(57)【要約】      （修正有）【課題】油の微粒子に水の微粒子を付加して、燃焼効率を向上させたバイオマス燃料と水油の燃焼機構を用いた発電方法を提供する。【解決手段】燃焼炉内に空気と油とを混合して油粒子を噴霧させる油ノズル２Ａ、噴霧された油粒子に着火する着火装置１８とを設けるとともに、燃焼炉の近傍にはバイオマス燃料を蓄積して乾燥又は炭化するバイオマス燃料蓄積槽４と蒸気タービン用の水を温める温水水槽５１とを設け、燃焼炉内が600℃以上に上昇してから、水ノズル２Ｂから水の粒子を付加して燃焼させて炉内を600℃から1005℃に維持しつつ、乾燥又は炭化したバイオマス燃料をバイオマス燃料投入装置４５で炉内に投入し、蒸気タービン用の温水水槽の水を、燃焼炉内の水蒸気変換器である配管５２に供給して水蒸気化し、該水蒸気を蒸気タービン６に供給して発電機６４を稼働させるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）燃焼炉内に空気と油とを混合して油ノズルから燃焼炉内へ油粒子を噴霧させる工程と、
（ｂ）噴霧される前記油粒子を着火装置により着火させる工程と、
（ｃ）燃焼炉内が６００℃以上に上昇した後に、空気と水とを混合して水ノズルから燃焼炉内へ水粒子を噴霧して前記油ノズルから噴霧される油粒子と共に燃焼させて９００℃以上に上昇させる工程と、
（ｄ）燃焼炉内を９００℃以上に維持しつつバイオマス燃料を燃焼させる工程とを順次実行することを特徴とするバイオマス燃料と水と油を用いた燃焼方法。
【請求項２】
（ａ）燃焼炉内に空気と油とを混合して油ノズルから燃焼炉内へ油粒子を噴霧させる工程と、
（ｂ）噴霧される前記油粒子を着火装置により着火させる工程と、
（ｃ）燃焼炉内が６００℃以上に上昇した後に、空気と水とを混合して水ノズルから燃焼炉内へ水粒子を噴霧して前記油ノズルから噴霧される油粒子と共に燃焼させて９００℃以上に上昇させる工程と、
（ｄ）燃焼炉内を９００℃以上に維持しつつバイオマス燃料を燃焼させる工程と、
（ｅ）前記燃焼炉に近接して、バイオマス燃料を蓄積し乾燥又は炭化するバイオマス燃料蓄積槽と蒸気タービン用の水を温める温水水槽とを設け、燃焼炉内が６００℃以上に上昇してから、水ノズルから水の粒子を付加して燃焼させて燃焼炉内を６００℃から１００５℃に維持する工程と、
（ｆ）前記バイオマス燃料蓄積槽には上記乾燥又は炭化したバイオマス燃料を燃焼炉内に投入する工程と、バイオマス燃料投入装置を設け、
（ｇ）前記蒸気タービン用の温水水槽の水は、燃焼炉内の水蒸気変換器である配管に供給して配管内で加熱より水蒸気に変えて排出する工程と、
(ｈ）該水蒸気を蒸気タービンに供給して稼働して発電機を稼働する工程と
を順次実行することを特徴とするバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法。
【請求項３】
前記熱交換器である配管は、水槽近くの配管の内径は大きくし、徐々に内径を細くして、吹きつけノズルから蒸気を蒸気タービンのブレードに吹き付けて蒸気タービンを回転させることを特徴とする請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法。
【請求項４】
前記噴霧する水粒子(の微粒子）の直径は、５μm以下であることを特徴とする請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法。
【請求項５】
前記噴霧する油粒子(の(微粒子)の直径は、５μm以下であることを特徴とする請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法。
【請求項６】
