(57)【要約】【課題】  水素、一酸化炭素の生成収率の高いエマルジョン燃料改質方法及び装置を得る。【解決手段】  一端が開放された管状の反応室３を有し、この反応室３の他端部に酸素含有ガスを吹き込むノズル１３がその内壁面の接線方向に向けて設けられ、このノズル１３が配置されている位置の下流側にエマルジョン燃料の噴射弁１７がその内壁面の接線方向に向けて設けられた管状火炎バーナ１と、噴射弁１７にエマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給手段３７と、を備え、前記エマルジョン燃料を、管状火炎バーナ１によって部分燃焼させることにより、水素と一酸化炭素を含む燃料ガスを生成する。【選択図】  図１
2006112663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルジョン燃料を、管状火炎バーナによって部分燃焼させることにより、水素と一酸化炭素を含む燃料ガスを生成することを特徴とするエマルジョン燃料改質方法。
【請求項２】
一端が開放された管状の反応室を有し、この反応室の他端部に酸素含有ガスを吹き込むノズルがその内壁面の接線方向に向けて設けられ、このノズルが配置されている位置の下流側にエマルジョン燃料の噴射弁がその内壁面の接線方向に向けて設けられた管状火炎バーナと、前記噴射弁にエマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給手段と、を備え、前記エマルジョン燃料を、前記管状火炎バーナによって部分燃焼させることにより、水素と一酸化炭素を含む燃料ガスを生成することを特徴とするエマルジョン燃料改質装置。
【請求項３】
エマルジョン燃料供給手段は、燃料油貯蔵タンクと、水分供給手段と、前記燃料油貯蔵タンク内の燃料油及び水分供給手段から供給される添加水を攪拌してエマルジョン化する攪拌装置と、を備えてなることを特徴とする請求項２に記載のエマルジョン燃料改質装置。
【請求項４】
管状火炎バーナの開放端には、ラバールノズルが設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のエマルジョン燃料改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重質油エマルジョン燃料を改質してガス燃料化するエマルジョン燃料改質方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
重油や重質油はコストが安いことから燃料として、あるいは水素製造の原料としてのニーズがある。
本発明で使用される重質油とは、常温では流動性に乏しく高温に加熱しないと流動しない油で、好ましくは常圧での沸点３４０℃以上の成分を９０重量％以上含む次に示す油が含まれる。石油系アスファルト類およびその油の混合物、石油系アスファルト各種処理物、その中間製品、残渣及びそれらの混合物、常温で流動しない高流動点油あるいは原油、石油系タールピッチ及びその油混合物、ビチューメン類、天然アスファルト、オリノコタール、タール、残渣油、廃油。
【０００３】
重質油は沸点温度が通常５００℃以上と高く、粘性が高く微粒化しにくいため、燃焼安定性が低く、ＣＯ、ＮＯｘ、浮遊粒子状物質の発生を抑制するのが困難である。そのため、重質油を燃料として燃焼させる場合には、リバースジェット、保炎器等、燃焼安定化のための手段を設けると共に、燃焼装置の下流側に排ガス処理設備が必要となる。
そこで、重質油に乳化剤と水を添加してエマルジョン燃料とし、これを燃焼させることによって、重質油の燃焼性を向上させて、ＣＯ、ＮＯｘ等の有害物質の排出を抑制する技術が提案されており、その一例として下記のものがある。
【０００４】
