ディーゼル中水型エマルションのための強力超音波

環境規制の強化と輸送市場における競争の激化により、燃料中水型エマルションの利用が急速に拡大しています。超音波乳化技術は、ベースとなる燃料に水を混合することで、重油やディーゼル燃料などの燃料をより効率的に利用できるようにします。超音波で乳化した水・燃料混合物は、より完全な燃焼とより経済的な燃料消費を実現し、燃焼時の排出物も少なくなります！

燃料中水型エマルション

燃料の燃焼では、nitrous oxides (NOx)、炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、二酸化炭素（CO2）などの有害なガスに加え、粒子状物質（PM）、すす、煙が発生し、人の健康と環境に害を及ぼします。燃料に水を加えることで、これらの汚染物質の排出を大幅に削減できます。
重油やディーゼル燃料などの燃料に5 – 25%の水を加えると、有害な汚染物質の排出を大幅に削減できます。噴射された水は、局所的な断熱燃焼温度を低下させます。研究により、これによってNOxの排出を最大40%、CO2を5% – 15%、PMを最大90%削減できることが実証されています。ディーゼル燃焼による黒煙は完全に除去できます。これは、 燃料が完全に燃焼するためです。
同時に、 燃料消費量 は 削減 でき、その削減幅は約5%です。 環境を守り、燃料を節約しましょう！
乳化可能な燃料には、液状炭化水素、原油、重油（HFO）、ナフサ、灯油、ディーゼル燃料、暖房用燃料油、バイオディーゼル、植物油が含まれます。

環境面と経済面での利点：

• NOx排出量の低減
• すす排出量の低減
• 燃料消費量の削減
• より完全な燃焼
• 最高燃焼温度の低下
• ボイラー内の汚れの低減

乳化燃料の噴霧火炎における一次微粒化と二次微粒化。

超音波による燃料中水型エマルション

強力超音波は、マイクロメートルおよびナノメートル領域の液滴を持つ微細なエマルションを生成するための、広く知られた実証済みの技術です。超音波乳化技術は、キャビテーションによるせん断力に基づいています。超音波キャビテーションによって水と燃料の液滴がナノサイズまで微細化され、互いに混合されることで、微細なエマルション（ナノエマルション／ミニエマルション）が生成されます。超音波によるインライン乳化では、燃料と水の個別の流れを精密に調整できるため、水と燃料の比率を一定に保つことができます。
超音波ホモジナイザーは噴射ポンプの直前に設置できるため、均質な水・燃料エマルションを直ちにエンジンへ噴射でき、燃料エマルションの保管を避けられます。水・燃料エマルションが燃焼室に噴射されると、水の沸点は燃料の沸点よりもはるかに低いため、水滴は高温によって急速に蒸発します。気化の過程で水滴が微小爆発を起こして破裂し、燃料をさらに小さな液滴に分裂させます。これにより、水・燃料混合物が燃焼室内で微粒化され、燃焼室内の燃料と空気がよりよく混ざり、燃料を完全に燃焼させることができます。非常に小さな液滴は非常に大きな粒子表面積をもたらし、その結果、界面張力の低い広大な水・油界面が形成され、微粒化がさらに促進されます。これによって燃焼効率が向上し、最終的には乳化にかかる費用を上回る大幅な燃料費削減につながります。
超音波混合技術はインラインプロセスであり、既存のエンジンに容易に後付けできます。エンジン自体を改造する必要はありません。

最大12台の超音波処理装置で構成されるHielscher UIP6000hdTクラスター。この構成により、高性能なインライン処理に対応する、72kWの強力なインライン超音波処理システムを構築できます。

超音波を利用した乳化技術

この 超音波乳化 技術は、キャビテーションと高せん断混合に基づいています。高強度の超音波を液体媒体（燃料・水混合物）に結合させることで、ナノメートル領域の液滴を生成し、二相の油中水型エマルションと三相の油中水中油型エマルションを製造できます。

設置対象：

• CHP – 熱電併給装置
• ディーゼル発電機
• 発電所
• 船舶
• ディーゼル機関車
• すべてのディーゼルエンジンに後付け可能
• 船上技術：航海適性

超音波ナノ乳化は安定したエマルションを生成します

過酷な使用条件に対応する超音波装置

Hielscherは、高粘度の場合でも、大流量の燃料に対応できる堅牢な産業用超音波装置を供給しています。Hielscherの超音波ホモジナイザーは、過酷な条件下で24時間・週7日稼働するように設計されています。当社のシステムは、操作しやすくコンパクトで、可動部品がなく、設置と操作が容易で、メンテナンスをほとんど必要としません。
超音波によるエマルション燃料の製造は、ブラウザー制御によって安全に制御できます。また、水と燃料を別々の流れで供給することで、水と燃料の比率を正確に設定し、稼働中のエンジン負荷／回転数に応じて燃料混合物を調整・適応させることができます。

設計、製造、コンサルティング – ドイツ製の品質

Hielscherの超音波処理装置は、最高水準の品質と設計基準で広く知られています。堅牢性と操作の容易さにより、当社の超音波処理装置を産業設備に円滑に組み込むことができます。Hielscherの超音波処理装置は、過酷な条件や厳しい環境にも容易に対応します。

Hielscher UltrasonicsはISO認証取得企業であり、最先端技術と使いやすさを備えた高性能超音波処理装置を特に重視しています。もちろん、Hielscherの超音波処理装置はCEに適合し、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。

船舶の船上での超音波によるエマルション燃料の製造

文献／参考資料

• 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.