JPH06179883A - 酸素リッチ燃料油の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価な燃料であるが、燃焼に当って、ばいじ
ん，ＮＯ_x ，ＳＯ_x 等の公害を大量に排出する重油に、
水を重油量と同等量混合し、高温完全燃焼を図ることに
より、大幅な燃料コストと公害発生の減少を図る。 【作用】 重油に混合する水は、カーボン，ケロシン，
過酸化水素，分散剤，ナトリウム等を混合した油性酸素
合成液を水量に対し５％以上の量を分散混合した混合水
であり、この混合水を重油に分散混合して燃焼する。分
散剤は、合成液を水の中へ瞬時に分散させ、合成水を重
油の中へ分散誘導し、水と油を安定して結合させる。ナ
トリウムは、燃焼に当って細かな瞬間爆発を行い、ケロ
シン，過酸化水素，水の高温完全燃焼を促進させると共
に、重油の爆発飛散による完全燃焼をより促進させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現在コストメリット燃
料として各国で大量に消費されている重油に対し、水を
混合して、水と油の混合油を経済的に燃焼させ、ばいじ
ん，ＮＯ_x ，ＳＯ_x 等の公害発生量を大幅に減少させる
ことに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】油に水を混合燃焼する従来技術は数多く
研究されているが、代表的なものとしては、次のような
技術がある。代表的技術として界面活性剤を用いて水を
重油中に分散する方法がある。この方法は、時間の経過
とともに水と油とが分離し、重油そのものの燃焼よりス
ムーズな燃焼ができない欠点が生じている。このため、
試験的燃焼が中心で、長期間本格的な燃料油として採用
されずに来ている。

【０００３】又、重油に水を強圧で噴射して混合燃焼す
る方法、油に水を混合し、超音波を作用させる方法など
がある。これらの方法も、水を少量にして重油と混合
し、油と分離しない短時間の燃焼に限定され、燃焼の経
済性よりも、ばいじん，ＮＯ_x，ＳＯ_x の発生量を少し
でも減少することを目的とした場合に使用されるに過ぎ
ない。しかも、燃焼を長時間継続した場合には、ボイラ
ーの内壁が錆びる傾向があり、これも問題となってい
る。

【０００４】更に、水に墨汁を混合し、この墨汁水を重
油にいれて燃焼する方法が提案されている。この場合、
油と水の分離はみられず、燃焼効率も重油単体を燃焼す
るよりも良い結果が得られると報告されているが、自動
燃焼装置の燃焼にあたって、安定燃焼が得られず、トラ
ブルを生じがちである。これは墨汁水が下部に沈降し
て、分散が不安定になるものと予想されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような状況におい
て、限りある油性燃料の効率的燃焼を図り、かつ、年々
増加しているばいじん，窒素酸化物（ＮＯ_x ），硫黄酸
化物（ＳＯ_x ）の発生量を減少させ、環境にやさしい燃
料とすることが望まれている。本発明は、カーボンを核
とし、これにケロシン，過酸化水素，分散剤，ナトリウ
ム等を混合し、油性酸素合成液を加工し、これを水に分
散混合させ、その分散混合水を重油に入れて混合燃焼す
ることにより、安定燃焼性を確保でき、更に又、重油単
体では望めない高温燃焼を可能とし、大幅な経済的メリ
ットを上げ並びに公害発生を著しく軽減可能とすること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】重油の燃焼公害は重油の
不完全燃焼要素によって生ずるものとおもわれるが、本
願発明は、重油の完全燃焼の手段として、カーボン，油
性親和材，酸素化合剤，分散剤，ナトリウム等を混合
し、油性酸素合成液に加工し、これを水中に分散混合し
て酸素合成液と水の混合水となし、更にこの混合水を重
油と混合したものである。

【０００７】

【作用】本願発明の酸素リッチ燃料油の製造法によれ
ば、 （１）酸素化合剤として過酸化水素を使用し、これを重
油に対し、均一、かつ、長期安定状に混合することによ
り、重油の容易な燃焼性と高温による完全燃焼を実現
し、燃焼効率を大幅にアップさせた。過酸化水素は液体
であり、加熱気化により１６５０倍に膨張し、微小なガ
ス状となって重油と融合飛散し、高温で完全燃焼した。
この混合過酸化水素の量がわずかであっても、分散剤の
働きにより燃焼重油の全ての部分に浸透融合し、大量の
混合水の同時膨張爆発飛散する水性ガスとともに、高温
完全燃焼効果を極限にまで高めた。

