水乳液製造裝置的製作方法

2023-09-17 05:13:10 1

專利名稱：水乳液製造裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於製造水乳液、例如水乳化燃料的裝置。
背景技術：
已知油包水型(W/0型)的水乳化燃料根據如下的原理進行燃燒。即，水乳化燃料 被噴霧至燃燒機器內後，燃料的油滴受熱而燃燒的同時，油滴中所含的水粒子接受輻射熱 而被加熱，達到沸點而發生微爆，使周圍的油滴二次微粒化。由此，燃料瞬間超微粒化，因 而與空氣的接觸面積增大，實現接近於完全燃燒的燃燒，抑制燃燒廢氣中的未燃燒碳和NOx 的產生。此外，由於與空氣的接觸面積增大，因而可減少燃燒所需的過量空氣，因此能夠獲 得較大的節能效果。 目前，製造燃料(重油、輕油、煤油、BDF、汽油)和水的二相類的水乳化燃料時主要 採用如下的方法將燃料和水的混合物通過螺杆、混合機、剪切、超聲波均化器等以機械方 式攪拌，使水的微粒(分散相)分散於燃料(連續相)中。 例如，專利文獻1中記載有一種乳化燃料製造裝置，該裝置包括噴嘴，該噴嘴用 於在向攪拌容器的周向噴射含燃料和水的混合液的同時，在攪拌容器內的混合液中形成第 一渦流；攪拌葉片，該攪拌葉片用於在第一渦流的下方形成直徑比第一渦流小的第二渦流。
因為水不溶於燃料、特別是輕油和A重油等與水的密度差大的燃料，所以容易發 生相分離。以機械方式攪拌含燃料和水的混合液的方法存在如下的缺點在燃料中以約 1 30iim的寬粒徑分布形成水粒子，大的水粒子在短時間內凝集、沉降而引發相分離。如 上所述發生了相分離的水乳化燃料特別是在啟動時無法作為燃料使用。於是，一般使用乳 化劑來防止燃料和水的相分離。 如上所述使用機械方式的攪拌的裝置大且複雜，裝置價格昂貴。此外，由於使用乳 化劑，因此在性能價格比方面不利。而且，即使使用乳化劑，也可能會在短時間內發生燃料 和水的相分離，實際中難以與燃燒機器以直通方式並設攪拌裝置。 另一方面，專利文獻2中記載了一種乳液製造裝置，該裝置包括水噴嘴，該噴嘴 配置於混合攪拌室的一端，用於噴射加壓水；燃料噴嘴，該噴嘴與水噴嘴相向地配置於混合 攪拌室的另 一端，用於噴射加壓燃料。 但是，由於從相向的2個噴嘴噴射的霧狀的水和霧狀的燃料碰撞的概率非常低，
因此認為不可能製造使微小的水粒子分散於燃料中而得的水乳液。 專利文獻1 :日本專利特開2006-111666號公報 專利文獻2 :日本專利特開平6-42734號公報 發明的揭示 本發明的目的在於提供一種水乳液製造裝置，該裝置的機器結構簡單而可小型 化，且可在不使用乳化劑的情況下低成本地製造使微小的水粒子分散於油中而得的水乳 液，能夠與燃燒機器等以直通方式並設。
本發明的水乳液製造裝置的特徵在於，包括水乳化容器；泵，該泵用於對油_水混合液進行加壓；噴嘴，該噴嘴用於將從所述泵供給的油-水混合液噴射至所述水乳化容 器內；碰撞板，該碰撞板在所述水乳化容器內與所述噴嘴相向地設置，用於使從所述噴嘴噴 射的油-水混合液碰撞。
附圖的簡單說明

圖1(a)是本發明的第一種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖，圖1(b)是 圖1(a)的俯視圖。 圖2(a)是本發明的第二種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖，圖2(b)是 沿圖2(a)的B-B'線的剖面圖。 圖3是本發明的第三種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖。 圖4(a)是本發明的第四種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖，圖4(b)是
圖4(a)的俯視圖。 圖5是本發明的第五種實施方式的分散配置的水乳化燃料製造裝置的結構圖。
