(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ、ディーゼル機関等の燃焼機関に供給される重質油エマルジョン燃料を蒸発器にて加熱して同燃焼中の水分を蒸発させ、蒸発後の残存水分を含む上記重質油エマルジョン燃料をフラッシュボックスに導き同フラッシュボックスにて上記燃料から水分を分離するようにした重質油エマルジョン燃料の水分離装置において、上記フラッシュボックス内部の泡の発生状況を検知する泡検知器と、フラッシュボックス内の重質油エマルジョン燃料の液面を検知する液面検知器と、上記泡検知器からの泡の検知信号と液面検知器からの液面の検出信号とに基づきフラッシュボックス内の重質油エマルジョン燃料の液面を調整する液面調整装置とを備えたことを特徴とする重質油エマルジョン燃料の水分離装置。
【請求項２】
上記フラッシュボックス内に、泡のレベルによって上下に移動するフロートを設け、上記泡検知器が同フロートの位置を検知するように構成されてなる請求項１記載の重質油エマルジョン燃料の水分離装置。
【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から含有水分を除去あるいは減少させるためのフラッシュボックスを備えた重質油エマルジョン燃料用水分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラ等のプラントに使用される重質油エマルジョン燃料は、重質油高粘度燃料に水分、界面活性材あるいはＭｇを添加して流動化を容易にしているが、その燃焼前に同燃焼中に含有される水分を除去あるいは減少することが通常行なわれている。
【０００３】
図３は、かかる重質油エマルジョン燃料から水分を除去あるいは減少させる水分離装置の系統図である。図３において、１は重質油エマルジョン燃料（以下エマルジョン燃料という）２が収容されるタンク、４は同エマルジョン燃料２を加熱（予熱）する予熱器、３ａは上記タンク１と予熱器４とを接続するエマルジョン燃料の配管、３は同配管３ａ内を経てエマルジョン燃料を上記予熱器４側に圧送するポンプである。
【０００４】
５は上記予熱器４内の伝熱管であり、後述する水分分離器８で発生した蒸気が圧力調整弁１３を有する発生蒸気管９を経て供給されている。６は蒸発器であり、上記予熱器４の燃料出口に配管６ａにより接続され、加熱用蒸気により、上記予熱器４を経たエマルジョン燃料を加熱し、水分を蒸発させるものである。８は水分分離器であり、上記蒸発器６に配管８ａにより接続され、蒸発器６にて加熱されたエマルジョン燃料から水分を分離するものである。
【０００５】
１０はフラッシュボックスであり、上記水分分離器８の重質油出口に配管１０ａにより接続され、同水分分離器８から送給された重質油高粘度流体から水分を分離するものである。１０ｂは同フラッシュボックス１０で分離された蒸発水が通流する配管、１２は同配管１０ｂに設けられた圧力調整弁である。また１１は上記フラッシュボックス１０で水分を分離された重質油高粘度流体が通流する配管でボイラの燃焼システムに接続されている。１４は同配管１１に設けられ同配管の開度を調整する液面調整弁である。
【０００６】
上記構成からなる重質油エマルジョン燃料の水分分離装置の稼働時において、タンク１内の水分を含んだエマルジョン燃料２はポンプ３により配管３ａを経て予熱器４へ送られる。予熱器４内には配管０３ａと接続される伝熱管５が内設されており、同伝熱管５の外側には加熱源媒体としての蒸気が後述する水分分離器８から発生蒸気管９を経て送気されている。同予熱器４においては、伝熱管５内のエマルジョン燃料２が蒸気によって予熱される。予熱後のエマルジョン燃料２は配管６ａを経て蒸発器６へ送られる。
【０００７】
同蒸発器６内には伝熱管が内設されるとともに、同伝熱管の外側には加熱源媒体として加熱用蒸気７が送気されている。伝熱管内のエマルジョン燃料２は上記加熱用蒸気によって加熱されて沸騰蒸発し、圧力調整弁１３にて所定の圧力に調節された後、水分分離器８に送られる。水分分離器８においては、エマルジョン燃料２中の水分と重質油高粘度流体とが一部分離される。分離された水分は上記発生蒸気管９を経て予熱器４の加熱用蒸気として使用される。この蒸気の圧力は圧力調整弁１３により調整される。一方、上記水分分離器８にて残された一部の水分を含む重質油高粘度流体とは配管１０ａを通り、圧力調整弁１２にて大気圧近傍まで減圧されているフラッシュボックス１０へ導かれる。
【０００８】
同フラッシュボックス１０においては、後述する手順により重質油高粘度流体から水分を分離し、分離された水分は配管１０ｂを経て熱回収装置（図示省略）に送られる。一方、配管１１内の水分が除去あるいは減少されたエマルジョン燃料はポンプ及び配管、燃焼システム（ポンプ，加熱器，バーナ等の主要機器を有する燃料システム）を経て、ボイラ等の燃焼炉へ投入され、燃焼に供される。
