專利名稱：水乳液制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造水乳液、例如水乳化燃料的裝置。
背景技術(shù)：
已知油包水型(W/0型)的水乳化燃料根據(jù)如下的原理進(jìn)行燃燒。即，水乳化燃料 被噴霧至燃燒機(jī)器內(nèi)后，燃料的油滴受熱而燃燒的同時(shí)，油滴中所含的水粒子接受輻射熱 而被加熱，達(dá)到沸點(diǎn)而發(fā)生微爆，使周圍的油滴二次微?；Ｓ纱?，燃料瞬間超微粒化，因 而與空氣的接觸面積增大，實(shí)現(xiàn)接近于完全燃燒的燃燒，抑制燃燒廢氣中的未燃燒碳和NOx 的產(chǎn)生。此外，由于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(jié)能效果。 目前，制造燃料(重油、輕油、煤油、BDF、汽油)和水的二相類的水乳化燃料時(shí)主要 采用如下的方法將燃料和水的混合物通過螺桿、混合機(jī)、剪切、超聲波均化器等以機(jī)械方 式攪拌，使水的微粒(分散相)分散于燃料(連續(xù)相)中。 例如，專利文獻(xiàn)1中記載有一種乳化燃料制造裝置，該裝置包括噴嘴，該噴嘴用 于在向攪拌容器的周向噴射含燃料和水的混合液的同時(shí)，在攪拌容器內(nèi)的混合液中形成第 一渦流；攪拌葉片，該攪拌葉片用于在第一渦流的下方形成直徑比第一渦流小的第二渦流。
因?yàn)樗蝗苡谌剂?、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(fā) 生相分離。以機(jī)械方式攪拌含燃料和水的混合液的方法存在如下的缺點(diǎn)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(shí)間內(nèi)凝集、沉降而引發(fā)相分離。如 上所述發(fā)生了相分離的水乳化燃料特別是在啟動(dòng)時(shí)無法作為燃料使用。于是，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(jī)械方式的攪拌的裝置大且復(fù)雜，裝置價(jià)格昂貴。此外，由于使用乳 化劑，因此在性能價(jià)格比方面不利。而且，即使使用乳化劑，也可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生燃料 和水的相分離，實(shí)際中難以與燃燒機(jī)器以直通方式并設(shè)攪拌裝置。 另一方面，專利文獻(xiàn)2中記載了一種乳液制造裝置，該裝置包括水噴嘴，該噴嘴 配置于混合攪拌室的一端，用于噴射加壓水；燃料噴嘴，該噴嘴與水噴嘴相向地配置于混合 攪拌室的另 一端，用于噴射加壓燃料。 但是，由于從相向的2個(gè)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(rèn)為不可能制造使微小的水粒子分散于燃料中而得的水乳液。 專利文獻(xiàn)1 :日本專利特開2006-111666號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 :日本專利特開平6-42734號(hào)公報(bào) 發(fā)明的揭示 本發(fā)明的目的在于提供一種水乳液制造裝置，該裝置的機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單而可小型 化，且可在不使用乳化劑的情況下低成本地制造使微小的水粒子分散于油中而得的水乳 液，能夠與燃燒機(jī)器等以直通方式并設(shè)。
本發(fā)明的水乳液制造裝置的特征在于，包括水乳化容器；泵，該泵用于對(duì)油_水混合液進(jìn)行加壓；噴嘴，該噴嘴用于將從所述泵供給的油-水混合液噴射至所述水乳化容 器內(nèi)；碰撞板，該碰撞板在所述水乳化容器內(nèi)與所述噴嘴相向地設(shè)置，用于使從所述噴嘴噴 射的油-水混合液碰撞。
附圖的簡單說明

圖1(a)是本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖1(b)是 圖1(a)的俯視圖。 圖2(a)是本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2(b)是 沿圖2(a)的B-B'線的剖面圖。 圖3是本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。 圖4(a)是本發(fā)明的第四種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖4(b)是