前記蒸気タービンの排出側には水蒸気タンクを設け、該水蒸気タンクによって水蒸気と温水を分離して、該水蒸気は前記水蒸気変換器である配管の適所に供給し、該温水は前記温水水槽に供給することを特徴とする請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油の微粒子に水の微粒子を付加して、燃焼効率を向上させるバイオマス燃料と水油を用いた燃焼方法、及び、その燃焼炉を用いた発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃油や重質油等の燃焼に関しては、大気汚染物質（ＮＯX：窒素酸化物、ＳＯ2：硫黄酸化物、ＣＯ：一酸化炭素、ＣＯ2：二酸化炭素等）が発生することから、大きな環境問題・社会問題となっている。これらの問題の軽減やコスト削減などのために、特許文献１に開示されているように、原料に水と油とを用い、これら原料水と原料油とを所定の割合で混合した水油混合燃料や、これを燃焼させる水油燃焼方法が提案されている。
しかしながら、油によっては、水の量に対して油の量が８０％を超えると、窒素酸化物や硫黄酸化物の量が増大して、やはり大気汚染物質の発生が問題となる一方、大気汚染物質の発生を削減し、また低コストとするために、油の量を４０％〜３０％以下にすると火炎状態が不安定となることから、火炎状態の安定化のためには、油の量を低くし過ぎることは避け、油と水との混合比を７：３〜４：６とすることが求められる。
【０００３】
また、確かに水添加燃料であればこれらの汚染物質の発生はある程度抑制されるが、水油混合燃料を使用するには、混合燃料の水・油混合比だけでなく、混合燃料の中に含まれる油の細分化状態、混合燃料の温度、混合燃料の噴射後の拡散等といった多くの要素が良好な状態を保たねばならない。
この水・油の混合状態を保つために、特許文献２に開示されているように、界面活性剤等の乳化剤を添加することにより水・油の混合燃料を乳化して使用する例が一般的であるが、この乳化剤を添加して混合燃料を得るには、乳化剤を定量供給しながら撹拌混合しなければならず、その製造のための設備が必要となり、設備費や乳化剤の原料費が燃料単価へと反映され、その分燃料費が高くなるといった問題があった。
また、乳化剤は時間が経過すると、水と油の微粒子での混合状態が変質し、水と油の微粒子が分離する等して、燃焼効率が低下するといった問題があった。
【０００４】
一方、家畜糞尿等のバイオマスを燃料として扱うには、家畜糞尿は水分を多量に含んでいるため、水分含有率が高く、そのまま着火しようとしても燃えず、着火の容易性のために多くの技術が報告されている。
例えば、家畜糞尿に助材を投入し、脱水して固形化して燃料や肥料にする方法(特許文献３)が提案されているが、助材としてパルプ滓などを使用したときに乾燥後の生成物の含有水分量が高くなり、固形までに長時間を要するという問題点があり、造粒後に乾燥する手段(特許文献４)が提案されているが工程管理の煩わしさがあり、微細粉と家畜糞尿を機械撹拌して摩擦熱で水分を蒸発させて乾燥する方法(特許文献５)は大容量の撹拌モーターを数百〜千数百rpmの高速運転をしているので、安全性の確保やエネルギー消費などに問題があった。さらに、家畜糞尿と木質系の炭化物もしくは半炭化物を所定の重量比で混合し、これを乾燥させ燃焼させる手段(特許文献６)が提案され、燃焼工程において発生した熱を混合物の乾燥に利用しているが、燃焼炉を用いているので、多量の化石燃料の必要があるといった問題点があった。
さらに、木質系材料（オガ屑）と家畜糞尿を混合し乾燥することによって、家畜糞尿の有機物から水分を２５％程度まで乾燥させ、石油代替燃料とする提案（特許文献７）をしたが、この技術では、水分含有率が２５％程度でも、未だ安定した自燃焼性が得られず、ボイラーの補助バーナーで化石燃料を使用しなければ燃焼の継続ができないといった問題点があった。
【０００５】
近時、バイオマス燃料は特に石油の値段の上昇があると見直され、バイオマス専用の蒸気ボイラー型発電機の開発が求められているが、例えば、蒸気式ボイラー発電機としては、大電力会社の設置運営する大型の火力発電機が主流であった。最近では、主に生ゴミを集めペレット化して燃焼する発電機も開発運営され、同時にボイラーや温水給湯の利用も併用された施設が建設されつつある。