圖6是本發明的第五種實施方式的變形例的分散配置的水乳化燃料製造裝置的 結構圖。 圖7是本發明的第六種實施方式的單程(one-pass)型的水乳化燃料製造裝置的 結構圖。 實施發明的最佳方式 對與本發明的水乳液製造裝置相關的理論進行說明。 由背景技術的說明可知，如果可以使微小的水粒子分散於燃料中，則理論上即使 不使用乳化劑(表面活性劑)也可以製造穩定的水乳液。作為其理論根據，可以通過表示 粒子的移動速度(沉降速度)的斯託克斯公式(1)近似地進行說明。
Vp = a2X (p 0-p》XG/18X p 。Xv (1) 在這裡，Vp是粒子的移動速度(m/s) ， a是(水的)粒徑(m) ， P 。是連續相的密 度(kg/m3) ， P工是分散相的密度(kg/m3) ， v是連續相的運動粘度(m7s) ， G是重力加速度 (9. 8m/s2)。 由(1)式可知，水粒徑a越小，則可以使粒子的移動速度(沉降速度)Vp越小，能 夠更長時間地抑制相分離。本發明中，目標是lPm以下(亞微細粒)、較好是500nm以下、 更好是100nm以下的水粒徑。 為了形成微小的水粒子，使水滴崩解即可。水滴的崩解機理一般認為如下。水滴 被噴射至流體中後，前端因表面張力而趨向於形成球狀。但是，排除靜止的流體時，在流體 的中心部形成滯留點(stagnation point)。該部分的壓力高於其他部分。該壓力可以通過 伯努利定理(2)求得。
P = ( o V2/2)1/2 (2) 如果該壓力P大於水滴的表面張力，則水滴自滯留點發生變形，最終崩解而形成 更小的水粒子。在這裡，形成自由表面的水的表面張力為72dyn/cm(估計輕油的表面張 力為約30dyn/cm)。例如，在輕油中存在直徑1 P m的水粒子時，該水粒子的內壓P為P = 408X 104dyn/cm2，比周圍的壓力高4bar。因此，如果施加該內壓以上的壓力，就可以破壞水 滴而形成微小的水粒子。 本發明的水乳液製造裝置中，為了破壞水滴而形成微小的水粒子，對油-水混合液加壓並使其從噴嘴噴射而與碰撞板碰撞。這樣的話，可以將所噴射的油-水混合液的動 能以接近100%的高效率轉化為壓力，能夠形成亞微細粒的水粒子。含這樣的微小的水粒子 的水乳液即使不含乳化劑，也可在長時間內不發生相分離。因此，本發明的水乳液製造裝置 可以與例如燃燒機器以直通方式並設。較好是反覆進行對油-水混合液加壓並使其從噴嘴 噴射而與碰撞板碰撞的操作，從而可以高效地形成更微小的水粒子，能夠在長時間內維持 水乳液。此外，本發明的水乳液製造裝置的機器結構簡單，因此可小型化，在大容量化的情 況下也不會導致裝置的複雜化。因此，本發明的水乳液製造裝置的性能價格比非常高。
下面，參照附圖對本發明的第一種實施方式進行說明。 圖1 (a)是本發明的第一種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖，圖1 (b)是 圖l(a)的俯視圖。該水乳化燃料製造裝置與鍋爐、熱電聯供系統、船舶或汽車的發動機等 並設，以直通方式向這些燃燒機器供給水乳化燃料。本發明的水乳化燃料製造裝置的基本 結構不論在與何種燃燒機器並設的情況下都幾乎沒有變化。 不鏽鋼製的水乳化容器10為貯留所製造的水乳化燃料的容器，呈例如圓筒狀。水 乳化容器10的形狀不限於圓筒狀，也可以是稜柱狀，還可以是立式或臥式。水乳化容器10 的容量可以根據所用的燃燒機器在1升左右的小容量至船舶用或發電用等的大容量的範 圍內任意地設定。 在水乳化容器10的頂部插入有將高壓的燃料-水混合液向水乳化容器10的內部 噴射的噴嘴11。噴嘴11的噴嘴口徑例如為0. 1 1. 0mm。噴嘴的安裝位置以及噴嘴口的 形狀、方向、數量等可以根據目的適當調整。還有，雖然未圖示，但可以設置單獨噴射燃料的 噴嘴和單獨噴射水的噴嘴。 