Siêu âm công suất cao cho nhũ tương nước trong diesel

Việc sử dụng nhũ tương nước trong nhiên liệu đang phát triển nhanh chóng do các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt và sự cạnh tranh gay gắt hơn trên thị trường vận tải. Công nghệ nhũ hóa bằng siêu âm cho phép sử dụng nhiên liệu, chẳng hạn như nhiên liệu nặng hoặc diesel, hiệu quả hơn bằng cách trộn nước vào nhiên liệu nền. Nhiên liệu pha nước được nhũ hóa bằng siêu âm giúp quá trình cháy hoàn toàn hơn và mức tiêu thụ nhiên liệu tiết kiệm hơn, đồng thời giảm phát thải khi đốt nhiên liệu!

Nhũ tương nước trong nhiên liệu

Quá trình đốt nhiên liệu tạo ra các khí nguy hại như oxit nitơ (NOx), hydrocacbon (HC), cacbon monoxit (CO), cacbon dioxit (CO2), cũng như vật chất dạng hạt (PM), muội than và khói, gây hại cho sức khỏe con người và môi trường. Có thể giảm đáng kể lượng phát thải các chất ô nhiễm này bằng cách bổ sung nước vào nhiên liệu.
Việc bổ sung 5 – 25% nước vào nhiên liệu, chẳng hạn như dầu nhiên liệu nặng hoặc diesel, có thể giảm mạnh lượng phát thải các chất ô nhiễm nguy hại. Nước được phun vào làm giảm nhiệt độ cháy đoạn nhiệt cục bộ. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng nhờ đó, lượng phát thải NOx có thể giảm tới 40%, CO2 giảm 5% – 15% và PM giảm tới 90%. Khói đen từ quá trình đốt diesel có thể được loại bỏ hoàn toàn vì nhiên liệu được đốt cháy hoàn toàn.
Đồng thời, mức tiêu thụ nhiên liệu có thể được giảm khoảng 5%. Bảo vệ môi trường và tiết kiệm nhiên liệu!
Các nhiên liệu có thể nhũ hóa bao gồm hydrocacbon lỏng, dầu thô, nhiên liệu nặng (HFO), naphtha, dầu hỏa, diesel, dầu sưởi, diesel sinh học và dầu thực vật.

Lợi ích về môi trường và kinh tế:

• giảm phát thải NOx
• giảm phát thải muội than
• giảm mức tiêu thụ nhiên liệu
• quá trình cháy hoàn toàn hơn
• nhiệt độ cháy cực đại thấp hơn
• ít bám bẩn trong nồi hơi hơn

Quá trình phun tơi sơ cấp và thứ cấp trong ngọn lửa phun của nhiên liệu nhũ hóa.

Nhũ tương nước trong nhiên liệu tạo bằng siêu âm

Siêu âm công suất cao là công nghệ được biết đến rộng rãi và đã được kiểm chứng để tạo ra nhũ tương mịn với các giọt có kích thước trong khoảng micromet và nanomet. Công nghệ nhũ hóa bằng siêu âm dựa trên lực cắt do xâm thực. Nhờ xâm thực siêu âm, các giọt nước và nhiên liệu được thu nhỏ đến kích thước nano và trộn với nhau để tạo ra nhũ tương mịn (nano/mini). Đối với quá trình nhũ hóa trực tuyến bằng siêu âm, các dòng nhiên liệu và nước riêng biệt có thể được điều chỉnh chính xác để bảo đảm tỷ lệ nước và nhiên liệu không đổi.
Các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm có thể được lắp ngay trước bơm phun để nhũ tương nước và nhiên liệu đồng nhất có thể được phun ngay vào động cơ, tránh phải lưu trữ nhũ tương nhiên liệu. Khi nhũ tương nước và nhiên liệu được phun vào buồng đốt, các giọt nước bay hơi nhanh chóng do nhiệt độ cao vì nhiệt độ sôi của nước thấp hơn nhiều so với nhiên liệu. Trong quá trình hóa hơi, các giọt nước vỡ ra theo cơ chế vi nổ và phá vỡ nhiên liệu thành các giọt nhỏ hơn. Nhờ đó, nhiên liệu pha nước được phun tơi trong buồng đốt để nhiên liệu và không khí trong buồng đốt hòa trộn tốt hơn và nhiên liệu có thể được đốt cháy hoàn toàn. Các giọt rất nhỏ có diện tích bề mặt hạt rất lớn, tạo ra bề mặt phân cách nước và dầu rộng với sức căng thấp, giúp cải thiện hơn nữa quá trình phun tơi. Điều này làm tăng hiệu suất cháy, cuối cùng giúp giảm đáng kể chi phí nhiên liệu, với mức tiết kiệm vượt quá chi phí nhũ hóa.
Công nghệ phối trộn bằng siêu âm là một quy trình trực tuyến, có thể dễ dàng lắp bổ sung vào các động cơ hiện có. Bản thân động cơ không cần sửa đổi.