しかし、前述の生ゴミのボイラーや温水給湯と発電機も、基本は発電効率をあげるため、更には設備費のコスト低減を計る必要から、(１)１基設置機の大型化で大資本金が必要であり、(２) 大型化ゆえ、設置場所選定の困難さがあり、(３) 広域より生ゴミを集める必要性がある。最近では広域市町村より、消費地から発電所までが遠距離になるてしまうことが問題視され、又、地区での生ゴミの分別により生ゴミ量の減少もあり、発電所への生ゴミの持込み可能量が大幅に少なくなったといった問題があり、小型で手軽に設置できる発電装置の開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５７９２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１８０３号公報
【特許文献３】特開２００６−２７３９８３号公報
【特許文献４】特許第３９８１０２１号公報
【特許文献５】特開２００５−２４６３５９号公報
【特許文献６】特開２００７−４０６８４号公報
【特許文献７】特許第４１４９４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、バイオマス燃料と水油を用いた燃焼方法、及び、その燃焼炉を用いた発電方法において、燃焼効率が向上して省エネとなるとともに、水油混合燃料を使用する際の原料となる水と油を予め混濁して乳化する必要がなく、家畜糞尿等のバイオマス燃料を使用することによって農業廃棄物を有効利用でき、原料に複雑な加工がなく、供給操作が簡単で、コストも削減され、何よりも空気汚染物質の発生が少ない、小型でかつ効率の良い燃焼方法およびそれによる発電方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、（ａ）燃焼炉内に空気と油とを混合して油ノズルから燃焼炉内へ油粒子を噴霧させる工程と、（ｂ）噴霧される前記油粒子を着火装置により着火させる工程と、（ｃ）燃焼炉内が６００℃以上に上昇した後に、空気と水とを混合して水ノズルから燃焼炉内へ水粒子を噴霧して前記油ノズルから噴霧される油粒子と共に燃焼させて９００℃以上に上昇させる工程と、（ｄ）燃焼炉内を９００℃以上に維持しつつバイオマス燃料を燃焼させる工程とを順次実行することを特徴とするバイオマス燃料と水と油を用いた燃焼方法である。
【０００９】
請求項２の発明は、（ａ）燃焼炉内に空気と油とを混合して油ノズルから燃焼炉内へ油粒子を噴霧させる工程と、（ｂ）噴霧される前記油粒子を着火装置により着火させる工程と、（ｃ）燃焼炉内が６００℃以上に上昇した後に、空気と水とを混合して水ノズルから燃焼炉内へ水粒子を噴霧して前記油ノズルから噴霧される油粒子と共に燃焼させて９００℃以上に上昇させる工程と、（ｄ）燃焼炉内を９００℃以上に維持しつつバイオマス燃料を燃焼させる工程と、（ｅ）前記燃焼炉に近接して、バイオマス燃料を蓄積し乾燥又は炭化するバイオマス燃料蓄積槽と蒸気タービン用の水を温める温水水槽とを設け、燃焼炉内が６００℃以上に上昇してから、水ノズルから水の粒子を付加して燃焼させて燃焼炉内を６００℃から１００５℃に維持する工程と、（ｆ）前記バイオマス燃料蓄積槽には上記乾燥又は炭化したバイオマス燃料を燃焼炉内に投入する工程と、バイオマス燃料投入装置を設け、（ｇ）前記蒸気タービン用の温水水槽の水は、燃焼炉内の水蒸気変換器である配管に供給して配管内で加熱より水蒸気に変えて排出する工程と、 (ｈ）該水蒸気を蒸気タービンに供給して稼働して発電機を稼働する工程とを順次実行することを特徴とするバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法において、前記熱交換器である配管は、水槽近くの配管の内径は大きくし、徐々に内径を細くして、吹きつけノズルから蒸気を蒸気タービンのブレードに吹き付けて蒸気タービンを回転させることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法において、前記水粒子の直径は５μm以下(微粒子)であることを特徴とする。  請求項５の発明は、請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法において、前記油粒子の直径は５μm以下(微粒子)であることを特徴とする。  