氫溶解燃料及其制造裝置的制作方法

專利名稱：氫溶解燃料及其制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將以柴油、煤油等化石燃料為基礎(chǔ)、并在其中溶解了 氫氣的燃料通過燃燒器連續(xù)燃燒的氫溶解燃料以及其制造裝置。該氫溶解 燃料可用于旅館、飯店、公共浴池、溫水泳池設(shè)施、醫(yī)院、洗衣店等的燒 水用鍋爐、或者作為船舶和火力發(fā)電所等蒸汽渦輪用或者食品工業(yè)等的工 業(yè)用蒸汽發(fā)生源的鍋爐等所有的鍋爐。
背景技術(shù)：
目前，并用化石燃料和氫氣的鍋爐，由本申請(qǐng)人等提出(參照專利文 獻(xiàn)l).該鍋爐具有柴油燃燒器和氫燃燒器，通過使利用氫燃燒器而燃燒的
利用柴油燃燒器燃燒的化石燃料完全燃燒，從而在提高燃燒效率的同時(shí)， 能夠減少煤的產(chǎn)生。
另外，提出有能以液體燃料(汽油)和氫氣作為燃料4吏用的利用氫的
內(nèi)燃機(jī)(參照專利文獻(xiàn)2 )。該技術(shù)將由氫生成機(jī)構(gòu)生成的氫氣通過微泡發(fā) 生裝置作為微小氣泡混合到液體燃料中，將混合了該氫氣的液體燃料利用 筒內(nèi)pAX器噴射到引擎內(nèi)進(jìn)行爆炸燃燒。
專利文獻(xiàn)1: JP特開2007 - 139405號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2: JP特開2007 - 77930號(hào)公報(bào)
上述專利文獻(xiàn)l的技術(shù)是與用于鍋爐的連續(xù)燃燒有關(guān)的技術(shù)，但氫氣 4_從柴油燃燒器的周圍向其火焰噴射的，與柴油燃燒器火焰的噴出部分接 觸而一同燃燒。由此，必須將利用水電解等的氫生成裝置接近鍋爐地設(shè)置， 鍋爐設(shè)備變得昂責(zé)，而且由于從柴油燃燒器的周圍施加氬氣燃燒的影響， 所以大量地消耗氬氣。
另一方面、專利文獻(xiàn)2的技術(shù)、雖利用了混合了氫的液體燃料，但涉 及以所限定的短暫時(shí)間內(nèi)結(jié)束燃燒的內(nèi)燃機(jī)的爆發(fā)燃燒的技術(shù)，而與燃燒器用的連續(xù)燃燒的燃燒方式不同。還有由此，需要將較為大量的氫與液體 燃料混合，需要生成氬氣的氫生成手段，并且利用微泡發(fā)生裝置在液體燃 料中將氫氣微泡化而進(jìn)行混合。利用該技術(shù)，即使氫氣會(huì)某種程度地溶解 于液體燃料中，也以微泡狀態(tài)在液體燃料中均勻地存在，在燃燒時(shí)從注射 器或者燃燒器被噴霧時(shí)，氫氣氣泡的直徑成為向霧滴的微細(xì)化發(fā)展的限 制，而且有可能妨礙良好的燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
因此、本發(fā)明的目的在于，提供一種燃料及其制造裝置，通過將在化 石燃料中溶解了氫氣的燃料用燃燒器連續(xù)燃燒，從而通過氬的燃燒完全燃 燒化石燃料以減少煤的產(chǎn)生、并能夠抑制氬氣的消耗量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
本發(fā)明涉及的氫溶解燃料，其特征在于，具^ft石燃料和、被供給溶 解到該化石燃料中的氫，該氫溶解燃料被用于在燃燒器上燃燒的連續(xù)燃 料，基于溶解到上述化石燃料中的上述氫的燃燒而使得火焰溫度上升， 該火焰溫度的上升循環(huán)且連續(xù)地影響后續(xù)的燃料的燃燒。
此外，上述氫溶解燃料是以氬被溶解在了化石燃料中為基礎(chǔ)的燃料， 但有時(shí)候一部氫氣溶解不完，會(huì)以微泡或者納米微泡混在一起，這個(gè)情況 的燃料在燃燒器的方式等中也能夠無障礙地燃燒，上述氫溶解燃料是包含 這種情況的燃料。
上述氫氣相對(duì)于上述/ffc^燃料以1 /10 ~ 1 / 5的體積比被溶解。即， 相對(duì)于11化石燃料使用0.1 ~ 0.2 1的量的氬氣。
例如若參照?qǐng)D1或2，則本發(fā)明涉及的氫溶解燃料，通過連續(xù)^MM匕 石燃料中混合溶解氫氣的氫溶解裝置(3 )，將氫以過飽和狀態(tài)溶解在化石 燃料中而生成。
優(yōu)選地，在使來自燃料罐(1) (lj的燃料流出以及再次流入的循環(huán) 管路(10)上，設(shè)置有導(dǎo)入來自氫氣供給裝置(2)的氫氣的氫導(dǎo)入管(11) 及上述氫溶解裝置(3 )，通過在上述循環(huán)管路(10)中循環(huán)上述燃料罐(1) 內(nèi)的燃料，從而將在化石燃料中以過飽和狀態(tài)溶解了氫的燃料在新鮮的狀 態(tài)下從上述燃^供給到上述燃燒器。將在上述化石燃料中溶解了上述氫的燃料裝入到內(nèi)壓被保持在2.5 ~ 4.5 kg/cm2的燃g內(nèi)，相對(duì)于燃料消耗能力為501 /h的燃燒器以0.1 ~ 0.41 / min的比例來供給氫氣。
本發(fā)明的氬溶解燃料的制it^置，其特征在于，例如若參照?qǐng)Dl或者 圖2則具有氫氣供給裝置(2);氫溶解裝置(3)，其連續(xù)在化石燃料中 混合溶解氫氣；燃料罐(1) (^) (13 )，其存積通過上述氫溶解裝置(3) 在4W燃料中溶解了氫的燃料.