【０００９】
図４は上記フラッシュボックスの従来の１例を示す。図４において、１０ｄはフラッシュボックス１０のケースで、同ケース１０ｄ内の上部と下部との間は差圧式液面計１５を備えた差圧管１０ｃにより接続されている。また、上記ケース１０ｄの側面のほぼ中央部の重質油入口には上記水分分離器８からの配管１０ａが接続され、上部の水出口には上記圧力調整弁１２を備えた水分導出口の配管１０ｂが接続され、さらに底部の重質油高粘度流体出口には、燃焼システムへの配管１１が接続されている。
【００１０】
上記フラッシュボックス１０において、上記水分分離器８にて、一部脱水された重質油高粘度流体（以下重質油という）は配管１０ａからケース１０ｄ側部の重質油入口からケース１０ｄ内に導入される。そして同重質油はケース１０ｄ内に落下する際に比重の重い重質油分１７がケース１０ｄの底部に、比重の軽い水分が上方に上がり、蒸発水出口から配管１０ｂに導入され、熱回収装置（図示省略）へ送られる。上記フラッシュボックス１０内の液面レベル２０は、差圧式液面計１５で検知し、液面調整弁１４の開度を変えることにより調整される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の水分分離装置にあっては、図４に示されるようなフラッシュボックス１０を用いているが、かかるフラッシュボックス１０においては、重質油がケース１０ｄ内に導入され、これがケース１０ｄ内の底部に収容されている水分分離後の重質油１７の液面１０に落下する際に、ケース１０ｄ内のガスを巻き込み重質油を含んだ泡１６（以下泡と総称する）を発生する。この泡１６は凝集剤が入っているため消泡されにくく、そのまま放置しておくとその量が増大して、最終的には蒸発水の出口から配管１０ｂに流出し、同配管１０ｂに接続されている熱回収装置を汚染する。
【００１２】
この泡１６の発生状況を検知するには、差圧式液面計１５では不可能であるため、かかる従来のフラッシュボックス１０においては、ガラス式液面計にて目視にて監視している。しかしながら、このようなガラス式液面計による目視による泡の監視手段では、液面計のガラスの汚れ等のため、泡の発生状況及びその量を正しく検知するのは困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、フラッシュボックス内における泡の発生状況を正しく検知可能として、同フラッシュボックス内における過大な泡の発生及び泡による熱回収装置の汚染を防止し、プラントの効率低下を防止し得る重質油エマルジョンの水分離装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような問題点を解決するもので、その第１の手段は、ボイラ、ディーゼル機関等の燃焼機関に供給される重質油エマルジョン燃料を蒸発器にて加熱して同燃焼中の水分を蒸発させ、蒸発後の残存水分を含む上記重質油エマルジョン燃料をフラッシュボックスに導き同フラッシュボックスにて上記燃料から水分を分離するようにした重質油エマルジョン燃料の水分離装置において、上記フラッシュボックス内部の泡の発生状況を検知する泡検知器と、フラッシュボックス内の重質油エマルジョン燃料の液面を検知する液面検知器と、上記泡検知器からの泡の検知信号と液面検知器からの液面の検出信号とに基づきフラッシュボックス内の重質油エマルジョン燃料の液面を調整する液面調整装置とを備えたことにある。
【００１５】
上記第１の手段によれば、泡検知器によってフラッシュボックス内の泡のレベルを検知するとともに液面検知器により重質油エマルジョン燃料の液面を検知し、これらの検知信号に基づき液面調整装置にてフラッシュボックス内の泡を含む液面を調整する。
【００１６】
これによってフラッシュボックス内で発生した泡が蒸発水とともに熱回収装置に侵入して、これを汚染するのが回避され、かかる汚染によりプラント効率が低下するのが防止される。
【００１７】
また第２の手段は、上記第１の手段に加えて、上記フラッシュボックス内に泡のレベルによって上下に移動するフロートを設け、上記泡検知器が同フロートの位置を検知するように構成されてなる。
【００１８】