石油系液体燃料と水および乳化剤を主成分とするエマルジョン燃料の一部を燃焼させて反応熱を発生させ、前記反応熱の熱エネルギーを用いて残りのエマルジョン燃料中の石油系液体燃料と水とを反応させて、前記残りのエマルジョン燃料を水素と一酸化炭素を含む燃料に改質し、改質した燃料を燃焼させることを特徴とするエマルジョン燃料改質燃焼方法（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４１６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１においては、エマルジョン燃料の一部を燃焼させる手段としてバーナを用いている。特許文献１においては、バーナの具体的形態についての言及はないものの特許文献１の図を参照すると、バーナの先端よりも前方に火炎が形成される通常のバーナを用いているものと認められる。
【０００６】
しかしながら、炭化水素と水から水素、一酸化炭素を生成させる反応において、従来のバーナ加熱による方法では、加熱が比較的ゆっくりと行なわれるため、炭化水素類の生成が多い。
また、バーナの燃焼安定性を保持するためには、空気過剰率（燃料の燃焼に必要な理論的空気量に対する実際に供給する空気量の比率）を０．８より大きくして燃焼する必要があり、その結果、エマルジョン燃料の燃焼が進み、燃料中の炭化水素が酸化して、ＣＯ２、Ｈ２Ｏの生成が多くなる。このため、水素、一酸化炭素の生成収率が低い。
【０００７】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、水素、一酸化炭素の生成収率の高いエマルジョン燃料改質方法及び装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係るエマルジョン燃料改質方法は、エマルジョン燃料を、管状火炎バーナによって部分燃焼させることにより、水素と一酸化炭素を含む燃料ガスを生成することを特徴とするものである。
エマルジョン燃料は、重油、重質油の燃料油に水と乳化剤を添加して攪拌混合し、乳化して生成される。なお、エマルジョン燃料を生成後、直ちに燃焼するなど、乳化分散状態を保つ必要がない場合には、乳化剤の添加を省いてもよい。
ここで、部分燃焼とは、酸素量不足条件下で酸化反応（燃焼）を部分的に行うことをいう。
管状火炎バーナでは、火炎の外周部に密度の高い未反応の燃料、火炎の内側に密度の低い反応後の生成物が存在するという円筒形の火炎の構造になっている。このため、火炎の外周部にある未反応の燃料は下流側に行くに従って火炎からの輻射熱による燃焼反応によって密度が低くなり、内側に移動して最終的には火炎を通過して反応するようになっているので、未反応物がそのまま排出されることがない。
【０００９】
（２）本発明に係るエマルジョン燃料改質装置は、一端が開放された管状の反応室を有し、この反応室の他端部に酸素含有ガスを吹き込むノズルがその内壁面の接線方向に向けて設けられ、このノズルが配置されている位置の下流側にエマルジョン燃料の噴射弁がその内壁面の接線方向に向けて設けられた管状火炎バーナと、前記噴射弁にエマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給手段と、を備え、前記エマルジョン燃料を、前記管状火炎バーナによって部分燃焼させることにより、水素と一酸化炭素を含む燃料ガスを生成することを特徴とするものである。
【００１０】
（３）また、上記（２）におけるエマルジョン燃料供給手段は、燃料油貯蔵タンクと、水分供給手段と、前記燃料油貯蔵タンク内の燃料油及び水分供給手段から供給される添加水を攪拌してエマルジョン化する攪拌装置と、を備えてなることを特徴とするものである。
なお、上記のエマルジョン燃料供給手段に、乳化剤貯蔵タンクを備え、攪拌装置に乳化剤貯蔵タンク内の乳化剤をさらに供給して攪拌するようにするものが乳化分散状態が保たれるのでより好ましい。
また、攪拌装置としては、燃料油、添加水、乳化剤を含む混液を攪拌容器内で攪拌してエマルジョン燃料を製造する装置であって、前記攪拌容器に燃料油、添加水、乳化剤を含む混液を供給する混液供給手段と、攪拌容器内の混液に第１の旋回流を形成する第１旋回流形成手段と、該第１の旋回流の旋回径よりも小径の第２の旋回流を前記第１の旋回流の下方に形成する第２旋回流形成手段と、を備えてなることを特徴とするものが好ましい。
