WiFNE - water in fuel nano emulsion
Le emulsioni acqua-carburante sono processi noti ma poco utilizzati a causa della grandezza residua delle gocce d’acqua che di solito non è mai inferiore a 2 µ.
Attualmente AVKEM® è l’unica azienda in grado di produrre:
- emulsioni on line di acqua con qualsiasi tipo di carburante anche viscoso, di origine idrocarburica, vegetale e da grasso animale, con grandezza delle micelle di dimensioni nanometriche;
- macchine emulsionatrici, progettate e realizzate da AVKEM® con software gestionali proprietari
- additivi specifici formulati e testati da AVKEM®
AVKEM ha fatto testare le performance dei generatori di nano bolle dall’istituto di Nano Tecnologie dell’Università di Trieste, riscontrando che il 90% delle bolle hanno dimensioni nanometriche.
EMULSIONI ACQUA CARBURANTE
Le nostre NANO Emulsioni con gli specifici additivi consentono di migliorare la qualità dei carburanti anche particolarmente pesanti e viscosi, consentendo di generare dei blending di prodotti che non potrebbero essere bruciati singolarmente.
Ciò consente di ampliare la gamma dei carburanti utilizzabili, soprattutto tra quelli di basso costo (generalmente caratterizzati da basso potere calorifico, maggiore acidità e contenuto di impurità), generando risparmi sia sui carburanti sia sul trattamento delle emissioni. Cosa non possibile con le micro-emulsioni.
Di seguito alcune foto di comparazione tra micro a nano emulsioni effettuale al microscopio ed in laboratorio ove appare evidente il vantaggio delle NANO dimensioni.
Un classico emulsionatore deve riciclare più volte l’emulsione, solitamente da 3 a 4 volte, le dimensioni delle micelle sono ≥ a 2µ, e la conseguente omogeneità, ottenibile solamente con le NANO dimensioni delle micelle, richiede sempre una maggiore quantità di additivo.
Le NANO emulsioni possono alimentare diversi tipi di macchine per la generazione di calore ed energia, per le quali possiamo addizionare i seguenti quantitativi di acqua, in considerazione delle rispettive curve di efficienza:
- Motori Endotermici stazionari tra il 12% e il 18%
- Boiler tra il 24% e il 35%
- Turbine a gas anche oltre il 50%
Il processo on demand consiste nella contemporaneità della produzione e utilizzo dell’emulsione, senza la necessità di stoccaggio.
Grazie al nuovo design ed all’essenzialità del processo, i nostri impianti producono NANO emulsioni in linea, per alimentare sia singole macchine sia sistemi di macchine.
A seconda del tipo di macchina, della pressione di esercizio e delle linee del carburante presenti, il nostro impianto può essere installato con un bypass sulla linea del carburante, producendo istantaneamente l’esatto quantitativo di emulsione richiesta dalla macchina.
VANTAGGI
Il sistema WiFNE on demand consente di:
- ridurre l’additivo fino a un minimo dello 0,1%
- migliorare la combustione
- ridurre la viscosità
- modificare in linea la composizione del carburante
- privilegiare i risparmi di carburante o la qualità delle emissioni, a seconda delle necessità dei clienti, variando la quantità di acqua nell’emulsione
- adeguare l’emulsione alla tipicità e stato di usura delle macchine, nei limiti imposti dalle stesse e dal carburante
- Ridurre sotto il 50% la dimensione dei filtri denox se necessari
- effettuare una pulizia dei moduli ceramici dei filtri denox, riducendone sensibilmente i costosi cicli di manutenzione
- pulire i condotti dei gas di scarico dei motori.
Le micelle d’acqua superiori al micron generano una forte usura della parete interna dell’iniettore che con il tempo ne riducono l’efficienza ed il ciclo di vita, con le NANO EMULSIONI ciò non avviene.
Nella modalità che consente di privilegiare l’abbattimento delle emissioni, le nostre NANO emulsioni consentono di generare:
- un risparmio economico garantito del 2% ed un risparmio effettivo riscontrato dai clienti dell’ordine del 4% – 8%
- una sensibile riduzione delle emissioni senza l’aumento del CO e CO2:
- NOx – 30%
- Fumo Nero – 80%
- PM – 60% PM 10 – 40%
- Sensibile riduzione del dimensionamento dei filtri SCR
- un risparmio sulle manutenzioni da valutare di volta in volta a seconda dello stato delle macchine e filtri.
Nei motori endotermici, la ridotta viscosità dell’emulsione consente di ridurre la temperatura di iniezione.