請求項６の発明は、請求項２に記載のバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電方法において、前記蒸気タービンの排出側には水蒸気タンクを設け、該水蒸気タンクによって水蒸気と温水を分離して、該水蒸気は前記水蒸気変換器である配管の適所に供給し、該温水は前記温水水槽に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１のバイオマス燃料と水油を用いた燃焼方法の発明は、燃焼効率が向上して省エネとなるとともに、原料となる水と油を予め混濁して乳化する必要がなく、家畜糞尿等のバイオマス燃料を使用することによって農業廃棄物を有効利用でき、原料に複雑な加工がなく、供給操作が簡単で、コストも削減され、何よりも空気汚染物質の発生が少ない、効率的な燃焼方法となる。
請求項２〜５のバイオマス燃料と水油を用いた燃焼炉による発電方法は、請求項１の効果に加えて、本装置が小型にできる構成なので、省スペースで効率的な発電方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のバイオマス燃料と水と油の燃焼炉を用いた発電装置の主要部の装置概略図、
【図２】本発明にバイオマス燃料と水と油の燃焼炉を用いた発電装置のシステムのブロック図、
【図３】図１の燃料噴射ノズルの拡大断面図、
【図４】図３の正面図、
【図５】灯油だけの場合と灯油に水を加えた場合の燃焼炉内の温度を時間経過とともに計測したグラフの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、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。
図１は、本発明の一実施例に係るバイオマス燃料と水油の燃焼炉を用いた発電装置の主要部の概略図、図２は本実施例の全体のブロック図である。
図１において、水・油・バイオマス用の燃焼炉１の全体は断熱枠１１で作られ、この断熱枠１１の底部１２の一部１２１は解放されるとともにファン１３を設け、断熱枠１１の上部１４の一部１４１は断熱部材ではなく熱伝導性の良い材料にして、燃焼炉１の燃焼炉熱によって加熱されるバイオマス燃料蓄積槽４と温水水槽５が設けられている。
燃焼炉１の全体の大きさは、長さ５ｍ、幅２ｍ、高さ３ｍで、最大１ＫＷで平均６００Ｗを出力する発電装置の蒸気発生燃焼炉としては小型である。
燃焼炉１内部の前面部１５には、空気と油とを混合して噴霧する燃料ノズル２である油ノズル２Ａと、空気と水とを混合する水ノズル２Ｂが設けられ、油ノズル２Ａと水ノズル２Ｂには、灯油を原料油Ｏとして貯留する油タンク２Ａ１と、水道水(真水)Ｗを原料水として貯留する水タンク２Ｂ１とが、各タンク２Ａ１，２Ｂ１から各配管２Ａ２，２Ｂ１を経由して原料油Ａと原料水Ｂとが供給される。なお、水道水(真水)Ｗは、一般の水をフィルターを通し、触媒により水を解質し、一般水の粒子を微細化しＨ2Ｏの分子をＨとＯに分離するまでにはしないが、結束を弱めた活性水化した水を使用すれば、より熱効率は向上する。
【００１４】
油ノズル２Ａと水ノズル２Ｂの詳細は、後述する図３，４で説明するが、図１及び図２に示すように、これらの油ノズル２Ａと水ノズル２Ｂには、油タンク２Ａ１と水タンク２Ｂ１の各燃料が各配管２Ａ２，２Ｂ２をから、コンプレサー３とバルブ３１Ａ、３１Ｂにより所定の圧力のエアー(空気)Ａとともに供給される。
本実施例では、前記コンプレッサー３より０.３Mpa〜０.５Mpaの圧力でエアーを油ノズル２Ａと水ノズル２Ｂに送給している。なお、本実施例では、コンプレッサー３を用いたがギアポンプを用いてもよい。
【００１５】
次に、燃焼炉１内の構成を説明するが、油ノズル２Ａの近傍には外部からの指令により稼働する着火装置１５が配備され、燃焼炉１内の適所には温度センサー１４が設けられ、燃焼炉１内の油ノズル２Ａと水ノズル２Ｂノズルの反対側の後端部１６には排気ダクト１６１が設けてあり、燃焼炉１内の排気ＥＡは戸外に排気する。
