Эмульгированное топливо представляет собой эмульсию , состоящую из воды и горючей жидкости, масла или топлива. Эмульсии представляют собой частный пример дисперсии, содержащей непрерывную и дисперсную фазы. Наиболее часто используемым эмульсионным топливом является водно-дизельная эмульсия. [1] В случае эмульсий обе фазы представляют собой несмешивающиеся жидкости: масло и воду. Эмульсионное топливо может представлять собой либо микроэмульсию , либо обычную эмульсию (иногда называемую макроэмульсией , чтобы отличить ее от микроэмульсии). Существенными различиями между ними являются стабильность (микроэмульсии представляют собой термодинамически стабильные системы, тогда как макроэмульсии кинетически стабилизированы) и распределение частиц по размерам (микроэмульсии образуются спонтанно и имеют размеры от 10 до 200 нм, тогда как макроэмульсии образуются в результате процесса сдвига и имеют размеры от 100 нм до более 1 микрометра). Микроэмульсии изотропны, тогда как макроэмульсии склонны к осаждению (или образованию пенки ) и изменению размера частиц с течением времени. В обоих используются поверхностно-активные вещества (также называемые эмульгаторами), и они могут быть либо «вода в масле» (обратные эмульсии), либо «масло в воде» (обычные эмульсии), либо бинепрерывными (также называемыми множественными или сложными эмульсиями).
В качестве топлива с непрерывной водной эмульсией (масло в воде) можно привести систему Orimulsion и битумные эмульсии. Их часто называют эмульсией с высоким содержанием внутренней фазы (HIPE), поскольку непрерывная фаза составляет около 30% состава топлива, тогда как дисперсная фаза обычно является второстепенным компонентом. Сплошные водные эмульсии очень тяжелой нефти и битума легче перекачивать, чем исходное топливо, что потребует значительного нагрева и/или разбавления дистиллированным продуктом (керосином или легкой нефтью), чтобы облегчить обращение с ними. Водосплошные эмульсии остаточного топлива, тяжелого топлива и т. д., которые имеют теплотворную способность и используются в промышленности, также могут быть преобразованы в эмульгированные топлива, что снижает необходимость использования смазочно-охлаждающих жидкостей и снижает выбросы при горении, связанные с низкокачественными видами топлива.
Примерами топлив с непрерывной масляной эмульсией (вода в масле) являются дизельное топливо (или биодизельное смешанное топливо) и водные эмульсии. Это эмульгированное топливо было признано в Европе ( Франция и Италия ) и был установлен стандарт CEN (CWA 15145:2004). Другие типы эмульгированного топлива содержат от 5 до 30% воды (по массе) в общей топливной эмульсии. Эмульсия воды в дизельном топливе может использоваться в качестве альтернативного топлива для обеспечения низкого уровня выбросов и высокого теплового КПД тормозов . [2]
Эмульсия для сжигания (E2C) или эмульсии типа «вода в топливе» для тяжелого топлива и дизельного топлива для судовых и стационарных котлов доступны в компании Nonox Ltd. с 2006 года. Преимущество смешивания по требованию заключается в том, что не требуются химические поверхностно-активные вещества, вода/топливо. Соотношение может быть отрегулировано в зависимости от нагрузки для достижения максимальной эффективности и предотвращения разделения при хранении. Эта проверенная система снижает выбросы сажи до 90 %, NOx до 40 % и обеспечивает экономию топлива, которая варьируется в зависимости от базовой эффективности нагрузки.
Также были приготовлены микроэмульсии топлив. Тип поверхностно-активных веществ и количества, необходимые для изготовления этих эмульсионных топлив, отличают их от других коммерческих эмульсионных топлив. Их рассматривают в тех случаях, когда вопросы безопасности (например, предотвращение пожаров; [3] ) или коммерческая отдача оправдывают дополнительные затраты (например, повышение нефтеотдачи, заводнение поверхностно-активными веществами; [4] ).
Основными преимуществами использования эмульгированного топлива вместо самого топлива являются экологические и экономические выгоды. Добавление воды в дизельный процесс снижает температуру сгорания и снижает выбросы NO x . [5] В статье сравниваются впрыск воды и эмульгированное топливо в дизельных двигателях (судовых и стационарных), а также обсуждаются выбросы и связанные с этим механизмы. В заключении делается вывод, что эмульгированное топливо исключительно эффективно снижает выбросы NO x и твердых частиц. [6] Другая статья исследовала влияние EGR и эмульсионного топлива. [7]
