Впервые о возможном использовании воды в системе питания двигателей внутреннего сгорания заговорили еще в конце ХIХ века. С тех пор было проведено немало исследований эффективности такого подхода, чтобы повысить качество судового топлива, которые позволяют утверждать, что добавление воды к топливу:

1. интенсифицирует процесс сгорания топлива;
2. снижает выброс продуктов неполного сгорания и оксидов азота с отработавшими газами.

Повышаем качество судовых топлив

Качество воды, используемой для получения водотопливных эмульсий, оказывает непосредственное влияние на износ деталей топливной аппаратуры. Поэтому наиболее перспективными являются системы получения водотопливных смесей, которые обрабатывают не только топливо, но и воду перед началом смешивания. С данной задачей отлично справляется аппарат вихревого слоя, который позволяет проводить диспергирование данных компонентов.

Конструктивно аппараты вихревого слоя представляют собой трубу из немагнитного материала, внутри которой существует вращающееся электромагнитное поле, которое пребывает во взаимодействии с ферромагнитными частицами. Последние за счет этого находятся в вихревом движении. В рабочем пространстве таких аппаратов имеет место ряд эффектов, благодаря которым возможна деформация кристаллической решетки твердых тел, резкое увеличение химической активности веществ и т.п.

Применение аппаратов вихревого слоя позволяет вводить в базовые топлива до 7% воды. Перемешивание происходит фактически на молекулярном уровне, поэтому полученный продукт является устойчивым к расслоению и может храниться на протяжении как минимум 5-6 месяцев.

Еще одним преимуществом использования данных аппаратов является выделение большого количества тепла в процессе работы. Его можно использовать для блока предварительного подогрева исходного топлива и воды.

Отметим, что технология получения водотопливных эмульсий при помощи аппаратов вихревого слоя может использоваться не только в случае судовых топлив, но и в системах топливоподготовки котельных установок.

Однако, необходимо обратить внимание на следующий момент. Во время работы аппарата происходит соударение ферромагнитных частиц, что приводит к их постепенному истиранию. Наличие частичек металла как в судовых, так и в котельных топливах недопустимо, поэтому необходимо использовать специальные магнитные улавливатели.

Характеристики судовых топлив

Топливо для судов содержит гораздо меньше серы, чем обычное, в этом его главное отличие.  Частным случаем использования диспергирующей способности вихревого слоя является получение в АВС горючих смесей для судовых силовых установок, работающих на тяжелых топливах. При смешивании дизельного топлива с мазутом в аппаратах с мешалками образуется неустойчивая эмульсия с размером частиц мазута 20-100 мкм. В АВС за несколько секунд образуется нерасслаивающаяся эмульсия с размером частиц мазута менее 1 мкм, что позволяет использовать такую смесь в качестве топлива для дизельных судовых двигателей. Промышленные испытания АВС-100 на одном из судов подтвердили целесообразность такого использования АВС. Полученное таким образом топливо для судов получается в итоге значительно дешевле по цене и позволяет значительно сократить финансовые затраты.

Зачем нужна топливоподготовка на судах?

Аппараты вихревого слоя АВС-100 успешно применяются для топливоподготовки на судах (табл. 1), при этом аппараты показали свое преимущество перед фильтрами, центробежными сепараторами и гомогенизаторами, так как полностью исключают потери топлива.

Линейка Аппаратов Вихревого Слоя включает в себя различные модификации, отличающие как производительностью, так и дизайном устройства.
Данные аппараты универсальны в своем применении и уникальны в своем роде. АВС находит применение также в лабораторной практике для разработки новых материалов, так как идеально подходит для процессов смешения: переменная во времени частота и амплитуда вибрационного фона; наиболее сложное движение рабочего органа; одинаковая интенсивность вибрационного фона по всему объему обрабатываемой среды.Принцип действия аппарата (рис. 1) следующий: в рабочем пространстве аппарата обмотками и магнитопроводами индуктора создается вращающееся магнитное поле.

В основе работы аппарата лежит принцип превращения энергии электромагнитного поля в другие виды энергии. Аппарат представляет собой рабочую камеру (трубопровод) диаметром 90–136 мм, которая размещена в индукторе вращающегося электромагнитного поля. В рабочей зоне трубопровода размещены цилиндрические ферромагнитные элементы диаметром 0,5–5 мм и длиной 5–60 мм в количестве от нескольких десятков до нескольких сотен штук (0,05–5 кг) в зависимости от объёма рабочей зоны аппарата.
Таблица 1. Характеристики аппарата АВС-100 и гомогенизаторов

Ферромагнитные частицы (используются отбракованные иглы игольчатых подшипников) — цилиндры диаметром 1,5 мм и длиной 15—16 мм из прошедшей термообработку высококачественной стали, помещенные в рабочее пространство аппарата. Под действием магнитного поля они производят сложное высокоскоростное движение. При столкновении частиц в местах ударов возникают очаги высоких температуры и давления, что обеспечивает эффект, подобный гомогенизации: асфальтосмолистые включения, вода, механические примеси топлива измельчаются и равномерно распределяются по всему объему. Оптимальный режим работы аппарата: производительность 5—6 м3/ч, температура подогрева мазута на входе в АВС-100 80—85 °С, масса заряда ферромагнитных частиц в рабочей зоне аппарата 250 г. Схема включения аппарата показана на рис. 2.

Оборудование для работы с водотопливными эмульсиями

Компания GlobeCore предлагает магнитные проточные улавливатели металла, изготовленные специально для эксплуатации в линиях подготовки водотопливных эмульсий, оснащенных аппаратами вихревого слоя типов АВС-100 или АВС-150. По желанию заказчика возможно изготовление магнитных улавливателей металла заданных размеров для других отраслей промышленности.