Мощный ультразвук для эмульсий воды в дизельном топливе

Применение эмульсий воды в топливе быстро расширяется вследствие ужесточения экологических требований и усиления конкуренции на транспортном рынке. Технология ультразвукового эмульгирования позволяет эффективнее использовать топливо, например тяжёлое или дизельное, за счёт подмешивания воды в базовое топливо. Водотопливные эмульсии, полученные с помощью ультразвука, обеспечивают более полное сгорание и более экономичный расход топлива при меньших выбросах!

Эмульсия воды в топливе

При сгорании топлива образуются опасные газы, такие как «nitrous oxides» (NOx), углеводороды (HC), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), а также твёрдые частицы (PM), сажа и дым, вредные для здоровья человека и окружающей среды. Выбросы этих загрязняющих веществ можно значительно сократить, добавляя воду в топливо.
Добавление 5 – 25% воды в топливо, например в тяжёлый мазут или дизельное топливо, может резко сократить выбросы опасных загрязняющих веществ. Впрыскиваемая вода снижает локальную адиабатическую температуру сгорания. Исследования доказали, что благодаря этому выбросы NOx можно снизить на величину до 40%, CO2 – на 5% – 15%, а PM – на величину до 90%. Чёрный дым при сгорании дизельного топлива можно полностью устранить, поскольку топливо сгорает полностью.
При этом расход топлива может быть снижен примерно на 5%. Берегите окружающую среду и экономьте топливо!
К топливам, пригодным для эмульгирования, относятся жидкие углеводороды, сырая нефть, тяжёлые топлива (HFO), нафта, керосин, дизельное топливо, топочный мазут, биодизель и растительные масла.

Экологические и экономические преимущества:

• снижение выбросов NOx
• снижение выбросов сажи
• снижение расхода топлива
• более полное сгорание
• снижение пиковых температур сгорания
• уменьшение отложений в котле

Первичное и вторичное распыление в факеле эмульгированного топлива.

Получение эмульсий воды в топливе с помощью ультразвука

Мощный ультразвук – хорошо известная и проверенная технология получения мелкодисперсных эмульсий с каплями микронного и нанометрового диапазонов. Технология ультразвукового эмульгирования основана на кавитационных силах сдвига. Под действием ультразвуковой кавитации капли воды и топлива уменьшаются до наноразмеров и смешиваются друг с другом с образованием мелкодисперсной наноэмульсии или миниэмульсии. При ультразвуковом эмульгировании в потоке отдельные потоки топлива и воды можно точно регулировать, обеспечивая постоянное соотношение воды и топлива.
Ультразвуковые гомогенизаторы можно устанавливать непосредственно перед насосом впрыска, чтобы однородную водотопливную эмульсию можно было сразу впрыскивать в двигатель, избегая её хранения. При впрыске водотопливной эмульсии в камеру сгорания капли воды быстро испаряются под действием высоких температур, поскольку температура кипения воды значительно ниже температуры кипения топлива. В процессе испарения капли воды разрываются с образованием микровзрывов и дробят топливо на более мелкие капли. Благодаря этому водотопливная эмульсия распыляется в камере сгорания, топливо и воздух в ней лучше смешиваются, и топливо может сгорать полностью. Очень мелкие капли обеспечивают очень большую поверхность частиц, образуя обширную межфазную поверхность воды и масла с низким межфазным натяжением, что дополнительно улучшает распыление. Это повышает эффективность сгорания и в конечном итоге приводит к значительному сокращению затрат на топливо, превышающему затраты на эмульгирование.
Технология ультразвукового смешивания представляет собой процесс обработки в потоке, который можно легко внедрить на существующих двигателях. Сам двигатель не требует модификаций.

Кластер Hielscher UIP6000hdT, состоящий из ультразвуковых аппаратов в количестве до 12. Такая конфигурация позволяет создать мощную систему обработки ультразвуком в потоке мощностью 72kW для высокопроизводительной обработки в потоке.

Технология эмульгирования с помощью ультразвука

Технология ультразвукового эмульгирования основана на кавитации и смешивании при высоком сдвиге. Ультразвуковые волны высокой интенсивности передаются в жидкую среду (смесь топлива и воды), обеспечивают получение капель нанометрового диапазона и позволяют производить двухфазные эмульсии воды в масле и трёхфазные эмульсии масла в воде в масле.

Установка на:

• CHP – установки комбинированного производства тепловой и электрической энергии
• дизельные генераторы
• электростанции
• морские суда
• тепловозы
• возможность дооснащения всех дизельных двигателей
• бортовая технология: пригодность к эксплуатации в морских условиях

Ультразвуковое наноэмульгирование позволяет получать стабильные эмульсии

Ультразвуковое оборудование для тяжёлых условий эксплуатации

Hielscher поставляет промышленное ультразвуковое оборудование для тяжёлых условий эксплуатации, способное обрабатывать потоки топлива с высоким расходом – даже при высокой вязкости. Ультразвуковые гомогенизаторы Hielscher рассчитаны на работу в режиме 24/7 в тяжёлых условиях. Наши системы удобны для оператора и компактны, не имеют движущихся частей, просты в установке и эксплуатации и практически не требуют технического обслуживания.
Производством эмульсионного топлива с помощью ультразвука можно безопасно управлять через браузер, а два отдельных потока подачи воды и топлива позволяют точно дозировать их соотношение и регулировать / адаптировать топливную смесь во время работы в соответствии с текущей нагрузкой / частотой вращения двигателя.

Проектирование, производство и консультирование – качество из Германии

Ультразвуковые аппараты Hielscher широко известны высочайшими стандартами качества и проектирования. Прочность и простота эксплуатации позволяют без затруднений интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные установки. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с тяжёлыми условиями работы и требовательной эксплуатационной средой.

Hielscher Ultrasonics – компания, сертифицированная по ISO, которая уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, сочетающим самые современные технологии и удобство использования. Разумеется, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и отвечают требованиям UL, CSA и RoHs.

Ультразвуковое производство эмульсионного топлива на борту морских судов

Литература / источники

• 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.