(57)【要約】【課題】  実際の燃焼状態や排ガス中の有害物質の濃度に基づいて、規制値に応じた燃焼装置の運転ができ、また、給気と排気の付帯設備の負担の少ないエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置を得る。【解決手段】  エマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給装置と、該エマルジョン燃料を燃焼するボイラ７３と、ボイラ７３における排ガス温度を検出する温度検出手段８３、前記エマルジョン燃料燃焼装置から排出される排ガス中のＣＯまたはＮＯｘを検出する排ガス分析手段８５と、を有しエマルジョン燃料供給装置は温度検出手段８３の検出値及び／または排ガス分析手段８５の分析値に基づいて前記エマルジョン燃料中の含水率を調整するコントローラ８７を備えてなる。【選択図】  図１
2006112666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給装置と、該エマルジョン燃料を燃焼するエマルジョン燃料燃焼装置と、該エマルジョン燃料燃焼装置における排ガス温度、前記エマルジョン燃料燃焼装置から排出される排ガス中のＣＯ濃度またはＮＯｘ濃度のうちの少なくとも一つを検出する検出手段と、を有し、前記エマルジョン燃料供給装置は前記検出手段の検出値に基づいて前記エマルジョン燃料中の含水率を調整する含水率調整手段を備えてなることを特徴とするエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置。
【請求項２】
エマルジョン燃料供給装置は、燃料油と水を混合してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置。
【請求項３】
エマルジョン燃料燃焼装置は、ボイラ、ディーゼルエンジン、ガスタービンのいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料油と水を攪拌して製造したエマルジョン燃料を供給する機能を有すると共に、該エマルジョン燃料を燃焼してエネルギー利用するエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽油、重油、重質油等の燃料油に水を添加して攪拌し、燃料油中に水を分散させたエマルジョン燃料が知られている。ここで、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。
エマルジョン燃料は、高温場に噴霧されたとき、燃料液滴中の水は瞬時に沸騰して、燃料液滴をさらに微粒化して（ミクロ爆発）、これによって高速で高効率の燃焼を実現し、ＣＯやすすの生成を抑制できる。また、水の蒸発によって火炎温度が低下するので、排ガス中のＮＯｘの低減効果もある。
【０００３】
このような特徴を有するエマルジョン燃料の特徴を生かした燃焼装置として、液体燃料ポンプと水ポンプと、それぞれのポンプの下流に液体燃料と水の混合装置を設け、この混合装置の下流に油ノズルを設けた低ＮＯｘ油バーナが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６-２６６１８号公報（請求項１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１においては、エマルジョン燃料の有する低ＮＯｘ効果を利用しており、バーナの低ＮＯｘ運転が期待できる。
しかし、バーナの操業状態によって排ガス中のＮＯｘ排気量は変動し、操業条件によっては規制値を超えることがあるため、排ガス処理装置の負担が大きくなることがある。
すなわち、特許文献１に記載された低ＮＯｘ油バーナにおいては、実際に排出されている排ガスの性状に基づいた低ＮＯｘ運転はできない。
【０００５】
仮に、排ガス性状に基づいて燃焼制御を行なうとすれば燃焼過程において空気過剰率を調整することになる。例えば、ＮＯｘの規制の厳しい地域での運転を行なうためにＮＯｘを低減するために空気過剰率を下げることになる。しかし、空気過剰率を下げ過ぎると、燃焼のための空気量が不足して不完全燃焼による熱損失が増加し、また、ＣＯやすすが発生することにもなる。逆に、ＣＯやすすの発生を低減するために空気過剰率を上げると、燃焼に必要な空気以外の余分な空気が加熱されて大気中に放出されて、排ガス熱損失が大きくなり無駄になるし、ＮＯｘ発生絶対量の増加にもなる。このように、空気過剰率による燃焼制御はその制御範囲が狭く、十分な制御ができない。
【０００６】
また、空気過剰率の調整による燃焼制御の場合には、給気側と排気側の付属機器が増減される空気量に対応できる能力を備えることが必要となる。例えば、空気過剰率を高くして運転することを想定するならば、排気ガスの処理装置の能力を高くする必要があるし、また、給気側の給気ファンの能力を高める必要がある。
