(57)【要約】【課題】エマルジョン燃料燃焼装置において、運転終了時の燃料油の液漏れを防止する。【解決手段】エマルジョン燃料燃焼装置は、最初に重油の供給を開始し（ステップＳ１０１）、重油に点火した後に、水とエアーを供給し始める（ステップＳ１０３）。この後、廃油に供給を開始する（ステップＳ１０４）。運転を停止するときは、重油、廃油、水の供給を停止し（ステップＳ１０５）、エアーのみを所定時間流し続ける（ステップＳ１０６）。これにより、ノズルユニット内の燃料油がエアーに置換されるので、その後にエアーの供給を停止する（ステップＳ１０７）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と燃料油をノズルユニットに供給してエマルジョン燃料を形成し、前記エマルジョン燃料に点火して燃焼させるエマルジョン燃料燃焼装置の運転方法において、
燃料油を前記ノズルユニットに供給する工程と、
前記ノズルユニットから噴き出させた燃料油に着火する工程と、
燃料油に着火させた後に、水とエアーを前記ノズルユニットに供給する工程と、
前記エマルジョン燃料の燃焼を停止させるときに、燃料油及び水の供給を停止する工程と、
燃料油及び水の供給を停止した後、所定の時間が経過したらエアーの供給を停止する工程と、
を含むことを特徴とするエマルジョン燃料燃焼装置の運転方法。
【請求項２】
燃料油を前記ノズルユニットに供給する工程は、燃料油として重油を供給する工程であり、水とエアーを前記ノズルユニットに供給する工程の後に、廃油を前記ノズルユニットに供給する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料燃焼装置の運転方法。
【請求項３】
燃料及び水の供給を停止した後、エアーの供給ラインを切り換えて、前記ノズルユニット内の燃料油を排出させるためのエアーを前記ノズルユニットに供給する工程を含む請求項１又は請求項２に記載のエマルジョン燃料燃焼装置。
【請求項４】
水と燃料油をノズルユニットに供給してエマルジョン燃料を形成し、前記エマルジョン燃料に点火して燃焼させるエマルジョン燃料燃焼装置において、
水の供給ラインと、
燃料油の供給ラインと、
エアーの供給ラインと、
水と燃料油とが供給されるエジェクタと、
前記エジェクタに接続され、水と燃料油を混合させる混合器と、
を含み、
前記エジェクタには、前記水の供給ライン及び前記燃料油の供給ラインが接続されると共に、前記水の供給ライン及び前記燃料油の供給ラインの接続位置より前記混合器側に前記エアーの供給ラインが接続されていることを特徴とするエマルジョン燃料燃焼装置。
【請求項５】
エアーの供給ラインは、前記エジェクタに対して２０°〜４０°の傾斜角度で接続されていることを特徴とする請求項４に記載のエマルジョン燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン燃料燃焼装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、燃料の節約や燃焼効率の向上、さらに排気ガスの浄化を目的として、エマルジョン燃料を用いた燃焼装置が開発されている。ここで、エマルジョン燃料とは、燃料油に界面活性剤を用いずに水を一定の割合で混合させて形成される燃料である。
【０００３】
従来のエマルジョン燃料燃焼装置では、燃料油の供給ラインと、水の供給ラインとを有し、これら供給ラインがバーナーユニットに接続されている。バーナーユニットは、エジェクタとスタティックミキサーとを有し、エジェクタに燃料油と水のそれぞれの供給ラインが接続されている。スタティックミキサーは、筒状の円管の内部に多数のエレメントが設けられたラインミキサーであり、エレメントを通過するごとに燃料油と水とが分断されながら混合される。そして、スタティックミキサーの先端には、油圧噴霧方式のバーナーチップが取り付けられており、スタティックミキサーで混合された燃料油と水がバーナーチップから噴霧される。そして、運転終了時には、水、燃料油の順番に供給ラインを停止する。