圖4(a)的俯視圖。 圖5是本發(fā)明的第五種實(shí)施方式的分散配置的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明的第五種實(shí)施方式的變形例的分散配置的水乳化燃料制造裝置的 結(jié)構(gòu)圖。 圖7是本發(fā)明的第六種實(shí)施方式的單程(one-pass)型的水乳化燃料制造裝置的 結(jié)構(gòu)圖。 實(shí)施發(fā)明的最佳方式 對(duì)與本發(fā)明的水乳液制造裝置相關(guān)的理論進(jìn)行說明。 由背景技術(shù)的說明可知，如果可以使微小的水粒子分散于燃料中，則理論上即使 不使用乳化劑(表面活性劑)也可以制造穩(wěn)定的水乳液。作為其理論根據(jù)，可以通過表示 粒子的移動(dòng)速度(沉降速度)的斯托克斯公式(1)近似地進(jìn)行說明。
Vp = a2X (p 0-p》XG/18X p 。Xv (1) 在這里，Vp是粒子的移動(dòng)速度(m/s) ， a是(水的)粒徑(m) ， P 。是連續(xù)相的密 度(kg/m3) ， P工是分散相的密度(kg/m3) ， v是連續(xù)相的運(yùn)動(dòng)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(dòng)速度(沉降速度)Vp越小，能 夠更長時(shí)間地抑制相分離。本發(fā)明中，目標(biāo)是lPm以下(亞微細(xì)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(jī)理一般認(rèn)為如下。水滴 被噴射至流體中后，前端因表面張力而趨向于形成球狀。但是，排除靜止的流體時(shí)，在流體 的中心部形成滯留點(diǎn)(stagnation point)。該部分的壓力高于其他部分。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大于水滴的表面張力，則水滴自滯留點(diǎn)發(fā)生變形，最終崩解而形成 更小的水粒子。在這里，形成自由表面的水的表面張力為72dyn/cm(估計(jì)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(shí)，該水粒子的內(nèi)壓P為P = 408X 104dyn/cm2，比周圍的壓力高4bar。因此，如果施加該內(nèi)壓以上的壓力，就可以破壞水 滴而形成微小的水粒子。 本發(fā)明的水乳液制造裝置中，為了破壞水滴而形成微小的水粒子，對(duì)油-水混合液加壓并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(dòng) 能以接近100%的高效率轉(zhuǎn)化為壓力，能夠形成亞微細(xì)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(shí)間內(nèi)不發(fā)生相分離。因此，本發(fā)明的水乳液制造裝置 可以與例如燃燒機(jī)器以直通方式并設(shè)。較好是反復(fù)進(jìn)行對(duì)油-水混合液加壓并使其從噴嘴 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(shí)間內(nèi)維持 水乳液。此外，本發(fā)明的水乳液制造裝置的機(jī)器結(jié)構(gòu)簡單，因此可小型化，在大容量化的情 況下也不會(huì)導(dǎo)致裝置的復(fù)雜化。因此，本發(fā)明的水乳液制造裝置的性能價(jià)格比非常高。
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的第一種實(shí)施方式進(jìn)行說明。 圖1 (a)是本發(fā)明的第一種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖1 (b)是 圖l(a)的俯視圖。該水乳化燃料制造裝置與鍋爐、熱電聯(lián)供系統(tǒng)、船舶或汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)等 并設(shè)，以直通方式向這些燃燒機(jī)器供給水乳化燃料。本發(fā)明的水乳化燃料制造裝置的基本 結(jié)構(gòu)不論在與何種燃燒機(jī)器并設(shè)的情況下都幾乎沒有變化。 不銹鋼制的水乳化容器10為貯留所制造的水乳化燃料的容器，呈例如圓筒狀。水 乳化容器10的形狀不限于圓筒狀，也可以是棱柱狀，還可以是立式或臥式。水乳化容器10 的容量可以根據(jù)所用的燃燒機(jī)器在1升左右的小容量至船舶用或發(fā)電用等的大容量的范 圍內(nèi)任意地設(shè)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(nèi)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(shù)量等可以根據(jù)目的適當(dāng)調(diào)整。