Nei boiler possiamo eliminare l’iniezione di vapore aumentandone il quantitativo disponibile per la produzione di calore o corrente elettrica, e ridurre l’imbiancamento delle pareti interne con conseguente riduzione delle manutenzioni.
WiFNE Water in Fuel Nano Emulsion
Nano emulsioni di acqua con qualsiasi tipo di carburante e additivo
Di seguito si riportano alcune esperienze effettuate dal personale attualmente in AVKEM.
Per le emulsioni sono sempre stati utilizzati gli additivi formulati e prodotti da ITI srl e dal 2014 da AVKEM srl.
Q8 QUASAR NAPOLI
EMULSIONE STABILE – Impianto di emulsione gasolio per rifornimento grandi clienti. In esercizio dal 2002 al 2008, portata lt/h 2.400 – h 24, produzione richiesta 6.000 Klt/anno.
TERMINAL IGNAZIO MESSINA GENOVA
EMULSIONE STABILE – Impianto di emulsione di gasolio per il rifornimento del parco mezzi operativi del terminal, stacker, camion e auto.
In esercizio dal 2007 e per la durata di 8 anni, portata lt/h 1.450 – h 24, produzione richiesta 1.500 Klt/anno.
RISPARMI – Economici 150 K€/anno. Emissioni – Secondo monitoraggi effettuato su due dei mezzi più vecchi da ARPAL e ASL: NOx – 23%, PM – 28%, PM10 – 42%, Fumi -82%
Nel monitoraggio dell’intera area portuale effettuato da ARPAL, nel terminal Messina ha riscontrato una riduzione complessiva del 30% delle emissioni atmosferiche.
MESSINA LINE – Nave Jolly Indaco
EMULSIONE ON DEMAND – TEST effettuato su uno dei 4 generatori di bordo da 500 Kw cad. Carburante presente a bordo e utilizzato per le emulsioni, Gasolio marino ISO F DMA. I test sono stati effettuati con percentuali di acqua dal 13% fino al 22%, e 1% di additivo. Il test è stato monitorato dal laboratorio Ismar Chimica spa di Genova.
RISULTATI: Carburante – riduzione del 12,3% dei consumi; Emissioni – NOx -26,7, PM10 -52,4, PM -43%, Fumo -80%
COMPAGNIA PORTUALE LIVORNO
EMULSIONE STABILE – TEST di 8 ore effettuato su un mezzo operativo; Stacker con motore Perkins da 1200 Kw e portata di sollevamento da 80 ton.
RISULTATI: Emissioni: NOx – 34%, PM – 28%, PM10 – 44%, Fumi -60%
ANSALDO ENERGIA
EMULSIONE ON DEMAND – TEST
Il test era finalizzato a definire sia i risparmi conseguibili in termini di carburante sia la riduzione degli inquinanti nelle emissioni prodotte da una turbogas da 180 MW alimentata a Fuel OIL, in rapporto al quantitativo di acqua immesso nell’emulsione.
Il test riportato ha avuto una durata di 1 settimana, durante i quali si sono ripetute serie di test variando la percentuale di acqua (18% – 24% – 32,2%) condotti durante le ore diurne. Nelle ore notturne la turbina veniva alimentata a GAS METANO.
In tutte le fasi dei test sono stati costantemente monitorati i seguenti parametri:
- Portata di Mandata alla turbina
- Portata di Ritorno dalla turbina
- Consumo effettivo, quale differenza tra la portata di mandata e di ritorno
- Emissioni in atmosfera – NOx, Pm, Pm 10; CO2, O2, CO, non è stato rilevato il parametro relativo all’emissione di Fumo Nero per difficoltà operative.
RISPARMI – Economici stimati -6,8%. Emissioni: NOx – 28%, PM – 24%, PM10 – 56%, Fumi non determinati ma visibilmente stimati in oltre -64%, CO -8%, CO2 -18%, O2 +10%.
L’emulsionatore era stato ordinato da Ansaldo per un’emulsione fino al 24% di acqua, ed ha supportato fino al 34%. Nelle turbine è possibile emulsionare con percentuali di acqua superiori al 50%.
Emissioni e Filtri
La riduzione delle emissioni indicate, o maggiori, a seconda della percentuale di acqua immessa nell’emulsione e tollerata dall’impianto di produzione energia, può consentire:
- per gli NOx di rientrare nei parametri di legge senza l’impiego dei filtri DENOX
- di ridurre sensibilmente il dimensionamento dei filtri DENOX che, oltre ad essere costosi sono molto ingombranti ed in molte centrali possono risultare incompatibili con gli spazi disponibili
- di ridurre le conseguenti opere civili, di carpenteria e piping di supporto dei filtri
Manutenzioni - riduzione delle problematiche di residui e corrosioni dovuti all’iniezione diretta di acqua o vapore in Caldaia
- eliminazione dei sedimenti e incrostazioni delle palette delle turbine
- sensibile riduzione della manutenzione dei filtri DENOX dovuta al minore sporcamento degli stessi.
