Effektultralyd til vand-i-diesel-emulsioner

Brugen af vand-i-brændstof-emulsioner vokser hurtigt som følge af skærpede miljøkrav og hårdere konkurrence på transportmarkedet. Teknologien til ultralydsemulgering muliggør en mere effektiv udnyttelse af brændstoffer såsom tunge brændstoffer eller diesel ved at blande vand i basisbrændstoffet. Vand-brændstof-blandinger emulgeret med ultralyd giver en mere fuldstændig forbrænding og et mere økonomisk brændstofforbrug, samtidig med at brændstofferne forbrændes med færre emissioner!

Vand-i-brændstof-emulsion

Forbrænding af brændstoffer danner skadelige gasser såsom “nitrous oxides” (NOx), kulbrinter (HC), kulmonoxid (CO), kuldioxid (CO2) samt partikler (PM), sod og røg, som er skadelige for menneskers sundhed og miljøet. Udledningen af disse forurenende stoffer kan reduceres betydeligt ved at tilsætte vand til brændstoffet.
Tilsætning af 5 – 25% vand til brændstoffet, såsom tung brændselsolie eller diesel, kan reducere udledningen af skadelige forurenende stoffer drastisk. Det indsprøjtede vand reducerer den lokale adiabatiske forbrændingstemperatur. Undersøgelser har vist, at udledningen af NOx derved kan sænkes med op til 40%, CO2 med 5% – 15% og PM med op til 90%. Sort røg fra dieselforbrænding kan elimineres fuldstændigt, da brændstoffet forbrændes fuldstændigt.
Samtidig kan brændstofforbruget blive reduceret med ca. 5%. Skån miljøet og spar brændstof!
Brændstoffer, der kan emulgeres, omfatter flydende kulbrinter, råolie, tunge brændstoffer (HFO), nafta, petroleum, diesel, fyringsolier, biodiesel og vegetabilske olier.

Miljømæssige og økonomiske fordele:

• lavere NOx-emissioner
• lavere sodemissioner
• reduceret brændstofforbrug
• mere fuldstændig forbrænding
• lavere maksimale forbrændingstemperaturer
• færre belægninger i kedlen

Primær og sekundær forstøvning i sprøjteflammen fra emulgeret brændstof.

Vand-i-brændstof-emulsioner fremstillet med ultralyd

Effektultralyd er en velkendt og gennemprøvet teknologi til at fremstille findelte emulsioner med dråber i mikro- og nanometerområdet. Teknologien til ultralydsemulgering er baseret på kavitationsbetingede forskydningskræfter. Ved hjælp af ultralydskavitation reduceres vand- og brændstofdråberne til nanostørrelse og blandes sammen, så der dannes en findelt (nano-/ mini-)emulsion. Ved inline-emulgering med ultralyd kan de separate brændstof- og vandstrømme justeres præcist, så et konstant forhold mellem vand og brændstof sikres.
Ultralydshomogenisatorerne kan installeres direkte før indsprøjtningspumpen, så den homogene vand-brændstof-emulsion kan indsprøjtes med det samme i motoren, og opbevaring af brændstofemulsionen undgås. Når vand-brændstof-emulsionen indsprøjtes i forbrændingskammeret, fordamper vanddråberne hurtigt på grund af de høje temperaturer, da vands kogepunkt er meget lavere end brændstoffets. Under fordampningsprocessen sprænges vanddråberne ved mikroeksplosioner og opdeler brændstoffet i mindre dråber. Derved forstøves vand-brændstof-blandingen i forbrændingskammeret, så brændstof og luft blandes bedre i forbrændingskammeret, og brændstoffet kan forbrændes fuldstændigt. De meget små dråber giver et meget stort partikeloverfladeareal, hvilket resulterer i en stor grænseflade mellem vand og olie med lav grænsefladespænding, som yderligere forbedrer forstøvningen. Dette øger forbrændingseffektiviteten og resulterer i sidste ende i en betydelig reduktion af brændstofomkostningerne, som overstiger omkostningerne til emulgeringen.
Teknologien til ultralydsblanding er en inline-proces, som nemt kan eftermonteres på eksisterende motorer. Selve motoren kræver ingen ændringer.

Klynge med Hielscher UIP6000hdT bestående af op til 12x sonikeringsapparater. Denne opsætning gør det muligt at sammensætte et kraftfuldt inline-sonikeringssystem på 72kW til højtydende inline-behandling.

Ultralydsdrevet emulsionsteknologi

Teknologien til ultralydsemulgering er baseret på kavitation og blanding med høje forskydningskræfter. Ultralydsbølger med høj intensitet kobles ind i det flydende medium (brændstof-vand-blandingen), skaber dråber i nanometerområdet og muliggør fremstilling af tofasede vand-i-olie-emulsioner og trefasede olie-i-vand-i-olie-emulsioner.

Installationer på:

• CHP – kraftvarmeanlæg
• dieselgeneratorer
• kraftværker
• skibe
• diesellokomotiver
• kan eftermonteres på alle dieselmotorer
• teknologi om bord: sødygtighed

Nanoemulgering med ultralyd fremstiller stabile emulsioner

Ultralydsudstyr til krævende drift

Hielscher leverer industrielt ultralydsudstyr til krævende drift, som kan håndtere høje brændstofstrømme – selv ved høje viskositeter. Hielschers ultralydshomogenisatorer er bygget til drift 24/7 under barske forhold. Vores systemer er betjeningsvenlige og kompakte, har ingen bevægelige dele, er nemme at installere og betjene og kræver næsten ingen vedligeholdelse.
Produktionen af emulsionsbrændstof med ultralyd kan styres sikkert via browserstyring, mens de to separate tilførselsstrømme af vand og brændstof muliggør præcis dosering af forholdet mellem vand og brændstof samt regulering / tilpasning af brændstofblandingen under drift i overensstemmelse med motorens aktuelle belastning / omdrejningstal.

Design, fremstilling og rådgivning – kvalitet fremstillet i Tyskland

Hielschers ultralydsapparater er velkendte for deres højeste kvalitets- og designstandarder. Robusthed og nem betjening gør det muligt at integrere vores ultralydsapparater problemfrit i industrianlæg. Hielschers ultralydsapparater håndterer nemt barske forhold og krævende miljøer.

Hielscher Ultrasonics er en ISO-certificeret virksomhed og lægger særlig vægt på højtydende ultralydsapparater med den nyeste teknologi og brugervenlighed. Hielschers ultralydsapparater er naturligvis CE-kompatible og opfylder kravene fra UL, CSA og RoHs.

Produktion af emulsionsbrændstoffer med ultralyd om bord på skibe

Litteratur / Referencer

• 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.