专利名称：使用乳化燃料的燃烧装置及方法、乳化燃料的制造装置及方法
技术领域：
本发明涉及乳化燃料。
背景技术：
近年来出于对环境问题的关心不断提高等理由，使燃料油与水发生乳化而成的乳化燃料受到了关注。由于乳化燃料大多使用乳化剂使燃料油与水发生乳化，因此，存在产生乳化剂成本的问题。此外，在乳化燃料燃烧时，乳化剂(界面活性剂)有可能会产生黑烟。此外，作为乳化燃料的其它问题，存在如何进行长期保存这样的问题。例如，专利文献1至4所例示的提案是以长期保存乳化燃料为目的的。专利文献2虽然使用臭氧使燃料油与水进行乳化，但其中揭示的具体结构是用于提高乳化组成物的历时分散稳定性的。本发明并不以此类现有技术中所见的乳化燃料的长期保存为着眼点。专利文献1 日本专利特开2006-28215号公报专利文献2 日本专利特开2008-19359号公报专利文献3 日本专利特开2008-45022号公报专利文献4 日本专利特开2008-150421号公报
发明内容
发明所要解决的问题本发明的目的在于提供一种成本低、且主要适合于连续地进行乳化燃料的生成及使用所生成的乳化燃料的燃烧这样的燃烧装置及方法、乳化燃料的制造装置及方法。解决技术问题所采用的技术方案本发明采用的第1技术方案所涉及的使用乳化燃料的燃烧装置具有收容燃料油的油箱；收容水的水箱；包括搅拌单元的混合室；从油箱向混合室供油的供油路径；从水箱向混合室供水的供水路径；设于供水路径的电解槽；向混合室供给臭氧的臭氧供给单元；燃烧单元；以及从混合室向燃烧单元供给燃料的燃料供给路径，在上述电解槽内，将从上述水箱供给来的水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，
在上述混合室内，一边供给臭氧一边将燃料油与上述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料，将在上述混合室生成的乳化燃料供给到燃烧单元进行燃烧。在一个方式中，向上述混合室供给臭氧的臭氧供给单元由臭氧供给源和从臭氧供给源向混合室供给臭氧的臭氧供给路径构成。此外，也可以由在电解槽生成的氧生成臭氧来作为臭氧供给源，或是在电解槽中生成氧的同时生成臭氧(例如，使用电解式臭氧发生器)O在一个方式中，将从油箱供给来的燃料油和从水箱供给来的水按照燃料油与水的体积比为5 5 9 1的比例进行供给。在一个方式中，上述混合室内的压力设定为能使生成的乳化燃料在该压力下被供给到燃烧单元的程度的规定压力，在上述混合室设有监视混合室内的压力的压力传感器，在供水路径、供油路径上分别设有流量调节阀，基于上述压力传感器的检测，通过上述流量调节阀来调节流入上述混合室的油及水的量。作为燃烧单元，可例示燃烧器、锅炉及内燃机。本发明采用的第2技术方案所涉及的使用乳化燃料的燃烧方法中，按照燃料油与水的体积比为5 5 9 1的比例准备燃料油和水，将水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，—边供给臭氧一边将燃料油与上述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料，将生成的乳化燃料供给到燃烧单元进行燃烧。本发明采用的第3技术方案所涉及的乳化燃料的制造装置具有收容燃料油的油箱；收容水的水箱；包括搅拌单元的混合室；从油箱向混合室供油的供油路径；从水箱向混合室供水的供水路径；设于供水路径的电解槽；以及向混合室供给臭氧的臭氧供给单元，在上述电解槽内，将从上述水箱供给来的水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，在上述混合室内，一边供给臭氧一边将燃料油与上述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料。在一个方式中，向上述混合室供给臭氧的臭氧供给单元由臭氧供给源和从臭氧供给源向混合室供给臭氧的臭氧供给路径构成。此外，也可以由在电解槽生成的氧生成臭氧来作为臭氧供给源，或是在电解槽中生成氧的同时生成臭氧(例如，使用电解式臭氧发生器)O在一个方式中，将从油箱供给来的燃料油和从水箱供给来的水按照燃料油与水的体积比为5 5 9 1的比例进行供给。