【００１１】
（４）また、上記（２）または（３）における管状火炎バーナの開放端にラバールノズルが設けられていることを特徴とするものである。ラバールノズルは軸線に対して４５度程度の角度で縮径する縮径部に、軸線に対して２０〜２５度程度の角度で拡径する拡径部が接続されたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、エマルジョン燃料を、管状火炎バーナによって部分燃焼させることにより、水素と一酸化炭素を含む燃料ガスを生成するようにしたことにより、管状火炎の高伝熱性によりエマルジョン燃料を急速加熱でき、このため燃料油と水との反応を高温で行うことができ、Ｈ２、ＣＯ生成反応主体に進めることができるので、Ｈ２、ＣＯの生成収率を向上できる。
また、管状火炎バーナでは、燃料と空気との比率である可燃範囲が広いので、空気過剰率０．２〜０．３程度で部分燃焼でき、燃焼を抑制してＨ２、ＣＯ生成反応を進めることができ、この点でもＨ２、ＣＯの生成収率を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態であるエマルジョン燃料改質装置の説明図である。図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図、図３は図１の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。なお、図１は、図２の矢視Ｃ−Ｃ断面に相当する。
本実施の形態に係るエマルジョン燃料改質装置は、管状火炎バーナ１と、該管状火炎バーナ１にエマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給系と、エマルジョン燃料の水分濃度を調整する水分濃度調整手段と、を備えている。
以下、図１〜図３に基づいて本実施形態の構成を詳細に説明する。
【００１４】
＜管状火炎バーナ＞
管状火炎バーナ１は、一端が開放された管状の反応室３を有しており、この開放端側が改質ガスの排出口５になっている。開放端側にはラバールノズル７が設けられている。ラバールノズルは縮径部と拡径部で構成される。ラバールノズル７は、縮径部で改質ガスの流れの通路抵抗を大きくして、ガス流れを攪拌混合して、改質反応を進めると共に、拡径部で改質ガスを断熱膨張して温度を急速に低下させ、改質ガス反応を凍結して、逆反応を抑制させる機能を有する。
【００１５】
開放端の反対側の他端部には管軸方向に沿って長いスリット状の開口部１１が形成されており（図２参照）、この開口部１１に酸素含有ガスを吹き込むノズル１３が連通して設けられている。ノズル１３は反応室３の内壁面の接線方向に向けて設けられており、酸素含有ガスの吹き込みによって、反応室３内に旋回流が形成されるようになっている。
また、ノズル１３は先端部の形状が偏平で、かつその開口面積が縮小されており、酸素含有ガスが高速で吹き込まれるようになっている。
酸素含有ガスとしては、空気、酸素富化空気、酸素のうちいずれかを供給する。酸素を用いると、生成したガスに窒素を含まないので、改質ガス濃度が高くなり、好ましい。また、空気は予熱されて供給されるのが望ましい。
【００１６】
ノズル１３が配置されている位置と同一の周面には開口部１１と同様のスリット状の開口部１２が形成されている。そして、開口部１２にはパイロット燃料ガス供給装置１６から供給される気体燃料を反応室３に吹き込む気体燃料ノズル１４が設けられている。この気体燃料ノズル１４は反応室３の内壁面の接線方向に向けて設けられており、その吹き込みと上記酸素含有ガスの吹込みによって、反応室３内に旋回流が形成されるようになっている。気体燃料ノズル１４の吹込み口の前方には点火プラグ１５が設置されており、点火プラグ１５による気体燃料への着火により管状のパイロット火炎１０３が形成されるようになっている。