このように、空気過剰率による燃焼制御は、十分な制御が出来ないのみならず、給気と排気の付属設備の負担が大きいという問題がある。
【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、実際の燃焼状態や排ガス中の有害物質の濃度に基づいて、規制値に応じた燃焼装置の運転ができ、また、付帯設備の負担の少ないエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置を得ることを目的とする。
【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供給系を備えた燃焼装置は、エマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給装置と、該エマルジョン燃料を燃焼するエマルジョン燃料燃焼装置と、該エマルジョン燃料燃焼装置における排ガス温度、前記エマルジョン燃料燃焼装置から排出される排ガス中のＣＯ濃度またはＮＯｘ濃度のうちの少なくとも一つを検出する検出手段と、を有し、前記エマルジョン燃料供給装置は前記検出手段の検出値に基づいて前記エマルジョン燃料中の含水率を調整する含水率調整手段を備えてなることを特徴とするものである。
含水率調整手段は、排ガス温度、排ガス中のＮＯｘ濃度、排ガス中のＣＯ濃度、のいずれか一つの検出値に基づいて含水率を制御してもよいし、これら３つのうちのいずれか２つの検出値に基づいて含水率を制御してもよいし、排ガス中のＮＯｘ濃度またはＣＯ濃度のいずれか一つと排ガス温度の２つの検出値に基づいて含水率を制御してもよいし、あるいはこれら３つの検出値の全てに基づいて含水率を制御してもよい。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載のエマルジョン燃料供給装置は、燃料油と水を混合してエマルジョン燃料を製造するエマルジョン燃料製造装置を備えてなることを特徴とするものである。
エマルジョン燃料製造装置は、燃料油と添加水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エマルジョン燃料製造装置であって、前記攪拌容器に燃料油と添加水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、を備えてなるものが好ましい。
また、エマルジョン燃料製造装置における第１旋回流形成手段は攪拌容器の周方向に混液を噴射する噴射ノズルからなり、第２旋回流形成手段は少なくとも撹拌翼を備えてなることが好ましい。第２旋回流形成手段は、攪拌翼のみから構成してもよいし、あるいは第１旋回流形成手段と同様に容器の周方向に混液を噴射する噴射ノズルと攪拌翼との２つの手段から構成してもよい。
さらに、エマルジョン燃料製造装置においては、第１の旋回流の平均旋回径が攪拌容器内径の０．７〜０．９倍であり、第２の旋回流の平均旋回径が攪拌容器内径の０．１〜０．３倍であることが好ましい。
またさらに、エマルジョン燃料製造装置の攪拌容器は、その排出口に向って滑らかな曲面で縮径する縮径ノズルを備えてなることが好ましい。
【００１０】
さらにまた、エマルジョン燃料製造装置は、添加水と燃料油を予混合する予混合槽と、該予混合槽内の添加水と燃料油を含む混液を加熱する混液加熱手段と、前記予混合槽に添加水を加熱して供給する添加水加熱供給手段と、前記予混合槽に燃料油を加熱して供給する燃料油加熱供給手段と、前記予混合槽内の混液の粘度を検出する粘度検出手段と、該粘度検出手段の検出値に基づいて前記混液加熱手段の加熱温度、前記添加水加熱供給手段の加熱温度及び／又は添加量、前記燃料油加熱供給手段の加熱温度及び／又は供給量、のうち少なくとも１つを制御する制御手段を備えてなることが好ましい。
【００１１】
（３）また、上記（１）または（２）に記載のエマルジョン燃料燃焼装置は、ボイラ、ディーゼルエンジン、ガスタービンのいずれかであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、エマルジョン燃料燃焼装置の排ガス温度や、排ガス中のＮＯｘ濃度とＣＯ濃度に基づいて、エマルジョン燃料の水分添加量を調整するようにしたので、ＮＯｘやＣＯ濃度の規制値に適合した運転が実現できる。また、水分添加量による燃焼制御であるから、給気と排気の付帯設備の負担を大きくする必要がなく設備コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態に係るエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置の説明図である。
本実施の形態に係るエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置は、エマルジョン燃料を製造して燃焼装置に供給するエマルジョン燃料製造・供給系と、供給されたエマルジョン燃料を燃焼すると共に燃焼によるエネルギーを利用する燃焼・エネルギー利用系と、燃焼・エネルギー利用系における排ガス出口温度及び／または排ガスの状態を検知して検知結果に基づいてエマルジョン燃料製造・供給系にフィードバックしてエマルジョン燃料の水分添加量を制御する制御系と、を備えている。以下、各系統を構成する機器について各系統ごとに詳細に説明する。