これにより、ライン内が燃料油に置換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９２２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のように、ライン内を燃料油で置換すると、ライン中に残留するエマルジョン燃料における水と燃料油の分離は防止できる。しかしながら、バーナーユニットの先端から燃料油がボイラーなどに流れ落ちてしまうことがあった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、運転終了時の燃料油の液漏れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る発明は、水と燃料油をノズルユニットに供給してエマルジョン燃料を形成し、前記エマルジョン燃料に点火して燃焼させるエマルジョン燃料燃焼装置の運転方法において、燃料油を前記ノズルユニットに供給する工程と、前記ノズルユニットから噴き出させた燃料油に着火する工程と、燃料油に着火させた後に、水とエアーを前記ノズルユニットに供給する工程と、前記エマルジョン燃料の燃焼を停止させるときに、燃料油及び水の供給を停止する工程と、燃料油及び水の供給を停止した後、所定の時間が経過したらエアーの供給を停止する工程と、を含むことを特徴とするエマルジョン燃料燃焼装置の運転方法が提供される。
【０００７】
本発明の請求項２に係る発明は、燃料油を前記ノズルユニットに供給する工程は、燃料油として重油を供給する工程であり、水とエアーを前記ノズルユニットに供給する工程の後に、廃油を前記ノズルユニットに供給する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料燃焼装置の運転方法が提供される。
【０００８】
本発明の請求項３に係る発明は、燃料及び水の供給を停止した後、エアーの供給ラインを切り換えて、前記ノズルユニット内の燃料油を排出させるためのエアーを前記ノズルユ
ニットに供給する工程を含む請求項１又は請求項２に記載のエマルジョン燃料燃焼装置が提供される。
【０００９】
本発明の請求項４に係る発明は、水と燃料油をノズルユニットに供給してエマルジョン燃料を形成し、前記エマルジョン燃料に点火して燃焼させるエマルジョン燃料燃焼装置において、水の供給ラインと、燃料油の供給ラインと、エアーの供給ラインと、水と燃料油とが供給されるエジェクタと、前記エジェクタに接続され、水と燃料油を混合させる混合器と、を含み、前記エジェクタには、前記水の供給ライン及び前記燃料油の供給ラインが接続されると共に、前記水の供給ライン及び前記燃料油の供給ラインの接続位置より前記混合器側に前記エアーの供給ラインが接続されていることを特徴とするエマルジョン燃料燃焼装置が提供される。
【００１０】
本発明の請求項５に係る発明は、エアーの供給ラインは、前記エジェクタに対して２０°〜４０°の傾斜角度で接続されていることを特徴とする請求項４に記載のエマルジョン燃料燃焼装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
運転終了時に、燃料油と水の供給を停止した後に、ノズルユニット内をエアーで置換することが可能になるので、運転終了時の燃料油の液漏れが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るエマルジョン燃料燃焼装置のシステム構成図である。
【図２】図２は、ノズルユニットの一部断面図を示す図である。
【図３】図３は、エマルジョン燃料燃焼装置の運転方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
まず、図１に、エマルジョン燃料燃焼装置のシステム構成図を示す。
エマルジョン燃料燃焼装置１は、エアー供給源２と、水タンク３（水供給源）と、重油タンク（重油供給源）４と、廃油タンク５（廃油供給源）とを有し、これら供給源２〜５が供給ライン１０，１１，１２，１３を通じてノズルユニット１６に接続されている。ノズルユニット１６は、ブロアー１７のダクト１８内に配置されており、ノズルユニット１６の噴き出し口１６Ａの近傍には、点火ユニット１９と燃焼センサ２０とが配置されている。点火ユニット１９は、液化石油ガスを噴き出す点火用ノズルと、点火用トランスが接続された点火プラグを有する。点火用ノズルは、ノズルユニット１６の噴き出し口１６Ａの軸線上で、かつノズルユニット１６の先端から所定距離だけ離れた位置に向けて配置されている。さらに、エマルジョン燃料燃焼装置１は、エマルジョン燃料の燃焼を制御する制御ユニット２１が設けられている。