なお、気体燃料としてはメタン等の他、重油等の液体燃料を蒸発気化して供給してもよい。
【００１７】
ノズル１３が配置されている下流側の反応室３周面にはエマルジョン燃料の噴射弁１７が反応室３の内壁面の接線方向に向けて設けられており、酸素含有ガスと気体燃料のパイロット火炎の旋回流中にエマルジョン燃料が噴射されるようになっている。この実施の形態における噴射弁１７はエマルジョン燃料を加圧蒸気の気流と共に噴射して微粒化するもの（二流体噴射弁）であり、噴射弁１７には後述するエマルジョン燃料供給系のエマルジョン燃料供給配管１９及びボイラ２１からの蒸気配管２３が接続されている。
【００１８】
反応室３の上流端には、油圧機器２５によって進退して火炎終端位置を調整する火炎終端位置調整器２７が設けられている。火炎終端位置調整器２７は、反応室３の下流側、ラバールノズル７の直上流部に設けられた熱電対２９の情報に基づいて、コントローラ３１によってスペーサ２７ａを進退させることにより、火炎終端位置がラバールノズル７の縮径部となるように、すなわちそこで火炎が縮径され消失するように調整する。
火炎終端位置を調整するのは、ラバールノズル７より上流側に火炎終端があるとそこで火炎が拡径され反応室内壁に接するため、内壁が過剰に高温となり寿命が短くなるので不適であるし、火炎終端より下流側の反応室において管状火炎による加熱がないため、内壁への熱損失等により改質ガス温度がゆるやかに低下して、生成した水素、一酸化炭素が逆反応により炭化水素類になり、水素、一酸化炭素の生成収率が低くなり不適だからである。またラバールノズル７より下流側のダクトに火炎終端があるとそこで火炎が不安定となりＣＯや煤が発生したり、ダクト内壁が過剰に加熱されて寿命が短くなるので不適である。
【００１９】
＜エマルジョン燃料供給系＞
エマルジョン燃料供給系は、添加水と燃料油である重質油と乳化剤の供給を受けてこれらを攪拌混合してエマルジョン燃料を製造する攪拌装置３５と、攪拌装置３５で製造されたエマルジョン燃料を噴射弁１７に供給する噴射ポンプ３７と、を備えている。
また、攪拌装置３５には攪拌装置３５に燃料油を供給する燃料油供給管３９、添加水を供給する添加水供給管４１、乳化剤を供給する乳化剤供給管４３がそれぞれ接続されており、さらに攪拌装置３５で攪拌混合されたエマルジョン燃料を、噴射ポンプ３７を介して噴射弁１７に供給する前述のエマルジョン燃料供給管１７が接続されている。
【００２０】
燃料油供給管３９の基端側に重質油を貯留する重質油貯蔵タンク４５が設けられており、燃料油供給管３９には重質油貯蔵タンク内の重質油を移送する燃料油移送ポンプ４７と、重質油の流量を計測する流量計４９が設けられている。
添加水供給管４１の基端側は添加水供給源に連結されており、また添加水供給管４１の途中には添加水供給管４１を流れる添加水の流量を検出する流量計５１、添加水を移送する移送ポンプ５３、添加水供給管４１を流れる添加水の流量を調整する流量調整弁５５が設けられている。この流量調整弁５５が本発明の水分添加率調整手段として機能する。
なお、添加水供給管４１には添加水を加熱して８０℃〜１２０℃に調整できる添加水加熱手段（図示なし）を設けるのが望ましい。
乳化剤供給管４３の基端側には乳化剤を貯留する乳化剤貯留槽５７が設けられ、乳化剤供給管４３の途中には乳化剤貯留槽５７の乳化剤を移送する移送ポンプ５９と、乳化剤の流量を計測する流量計６１が設けられている。
【００２１】
＜攪拌装置＞
攪拌装置３５としては、種々のものを適用可能である。もっとも、改質ガスを連続して製造するには、エマルジョン燃料を連続的に製造できるものが好ましい。
エマルジョン燃料を連続的に製造可能な攪拌装置３５としては、例えば図４に示すように、燃料油、添加水、乳化剤の混液を、混液供給管３６を介して攪拌容器７１に供給して第１の旋回流７３を形成する噴射ノズル７５と、第１の旋回流７３の旋回径よりも小径の第２の旋回流７７を第１の旋回流７３の下方に形成する攪拌翼７９と、を備えてなるものが好ましい。