【００１４】
＜エマルジョン燃料製造・供給系＞
エマルジョン燃料製造・供給系は、添加水と燃料油と乳化剤の供給を受けてこれらを予混合する予混合槽１と、予混合槽１で予混合された混液をさらに攪拌混合してエマルジョン燃料を製造する攪拌装置３と、を備えている。
予混合槽１には攪拌羽根５、ヒータ等からなる槽加熱手段７、予混合槽内の混液の粘度を検出する粘度検出手段９、予混合槽内の混液の温度を検出する温度検出手段１１を備えている。
粘度検出手段９としては、回転トルク式粘度計等、リアルタイムで粘度を検出できるものを用いる。
【００１５】
また、予混合槽１には予混合槽１に燃料油を供給する燃料油供給管１３、添加水を供給する添加水供給管１５、乳化剤を供給する乳化剤供給管１７が接続されており、さらに予混合槽１で予混合された混液を攪拌装置３側へ供給する混液供給管１８が接続されている。
燃料油供給管１３の基端側には燃料油を貯留する燃料油貯留槽１９が設けられており、燃料油供給管１３には燃料貯留槽内の燃料油を移送する燃料油移送ポンプ２１と、燃料油を加熱する加熱手段２３が設けられている。
添加水供給管１５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１５の途中には添加水供給管１５を流れる添加水の流量を検出する流量計２５、添加水を移送する移送ポンプ２７、添加水供給管１５を流れる添加水の流量を調整する流量調整弁２９が設けられている。さらに、添加水供給管１５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３１が設けられている。
乳化剤供給管１７の基端側には乳化剤を貯留する乳化剤貯留槽３３が設けられ、乳化剤供給管１７の途中には乳化剤貯留槽３３の乳化剤を移送する移送ポンプ３５が設けられている。
混液供給管１８には、後述の戻り配管５７側と予混合槽１側との流路の制御を行なう制御弁３７と、混液を攪拌装置３側に移送するための移送ポンプ３９が設けられている。
【００１６】
＜攪拌装置＞
攪拌装置３は、図２に示すように攪拌容器４１と、攪拌容器４１の側壁に設置された噴射ノズル４３と、攪拌容器４１の底部に設けられた攪拌翼４５を備えている。以下、各構成を説明する。
（１）攪拌容器
攪拌容器４１は、略円筒形の容器本体部４７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４９と、容器本体部４７の下方に形成された縮径部５１から構成される。
縮径ノズル部４９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４９の出口側には制御弁５３が設けられ、縮径ノズル部４９から排出される液体を、燃焼・エネルギー利用系側に供給する供給管５５または噴射ノズル４３側に戻す戻り配管５７に適宜振り分ける。
【００１７】
（２）噴射ノズル
噴射ノズル４３は、図２のＡ−Ａ断面図である図３に示すように、容器本体部４７の上部周壁に、該噴射ノズル４３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４３は、噴射ノズル４３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５９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４３には、予混合槽１側から燃料油、添加水、乳化剤を含む混液が供給され、供給された混液が噴射ノズル４３から噴射されると、攪拌容器内に液体が満たされた状態では、噴射ノズル４３からの噴射流によって攪拌容器内に第１の旋回流６１が発生する。
噴射ノズル４３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５９の接線方向に向くように設置すると、第１の旋回流６１の旋回平均径が攪拌容器内径の０．７〜０．９倍となる。
【００１８】
噴射ノズル４３に連結される混液供給管１８には制御弁３７が設置されており、戻り配管５７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。なお、制御弁３７は図示しない制御手段によって制御される。
【００１９】
（３）攪拌翼
