专利名称：油水乳化燃料的制作方法
技术领域：
本发明涉及在实现高效燃烧的同时减少公害物质的排出，以促进节能化的油水乳化燃料，详细地说是将所需要的添加成分(无机物成分)与重油和水进行混合乳化的油中水滴型(W/O型)的燃料，由于稳定的水粒子直径，而不会发生油水分离，对于供给燃烧室的所有燃料条件即使发生变动也可使燃烧状态稳定，并能使可燃成分接近完全燃烧状态燃烧。
背景技术：
燃烧用重油在燃烧时，由于不能避免大气污染物质(氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳、粉尘、烟雾等)的大量排出，所以历经多年对防止此类物质的产生进行了燃烧技术的研究开发。另外，为了高效地燃烧高粘度的重油，从喷嘴到喷雾进行加热使之低粘度化，达到将油粒子以小的状态喷雾，从而加快蒸发速度，加快与空气(氧)的混合而扩散燃烧也是不可缺少的。即便如此，仍不能充分解决问题，因此在喷嘴技术和燃烧气体处理技术等方面进行了开发。但设备费、设置面积、机器维修等等从使用方的沉重负担来看，渴望以简单容易的技术进行高效燃烧。
考虑到上述情况而开发出的燃烧技术之一，有将油与水混合的油水乳化燃料，该油水乳化燃料的主要目的之一是通过重油与水的沸点差(重油300度以上，水100度以上)将乳化燃料喷雾到高温区燃烧室，使水粒子微型爆炸，靠其爆炸力使油分变得更小以促进扩散燃烧，提高燃烧效率，之二是减少高温燃烧引起的氮氧化物的发生(由于水分而低温燃烧化)。此外，油水乳化大致分为机械地只将油与水搅拌而乳化的方法和在油与水中添加化学成分添加剂(有机物)而搅拌的方法。
然而，原有的油水乳化燃料虽然在减少一部分大气污染物质(氮氧化物)上可以看到数ppm的效果，但结果却不能得到良好的燃烧效率，仍具有如下问题①在为了将高粘度重油变为低粘度的加热工序中发生水粒子结合现象而油水分离，作为发生理想的微型爆炸的条件，持续保持一定直径的水粒子喷雾根本不能进行。②因加热而油水分离，温度变化引起的粘度、总发热量及成分分析试验困难。③在燃烧时燃料管及喷嘴等因水分而氧化等在维修上有问题。④与重油单体燃烧时相比，在低氧燃烧的情况下，氮氧化物和煤烟浓度增加，燃烧状态明显恶化。另外，化学型添加物引起的情况是有机性成分为主流，因此有可能产生新的公害物质。⑤燃烧时燃烧室内的透明度非常差，火焰细长延伸，可以目视到油滴滴流的状态，离良好的燃烧距离相当远。⑥停止燃烧，检查燃烧室、烟道等，则杂质附着厚且量多。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种油水乳化燃料，在为了低粘度的加热工序中，油水型(W/O)水粒子直径通过流道从喷嘴喷雾到燃烧室不会波动，不会油水分离。水粒子直径不变而水粒子之间不会发生结合现象，所以燃料生产时的水粒子数没有增减，在燃烧室发生与当初同数的微型爆炸使重油分均等地超微粒化，并可提高油分的气化速度促进扩散燃烧，而且不会使高温燃烧变为低温燃烧，可一边有效地利用热能一边进行抑制大气污染物质发生的燃烧。
为了实现上述目的，本发明的油水乳化燃料，其特点在于，在重油与水中添加无机物成分，混合乳化成油水型燃料，所述无机物成分为钠、镁、钙、氯四种，经一次乳化后，附加与燃烧有关的任何温度都不会油水分离，并维持该乳化状态，从而获得稳定的燃烧状态。
具体实施例方式
以下，说明本发明的实施形态。
本发明油水乳化燃料是将水(温水)加入作为母体燃料的重油，保持稳定的乳化状态后，添加4种无机物成分并将它们搅拌(混合)而制作成水粒子直径不会波动且油水不分离的燃料，不过在无机物成分中欠缺一种时，或其以外的成分并且是水及重油成分以外的化学成分在搅拌前混入时与搅拌功能的好坏无关，但在加热时会油水分离。