【００２２】
攪拌容器７１は、略円筒形の容器本体部８１と、その上方に形成された上方に向って縮径する縮径ノズル部８３と、容器本体部８１の下方に形成された縮径部８５から構成される。
縮径ノズル部８３は、上方に向って延びる内側に凸の滑らかな曲面で構成され、その上端部が液体（エマルジョン燃料又はエマルジョン化される前の混液等）の出口になっている。
縮径ノズル部８３の出口側には制御弁８７が設けられ、縮径ノズル部８３から排出される液体をエマルジョン燃料供給管１９または噴射ノズル７５側に戻す戻り配管９１に適宜振り分ける。
【００２３】
噴射ノズル７５は、図４のＤ−Ｄ断面図である図５に示すように、容器本体部８１の上部周壁に、該噴射ノズル７５から噴射される液体によって容器本体内の液体に旋回流が形成できるように設置されている。具体的には、噴射ノズル７５は、噴射ノズル７５から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Ｄの０．７〜０．９倍の径ｄ１の同心円９３の接線方向に向くように設置されている。このように設置された噴射ノズル７５から混液が噴射されると、攪拌容器内に液体が満たされた状態では、噴射ノズル７５からの噴射流によって攪拌容器内に第１の旋回流７３が発生する。
噴射ノズル７５から噴射される液体の噴射方向が、攪拌容器内径Ｄの０．７〜０．９倍の径ｄ１の同心円９３の接線方向に向くように設置すると、第１の旋回流７３の旋回平均径が攪拌容器内径の０．７〜０．９倍となる。
【００２４】
噴射ノズル７５に連結される混液供給管３６には制御弁９７が設置され、戻り配管９１から戻された混液、または、新たに供給される燃料油、添加水、乳化剤を含む混液が選択的に供給される。制御弁９７は図示しない制御手段によって制御される。
【００２５】
攪拌翼７９は、容器本体底部に設置され、容器本体底部の外側に設置されたモータ９５によって回転可能に設置されている。攪拌翼７９を回転させることによって容器本体下部に第２旋回流７７が発生するが、この第２旋回流７７の平均旋回径ｄ２は攪拌容器内径Ｄの０．１〜０．３倍であることが望ましい。
ここで、攪拌翼７９の直径ｄｆと平均旋回径ｄ２の間には、図６に示すように、ｄ２＝ｄｆ／２の関係がある。したがって、第２旋回流７７の平均旋回径を攪拌容器内径Ｄの０．１〜０．３倍にするには、攪拌翼７９の直径ｄｆを攪拌容器内径の０．２〜０．６倍にすればよい。
攪拌翼７９の直径ｄｆをこのような径にすることで、攪拌翼７９の負荷を軽減して消費電力を軽減でき、また、攪拌翼７９の損耗を抑制でき、メンテナンスコストを低減できる。
【００２６】
上記のように構成された攪拌装置３５の動作を説明する。
制御弁８７によって縮径ノズル８３の出口と戻り配管９１を連通させ、制御弁９７によって燃料油と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液の供給管３６と噴射ノズル７５とを連通させる。
この状態で、燃料油と、添加水と、乳化剤とが所定の割合で混合された混液を噴射ノズル７５に供給し、噴射ノズル７５から攪拌容器内に混液を噴射する。噴射ノズル７５から供給された混液が攪拌容器７１の攪拌翼７９よりも上位置にくると、モータ９５を稼動して攪拌翼７９を回転させる。このとき、攪拌翼７９の回転数は図示しない制御手段によって適宜最適値に調整する。攪拌容器内が混液で満たされた状態になると、制御弁９７を操作して混液供給経路を閉止し、戻り配管９１と噴射ノズル７５を連通させ、噴射ノズル７５、攪拌容器７１、戻り配管９１、噴射ノズル７５という循環経路を形成する。そして、混液を、循環経路内に循環させながら攪拌容器７１内で攪拌してエマルジョン化する。
【００２７】
ここで、攪拌容器７１内におけるエマルジョン化のメカニズムを図４に基づいて説明する。
噴射ノズル７５から混液が攪拌容器内に噴射されることによって、攪拌容器内の混液に第１の旋回流７３が形成される。また、攪拌翼７９を回転することによって、第１の旋回流の平均旋回径よりも小径の第２の旋回流７７が第１の旋回流の下方に形成される。