この排気ダクト１６１からの排気ＥＡは、通常は戸外に排気するが、本発明の燃焼炉１の排気は、後述するように、人体に有害なＣＯガスやＮＯガス、ＮＯｘガスが極めて少ないことも特徴であるので、発電装置として使用した排気は、排気ダクト１６１中にＣＯ2やＣＯセンサー１６１１を設けて、この排気成分を検知する検知装置であるＣＯ2やＣＯセンサー１６１１で排気が人体に無害な場合には、排気ダクト１６１内に設けたダンパ１６１２を切り替えて、温室等の室内(図示せず)に給気ＳＡするようにしてもよい。なお、符号１６１３は監視窓である。
【００１６】
ここで、上述したバイオマス燃料と水油用燃焼炉１を用いた暖房装置及び発電装置を説明すると、断熱枠１１の上部１４の熱伝導をよくした上部の一部１４１に配置されたバイオマス燃料蓄積槽４には、外部から牛糞、豚糞、鶏糞、木質チップ等のバイオマス燃料Ｂを一旦蓄積されるが、臭いが発生する牛糞、豚糞、鶏糞等に対しては、上部には排気ダクト４２付きの蓋部４１が設けられ、集臭弁(図示され)が設けられ、集臭弁から排気ダクト４１に送られ、排気ダクト４１は酸化チタンセラミック膜やＵＶ照射装置等を用いた脱臭装置４３が配置され、この脱臭装置４３によって無臭した排気は戸外に排出する。
このバイオマス燃料蓄積槽４には、図２のシステム図に示されるようにコンプレサー３により加圧するとともに、燃焼炉１で発生した排熱により、バイオマス燃料蓄積槽４内のバイオマス燃料Ｂを乾燥、或いは、炭化させるもので、バイオマス燃料蓄積槽４の底部４４には、粉砕スクリューコンベア４５が設けられ、乾燥、或いは、炭化したバイオマス燃料Ｂを燃焼炉１内へ粉砕しながら自動投入し燃焼させる。
なお、このバイオマス燃料の投入工程の粉砕スクリューコンベア４５の稼働も燃焼炉１内の燃焼状態によって、バイオマス燃料Ｂの投入量は制御されている。
【００１７】
次に、温水水槽５１及び水蒸気変換器５２を説明するが、温水水槽５１も断熱枠５の上部５３に配置され、燃焼炉１で発生した排熱により貯留した水を約１００℃にまで温度を上げておく、この温まった温水はポンプ５１１と逆止弁５１２によって、燃焼炉１内の配管された水蒸気変換器５２に供給する。
この水蒸気変換器５２は、水を高温の蒸気にして、蒸気タービン６の蒸気交換器５２である熱交換配管５２１は、温水水槽５１近くの配管５２１１の内径は大きくし、中間部は高温部に近づく従って徐々に内径を細くして、燃焼炉１内の高温部は最も内径を細くした配管５２１３から外部に導いて、蒸気タービン６の吹きつけノズル６１に導いて、吹きつけノズル６１から蒸気を蒸気タービン６のブレード６２に吹き付けて蒸気タービン６を回転させる。本実施例の蒸気タービン６は、軸流型８００CCタービンを使用した。こうすることで、細い先端ほど高温の水蒸気が得られ圧力も高まり蒸気タービン６への噴出速度も速くなるからである。 
【００１８】
蒸気タービン６の稼働に使われた蒸気は水蒸気タンク６３に回収され、水蒸気と温水に分離して、水蒸気は燃焼炉１内の水蒸気になった状態の配管５２１４に合流させ、温水は温水水槽５１に戻す。このような構成により運転効率は更に向上する。
本実施例では水蒸気の循環率は約５５％を回収であるが、４５％は外部へ放出され、この外部放出分の一部を暖房等の利用にも可能となる。
蒸気タービン６の回転は、ベルト等で発電機６４を稼働させ、この発電機６４はコア型５０kWhで、これに変圧器と制御盤を用いて通常の一般のＡＣに変換して使用する。
不燃物が残渣として乾燥粉末状態（５μm）にて多少残る場合や、また、バイオマス燃料Ｂが燃焼途中にて装置を停止した場合に残渣として燃焼炉内の灰処理プレート(図示せず)に残るが、必要に応じて除去する。
【００１９】
次に、油ノズル２Ａと水ノズル２Ｂの構成を図３、及び図４に沿って説明するが、本実施例の燃料ノズル２である油ノズル２Ａと水ノズル２Ｂとは、燃料が油か水の違だけで、他はほぼ同じ構造でなので、油ノズル２Ａ（２）で説明する。