本发明采用的第4技术方案所涉及的乳化燃料的制造方法中，按照燃料油与水的体积比为5 5 9 1的比例准备燃料油和水，将水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，一边供给臭氧一边将燃料油与上述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料。本发明所使用的燃料油可以从重油、轻油、灯油、汽油或它们的任意的混合物中选择得到。一个优选方式中，使用重油生成乳化燃料。在将粘度较高的B重油或C重油用作重油的情况下，本领域技术人员可理解在供油路径设置用于对重油进行预热(例如，80°C 左右)的加热器，并且形成循环路径以在燃烧时以外的状态下也可使油进行循环这点是较为理想的。发明的效果根据本发明，通过电解生成水与氧及氢的气泡的混合物，一边供给臭氧一边将燃料油和所述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料，即使在该乳化燃料中燃料油占燃料整体的比例较低(例如体积比为70% )，也能得到足够的温度下的燃烧，因此，能将乳化燃料中的燃料油的比例抑制得较低，从而能提供燃烧效率较佳的乳化燃料。关于能得到足够的燃烧温度的原因，可以认为是乳化燃料中所含的氢和氧有助于起到助燃剂的作用。本发明中，不使用乳化剂，通过供给臭氧就可使燃料油与水发生乳化，从而生成乳化燃料，生成臭氧的成本比乳化剂的成本低，因此，与使用乳化剂的乳化燃料相比，能低成本地生成乳化燃料。除了能低成本地生成乳化燃料之外，由于生成的乳化燃料的燃烧效率较佳，因此， 能提供低成本的燃烧装置及方法。
具体实施例方式基于图1对使用乳化燃料的燃烧装置的实施方式进行说明。使用乳化燃料的燃烧装置具有收容燃料油的油箱；收容水的水箱；包括搅拌单元的混合室；从油箱向混合室供油的供油路径；从水箱向混合室供水的供水路径；设于供水路径的电解槽；臭氧供给源；从臭氧供给源向混合室供给臭氧的臭氧供给路径；作为燃烧单元的燃烧器；以及从混合室向燃烧器供给燃料的燃料供给路径。从水箱供给来的水在配置于供水路径的泵Pl的作用下被压送到电解槽，在电解槽中被电解，从而生成水、氧的气泡、及氢的气泡的混合物，该混合物被压送到混合室。在供水路径中，在电解槽与混合室之间设有流量调节阀(电磁阀)V1。从油箱供给来的燃料油在配置于供油路径的泵P2的作用下被压送到混合室。在供油路径的泵2与混合室之间设有流量调节阀(电磁阀)V2。从油箱供给到混合室的燃料油与从水箱供给到混合室的水的比例设为燃料油与水的体积比为5 5 9 1，以此比例进行供给。更具体而言，例如，以燃料油6 水4的比例、燃料油7 水3的比例、及燃料油8 水2的比例进行供给。在图示的方式中，供水路径和供油路径相互独立，分别单独与混合室连通。供水路径和供油路径既可以分别单独与混合室连通，或者也可以在混合室之前进行合流，然后与混合室连通。使用从压缩机供给的浓缩氧，在臭氧发生器中生成臭氧，所生成的臭氧经由臭氧供给路径被供给混合室。供给的臭氧的浓度越高越好。供给到混合室的臭氧的浓度优选为IOOOOppm以上，更优选为20000ppm以上。在一个方式中，使用无声放电式的臭氧发生器，由氧生成臭氧。在无声放电式中， 已知有旋转电极式型、玻璃圆筒型、沿面型、板型等各种各样的类型。为了生成高浓度的臭氧，无声放电式是有利的，尤其是通过将氧气作为原料，能生成超过20000ppm的浓度的臭氧。在图1的方式中，从压缩机送来的压缩空气在起到氧/氮分离槽的作用的沸石槽的作用下将氮分离出并将该氮从排气阀排出，将从沸石槽得到的氧经由氧压力调节箱来作为浓缩氧而供给到臭氧发生器，从而生成臭氧。