このように、第１の旋回流７３と第２の旋回流７７からなる二重旋回流が形成されることで、図４に示すように、第１の旋回流７３の外周側から攪拌容器底部へ向かうと共に、第２の旋回流７７の内側を通過して上方に向う二次流れ１０１が形成される。
【００２８】
第１の旋回流７３によって混液の攪拌がなされるが、このとき大きな液滴あるいは水を多く含む液滴のように質量の大きいものが遠心力によって外周側に移動し、これが二次流れ１０１によって下方に移動し、攪拌翼７９によって攪拌される。このとき、攪拌翼７９のせん断作用によって液滴がさらに微粒化されて再び上方に移動し、第１の旋回流７３によって攪拌される。このような攪拌容器７１内での循環により、混液は燃料油中に水滴のあるいわゆるＷ／Ｏ型エマルジョンになる。このＷ／Ｏ型エマルジョンのうち、微粒径のものは質量が小さいので、第１の旋回流７３の遠心力で周方向に移動することなく、上方の縮径ノズル側に流れる上向流に乗って排出口へと移動する。このとき、縮径ノズル８３は下流側、すなわち上方に行くに従って縮径していることから、下流側に進行するに従って液体は旋回速度を増し、せん断力が作用して微粒化が促進され乳化分散される。
【００２９】
一定時間上記のような循環を行なった後、Ｗ／Ｏ型エマルジョンが形成されたら、縮径ノズル８３の先端部の制御弁８７をエマルジョン燃料供給管１９側に開放する。これによって、エマルジョン化された液体が縮径ノズル８３から排出され、エマルジョン燃料として利用される。
噴射ノズル７５からは新たな混液が供給され、第１の旋回流７３と二次流れ１０１の作用によって、微粒化されるまで攪拌容器内を循環する。そして、微粒化がされたものは、上向流に乗って縮径ノズル８３側に移動し、縮径ノズル８３によってさらに微粒化されてエマルジョン燃料供給管１９に供給される。
【００３０】
以上のように、攪拌容器内において噴射ノズル７５による第１の旋回流７３と攪拌翼７９による第２の旋回流７７からなる二重旋回流を発生させ、さらに二次流れ１０１を発生させて燃料油、添加水、乳化剤の攪拌を行なうようにしたので、攪拌翼のみによって攪拌する場合に比較して、液滴の微粒化が促進されて乳化分散されるので、攪拌翼を小型化できトルクを小さくできることからその電力消費量を低減できる。また、トルク軽減により、攪拌翼の損耗を抑制でき、メンテナンスのコストを低減できる。
【００３１】
＜ドライヤー＞
反応室３の排出口５の下流側には、排出口５から排出される改質ガスを冷却して、残留する水蒸気を凝縮して分離するドライヤー１０５が設置されている。
【００３２】
＜動作説明＞
上記のように構成されたエマルジョン燃料改質装置において、ノズル１３から酸素含有ガスを吹込むと共にノズル１４からガス燃料を反応室３の内壁面の接線方向に吹込んで旋回流を形成すると共に、点火プラグ１５により点火して管状のパイロット火炎１０３を形成する。酸素含有ガスは、ガス燃料の燃焼とエマルジョン燃料の部分燃焼に必要な量を供給する。
この状態で噴射弁１７からエマルジョン燃料を噴射すると、微粒化されて噴射されたエマルジョン燃料はパイロット火炎１０３からの輻射により加熱され、燃料油中の水滴が沸騰してミクロ爆発し、さらに微粒化されて急速に加熱されて、下式の反応により、水素、一酸化炭素を含む燃料に改質され、改質ガスを生成する。
ＣｍＨｎ＋αＨ２Ｏ→βＨ２＋γＣＯ＋Ｃｍ´Ｈｎ´
ＣｍＨｎ  ：重質油燃料中の炭化水素類
Ｃｍ´Ｈｎ´：改質後の炭化水素類（軽質化された炭化水素、例えばメタン等）
このとき、エマルジョン燃料の一部はパイロット火炎１０３によって加熱された酸素含有ガスにより部分燃焼して管状火炎１０４を形成し、エマルジョン燃料と水蒸気を加熱して改質反応をさらに進行させる。
【００３３】