優(yōu)選地，設(shè)置有循環(huán)管路(10 )，以使來自上述燃料罐(1) (h)的燃 料流出以及再次流入，其中該循環(huán)管路(10)上設(shè)置有泵(9)，在該循環(huán) 管路(10 )上設(shè)置有導(dǎo)入來自上述氫氣供給裝置(2 )的氫氣的氫導(dǎo)入管(11) 以及上述氫溶解裝置(3)，通過在上述循環(huán)管路(10)中循環(huán)上述燃tt^ (1)內(nèi)的燃料，將氫以過飽和狀態(tài)溶解到4t^燃料中。
上述氬氣供給裝置是儲(chǔ)氣罐等氬存儲(chǔ)單元(2 )，上述燃M ( ^ )是 壓力容器，在將上述燃M的內(nèi)壓保持在2.5 ~ 4.5 kg / cm2的同時(shí)，相對(duì) 于燃料消耗能力為50 1/h的燃燒器以0.1 ~0.4 1/min的比例向該燃^ (h )供給氬氣。
而且，在上述氫溶解裝置(3 )的流入側(cè)(3a)配置燃料冷卻裝置(12 ), 將被供給到上述氬溶解裝置(3 )的混合了氫氣的化石燃料以規(guī)定低溫狀態(tài) 保持，并將上述氫以過飽和狀態(tài)溶解于該化石燃料。
此外，上述括孤內(nèi)的附圖標(biāo)記是用于與附圖對(duì)照的附圖標(biāo)記，由此不 會(huì)^^權(quán)利要求所記栽的結(jié)構(gòu)受到任何影響。
根據(jù)技術(shù)方案1涉及的本發(fā)明，化石燃料中所溶解的氫與化石燃料一 同蒸發(fā)、燃燒，由化石燃料的燃燒導(dǎo)致的火焰溫度會(huì)4^上升，該 WLh 升帶來的影響傳到后續(xù)燃料的燃燒，其進(jìn)一步使后續(xù)燃料的蒸發(fā)、燃燒狀 態(tài)變化，該影響進(jìn)一步繼續(xù)循環(huán)地影響被供給到連續(xù)燃燒處的燃料的燃 燒。由此，雖然化石燃料中所溶解的氫氣的量很少，但上述循環(huán)的現(xiàn)象連 續(xù)并成為穩(wěn)定狀態(tài)，能夠良好地保持連續(xù)燃燒。上述循環(huán)的現(xiàn)象，與在所 限定的時(shí)間內(nèi)必須結(jié)束燃燒的內(nèi)燃機(jī)不同，在能夠確保充分的時(shí)間的連續(xù) 燃燒中變成可能。尤其是在由燃燒器進(jìn)行的液體燃料的噴霧的燃燒中，上述蒸發(fā)過程通 過強(qiáng)的輻射加熱來促進(jìn)燃燒、形成在下游側(cè)的燃燒區(qū)域如果是高溫的，則 蒸發(fā)所需的時(shí)間就會(huì)縮短，其結(jié)果能夠縮短火焰長(zhǎng)度。
另外，由于氫溶解在化石燃料內(nèi)，所以微泡等氬氣的微細(xì)氣泡(例如
30 ~ 60jim )不會(huì)成為液體燃料的噴霧液滴#^化的限制，且所溶解的氫均 勻地混在化石燃料的噴霧液滴中，在從燃燒器噴射的整個(gè)范圍內(nèi)均等地呈 現(xiàn)由上述循環(huán)的現(xiàn)象帶來的良好的連續(xù)燃燒。
由燃燒器進(jìn)行的連續(xù)燃燒， 一般地，作為化石燃料使用柴油、煤油等 高沸點(diǎn)材料，但在這些揮發(fā)性不太好且粘性大的材料中，也顯著發(fā)揮上述 的帶來的良好的燃燒。
根據(jù)以上各效果，通過將本氫溶解燃料用作連續(xù)燃燒，能夠得到高溫 的火焰長(zhǎng)度短的良好的火焰，同時(shí)能夠原樣使用通常的化石燃料用鍋爐、 且通過完全燃燒防止煤的產(chǎn)生，減少鍋爐維護(hù)，并且作為鍋爐用燃料能夠 提供有效的燃料。另外，能夠提供一種消耗的氫的量很少且不需要;t^ 的氫生成裝置，還能夠抑制鍋爐設(shè)備等初始投資以及運(yùn)行成本的效率佳的 燃料。另外，上述的高效的化石燃料中，因氫氣的燃料，C02的排放也減 少，對(duì)一環(huán)境的改4^能夠做出貢獻(xiàn)。
