Ultradźwięki dużej mocy do emulsji wody w oleju napędowym

Stosowanie emulsji wody w paliwie szybko się rozpowszechnia ze względu na zaostrzenie przepisów dotyczących ochrony środowiska i silniejszą konkurencję na rynku transportowym. Technologia emulgowania ultradźwiękowego umożliwia bardziej efektywne wykorzystanie paliw, takich jak paliwa ciężkie czy olej napędowy, poprzez mieszanie wody z paliwem bazowym. Paliwa z wodą emulgowane ultradźwiękowo zapewniają pełniejsze spalanie i bardziej oszczędne zużycie paliwa, a przy ich spalaniu powstaje mniej emisji!

Emulsja wody w paliwie

Spalanie paliw wytwarza niebezpieczne gazy, takie jak „nitrous oxides” (NOx), węglowodory (HC), tlenek węgla (CO), dwutlenek węgla (CO2), a także pył zawieszony (PM), sadzę i dym, które są szkodliwe dla zdrowia ludzi i środowiska. Emisję tych zanieczyszczeń można znacznie ograniczyć poprzez dodanie wody do paliwa.
Dodanie 5 – 25% wody do paliwa, takiego jak ciężki olej opałowy lub olej napędowy, może radykalnie ograniczyć emisję niebezpiecznych zanieczyszczeń. Wtryskiwana woda obniża lokalną adiabatyczną temperaturę spalania. Badania wykazały, że dzięki temu emisję NOx można obniżyć nawet o 40%, CO2 o 5% – 15%, a PM nawet o 90%. Czarny dym powstający podczas spalania oleju napędowego można całkowicie wyeliminować, ponieważ paliwo spala się całkowicie.
Jednocześnie zużycie paliwa może zostać zmniejszone o ok. 5%. Chroń środowisko i oszczędzaj paliwo!
Paliwa, które można emulgować, obejmują ciekłe węglowodory, ropę naftową, paliwa ciężkie (HFO), benzynę ciężką, naftę, olej napędowy, oleje opałowe, biodiesel i oleje roślinne.

Korzyści środowiskowe i ekonomiczne:

• niższa emisja NOx
• niższa emisja sadzy
• mniejsze zużycie paliwa
• pełniejsze spalanie
• niższe szczytowe temperatury spalania
• mniej osadów w kotle

Pierwotne i wtórne rozpylanie w płomieniu rozpylonego paliwa emulsyjnego.

Ultradźwiękowe emulsje wody w paliwie

Ultradźwięki dużej mocy to dobrze znana i sprawdzona technologia wytwarzania drobnodyspersyjnych emulsji z kroplami o rozmiarach w zakresie mikro- i nanometrycznym. Technologia emulgowania ultradźwiękowego opiera się na siłach ścinających wywoływanych przez kawitację. Kawitacja ultradźwiękowa zmniejsza krople wody i paliwa do rozmiarów nanometrycznych i miesza je ze sobą, tworząc drobnodyspersyjną emulsję (nano-/miniemulsję). Podczas ultradźwiękowego emulgowania przepływowego oddzielne strumienie paliwa i wody można precyzyjnie regulować, zapewniając stały stosunek wody do paliwa.
Homogenizatory ultradźwiękowe można zainstalować bezpośrednio przed pompą wtryskową, aby jednorodną emulsję wody i paliwa można było natychmiast wtryskiwać do silnika i uniknąć przechowywania emulsji paliwowej. Po wtrysku emulsji wody i paliwa do komory spalania krople wody szybko odparowują pod wpływem wysokich temperatur, ponieważ temperatura wrzenia wody jest znacznie niższa niż paliwa. Podczas odparowywania krople wody wybuchają w postaci mikroeksplozji i rozbijają paliwo na mniejsze krople. W ten sposób paliwo z wodą zostaje rozpylone w komorze spalania, dzięki czemu paliwo i powietrze w komorze spalania lepiej się mieszają, a paliwo może spalić się całkowicie. Bardzo małe krople zapewniają bardzo dużą powierzchnię cząstek, tworząc rozległą powierzchnię międzyfazową woda–olej o niskim napięciu międzyfazowym, co dodatkowo poprawia rozpylanie. Zwiększa to sprawność spalania, ostatecznie prowadząc do znacznego obniżenia kosztów paliwa, które przewyższa koszty emulgowania.
Technologia mieszania ultradźwiękowego jest procesem przepływowym, który można łatwo wdrożyć w istniejących silnikach. Sam silnik nie wymaga żadnych modyfikacji.

Zespół Hielscher UIP6000hdT składający się z maksymalnie 12x sonikatorów. Taka konfiguracja umożliwia zbudowanie wydajnego przepływowego systemu sonikacji o mocy 72kW do wysokowydajnego przetwarzania przepływowego.

Technologia emulgowania z wykorzystaniem ultradźwięków

Technologia emulgowania ultradźwiękowego opiera się na kawitacji i mieszaniu z intensywnym ścinaniem. Fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności są wprowadzane do ośrodka ciekłego (mieszaniny paliwa i wody), tworząc krople o rozmiarach nanometrycznych i umożliwiając wytwarzanie dwufazowych emulsji wody w oleju oraz trójfazowych emulsji oleju w wodzie w oleju.

Instalacje w:

• CHP – jednostkach kogeneracyjnych wytwarzających ciepło i energię elektryczną
• agregatach prądotwórczych z silnikiem Diesla
• elektrowniach
• statkach morskich
• lokomotywach spalinowych
• możliwość doposażenia wszystkich silników Diesla
• technologia pokładowa: zdolność do pracy w warunkach morskich

Ultradźwiękowe nanoemulgowanie wytwarza stabilne emulsje

Wytrzymałe urządzenia ultradźwiękowe

Hielscher dostarcza wytrzymałe przemysłowe urządzenia ultradźwiękowe, które mogą obsługiwać duże natężenia przepływu paliwa – nawet przy wysokiej lepkości. Homogenizatory ultradźwiękowe Hielscher są przeznaczone do pracy 24/7 w trudnych warunkach. Nasze systemy są przyjazne dla operatora i kompaktowe, nie mają żadnych ruchomych części, są łatwe w instalacji i obsłudze oraz wymagają jedynie minimalnej konserwacji.
Ultradźwiękową produkcją paliw emulsyjnych można bezpiecznie sterować za pośrednictwem przeglądarki, a dwa oddzielne strumienie zasilające wody i paliwa umożliwiają precyzyjne dozowanie w celu uzyskania odpowiedniego stosunku wody do paliwa oraz regulację / dostosowanie mieszanki paliwowej podczas pracy do aktualnego obciążenia / prędkości obrotowej silnika.

Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość wyprodukowana w Niemczech

Sonikatory Hielscher są znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają bezproblemową integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającym środowiskiem pracy.

Hielscher Ultrasonics jest firmą z certyfikatem ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne sonikatory wykorzystujące najnowocześniejszą technologię i zapewniające łatwość obsługi. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z CE i spełniają wymagania UL, CSA oraz RoHs.

Ultradźwiękowa produkcja paliw emulsyjnych na pokładach statków morskich

Literatura / źródła

• 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.