專利名稱：用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備，尤其是涉及以下這種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備，該設(shè)備能夠容易地在水與油之間的形成離子鍵；能夠使用燃燒爐直接進行燃燒過程，而不需要在燃燒之前預(yù)熱至預(yù)定溫度的預(yù)熱過程；以及能夠減少空氣污染物如硫氣體、氮氣、一氧化碳、二氧化碳以及二氧己的排放。
背景技術(shù)：
通常，當由工業(yè)活動所產(chǎn)生的各種型式的廢油、廢食用油、有機廢水、電鍍廢水或者染料廢水允許處于自然條件下，它們由于雨水等而溢出，從而污染土壤，導(dǎo)致環(huán)境污染。另外，由于在空氣中燃燒，所以此類廢物導(dǎo)致空氣污染。
此類廢油的實例包括從各種車輛以及船舶中排出的廢機油或廢齒輪油；從煉鐵廠排出的廢變壓器O.T.油、廢切削油、廢軋制油；從煉油廠排出的石油沉淀物中的廢油；從Ramen工廠排出的最終的沉淀物中的廢食用油；在制備各種食用油時排出的沉淀物中的廢食用油；或從肥皂廠排出的最終的沉淀物。
在本發(fā)明中，術(shù)語“廢油”是指從各種車輛以及船舶中排出的廢機油或廢齒輪油；從煉鐵廠排出的廢變壓器O.T.油、廢切削油、廢軋制油；從煉油廠排出的石油沉淀物的廢油；從Ramen工廠排出的最終沉淀物的廢食用油；在制備各種食用油時排出的沉淀物中的廢食用油；或從肥皂廠排出的最終沉淀物。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于現(xiàn)有技術(shù)中所產(chǎn)生的以上問題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備以及方法，其中在水與油之間容易地形成離子鍵。
本發(fā)明的另一個目的在于提供了用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備與方法，其中使用燃燒爐可以直接進行燃燒過程而不需要燃燒之前預(yù)熱至預(yù)定溫度的預(yù)熱過程。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備與方法，其中可以排出較少量的空氣污染物如硫、氮氣、一氧化碳、二氧化碳以及二氧己。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備，其包括第一混合器，其用于通過打開第一電子閥而從其中存儲有無機鹽組合物的無機鹽組合物箱中接收使用第一數(shù)字稱重設(shè)備稱量的2～5wt％的所述無機鹽組合物；同時通過打開第二電子閥而從其中存儲有水的水箱接收使用第二數(shù)字稱重設(shè)備稱量的95～98wt％的所述水；以及同時通過根據(jù)第一齒輪電動機的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至該第一齒輪電動機的軸的第一葉輪，攪拌所述無機鹽組合物和所述水，從而形成乳化劑。第二混合器，其用于通過打開第三電子閥而從高粘度船用油與廢油箱中接收使用第三數(shù)字稱重設(shè)備稱量的50.15～67.85wt％的高粘度船用油與廢油的混合物，其中該高粘度船用油與廢油箱中包括以1∶1比率混合的高粘度船用油與廢油；同時通過打開第四電子閥而從該第一混合器接收使用第四數(shù)字稱重設(shè)備稱量的12.60～20.70wt％的乳化劑；以及同時通過根據(jù)第二齒輪電動機的操作以預(yù)定轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)安裝至該第二齒輪電動機的軸的第二葉輪，攪拌該高粘度船用油與廢油的混合物和該乳化劑，以便在該高粘度船用油與廢油的混合物中加入該乳化劑。鍋爐，其用于將通過該第一齒輪泵的抽吸而從該第二混合器供應(yīng)的、包括該乳化劑的該高粘度船用油與廢油的混合物加熱至預(yù)定溫度。均化器，其用于通過以1200～1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)該均化器的從動軸，將通過第一循環(huán)泵的抽吸而從該鍋爐供應(yīng)到該均化器的入口中的、已加熱的、包括該乳化劑的、該高粘度船用油與廢油的混合物的水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使所述水粒子與該高粘度船用油與廢油的混合物以離子形式結(jié)合。第三混合器，其用于通過第二循環(huán)泵的抽吸而從均化器的出口接收62.75～88.55wt％的該高粘度船用油與廢油的混合物，該高粘度船用油與廢油的混合物中包括與該高粘度船用油與廢油的混合物離子結(jié)合的水粒子；同時通過打開第五電子閥而從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱中接收使用第五數(shù)字稱重設(shè)備稱量的19.55～29.15wt％的所述石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品；以及同時通過根據(jù)第三齒輪電動機的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至該第三齒輪電動機的軸的第三葉輪，攪拌該高粘度船用油與廢油的混合物和所述石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品，從而制備工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料。以及第三齒輪泵，其用于將所述工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料從該第三混合器抽入到代用燃燒燃料箱中。