還有，雖然未圖示，但可以設(shè)置單獨(dú)噴射燃料的 噴嘴和單獨(dú)噴射水的噴嘴。 在水乳化容器10內(nèi)與噴嘴11相向地支承有碰撞板12，該碰撞板12用于使所噴射 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(shè)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 采用例如平板狀、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(dòng)能轉(zhuǎn)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于燃 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(shè)有泵14和換向 閥15?；旌弦汗┙o管道13直到混合槽16為止。在混合槽16設(shè)有混合機(jī)，混合燃料和水。 然后，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(shí)，可以通 過泵13將燃料-水混合液加壓至50Mpa以上。 在混合槽16的上游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(huán)管道21，可以使水乳化容器10內(nèi)的水乳化燃料通過 換向閥15、泵14回到噴嘴11進(jìn)行循環(huán)。循環(huán)管道21的中途設(shè)有攪拌機(jī)(未圖示)。
此外，可以根據(jù)需要在循環(huán)管道21的中途設(shè)置用于注入空氣的氣閥22。如果從氣 閥22注入空氣，則可以制造除微?；乃膺€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(jī)器內(nèi)，則溶存于水乳化燃料中的空氣瞬間膨脹而使燃料擴(kuò)散 的作用增強(qiáng)，可以利用容易與空氣中的氧進(jìn)行燃燒的燃料的油滴，所以可實(shí)現(xiàn)更接近完全 燃燒的燃燒，能夠有利于燃燒效率的提高和廢氣凈化。
還有，從氣閥的空氣注入不僅可用于水乳化燃料的制造，還可用于單獨(dú)的燃料的
改性。即，如果從氣閥將空氣注入燃料，使經(jīng)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(jī)器內(nèi)的空氣膨脹來利用容易與空氣中
的氧進(jìn)行燃燒的燃料的油滴，所以能夠有利于燃燒效率的提高和廢氣凈化。 此外，對(duì)于除燃料以外的液體(水、混合水、清洗水、滅菌水等)，也可以采用從氣
閥將空氣注入液體中并使經(jīng)加壓的液體從噴嘴噴射而與碰撞板碰撞的方法，制造含有微粒
化的空氣的液體。 在水乳化容器10的下游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(fā)動(dòng)機(jī)等燃燒機(jī)器連接。該水乳化燃料供給管道23上設(shè)有壓力調(diào)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?；亓鞴?6上設(shè) 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(jìn)行控制。通過控制器30處理的燃料和水的流量等數(shù)據(jù)根據(jù)需要被送至管理用 服務(wù)器(未圖示)。 還有，本發(fā)明的水乳化燃料制造裝置可以是各機(jī)器一體化而成的一體型，也可以 是各機(jī)器分離的分離型。此外，結(jié)構(gòu)更簡單的水乳化燃料制造裝置中，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(nèi)加入規(guī)定的混合比例的燃料-水混合物，通過循環(huán)管道(以及根據(jù)需要設(shè)于其中途的攪 拌機(jī))使燃料_水混合物循環(huán)，同時(shí)進(jìn)行噴射和碰撞，從而制造水乳化燃料。
下面，對(duì)該水乳化燃料制造裝置的動(dòng)作進(jìn)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(guī)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(jī)被混合。燃 料_水混合液被從混合槽15送至泵14，并加壓至5 40MPa的壓力。經(jīng)加壓的混合液被從 噴嘴11噴射，與碰撞板12碰撞。 本發(fā)明中，利用噴嘴11賦予燃料-水混合物的噴流比水粒子的內(nèi)壓更高的動(dòng)能， 該噴流與碰撞板12碰撞后，噴流的動(dòng)能被轉(zhuǎn)化為壓力，水粒子(分散相)被超微?；稚?于燃料(連續(xù)相)中。水微粒的尺寸與噴射壓力相關(guān)，壓力越高，則可以形成越微小的水粒 子。