Hochleistungs-Ultraschall für Wasser-in-Diesel-Emulsionen

Die Verwendung von Wasser-Kraftstoff-Emulsionen expandiert aufgrund verschärfter Umweltauflagen und des härteren Wettbewerbs in der Logistik rasch. Die ultraschall-gestützte Emulgier-Technologie ermöglicht eine effizientere Verwendung von Treibstoffen, wie z.B. Schweröl oder Diesel, indem dem Treibstoff feine Wassertröpfchen beigemengt werden. Ultraschall-emulgierte Wasser-Treibstoff-Gemische zeichnen sich durch eine vollständigere Verbrennung und einen wirtschaftlicheren Kraftstoffverbrauch aus. Außerdem verbrennen die Treibstoffe unter deutlich geringerem Emissionsausstoß!

Wasser-Treibstoff-Emulsion

Bei der Verbrennung von Kraftstoffen entstehen gefährliche Gase wie z.B. Stickoxide (NOx), Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2) sowie Feinstaubpartikel (PM), Ruß und Qualm, welche gesundheits- und umweltschädlich sind. Die Emission dieser Schadstoffe kann deutlich reduziert werden, indem den Treibstoffen Wasser zugesetzt wird.
Die Beimengung von 5 – 25% Wasser in den Kraftstoff, z.B. Schweröl oder Diesel, kann der Emisson gefährlicher Schadstoffe drastisch reduzieren. Das eingespritzte Wasser reduziert die lokale adiabatische Verbrennungstemperatur. Verschiedenen Studien haben bewiesen, dass damit der Ausstoß von NOx um bis zu 40% und der Ausstoß von CO2 um 5 – 15% und von Feinstaub um bis zu 90% % gesenkt werden kann. Schwarzer Rauch, der durch eine unvollständige Dieselverbrennung entsteht, kann sogar vollständig vermieden werden, da der Treibstoff vollständig verbrannt wird..
Gleichzeitig kann der Kraftstoffverbrauch um ca. 5% reduziert werden. Umweltschutz und Kosteneinsparung aufgrund reduzierten Treibstoffverbrauchs durch innovative Ultraschalltechnologie!
Zu den emulgierbaren Kraftstoffen gehören flüssige Kohlenwasserstoffe, Rohöl, Schweröl (HFO), Naphtha, Kerosin, Diesel, Heizungsöl, Biodiesel sowie Pflanzenöle.

Umweltschutz & Wirtschaftliche Vorteile:

• niedrigere NOx-Emissionen
• geringere Rußemissionen
• reduzierter Kraftstoffverbrauch
• vollständigere Verbrennung
• niedrigere Verbrennungsspitzentemperatur
• geringere Verschmutzung des Kessels

Primär- und Sekundärzerstäubung in der Sprühflamme von emulgiertem Kraftstoff.

Ultraschall-gestützte Wasser-Treibstoff-Emulsionen

Leistungsultraschall ist eine bekannte und bewährte Technologie zur Herstellung feiner Emulsionen mit Tröpfchen im Mikron- und Nanobereich. Die Ultraschall-Emulgierungstechnologie basiert auf Kavitationsscherkräften. Durch die Ultraschallkavitation werden die Wasser- und Kraftstofftröpfchen auf Nanogröße verkleinert und miteinander vermischt, so dass eine feinkörnige (Nano-/Mini-)Emulsion entsteht. Bei der Ultraschall-Inline-Emulgierung können die getrennten Kraftstoff- und Wasserströme genau eingestellt werden, so dass ein konstantes Verhältnis von Wasser und Kraftstoff gewährleistet ist.
Die Ultraschallhomogenisatoren können direkt vor der Einspritzpumpe installiert werden, so dass die homogene Wasser-Kraftstoff-Emulsion sofort in den Motor eingespritzt werden kann und die Lagerung der Kraftstoffemulsion vermieden wird. Wenn die Wasser-Kraftstoff-Emulsion in den Brennraum eingespritzt wird, verdampfen die Wassertröpfchen aufgrund der hohen Temperaturen schnell, da der Siedepunkt von Wasser viel niedriger ist als der des Kraftstoffs. Während des Verdampfungsprozesses zerplatzen die Wassertröpfchen auf mikroexplosive Weise und zersprengen den Brennstoff in kleinere Tröpfchen. Dadurch wird der Wasser-Kraftstoff in der Brennkammer zerstäubt, so dass sich Kraftstoff und Luft in der Brennkammer besser vermischen und der Kraftstoff vollständig verbrannt werden kann. Die sehr kleinen Tröpfchen bieten eine sehr große Partikeloberfläche, was zu einer großen spannungsarmen Wasser-Öl-Grenzfläche führt, was die Zerstäubung weiter verbessert. Dies erhöht den Wirkungsgrad der Verbrennung und führt schließlich zu einer erheblichen Senkung der Kraftstoffkosten, die die Kosten für die Emulgierung übersteigen.
Die Ultraschall-Mischtechnik ist ein Inline-Verfahren, das bei bestehenden Motoren leicht nachgerüstet werden kann. Am Motor selbst sind keine Änderungen erforderlich.