此外，本發(fā)明提供了一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的方法，其包括以下步驟乳化劑形成步驟通過打開第一電子閥，將使用第一數(shù)字稱重設(shè)備稱量的2～5wt％的無機鹽組合物從其中存儲有所述無機鹽組合物的無機鹽組合物箱供應(yīng)到第一混合器中；同時通過打開第二電子閥，將使用第二數(shù)字稱重設(shè)備稱量的95～98wt％的水從水箱供應(yīng)到該第一混合器中；以及同時通過根據(jù)第一齒輪電動機的操作旋轉(zhuǎn)安裝至該第一齒輪電動機的軸的第一葉輪，攪拌所述無機鹽組合物和所述水，從而形成乳化劑。乳化劑加入步驟通過打開第三電子閥，將使用第三數(shù)字稱重設(shè)備稱量的50.15～67.85wt％的高粘度船用油與廢油的混合物從高粘度船用油與廢油箱供應(yīng)到第二混合器中，其中該高粘度船用油與廢油箱中包括以1∶1比率混合的該高粘度船用油與廢油；同時通過打開第四電子閥，將使用第四數(shù)字稱重設(shè)備稱量的12.60～20.70wt％的乳化劑從該第一混合器供應(yīng)到該第二混合器中；以及同時根據(jù)第二齒輪電動機的操作以預(yù)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)安裝至該第二齒輪電動機的軸的第二葉輪，攪拌該乳化劑和該高粘度船用油與廢油的混合物，從而將該乳化劑加入到該高粘度船用油與廢油的混合物中。加熱步驟通過第一齒輪泵的抽吸將包括在所述乳化劑加入步驟中加入的該乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物供應(yīng)到鍋爐中，從而將包括該乳化劑的該高粘度船用油與廢油的混合物加熱至預(yù)定溫度。離子結(jié)合步驟通過第一循環(huán)泵的抽吸，將在所述加熱步驟中加熱至預(yù)定溫度的、包括該乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物供應(yīng)到該均化器的入口中，以便通過以1200～1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)均化器的從動軸，將包括該乳化劑的該高粘度船用油與廢油的混合物的水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使所述水粒子與該高粘度船用油與廢油的混合物以離子形式結(jié)合。以及代用燃燒燃料的制備步驟通過第二循環(huán)泵的抽吸將62.75～88.55wt％的該高粘度船用油與廢油的混合物從均化器的出口供應(yīng)到第三混合器中，其中該高粘度船用油與廢油的混合物包括在所述離子結(jié)合步驟中與該高粘度船用油與廢油的混合物離子結(jié)合的水粒子；同時通過打開第五電子閥，將使用第五數(shù)字稱重設(shè)備稱量的19.55～29.15wt％的石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱供應(yīng)到第三混合器中；以及同時通過根據(jù)第三齒輪電動機的操作旋轉(zhuǎn)安裝至該第三齒輪電動機的軸的第三葉輪，攪拌該高粘度船用油與廢油的混合物和所述石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品，從而制備工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料。


圖1為示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備的簡圖。
具體實施例方式
下文中，將參考附圖，對根據(jù)本發(fā)明的、用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備進行詳細地描述。
圖1為示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備的視圖。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的、用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備包括第一混合器20，其用于通過打開第一電子閥13而從其中存儲有無機鹽組合物的無機鹽組合物箱11中接收使用第一數(shù)字稱重設(shè)備12稱量的2～5wt％的無機鹽組合物，同時通過打開第二電子閥16而從其中存儲有水(H2O)的水箱14接收使用第二數(shù)字稱重設(shè)備15稱量的95～98wt％的水，以及同時通過根據(jù)第一齒輪電動機17的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至第一齒輪電動機17的軸的第一葉輪18以攪拌無機鹽組合物和水，從而形成乳化劑；第二混合器30，其用于通過打開第三電子閥23而從包括以1∶1比率混合的高粘度船用油(bunker C oil)與廢油的高粘度船用油與廢油箱21中接收使用第三數(shù)字稱重設(shè)備22稱量的50.15～67.85wt％的高粘度船用油與廢油的混合物，同時通過打開第四電子閥24而從第一混合器20接收使用第四數(shù)字稱重設(shè)備25稱量的12.60～20.70wt％的乳化劑，以及同時通過根據(jù)第二齒輪電動機26的操作以預(yù)定轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)安裝至第二齒輪電動機26的軸的第二葉輪27以攪拌乳化劑和高粘度船用油與廢油的混合物，以便在乳化劑中加入高粘度船用油與廢油的混合物。此外，本發(fā)明的設(shè)備包括鍋爐(或加熱器)40，其用于將通過第一齒輪泵32的抽吸作用而從第二混合器30供應(yīng)的、包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物加熱至預(yù)定溫度(例如，70～90℃)；均化器50，其用于將通過第一循環(huán)泵42的抽吸作用而從鍋爐40供應(yīng)到均化器50的入口50a中的、已加熱的包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物的水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使水粒子與油的混合物以離子形式結(jié)合。