本發(fā)明中，通過采用使燃料-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(xì)粒)的尺寸的水粒子。 水乳化容器10內(nèi)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?；说乃Ｗ拥闹車纬捎蓢婌F狀的燃料形成的被膜。由 此，先生成由燃料形成的連續(xù)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 水乳化燃料被貯留于貯留部51。如果不發(fā)生相分離，則水乳化容器10內(nèi)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，則滯留于貯留部51的 下部的滯留部52。滯留于滯留部52的含大尺寸的水粒子的水乳化燃料不適合在燃燒機(jī)器 啟動(dòng)時(shí)使用，所以不將滯留部52的水乳化燃料向燃料機(jī)器供給。還有，圖l(a)和l(b)中， 水乳化容器10內(nèi)未設(shè)有隔板，但因振動(dòng)等而產(chǎn)生液體的紊流時(shí)可以設(shè)置隔板。
理想的是切換換向閥15，反復(fù)進(jìn)行使水乳化容器10內(nèi)的水乳化燃料從循環(huán)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(shí)形成尺寸在1 y m以上的水粒子。此夕卜，即使是亞微細(xì)粒的 水粒子，經(jīng)過一段時(shí)間后也會(huì)形成膠束膠體，尺寸達(dá)到lym以上。針對(duì)這一點(diǎn)，通過反復(fù)進(jìn) 行水乳化燃料的循環(huán)，可以使水乳化燃料中的水粒子更微小。除了如后所述供給新的燃料 和水的期間之外，循環(huán)管道21可以連續(xù)使用，也可以間歇使用。其結(jié)果是，可以長時(shí)間防止 燃料和水的相分離。 水乳化容器10內(nèi)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(fā)動(dòng)機(jī)等燃燒機(jī)器。捕集器25可在水乳化容器10和燃燒機(jī)器的距離長而可能 會(huì)發(fā)生膠束膠體沉降的情況下根據(jù)需要設(shè)置。通過捕集器25捕集的膠束膠體通過泵27經(jīng) 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(dòng)時(shí)含膠束膠體化的水粒 子的水乳化燃料被供給至燃燒機(jī)器而引發(fā)的無法點(diǎn)火。 在水乳化容器10內(nèi)，可以設(shè)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(nèi)的水乳化燃料因用于燃燒機(jī)器中而減少時(shí)，燃料的供給開始傳感器31開啟。其結(jié) 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并貯留于水乳化容器10內(nèi)。水乳化容器10內(nèi)的水乳化燃料增加而達(dá) 到供給停止傳感器32的水平后，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(jìn)行燃燒試驗(yàn)，加熱水。作為實(shí)施例，使用 通過本發(fā)明的水乳化燃料制造裝置以A重油水的比例為8:2的條件制成的水乳化燃 料，使其燃燒2小時(shí)。作為比較例，僅使用A重油作為燃料，使其燃燒2小時(shí)。該燃燒試驗(yàn) 中，比較了鍋爐效率。 將鍋爐輸出功率設(shè)為Q1，熱供給量設(shè)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，采用本實(shí)施例的水乳化燃料時(shí)為實(shí)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(shí)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(jié)果可知，采用水乳化燃料的情況下，與采用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(rèn)了已知為采用水乳化燃料的優(yōu)點(diǎn)的二氧化碳和NOx、烴(HC)的減少效果。同樣地，采用以輕油水的比例為8 : 2的條件制成的水乳化燃料或者僅采用輕