根據(jù)技術(shù)方案2涉及的本發(fā)明，相對(duì)于化石燃料，體積比為1/10~1 /5的氫氣tUL夠，氫氣的消耗少，能夠?qū)崿F(xiàn)大幅的成本降低，且如果是 該程度的氫含量，即使在化石燃料中例如氣泡化，其直徑也小(微泡、納 米微泡)，不會(huì)給上述燃燒帶來陣礙。
根據(jù)技術(shù)方案3涉及的本發(fā)明，能夠以比較簡(jiǎn)單的裝置容易地制造通 過氬溶解裝置在化石燃料中溶解了氬的燃料。
根據(jù)技術(shù)方案4涉及的本發(fā)明，在燃^W設(shè)置使燃料循環(huán)的循環(huán)管路， 在該循環(huán)管路上，在導(dǎo)入氫氣的同時(shí)設(shè)置有氬溶解裝置，通過使燃料罐內(nèi) 的燃料循環(huán)，在燃料罐內(nèi)的燃料中以過飽和狀態(tài)溶解必要量的氫，能夠?qū)?該燃料以新鮮的狀態(tài)從燃ft^供給到燃燒器進(jìn)行燃燒。
^L據(jù)技術(shù)方案5涉及的本發(fā)明，向內(nèi)壓為2.5 ~ 4.5 kg / cm2的燃^W ^氫溶解燃料，被保持在該壓力狀態(tài)的氫溶解燃料能夠溶解上述有效燃.
:^L夠量的氫氣。因?yàn)樯鲜鰞?nèi)壓在2.5~4.5 kg/cm2，所以燃^H^用低壓 容器就足夠，設(shè)M資比^S:價(jià)，且由于氫氣的供給量為0.1~0.4l/min， 比較少，由此能夠?qū)⑦\(yùn)行成本抑制到較低。另外，上述內(nèi)壓在2.5kg/cm2 以下時(shí)用于上述有效的燃燒的氫氣的溶解量不充分，且即4吏設(shè)為4.5 kg/ 112以上時(shí)，氫氣的溶解量也不會(huì)增加，還會(huì)為了壓力容器等而變成成本 增大的原因。氬供給量在0.1l/min以下時(shí)，上述有效的燃燒不充分，在 0.4 1/min以上時(shí)，氫氣氣泡4t，而且有時(shí)會(huì)成為大的氣泡(不4^微泡、 納米微泡)，M礙有效的燃燒，且氫消耗量變大，變成成本增高的原因。
根據(jù)技術(shù)方案6涉及的本發(fā)明，能夠以比較簡(jiǎn)單的裝置容易地制造通 過氫溶解裝置在化石燃料中溶解了氫的燃料。
根據(jù)技術(shù)方案7涉及的本發(fā)明，通it^燃^HS設(shè)置燃料循環(huán)的循環(huán)管 路，在該循環(huán)管路上，在導(dǎo)入氫氣的同時(shí)設(shè)置氫溶解裝置，使燃料罐內(nèi)的 燃料循環(huán)，從而能夠在燃料罐內(nèi)的燃料中以過飽和狀態(tài)溶解必需量的氫。
根據(jù)技術(shù)方案8涉及的本發(fā)明，氫溶解燃料的氫氣的使用量不多，因 此作為氫氣的供給源，用儲(chǔ)氣罐等氬存儲(chǔ)單元即可，不需要大M且操作 麻煩的氫生成裝置，能夠?qū)淙芙馊剂系闹苅t^置做成簡(jiǎn)單且操作容易的 裝置。另外，燃^^用內(nèi)壓為2.5~4.5 kg/ci^的壓力比較低的壓力容器 就足夠，作為鍋爐設(shè)備的一部分也能夠容易地配置。另外，氫溶解燃料， 用上述比較簡(jiǎn)單的裝置，通過上述內(nèi)壓2.5 ~ 4.5 kg/cm2下的0.1 ~ 0.41 / miii的氬氣的供給，可以最佳地溶解氫，從而能夠以低的運(yùn)行成本進(jìn)行上 述的高效的燃燒。
根據(jù)技術(shù)方案9涉及的本發(fā)明，利用燃料冷卻裝置使化石燃料處于規(guī) 定低溫狀態(tài)，從而能夠?qū)⒆銐蛄康臍湟赃^飽和狀態(tài)溶解。


圖l是表示附設(shè)了本發(fā)明的氫溶解燃料制造裝置的鍋爐的示意圖。
圖2是表示附設(shè)了其他實(shí)施方式的氫溶解燃料制造裝置的鍋爐的示 意圖。
圖3是表示存積氫溶解燃料的燃料罐的示意圖。圖4是表示以燃料罐內(nèi)壓為參數(shù)的氫氣供給量和升溫時(shí)間的關(guān)系的 曲線圖。
附圖標(biāo)記的說明
1, I" 13燃g、 2氫氣供給裝置(氫儲(chǔ)氣罐)、3氫溶解裝置、10 ，10，循環(huán)管路、11氬導(dǎo)入管、12燃料冷卻裝置、25燃燒器