ノズル２(２Ａ)の本体は円筒状で、その円筒枠部２１の円周上に燃料供給部２２が設けられ、この燃料供給部２２は燃料ノズル先端細孔２３に連なる中空部２４に接続され、ノズル２の先端のノズル噴射口２５から噴霧される。燃料を噴霧する為に０.３Mpa〜０.５Mpaの圧力で加圧された空気が燃料と一緒に噴霧される。この空気は燃料ノズル２の後端の空気供給部２６から供給され、中間部材２７の環状に配置された連通孔２７１を介して、環状中空部２８に導入され、前記燃料ノズル先端細孔２３の外周の環状隙間２８１から前記ノズル噴射口２５に供給され、油Ｏ或いは水Ｗ等の燃料と一緒に噴霧される。
【００２０】
前述した環状に配置された連通孔２７１は、図４に示すように、本実施例では中心約４５度の範囲(Ｘ)には設けていないが、これは、ノズル噴射口２５からの空気の噴射方向を偏心させて、回転（トルネード）或いは渦巻くようにしたものであるが、噴射空気がある程度渦巻くものであれば、ノズルの吹き出し方向の形状を変化させてもよく、要は、燃料が燃焼炉内に広域に混在するように、空気とともに旋回すように噴射するようにすればよい。
また、油及び水粒子の直径が５μm(ミクロン)(微粒子)以下になる様に、空気圧を０.３Mpa〜０.５Mpaとするとともに、ノズル噴射口２５の直径が０.３mm〜０.５mmにしてある。したがって、噴射された各燃料はガス化された状態に近いものとなる。
【００２１】
[作動]
本実施例の構成は以上であるが、燃焼炉１の構成での作動を説明する。
まず、油ノズル２Ａから油Ｏの５μm以下の微粒子を噴霧するが、微細な粒子にした方が燃焼効率が向上し、特に、５μm以下の微粒子であると、燃焼効率が向上し、本実施例でも油Ｏの５μm以下の微粒子を噴霧した。
着火装置１５を稼働して燃焼を開始する。次に、燃焼炉内温度が５００℃以上、好ましくは６００℃程度まで上昇した時点で、水Ｗの５μm以下の微粒子を水ノズル２Ｂから噴霧する。もっとも、水は着火後すぐに投入してもよいが、通常は1分後、燃焼炉内温度が６００℃程度まで上昇するので、この時点で投入する。
このように、各燃料が５μm以下の微粒子と噴霧され、ガスのような状態にしているので、油の燃焼効率も高く早く燃焼炉１内の温度が直ちに上昇し、水を投入してから温度を下げることなく９００℃程度まで上昇する。
燃料である油Ｏ及び水Ｗは、コンプレサー３及び流量を制御するバルブ３１Ａ,３１Ｂ等により流量が制御される。本実施例での通常運転は、油４Ｌ/ｈ、水４Ｌ/ｈであるが、水Ｗは最高１２Ｌ/ｈまで投入する事が可能であるが、余り水の比率を多くすると燃料燃焼炉内の温度を下げるので、温度を下げないない範囲に制限し、また、ＣＯを発生させない範囲に制限する必要がある。なお、燃料燃焼炉内の温度が１００５℃位までは水を３倍程度まで投入しても上昇する。
そして、微粒子を噴霧することのない一般のバナー型のボイラーと比べ、高い水と油の比率により、４００Kcal〜６０００Kcal/Lとが得られる。
【００２２】
図５のグラフは、本実施例の燃焼炉において、燃料が灯油だけの場合と、灯油に水とバイオマス燃料を加えた場合の燃焼炉１内の温度を時間経過とともに計測し、同時に温水水槽５１も計測したものであり、表１はその時の燃焼炉１及び温水水槽５１内の温度数値である。なお、バイオマス燃料としては本実施例では牛糞を常温で乾燥固化したものを使用したが、従来の木質系材料（オガ屑）や家畜糞尿、これらを混合し乾燥ものでもよい。
【表１】
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【００２３】
図５と表１を説明するが、まず、燃料を灯油Ｏのみを油ノズル２Ａから投入した場合は、灯油量は投入開始(０秒)から２０秒までは、細い点線で示すように噴霧量４Ｌ(量)／ｈ(時間)になるよう徐々に増やし、以後は一定に噴霧している。この場合の燃焼炉温は図５の太い点線と表１に示すように、約８０秒で０℃(或いは室温)から７００℃にまで上昇し、約１２０秒で９８０℃程度に達し、以後は約９８０℃前後で推移する。
このように、燃焼炉１内温度は、燃料が灯油のみの場合、灯油と水の場合、灯油に水とバイオマス燃料を加えた場合とをほぼ同じ１０００℃前後で推移するようにしたが、灯油の使用量は半減しることが判る。
【００２４】