上記第２の手段によれば、泡の上に浮上している軽量のフロートのレベルを泡検知器によって検知するので、泡の状態等により液面レベルが変動しても泡のレベルを正確に検知することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図２及び図３を参照して本発明の実施形態につき詳細に説明する。図３は本発明が適用される重質油エマルジョンの水分離装置の系統図であり、図３において、１は重質油エマルジョン燃料（以下エマルジョン燃料という）２が収容されるタンク、４は同エマルジョン燃料を加熱（予熱）する予熱器、３ａは上記タンクと予熱器４とを接続するエマルジョン燃料の配管、３は同配管３ａ内を経てエマルジョン燃料を上記予熱器４側に圧送するポンプである。５は上記予熱器４内の伝熱管であり、後述する水分分離器８で発生した蒸気が圧力調整弁１３を有する発生蒸気管９を経て供給されている。
【００２０】
６は蒸発器であり、上記予熱器４の燃料出口に配管６ａにより接続され、加熱用蒸気により、上記予熱器４を経たエマルジョン燃料を加熱し、水分を蒸発させるものである。８は水分分離器であり、上記蒸発器６に配管８ａにより接続され、蒸発器６にて加熱されたエマルジョン燃料から水分を分離するものである。
【００２１】
１０はフラッシュボックスであり、上記水分分離器８の重質油出口に配管１０ａにより接続され、同水分分離器８から送給された重質油高粘度流体から水分を分離するものである。１０ｂは同フラッシュボックス１０で分離された蒸発水が通流する配管、１２は同配管１０ｂに設けられた圧力調整弁である。
【００２２】
また１１は上記フラッシュボックス１０で水分を分離された重質油高粘度流体が通流する配管で、ボイラの燃焼システムに接続されている。１４は同配管１１に設けられた液面調整弁である。以上の構成は従来のものと同様である。
【００２３】
本発明の実施形態においては上記フラッシュボックス１０を改良している。即ち図１は本発明の実施の第１形態に係るフラッシュボックスの構成図であり、図１において、１０ｄはフラッシュボックス１０のケースで、同ケース１０ｄ内の上部と下部との間は差圧式液面計１５を備えた差圧管１０ｃにより接続されている。また、上記ケース１０ｄのほぼ中央部の重質油入口には上記水分分離器８からの配管１０ａが接続され、上部の水出口には上記圧力調整弁１２を備えた水分等出口用の配管１０ｂが接続され、さらに底部の重質油高粘度流体出口には、燃焼システムへの配管１１が接続されている。
【００２４】
１９はケース１０ｄの上部に取付けられた泡検知器である。同泡検知器１９は電波式あるいは音波式のレベル計で、電波あるいは音波をケース１０ｄ内の泡１６に向けて発射し、その反射波により泡１６の上面のレベルを検知するものである。
【００２５】
上記差圧式液面計１５は、ケース１０ｄの上部の水分側と下部の重質油１７側との差圧により、重質油１７の液面２０を検知するものである。
【００２６】
上記泡検知器１９からの泡１６のレベルの検知信号及び差圧式液面計１５からの重質油液面２０の検知信号は電気回線（図示省略）を介して上記液面調節弁１４の制御装置（図示省略）に伝送されている。
【００２７】
上記のように構成されたフラッシュボックスを備えた重質油エマルジョンの水分離装置の動作を図１及び図３により説明する。図３において、タンク１内の水分を含んだエマルジョン燃料２はポンプ３により配管３ａを経て予熱器４へ送られる。予熱器４内には配管０３ａと接続される伝熱管５が内設されており、同伝熱管５の外側には加熱源媒体としての蒸気が後述する水分分離器８から発生蒸気管９を経て送気されている。同予熱器４においては、伝熱管５内のエマルジョン燃料２が蒸気によって予熱される。予熱後のエマルジョン燃料２は配管６ａを経て蒸発器６へ送られる。
【００２８】
同蒸発器６内には伝熱管が内設されるとともに、同伝熱管の外側には加熱源媒体として加熱用蒸気７が送気されている。伝熱管内のエマルジョン燃料２は上記加熱用蒸気によって加熱されて沸騰蒸発し、圧力調整弁１３にて所定の圧力に調節された後、水分分離器８に送られる。水分分離器８においては、エマルジョン燃料２中の水分と重質油高粘度流体とが一部分離される。分離された水分は上記発生蒸気管９を経て予熱器４の加熱用蒸気として使用される。この蒸気の圧力は圧力調整弁１３により調整される。一方、上記水分分離器８にて残された一部の水分を含む重質油高粘度流体とは配管１０ａを通り、圧力調整弁１２にて大気圧近傍まで減圧されているフラッシュボックス１０へ導かれる。
【００２９】
上記フラッシュボックス１０において、上記水分分離器８にて一部脱水された重質油高粘度流体（以下重質油という）は配管１０ａからケース１０ｄ側部の重質油入口からケース１０ｄ内に導入される。そして同重質油はケース１０ｄ内に落下する際に比重の重い重質油分１７がケース１０ｄの底部に、比重の軽い水分が上方に上がり、蒸発水出口から配管１０ｂに導入され、熱回収装置（図示省略）へ送られる。
【００３０】
一方、ケース１０ｄの底部から配管１１内に導出される水分が除去あるいは減少されたエマルジョン燃料はポンプ及び配管、燃焼システム（ポンプ，加熱器，バーナ等の主要機器を有する燃料システム）を経て、ボイラ等の燃焼炉へ投入され、燃焼に供される。