在水乳化容器10內與噴嘴11相向地支承有碰撞板12，該碰撞板12用於使所噴射 的燃料-水混合液碰撞。噴嘴11的噴嘴口和碰撞板12的距離設定為1 50mm。該距離越 短，就越能夠抑制所噴射的燃料-水混合液的壓降。碰撞板12的形狀沒有特別限定，可以 採用例如平板狀、圓錐狀、球狀等形狀。平板狀的碰撞板12在將所噴射的燃料_水混合液 的動能轉化為壓力方面是有利的。圓錐狀或球狀的碰撞板12在使水粒子高效地分散於燃 料中方面是有利的。 噴嘴11上連接有混合液供給管道13。該混合液供給管道13上設有泵14和換向 閥15。混合液供給管道13直到混合槽16為止。在混合槽16設有混合機，混合燃料和水。 然後，通過泵13將燃料-水混合液加壓至5 40MPa。水乳化容器10為大容量時，可以通 過泵13將燃料-水混合液加壓至50Mpa以上。 在混合槽16的上遊連接有具備燃料供給電磁閥17的燃料供給管道18和具備水 供給電磁閥19的水供給管道20。 水乳化容器10上連接有循環管道21，可以使水乳化容器10內的水乳化燃料通過 換向閥15、泵14回到噴嘴11進行循環。循環管道21的中途設有攪拌機(未圖示)。
此外，可以根據需要在循環管道21的中途設置用於注入空氣的氣閥22。如果從氣 閥22注入空氣，則可以製造除微粒化的水之外還含有微粒化的空氣的水乳化燃料。如果這 樣的水乳化燃料噴霧至燃燒機器內，則溶存於水乳化燃料中的空氣瞬間膨脹而使燃料擴散 的作用增強，可以利用容易與空氣中的氧進行燃燒的燃料的油滴，所以可實現更接近完全 燃燒的燃燒，能夠有利於燃燒效率的提高和廢氣淨化。
還有，從氣閥的空氣注入不僅可用於水乳化燃料的製造，還可用於單獨的燃料的
改性。即，如果從氣閥將空氣注入燃料，使經加壓的燃料從噴嘴噴射而與碰撞板碰撞，將燃
料改性而使其含有微粒化的空氣，則可以通過燃燒機器內的空氣膨脹來利用容易與空氣中
的氧進行燃燒的燃料的油滴，所以能夠有利於燃燒效率的提高和廢氣淨化。 此外，對於除燃料以外的液體(水、混合水、清洗水、滅菌水等)，也可以採用從氣
閥將空氣注入液體中並使經加壓的液體從噴嘴噴射而與碰撞板碰撞的方法，製造含有微粒
化的空氣的液體。 在水乳化容器10的下遊連接有水乳化燃料供給管道23，水乳化燃料供給管道23 與鍋爐或汽車發動機等燃燒機器連接。該水乳化燃料供給管道23上設有壓力調整閥24和 捕集器25。捕集器25的底部通過回流管26與水乳化容器10的底部連接。回流管26上設 有泵27。 理想的是泵14、換向閥15、混合槽16、燃料供給電磁閥17和水供給電磁閥19通過 控制器30進行控制。通過控制器30處理的燃料和水的流量等數據根據需要被送至管理用 伺服器(未圖示)。 還有，本發明的水乳化燃料製造裝置可以是各機器一體化而成的一體型，也可以 是各機器分離的分離型。此外，結構更簡單的水乳化燃料製造裝置中，可以省去燃料供給電 磁閥17、燃料供給管道18、水供給電磁閥19、水供給管道20。該情況下，向水乳化容器18 內加入規定的混合比例的燃料-水混合物，通過循環管道(以及根據需要設於其中途的攪 拌機)使燃料_水混合物循環，同時進行噴射和碰撞，從而製造水乳化燃料。
下面，對該水乳化燃料製造裝置的動作進行說明。流量通過燃料供給電磁閥17得 到控制的燃料供給管道18的燃料和流量通過水供給電磁閥19得到控制的水供給管道20 的水以規定的流量比被供給至混合槽15。混合槽15中，燃料和水通過混合機被混合。燃 料_水混合液被從混合槽15送至泵14，並加壓至5 40MPa的壓力。經加壓的混合液被從 噴嘴11噴射，與碰撞板12碰撞。 本發明中，利用噴嘴11賦予燃料-水混合物的噴流比水粒子的內壓更高的動能， 該噴流與碰撞板12碰撞後，噴流的動能被轉化為壓力，水粒子(分散相)被超微粒化，分散 於燃料(連續相)中。水微粒的尺寸與噴射壓力相關，壓力越高，則可以形成越微小的水粒 子。