作为产生臭氧的方式，除此之外还知道有紫外线灯式、电解式等。由于臭氧产生方法和臭氧发生器的基本结构是本领域技术人员所熟知的， 因此省略详细的说明。此外，也可以取出在电解槽中对水进行电解而生成的氧，由该氧生成臭氧并供给到混合室。或使用电解式臭氧发生器对水进行电解，从而在生成氧的同时生成臭氧。在混合室内设有被电动机驱动而旋转的旋转搅拌器，在混合室中，通过一边供给臭氧一边将燃料油与上述混合物(水、氧的气泡及氢的气泡的混合物)进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料。通过一边供给臭氧一边进行搅拌、混合，使燃料油和水在数分钟之内发生乳化而成为乳化燃料。通过将燃料油和水连续地供给到混合室，从而在混合室内连续地生成乳化燃料。在混合室内生成的乳化燃料中含有氢(所述混合物中所含的氢)及氧(所述混合物中所含的氧、有时也会由所供给的臭氧进一步生成氧)。这些氢和氧起到助燃剂的作用。混合室内的压力设定为能使生成的乳化燃料在该压力下被供给到燃烧单元的程度的规定压力。即，在混合室内的液体压力的作用下，依次生成的乳化燃料经由燃料供给路径被连续地供给到燃烧器。在混合室生成的乳化燃料供给燃烧器进行燃烧。在混合室设有监视混合室内的压力的压力传感器，监视混合室内的压力是否为预先设定的规定压力。在供水路径、供油路径上分别设有流量调节阀，基于上述压力传感器的检测来确定混合室内的压力是否处于合适的范围，通过上述流量调节阀来调节流入上述混合室的油及水的量。在混合室内的压力低于规定压力的情况下，打开流量调节阀，从而增加流量。在混合室内的压力过高的情况下，关闭流量调节阀，从而减少流量。由于在燃烧单元 (例如，燃烧器或锅炉的比例控制运转)所需的燃料的量随时间发生波动，因此，通过监视混合室内的压力，能应对这样的问题。此外，在混合室设有排气阀，在使用时能将多余的气体从排气阀进行排气。[实验例]将A重油用作燃料油来进行实验。首先，仅将A重油用作燃料使燃烧器进行燃烧，燃烧温度为1100°C。接下来，准备体积比为70 30的A重油和水，使用图1所示的燃烧装置进行了燃烧实验。供给的臭氧浓度为20000ppm，预先设定的混合室内的压力为0. 3kgf/cm2，搅拌器的旋转速度为1380rpm。将水在电解槽进行电解，生成水与氧及氢的气泡的混合物，一边供给臭氧一边将A重油和上述混合物在混合室内进行搅拌、混合，从而得到乳化燃料，使用上述乳化燃料并使上述燃烧器进行燃烧，燃烧温度为1080°C。值得注意的是，体积比为70 30时所得到的燃烧温度达到了仅使用A重油时所得到的燃烧温度的98%。这可以认为是受到了电解槽生成的“水、氧气泡及氢气泡的混合物”与供给到混合室的“臭氧”的组合所引起的叠加效应的影响。若将利用该方法生成的乳化燃料放入透明的容器内进行放置，则会分离成以油为主的上层和以水为主的下层(观察到的不是透明的水，而是不透明的絮状的层)这样的两层，但只要用手摇晃容器，发现上下层立即发生混合。此外，在混合室内生成的乳化燃料中混合有氢和氧，可以认为在燃烧器进行燃烧时，该氢和氧起到助燃剂的作用。对于体积比，本领域技术人员可预测到若减少燃料油的比例，则燃烧温度也许会相应地降低。实际上，在60 40的情况下，得到了 900°C 980°C左右的燃烧温度，在 50 50的情况下，得到了 890°C 900°C左右的燃烧温度。根据用途的不同，即使是上述燃烧温度，也可以认为具有优点。另一方面，本领域技术人员可预测若增加燃料油的比例，则燃烧温度也许会相应地提高，但实际上，在体积比为70 30时，已经达到了仅使用A重油时能得到的燃烧温度的98%，因此，至少从成本的观点出发，可以认为进一步加大重油的比例的好处也并不大。工业上可利用性使用本发明所涉及的乳化燃料的燃烧装置适用于连续地使用所生成的乳化燃料的燃烧装置，例如，可用于内燃机。
图1表示使用乳化燃料的燃烧装置。
权利要求