具體實(shí)施例方式
以下，按照

本發(fā)明的實(shí)施方式。生成本發(fā)明的氫溶解燃料的 制it^置，附設(shè)在鍋爐、例如目前的燒水用鍋爐B。如圖l所示，氫溶解 燃料的制造裝置Ul具有燃M 1、構(gòu)成氫氣供給裝置的氬氣儲(chǔ)氣罐2以及 氬溶解裝置3。
在燃,1上連接著使該罐內(nèi)的燃料流出以及再次流入的循環(huán)管路 10，在該循環(huán)管路上從其流出側(cè)10a起依次設(shè)置有閘門閥20、來自氬氣儲(chǔ) 氣罐2的導(dǎo)入管11、燃料冷卻裝置12、氫溶解裝置3，該氫溶解裝置3的 噴出側(cè)口 3b與罐1的流入口 10b連通。氫氣儲(chǔ)氣罐2的氫氣H2利用流量 調(diào)整閥21調(diào)整為適宜的流量，并從導(dǎo)入管ll被供給、混合到在循環(huán)管路 IO流動(dòng)的燃料中。此外，氫氣供給裝置2，因其氫氣消耗量、設(shè)備費(fèi)用以 及維護(hù)等而優(yōu)選上述氫氣儲(chǔ)氣罐，但不限于此，也可以是利用有機(jī)氬化物、
碳系材料素材、貯氬m、多孔性金屬有m造體、sy^系、硼氬化物(求 口，、行卜'，寸卜')系、鋁氬化物(:r，凈一卜)系等其他的固體貯氫材料
形成的貯氫單元、還可以是利用電解的氫生成裝置。
燃tt^l是上方向大氣開放的敞開式的容器，存積有規(guī)定量的化石燃
料、例如A柴油、煤油。操作人員可以觀察燃^^1內(nèi)的燃料液面，并適 當(dāng)M鋼筒等向該燃料罐1供^ft石燃料，另外也可以如圖1所示那樣， 預(yù)先設(shè)置另外的化石燃M6，以利用浮閥等使燃tt^1內(nèi)的燃料液面保 持固定的方式，從上述化石燃M 6利用泵22向該燃M 1供^f匕石燃料。
上述氫溶解裝置3具有螺旋流形成部、氣液反應(yīng)部以及超聲波照射部，混合了氫氣H2的化石燃料從其流入口 3a被供給，通過螺旋流形成部以及 氣液>^應(yīng)部而被剪斷、攪拌、混合，并且同時(shí)使用利用超聲波的振動(dòng)、壓 力變化作用，連續(xù)地將氫氣以過飽和狀態(tài)溶解到化石燃料中。此外，本氫 溶解裝置3以JP特開2007-185576號(hào)公報(bào)所示的裝置為基礎(chǔ)，能夠有效, 氫氣溶解到化石燃料中，但不限于此，也可以是向化石燃料中噴射氫氣、 利用空穴作用的方法、利用這些的組合等的其他方法的裝置。
從上述燃^ 1向鍋爐B的燃燒器25連通著供給管路26。該供給管 路26經(jīng)由泵27、閘門閥29、流量計(jì)30等而被導(dǎo)向燃燒器25的噴出口。 燃燒器25，除上述燃料，還導(dǎo)入有空氣來燃燒上述燃料。
鍋爐B表示燒水用的鍋爐，將由燃燒器25產(chǎn)生的燃燒室33中的高熱 量高效地?zé)峤粨Q到螺旋管35的水中，并存到存水罐36中。此外，上迷鍋 爐B表示是燒水用的，但顯然也可以是蒸汽發(fā)生用鍋爐。
接著，對(duì)上述的裝置的作用進(jìn)行說明。氫溶解燃料的制造裝置U1，在 燃Ml內(nèi)存積著規(guī)定量的化石燃料(例如A柴油)。然后，驅(qū)動(dòng)泵9，以 將燃料在循環(huán)管路IO中循環(huán)的狀態(tài)，打開流量調(diào)整閥21，以規(guī)定流量向 管路10內(nèi)供給氫氣H2，并且使冷卻裝置12以及氫溶解裝置3工作。由此， 循環(huán)管路IO內(nèi)的燃料被冷卻裝置12冷卻，變成氫氣容易溶入的狀態(tài)，然 后，混合了氫氣H2的化石燃料，利用氫溶解裝置3而被剪斷、攪拌，并同 時(shí)被施加超聲波振動(dòng)，在化石燃料中氫氣H2被溶解成飽和狀態(tài)。此外， 也會(huì)有一部分的氫氣H2變成微泡、納米微泡在^te中漂浮。