本發明中，通過採用使燃料-水混合物的噴流與碰撞板12碰撞的方法，可以容易地形 成1 P m以下(亞微細粒)的尺寸的水粒子。 水乳化容器10內的上部空間成為所噴射的燃料和水混合的混合部。在混合部中， 通過與碰撞板12的碰撞而微粒化了的水粒子的周圍形成由噴霧狀的燃料形成的被膜。由 此，先生成由燃料形成的連續相中分散有由水粒子形成的分散相的水乳化燃料。所生成的 水乳化燃料被貯留於貯留部51。如果不發生相分離，則水乳化容器10內幾乎僅貯留水乳化 燃料。但是，如果形成含有膠束膠體化了的水粒子的燃料_水混合物，則滯留於貯留部51的 下部的滯留部52。滯留於滯留部52的含大尺寸的水粒子的水乳化燃料不適合在燃燒機器 啟動時使用，所以不將滯留部52的水乳化燃料向燃料機器供給。還有，圖l(a)和l(b)中， 水乳化容器10內未設有隔板，但因振動等而產生液體的紊流時可以設置隔板。
理想的是切換換向閥15，反覆進行使水乳化容器10內的水乳化燃料從循環管道 21通過泵14自噴嘴11噴射而與碰撞板12碰撞的操作。即，如果僅使燃料-水混合物的噴
6流與碰撞板12碰撞1次，則有時形成尺寸在1 y m以上的水粒子。此夕卜，即使是亞微細粒的 水粒子，經過一段時間後也會形成膠束膠體，尺寸達到lym以上。針對這一點，通過反覆進 行水乳化燃料的循環，可以使水乳化燃料中的水粒子更微小。除了如後所述供給新的燃料 和水的期間之外，循環管道21可以連續使用，也可以間歇使用。其結果是，可以長時間防止 燃料和水的相分離。 水乳化容器10內的水乳化燃料通過水乳化燃料供給管道23以直通方式被供給至 鍋爐或汽車發動機等燃燒機器。捕集器25可在水乳化容器10和燃燒機器的距離長而可能 會發生膠束膠體沉降的情況下根據需要設置。通過捕集器25捕集的膠束膠體通過泵27經 由回流管26回到水乳化容器10的滯留部51。由此，可防止因啟動時含膠束膠體化的水粒 子的水乳化燃料被供給至燃燒機器而引發的無法點火。 在水乳化容器10內，可以設置供給開始傳感器31和供給停止傳感器32。水乳化 容器10內的水乳化燃料因用於燃燒機器中而減少時，燃料的供給開始傳感器31開啟。其結 果是，換向閥15切換，燃料供給電磁閥17和水供給電磁閥19被打開，新的燃料和水在混合 槽16中混合，燃料-水混合液通過換向閥15和泵14從噴嘴11噴射而與碰撞板12碰撞， 生成新的水乳化燃料並貯留於水乳化容器10內。水乳化容器10內的水乳化燃料增加而達 到供給停止傳感器32的水平後，停止供給新的燃料和水。 下面，通過具備A重油用燃燒器的鍋爐進行燃燒試驗，加熱水。作為實施例，使用 通過本發明的水乳化燃料製造裝置以A重油水的比例為8:2的條件製成的水乳化燃 料，使其燃燒2小時。作為比較例，僅使用A重油作為燃料，使其燃燒2小時。該燃燒試驗 中，比較了鍋爐效率。 將鍋爐輸出功率設為Q1，熱供給量設為Q2，鍋爐效率n以 n = Ql/Q2 表示。Ql和Q2分別如下定義 Ql = Qw(Wt2-Wtl)， Qw為供水量[L/分鐘]，Wtl為入口水溫，Wt2為出口水溫；
Q2 = HuXGf， Hu為A重油的熱值，Gf為燃料流量，採用本實施例的水乳化燃料時為實際的燃料 流量Gf的0.8倍。 比較例中的A重油的燃料流量平均為9. 572L/h，入口水溫Wtl(平均值)為 16. 75。C，而出口水溫Wt2(平均值)為65. 75°C。該情況下，Ql/Q2如下
Ql/Q2 = Qw (65. 75—16. 75) /Hu X 9. 572
= 5. 119Qw/Hu。 實施例中的水乳化燃料的燃料流量平均為9. 786L/h，入口水溫Wtl (平均值)為 18. 4t:，而出口水溫Wt2(平均值)為64. (TC。該情況下，Ql/Q2如下
Ql/Q2 = Qw (64. 0—18. 4) /Hu X 9. 786 X 0. 8