【００１４】
ノズルユニット１６は、水、重油、及び廃油の各供給ライン１０〜１３が接続されるエジェクタ２２を有する。エジェクタ２２の先端側には、第１の混合器２３（予備混合室）と、第２の混合器２４とが直列に接続されている。第２の混合器２４としては、例えば、パイプの内部にボールチェーンを挿入した構成が用いられる。第２の混合器２４の先端にはエマルジョン燃料を噴き出すノズルチップ２５が取り付けられている。
【００１５】
エアー供給源２には、例えば、コンプレッサなどを使用できる。エアー供給源２に接続される供給ライン１０は、途中で３つに分岐している。分岐後の第１の供給ライン１０Ａは、第１流量調整弁３１と、第１電磁弁３２と、第１エアー流量計３３が順番に設けられ
た後、第２の混合器２４の上流側に接続されている。また、分岐後の第２の供給ライン１０Ｂは、第２流量調整弁３４と、第２電磁弁３５と、第２エアー流量計３６が順番に設けられ、さらに第３の供給ライン１０Ｃと合流した後にノズルユニット１６のエジェクタ２２に接続されている。分岐後の第３の供給ライン１０Ｃは、電磁弁３０が設けられた後、第２の供給ライン１０Ｂに合流している。
【００１６】
また、水の供給ライン１１は、水タンク３の下部側面に接続されている。供給ライン１１の接続位置は、水位の下限を検出する液面計３Ａの高さ以下である。供給ライン１１は、ストレーナ３７と、インバータ制御のポンプ３８と、第３流量調整弁３９と、第３電磁弁４０と、水流計４１が順番に設けられた後、ノズルユニット１６のエジェクタ２２に接続されている。なお、ポンプ３８には、余分な水を水タンク３に戻すための還流用のライン１１Ａが設けられている。還流用のライン１１Ａには、リリーフ弁４２が設けられており、ライン１１Ａの先端は、水タンク３の上部に接続されている。
【００１７】
さらに、重油の共有ライン１２は、重油タンク４の下部側面に接続されている。供給ライン１２の接続位置は、液位の下限を検出する液面計４Ａの高さ以下である。供給ライン１２は、ストレーナ４４と、インバータ制御のポンプ４５と、第４流量調整弁４６と、第４電磁弁４７が順番に設けられた後、廃油の供給ライン１３と合流している。なお、供給ライン１２の第４電磁弁４７の下流側には、余分な重油を重油タンク４に戻すための還流用のライン１２Ａが設けられている。還流用のライン１２Ａには、リリーフ弁４８が設けられており、ライン１２Ａの先端は、重油タンク４の上部に接続されている。
【００１８】
そして、廃油の供給ライン１３は、廃油タンク５の下部側面に接続されている。供給ライン１３の接続位置は、液位の下限を検出する液面計５Ａの高さ以下である。供給ライン１３は、ストレーナ５０と、インバータ制御のポンプ５１とが設けられており、第５流量調整弁５２と、第５電磁弁５３とが設けられた後、重油の供給ライン１１に合流している。なお、供給ライン１３には、余分な廃油を廃油タンク５に戻すための還流用のライン１３Ａが設けられている。還流用のライン１３Ａは、ポンプ５１の下流から分岐しており、リリーフ弁５４が設けられた後に、廃油タンク５の上部に接続されている。
【００１９】
重油の供給ライン１２と廃油の供給ライン１３が合流した後の供給ライン１５は、油の流量計５５が設けられた後、ノズルユニット１６のエジェクタ２２に接続されている。
【００２０】
次に、図１及び図２を参照してノズルユニット１６の構成の詳細について説明する。なお、図２は、エジェクタ２２の一部断面図を示す。
【００２１】
最初に、ノズルユニット１６の下流側に配置されるエジェクタ２２について説明する。図２に示すように、エジェクタ２２は、後端のエンド部２２Ａが閉塞された中空形状を有し、先端側が広げられつつ、第１の混合器２３に連結されている。