Cụm Hielscher UIP6000hdT gồm tối đa 12x thiết bị siêu âm. Cấu hình này cho phép tạo thành một hệ thống xử lý siêu âm trực tuyến mạnh mẽ với công suất 72kW để xử lý trực tuyến hiệu năng cao.

Công nghệ nhũ hóa bằng siêu âm

Công nghệ nhũ hóa bằng siêu âm dựa trên xâm thực và phối trộn với lực cắt cao. Sóng siêu âm cường độ cao được truyền vào môi trường lỏng (hỗn hợp nhiên liệu và nước), tạo ra các giọt có kích thước trong khoảng nano và cho phép sản xuất nhũ tương hai pha nước trong dầu và nhũ tương ba pha dầu trong nước trong dầu.

Lắp đặt trên:

• CHP – các tổ máy đồng phát nhiệt và điện
• máy phát điện diesel
• nhà máy điện
• tàu biển
• đầu máy diesel
• có thể lắp bổ sung cho mọi động cơ diesel
• công nghệ trên tàu: khả năng hoạt động trên biển

Nhũ hóa nano bằng siêu âm tạo ra nhũ tương ổn định

Thiết bị siêu âm công nghiệp chịu tải nặng

Hielscher cung cấp thiết bị siêu âm công nghiệp chịu tải nặng có thể xử lý các dòng nhiên liệu có lưu lượng lớn – ngay cả ở độ nhớt cao. Các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm Hielscher được chế tạo để vận hành 24/7 trong điều kiện khắc nghiệt. Các hệ thống của chúng tôi dễ sử dụng và nhỏ gọn, không có bộ phận chuyển động, dễ lắp đặt và vận hành, đồng thời hầu như không cần bảo trì.
Quá trình sản xuất nhiên liệu nhũ tương bằng siêu âm có thể được kiểm soát an toàn thông qua trình duyệt, trong khi hai dòng cấp nước và nhiên liệu riêng biệt cho phép định lượng chính xác tỷ lệ nước và nhiên liệu, cũng như điều chỉnh / điều biến hỗn hợp nhiên liệu trong quá trình vận hành theo tải / tốc độ hiện tại của động cơ.

Thiết kế, chế tạo và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức

Các thiết bị siêu âm Hielscher nổi tiếng với các tiêu chuẩn chất lượng và thiết kế cao nhất. Độ bền chắc và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các thiết bị siêu âm của chúng tôi vào cơ sở công nghiệp. Các thiết bị siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng điều kiện khắc nghiệt và môi trường có yêu cầu cao.

Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các thiết bị siêu âm hiệu năng cao với công nghệ tiên tiến nhất và tính thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Sản xuất nhiên liệu nhũ tương bằng siêu âm trên tàu biển

Tài liệu / Tài liệu tham khảo

• 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.