= 5. 825Qw/Hu。 由上述的結果可知，採用水乳化燃料的情況下，與採用A重油的情況相比，獲得 5. 825/5. 119 = 1. 137、即約14%的效率提升。 此外，還確認了已知為採用水乳化燃料的優點的二氧化碳和NOx、烴(HC)的減少效果。同樣地，採用以輕油水的比例為8 : 2的條件製成的水乳化燃料或者僅採用輕
油通過發動機進行燃燒試驗的情況下，也確認了基於水乳化燃料的效率提升和二氧化碳及
N0x、烴(HC)的減少效果。 以上，對使用本發明的裝置製造重油-水類或輕油-水類的水乳化燃料的例子進 行了說明，但可以考慮各種應用。例如，重油-水類或輕油-水類中，可以將水的混合比例 提高至50 % 。此外，不限於重油_水類或輕油_水類，還可以製造重油_水_甘油類或輕 油-水-甘油類的水乳化燃料。甘油作為BDF燃料的副產物生成，目前無法有效利用而進 行焚燒處理，但如果採用本發明的裝置，則還可以實現作為含甘油的水乳化燃料的有效利 用。因為甘油溶於水，所以將燃料與水和甘油混合後供給即可。另外，不限於重油或輕油等 燃料，可以使用各種油分製造水乳液。 下面，對本發明的另一種實施方式的水乳化燃料製造裝置進行說明。 圖2(a)是本發明的第二種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖，圖2(b)是
沿圖2(a)的B-B'線的剖面圖。 所製造的水乳化燃料貯留於水乳化容器100的內部的貯留部101。在水乳化容 器100內的液體中，設有支承於支承體111的噴嘴112及與其相向配置的碰撞板113。如 圖2(b)所示，4組噴嘴112及碰撞板113以90°的間隔配置於圓周上。此外，包含4組噴 嘴112及碰撞板113的單元設置上下2段。通過如上所述設置總計8組噴嘴112及碰撞板 113，實現了水乳化燃料的製造的高效化。此外，如圖2(b)的下部所示，如果對應於噴嘴112 稍稍傾斜地配置1個或1個以上的碰撞板113，則可以使水乳化容器100內的液體中產生渦 流，從而實現良好的攪拌。 圖2(a)中示出了擇一使用的3種燃料-水供給體系Fl、F2、F3。對它們在後進行 說明。 配置於水乳化容器100內的液體中的噴嘴112與混合液供給管道121連接。使用 第一燃料_水供給體系Fl或第二燃料_水供給體系F2時，在混合液供給管道121的上遊 設置高壓泵122。該高壓泵122通過電動機123驅動。 使用第一燃料-水供給體系Fl時，將來自燃料供給管道131的燃料和來自水供給
管道132的水在混合槽133中混合後，將該燃料_水混合液通過高壓泵122加壓，經混合液
供給管道121從噴嘴112噴射，使其與碰撞板113碰撞，從而製造水乳化燃料。 使用第二燃料-水供給體系F2時，在罐135內預先混合燃料和水，將該燃料_水
混合液通過高壓泵122加壓，經混合液供給管道121從噴嘴112噴射，使其與碰撞板113碰
撞，從而製造水乳化燃料。 另一方面，使用第三燃料-水供給體系F3時，將使水乳化容器100內的液體循環 的循環管道125與混合液供給管道121連接，在循環管道125上設置高壓泵126。該高壓泵 126通過電動機127驅動。使用第三燃料-水供給體系F3時，測量來自燃料供給管道136 的燃料和來自水供給管道137的水後直接加入水乳化容器100中，將該燃料-水混合液通 過高壓泵126加壓，經循環管道125和混合液供給管道121從噴嘴112噴射，使其與碰撞板 113碰撞，從而製造水乳化燃料。持續該循環運轉，直至製成適合於燃燒的水乳化燃料。
還有，使用第一燃料-水供給體系Fl或第二燃料-水供給體系F2時，也可以在使
8用設於混合液供給管道121的上遊的高壓泵122的同時，並用設於循環管道125的高壓泵126。 通過如上的運轉製成的水乳化燃料通過水乳化燃料供給管道141被供給至發動
機或鍋爐等燃燒機器。還有，停止製造水乳化燃料的運轉後，較好是通過攪拌裝置142攪拌