在制作本燃料时，可以使用工业用搅拌机，油中的水粒子直径因安装在燃烧器上的燃烧嘴的规格不同也会波动，最好是10～60微米左右。混入的水为一般的工业用水或饮用水(自来水)即可，水温与重油的温度相配合即可。油水量的混合比是根据所需的发热量而改变混入重油的水量比率，与混合比不同的各油水量相对应，4中无机物成分的添加量当然也要发生变化。比如，在重油量13份(1万升)和水量1份时，无机物成分的添加量为944g左右，在重油量6份(1万升)和水量1份时，为1400g左右，在重油量4份(1万升)和水量1份时，为2530g左右，水量的比率越高越要增大无机物成分的添加量才能达到稳定的乳化状态。另外，下例表1表示在更具体的各油水量中各无机物成分的添加量，在表的范围内添加各成分经搅拌制作而获得实现本发明目的的油水乳化燃料。
表1
本发明油水乳化燃料(从制作开始)1周后通过显微组织照像来看，确认水粒子表面被膜状包覆，水粒子被油分胶囊化。这是由于被重油所包含的碳分、硫分、氮分等和水成分和4种添加的无机物成分的化学反应而在水粒子表面形成覆膜，并靠油分将水粒子胶囊化的现象。此外，本燃料在自然气压下连续沸腾即使持续保持105℃左右的沸点，停止加热到常温下(25～30℃)也完全没有油水分离，前述的胶囊化也无变化。再从常温下置换到-7℃的室内保存1周后取出，在常温下放置2天后也同样。另外，将本燃料在25℃的室内保存7天后，取100毫升用80℃的温水加热20分钟，确认燃料温度与温水温度为同温，放入将温度调整为80℃±2℃的离心分离器用相对离心力为600旋转20分钟进行油水分离试验，却完全未见油水分离。
将本燃料和重油和水(自来水)分别放入容器，并在各容器作为实验体各投入3个铁钉进行腐蚀试验，以周为单位目视检查得出如下结果。水容器的钉子从2周开始氧化现象明显，经过5周时3根钉子整体都被氧化。重油容器的钉子半年后也无氧化现象。本燃料容器的钉子也和重油的钉子同样。关于水和重油的腐蚀结果显而易见，但在本燃料的情况下如果按一般考虑，认为燃料中的水与钉子接触会有一部分发生氧化。可是，如前述，燃料中的水粒子经化学反应而胶囊化，成为未表露出水粒子的状态，所以容器的内壁自不必说，即使在钉子表面水分也未接触，因此钉子是无氧化腐蚀的。
如上述，本发明油水乳化燃料通过添加4种无机物成分成为保持极强的乳化状态，任何温度变化，水粒子之间也不会结合并可保持一定直径的水粒子，从加热工序到燃烧嘴喷雾不会油水分离，各水粒子仍旧被包含在油中，在燃烧室发生理想的微型爆炸，使周围的油滴超微粒子化以加快油的蒸发速度，加快与燃烧所必需的空气的混合速度促进扩散燃烧，并准备好燃烧条件使燃烧室内保持稳定的高温。此外，即使燃料管和燃烧喷嘴氧化腐蚀，燃料中的水分也不会与各设备发生接触，因而可以获得良好的防腐效果。
另外，本发明油水乳化燃料与传统的重油成分是完全不同的异质物，或者由于其差异在燃烧时产生完全新的物质，有这种产生的可能性时，从安全性、环境等方面看则是不可能实施的，但从表2的成分分析对比来看也未特别含有异质的成分，而且在燃烧时看到有良好的趋势，却未见恶化的因素，因此可以说能够放心地使用。
表2
实施例采用75t/h·自然循环型实际运转锅炉，以C重油3000～6000升/h(由于工厂的运转条件引起的负荷波动)，水量650升/h(平常稳定)的油水量的本油水乳化燃料进行燃烧，其结果如下。①.用C重油单烧进行运转工作的O2条件(3％)，此外，其它运转条件不变，仅燃料转换为本发明油水乳化燃料，将燃烧状态、氮氧化物的增减、煤烟浓度、蒸发倍数的波动等与C重油单烧时对比。燃烧状态是火焰非常短，亮度明亮。燃烧室透明度增加，燃烧非常好。氮氧化物平均下降15ppm，煤烟浓度计的摆动幅度与负荷波动无关，大致摆动了1/10左右。蒸发倍数平均降低了0.08。②.相对于上述①，O2条件从3％依次下降，改变到0.5％，与C重油单烧燃烧时及上述①的燃烧时进行相对比。燃烧状态比上述①进一步变好，氮氧化物比重油单烧最高下降35ppm，比上述①下降20ppm。煤烟浓度在O20.8～0.5％时高，但烟的着色完全没有。蒸发倍数与上述①无差别。