次に、燃料として、灯油Ｏに水ＷとバイオマスＢを加えた場合を説明するが、灯油量は油ノズル２Ａからの投入開始(０秒)から３０秒までは、点線で示すように、噴霧量が約４Ｌ／ｈになるよう徐々に増やし、以後は一定時間の１８０秒経過後まで一定量を噴霧し、その後、水ＷとバイオマスＢの燃料投入により灯油の噴霧量を約１.６Ｌ／ｈまで徐々に減少させる。
燃料としての水Ｗは図５で二点鎖線で示すが、燃焼炉温は同図で燃焼炉内温度が６００℃以上になった時点(６０秒後)以降での灯油Ｏ供給の９０秒の時点で水ノズル２Ｂから噴霧を開始し、油投入から１５０秒後経過までに約４Ｌ／ｈになるよう増加させ、その後燃焼開始から１８０秒後まで一定に噴霧し、燃焼を安定させて、その後の灯油投入から１８０秒後から２７０秒経過までに９Ｌ／ｈになるよう増加させ、以後は３０００秒後以降は８.５から８Ｌ／ｈに維持する。
この間の燃焼炉温は、図５の太い実線と表１に示すように、油投入開始(０秒)から６０秒までは６００℃まで徐々に上昇し、水の噴射が開始すると２０秒間(油投入から８０秒後)で急激に９６８℃(表１)上昇し、以後は１０００℃前後で推移する。
一方、本実施例ではバイオマス燃料Ｂとして、牛糞を常温乾燥させて固形化したものを使用したが、基本的には灯油Ｏの代わりとなるもので灯油Ｏを投入後の燃焼が安定してから１８０秒後からこのバイオマス燃料Ｂを乾燥炭化装置４でより炭化させたものを投入する。この炭化したバイオマス燃料Ｂは燃焼開始後１８０秒後頃から開始するが、これらのバイオマス燃料Ｂを３００秒までは８cm3／１０分程度を供給し、その後は２７cm3／１０分程度を供給する。
前述したように、バイオマス燃料Ｂは基本的には灯油Ｏの代わりとなるものであるので、灯油Ｏを減らせるが、余り減らすと燃焼が不安定になるので、バイオマス燃料Ｂの種類にもよるが、灯油Ｏだけの使用量の半分程度が望ましい。
また、温水水槽５１の温水水温は細い点線で示すが、３６０秒後は約１００℃で推移する。もっとも、循環水が蒸発等で減少するので、通常の水道水等を補充するが、このときだけは、一時的に多少低くなるが、補充水は少ないのですぐに１００℃近辺に回復する。
【００２５】
この図５と表１から判ることは、燃焼炉温が油だけの場合が約９８０℃前後で推移するのに対して、灯油Ｏに水Ｗを加えた場合には、燃焼炉温が１０００℃前後で推移することに加えて、燃焼開始後１２０秒経過後は灯油Ｏの噴霧量が４Ｌ／ｈが約２.５Ｌ／ｈまで徐々に減少する。すなわち、同じ燃焼炉温を得るに、水を加えて灯油の消費量を減らすことができ、さらに、バイオマス燃料Ｂを灯油の代わりとして使用することができるので、全体として通常の灯油の使用量の半分以下程度にまですることができて、結果として灯油の使用量を大幅に削減することができ、熱効率が向上し、省エネルギーが達成されることが判る。
【００２６】
以上を操作工程を纏めると、本実施例は次のようになる。
（１）空気と油とを混合して油ノズルから燃焼炉内へ油粒子を噴霧させる工程と、
（２）噴霧される前記油粒子を着火装置により着火させる工程と、
（３）発火後に燃焼炉内を６００℃以上に上昇させる工程と、
（４）空気と水とを混合して水ノズルから燃焼炉内へ水粒子を噴霧して油粒子と共に燃焼させる工程と、
（５）燃焼炉内を９００℃以上に維持させる工程と、
（６）バイオマス燃料を投入する工程と、
（７）温水水槽から水蒸気変換器に温水を供給する工程と
（８）水蒸気変換器からの蒸気で蒸気タービンを稼働する工程と、
からなる工程を順次行う発電方法、或いは発電システムである。
本実施例の油水燃焼炉１の灯油と水とを燃焼した場合(実施例)と、灯油のみの燃焼した場合(比較例１)、及び、市販の灯油をバナーで燃焼する灯油燃焼炉(比較例２)の場合の排気の組成を比較する。なお、バイオマス燃料についてはバイオマスの原料によって組成が大幅に異なるのが、本実施例では、一定量の牛糞の乾燥固化したものを使用した。
【表２】
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【００２７】