水乳化容器100內的液體，從而保持水乳化燃料的混合率恆定。攪拌裝置142通過電動機
143驅動。圖2(a)中，使用螺杆作為攪拌裝置142，也可以使用低壓泵代替螺杆。 圖3是本發明的第三種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖。該裝置中，以
手動方式進行用於供給燃料和水的閥門操作和泵的運轉。該裝置是製造少量的水乳化燃料
時所用的低價的裝置。 所製造的水乳化燃料貯留於水乳液容器200的內部的貯留部201。在水乳化容器200內的液體中，設有支承於支承體211的噴嘴212及與其相向配置的碰撞板213。水乳化容器200上連接有具備手動閥222的燃料供給管道221。在水乳化容器200的側面安裝有刻度計223。使用者在觀察刻度計223的同時供給燃料，直至規定的燃料線(0L)。
水乳化容器200的上部設有水罐230。水罐230上連接有具備手動閥232的水供給管道231。在水罐230的側面安裝有刻度計233。使用者在觀察刻度計233的同時供給水，直至規定的水線(0L)。水罐230隔著手動閥234與水乳化容器200連接。
水乳化容器200的下部設有通過電動機252驅動的高壓泵251。使用者打開高壓泵251使其運作的同時，打開手動閥234逐次少量地供給水，水乳化容器200內的液面達到規定的水線(WL)後，關閉手動閥234。 水乳化容器200內的液體通過高壓泵251加壓，經循環管道253從噴嘴212噴射，與碰撞板213碰撞，從而製成水乳化燃料。持續該循環運轉，直至製成適合於燃燒的水乳化燃料。所製成的水乳化燃料通過水乳化燃料供給管道255被供給至鍋爐等燃燒機器。
即使停止製造水乳化燃料的運轉，只要通過攪拌用的低壓泵254對水乳化容器200內的液體進行吸入和吐出來攪拌，也可以使用水乳化燃料。 還有，如果使用沉降延遲劑，則可以延緩水粒子的沉降，所以也可以減少或省去採用低壓泵254的攪拌。作為沉降延遲劑，可以使用廢機油或廢食用油。沉降延遲劑的添加量在水乳化燃料的0. 2 1%的範圍內根據燃料和水混合率設定。例如，以30%的水混合率使用A重油的情況下，沉降延遲劑的添加量設定為約O. 5%。沉降延遲劑可以直接加入水乳化容器200中，也可以預先加入燃料罐中。 圖4(a)是本發明的第四種實施方式的水乳化燃料製造裝置的結構圖，圖4(b)是圖4(a)的俯視圖。該裝置是具有2個水乳化容器的串聯型的裝置，通過自動控制切換這些水乳化容器來進行運轉。該裝置與例如水乳化燃料的使用量多的鍋爐等並設。
所製造的水乳化燃料貯留於2個水乳液容器300A、300B的內部的貯留部。在2個水乳化容器300A、300B內的液體中，分別設有支承於支承體311的噴嘴312及與其相向配置的碰撞板313。與圖2(a)同樣，包含噴嘴112及碰撞板113的單元設置上下2段。
燃料從燃料供給管道331經流量計332被供給至任一個水乳化容器。水從水供給管道333經流量計334被供給至任一個水乳化容器。各水乳化容器300A、300B內的液量通過液面傳感器302A、302B監控。在水乳化容器300A、300B的下部設有與水乳化容器300A、300B的循環管道355連
9接的高壓泵351。該高壓泵351通過電動機352驅動。水乳化容器內的液體通過高壓泵351 加壓，經循環管道355從噴嘴312噴射，與碰撞板313碰撞，從而製成水乳化燃料。水乳化容 器300A、300B的水乳化燃料通過低壓泵356攪拌，均勻混合。還有，為了進行簡化，圖4(a) 省去了用於低壓泵356對水乳化容器的水乳化燃料進行吸引和吐出的管道。此外，可以使 用螺杆等攪拌機代替低壓泵356。 水乳化容器300A、300B的水乳化燃料經由水乳化燃料供給管道361、流量計362、 帶攪拌機的捕集器363被供給至發動機或鍋爐等燃燒機器。將水乳化燃料供給至發動機 時，使來自發動機的回流燃料返回捕集器363。通過捕集器363捕集的水乳化燃料經回流管 366回到水乳化容器300A、300B。 各種機器通過控制器370控制。控制器370包括倒相器371等。控制器370的動 作條件從操作面板372輸入。 以下，對本實施方式的水乳化燃料製造裝置的動作的一例進行說明。