【０００８】（２）重油に過酸化水素を均一、かつ、長
期安定状態に融合させ、完全燃焼を図る手段として、カ
ーボンを核として、これにケロシンを混合し、更に酸素
リッチの根幹をなす過酸化水素を混合する。過酸化水素
は、ケロシン，水，重油の全てに親和性が強く、安定で
あり、かつ、加熱気化により１６５０倍もの膨張性を発
揮するため、その量は少量でも高温完全燃焼の推進先導
を図るのに有効な働きをする。

【０００９】（３）ケロシンは、カーボン，過酸化水
素，重油との親和性が強く、又、重油に比較して低温度
で着火し、重油の燃焼性を高める助燃剤としての役割り
を確実に有効に発揮する。

【００１０】（４）分散剤は、微細なカーボン粒子，ケ
ロシン，過酸化水素等の合成液を水中に均一に急速に分
散誘導する役割と、合成液と混合した水成分を重油中へ
帯同分散する役割りを果たし、従来、重油と界面活性剤
水を混合した場合、発生しがちであった水と油の分離が
なく、均一に安定して混合状態を長期間保持する。合成
液と混合した水成分と重油との混合油をポリ容器に入
れ、倉庫内へ保管し、一つは静置し、もう一つは大きな
振動を一定期間毎に与えることを繰り返し、１ヶ月後，
１２ヶ月後，１８ヶ月後の３回にわたり目視ならびに顕
微鏡によるチェックを実施したが、油と水の分離は全く
見られず、分散状態に変化がなかった。

【００１１】（５）水酸化ナトリウムは、重油の完全燃
焼の強力な助燃剤として加熱により細かな瞬間爆発を行
い、ケロシン，過酸化水素，水の完全燃焼促進効果と相
俟って重油の爆発飛散による完全燃焼をより確実に促進
させる。

【００１２】（６）重油にほぼ等量を混合する水は経済
性，完全燃焼，公害発生防止を実現させる主役であり、
主役の仕事を完全に成し遂げる仕組みの第一は、カーボ
ン，ケロシン，過酸化水素，分散剤，水酸化ナトリウム
等の合成液との混合である。混合に使用する水は、真水
を使用し、温度は２０℃〜３０℃が理想的であり、混合
比率は、水１００重量％に対し、合成液0.５重量％以上
の割合でよい。また、混合攪拌は、手動でも電動でも、
目測で分散状態が判断できる程度でよい。

【００１３】仕組みの第二は第一の混合水と重油との混
合であるが、この混合には十分注意する必要がある。最
初に重油は５５℃〜６５℃の範囲に加熱し、重油５０％
容量以上、混合水５０％容量以下、の条件で混合し、電
動プロペラ型攪拌機を使用し、上下，左右に重油と水が
十分流動するように攪拌する。攪拌スピードは１００〜
１５０廻転／分とし、気泡の侵入を防止するように注意
して混合する。混合攪拌時間は、容量によって異なる
が、１５分以上の時間を必要とする。

【００１４】（７）このようにして混合攪拌を終了した
酸素リッチ燃料油の重油をボイラーで燃焼すると、ボイ
ラー内へ噴射される油への着火スピードが非常に早く、
ボイラー（ハコダテ ボイラー Ａ−５００ ２トン
型）での油と水の大小の爆発飛散の火炎が烈しく渦巻
き、普通の重油の炎の色が赤黄色で黒い煙を出すのに対
し、白黄色の炎で、肉眼では煙の発生が認められない程
度であった。

【００１５】ボイラーの燃焼性からの予測ではあるが、
酸素リッチ重油の着火スピード，急速な高温燃焼，黒煙
皆無の燃焼性が発揮されるのは、 カーボン微粒子を核とし、これと親和，融合したケロ
シン，過酸化水素，ナトリウム，水等の混合液が、分散
剤と帯同して重油の中へ分散し、重油と融合混合し、分
離，遊離の生じない、均一、かつ、安定した状態で新し
い燃料油の形態となるものとおもわれ、また、