油通過發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行燃燒試驗(yàn)的情況下，也確認(rèn)了基于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(duì)使用本發(fā)明的裝置制造重油-水類或輕油-水類的水乳化燃料的例子進(jìn) 行了說明，但可以考慮各種應(yīng)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，不限于重油_水類或輕油_水類，還可以制造重油_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(chǎn)物生成，目前無法有效利用而進(jìn) 行焚燒處理，但如果采用本發(fā)明的裝置，則還可以實(shí)現(xiàn)作為含甘油的水乳化燃料的有效利 用。因?yàn)楦视腿苡谒詫⑷剂吓c水和甘油混合后供給即可。另外，不限于重油或輕油等 燃料，可以使用各種油分制造水乳液。 下面，對(duì)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置進(jìn)行說明。 圖2(a)是本發(fā)明的第二種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2(b)是
沿圖2(a)的B-B'線的剖面圖。 所制造的水乳化燃料貯留于水乳化容器100的內(nèi)部的貯留部101。在水乳化容 器100內(nèi)的液體中，設(shè)有支承于支承體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°的間隔配置于圓周上。此外，包含4組噴 嘴112及碰撞板113的單元設(shè)置上下2段。通過如上所述設(shè)置總計(jì)8組噴嘴112及碰撞板 113，實(shí)現(xiàn)了水乳化燃料的制造的高效化。此外，如圖2(b)的下部所示，如果對(duì)應(yīng)于噴嘴112 稍稍傾斜地配置1個(gè)或1個(gè)以上的碰撞板113，則可以使水乳化容器100內(nèi)的液體中產(chǎn)生渦 流，從而實(shí)現(xiàn)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(duì)它們?cè)诤筮M(jìn)行 說明。 配置于水乳化容器100內(nèi)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(shí)，在混合液供給管道121的上游 設(shè)置高壓泵122。該高壓泵122通過電動(dòng)機(jī)123驅(qū)動(dòng)。 使用第一燃料-水供給體系Fl時(shí)，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中混合后，將該燃料_水混合液通過高壓泵122加壓，經(jīng)混合液
供給管道121從噴嘴112噴射，使其與碰撞板113碰撞，從而制造水乳化燃料。 使用第二燃料-水供給體系F2時(shí)，在罐135內(nèi)預(yù)先混合燃料和水，將該燃料_水
混合液通過高壓泵122加壓，經(jīng)混合液供給管道121從噴嘴112噴射，使其與碰撞板113碰
撞，從而制造水乳化燃料。 另一方面，使用第三燃料-水供給體系F3時(shí)，將使水乳化容器100內(nèi)的液體循環(huán) 的循環(huán)管道125與混合液供給管道121連接，在循環(huán)管道125上設(shè)置高壓泵126。該高壓泵 126通過電動(dòng)機(jī)127驅(qū)動(dòng)。使用第三燃料-水供給體系F3時(shí)，測量來自燃料供給管道136 的燃料和來自水供給管道137的水后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(jīng)循環(huán)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，從而制造水乳化燃料。持續(xù)該循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至制成適合于燃燒的水乳化燃料。
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(shí)，也可以在使
8用設(shè)于混合液供給管道121的上游的高壓泵122的同時(shí)，并用設(shè)于循環(huán)管道125的高壓泵126。 通過如上的運(yùn)轉(zhuǎn)制成的水乳化燃料通過水乳化燃料供給管道141被供給至發(fā)動(dòng)
機(jī)或鍋爐等燃燒機(jī)器。還有，停止制造水乳化燃料的運(yùn)轉(zhuǎn)后，較好是通過攪拌裝置142攪拌
水乳化容器100內(nèi)的液體，從而保持水乳化燃料的混合率恒定。攪拌裝置142通過電動(dòng)機(jī)
143驅(qū)動(dòng)。圖2(a)中，使用螺桿作為攪拌裝置142，也可以使用低壓泵代替螺桿。 圖3是本發(fā)明的第三種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。該裝置中，以