上述循環(huán)管路10上的氫氣的溶解作業(yè)被進(jìn)行多次，在燃^Ht 1內(nèi)的化 石燃料中溶解有規(guī)定量(例如10~20% )的氫氣H2。氫氣H2大致均勻地 被溶解到燃料罐1內(nèi)的化石燃料中，并盡可能在新鮮時(shí)期(氫氣未散到大 氣中的狀態(tài))，驅(qū)動(dòng)泵27并同時(shí)打開閘門閥29，將燃Ml內(nèi)的氳溶解燃 料供給到燃燒器25進(jìn)行燃燒，
在該氫溶解燃料燃燒時(shí)，首先氫氣燃燒，借助其熱量促進(jìn)化石燃料的 蒸發(fā)。由于氫氣均勻地溶解在化石燃料內(nèi)，所以與來自外部的氫氣的供給 相比，即^JL氣的熱量不大，也能夠促進(jìn)化石燃料在該整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)蒸 發(fā)，加快化石燃料的燃燒并且略提高火焰溫度。由該微小的燃燒早期化以 及火焰溫度的提高帶來的影響傳到后續(xù)燃料的燃燒，其進(jìn)一步使后續(xù)燃料的蒸發(fā)、燃燒狀態(tài)變化，該影響進(jìn)一步繼續(xù)，從而循環(huán)地給被供給到連續(xù) 燃燒處的燃料的燃燒帶來影響。由此，即使溶解于化石燃料的氫氣的量很 少，上述循環(huán)的現(xiàn)象也會(huì)連續(xù)并成為穩(wěn)定狀態(tài)，良好地保持燃燒。即，能 以短的火焰長(zhǎng)度進(jìn)行高溫燃燒，且通過完全燃燒能夠防止煤的產(chǎn)生。
在圖l所示的裝置中，由于燃^1的上方開放，所以溶解到了化石 燃料中的氫氣，隨時(shí)間會(huì)擴(kuò)散到大氣中。因此，優(yōu)選為在盡可能在新鮮時(shí)
期、例如在循環(huán)管路10進(jìn)行氫的溶解作業(yè)同時(shí)從供給管路26將燃料供給 到燃燒器25進(jìn)行燃燒，^管如此，氫氣H2也會(huì)從燃^Ht 1的上方擴(kuò)散。 因此，如圖l的虛線所示，以覆蓋燃^Nf 1的上方的方式配置氫氣集聚部 材37，在該集聚部材37集中的氫氣H2經(jīng)由管路39輸送到燃燒器25，與 氫溶解燃料一起燃燒該集聚氫氣H2。
由此，在能夠有效地利用擴(kuò)散的氫氣的同時(shí)，能夠提高安全性。此外， 最好在氫氣的集聚供給路徑上設(shè)置存積氫氣的氫氣存積單元以及能夠切 斷供給的閥。
在圖l所示的燃Ml中，借助循環(huán)管路10提高氫的溶解量的同時(shí)在 新鮮時(shí)期使用，從而得到了規(guī)定的氫溶解量，但還存在希望溶解更多的氫 氣的情況。
圖2是為此的實(shí)施方式，通過將燃M做成壓力容器1"從而提高氫 溶解量。由壓力容器構(gòu)成的燃料罐h，利用調(diào)壓安全閥39保持在規(guī)定壓 力(例如2.5 ~ 4.5 kg / cm2 )。被保持在該壓力狀態(tài)下的燃^ 1內(nèi)的化石 燃料可溶解并保持更多的氬氣H2。
氫溶解燃料制造裝置U2也能夠配置在一列狀的管路40上。將存積化 石燃料的罐6經(jīng)流量調(diào)整閥41而與該管路40的一端連接，且在該管路40 連通著來自氬儲(chǔ)氣罐2的導(dǎo)入管lli。而且，在該管路40的下流側(cè)依次設(shè) 置有止回閥43、燃料冷卻裝置12以及氫溶解裝置3，該管路40的另一端 與燃^M^連接。
因此，通過泵42的驅(qū)動(dòng)，罐6的化石燃料和儲(chǔ)氣罐2的氫氣，分別用 流量調(diào)整閥41、 21適當(dāng)調(diào)節(jié)而供給到管路40，經(jīng)止回閥43以及冷卻裝置 12被導(dǎo)向氫溶解裝置3。然后，氫溶解裝置3以通過與該噴出側(cè)連通的燃料罐h的內(nèi)壓而被加壓的狀態(tài)，被剪斷、攪拌、混合并同時(shí)通it^適聲波被 振動(dòng)，由此溶解更多的氫。而且，溶解了該氫的化石燃料，在高壓狀態(tài)的
燃料罐h內(nèi)原^持高的氫溶解狀態(tài)。此外，即使泵42停止，來自管路 40的化石燃料以及氫氣的供給被停止，由于設(shè)置有止回閥43，所以燃M h也^L保持為規(guī)定壓力。