【００１６】ボイラーでの燃焼のさい、普通は、重油
の燃焼温度が、１１００℃程度であるのに対し、混合水
と重油との混合による酸素リッチ重油の燃焼温度は、最
高１４８０℃にものぼり、完全燃焼が認められた。これ
は、過酸化水素と水を主剤とする液体が、気体への加熱
気化現象のさいの１６５０倍という瞬間・急激な膨張・
爆発現象により、超微粒子となって重油組成分とともに
飛散し、完全燃焼し、高温を発するのが主要因とおもわ
れる。

【００１７】（８）油性酸素合成液のそれぞれの薬剤の
重量比％は、カーボンブラック１％，油性親和剤４４
％，酸素化合剤４０％，分散剤１０％，ナトリウム５％
によって混合加工する。これらの素材は何れも市販され
ており、その取り扱いも危険性が少なく、簡単であり、
水，重油に対する分散混合も容易である。また、油性酸
素合成液と水との混合比は、合成液１に対し、水２００
以下であり、合成液と水とを混合した混合水と重油との
混合比は、ほぼ等量にすることが可能である。

【００１８】上述のようにして混合製造される酸素リッ
チ燃料油は、水を重油と等量使用した油でありながら、
通常の油よりも高温で完全燃焼することにより、その経
済効果は試験燃焼における測定で３０％以上にもなっ
た。また、高温完全燃焼により、ばいじん発生量，ＮＯ
_x ，ＳＯ_x の発生量が通常の油に比較してそれぞれ３０
％以上の減少が認められ、経済性と社会環境に対する貢
献がきわめて大きいことが確認された。

【００１９】

【実施例】以下、本願発明の実施例を述べる。 （１）油性酸素合成液の混合は、カーボンブラック１０
ｇ，ケロシン４４０ｇ，過酸化水素４００ｇ，ポリオキ
シエチレナルキル硫酸エステル塩系のナフタレンスルフ
ォン酸１００ｇ，炭酸ナトリウム５０ｇとし、これをプ
ラスチックもしくはステンレス容器に入れて、十分混合
するように攪拌して混合液を加工する。

【００２０】（２）水温２０℃〜３０℃の水を２００リ
ットル準備する。水は水道水でも井戸水でもよい。容器
は、プラスチック製もしくはステンレス製のものがよ
い。この水に上記（１）で加工した合成液１リットルを
入れ、目視で十分混合されるまで攪拌する。攪拌は、手
動でも電動でもよいが、プロペラ型の攪拌翼付のものが
便利である。

【００２１】（３）Ｃ重油２００リットルを、ステンレ
ス製のタンクに入れ、蒸気もしくは電熱により６０℃に
加温する。加温終了したＣ重油の中へ、上記（２）で加
工した混合水２００リットルを少量づつ投入しながら攪
拌する。攪拌は電動の力の大きいプロペラ型の攪拌機を
使用し、油と混合水が均一になるように、上と下，右と
左に、液が流れるように行う。攪拌機の回転は低速で行
い、１００〜１５０回転／分を標準とする。Ｃ重油２０
０リットルの場合、１５分以上の連続攪拌を行う。

【００２２】（４）上記（３）により製造した酸素リッ
チＣ重油を、ロータリーバーナーダイワ製ＴＲ−５を使
用して燃焼試験を行った。試験は、通常のＣ重油１５分
燃焼，酸素リッチＣ重油３０分燃焼を１セットとし、最
初の試験から、１ヶ月後，１年後，１年半後の３回に分
けてそれぞれ１セットづつ実施した。

【００２３】試験の内容は次の通りである。図１に示す
ように、ステンレス製タンク１に保管した酸素リッチＣ
重油製造油４００リットルを燃料油供給ポンプ２により
電熱ヒーター３側に供給し、試験直前に８０℃に電熱ヒ
ーター３により加温し、ロータリーバーナー４で、着
火，燃焼室５への噴射，燃焼を行った。燃焼に要した油
量は６７０ｇ／分平均であり、この量は通常のＣ重油も
酸素リッチＣ重油も等量流動させた。