首先，向一方的水乳化容器300A供給燃料。通過液面傳感器302A檢出燃料達到 規定水平後，停止燃料供給。與此同時，驅動高壓泵351，開始水的供給。燃料供給和水供給 的開始和停止通過控制器370進行程序控制。 使水乳化容器300A內的液體循環的同時，使經高壓泵351加壓的液體從噴嘴312 噴射，使其與碰撞板313碰撞，從而製造水乳化燃料。還有，使用C重油等粘度高的燃料或者 將水乳化燃料製造裝置與水的粒徑可較大的爐、大型發動機和大型鍋爐等並設的情況下， 並不需要使水乳化容器內的液體一直循環。 通過2個水乳化容器300A、300B交替地進行用於製造水乳化燃料的運轉。從2個 水乳化容器300A、300B向燃燒機器的乳化燃料的供給也交替地進行。 泵、電動機、電磁閥和倒相器等的運轉和管理、採用流量計和壓力計等的測量以及
數據傳輸等通過控制器370進行控制。各種數據根據需要被送至管理用伺服器。 還有，圖4(a)和(b)中，使用2個水乳化容器，也可以根據需要使用3個以上的水
乳化容器。此外，雖然未圖示，但在緊急停止時和為了保養而停止時，可以切換成使用普通
燃料的管道。 圖5是本發明的第五種實施方式的分散配置的水乳化燃料製造裝置的結構圖。該 裝置是將分散配置的2個水乳化容器400A、400B串聯連接而得的裝置。該裝置與沒有設置 圖4(a)和(b)中圖示的一體型的裝置的空間且燃料使用量較多的船舶發動機等並設。
燃料罐431的燃料也可以經燃料供給管道432 、旁通換向閥461 、 462直接供給至船 舶發動機等燃燒機器460，進行與以往同樣的燃燒。 製造水乳化燃料的情況下，切換旁通換向閥461、462。燃料罐431的燃料也可以經 燃料供給管道432、旁通換向閥461、流量計433被送至混合槽440。水罐435的水經水供 給管道436、流量計437被送至混合槽440。串聯方式中，與從燃料罐431供給的燃料量成 比例地調節從水罐435供給的水量。在混合槽440中混合了的燃料_水混合液依次通過第 一通路的高壓泵451、第一通路的水乳化容器400A、第二通路的高壓泵452、第二通路的水 乳化容器400B。在2個水乳化容器400A、400B內的液體中，分別設有支承於支承體411的 噴嘴412及與其相向配置的碰撞板413。經高壓泵451加壓的燃料-水混合液在水乳化容 器400A內從噴嘴412噴射，與碰撞板413碰撞，從而製成水乳化燃料。然後，流出水乳化容器400A並經高壓泵451加壓的水乳化燃料在水乳化容器400A內從噴嘴412噴射，與碰撞 板413碰撞，從而製成含更細粒子的水乳化燃料。 所製成的水乳化燃料經旁通換向閥462、捕集器465被供給至燃燒機器460進行燃 燒。燃燒機器460為發動機的情況下，回流燃料被送回至捕集器465。 泵、電動機、電磁閥和倒相器等的運轉和管理、採用流量計和壓力計等的測量以及 數據傳輸等通過控制器470進行控制。 大型的船舶發動機採用粘度高且比重大的C重油等燃料，乳液製造後水粒子的沉 降也較慢，水粒子的尺寸為5 10 ii m左右就可以使用。因此，通過將多個水乳化容器400A、 400B串聯連接，可以高效地製造水乳化燃料。 圖6是本發明的第五種實施方式的變形例的分散配置的水乳化燃料製造裝置的 結構圖。該裝置具有除了通過高壓泵451使分散配置的2個水乳化容器400A、400B的液體 循環來製造水乳化燃料以外與圖5的裝置同樣的結構。 圖7是本發明的第六種實施方式的單程型的水乳化燃料製造裝置的結構圖。該裝 置中，僅將燃料-水混合液噴射1次來製造水乳化燃料。