此外，本發(fā)明的設(shè)備包括第三混合器60，其用于通過第二循環(huán)泵62的抽吸作用而從均化器50的出口57接收62.75～88.55wt％的、包括與之以離子形式結(jié)合的水粒子的高粘度船用油與廢油的混合物(將其稱為乳化油)，同時通過打開第五電子閥74而從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱70中接收使用第五數(shù)字稱重設(shè)備72稱量的19.55～29.15wt％的石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品，以及同時通過根據(jù)第三齒輪電動機64的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至第三齒輪電動機64的軸的第三葉輪66以攪拌所述混合物和所述石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品，從而制備工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料。該設(shè)備還包括第三齒輪泵80，其用于將工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料從第三混合器60抽入代用燃燒燃料箱90中。
在本發(fā)明中，均化器50包括驅(qū)動馬達51；驅(qū)動輪52，其可旋轉(zhuǎn)地安裝至驅(qū)動馬達51的軸51a；從動輪53，其響應(yīng)經(jīng)由皮帶52a傳遞的驅(qū)動馬達51的旋轉(zhuǎn)力而旋轉(zhuǎn)；從動軸54，其具有安裝至其外表面上的螺旋式運輸器54a并且該從動軸54在1200～1800rpm的轉(zhuǎn)速下可旋轉(zhuǎn)地支撐從動輪53，以便排出并傳遞包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物，所述混合物被加熱至預(yù)定溫度(例如70～90℃)并且通過第一循環(huán)泵42的操作而被供應(yīng)到入口50a中；錐形軸支撐件55，其用于支撐形成于從動軸54的前端的錐形頭54b的外表面；以及出口57，其用于排出工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料，其中尺寸降低至1～3μm的水粒子與高粘度船用油與廢油的混合物以離子形式結(jié)合，并且穿過從動軸54的錐形頭54b的外表面與軸支撐件55的內(nèi)表面之間的間隙56(例如1～2mm的間隙)。此外；均化器50包括間隙控制構(gòu)件58，其以螺紋連接的形式安裝至從動軸54的外表面，以便通過使其順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)來減少或增大從動軸54的錐形頭54b的外表面與軸支撐件55的內(nèi)表面之間的間隙；以及筒形殼體59，其用于容置安裝至從動軸54的外表面上的螺旋式運輸器54a。
在圖1中，附圖標記44表示溫度計，其用于測量鍋爐40中所加熱的、包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物的溫度。
在本發(fā)明中，無機鹽組合物包括碳酸鈉(Na2CO3)、氯化鈉(NaCl)、碳酸氫鈉(NaHCO3)、氯化鎂(MgCl2)與氯化鈣(CaCl2)。包括無機鹽組合物與水(H2O)的無機鹽組合物溶液為堿性的，高粘度船用油與廢油的混合物中具有高級脂肪酸酯類。因此，當高粘度船用油與廢油的混合物和無機鹽組合物溶液以400～7000rpm的轉(zhuǎn)速快速地旋轉(zhuǎn)時，它們通過產(chǎn)生堿金屬鹽而乳化，因此保持水與鹽之間的離子結(jié)合狀態(tài)，從而防止油水分離。
用于本發(fā)明的無機鹽組合物通過以下結(jié)構(gòu)而滿足乳化燃料的要求。
Na2CO3(其為無機鹽組合物的一個成分)與水起反應(yīng)，從而產(chǎn)生NaOH水溶液(aqueous NaOH)Na2CO3+2H2O→2NaOH+H2CO3。
此外，此類堿性的NaOH水溶液與處于水相中的堿土金屬氯化物，即MgCl2和CaCl2，起反應(yīng)2NaOH+MgCl2→Mg(OH)2+2NaCl2NaOH+CaCl2→Ca(OH)2+2NaCl此外，在發(fā)生以上反應(yīng)時，MgCl2和CaCl2參與另一個反應(yīng)2Na2CO3+MgCl2+CaCl2＝MgCO3+CaCO3+4NaCl相應(yīng)地，當氯化物和廢油在80～90℃下以400～7000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，廢油或廢食用油的高級脂肪酸酯類組分被水解，從而產(chǎn)生高級脂肪酸鈉鹽
(其中R、R’、R”均為高級烷基)。
通過以上反應(yīng)所產(chǎn)生的高級脂肪酸鈉鹽顯示出乳化劑的作用，從而使所加入的水和高粘度船用油與廢油的混合物乳化，其中尺寸約為1～4μm的分散的水粒子由油包圍。最終，由于其間存在離子鍵，所以即使在長時間存儲之后，也不會發(fā)生油水分離。
按照這種方式，在本發(fā)明中，因為在使用無機鹽組合物時，水和高粘度船用油與廢油的混合物之間沒有發(fā)生油水分離，所以包括低硫高粘度船用油與廢油的混合物可用作乳化燃料。
此外，如此獲得的代用燃料可應(yīng)用于浴室、熱電廠、熱電站、陶瓷生產(chǎn)場水泥制造場及其它工廠。
根據(jù)以下關(guān)于工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的制造方法的實例，可以更好地理解本發(fā)明，所述實例用于示例說明，而不應(yīng)被理解為用于限制本發(fā)明。