攪拌翼４５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６３によって回転可能に設置されている。攪拌翼４５を回転させることによって容器本体下部に第２の旋回流６５が発生するが、この第２の旋回流６５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４５の直径ｄｆと平均旋回径ｄ２の間には、図４に示すように、ｄ２＝ｄｆ／２の関係がある。したがって、第２の旋回流６５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４５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４５の直径ｄｆをこのような径にすることで、攪拌翼４５の負荷を軽減して消費電力を軽減でき、また、攪拌翼４５の損耗を抑制でき、メンテナンスコストを低減できる。
【００２０】
＜燃焼・エネルギー利用系＞
燃焼・エネルギー利用系は、図１に示すように、エマルジョン燃料を燃料とする燃焼器７１を備えたボイラ７３と、該ボイラ７３の蒸気の供給を受けて発電を行なう蒸気タービン式発電機７５とを備えている。ボイラ７３には燃焼用の空気を供給するためのブロワ７４が設けられている。蒸気タービン式発電機７５に供給された蒸気は復水器７６によって回収されてボイラ７３側に再供給される。
また、燃焼・エネルギー利用系は、ボイラ７３の排ガスを処理する排ガス処理装置７７と、排ガス処理装置７７で処理された処理済み排ガスを煙突７９側に誘引して大気放散する誘引ファン８１を備えている。
【００２１】
＜制御系＞
制御系は、制御情報を取得するための制御情報取得手段として、ボイラの排ガス出口温度を検知する温度検知手段８３と、ボイラ７３からの排ガスの供給を受けて該排ガス中のＮＯｘ濃度、ＣＯ濃度を分析する排ガス分析手段８５を備えている。
また、制御系は、前述した予混合槽内の混液の粘度を検出する粘度検出手段９、予混合槽内の混液の温度を検出する温度検出手段１１、添加水の流量を検出する流量計２５からの情報も制御情報として取得する。
さらに、制御系は、前記取得した制御情報を入力して、添加水の流量を調整する流量調整弁２９、添加水を加熱調整する添加水加熱手段３１、燃料油を加熱調整する加熱手段２３、予混合槽１を加熱調整する槽加熱手段７、ボイラ７３に燃焼用の空気を供給するブロワ７４、を制御するコントローラ８７を備えている。
【００２２】
＜動作説明＞
上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
予混合槽１に加熱された添加水、加熱された燃料油、乳化剤が供給され、これらが攪拌羽根５によって混合される。予混合槽１においては、混液の粘度、温度が検出され、これら検出値に基づいて混液の粘度、温度を所定の範囲にするようにコントローラ８７によって予混合槽１の温度、添加水の温度、燃料油の温度が制御される。
そして、これらが最適値になった後、予混合槽１内の混液を攪拌装置側に供給する。
【００２３】
攪拌装置側では、制御弁５３によって縮径ノズル部４９の出口と戻り配管５７を連通させると共に、制御弁３７によって混液の供給管１８と噴射ノズル４３とを連通させておく。
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４３に供給し、噴射ノズル４３から攪拌容器内に混液を噴射する。噴射ノズル４３から供給された混液が攪拌容器４１の攪拌翼４５よりも上位置にくると、モータ６３を稼動して攪拌翼４５を回転させる。このとき、攪拌翼４５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３７を操作して混液供給経路を閉止し、戻り配管５７と噴射ノズル４３のみを連通させ、噴射ノズル４３、攪拌容器４１、戻り配管５７、噴射ノズル４３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４１内で攪拌してエマルジョン化する。
【００２４】
ここで、攪拌容器４１内におけるエマルジョン化のメカニズムを図２に基づいて説明する。
噴射ノズル４３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水平方向に第１の旋回流６１が形成される。また、攪拌翼４５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６５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６１と第２の旋回流６５からなる二重旋回流が形成されることで、図２に示すように、第１の旋回流６１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６５の内側を通過して上方に向う二次流れ９１が形成される。
【００２５】
第１の旋回流６１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９１によって下方に移動し、攪拌翼４５によって攪拌される。このとき、攪拌翼４５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６１によって攪拌される。このような攪拌容器４１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６１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、縮径ノズル部４９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る。