【００３１】
上記フラッシュボックス１０のケース１０ｄの側部の重質油入口からケース１０ｄに導入された重質油は落差が小さいため、通常は泡１６の発生は少ないが、プラントの運転状態等により泡１６の発生が多くなった場合には、泡１６のレベル上昇を泡検知器１９がその反射波により検知して上記液面調整弁１４の制御装置に伝送する。一方、上記差圧式液面計１５からの重質油液面２０の検知信号も上記液面調整弁１４の制御装置に伝送されている。
【００３２】
同制御装置においては、泡検知器１９からの泡１６のレベルの検知信号により、泡１６の量が多くなりそのレベルが上昇した場合には、液面調整弁１４の開度を大きくしてフラッシュボックス１０内の重質油１７の配管１１への流出量を増加して重質油液面２０を下げる。これによってフラッシュボックス１０内で発生した泡１６が蒸発水とともに配管１０ｂを通って熱回収装置に侵入しこれを汚染するのが防止される。
【００３３】
上記フラッシュボックス１０内の重質油液面は、差圧式液面計１５からの検知信号により上記制御装置が液面調整弁１４の開度を調整することにより適正レベルに保持される。
【００３４】
図２は本発明の実施の第２形態を示すフラッシュボックスの構成図（図１応当図）である。この実施形態においては、フラッシュボックス１０のケース１０ｄ内に、下端が重質油１７内に浸漬されて開口し、上端が大気に開口するガイド管２３を設け、同ガイド管２３内に泡１６上に載り得るような材料、つまり泡１６の比重よりも軽い材料からなる軽量フロート２２を浮設している。そして、泡検知器２１は第１形態のような反射波を利用する型式のものの他、軽量フロート２２に接続された変位検出器を使用でき、上記ガイド管２３の大気側への開口部に取付けられている。
【００３５】
上記ガイド管２３はフラッシュボックス１０中央上部の配管１０ｂへの接続部である蒸発水出口部に近接して設けられ、上記出口部近傍における泡１６のレベルを正しく検知可能としている。
【００３６】
かかる第２形態において、上記軽量フロート２２は泡１６の上面に載っており、泡１６の量が増加し、そのレベルが上昇するに従い軽量フロート２２の位置も上昇する。この軽量フロート２２の位置を泡検知器２１により検知して、上記第１形態と同様に、液面調整弁１４により重質油液面２０を適正液面に調整する。
【００３７】
この実施形態においては軽量フロート２２のレベルを直接検知できるので、泡１６の状態等により液面レベルが変動しても泡１６のレベルを正確に検知することが可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、本発明によれば、泡検知器によってフラッシュボックス内の泡のレベルを検知するとともに液面検知器により重質油エマルジョン燃料の液面を検知し、これらの検知信号に基づき液面調整装置によってフラッシュボックス内の泡を含む液面を調整することができる。
【００３９】
従って、フラッシュボックス内で発生した泡が蒸発水とともに熱回収装置に侵入して、これを汚染するのが回避され、かかる汚染によりプラント効率が低下するのを防止することができ、高いプラント効率を維持できる。
【００４０】
また請求項２のように構成すれば泡の上に浮上している軽量のフロートのレベルを泡検知器によって検知するので、泡の状態等により液面レベルが変動しても泡のレベルを正確に検知することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るフラッシュボックスの構成図。
【図２】本発明の実施の第２形態に係るフラッシュボックスの構成図。
【図３】本発明が適用される重質油エマルジョンの水分離装置の系統図。
【図４】従来のフラッシュボックスの構成図。
【符号の説明】
１０                    フラッシュボックス
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  配管
１０ｄ                  ケース
１１                    配管（フラッシュボックス重質油出口）
１４          液面調整弁
１５          差圧式液面計
１６          泡
１７          重質油エマルジョン燃料
１９，２１    泡検知器
２０          液面
２２          軽量フロート
２３          ガイド管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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