實例1打開第一電子閥13以將使用第一數(shù)字稱重設(shè)備12稱量的、5wt％的無機鹽組合物從其中存儲有無機鹽組合物的無機鹽組合物箱11供應(yīng)到第一混合器20中。同時打開第二電子閥16以將使用第二數(shù)字稱重設(shè)備15稱量的、95wt％的水供應(yīng)到第一混合器20中，并且響應(yīng)第一齒輪電動機17的操作，通過旋轉(zhuǎn)安裝至第一齒輪電動機17的軸的第一葉輪18以攪拌無機鹽組合物與水，從而產(chǎn)生乳化劑(乳化劑形成過程)。隨后，打開第三電子閥23以將使用第三數(shù)字稱重設(shè)備22稱量的、67.85wt％的高粘度船用油與廢油的混合物從包括以1∶1比率混合的高粘度船用油與廢油的高粘度船用油與廢油箱21供應(yīng)到第二混合器30中。同時，打開第四電子閥24以將使用第四數(shù)字稱重設(shè)備25稱量的、12.60wt％的在乳化劑形成過程中所獲得的乳化劑從第一混合器20供應(yīng)到該第二混合器30中，并且將乳化劑加入到高粘度船用油與廢油的混合物中(乳化劑加入過程)，同時通過響應(yīng)第二齒輪電動機26的操作來以預(yù)定的轉(zhuǎn)速(例如100～300rpm)旋轉(zhuǎn)安裝至第二齒輪電動機26的軸的第二葉輪27以攪拌乳化劑和高粘度船用油與廢油的混合物10～20分鐘。隨后，通過第一齒輪泵32的抽吸作用將包括在乳化劑加入步驟中加入的乳化劑的、高粘度船用油與廢油的混合物供應(yīng)到鍋爐40中，以便將所述混合物加熱至預(yù)定溫度(例如70～90℃)(加熱過程)。其后，將在加熱步驟中加熱至預(yù)定溫度的、包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物通過第一循環(huán)泵42的抽吸作用供應(yīng)到均化器50的入口50a中，并且均化器50的從動軸54以1200～1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以便將水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使水粒子與油的混合物以離子形式結(jié)合(離子結(jié)合步驟)，最后通過均化器50的出口57排出最終的油混合物。
通過第二循環(huán)泵62的抽吸作用以將80.45wt％的、包括在離子結(jié)合過程中與之離子結(jié)合的水粒子的、高粘度船用油與廢油的混合物，在此稱作乳化油，從均化器50的出口57供應(yīng)到第三混合器60中。同時，打開第五電子閥74以將使用第五數(shù)字稱重設(shè)備72稱量的、19.55wt％的石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱70供應(yīng)到第三混合器60中。其后，通過響應(yīng)第三齒輪電動機64的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至第三齒輪電動機64的軸的第三葉輪66而進行攪拌過程，從而生成工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料(代用燃料生成過程)。隨后，通過第三齒輪泵80的操作以將由此所獲得的代用燃燒燃料抽吸到代用燃燒燃料箱90中。
在均化器50中，驅(qū)動馬達51的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由可旋轉(zhuǎn)地安裝至驅(qū)動馬達51的軸51a的驅(qū)動輪52、皮帶52a或鏈條、以及驅(qū)動輪53傳遞至從動軸54，從而使從動軸54旋轉(zhuǎn)。
因此，當安裝至從動軸54的外表面并容置于殼體59中的螺旋式運輸器54a響應(yīng)從動軸54的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時，通過第一循環(huán)泵42的操作而供應(yīng)到均化器50的入口50a中的、包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物，與其尺寸降低的水粒子以離子形式結(jié)合，然后通過均化器50的出口57排出。
就是說，具有尺寸降低至1～3μm的水粒子并與之離子結(jié)合的、高粘度船用油與廢油的混合物通過均化器50的出口57排出并穿過從動軸54的錐形頭54b的外表面與軸支撐件55的內(nèi)表面之間的間隙56。
使用以螺紋形式安裝于從動軸54的外表面上的間隙控制構(gòu)件可以進一步減小或增大水粒子的尺寸，其中所述間隙控制構(gòu)件用于通過順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)而減少或增大從動軸54的錐形頭54b的外表面與軸支撐件55的內(nèi)表面之間的間隙。
由Korea Petroleum Quality Institute(韓國石油質(zhì)量學會)對實例1中所制備的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料所進行的試驗如下。
為了評價實例1中所制備的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的儲存穩(wěn)定性，在制備所述燃料之后的90天，使用濕法(取樣1L，間隔10天、在20℃下相對于上層特性與下層特性進行比較)或紅外光譜測定法(類似于濕法的模擬條件以便獲得相同的試驗結(jié)果)進行油水分離試驗。結(jié)果，沒有觀察到油水分離現(xiàn)象。
此外，在實例1中所制備的、工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料中，根據(jù)KSM ISO 3733，其中的水分的測量結(jié)果為1.40vol％；根據(jù)ASTM D 1552，其中的硫為0.12wt％；根據(jù)KSM ISO 6245，其中的殘留物(ash)為0.018wt％；根據(jù)KSM ISO 3735，其中的沉淀物為0.17wt％。此外，根據(jù)用作廢物處理試驗的電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析，檢測不到鎘(Cd)及其化合物，檢測到的鉻(Cr)及其化合物的量為0.79mg/L，檢測到的鉛(Pb)及其化合物的量為0.73mg/L，以及檢測到的砷(As)及其化合物的量為0.88mg/L。
而且，為了分析燃燒時排出的廢氣與粉塵的量，使用煙氣分析器(CGA-520)對一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氣(NO)、硫氣體(SO2)以及二氧己的量進行測量，該煙氣分析器可從Okhang Gas Analysis Co.Ltd.，Korea獲得。結(jié)果，檢測到的一氧化碳為30ppm，二氧化碳為10ppm，氧化氮為23ppm，硫氣體為25ppm，以及二氧己為0.047ppm。熱量值為9250cal/g。