采用热媒锅炉，以C重油280升/h，水量56升/h(平常稳定)的油水量的本油水乳化燃料进行燃烧，其结果如下。另外，本实施例以降低氮氧化物为目的，此时，以燃烧状态未恶化、煤烟浓度未上升为条件进行。①.如果对比C重油单烧时(通常运转时)的O25.5％与本油水乳化燃料的O25.5％的燃烧状态，则燃烧良好，煤烟浓度无波动。氮氧化物降低了25ppm。②.如果对比C重油单烧时(O2 5.5％)与将O2下降到3％的本油水乳化燃料的燃烧状态，则燃烧良好，煤烟浓度减少。氮氧化物降低了45ppm。
采用55t/h·自然循环型实际运转锅炉2台(燃料供给由1条泵管线分支为2台锅炉)，以C重油4000～6500升/h(由于工厂的运转条件引起的负荷波动)，水量相对于C重油流量，平常为12％的油水量的本油水乳化燃料进行燃烧，对比了与C重油单烧时(通常运转时)的燃烧状态、氮氧化物的增减、煤烟浓度及煤烟飞散状态、蒸发倍数的波动引起的燃料费等。另外，对于2台锅炉，各锅炉的负荷波动为时常流量紊乱，但油水混合比则常是稳定的，所以燃质无波动。燃烧状态好，燃烧室透明火焰短。氮氧化物在O23.8％时降低了18ppm。煤烟浓度不变，煤的飞散转换为本发明的燃料，从第3天开始全无。蒸发倍数稍有下降，但扣除水量计算实际C重油使用量比C重油单烧时节约6％以上的燃料费。另外，为了定期检查，停止运转1周后对燃烧室内的水管及气管进行了清除作业，然而水垢附着少，且脱落容易，作业效率也很高则已经很明了。可以确认在烟道附着物少，设备达到所期望的防腐效果。
如以上说明，本发明与原有的油水乳化燃料不同，经任何温度变化都不会油水分离，所以在加热工序时也可以保持一定的水粒子直径，可在燃烧室内进行理想的微型爆炸，并能经常得到良好的燃烧状态，比如，即使是低氧燃烧，氮氧化物也不会增加，由于水垢附着少，所以水管的热传导率好，此外，在煤烟减少和防止氧化等方面也发挥出有效的作用，对于利用者具有极大的效果，与传统的燃料相比可以说使用效果非常高，其商品价值也极高。
权利要求
1.一种油水乳化燃料，其特征在于，在重油与水中添加无机物成分，混合乳化成油水型燃料，所述无机物成分为钠、镁、钙、氯四种，经一次乳化后，附加与燃烧有关的任何温度都不会油水分离，并维持该乳化状态，从而获得稳定的燃烧状态。
2.根据权利要求1所述的油水乳化燃料，其特征在于，与重油中水的混合比率的增减相应成比例地增减无机物成分的添加量。
3.根据权利要求1所述的油水乳化燃料，其特征在于，在10000升重油中混入500～1000升的水时，分别添加钠485～608g、镁17～21g、钙23～29g、氯313～392g。
4.根据权利要求1所述的油水乳化燃料，其特征在于，在10000升重油中混入1500～2000升的水时，分别添加钠675～948g、镁23～34g、钙32～45g、氯436～612g。
5.根据权利要求1所述的油水乳化燃料，其特征在于，在10000升重油中混入2500～3000升范围的水时，分别添加钠1222～1710g、镁42～59g、钙59～82g、氯790～1106g。
全文摘要
本发明目的在于提供一种油水乳化燃料，在为了低粘度化的加热工序中不会发生油水分离，可以保持稳定的水粒子直径，对于供给燃烧室的所有燃料条件即使发生变动也可使燃烧状态稳定，并能使可燃成分经常接近完全燃烧状态进行燃烧。其特点在于，在重油与水中添加无机物成分，混合乳化成油水型燃料，所述无机物成分为钠、镁、钙、氯四种，经一次乳化后，附加与燃烧有关的任何温度都不会油水分离，并维持该乳化状态，从而获得稳定的燃烧状态。
文档编号C10G31/00GK1651552SQ20051000717
公开日2005年8月10日 申请日期2005年1月25日 优先权日2005年1月25日
发明者新川佳伸, 野原广次 申请人:新川佳伸, 野原广次