由該壓力容器構(gòu)成的燃tt^ h內(nèi)的燃料，利用泵27以及閘門閥29的 連通，經(jīng)由供給管路26被供給到燃燒器25進(jìn)行燃燒。由于燃料罐h的燃 料的使用等，該罐內(nèi)的燃料的液面會(huì)變化，但是為了在即使該液面變化了 的情況下，也#^內(nèi)的壓力維持在規(guī)定高壓，所以在本實(shí)施方式中，在該 罐h上連通著儲(chǔ)液器42和空氣泵43。由此，即使由于使用而導(dǎo)致燃料液 面降低，利用儲(chǔ)液器42也能夠?qū)⑷糬N^h內(nèi)保持在規(guī)定內(nèi)壓。此外，也 可以通過以使得燃料液面保持一定的方式調(diào)整來自化石燃料罐6的供給 量，從而取消上述儲(chǔ)液器42以及空氣泵43等。
另外，本制造裝置U2利用一列狀的管路40進(jìn)行了說明，但與圖l所 示的情況同樣地，也可以使用循環(huán)管路IO。
在本實(shí)施方式中，在燃料罐h上設(shè)置循環(huán)管路10，，該循環(huán)管路10， 上設(shè)置有閘門閥20、泵9,在上述冷卻裝置12和止回閥43之間合流于上 述管路40。另夕卜，在來自氫氣儲(chǔ)氣罐2的管路上設(shè)置有方向切換閥41,利 用該切換閥41,切換到直接連通到一列狀管路40的導(dǎo)入管lh和、導(dǎo)入到 循環(huán)管路IO，的導(dǎo)入管112。
在利用循環(huán)管路10，的情況下，驅(qū)動(dòng)泵9，使由壓力容器構(gòu)成的燃^Ht h的燃料循環(huán)，并從導(dǎo)入管112混入氫氣，進(jìn)而用冷卻裝置12冷卻并通過 氫溶解裝置3溶解氫。由此，燃料罐h的燃料被循環(huán)規(guī)定次數(shù)，能夠?qū)⒏?多的氫氣溶解于化石燃料。此外，此時(shí)，循環(huán)管路IO，的壓力液體，因止 回閥43而不M過管路40流到化石燃料罐6側(cè)。與圖1所示的裝置同樣 地，燃料罐h內(nèi)的燃料借助循環(huán)管路10，反復(fù)規(guī)定次數(shù)，并通過氬溶解裝 置3溶解氫氣，從而能夠?qū)⒏嗟臍錃釮2溶解于化石燃料。
即^^1圖1及圖2所示的制造裝置Ul、 U2,通過用循環(huán)管路26的流 量計(jì)30計(jì)量使用量，也可以出售氬溶解燃料自身，但需##氬溶解燃料制 造裝置Ul， U2設(shè)置在鍋爐的附近。圖3表示將氫溶解燃料用圖1或者圖2所示的制iti^置制造，ife運(yùn)該燃料而用于其他鍋爐的燃tt^。
圖3所示的燃料罐13由壓力容器構(gòu)成，上壁i殳置有可變安全閥39、壓 力計(jì)45、壓力注入用閥46以及燃料余量計(jì)47。另 一方面，該罐13的下部 設(shè)置有帶閥門的導(dǎo)入管連結(jié)部49以及同樣帶閥門的導(dǎo)出管連結(jié)部50。
本燃料罐13的、由氫溶解制造裝置U1、 U2制造的氫溶解燃料從供給 管路26或者氫溶解裝置3的噴出口被直##給。此時(shí)，壓力注入用閥46
被開放，罐上方空間的空氣^L跑。在燃料罐l3充滿了氫溶解燃料之后， 以導(dǎo)入連結(jié)部49的閥門已被關(guān)閉的狀態(tài),借助從燃料中擴(kuò)散的氫或者經(jīng)壓 力注入用閥46壓入的氫或者空氣，將該燃tt^ 13^#在規(guī)定壓力。
另夕卜，在該狀態(tài)下，本燃料罐13被搬運(yùn)到規(guī)定的鍋爐設(shè)備，設(shè)置在那 里后，在燃^^l3的導(dǎo)出管連接部50連接鍋爐的供給管路，然后打開其
閥門。由此，燃料罐l3內(nèi)的氫溶解燃料被供給到鍋爐的燃燒器進(jìn)行燃燒。