【００２６】
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、縮径ノズル部４９の先端部の制御弁５３をボイラ側に開放する。これによって、エマルジョン化された液体が縮径ノズル部４９から排出され、エマルジョン燃料としてボイラで利用される。
噴射ノズル４３からは新たな混液が供給され、第１の旋回流６１と二次流れ９１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部４９側に移動し、縮径ノズル部４９によってさらに微粒化されてボイラ側に供給される。
【００２７】
ボイラ側では、エマルジョン燃料が燃焼器７１に供給されて燃焼される。このとき、エマルジョン燃料は、高温場で微粒化したとき、燃料油中の水が瞬時に沸騰して、燃料液滴を微細化することで二次的な微粒化を行い（ミクロ爆発）、これによって高速で高効率の燃焼を実現するので、ＣＯやすすの生成を抑制した燃焼が行なわれる。また、水の蒸発による火炎温度低下効果によって排ガス中のＮＯｘも低減される。
ボイラ７３で生成された蒸気は蒸気タービン式発電機７５に供給されて発電に供される。ボイラ７３からの排気ガスは排ガス処理装置７７で処理されて大気放散される。
【００２８】
ボイラ７３でのエマルジョン燃料が燃焼されると、ボイラ出口の排ガス温度が温度検知手段８３で検知され、また排ガス中のＮＯｘとＣＯの濃度が排ガス分析装置８５で分析され、これらの検知信号、分析信号がコントローラ８７に入力される。コントローラ８７では検知温度及び分析値に基づいて流量調整弁２９の開度を調整することでエマルジョン燃料の水分添加量を調整したり、ブロワ７４の送風量を調整したりする。
例えば、ＮＯｘ濃度が高く、かつＣＯ濃度が低く、かつボイラ出口の排ガス温度が高い場合には、含水率を高くするために流量調整弁２９の開度を大きくして添加水の量を増加する。添加水を増やすことによって、水の蒸発による火炎温度低下効果によってＮＯｘを低減できる。なお、エマルジョン燃料はミクロ爆発による燃焼効率が高いので、添加水を少し増加しても不完全燃焼等になることはなく、ＣＯ濃度が急激に増加することはない。
【００２９】
また、ＮＯｘ濃度が低く、かつＣＯ濃度が高く、かつボイラ出口の排ガス温度が低い場合には、含水率を低くするために流量調整弁２９の開度を小さくして添加水の量を少なくする。添加水を減少させることによって、燃焼効率を高めＣＯ濃度を低減できる。このとき、添加水の制御量を少し変化させることで燃焼効率を高めＣＯ濃度を低減できるので、ＮＯｘ濃度の増加にはならない。
また、ＮＯｘ濃度が高く、かつＣＯ濃度が高く、かつボイラ出口の排ガス温度が高い場合には、含水率を高くするため流量調整弁２９の開度を大きくして添加水の量を増加し、水の蒸発による火炎温度低下効果によってＮＯｘを低減し、さらにＣＯ濃度が高いことは空気不足と考えられることから、空気ブロワによる空気供給量を増やす。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、ボイラ出口の排ガス温度や、排ガス中のＮＯｘとＣＯの濃度に基づいて、エマルジョン燃料の水分添加量を調整するようにしたので、ＮＯｘやＣＯ濃度の規制値に適合したボイラの運転が実現できる。
また、本実施の形態においては、攪拌容器内において噴射ノズル４３による第１の旋回流６１と攪拌翼４５による第２の旋回流６５からなる二重旋回流を発生させ、さらに二次流れ９１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】
また、本実施の形態においては、攪拌容器内において二重旋回流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、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選択的に攪拌容器内に長時間循環して微粒化が図られ、微粒化されたものが選択的に排出される。このため、エマルジョン燃料を短時間で製造できる。そのため、従来のように長時間かけてエマルジョン燃料を製造する場合にはエマルジョン燃料を製造しつつそれをそのまま燃料として使用するというオンライン化ができなかったが、本実施の形態によれば、図１に示すように、攪拌容器４１で製造したエマルジョン燃料を、大容量の貯留タンク等を介することなく直接、ボイラ等のエマルジョン燃料利用機器に供給して利用できる。
また、本実施の形態では、排出側に縮径ノズル部４９を設けたので、攪拌容器４１からエマルジョン燃料を排出の際にもさらに旋回流によるせん断力を作用させて微粒化ができる。