手動(dòng)方式進(jìn)行用于供給燃料和水的閥門操作和泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。該裝置是制造少量的水乳化燃料
時(shí)所用的低價(jià)的裝置。 所制造的水乳化燃料貯留于水乳液容器200的內(nèi)部的貯留部201。在水乳化容器200內(nèi)的液體中，設(shè)有支承于支承體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(dòng)閥222的燃料供給管道221。在水乳化容器200的側(cè)面安裝有刻度計(jì)223。使用者在觀察刻度計(jì)223的同時(shí)供給燃料，直至規(guī)定的燃料線(0L)。
水乳化容器200的上部設(shè)有水罐230。水罐230上連接有具備手動(dòng)閥232的水供給管道231。在水罐230的側(cè)面安裝有刻度計(jì)233。使用者在觀察刻度計(jì)233的同時(shí)供給水，直至規(guī)定的水線(0L)。水罐230隔著手動(dòng)閥234與水乳化容器200連接。
水乳化容器200的下部設(shè)有通過電動(dòng)機(jī)252驅(qū)動(dòng)的高壓泵251。使用者打開高壓泵251使其運(yùn)作的同時(shí)，打開手動(dòng)閥234逐次少量地供給水，水乳化容器200內(nèi)的液面達(dá)到規(guī)定的水線(WL)后，關(guān)閉手動(dòng)閥234。 水乳化容器200內(nèi)的液體通過高壓泵251加壓，經(jīng)循環(huán)管道253從噴嘴212噴射，與碰撞板213碰撞，從而制成水乳化燃料。持續(xù)該循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至制成適合于燃燒的水乳化燃料。所制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(jī)器。
即使停止制造水乳化燃料的運(yùn)轉(zhuǎn)，只要通過攪拌用的低壓泵254對(duì)水乳化容器200內(nèi)的液體進(jìn)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采用低壓泵254的攪拌。作為沉降延遲劑，可以使用廢機(jī)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%的范圍內(nèi)根據(jù)燃料和水混合率設(shè)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(shè)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(yù)先加入燃料罐中。 圖4(a)是本發(fā)明的第四種實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖4(b)是圖4(a)的俯視圖。該裝置是具有2個(gè)水乳化容器的串聯(lián)型的裝置，通過自動(dòng)控制切換這些水乳化容器來進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。該裝置與例如水乳化燃料的使用量多的鍋爐等并設(shè)。
所制造的水乳化燃料貯留于2個(gè)水乳液容器300A、300B的內(nèi)部的貯留部。在2個(gè)水乳化容器300A、300B內(nèi)的液體中，分別設(shè)有支承于支承體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(shè)置上下2段。
燃料從燃料供給管道331經(jīng)流量計(jì)332被供給至任一個(gè)水乳化容器。水從水供給管道333經(jīng)流量計(jì)334被供給至任一個(gè)水乳化容器。各水乳化容器300A、300B內(nèi)的液量通過液面?zhèn)鞲衅?02A、302B監(jiān)控。在水乳化容器300A、300B的下部設(shè)有與水乳化容器300A、300B的循環(huán)管道355連
9接的高壓泵351。該高壓泵351通過電動(dòng)機(jī)352驅(qū)動(dòng)。水乳化容器內(nèi)的液體通過高壓泵351 加壓，經(jīng)循環(huán)管道355從噴嘴312噴射，與碰撞板313碰撞，從而制成水乳化燃料。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(jìn)行簡化，圖4(a) 省去了用于低壓泵356對(duì)水乳化容器的水乳化燃料進(jìn)行吸引和吐出的管道。此外，可以使 用螺桿等攪拌機(jī)代替低壓泵356。 水乳化容器300A、300B的水乳化燃料經(jīng)由水乳化燃料供給管道361、流量計(jì)362、 帶攪拌機(jī)的捕集器363被供給至發(fā)動(dòng)機(jī)或鍋爐等燃燒機(jī)器。將水乳化燃料供給至發(fā)動(dòng)機(jī) 時(shí)，使來自發(fā)動(dòng)機(jī)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(jīng)回流管 366回到水乳化容器300A、300B。 各種機(jī)器通過控制器370控制?？刂破?70包括倒相器371等?？刂破?70的動(dòng) 作條件從操作面板372輸入。 以下，對(duì)本實(shí)施方式的水乳化燃料制造裝置的動(dòng)作的一例進(jìn)行說明。