實例2打開第一電子閥13以將使用第一數(shù)字稱重設(shè)備12稱量的、3wt％的無機鹽組合物從其中存儲有無機鹽組合物的無機鹽組合物箱11供應(yīng)到第一混合器20中。同時打開第二電子閥16以將使用第二數(shù)字稱重設(shè)備15稱量的、97wt％的水從水箱14供應(yīng)到第一混合器20中，并且響應(yīng)第一齒輪電動機17的操作，通過旋轉(zhuǎn)安裝至第一齒輪電動機17的軸的第一葉輪18以攪拌無機鹽組合物與水，從而產(chǎn)生乳化劑(乳化劑形成過程)。隨后，打開第三電子閥23以將使用第三數(shù)字稱重設(shè)備22稱量的、59wt％的高粘度船用油與廢油的混合物從包括以1∶1比率混合的高粘度船用油與廢油的高粘度船用油與廢油箱21供應(yīng)到第二混合器30中。同時，打開第四電子閥24以將使用第四數(shù)字稱重設(shè)備25稱量的、18wt％的乳化劑從第一混合器20供應(yīng)到該第二混合器30中，并且將乳化劑加入到高粘度船用油與廢油的混合物中(乳化劑加入過程)，同時通過響應(yīng)第二齒輪電動機26的操作來以預(yù)定的轉(zhuǎn)速(例如100～300rpm)旋轉(zhuǎn)安裝至第二齒輪電動機26的軸的第二葉輪27以攪拌高粘度船用油與廢油的混合物和乳化劑10～20分鐘。隨后，通過第一齒輪泵32的抽吸作用將包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物從第二混合器30充入鍋爐40中，以便將所述混合物加熱至預(yù)定溫度(例如70～90℃)(加熱過程)。其后，將在加熱步驟中加熱至預(yù)定溫度的、包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物通過第一循環(huán)泵42的抽吸作用供應(yīng)到均化器50的入口50a中，并且從動軸54以1200～1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以便將水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使水粒子與油混合物以離子形式結(jié)合(離子結(jié)合過程)，最后通過均化器50的出口57排出最終的油混合物。
通過第二循環(huán)泵62的抽吸作用以將77wt％的、包括在離子結(jié)合過程中與之離子結(jié)合的水粒子的、高粘度船用油與廢油的混合物，在此稱作乳化油，從均化器50的出口57供應(yīng)到第三混合器60中。同時，打開第五電子閥74以將使用第五數(shù)字稱重設(shè)備72稱量的、23wt％的石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱70供應(yīng)到第三混合器60中。其后，通過響應(yīng)第三齒輪電動機64的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至第三齒輪電動機64的軸的第三葉輪66而進行攪拌過程，從而生成工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料(代用燃料生成過程)，隨后通過第三齒輪泵80的操作以將所述代用燃燒燃料抽吸到代用燃燒燃料箱90中。
由Korea Petroleum Quality Institute(韓國石油質(zhì)量學會)對實例2中所制備的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料所進行的試驗如下。
為了評價實例2中所制備的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的儲存穩(wěn)定性，在制備所述燃料之后的90天，使用濕法(取樣1L，間隔10天、在20℃下相對于上層特性與下層特性進行比較)和紅外光譜測定法(類似于濕法的模擬條件以便獲得相同的試驗結(jié)果)進行油水分離試驗。結(jié)果，沒有觀察到油水分離現(xiàn)象。
此外，在實例2中所制備的、工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料中，根據(jù)KSM ISO 3733，其中的水分的測量結(jié)果為1.45vol％；根據(jù)ASTM D 1552，其中的硫為0.14wt％；根據(jù)KSM ISO 6245，其中的殘留物為0.023wt％；根據(jù)KSM ISO 3735，其中的沉淀物為0.18wt％。此外，根據(jù)用作廢物處理試驗的電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析，檢測不到鎘(Cd)及其化合物，檢測到的鉻(Cr)及其化合物的量為0.75mg/L，檢測到的鉛(Pb)及其化合物的量為0.72mg/L，以及檢測到的砷(As)及其化合物的量為0.63mg/L。
而且，為了分析燃燒時排出的廢氣與粉塵的量，使用煙氣分析器(CGA-520)對一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氣(NO)、硫氣體(SO2)以及二氧己的量進行測量，該煙氣分析器可從Okhang Gas Analysis Co.Ltd.，Korea獲得。結(jié)果，檢測到的一氧化碳為28ppm，二氧化碳為15ppm，氧化氮為25ppm，硫氣體為27ppm，以及二氧己為0.043ppm。熱量值為9575cal/g。