Hielscher UIP6000hdT-Cluster bestehend aus bis zu 12 Sonicatoren. Dieser Aufbau ermöglicht die Zusammenstellung eines 72 kW starken Inline-Beschallungssystems für eine leistungsstarke Inline-Bearbeitung.

Ultraschallgesteuerte Emulsionstechnologie

Der Ultraschall-gestütze Herstellung von Emulsionen basiert auf Kavitation und hohen Scherkräften. Hoch-intensive Ultraschallwellen werden in ein flüssiges Medium (Kraftstoff-Wasser-Gemisch) eingetragen und erzeugen dabei Tropfengrößen im Nanobereich. Durch die feine Vermischung der Öl- und Wassertropfen entstehen zweiphasige Wasser-in-Öl-Emulsionen und dreiphasige Öl-in-Wasser-in-Öl-Emulsionen.

Installationen in:

• BHKW – Blockheizkraftwerken
• Diesel-Generatoren
• Kraftwerken
• Schiffen
• Diesellokomotiven
• nachrüstbar für alle Dieselmotoren
• On-Board-Technologie: Seetauglichkeit

Nano-Emulgierung mit Ultraschall erzeugt stabile Emulsionen

Heavy-Duty Ultraschallgeräte

Hielscher liefert Hochleistungs-Ultraschallgeräte für die Industrie, die hohe Kraftstoffströme verarbeiten können – auch bei hohen Viskositäten. Hielscher-Ultraschall-Homogenisatoren sind für den 24/7-Betrieb unter rauen Bedingungen gebaut. Unsere Systeme sind bedienerfreundlich und kompakt, haben keine beweglichen Teile, sind einfach zu installieren und zu bedienen und benötigen kaum Wartung.
Die Ultraschall-Emulsions-Kraftstoff-Erzeugung kann über die Browsersteuerung sicher gesteuert werden, während die beiden getrennten Zuführungsströme von Wasser und Kraftstoff eine genaue Dosierung des Wasser-Kraftstoff-Verhältnisses und die Regelung/Anpassung des Kraftstoffgemisches während des Betriebs entsprechend der aktuellen Motorlast/Drehzahl ermöglichen.

Design, Herstellung und Beratung – Qualität Made in Germany

Hielscher Ultraschallgeräte sind bekannt für höchste Qualität und Designstandards. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die problemlose Integration unserer Ultraschallgeräte in industrielle Anlagen. Raue Bedingungen und anspruchsvolle Umgebungen sind für Hielscher Ultraschallgeräte kein Problem.

Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt großen Wert darauf, Hochleistungs-Ultraschallgeräte zu entwickeln und zu produzieren, die sich durch modernste Technik und Benutzerfreundlichkeit auszeichnen. Selbstverständlich sind Hielscher Sonicators CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.

Herstellung von Emulsionsbrennstoffen mit Ultraschall an Bord von Schiffen

Literatur / Literaturhinweise