該裝置與水乳化燃料的水粒子的尺 寸可以不太均一的發動機、鍋爐、爐等燃燒裝置並設。該裝置儘可能接近燃燒裝置地配置， 所製成的水乳化燃料直接在燃燒裝置中進行燃燒。 燃料也可以經燃料供給管道531、流量計532、旁通換向閥561、562直接供給至燃 燒機器560，進行與以往同樣的燃燒。 製造水乳化燃料的情況下，切換旁通換向閥561、562。燃料經燃料供給管道531、 流量計532、旁通換向閥561供給，水經水供給管道535、流量計536供給，燃料-水混合液 通過高壓泵551加壓，被送至水乳化容器500。在水乳化容器500內的液體中，設有支承於 支承體511的噴嘴512及與其相向配置的碰撞板513。經高壓泵551加壓的燃料-水混合 液在水乳化容器500內從噴嘴512噴射，與碰撞板513碰撞，從而製成水乳化燃料。所製成 的水乳化燃料經旁通換向閥562被供給至燃燒機器560進行燃燒。泵、電動機、電磁閥和倒 相器等的運轉和管理、採用流量計和壓力計等的測量以及數據傳輸等通過控制器570進行 控制。 還有，水乳化容器500上可連接有循環管道521。此外，可以將來自發動機的回流 燃料經回流管道563送回水乳化容器500。
權利要求
一種水乳液製造裝置，其特徵在於，包括水乳液容器；泵，該泵用於對油-水混合液進行加壓；噴嘴，該噴嘴用於將從所述泵供給的油-水混合液噴射至所述水乳液容器內；碰撞板，該碰撞板在所述水乳液容器內與所述噴嘴相向地設置，用於使從所述噴嘴噴射的油-水混合液碰撞。
2. 如權利要求1所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，具有循環管道，該循環管道用於 將貯留於所述水乳化容器內的水乳液通過所述泵從所述噴嘴噴射。
3. 如權利要求1所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，在所述泵的上遊具有用於混合 油和水的混合槽。
4. 如權利要求1所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，在所述循環管道上設有用於注 入空氣的氣閥。
5. 如權利要求l所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，所述泵的壓力在5MPa以上，所述 噴嘴的噴嘴孔和所述碰撞板的距離為1 50mm。
6. 如權利要求1所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，所述噴嘴和碰撞板設於所述水 乳化容器內的液面上方。
7. 如權利要求1所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，所述噴嘴和碰撞板設於所述水 乳化容器內的液體中。
8. 如權利要求1所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，以可切換的方式設有多個水乳 化容器。
9. 如權利要求1所述的水乳液製造裝置，其特徵在於，以串聯方式設有多個水乳化容器。
10. —種水乳液的製造方法，其特徵在於，使經加壓的油-水混合液從噴嘴噴射，使其 與碰撞板碰撞。
全文摘要
一種水乳液製造裝置，其特徵在於，包括水乳液容器；泵，該泵用於對油-水混合液進行加壓；噴嘴，該噴嘴用於將從所述泵供給的油-水混合液噴射至所述水乳液容器內；碰撞板，該碰撞板在所述水乳液容器內與所述噴嘴相向地設置，用於使從所述噴嘴噴射的油-水混合液碰撞。
文檔編號C10L1/32GK101765743SQ20088010045
公開日2010年6月30日 申請日期2008年7月23日 優先權日2007年7月23日
發明者宮本正夫, 木島裕則, 田口正, 鹽出敬二郎 申請人:大和綜合環境株式會社