實例3打開第一電子閥13以將使用第一數(shù)字稱重設(shè)備12稱量的、2wt％的無機鹽組合物從其中存儲有無機鹽組合物的無機鹽組合物箱11供應(yīng)到第一混合器20中。同時打開第二電子閥16以將使用第二數(shù)字稱重設(shè)備15稱量的、98wt％的水從水箱14供應(yīng)到第一混合器20中，并且響應(yīng)第一齒輪電動機17的操作，通過旋轉(zhuǎn)安裝至第一齒輪電動機17的軸的第一葉輪18以攪拌無機鹽組合物與水，從而產(chǎn)生乳化劑(乳化劑形成過程)。隨后，打開第三電子閥23以將使用第三數(shù)字稱重設(shè)備22稱量的、50.15wt％的高粘度船用油與廢油的混合物從包括以1∶1比率混合的高粘度船用油與廢油的高粘度船用油與廢油箱21供應(yīng)到第二混合器30中。同時，打開第四電子閥24以將使用第四數(shù)字稱重設(shè)備25稱量的、20.70wt％的乳化劑從第一混合器20供應(yīng)到該第二混合器30中，并且將乳化劑加入到高粘度船用油與廢油的混合物中(乳化劑加入過程)，同時通過響應(yīng)第二齒輪電動機26的操作來以預(yù)定的轉(zhuǎn)速(例如100～300rpm)旋轉(zhuǎn)安裝至第二齒輪電動機26的軸的第二葉輪27以攪拌高粘度船用油與廢油的混合物和乳化劑10～20分鐘。隨后，通過第一齒輪泵32的抽吸作用將包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物從第二混合器30供應(yīng)到鍋爐40中，以便將所述混合物加熱至預(yù)定溫度(例如70～90℃)(加熱過程)。其后，將在加熱步驟中加熱至預(yù)定溫度的、包括乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物通過第一循環(huán)泵42的抽吸作用供應(yīng)到均化器50的入口50a中，并且從動軸54以1200～1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)以便將水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使水粒子與油混合物以離子形式結(jié)合(離子結(jié)合過程)，最后通過均化器50的出口57排出最終的油混合物。
通過第二循環(huán)泵62的抽吸作用以將70.85wt％的、包括在離子結(jié)合過程中與之離子結(jié)合的水粒子的、高粘度船用油與廢油的混合物，在此稱作乳化油，從均化器50的出口57供應(yīng)到第三混合器60中。同時，打開第五電子閥74以將使用第五數(shù)字稱重設(shè)備72稱量的、29.15wt％的石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱70供應(yīng)到第三混合器60中。其后，通過響應(yīng)第三齒輪電動機64的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至第三齒輪電動機64的軸的第三葉輪66而進行攪拌過程，從而生成工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料(代用燃料生成過程)，隨后通過第三齒輪泵80的操作以將所述代用燃燒燃料抽吸到代用燃燒燃料箱90中。
由Korea Petroleum Quality Institute(韓國石油質(zhì)量學會)對實例3中所制備的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料進行如下試驗。
為了評價實例3中所制備的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的儲存穩(wěn)定性，在制備所述燃料之后的90天，使用濕法(取樣1L，間隔10天、在20℃下相對于上層特性與下層特性進行比較)或紅外光譜測定法(類似于濕法的模擬條件以便獲得相同的試驗結(jié)果)進行油水分離試驗。結(jié)果，沒有觀察到油水分離現(xiàn)象。
此外，在實例3中所制備的、工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料中，根據(jù)KSM ISO 3733，其中的水分的測量結(jié)果為1.35vol％；根據(jù)ASTM D 1552，其中的硫為0.15wt％；根據(jù)KSM ISO 6245，其中的殘留物為0.017wt％；根據(jù)KSM ISO 3735，其中的沉淀物為0.16wt％。此外，根據(jù)用作廢物處理試驗的電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析，檢測不到鎘(Cd)及其化合物，檢測到的鉻(Cr)及其化合物的量為0.66mg/L，檢測到的鉛(Pb)及其化合物的量為0.65mg/L，以及檢測到的砷(As)及其化合物的量為0.55mg/L。
而且，為了分析燃燒時排出的廢氣與粉塵的量，使用煙氣分析器(CGA-520)對一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氮氣(NO)、硫氣體(SO2)以及二氧己的量進行測量，該煙氣分析器可從Okhang Gas Analysis Co.Ltd.，Korea獲得。結(jié)果，檢測到的一氧化碳為25ppm，二氧化碳為18ppm，氧化氮為20ppm，硫氣體為10ppm，以及二氧己為0.045ppm。熱量值為10575cal/g。
在本發(fā)明中，術(shù)語“廢油”是指從各種車輛以及船舶中排出的廢機油；從各種車輛以及船舶中排出的廢齒輪油；從煉鐵廠排出的廢變壓器O.T.油、廢切削油、廢軋制油；從煉油廠排出的石油沉淀物的廢油；從Ramen工廠排出的最終沉淀物的廢食用油；在制備各種食用油時排出的沉淀物中的廢食用油；以及從肥皂廠排出的最終沉淀物。
石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品的實例包括稀料、甲苯、甲醇、丙烯、異丙醇、聚丁烯、苯、二甲苯、萘等。