エンド部２２Ａの中央には、重油及び廃油の供給ライン１５が接続され、エジェクタ２２の内部空間に連通させられている。エジェクタ２２のエンド部２２Ａより先端側の壁部分には、水の供給ライン１１が接続されている。図１に示すように、水の供給ライン１１は、エジェクタ２２に接続される手前で２つに分岐させられており、その各々がエジェクタ２２の壁部分の対向する位置に接続され、内部空間に連通させられている。
【００２２】
さらに、水の供給ライン１１より先端側の壁部分には、エアーの供給ライン１０の第２の供給ライン１０Ｂが接続されている。第２の供給ライン１０Ｂは、壁部分を貫通してエジェクタ２２の内部空間に連通させられている。ここで、第２の供給ライン１０Ｂは、エジェクタ２２の軸線に対して所定の角度傾斜させることが好ましい。エジェクタ２２内の流体の流れに対してエアーが斜めに流入することで、エジェクタ２２内の流体の混合が促
進されるからである。なお、第２の供給ライン１０Ｂの傾斜角度αとしては、例えば、エジェクタ２２のエンド部２２Ａから第１の混合器２３に向かう軸線に対して２０°から４０°の傾斜角度とする。また、第２の供給ライン１０Ｂの傾斜方向は、エジェクタ２２の軸線の下流側に第２の供給ライン１０Ｂの配管が接近するような傾斜方向であることが望ましい。このような傾斜角度及び傾斜方向にすることで、エアーを重油や廃油、水と効率良く混合させることが可能になり、攪拌を促進させることができる。
【００２３】
次に、ノズルユニット１６の第１の混合器２３の一例について説明する。第１の混合器２３は、図示を省略する拡散室が直列に連結された構成を有する。これら拡散室を通る過程で流体の流れが乱されることで流体が混合される。
【００２４】
続いて、ノズルユニット１６の第２の混合器２４の一例について説明する。第２の混合室２４は、中空部材内に混合モジュールを収容した構成を有する。第２の混合室２４を通過する過程で流体の流れが乱されることで流体が混合される。
なお、第１、第２の混合室２３，２４は、これらの構成に限定されない。また、混合室は、１つのみでも良い。
【００２５】
次に、図３のフローチャートを参照してエマルジョン燃料燃焼装置１の動作について説明する。
まず、燃焼を開始するときは、ステップＳ１０１で制御ユニット２１が燃料油の供給ライン１２，１５を用いて重油の供給を開始する。具体的には、制御ユニット２１が供給ライン１２のポンプ４５を駆動させ、第４電磁弁４７を開く。重油の供給量は、下流側の油の流量計５５でモニタし、制御ユニット２１がポンプ４５の吐出量を制御する。重油は、ノズルユニット１６を通って、微細な霧状の燃料油として噴き出される。
【００２６】
続くステップＳ１０２で、制御ユニット２１は、点火ユニット１９を用いてノズルユニット１６から噴き出される重油に液化石油ガスを噴き付けながら、点火プラグで重油に着火する。重油への点火は、点火プラグより先端側に配置されている燃焼センサ２０によってモニタする。制御ユニット２１は、燃焼センサ２０からの信号によって重油の点火を確認したら、液化石油ガスの供給を停止する
【００２７】
さらに、ステップＳ１０３で、制御ユニット２１は、エアーの供給ライン１０の第１及び第２の供給ライン１０Ａ，１０Ｂと、水の供給ライン１１を開く。水タンク３の水が制御ユニット２１によって流量調整されながら、エジェクタ２２に供給され、重油と混合される。さらに、第２の供給ライン１０Ｂからエアーが供給されて、水と重油が攪拌される。これら流体は、第１、第２の混合器２３，２４でさらに混合される。この際、エアーの供給ライン１０Ａからのエアーによって攪拌されることによって、流体の攪拌がさらに促進され、エマルジョン燃料が形成される。エマルジョン燃料は、ノズルチップ２５が導入され、さらに微細化された状態で噴き出され、燃焼する。
【００２８】
水を混合した重油の着火を燃焼センサ２０で確認したら、ステップＳ１０４で制御ユニット２１は、廃油の供給ライン１３を開く。これにより、廃油と重油が混合した燃料がノズルユニット１６に供給される。エジェクタ２２において、重油と廃油が混合した燃料にさらに水が混合されると共に、これら混合された流体がエアーによって、さらに攪拌される。さらに、第１、第２の混合器２３，２４で混合されてエマルジョン燃料となり、ノズルチップ２５の先端から噴出され、燃焼する。なお、燃料及び水は、インバータ制御のポンプ４５，５１を使ってノズルユニット１６に供給されるので、混合比を精度良く調整できる。このため、燃焼効率を向上でき、省エネルギ運転が可能になる。
