Výkonový ultrazvuk pro emulze vody v naftě

Používání emulzí vody v palivu se rychle rozšiřuje v důsledku zpřísněných ekologických předpisů a tvrdší konkurence na dopravním trhu. Technologie ultrazvukové emulgace umožňuje efektivnější využití paliv, jako jsou těžká paliva nebo motorová nafta, přimícháním vody do základního paliva. Ultrazvukově emulgovaná vodní paliva zajišťují úplnější spalování a hospodárnější spotřebu paliva, přičemž se paliva spalují s nižšími emisemi!

Emulze vody v palivu

Při spalování paliv vznikají nebezpečné plyny, jako jsou „nitrous oxides“ (NOx), uhlovodíky (HC), oxid uhelnatý (CO), oxid uhličitý (CO2), a také pevné částice (PM), saze a kouř, které škodí lidskému zdraví a životnímu prostředí. Emise těchto znečišťujících látek lze výrazně snížit přidáním vody do paliva.
Přidání 5 – 25 % vody do paliva, jako je těžký topný olej nebo motorová nafta, může drasticky snížit emise nebezpečných znečišťujících látek. Vstřikovaná voda snižuje lokální adiabatickou teplotu spalování. Studie prokázaly, že tím lze snížit emise NOx až o 40 %, CO2 o 5 % – 15 % a PM až o 90 %. Černý kouř ze spalování motorové nafty lze zcela odstranit, protože palivo zcela shoří.
Zároveň se spotřeba paliva může snížit přibližně o 5 %. Šetřete životní prostředí a šetřete palivo!
Mezi emulgovatelná paliva patří kapalné uhlovodíky, surová ropa, těžká paliva (HFO), primární benzin (naphtha), petrolej, motorová nafta, topné oleje, bionafta a rostlinné oleje.

Ekologické a ekonomické výhody:

• nižší emise NOx
• nižší emise sazí
• snížená spotřeba paliva
• úplnější spalování
• nižší špičkové teploty spalování
• menší zanášení kotle

Primární a sekundární atomizace v rozprašovacím plameni emulgovaného paliva.

Ultrazvukové emulze vody v palivu

Výkonový ultrazvuk je dobře známá a osvědčená technologie pro vytváření jemných emulzí s kapičkami v mikrometrovém a nanometrovém rozsahu. Technologie ultrazvukové emulgace je založena na kavitačních smykových silách. Ultrazvukovou kavitací se kapičky vody a paliva zmenšují na nanorozměry a mísí se dohromady, takže vzniká jemná (nano-/mini-)emulze. Při ultrazvukové inline emulgaci lze oddělené proudy paliva a vody přesně nastavit tak, aby byl zajištěn konstantní poměr vody a paliva.
Ultrazvukové homogenizátory lze instalovat přímo před vstřikovací čerpadlo, takže homogenní emulzi vody a paliva lze okamžitě vstřikovat do motoru a odpadá skladování palivové emulze. Při vstříknutí emulze vody a paliva do spalovací komory se kapičky vody vlivem vysokých teplot rychle odpařují, protože bod varu vody je mnohem nižší než bod varu paliva. Během odpařování kapičky vody mikroexplozivně praskají a rozbíjejí palivo na menší kapičky. Tím se vodní palivo ve spalovací komoře atomizuje, takže se palivo a vzduch ve spalovací komoře lépe promísí a palivo může zcela shořet. Velmi malé kapičky nabízejí velmi velký povrch částic, což vede k velkému rozhraní voda-olej s nízkým napětím, které dále zlepšuje atomizaci. Tím se zvyšuje účinnost spalování, což nakonec vede k významnému snížení nákladů na palivo, které převyšuje náklady na emulgaci.
Technologie ultrazvukového míšení je inline proces, který lze snadno dodatečně instalovat na stávající motory. Samotný motor nevyžaduje žádné úpravy.

Cluster Hielscher UIP6000hdT sestávající až z 12 sonikátorů. Tato sestava umožňuje sestavit výkonný inline sonikační systém o výkonu 72kW pro vysoce výkonné inline zpracování.

Emulzní technologie poháněná ultrazvukem

Technologie ultrazvukové emulgace je založena na kavitaci a vysokosmykovém míchání. Vysoce intenzivní ultrazvukové vlny se přenášejí do kapalného média (směsi paliva a vody), vytvářejí kapičky o velikosti v nanometrovém rozsahu a umožňují vyrábět dvoufázové emulze voda v oleji a třífázové emulze olej ve vodě v oleji.

Instalace na:

• CHP – jednotky kombinované výroby tepla a elektřiny
• dieselové generátory
• elektrárny
• námořní plavidla
• dieselové lokomotivy
• dodatečně instalovatelné na všechny dieselové motory
• palubní technologie: způsobilost k plavbě na moři

Ultrazvuková nanoemulgace vytváří stabilní emulze

Ultrazvuková zařízení pro náročný provoz

Hielscher dodává průmyslová ultrazvuková zařízení pro náročný provoz, která zvládnou velké proudy paliva – i při vysokých viskozitách. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher jsou konstruovány pro provoz 24/7 v drsných podmínkách. Naše systémy jsou uživatelsky přívětivé a kompaktní, nemají žádné pohyblivé části, snadno se instalují a obsluhují a téměř nevyžadují údržbu.
Výrobu emulzního paliva pomocí ultrazvuku lze bezpečně řídit přes prohlížeč, přičemž dva oddělené přívodní proudy vody a paliva umožňují přesné dávkování poměru vody a paliva a regulaci / přizpůsobení palivové směsi během provozu podle aktuálního zatížení / otáček motoru.

Design, výroba a poradenství – kvalita Made in Germany

Ultrazvukové přístroje Hielscher jsou známé svou nejvyšší kvalitou a konstrukčními standardy. Robustnost a snadná obsluha umožňují bezproblémovou integraci našich ultrazvukových přístrojů do průmyslových zařízení. Drsné podmínky a náročná prostředí zvládají ultrazvukové přístroje Hielscher snadno.

Hielscher Ultrasonics je společnost s certifikací ISO a klade zvláštní důraz na vysoce výkonné ultrazvukové přístroje s nejmodernější technologií a uživatelskou přívětivostí. Ultrazvukové přístroje Hielscher samozřejmě vyhovují CE a splňují požadavky UL, CSA a RoHs.

Ultrazvuková výroba emulzních paliv přímo na palubě námořních plavidel

Literatura / Reference

• Al-Iwayzy, Saddam H.; Yusaf, Talal; Al-Juboori, Raed A. (2014): Biofuels from the Fresh Water Microalgae Chlorella vulgaris (FWM-CV) for Diesel Engines. Energies 7/2014. 1829-1851.
• Khan, Mohammed Yahaya; Karim, Z. A. Abdul; Hagos, Ftwi Yohaness; Aziz, A. Rashid A.; Tan, Isa M. (2014): Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel. The Scientific World Journal 2014.
• Scarpete, Dan (2013): Diesel-Water Emulsion, an Alterantive Fuel to Reduce Diesel Engine Emissions. Machines, Technologies, Materials 7/2013. 13-16.