ILVA STABILIMENTO SIDERURGICO DI GENOVA
EMULSIONE ON DEMAND e STABILE – TEST effettuato su generatori di corrente e motori dei locomotori, con emulsione stabile di Gasolio.
Esito del test – POSITIVO
RISULTATI: Economici su un consumo di 1.200 Klt/anno si ha un risparmio di 320 K€/anno:
- su Generatore NOx – 38%, PM – 28%, PM10 – 43%, Fumi -82%;
- su Treno NOx – 32%, PM – 22%, PM10 – 38%, Fumi -65%
AOC SANTORO PORTO DI GENOVA
EMULSIONE ON DEMAND – TEST effettuato su Caldaia/bruciatore dell’impianto di produzione vapore. L’obiettivo era di contenere le emissioni in uscita dalla caldaia. Carburante utilizzato una miscela di Gasolio al 20% e HFO all’80%. I test sono stati effettuati con percentuali di acqua dal 15% al 22% ed additivo all’1,5%.
RISULTATI – Emissioni – riduzione degli NOx da 840 ppm a 570 ppm (-32%). Si è convenuto che si potrebbe arrivare a 500 ppm, come richiesto dalla committente, apportando alcune modifiche alla caldaia, dimostratasi inidonea.
CARNIVAL STABILIMENTO DI ALESSANDRIA
EMULSIONE ON DEMAND – TEST effettuato sul prototipo sistema bruciatore/caldaia da 200 Kw di potenza. Il carburante utilizzato era HFO-BTZ con consumo di 33 Kg/h. I test sono stati effettuati con percentuali di acqua dal 13% al 22% ed additivo 0,5%.
RISULTATI: Emissioni (Test monitorati dal CETENA): NOx – 31%, PM – 24%, PM10 – 54%, Fumi -84%.
ALSO STABILIMENTO DI GENOVA
EMULSIONE ON DEMAND – Azienda per la produzione di prodotti e sottoprodotti derivati da oli vegetali esausti.
Fornitura di un impianto di emulsione di nuova concezione per emulsionare sottoprodotto di olio vegetale con alto potere calorifico miscelato con olio di girasole o colza, per alimentare un motore endotermico da 1 Mw per la produzione di energia.
RISULTATI: riduzione dei consumi del 4%, NOx – 27%, PM – 28%, PM10 – 52%, Fumi – 84%
LAVEGGIA GROUP
EMULSIONE ON DEMAND –
Fornitura in comodato di un impianto manuale per la generazione di emulsioni con Olii Vegetali, per alimentare un motore da 0,5 Mw e 1 Mw per la generazione di energia.
RISULTATI: riduzione dei consumi del 4,5%, NOx – 29%, PM – 29%, PM10 – 54%, Fumi – 86%
Fornitura del sistema di emulsione acqua – carburante per la generazione di emulsione con olio vegetale.
RISULTATI: riduzione dei consumi del 4,8%, NOx – 29%, PM – 34%, PM10 – 56%, Fumi – 88%
SANDRI Srl
EMULSIONE ON DEMAND – Fornitura in comodato gratuito per il test, di un impianto manuale per la generazione di emulsioni con Olio prodotto con grasso animale (pollo), per alimentare un motore da 0,5 Mw per la generazione di energia.
RISULTATI: riduzione dei consumi del 4,1%, NOx – 65, CH4 in ppm e mg/mc 37%, Fumi – 84%
Impianto di prossima fornitura. (Vedi filmato allegato)
BOLZANO ENERGIA
EMULSIONE ON DEMAND – TEST effettuato nel sito di Bolzano Energia per l’alimentazione con nano emulsione di acqua – olio vegetale di Anacardio x 2 motori Wartsila da 6 mW cadauno. Il test è stato condotto su un motore mentre l’altro era spento.
RISULTATI: i migliori risultati si sono ottenuti con il dosaggio di acqua nanoemulsionata, al 12%: riduzione dei consumi del 4,4%, NOx – 36%, PM – 40%, PM10 – 55%, Fumi – 81%, Temperatura allo scarico – 50°C.
Inoltre al termine del test si è potuto constatare:
- la pulizia dei filtri ceramici del filtro denox
- la pulizia dei collettori di scarico