1.一种使用乳化燃料的燃烧装置，其特征在于，具有 收容燃料油的油箱；收容水的水箱； 包括搅拌单元的混合室； 从油箱向混合室供油的供油路径； 从水箱向混合室供水的供水路径； 设于供水路径的电解槽； 向混合室供给臭氧的臭氧供给单元； 燃烧单元；以及从混合室向燃烧单元供给燃料的燃料供给路径，在所述电解槽内，将从所述水箱供给来的水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，在所述混合室内，一边供给臭氧一边将燃料油与所述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料，将在所述混合室生成的乳化燃料供给到燃烧单元进行燃烧。
2.如权利要求1所述的使用乳化燃料的燃烧装置，其特征在于，将从油箱供给来的燃料油和从水箱供给来的水按照燃料油与水的体积比为55 91的比例进行供给。
3.如权利要求1或2所述的使用乳化燃料的燃烧装置，其特征在于，所述混合室内的压力设定为能使生成的乳化燃料在该压力下被供给到燃烧单元的程度的规定压力，在所述混合室设有监视混合室内的压力的压力传感器， 在供水路径、供油路径上分别设有流量调节阀，基于所述压力传感器的检测，通过所述流量调节阀来调节流入所述混合室的油及水的量。
4.一种使用乳化燃料的燃烧方法，其特征在于，按照燃料油与水的体积比为5 5 9 1的比例准备燃料油和水，将水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，一边供给臭氧一边将燃料油与所述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料，将生成的乳化燃料供给到燃烧单元进行燃烧。
5.一种乳化燃料的制造装置，其特征在于，具有 收容燃料油的油箱；收容水的水箱； 包括搅拌单元的混合室； 从油箱向混合室供油的供油路径； 从水箱向混合室供水的供水路径； 设于供水路径的电解槽；以及向混合室供给臭氧的臭氧供给单元，在所述电解槽内，将从所述水箱供给来的水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，在所述混合室内，一边供给臭氧一边将燃料油与所述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料。
6.如权利要求5所述的乳化燃料的制造装置，其特征在于，将从油箱供给来的燃料油和从水箱供给来的水按照燃料油与水的体积比为55 91的比例进行供给。
7.一种乳化燃料的制造方法，其特征在于，按照燃料油与水的体积比为5 5 9 1 的比例准备燃料油和水，将水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，一边供给臭氧一边将燃料油与所述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料。
全文摘要
本发明提供一种成本低、且主要适合于连续地进行乳化燃料的生成及使用所生成的乳化燃料的燃烧这样的燃烧装置及方法。本发明的使用乳化燃料的燃烧装置具有油箱；水箱；包括搅拌单元的混合室；从油箱向混合室供油的供油路径；从水箱向混合室供水的供水路径；设于供水路径的电解槽；从臭氧供给源向混合室供给臭氧的臭氧供给路径；燃烧单元；以及从混合室向燃烧单元供给燃料的燃料供给路径，在电解槽内，将从所述水箱供给来的水进行电解，从而生成水与氧及氢的气泡的混合物，在混合室内，一边供给臭氧一边将燃料油与所述混合物进行搅拌、混合，从而生成乳化燃料，将在混合室生成的乳化燃料供给到燃烧单元进行燃烧。
文档编号C10L1/32GK102597622SQ20108004907
公开日2012年7月18日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年9月24日
发明者堀越邦昭 申请人:堀越邦昭