この表２の排気の成分比較の表から判ることは、実施例、比較例１，２で燃焼炉内が定常状態になった時点、例えば、着火から４０分後の時点では、本実施例では燃焼炉内温度１００1℃、比較例１では９８２℃で、比較例２では７７８℃であるが、Ｏ2は１４％、１４．８％、１４．１％とさほど変わりがないが、ＣＯ2は２.１％、３.５％、４.２％と少なく、有害なＣＯは１％、９％、３２.１％と極めて少なく、同様に、ＮＯも２％、８％、４４％、ＮＯｘも２％、７％、４３％と極めて少ない。
したがって、ＣＯ2、特に、ＣＯ、ＮＯ、ＮＯｘが従来の燃焼炉に比べて極めて少ないことから、前述したように、発電方法として、排気ダクト１２１中にＣＯ2やＣＯセンサー１２１１を設けて、このに排気成分を検知する検知装置であるＣＯ2やＣＯセンサー１２１１で排気が人体に無害な場合には、排気ダクト１２１内に設けたダンパ１２１２を切り替えて、室内７に給気ＳＡすることも可能である。
【００２８】
このように、６００℃程度から水を投入すると、燃料ノズル２での旋回流が発生し、微粒子としたガス状態で噴霧するので、その近辺に陰圧が発生し、全体として排気ダクト１２１方向へ燃焼しながら移動することとなり、前[表２]の実験結果にも開示されているように、通常に発生するＣＯ2，ＣＯなども同時に燃焼して、有毒ガスが極めて少なくなると考えられる。
なお、微粒子として噴霧する疑似ガス化と、燃焼炉内の高温と燃焼炉内圧力が２３Mpa程  度になるので、この時、燃焼炉内温度６００℃以上、圧力２３Mpa以上で水Ｗの燃焼効率が向上するので、水の超臨界状態が発生しているものとも考えられる。
【００２９】
以上のように、本実施例によれば、水油用燃焼炉は原料に水と油及びバイオマス燃料とを用い、水油混合燃料を燃焼させる水油用燃焼炉において、直接燃焼炉内に空気と油の微粒子、及び、空気の水の微粒子を噴霧するので、燃焼効率が向上して、その上、灯油Ｏの代わりにバイオマス燃料を使用するので、稼働制御が簡単で省エネとなるとともに、原料となる水と油を予め混濁して乳化剤とする必要がなく、構造な供給操作が簡単になる。
また、実施例の油水用燃焼炉を用いた発電方法も、燃焼効率が向上して、稼働制御が簡単で省エネとなるとともに、原料となる水と油を予め混濁して乳化剤とする必要がなく、構造な供給操作が簡単になる。
なお、本実施例は発電方法（システム）で説明したが、発電に関する部分を除外すれば、バイオマス燃料と水油を用いた燃焼方法となる。また、本発明の特徴を損なうものでなければ、上述した実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３０】
Ｏ・・油、Ｗ・・水、Ａ・・エアー(空気)、Ｂ・・バイオマス燃料
ＯＡ・・外気、ＲＡ・・還気、ＳＡ・・給気、ＥＡ・・排気、
１・・バイオマス・水・油用の燃焼炉、１１・・断熱枠、
１２・・底部、１２１・・底部の一部、
１３・・ファン１３、１４・・上部、１４１・・上部の一部、
１５・・前面部、１６・・後端部、
１６１・・排気ダクト、１６１１・・ＣＯ2.ＣＯセンサー（検知装置）、
１６１２・・ダンパ、１６１３・・監視窓、
１７・・温度センサー、１８・・着火装置、１９・・制御盤
２・・燃料ノズル、２Ａ・・油ノズル、２Ｂ・・水ノズル、
２１・・円筒枠部、２２・・燃料供給部、
２３・・燃料ノズル先端細孔、２４・・中空部、
２５・・ノズル噴射口、２６・・空気供給部、２７・・中間部材、
２７１・・連通孔、２８・・環状中空部、２８１・・環状隙間
２Ａ１・・油タンク、２Ａ２・・配管
２Ｂ１・・水タンク、２Ｂ２・・配管
３・・コンプレサー、３１Ａ,３１Ｂ・・バルブ
４・・バイオマス燃料蓄積槽、４１・・蓋部、４２・・排気ダクト、
４３・・脱臭装置、４４・・底部、４５・・粉砕スクリューコンベア、
５１・・温水水槽、５１１・・ポンプ、５１２・・逆止弁、
５２・・水蒸気変換器、５２１・・熱交換配管、
５２１１,５２１２,５２１３、５２１４・・配管
６・・蒸気タービン、６１・・吹きつけノズル、６２・・ブレード、
６３・・水蒸気タンク、６４・・発電機、
【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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