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燃焼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。
【００３２】
なお、上記の実施の形態においては、第２旋回流形成手段として攪拌翼４５を設置する例に挙げたが、攪拌翼４５に代えて噴射ノズル４３と同様の噴射ノズルを設けてもよい。この場合には、第２の旋回流の平均旋回径を第１の旋回流の平均旋回径よりも小径にするために、新たに設ける噴射ノズルは噴射ノズル４３よりも中心寄りに混液を噴射するようにする必要がある。
なお、噴射ノズルと攪拌翼を併用するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記の実施の形態においては、エマルジョン燃料を製造する機能を備えた例を示したが、エマルジョン燃料を製造する機能を備えずに、別途製造されたエマルジョン燃料を用いて、当該エマルジョン燃料に、必要に応じて水分をさらに添加して攪拌し、燃焼器に供給する段階でエマルジョン燃料の含水率を排ガス温度及び／または排ガス性状に基づいて調整するようにしてもよい。
さらに、上記の実施の形態においては予混合槽１を設けた例を示したが、予混合槽を設けることなく攪拌装置３の攪拌容器４１に、燃料油、添加水、乳化剤を直接供給するようにしてもよい。
また、上記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例を示したが、静止型ミキサ、ホモジナイザ等の型式の攪拌装置を用いてもよい。
【００３４】
［実施の形態２］
図５は本発明の他の実施の形態の説明図であり、本実施の形態においては燃焼装置として実施の形態１におけるボイラ７３に代えてディーゼルエンジン１００を用いたものである。図５において、図１と同様の部分には同一の符号を付している。また、本実施の形態において図５に記載した構成以外は図１に記載したものと同一の構成である。
【００３５】
図５に示すように、本実施の形態においては、攪拌装置３で製造されたエマルジョン燃料を噴射ポンプ１０１を介して噴射ノズル１０３からディーゼルエンジン１００の燃焼室に噴射して燃焼させ、排ガスの温度及び／または排ガス性状に基づいてエマルジョン燃料の水分添加量や給気量を調整する。
【００３６】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、エマルジョン燃料を用いていることからいわゆるミラーサイクルエンジンが実現できる。
ミラーサイクルエンジンとは、吸気行程の途中で吸気の流れを遮って行程容積を減少させることで圧縮比を下げ、ノッキングを防止するというものである。このようなミラーサイクルエンジンを実現するには、燃焼時間を短くする必要があるが、エマルジョン燃料を用いることで、エマルジョン燃料のミクロ爆発効果によって短時間燃焼が実現され、ミラーサイクルエンジンが実現できる。
【００３７】
［実施の形態３］
図６は本発明の他の実施の形態の説明図であり、本実施の形態においては燃焼装置として実施の形態１におけるボイラ７３に代えてガスタービン１０５を用いたものである。図６において、図１と同様の部分には同一の符号を付している。また、本実施の形態において図６に記載した構成以外は図１に記載したものと同一の構成である。
【００３８】
図６に示すように、本実施の形態においては、攪拌装置３で製造されたエマルジョン燃料を燃焼器７１で燃焼し、その燃焼ガスをガスタービン１０５に供給する。そして、ガスタービン１０５から排気される排気ガス温度及び／または排ガス性状に基づいてエマルジョン燃料の水分添加量や給気量が調整される。
【００３９】
本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るエマルジョン燃料供給系を備えた燃焼装置の説明図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す拡大図である。
【図３】図２の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図４】図２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。
【図５】本発明の実施の形態２の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３の説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  予混合槽
３  攪拌装置
２９  流量調整弁
７３  ボイラ
８３  温度検知手段
８５  排ガス分析手段
８７  コントローラ
【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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