雖然通過使用，罐13內(nèi)的燃料液面會(huì)降低，但是由于來自燃料的擴(kuò)散 氫氣或者來自壓力注入用閥46的氫、空氣的壓入，罐l3內(nèi)被維持在規(guī)定 壓力。另外，可變安全閥39使用具有在罐l3內(nèi)為負(fù)壓時(shí)PiU^空^^力的 止回閥功能的裝置，即使隨著因使用導(dǎo)致燃料液面下降，也能夠順利地供 給燃料。
通過利用本燃料罐13，沒有氫溶解燃料制a置的設(shè)備的鍋爐也能容 易地使用氫溶解燃料，且由于罐由壓力容器構(gòu)成，施加了規(guī)定壓力，所以 總是能夠維持規(guī)定的氫溶解量。本實(shí)施方式，以搬運(yùn)充滿了燃料的燃^ 13自身，使用后回收并再充填的方式進(jìn)行了說明，但也可以將本燃料罐13 設(shè)置于鍋爐詔J法中不變，利用油罐車等搬運(yùn)專用罐，在現(xiàn)場(chǎng)向本燃tt^13 填充氫溶解燃料。
此外，在上述的氫溶解燃料的制造裝置U1、 U2中，冷卻裝置12也可 以沒有，另外顯然也可以應(yīng)用于蒸汽發(fā)生用鍋爐等其他鍋爐。
圖4表示將上述的氫溶解燃料應(yīng)用于鍋爐進(jìn)行了燃燒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。將 存水罐的水量設(shè)定為相同，測(cè)量該罐內(nèi)的水從50r變成65r的時(shí)間。化石 燃料利用A柴油，氫氣從氬儲(chǔ)氣罐供給到燃料罐，溶解了氫的燃料在供給 到能力為50 1/h的燃燒器的同時(shí)將空氣以6.0 1/min的方式進(jìn)行供給并燃燒。
在不向A柴油中t氫氣，以現(xiàn)有的方法進(jìn)行了燃燒的情況下，升溫 時(shí)間約為10: 23min。在將氫氣以0.4 l/min供給時(shí)，且燃糾內(nèi)的壓力 為0大氣壓時(shí)，約為10: 20min，不太有效，且氫溶解量不充分，可以認(rèn) 為氫氣沒有到達(dá)燃燒器。使燃^H攀內(nèi)壓為2.0 kg/cm2，雖使氬氣供給量 按O.l 1/min、 0.2 1/min、 0.4 1/min、 0.6 l/min的方式增加，但升溫 時(shí)間幾乎沒有變化，在罐內(nèi)壓力為2.0 kg/cm2，推測(cè)即使增加氫氣供給 量，其溶解量也有限。
若使罐內(nèi)壓力為3.0 kg/cm2，使氬氣供給量以0.1 1/min、 0.2 1/ min、 0.4 l/min的方式增加時(shí)，升溫時(shí)間在0.2 1/ min最縮短，在0.4 1 /min反而升溫時(shí)間變長(zhǎng)。另外，在使罐內(nèi)壓力為4.0 kg/cm2、使氫氣 供給量為0.2 l/min時(shí)，成為與上述罐內(nèi)壓力3.0 kg/cn^下的最佳時(shí)間 大致相同的結(jié)果。
因此研究出，由上述的本氫氣溶解燃料進(jìn)行的燃燒，在氫氣供給量為 0.2 l/min附近為最佳效率，為了該氫溶解量為0.2 1/min，罐內(nèi)壓力需 要在3.0 kg/cm2左右。
從圖4來看，如果罐內(nèi)壓力大于2.5 kg/cm2，就能夠得到具有大致 的實(shí)用方面效果的氫'溶解量，在氬含量處于0.2 l/min時(shí)，內(nèi)壓3 kg/cm2 和4 kg/cm2都大致相同，所以即使罐內(nèi)壓大于4.5 kg/cm2，氫溶解量 也不那么變化，反而會(huì)出現(xiàn)必須要有耐壓容器等不利因素，所以罐內(nèi)壓力 為2.5 4.5kg/cm2即可。氫氣供給量絲于上述罐內(nèi)壓力，但圖4的M 線部分中的效果在實(shí)用方面已被確認(rèn)，也可以為0.1 0.4l/min，尤其優(yōu) 選為0.1~0.3 1/min、 0.15 ~ 0.3 1/min。
權(quán)利要求
1.一種氫溶解燃料，其特征在于，具備化石燃料和被供給溶解到該化石燃料中的氫，該氫溶解燃料被用于在燃燒器上燃燒的連續(xù)燃料，基于溶解到上述化石燃料中的上述氫的燃燒而使得火焰溫度上升，該火焰溫度的上升循環(huán)且連續(xù)地影響后續(xù)的燃料的燃燒。