在乳化劑的制備中，當所包含的無機鹽組合物的量超過5wt％時，離子鍵形成率就會增大，但是本發(fā)明的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的顏色就會不合需要地轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣?。另一方面，當所包含的無機鹽組合物的量低于2wt％時，離子鍵形成率就會降低，從而不合需要地降低加工性能。此外，當所包含的水的量超過98wt％時，就不能形成離子鍵，并且本發(fā)明的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的顏色不合需要地轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣?br> 另外，當所包含的高粘度船用油與廢油的混合物的量超過67.85wt％時，熱量值就會降低，從而石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品的量增加，就不利地增加了制備成本。另一方面，當所包含的高粘度船用油與廢油的混合物的量低于50.15wt％時，熱量值增加但是由于不完全燃燒而導(dǎo)致空氣污染。此外，當所包含的乳化劑的量超過20.70wt％時，本發(fā)明的工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的顏色就不合需要地轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣?。另一方面，當所包含的乳化劑的量低?2.60wt％時，乳化劑只是與高粘度船用油與廢油的混合物以離子方式微弱地結(jié)合，從而不合需要地降低加工性能。而且，當石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品的量超過29.15wt％時，熱值增加但是制備成本也不合需要地增加。另一方面，當石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品的量低于19.55wt％時，熱值降低，從而不能使用未示出的燃燒爐進行噴射沉積(spray process)，而且會導(dǎo)致空氣污染。
在本發(fā)明中，將乳化劑加入到以1∶1混合的高粘度船用油與廢油的混合物中，而后與石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品混合以便增加熱值，從而產(chǎn)生工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料。然而，本發(fā)明不限于此。例如，將高粘度船用油與乳化劑混合，而后再與石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品混合以便增加熱值，從而產(chǎn)生工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料，這也包括于本發(fā)明的范圍中。
如上文中所述，本發(fā)明提供了一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備與方法。根據(jù)本發(fā)明，可以在水與油之間容易地形成離子鍵，還可以使用燃燒爐直接進行燃燒過程而不需要燃燒之前的預(yù)熱過程。此外，可以減少空氣污染物如硫氣體、氮氣、一氧化碳、二氧化碳以及二氧己的排放。
盡管公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例以便進行示例說明，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當清楚，在不背離由所附權(quán)利要求書中所公開的本發(fā)明的范圍與精神的情況下，可以做出各種改型、添加以及替換。
權(quán)利要求
1.一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備，其包括第一混合器，其用于通過打開第一電子閥而從其中存儲有無機鹽組合物的無機鹽組合物箱中接收使用第一數(shù)字稱重設(shè)備稱量的2～5wt％的所述無機鹽組合物；同時通過打開第二電子閥而從其中存儲有水的水箱接收使用第二數(shù)字稱重設(shè)備稱量的95～98wt％的所述水；以及同時通過根據(jù)第一齒輪電動機的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至該第一齒輪電動機的軸的第一葉輪，攪拌所述無機鹽組合物和所述水，從而形成乳化劑，第二混合器，其用于通過打開第三電子閥而從高粘度船用油與廢油箱中接收使用第三數(shù)字稱重設(shè)備稱量的50.15～67.85wt％的高粘度船用油與廢油的混合物，其中該高粘度船用油與廢油箱中包括以1∶1比率混合的高粘度船用油與廢油；同時通過打開第四電子閥而從該第一混合器接收使用第四數(shù)字稱重設(shè)備稱量的12.60～20.70wt％的乳化劑；以及同時通過根據(jù)第二齒輪電動機的操作以預(yù)定轉(zhuǎn)速來旋轉(zhuǎn)安裝至該第二齒輪電動機的軸的第二葉輪，攪拌該高粘度船用油與廢油的混合物和該乳化劑，以便在該高粘度船用油與廢油的混合物中加入該乳化劑，鍋爐，其用于將通過該第一齒輪泵的抽吸而從該第二混合器供應(yīng)的、包括該乳化劑的該高粘度船用油與廢油的混合物加熱至預(yù)定溫度，均化器，其用于通過以1200～1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)該均化器的從動軸，將通過第一循環(huán)泵的抽吸而從該鍋爐供應(yīng)到該均化器的入口中的、已加熱的、包括該乳化劑的、該高粘度船用油與廢油的混合物的水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使所述水粒子與該高粘度船用油與廢油的混合物以離子形式結(jié)合，第三混合器，其用于通過第二循環(huán)泵的抽吸而從均化器的出口接收62.75～88.55wt％的該高粘度船用油與廢油的混合物，該高粘度船用油與廢油的混合物中包括與該高粘度船用油與廢油的混合物離子結(jié)合的水粒子；同時通過打開第五電子閥而從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱中接收使用第五數(shù)字稱重設(shè)備稱量的19.55～29.15wt％的所述石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品；以及同時通過根據(jù)第三齒輪電動機的操作來旋轉(zhuǎn)安裝至該第三齒輪電動機的軸的第三葉輪，攪拌該高粘度船用油與廢油的混合物和所述石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