Effektultraljud för vatten-i-diesel-emulsioner

Användningen av vatten-i-bränsle-emulsioner ökar snabbt till följd av skärpta miljöbestämmelser och hårdare konkurrens på transportmarknaden. Tekniken för ultraljudsemulgering möjliggör effektivare användning av bränslen, såsom tunga bränslen eller diesel, genom att blanda in vatten i basbränslet. Vattenhaltiga bränslen som emulgerats med ultraljud ger en mer fullständig förbränning och lägre bränsleförbrukning, samtidigt som bränslena förbränns med mindre utsläpp!

Vatten-i-bränsle-emulsion

Förbränning av bränslen genererar farliga gaser, såsom kväveoxider (NOx), kolväten (HC), kolmonoxid (CO), koldioxid (CO2) samt partiklar (PM), sot och rök, vilka är skadliga för människors hälsa och miljön. Utsläppen av dessa föroreningar kan minskas avsevärt genom att tillsätta vatten till bränslet.
Tillsats av 5 – 25% vatten till bränslet, såsom tung eldningsolja eller diesel, kan minska utsläppen av farliga föroreningar drastiskt. Det insprutade vattnet sänker den lokala adiabatiska förbränningstemperaturen. Studier har visat att utsläppen därigenom kan minskas med upp till 40% för NOx, med 5% – 15% för CO2 och med upp till 90% för PM. Svart rök från dieselförbränning kan elimineras helt eftersom bränslet förbränns fullständigt.
Samtidigt kan bränsleförbrukningen också minskas med cirka 5%. Skona miljön och spara bränsle!
Bränslen som kan emulgeras omfattar flytande kolväten, råolja, tunga bränslen (HFO), nafta, fotogen, diesel, eldningsoljor, biodiesel och vegetabiliska oljor.

Miljömässiga och ekonomiska fördelar:

• lägre NOx-utsläpp
• lägre sotutsläpp
• minskad bränsleförbrukning
• mer fullständig förbränning
• lägre maximala förbränningstemperaturer
• mindre beläggningar i pannan

Primär och sekundär finfördelning i en sprayflamma med emulgerat bränsle.

Vatten-i-bränsle-emulsioner med ultraljud

Effektultraljud är en välkänd och beprövad teknik för att skapa finfördelade emulsioner med droppar i mikro- och nanometerområdet. Tekniken för ultraljudsemulgering bygger på skjuvkrafter från kavitation. Genom ultraljudskavitation minskas vatten- och bränsledropparna till nanostorlek och blandas så att en finfördelad emulsion (nano-/miniemulsion) bildas. Vid inline-emulgering med ultraljud kan de separata bränsle- och vattenflödena justeras exakt så att ett konstant förhållande mellan vatten och bränsle säkerställs.
Ultraljudshomogenisatorerna kan installeras direkt före insprutningspumpen så att den homogena vatten-bränsle-emulsionen kan sprutas in omedelbart i motorn och lagring av bränsleemulsionen undviks. När vatten-bränsle-emulsionen sprutas in i förbränningskammaren förångas vattendropparna snabbt på grund av de höga temperaturerna, eftersom vattnets kokpunkt är mycket lägre än bränslets. Under förångningen brister vattendropparna genom mikroexplosioner och splittrar bränslet i mindre droppar. Därigenom finfördelas det vattenhaltiga bränslet i förbränningskammaren så att bränsle och luft blandas bättre och bränslet kan förbrännas fullständigt. De mycket små dropparna ger en mycket stor partikelyta, vilket skapar en stor gränsyta mellan vatten och olja med låg gränsytspänning och förbättrar finfördelningen ytterligare. Detta ökar förbränningseffektiviteten och leder i slutändan till en betydande minskning av bränslekostnaderna, vilken överstiger kostnaderna för emulgeringen.
Blandningstekniken med ultraljud är en inline-process som enkelt kan eftermonteras på befintliga motorer. Själva motorn behöver inte modifieras.

Hielscher UIP6000hdT-kluster bestående av upp till 12x ultraljudsapparater. Denna konfiguration gör det möjligt att bygga ett kraftfullt inline-system för ultraljudsbehandling på 72kW för högpresterande inline-bearbetning.

Ultraljudsdriven emulsionsteknik

Tekniken för ultraljudsemulgering bygger på kavitation och blandning med höga skjuvkrafter. Högintensiva ultraljudsvågor kopplas in i det flytande mediet (bränsle-vatten-blandningen), skapar droppstorlekar i nanometerområdet och möjliggör framställning av tvåfasiga vatten-i-olja-emulsioner och trefasiga olja-i-vatten-i-olja-emulsioner.

Installationer på:

• CHP – kraftvärmeenheter
• dieselgeneratorer
• kraftverk
• fartyg
• diesellok
• kan eftermonteras på alla dieselmotorer
• teknik ombord: sjöduglighet

Nanoemulgering med ultraljud ger stabila emulsioner

Ultraljudsutrustning för krävande drift

Hielscher levererar robust industriell ultraljudsutrustning som kan hantera höga bränsleflöden – även vid hög viskositet. Hielschers ultraljudshomogenisatorer är byggda för drift dygnet runt, alla veckans dagar, under krävande förhållanden. Våra system är användarvänliga och kompakta, saknar rörliga delar, är enkla att installera och använda och kräver knappt något underhåll.
Produktionen av emulsionsbränsle med ultraljud kan styras säkert via webbläsare, medan de två separata tillförselflödena av vatten och bränsle möjliggör exakt dosering av vatten-bränsle-förhållandet och reglering/anpassning av bränsleblandningen under drift efter motorns aktuella belastning/varvtal.

Konstruktion, tillverkning och rådgivning – kvalitet tillverkad i Tyskland

Hielschers ultraljudsapparater är välkända för sina högsta kvalitets- och konstruktionsstandarder. Robusthet och enkel användning gör att våra ultraljudsapparater smidigt kan integreras i industrianläggningar. Hielschers ultraljudsapparater klarar enkelt tuffa förhållanden och krävande miljöer.

Hielscher Ultrasonics är ett ISO-certifierat företag och lägger särskild vikt vid högpresterande ultraljudsapparater med den senaste tekniken och hög användarvänlighet. Självklart uppfyller Hielschers ultraljudsapparater CE-kraven och kraven enligt UL, CSA och RoHs.

Framställning av emulsionsbränslen med ultraljud ombord på fartyg

Litteratur / referenser

• 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.