【００２４】尚、図中、６はタンク１内の燃料油の温度
を検出する温度計、７は電熱ヒーター３により加熱され
た燃料油の温度を検出する温度計、８は排油・排気口、
９は送風メーター、１０は燃料油供給調整メーター、１
１は燃料油の噴射口１は着火口、１３は排気筒を示す。

【００２５】このような試験装置を用いて試験を行った
結果、 着火の容易性は、酸素リッチＣ重油が全て１回の着火
でスタートできたのに対し、通常のＣ重油は数回の着火
操作を必要とした。 煙の発生は、通常のＣ重油が黒い煙を烈しく出したの
に対し、酸素リッチＣ重油は燃焼スタート時に若干の黒
い煙を出しただけで、試験３０分間、ほとんど煙を意識
しない程クリアーなものであった。なお、ばいじん濃度
は、ＪＩＳ ２８８０８ 円筒ろ紙法で、Ｃ重油が0.１
８ｇ／ｍ³ に対し、酸素リッチＣ重油は0.０４ｇ／ｍ³
であった。 炎の色は、通常のＣ重油が赤黄色であるのに対し、酸
素リッチＣ重油は白黄色であり、温度測定機での数値
は、Ｃ重油が１０００℃〜１１００℃であるのに対し、
酸素リッチＣ重油は１４００℃〜１４８０℃であった。 ＮＯ_x とＳＯ_x の発生量は、ＮＯ_x が、ＪＩＳ Ｂ７
９８２ 化学発光方式でＣ重油が２５０／cm³ ／ｍ³ Ｎ
であるのに対し、酸素リッチＣ重油は１５０／cm³ ／ｍ
³ Ｎであった。また、ＳＯ_x は、ＪＩＳ Ｋ０１０３沈
澱滴定法で、Ｃ重油が９００ＰＰＭであるのに対し、酸
素リッチＣ重油は５４０ＰＰＭであった。

【００２６】なお、試験未使用の酸素リッチＣ重油を、
１００リットルづつ透明のプラスチック容器に移し、一
方はそのまま静置し、他方を１週間毎に１５分間烈しく
振動を与え、水の分離状態を、１ヶ月後，１年後，１年
半後に測定したが、３回とも水の分離は全く認められな
かった。また、その都度顕微鏡によって混合水と油の結
合状況をチェックしたが、全く変わりなかった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により製造
される酸素リッチ燃料油は、水と重油を等量使用した油
でありながら、高温で完全燃焼することにより、重油単
体燃焼と比較し、その経済的メリットは３０〜４０％と
大幅な効果がある。また、高温完全燃焼により、ばいじ
ん発生量，ＮＯ_x ，ＳＯ_x の発生量が通常の油に比較し
てそれぞれ３０％以上の減少が認められ、経済性ととも
に社会環境に対する貢献がきわめて大きい効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造法によって得られた燃料油の燃
焼試験装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１ ステンレス製タンク ２ 燃料油供給ポンプ ３ 電熱ヒーター ４ ロータリーバーナー ５ 燃焼室 ６ 温度計 ７ 温度計 ８ 排油・排気口 ９ 送風メーター １０ 燃料油供給調整メーター １１ 噴射口 １２ 着火口 １３ 排気筒

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カーボン，油性親和材，酸素化合剤，分
   散剤，ナトリウム等を混合し、油性酸素合成液に加工
   し、これを水中に分散混合して酸素合成液と水の混合水
   となし、更にこの混合水を重油と混合したことを特徴と
   する酸素リッチ燃料油の製造方法。
2. 【請求項２】 カーボンは、スス，油煙，松煙等の微粒
   子炭素分を含む請求項１に記載の製造法。
3. 【請求項３】 油性親和剤は、ケロシン，軽油を含む請
   求項１に記載の製造法。
4. 【請求項４】 酸素化合剤は、過酸化水素，オゾンを含
   む請求項１に記載の製造法。
5. 【請求項５】 分散剤は、ポリオキシエチレンアルキル
   硫酸エステル塩，ナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮
   合物，ポリオキシエチレンアルキルエーテル，アルキル
   アミン塩，トリアジン系分散剤等を含む請求項１に記載
   の製造法。
6. 【請求項６】 ナトリウムは、マグネシウム，水酸化ナ
   トリウム，塩化ナトリウム，炭酸ナトリウムを含む請求
   項１に記載の製造法。