Visokozmogljivi ultrazvok za emulzije vode v dizelskem gorivu

Uporaba emulzij vode v gorivu se hitro širi zaradi strožjih okoljskih predpisov in ostrejše konkurence na trgu prevozov. Tehnologija ultrazvočnega emulgiranja omogoča učinkovitejšo uporabo goriv, kot so težka goriva ali dizelsko gorivo, z vmešavanjem vode v osnovno gorivo. Ultrazvočno emulgirane mešanice vode in goriva zagotavljajo popolnejše zgorevanje in gospodarnejšo porabo goriva, pri čemer goriva zgorevajo z manj emisijami!

Emulzija vode v gorivu

Pri zgorevanju goriv nastajajo nevarni plini, kot so »nitrous oxides« (NOx), ogljikovodiki (HC), ogljikov monoksid (CO), ogljikov dioksid (CO2), pa tudi trdni delci (PM), saje in dim, ki škodujejo zdravju ljudi in okolju. Emisije teh onesnaževal je mogoče znatno zmanjšati z dodajanjem vode gorivu.
Dodajanje 5 – 25% vode gorivu, kot sta težko kurilno olje ali dizelsko gorivo, lahko drastično zmanjša emisije nevarnih onesnaževal. Vbrizgana voda zniža lokalno adiabatno temperaturo zgorevanja. Študije so dokazale, da je s tem mogoče zmanjšati emisije NOx za do 40%, CO2 za 5% – 15% in PM za do 90%. Črni dim pri zgorevanju dizelskega goriva je mogoče popolnoma odpraviti, saj gorivo popolnoma zgori.
Hkrati se poraba goriva lahko zmanjša za približno 5%. Varujte okolje in prihranite gorivo!
Goriva, ki jih je mogoče emulgirati, vključujejo tekoče ogljikovodike, surovo nafto, težka goriva (HFO), primarni bencin, kerozin, dizelsko gorivo, kurilna olja, biodizel in rastlinska olja.

Okoljske in gospodarske prednosti:

• manjše emisije NOx
• manjše emisije saj
• zmanjšana poraba goriva
• popolnejše zgorevanje
• nižje najvišje temperature zgorevanja
• manj nalaganja oblog v kotlu

Primarno in sekundarno razprševanje v plamenu razpršenega emulgiranega goriva.

Ultrazvočne emulzije vode v gorivu

Visokozmogljivi ultrazvok je dobro znana in preizkušena tehnologija za ustvarjanje finih emulzij s kapljicami v mikrometrskem in nanometrskem območju. Tehnologija ultrazvočnega emulgiranja temelji na kavitacijskih strižnih silah. Z ultrazvočno kavitacijo se kapljice vode in goriva zmanjšajo na nanometrsko velikost in premešajo, tako da nastane fina (nano-/ mini-)emulzija. Pri ultrazvočnem pretočnem emulgiranju je mogoče ločena tokova goriva in vode natančno prilagajati, da se zagotovi stalno razmerje med vodo in gorivom.
Ultrazvočne homogenizatorje je mogoče namestiti neposredno pred črpalko za vbrizgavanje, tako da se homogena emulzija vode in goriva lahko takoj vbrizga v motor in se izognemo shranjevanju emulzije goriva. Ko se emulzija vode in goriva vbrizga v zgorevalno komoro, vodne kapljice zaradi visokih temperatur hitro izparijo, saj je vrelišče vode precej nižje od vrelišča goriva. Med izparevanjem vodne kapljice počijo v obliki mikroeksplozij in razbijejo gorivo na manjše kapljice. Tako se mešanica vode in goriva razprši v zgorevalni komori, zaradi česar se gorivo in zrak v zgorevalni komori bolje premešata, gorivo pa lahko popolnoma zgori. Zelo majhne kapljice zagotavljajo zelo veliko površino delcev, kar ustvari veliko medfazno površino med vodo in oljem z nizko medfazno napetostjo ter dodatno izboljša razprševanje. To poveča učinkovitost zgorevanja in nazadnje znatno zmanjša stroške goriva, pri čemer zmanjšanje presega stroške emulgiranja.
Tehnologija ultrazvočnega mešanja je pretočni postopek, ki ga je mogoče preprosto naknadno vgraditi v obstoječe motorje. Sam motor ne zahteva nobenih sprememb.

Sklop Hielscher UIP6000hdT, sestavljen iz do 12x sonikatorjev. Ta konfiguracija omogoča sestavo zmogljivega pretočnega sistema za sonikacijo z močjo 72kW za visokozmogljivo pretočno obdelavo.

Tehnologija emulgiranja z ultrazvokom

Tehnologija ultrazvočnega emulgiranja temelji na kavitaciji in mešanju z visokim strigom. Ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti se sklapljajo v tekoči medij (mešanico goriva in vode), ustvarjajo kapljice v nanometrskem območju ter omogočajo izdelavo dvofaznih emulzij vode v olju in trifaznih emulzij olja v vodi v olju.

Vgradnja v:

• CHP – enote za soproizvodnjo toplote in električne energije
• dizelske generatorje
• elektrarne
• morska plovila
• dizelske lokomotive
• možnost naknadne vgradnje v vse dizelske motorje
• tehnologija na krovu: primernost za uporabo na morju

Ultrazvočno nanoemulgiranje proizvaja stabilne emulzije

Ultrazvočna oprema za zahtevne obratovalne razmere

Hielscher dobavlja industrijsko ultrazvočno opremo za zahtevne obratovalne razmere, ki lahko obdeluje velike pretoke goriva – tudi pri visokih viskoznostih. Ultrazvočni homogenizatorji Hielscher so izdelani za obratovanje 24/7 v težkih razmerah. Naši sistemi so prijazni do upravljavca in kompaktni, nimajo gibljivih delov, so preprosti za namestitev in upravljanje ter skoraj ne potrebujejo vzdrževanja.
Ultrazvočno proizvodnjo emulzijskih goriv je mogoče varno krmiliti prek brskalnika, ločena dovodna tokova vode in goriva pa omogočata natančno odmerjanje razmerja med vodo in gorivom ter uravnavanje / prilagajanje mešanice goriva med obratovanjem glede na trenutno obremenitev / vrtilno frekvenco motorja.

Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost iz Nemčije

Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključevanje naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.

Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO, ki daje poseben poudarek visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so ultrazvočne naprave Hielscher skladne s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.

Ultrazvočna proizvodnja emulzijskih goriv na krovu morskih plovil

Literatura / reference

• 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.