MOTORCONSULT


 

Emulsjonsdrift

Drift av en motor eller et fyringsanlegg på emulsjon, krever utstyr som produserer emulsjonen. I denne forbindelse er emulsjon en blanding av vann og olje hvor små vanndråper er innkapslet i oljen (vann-i-olje-emulsjon).

Formål

Det viktigste formål med emulsjonsdrift er å redusere NOx, men reduksjon av CO, C og PM er også ønskelig.

Fremstilling av emulsjon

Emulsjonen kan dannes ved forskjellige teknikker.

  • Emulgator og vann doseres inn i brennoljen, og blandingen utsettes for turbulent strømning slik at det dannes og vedlikeholdes vann-i-olje-emulsjon. Emulgator er et stoff som gir vannet evne til å blande seg med oljen og gi emulsjonen stabilitet. (Denne metoden er anvendt i vårt emulsjonssystem).
  • En homogen blanding av vann og olje ledes gjennom en spalte hvor komponentene som utgjør spalten, beveger seg i forhold til hverandre og skaper skjærkrefter som danner emulsjon mellom væskene i spalten.
  • En homogen blandingen av vann og olje trykksettes og ledes gjennom en strupeinnretning hvor trykket får falle. På grunn av strupingen oppstår det skjærkrefter i væskene og derved dannes det vann-i-olje-emulsjon.

Virkemåte

For at vårt systemet skal virke, må det tilsettes en emulgator i brennoljen. Når det er gjort, vil emulgatoren sørge for at eventuelt vann i brennoljen emulgeres inn i oljen. Det vil si at vannet innkapsles som små dråper inne i oljedråpene. Dette gjøres med hensikt for ved emulsjonsdrift ytterligere å bedre forbrenningsprosessen samt redusere dannelsen av NOx (nitrøse forbindelser).

Sopp og bakterier, såkalte dieseldyr, kan ikke eksistere i en brennolje som er tilsatt en emulgator. Det er kjent kunnskap at dieseldyrene lever og utvikler seg i skiktet mellom det underliggende vann og den overliggende brennolje i bunkerstankene. De lever i vannet, men av dieseloljen. Hvis emulgatoren tilsettes brennoljen ved bunkring, blir det ikke noe fritt vann for eventuelle dieseldyr å leve i, og de kan derfor ikke utvikle seg.

Vi har valgt et organisk tilsetningsstoff som er sammensatt av mange forskjellige komponenter - ikke bare emulgator. Det gir emulsjonen i vårt system egenskaper utover de som vanlige vann-i-olje-emulsjoner har. En av komponentene sørger for at overflatespenningen i oljen reduseres, slik at oljen lettere brytes opp i små dråper som fordamper raskt når oljen er sprøytet inn i motorens forbrenningsrom. Dette er viktig for å oppnå god og fullstendig forbrenningen uten avleiring av sot og koks på foring, stempel, stempelringer, topplokk og ventiler inne i motoren. Dessuten unngår man sot på turbindelen i turboladeren og eliminerer utslipp av sot til atmosfæren.

Bruk

Ved emulsjonsdrift sprøytes emulsjonen inn i forbrenningsrommet med samme utstyr og på samme måte som innsprøytning av brennolje foregår.

Det kan tilføres en vannmengde tilsvarende 20-25 % av brennoljemengden uten at motorens innsprøytningsutstyr behøver å endres. Hvis det skal opereres med større vannmengder i emulsjonen, må plungerdiameteren i innsprøytningspumpene økes, men dette innebærer at motoren etter det bare kan operere på emulsjonsdrift. Dersom man øker plungerdiameteren og så går tilbake til drift på bare olje, blir det sprøytet inn for mye olje per veivgrad, og det gir for rask trykkstigning under forbrenningen.

Virkning

Etter innsprøytning av emulsjon, blir vannet i den oppvarmet, fordampet og overhetet. Dette krever energi, og den tas fra forbrenningsgassene. Det skjer akkurat der forbrenningen foregår - altså der det er varmest i forbrenningsrommet. Dette er ideelt, fordi det er der dannelsen av NOx er størst, og det er ved å redusere temperaturen der den er høyest at vi får størst reduksjon av NOx.

Den voldsomme volumutvidelsen som skjer når vannet omformes til damp inne i oljedråpene, forårsaker såkalte mikroeksplosjoner og det gir ekstra god forstøving og spredning av brennoljen. Blandingen mellom luft og brennolje forbedres. Målinger av trykkforløpet under forbrenningen og analyse av energiomsetning per veivgrad (ROHR), har vist at etterbrenningen går raskere ved emulsjonsdrift enn ved drift på bare brennolje, og det bidrar til at emulsjonsdrift reduserer sotdannelse i motoren . Med 20% vann i brennoljen forlenges innsprøytningsperioden med 20%, men likevel er forbrenningen ved slik drift fullført ved samme veivgrad som ved drift på bare brennolje. Emulsjonsdrift gir derfor renere eksos og renere motor.

Kostnad/besparelse

Investeringskostnadene er ikke knyttet til antall sylindre i motoren og er lite avhengig av motorstørrelsen. Dersom emulsjonen fremstilles ved hjelp av emulgator, vil driftskostnadene for denne være proporsjonale med motorens brennoljeforbruk, men emulsjonsdrift reduserer brennoljeforbruket.

For ny eller nyoverhalt motor, vil ikke brennstofforbruket endres, men dersom motoren har vært i drift en tid, og fått belegg på stempleringer, vil emulsjonsdriften fjerne beleggene, og eventuelle fastkoksede ringer vil løsne mens motoren går. Da reduseres brennstofforbruket på samme måte som om man trakk stemplene og overhalte dem manuelt.

Enten motoren er ren eller har innvendige belegg, omsettes all kjemisk energi i brennoljen til varme under forbrenningen. Når man observerer reduksjon av brennstofforbruk i forbindelse med emulsjonsdrift, skyldes det altså ikke at emulsjonsdriften eller virkningen fra Hammerdown produserer mer energi fra brennoljen. Årsaken til forbedringen er at motoren utnytter den frigjorte varmeenergi bedre når den blir rengjort innvendig. Kompresjonstrykket øker, og det samme gjør prosessvirkningsgraden i sylinderen.


© 2018- MOTORCONSULT AS
info@motorconsult.no
English version