2. 如權(quán)利要求l所記載的氫溶解燃料，其特征在于， 上述氫氣相對(duì)于上述化石燃料以1 / 10 ~ 1 / 5的體積比被溶解。
3. 如權(quán)利要求l所記栽的氫溶解燃料，其特征在于，利用連續(xù)地在化石燃料中混合溶解氫氣的氫溶解裝置，將氬以過飽 和狀態(tài)溶解于化石燃料。
4. 如權(quán)利要求2所記栽的氫溶解燃料，其特征在于，在用于使來自燃料罐的燃料流出以及再次流入的循環(huán)管路上，設(shè)置 有導(dǎo)入來自氫氣供給裝置的氪氣的氫導(dǎo)入管和上述氬溶解裝置，通過在上述循環(huán)管路中循環(huán)上述燃料罐內(nèi)的燃料，從而將在化石燃 料中以過飽和狀態(tài)溶解了氫的燃料在新鮮的狀態(tài)下從上述燃料罐供給 到上述燃燒器。
5. 如權(quán)利要求l所記栽的氫溶解燃料，其特征在于， 將在上述化石燃料中溶解了上述氫的燃料裝入到內(nèi)壓被保持在2.5 ~ 4.5 kg/ cm2的燃料罐內(nèi)，相對(duì)于燃料消耗能力為50 1 / h的燃燒器 以0.1 0.41/min的比例來供給氫氣。
6. —種氫溶解燃料的制造裝置，其特征在于，具有 氬氣供給裝置；氫溶解裝置，其連續(xù)在化石燃料中混合溶解氬氣；燃料罐，其存積通過上述氫溶解裝置在化石燃料中溶解了氫的燃料。
7. 如權(quán)利要求6所記栽的氬溶解燃料的制造裝置，其特征在于， 設(shè)置有循環(huán)管路，以使來自上述燃料罐的燃料流出以及再次流入，其中該循環(huán)管路上設(shè)置有泵，在該循環(huán)管路上設(shè)置有導(dǎo)入來自上述氫氣供給裝置的氬氣的氫導(dǎo) 入管以及上述氫溶解裝置，通過在上述循環(huán)管路中循環(huán)上述燃料罐內(nèi)的燃料，將氫以過飽和狀 態(tài)溶解到化石燃料中。
8. 如權(quán)利要求6所記栽的氫溶解燃料的制造裝置，其特征在于，上述氫氣供給裝置是儲(chǔ)氣罐等氫存儲(chǔ)單元， 上述燃料罐是壓力容器，在將上述燃料罐的內(nèi)壓保持在2.5 ~ 4.5 kg / cm2的同時(shí)，相對(duì)于燃 料消耗能力為501/h的燃燒器以0.1 0.41/min的比例向該燃料罐供 給氫氣。
9.如權(quán)利要求6所記載的氬溶解燃料的制造裝置，其特征在于， 在上述氫溶解裝置的流入側(cè)配置燃料冷卻裝置， 將被供給到上述氫溶解裝置的混合了氫氣的化石燃料以規(guī)定低溫 狀態(tài)保持，并將上述氫以過飽和狀態(tài)溶解于該化石燃料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在用燃燒器連續(xù)燃燒時(shí)完全燃燒，減少煤的產(chǎn)生、并能夠抑制氫氣的消耗量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的燃料及其制造裝置。將燃料罐(1)內(nèi)的燃料在循環(huán)管路(10)通過泵(9)進(jìn)行循環(huán)。燃料混入來自儲(chǔ)氣罐(2)的氫氣，通過氫溶解裝置(3)溶解成過飽和狀態(tài)。用燃燒器(25)連續(xù)燃燒時(shí)，基于溶解于化石燃料中的氫的燃燒導(dǎo)致的火焰溫度的提高，循環(huán)且連續(xù)地影響后續(xù)的燃燒，在提高火焰溫度的同時(shí)縮短火焰長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)C10L1/12GK101633856SQ20091016123
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者大島正敬, 安永龍?jiān)? 齋藤寬泰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社設(shè)備