  配管
１５ｂ  配管
１５ｃ  弁
１５ｄ  配管
１５ｅ  配管
１６    加熱蒸気供給設備
１６ａ  配管
１６ｂ  配管
１７    ポンプ
２１ａ  流量制御弁
２１ｂ  流量制御弁
２１ｃ  流量制御弁
２１ｄ  流量制御弁
２２ａ  温度検出計
２２ｂ  温度検出計
２３ａ  圧力検出器
３１    バッファータンク
４１    予熱器
４１ａ  伝熱管
４２    予熱器
４３    予熱器
４４ａ  水位検知器
４４ｂ  制御弁
５１    送波器
５２ａ  受波器
５２ｂ  受波器
５２ｃ  受波器
６０    軽質油分分離器
６１    液位
６２    液位計
６３    軽質油分排出管
６４    軽質油分排出量制御弁
６５    軽質油分
６６    加熱媒体
６７    加熱媒体
６８    液位
６９    液位
７０    水分
７１    重質油
８０    軽質油分分離器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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