首先，向一方的水乳化容器300A供給燃料。通過液面?zhèn)鞲衅?02A檢出燃料達(dá)到 規(guī)定水平后，停止燃料供給。與此同時(shí)，驅(qū)動(dòng)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(jìn)行程序控制。 使水乳化容器300A內(nèi)的液體循環(huán)的同時(shí)，使經(jīng)高壓泵351加壓的液體從噴嘴312 噴射，使其與碰撞板313碰撞，從而制造水乳化燃料。還有，使用C重油等粘度高的燃料或者 將水乳化燃料制造裝置與水的粒徑可較大的爐、大型發(fā)動(dòng)機(jī)和大型鍋爐等并設(shè)的情況下， 并不需要使水乳化容器內(nèi)的液體一直循環(huán)。 通過2個(gè)水乳化容器300A、300B交替地進(jìn)行用于制造水乳化燃料的運(yùn)轉(zhuǎn)。從2個(gè) 水乳化容器300A、300B向燃燒機(jī)器的乳化燃料的供給也交替地進(jìn)行。 泵、電動(dòng)機(jī)、電磁閥和倒相器等的運(yùn)轉(zhuǎn)和管理、采用流量計(jì)和壓力計(jì)等的測量以及
數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄟ^控制器370進(jìn)行控制。各種數(shù)據(jù)根據(jù)需要被送至管理用服務(wù)器。 還有，圖4(a)和(b)中，使用2個(gè)水乳化容器，也可以根據(jù)需要使用3個(gè)以上的水
乳化容器。此外，雖然未圖示，但在緊急停止時(shí)和為了保養(yǎng)而停止時(shí)，可以切換成使用普通
燃料的管道。 圖5是本發(fā)明的第五種實(shí)施方式的分散配置的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。該 裝置是將分散配置的2個(gè)水乳化容器400A、400B串聯(lián)連接而得的裝置。該裝置與沒有設(shè)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(fā)動(dòng)機(jī)等并設(shè)。
燃料罐431的燃料也可以經(jīng)燃料供給管道432 、旁通換向閥461 、 462直接供給至船 舶發(fā)動(dòng)機(jī)等燃燒機(jī)器460，進(jìn)行與以往同樣的燃燒。 制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(jīng) 燃料供給管道432、旁通換向閥461、流量計(jì)433被送至混合槽440。水罐435的水經(jīng)水供 給管道436、流量計(jì)437被送至混合槽440。串聯(lián)方式中，與從燃料罐431供給的燃料量成 比例地調(diào)節(jié)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(gè)水乳化容器400A、400B內(nèi)的液體中，分別設(shè)有支承于支承體411的 噴嘴412及與其相向配置的碰撞板413。經(jīng)高壓泵451加壓的燃料-水混合液在水乳化容 器400A內(nèi)從噴嘴412噴射，與碰撞板413碰撞，從而制成水乳化燃料。然后，流出水乳化容器400A并經(jīng)高壓泵451加壓的水乳化燃料在水乳化容器400A內(nèi)從噴嘴412噴射，與碰撞 板413碰撞，從而制成含更細(xì)粒子的水乳化燃料。 所制成的水乳化燃料經(jīng)旁通換向閥462、捕集器465被供給至燃燒機(jī)器460進(jìn)行燃 燒。燃燒機(jī)器460為發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，回流燃料被送回至捕集器465。 泵、電動(dòng)機(jī)、電磁閥和倒相器等的運(yùn)轉(zhuǎn)和管理、采用流量計(jì)和壓力計(jì)等的測量以及 數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄟ^控制器470進(jìn)行控制。 