【００２９】
ここで、エジェクタ２２で水、重油及び廃油が混合されるときに、エアーによって流体
を攪拌することで、混合が促進される。第２の供給ライン１０Ｂが軸線に対して傾斜していることから、エアーによる水と重油の攪拌が促進される。このようにして形成された、重油及び廃油と、水と、エアーを含む流体は、第１の混合器２３に導かれる。
【００３０】
さらに、第１、第２の混合器２３，２４によって形成されるエマルジョン燃料は、ノズルチップ２５でさらに微細化された後、噴き出される。そして、エマルジョン燃料が燃焼することで形成される炎は、ブロアー１７によって全面に向けて噴き出される。
【００３１】
運転終了時は、ステップＳ１０５で、制御ユニット２１は、最初に廃油の供給ライン１３を閉じて、廃油の供給を停止する。続いて、重油の供給ライン１２を閉じて、重油の供給を停止する。その後、水の供給を停止する。この結果、ノズルユニット１６への燃料油及び水の供給が停止する。
【００３２】
続いて、ステップＳ１０６で、制御ユニット２１は、第１及び第２の供給ライン１０Ａ，１０Ｂを閉じて第３の供給ライン１０Ｃを開いて、エジェクタ２１のエアー置換を開始する。これにより、エアーが第３の供給ライン１０Ｃから第２の供給ライン１０Ｂの一部を通ってエジェクタ２２に供給される。エアーは、エジェクタ２２、第１の混合器２３、第２の混合器２４、及びノズルチップ２５のそれぞれの内部に残留する燃料油及び水をノズルチップ２５の先端から外部に排出させる。これにより、ノズルユニット１６の内部がエアーで置換される。
【００３３】
ここで、ステップＳ１０７として、制御ユニット２１は、予め設定された所定時間、例えば、５秒から２０秒が経過するまで待機する。所定時間が経過したら、ノズルユニット１６の内部がエアーに十分に置換されたとみなし、ステップＳ１０８でエアーの供給ライン１０を停止する。これにより、エマルジョン燃料燃焼装置の運転が停止する。
【００３４】
以上、説明したように、この実施の形態では、エアーの供給ライン１０をエジェクタ２２に接続したので、燃料油と水を混合させる段階で、流体がより攪拌され、燃料油と水の混合が促進される。このため、燃焼効率が向上する。
エアーの供給ライン１０Ｂを油の供給ライン１５、水の供給１１より下流側に接続したので、水を混合させた油の攪拌を確実に行える。
また、運転終了時には、ノズルユニット１６内を空気で置換するようにしたので、次回の運転開始時に重油への着火が確実になる。また、ノズルユニット１６内に燃料油が残留しないので、運転停止中にノズルユニット１６から燃料油が外部に漏れることが防止される。さらに、ノズルユニット１６のエアー置換を行うにあたり、エアーの供給ラインを第１及び第２の供給ライン１０Ａ，１０Ｂから、第３の供給ライン１０Ｃに切り換えるようにしたの、ノズルユニット１６に多量のエアーを供給することが可能になる。このため、エアー置換に要する時間を短縮できる。
【００３５】
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに、広く応用することができる。
例えば、図３のステップＳ１０６から始まるエアー置換の工程は、第３の供給ライン１０Ｃを用いずに、第１及び第２の供給ライン１０Ａ，１０Ｂで実施しても良い。また、エアー置換の工程は、第２及び第３の供給ライン１０Ｂ，１０Ｃの両方からエアーを供給しても良い。さらに、エアー置換の工程は、全ての供給ライン１０Ａ〜１０Ｃからエアーを供給しても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１  エマルジョン燃料燃焼装置
１０，１１，１２，１３，１５  供給ライン
１０Ｃ  第３の供給ライン
１６  ノズルユニット
２１  制御ユニット
２２  エジェクタ
【図１】
2012220078.tif 000003
【図２】
2012220078.tif 000004
【図３】
2012220078.tif 000005