品，從而制備工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料，以及第三齒輪泵，其用于將所述工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料從該第三混合器抽入到代用燃燒燃料箱中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中該均化器包括驅(qū)動馬達；驅(qū)動輪，其可旋轉(zhuǎn)地安裝至該驅(qū)動馬達的軸；從動輪，其響應(yīng)經(jīng)由皮帶傳遞的該驅(qū)動馬達的旋轉(zhuǎn)力而旋轉(zhuǎn)；從動軸，其可旋轉(zhuǎn)地支撐該從動輪，該從動軸外表面上安裝有螺旋式運輸器，以便排出并傳遞包括該乳化劑的該高粘度船用油與廢油的混合物，該高粘度船用油與廢油的混合物被加熱至預(yù)定溫度并且通過該第一循環(huán)泵的操作而被供應(yīng)到該均化器的入口中；錐形軸支撐件，其用于支撐形成于該從動軸的前端的錐形頭的外表面；出口，其用于排出所述工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料，在所述工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料中尺寸降低至1～3μm的水粒子與該高粘度船用油與廢油的混合物以離子形式結(jié)合并穿過該從動軸的該錐形頭的該外表面與該軸支撐件的內(nèi)表面之間的間隙；間隙控制構(gòu)件，其以螺紋連接的形式安裝至該從動軸的外表面，以便通過使該間隙控制構(gòu)件順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)來減少或增大該從動軸的該錐形頭的該外表面與該軸支撐件的該內(nèi)表面之間的間隙；以及筒形殼體，其用于容置安裝至該從動軸的外表面上的該螺旋式運輸器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述無機鹽組合物包括碳酸鈉、氯化鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂與氯化鈣。
4.一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的方法，其包括以下步驟乳化劑形成步驟通過打開第一電子閥，將使用第一數(shù)字稱重設(shè)備稱量的2～5wt％的無機鹽組合物從其中存儲有所述無機鹽組合物的無機鹽組合物箱供應(yīng)到第一混合器中；同時通過打開第二電子閥，將使用第二數(shù)字稱重設(shè)備稱量的95～98wt％的水從水箱供應(yīng)到該第一混合器中；以及同時通過根據(jù)第一齒輪電動機的操作旋轉(zhuǎn)安裝至該第一齒輪電動機的軸的第一葉輪，攪拌所述無機鹽組合物和所述水，從而形成乳化劑，乳化劑加入步驟通過打開第三電子閥，將使用第三數(shù)字稱重設(shè)備稱量的50.15～67.85wt％的高粘度船用油與廢油的混合物從高粘度船用油與廢油箱供應(yīng)到第二混合器中，其中該高粘度船用油與廢油箱中包括以1∶1比率混合的該高粘度船用油與廢油；同時通過打開第四電子閥，將使用第四數(shù)字稱重設(shè)備稱量的12.60～20.70wt％的乳化劑從該第一混合器供應(yīng)到該第二混合器中；以及同時根據(jù)第二齒輪電動機的操作以預(yù)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)安裝至該第二齒輪電動機的軸的第二葉輪，攪拌該乳化劑和該高粘度船用油與廢油的混合物，從而將該乳化劑加入到該高粘度船用油與廢油的混合物中，加熱步驟通過第一齒輪泵的抽吸將包括在所述乳化劑加入步驟中加入的該乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物供應(yīng)到鍋爐中，從而將包括該乳化劑的該高粘度船用油與廢油的混合物加熱至預(yù)定溫度，離子結(jié)合步驟通過第一循環(huán)泵的抽吸，將在所述加熱步驟中加熱至預(yù)定溫度的、包括該乳化劑的高粘度船用油與廢油的混合物供應(yīng)到該均化器的入口中，以便通過以1200～1500rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)均化器的從動軸，將包括該乳化劑的該高粘度船用油與廢油的混合物的水粒子的尺寸降低至1～3μm，從而使所述水粒子與該高粘度船用油與廢油的混合物以離子形式結(jié)合，以及代用燃燒燃料的制備步驟通過第二循環(huán)泵的抽吸將62.75～88.55wt％的該高粘度船用油與廢油的混合物從均化器的出口供應(yīng)到第三混合器中，其中該高粘度船用油與廢油的混合物包括在所述離子結(jié)合步驟中與該高粘度船用油與廢油的混合物離子結(jié)合的水粒子；同時通過打開第五電子閥，將使用第五數(shù)字稱重設(shè)備稱量的19.55～29.15wt％的石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品從石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品箱供應(yīng)到第三混合器中；以及同時通過根據(jù)第三齒輪電動機的操作旋轉(zhuǎn)安裝至該第三齒輪電動機的軸的第三葉輪，攪拌該高粘度船用油與廢油的混合物和所述石油產(chǎn)品與石油化工產(chǎn)品，從而制備工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制造工業(yè)鍋爐所用的代用燃燒燃料的設(shè)備，該設(shè)備能夠容易地在水與油之間的形成離子鍵；能夠使用燃燒爐直接進行燃燒過程，而不需要燃燒之前預(yù)熱至預(yù)定溫度的預(yù)熱過程；以及能夠減少空氣污染物如硫氣體、氮氣、一氧化碳、二氧化碳以及二氧己的排放。
文檔編號F23K5/12GK101093079SQ20061012886
公開日2007年12月26日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者樸壽煥 申請人:樸壽煥