大型的船舶發(fā)動(dòng)機(jī)采用粘度高且比重大的C重油等燃料，乳液制造后水粒子的沉 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(gè)水乳化容器400A、 400B串聯(lián)連接，可以高效地制造水乳化燃料。 圖6是本發(fā)明的第五種實(shí)施方式的變形例的分散配置的水乳化燃料制造裝置的 結(jié)構(gòu)圖。該裝置具有除了通過高壓泵451使分散配置的2個(gè)水乳化容器400A、400B的液體 循環(huán)來制造水乳化燃料以外與圖5的裝置同樣的結(jié)構(gòu)。 圖7是本發(fā)明的第六種實(shí)施方式的單程型的水乳化燃料制造裝置的結(jié)構(gòu)圖。該裝 置中，僅將燃料-水混合液噴射1次來制造水乳化燃料。該裝置與水乳化燃料的水粒子的尺 寸可以不太均一的發(fā)動(dòng)機(jī)、鍋爐、爐等燃燒裝置并設(shè)。該裝置盡可能接近燃燒裝置地配置， 所制成的水乳化燃料直接在燃燒裝置中進(jìn)行燃燒。 燃料也可以經(jīng)燃料供給管道531、流量計(jì)532、旁通換向閥561、562直接供給至燃 燒機(jī)器560，進(jìn)行與以往同樣的燃燒。 制造水乳化燃料的情況下，切換旁通換向閥561、562。燃料經(jīng)燃料供給管道531、 流量計(jì)532、旁通換向閥561供給，水經(jīng)水供給管道535、流量計(jì)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(nèi)的液體中，設(shè)有支承于 支承體511的噴嘴512及與其相向配置的碰撞板513。經(jīng)高壓泵551加壓的燃料-水混合 液在水乳化容器500內(nèi)從噴嘴512噴射，與碰撞板513碰撞，從而制成水乳化燃料。所制成 的水乳化燃料經(jīng)旁通換向閥562被供給至燃燒機(jī)器560進(jìn)行燃燒。泵、電動(dòng)機(jī)、電磁閥和倒 相器等的運(yùn)轉(zhuǎn)和管理、采用流量計(jì)和壓力計(jì)等的測量以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄟ^控制器570進(jìn)行 控制。 還有，水乳化容器500上可連接有循環(huán)管道521。此外，可以將來自發(fā)動(dòng)機(jī)的回流 燃料經(jīng)回流管道563送回水乳化容器500。
權(quán)利要求
一種水乳液制造裝置，其特征在于，包括水乳液容器；泵，該泵用于對(duì)油-水混合液進(jìn)行加壓；噴嘴，該噴嘴用于將從所述泵供給的油-水混合液噴射至所述水乳液容器內(nèi)；碰撞板，該碰撞板在所述水乳液容器內(nèi)與所述噴嘴相向地設(shè)置，用于使從所述噴嘴噴射的油-水混合液碰撞。
2. 如權(quán)利要求1所述的水乳液制造裝置，其特征在于，具有循環(huán)管道，該循環(huán)管道用于 將貯留于所述水乳化容器內(nèi)的水乳液通過所述泵從所述噴嘴噴射。
3. 如權(quán)利要求1所述的水乳液制造裝置，其特征在于，在所述泵的上游具有用于混合 油和水的混合槽。
4. 如權(quán)利要求1所述的水乳液制造裝置，其特征在于，在所述循環(huán)管道上設(shè)有用于注 入空氣的氣閥。
5. 如權(quán)利要求l所述的水乳液制造裝置，其特征在于，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(quán)利要求1所述的水乳液制造裝置，其特征在于，所述噴嘴和碰撞板設(shè)于所述水 乳化容器內(nèi)的液面上方。
7. 如權(quán)利要求1所述的水乳液制造裝置，其特征在于，所述噴嘴和碰撞板設(shè)于所述水 乳化容器內(nèi)的液體中。
8. 如權(quán)利要求1所述的水乳液制造裝置，其特征在于，以可切換的方式設(shè)有多個(gè)水乳 化容器。
9. 如權(quán)利要求1所述的水乳液制造裝置，其特征在于，以串聯(lián)方式設(shè)有多個(gè)水乳化容器。
10. —種水乳液的制造方法，其特征在于，使經(jīng)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
一種水乳液制造裝置，其特征在于，包括水乳液容器；泵，該泵用于對(duì)油-水混合液進(jìn)行加壓；噴嘴，該噴嘴用于將從所述泵供給的油-水混合液噴射至所述水乳液容器內(nèi)；碰撞板，該碰撞板在所述水乳液容器內(nèi)與所述噴嘴相向地設(shè)置，用于使從所述噴嘴噴射的油-水混合液碰撞。
文檔編號(hào)C10L1/32GK101765743SQ20088010045
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月23日
發(fā)明者宮本正夫, 木島裕則, 田口正, 鹽出敬二郎 申請(qǐng)人:大和綜合環(huán)境株式會(huì)社