Výkonový ultrazvuk pre emulzie vody v nafte

Používanie emulzií vody v palive sa rýchlo rozširuje v dôsledku sprísnených environmentálnych predpisov a silnejšej konkurencie na dopravnom trhu. Technológia ultrazvukovej emulgácie umožňuje efektívnejšie využívanie palív, napríklad ťažkých palív alebo nafty, primiešavaním vody do základného paliva. Ultrazvukom emulgované zmesi vody a paliva zabezpečujú úplnejšie spaľovanie a hospodárnejšiu spotrebu paliva, pričom pri spaľovaní vzniká menej emisií!

Emulzia vody v palive

Spaľovaním palív vznikajú nebezpečné plyny, napríklad oxidy dusíka (NOx), uhľovodíky (HC), oxid uhoľnatý (CO), oxid uhličitý (CO2), ako aj tuhé častice (PM), sadze a dym, ktoré škodia ľudskému zdraviu a životnému prostrediu. Emisie týchto znečisťujúcich látok možno výrazne znížiť pridaním vody do paliva.
Pridanie 5 – 25% vody do paliva, napríklad ťažkého vykurovacieho oleja alebo nafty, môže drasticky znížiť emisie nebezpečných znečisťujúcich látok. Vstrekovaná voda znižuje lokálnu adiabatickú teplotu spaľovania. Štúdie preukázali, že tým možno znížiť emisie NOx až o 40%, CO2 o 5% – 15% a PM až o 90%. Čierny dym zo spaľovania nafty možno úplne odstrániť, pretože sa palivo úplne spáli.
Zároveň sa spotreba paliva môže znížiť približne o 5%. Chráňte životné prostredie a šetrite palivo!
Medzi emulgovateľné palivá patria kvapalné uhľovodíky, ropa, ťažké palivá (HFO), ťažký benzín, petrolej, nafta, vykurovacie oleje, bionafta a rastlinné oleje.

Environmentálne a ekonomické výhody:

• nižšie emisie NOx
• nižšie emisie sadzí
• znížená spotreba paliva
• úplnejšie spaľovanie
• nižšie maximálne teploty spaľovania
• menšie zanášanie kotla

Primárne a sekundárne rozprašovanie v plameni rozprášeného emulgovaného paliva.

Ultrazvukové emulzie vody v palive

Výkonový ultrazvuk je dobre známa a osvedčená technológia na tvorbu jemných emulzií s kvapôčkami v mikrometrovej a nanometrovej oblasti. Technológia ultrazvukovej emulgácie je založená na kavitačných šmykových silách. Ultrazvuková kavitácia zmenšuje kvapôčky vody a paliva na nanometrové rozmery a vzájomne ich premiešava, čím vzniká jemná emulzia (nanoemulzia/miniemulzia). Pri ultrazvukovej prietokovej emulgácii možno presne nastaviť oddelené prúdy paliva a vody tak, aby bol zabezpečený konštantný pomer vody a paliva.
Ultrazvukové homogenizátory možno nainštalovať priamo pred vstrekovacie čerpadlo, aby sa homogénna emulzia vody a paliva mohla okamžite vstrekovať do motora a nemuselo sa zabezpečovať jej skladovanie. Keď sa emulzia vody a paliva vstrekne do spaľovacej komory, kvapôčky vody sa v dôsledku vysokých teplôt rýchlo odparia, pretože teplota varu vody je oveľa nižšia než teplota varu paliva. Počas odparovania kvapôčky vody mikroexplozívne praskajú a rozbíjajú palivo na menšie kvapôčky. Tým sa zmes vody a paliva v spaľovacej komore rozprašuje, takže sa palivo a vzduch v spaľovacej komore lepšie premiešajú a palivo sa môže úplne spáliť. Veľmi malé kvapôčky majú veľmi veľký povrch častíc, čím vzniká rozsiahle rozhranie vody a oleja s nízkym medzifázovým napätím, ktoré ďalej zlepšuje rozprašovanie. To zvyšuje účinnosť spaľovania a v konečnom dôsledku prináša výrazné zníženie nákladov na palivo, ktoré prevyšuje náklady na emulgáciu.
Technológia ultrazvukového miešania je prietokový proces, ktorý možno jednoducho dodatočne integrovať do existujúcich motorov. Samotný motor nevyžaduje žiadne úpravy.

Zostava Hielscher UIP6000hdT pozostávajúca až z 12x sonikátorov. Táto konfigurácia umožňuje zostaviť prietokový sonikačný systém s výkonom 72kW na vysokovýkonné prietokové spracovanie.

Emulgačná technológia využívajúca ultrazvuk

Technológia ultrazvukovej emulgácie je založená na kavitácii a miešaní s vysokými šmykovými silami. Ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou sa vnášajú do kvapalného média (zmesi paliva a vody), vytvárajú kvapôčky s nanometrovými rozmermi a umožňujú výrobu dvojfázových emulzií vody v oleji a trojfázových emulzií oleja vo vode v oleji.

Inštalácie na:

• CHP – kogeneračné jednotky na kombinovanú výrobu tepla a elektriny
• dieselové generátory
• elektrárne
• námorné plavidlá
• dieselové lokomotívy
• možnosť dodatočnej montáže na všetky dieselové motory
• palubná technológia: spôsobilosť na plavbu na mori

Ultrazvuková nanoemulgácia vytvára stabilné emulzie

Ultrazvukové zariadenia do náročných podmienok

Hielscher dodáva priemyselné ultrazvukové zariadenia do náročných podmienok, ktoré dokážu spracovať vysoké prietoky paliva – aj pri vysokej viskozite. Ultrazvukové homogenizátory Hielscher sú skonštruované na prevádzku 24/7 v náročných podmienkach. Naše systémy sú kompaktné a používateľsky prívetivé, nemajú žiadne pohyblivé časti, jednoducho sa inštalujú aj obsluhujú a vyžadujú si len minimálnu údržbu.
Ultrazvukovú výrobu emulzného paliva možno bezpečne riadiť prostredníctvom prehliadača, pričom dva oddelené prívodné prúdy vody a paliva umožňujú presné dávkovanie v požadovanom pomere vody a paliva a reguláciu / prispôsobovanie palivovej zmesi počas prevádzky podľa aktuálneho zaťaženia / otáčok motora.

Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku

Ultrazvukové zariadenia Hielscher sú známe najvyššími štandardmi kvality a konštrukčného vyhotovenia. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových zariadení do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové zariadenia Hielscher ľahko zvládajú náročné podmienky aj náročné prostredia.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysokovýkonné ultrazvukové zariadenia s najmodernejšou technológiou a používateľskou prívetivosťou. Ultrazvukové zariadenia Hielscher samozrejme spĺňajú požiadavky CE a požiadavky UL, CSA a RoHs.

Ultrazvuková výroba emulzných palív na palubách námorných plavidiel

Literatúra / Referencie

• 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.