디젤 내 수분 에멀션을 위한 고출력 초음파

환경 규제 강화와 운송 시장의 경쟁 심화로 인해 연료 내 수분 에멀션의 사용이 빠르게 확대되고 있습니다. 초음파 유화 기술은 기본 연료에 물을 혼합하여 중질 연료나 디젤과 같은 연료를 더욱 효율적으로 사용할 수 있게 합니다. 초음파로 유화한 물–연료 혼합물은 배출물을 줄이면서 연료를 더욱 완전하게 연소시키고 연료 소비를 더욱 경제적으로 만듭니다!

연료 내 수분 에멀션

연료가 연소하면 질소 산화물(NOx), 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2)와 같은 유해 가스뿐 아니라 입자상 물질(PM), 그을음 및 연기가 발생하며, 이는 인체 건강과 환경에 해롭습니다. 연료에 물을 첨가하면 이러한 오염물질의 배출을 크게 줄일 수 있습니다.
중유나 디젤과 같은 연료에 물을 5 – 25% 첨가하면 유해 오염물질의 배출을 대폭 줄일 수 있습니다. 주입된 물은 국소 단열 연소 온도를 낮춥니다. 연구에 따르면 이를 통해 NOx 배출은 최대 40%, CO2 배출은 5% – 15%, PM 배출은 최대 90% 줄일 수 있는 것으로 입증되었습니다. 디젤 연소 시 발생하는 검은 연기는 연료가 완전히 연소되므로 완전히 제거될 수 있습니다.
동시에 연료 소비량은 줄어들 수 있으며, 감소 폭은 약 5%입니다. 환경을 보호하고 연료를 절약하세요!
유화할 수 있는 연료에는 액체 탄화수소, 원유, 중질 연료(HFO), 나프타, 등유, 디젤, 난방유, 바이오디젤 및 식물성 오일이 포함됩니다.

환경적 및 경제적 이점:

• NOx 배출 감소
• 그을음 배출 감소
• 연료 소비량 감소
• 더욱 완전한 연소
• 최고 연소 온도 저하
• 보일러 내 오염물 축적 감소

유화 연료의 분무 화염에서 일어나는 일차 및 이차 미립화.

초음파를 이용한 연료 내 수분 에멀션

고출력 초음파는 마이크로미터 및 나노미터 범위의 액적을 갖는 미세 에멀션을 만드는 데 널리 알려진 검증된 기술입니다. 초음파 유화 기술은 캐비테이션에 의한 전단력을 기반으로 합니다. 초음파 캐비테이션은 물과 연료의 액적을 나노 크기로 미세화하고 서로 혼합하여 미세한 나노/미니 에멀션을 생성합니다. 초음파 인라인 유화에서는 별도로 공급되는 연료와 물의 유량을 정밀하게 조절하여 물과 연료의 비율을 일정하게 유지할 수 있습니다.
초음파 균질기를 분사 펌프 바로 앞에 설치하면 균일한 물–연료 에멀션을 엔진에 즉시 분사할 수 있어 연료 에멀션을 저장할 필요가 없습니다. 물–연료 에멀션을 연소실에 분사하면 물의 끓는점이 연료보다 훨씬 낮으므로 높은 온도에서 물방울이 빠르게 증발합니다. 기화 과정에서 물방울은 미세 폭발을 일으키며 터져 연료를 더 작은 액적으로 분해합니다. 이에 따라 물–연료 혼합물이 연소실에서 미립화되어 연료와 공기가 더욱 잘 혼합되고 연료가 완전히 연소될 수 있습니다. 매우 작은 액적은 입자 표면적이 매우 커서 계면장력이 낮은 넓은 물–오일 계면을 형성하며, 이는 미립화를 더욱 향상시킵니다. 이로 인해 연소 효율이 높아지고, 최종적으로 유화 비용을 초과하는 상당한 연료비 절감 효과를 얻습니다.
초음파 혼합 기술은 기존 엔진에 쉽게 추가 설치할 수 있는 인라인 공정입니다. 엔진 자체를 개조할 필요는 없습니다.

최대 12x 초음파 처리기로 구성되는 Hielscher UIP6000hdT 클러스터. 이 구성으로 고성능 인라인 처리를 위한 강력한 72kW 인라인 초음파 처리 시스템을 구축할 수 있습니다.

초음파 구동 유화 기술

이 초음파 유화 기술은 캐비테이션과 고전단 혼합을 기반으로 합니다. 고강도 초음파를 액체 매질(연료–물 혼합물)에 전달하여 나노미터 범위의 액적을 생성하고, 이상계 유중수 에멀션과 삼상계 유중수중유 에멀션을 생산할 수 있습니다.

설치 대상:

• CHP – 열병합 발전 장치
• 디젤 발전기
• 발전소
• 선박
• 디젤 기관차
• 모든 디젤 엔진에 추가 설치 가능
• 선상 기술: 내항성

초음파 나노 유화로 안정적인 에멀션 생성

고강도 작업용 초음파 장비

Hielscher는 점도가 높은 경우에도 높은 연료 유량을 처리할 수 있는 고강도 작업용 산업용 초음파 장비를 공급합니다. Hielscher 초음파 균질기는 가혹한 조건에서 24/7 운전하도록 제작되었습니다. 당사 시스템은 작업자가 사용하기 편리하고 크기가 작으며, 움직이는 부품이 없고 설치와 조작이 쉬우며 유지보수가 거의 필요하지 않습니다.
초음파 유화 연료 생산은 브라우저 제어를 통해 안전하게 제어할 수 있습니다. 또한 물과 연료를 별도로 공급하는 두 유로를 통해 물–연료 비율을 정확하게 맞출 수 있으며, 운전 중 현재 엔진 부하/속도에 따라 연료 혼합물을 조절/조정할 수 있습니다.

설계, 제조 및 컨설팅 – 독일에서 만든 품질

Hielscher 초음파 처리기는 최고 수준의 품질 및 설계 기준으로 잘 알려져 있습니다. 견고함과 간편한 조작 덕분에 당사의 초음파 처리기를 산업 설비에 원활하게 통합할 수 있습니다. Hielscher 초음파 처리기는 가혹한 조건과 까다로운 환경에도 쉽게 대응합니다.

Hielscher Ultrasonics는 ISO 인증 기업으로, 첨단 기술과 사용자 편의성을 갖춘 고성능 초음파 처리기에 특히 중점을 둡니다. 물론 Hielscher 초음파 처리기는 CE 규정을 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구사항을 충족합니다.

선박 내에서 초음파를 이용한 유화 연료 생산

문헌 / 참고자료

• 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.