反応室３の状態をより詳細に説明すると、反応室３内においては、流体が密度差によって層別され、火炎の外周側と内側の両側に密度の異なるものの層ができる。すなわち、遠心力の小さい軸心側には密度の低い高温の燃焼ガスが存在し、遠心力の大きい反応室３の内壁側には未反応のガスあるいは未蒸発の液滴を含むガスが存在するようになる。又、内壁の近傍では、旋回速度が火炎伝播速度を上回っているため、火炎が形成されることはない。このため、反応室３内では管状の火炎が形成される。
そして、反応室３内のガスは旋回しながら下流側へ流れ、その間、内壁側の未反応のガスや液滴が順次反応して軸心側へ移動し、開放端部から改質ガスとして排出される。なお、反応室３の内壁付近には未反応のガスが存在しているので、反応室３の内壁面が冷却される。
【００３４】
反応室３の開放端から排出される改質ガスはドライヤー１０５によって冷却され、改質ガス中に残留する水蒸気が凝縮して分離される。水蒸気を分離された改質ガスは改質ガス利用機器へ供給されて利用される。なお、改質ガスの一部をパイロット用ガス燃料としてブロワを介して気体燃料ノズル１４に供給してもよい。
一方、ドライヤーで分離された凝縮水は水処理装置で処理される。
【００３５】
本実施の形態においては、管状火炎の高伝熱性によりエマルジョン燃料を急速加熱できるため、メタン、エチレン等の炭化水素等の生成が抑制され、主として、Ｈ２、ＣＯが生成されるので、Ｈ２、ＣＯの生成収率が格段に向上できる。
また、管状火炎バーナは、燃料と空気との比率である可燃範囲が広いので、空気過剰率０．２〜０．３程度で部分燃焼できるため燃焼を抑制してＨ２、ＣＯ生成反応を促進することができ、この意味でもＨ２、ＣＯの生成収率を向上できる。
【００３６】
なお、上記のエマルジョン燃料改質装置においては、流量調整弁５５によってエマルジョン燃料中の水分添加率を調整することにより、改質ガス中のＨ２濃度を調整することができる。
一般に水素製造においては、改質装置内の温度を調整して生成ガス中のＨ２濃度を調整しており、この温度調整は改質装置に供給する空気量または改質装置の加熱器による加熱量によって制御するのが通常である。
しかしながら、空気量または加熱器の加熱量による調整では調整できる範囲に制約があり、水素濃度調整幅が小さかった。
これに対して、エマルジョン燃料を用いて、水分添加率の調整による燃焼温度調整を行なうようにすれば、わずかの水分添加率の調整により、燃焼温度を比較的広範囲に制御できるので、温度を精密に制御することができ、生成ガス中のＨ２濃度の調整が容易となる。
したがって、改質ガスの用途に適合させて、Ｈ２濃度を調整できる。
【００３７】
また、上記の実施の形態においては、攪拌装置として噴射ノズルと攪拌翼を備えたものの例を示したが、静止型ミキサ、ホモジナイザ等他の方式の攪拌装置を用いてもよい。
また、上記の実施の形態においては、エマルジョン燃料供給系として、添加水と燃料油と乳化剤と供給して、エマルジョン燃料を製造する例を示したが、エマルジョン燃料を製造して直ちに改質反応させるような場合等乳化分散を維持する必要がない場合には乳化剤の供給を省いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るエマルジョン燃料改質装置の説明図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図１の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１の攪拌装置の説明図である。
【図５】図４の矢視Ｄ−Ｄ断面図である。
【図６】図４に示した攪拌翼と該攪拌翼によって形成される第２の旋回流の平均旋回径の関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  管状火炎バーナ
３  反応室
３５  攪拌装置
５５  流量調整弁
【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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