Kraftstoff-Wasser-Emulsion zur Schadstoffreduktion in Abgasen

Die Kraftstoff-Wasser-Emulsion ist eine innovative Lösung, um die Entstehung von Stickstoff und Ruß in Dieselmotoren zu reduzieren. Sie eignet sich sowohl für die Erstausrüstung eines Motors als auch für die nachträgliche Ausstattung von Altmotoren.

Fossile Kraftstoffe wie Diesel enthalten verschiedene Kohlenstoff- und Wasserverbindungen. Diesen Umstand macht sich die Kraftstoff-Wasser-Emulsion zunutze mit dem Ziel, Schadstoffe wie Stickoxide und Ruß bei der Verbrennung der Kraftstoffe zu reduzieren. Wir haben uns die Kraftstoff-Wasser-Emulsionstechnologie als Grundlage für die Entwicklung unserer KWEgen3 für größere Dieselmotoren genommen. Bereits während der Verbrennung wird die Entstehung von Schadstoffen in den Abgasen erheblich reduziert. Durch die Kraftstoff-Wasser-Emulsion entsteht sogar teils eine verbrauchssenkende Wirkung.

Neben unserer Abgasreinigungsanlage bieten wir außerdem weitere Produkte zur Kraftstoffreinigung und zur SCR-Abgasnachbehandlung an. Zu unserem Portfolio gehören darüber hinaus Oxidationskatalysatoren sowie Systeme zur Dieselpest-Tankreinigung und Wasseraufbereitungsanlagen.

Vorteile der Kraftstoff-Wasser-Emulsion auf einen Blick:

Für Dieselmotoren

Dieselmotoren

Alle Motoren die nach dem dieselmotorischen Prinzip arbeiten, sind mit der exomission KWEgen3 ausstattbar. Dabei ist es unerheblich, ob die Motoren Abgasnachbehandlungstechnik haben oder nicht.

Anwendungen

Binnen-, Küsten- und Seeschiffe
Stationärmotoren, wie BHKW, Strom und Notstromaggregate
Dieselmotorisch getriebene Pumpen oder sonstige Aggregate
Diesel-Schienenfahrzeuge
Große landgestützte Mobile Maschinen
Etc.

Kraftstoffe

Alle bekannten Kraftstoffe die in einem Dieselmotor verbrannt werden können, sind auch mit Wasser emulgierbar. Dabei gilt der Grundsatz: Je qualitativ schlechter und je viskoser der Kraftstoff ist, desto vorteilhafter wirkt die Emulsion im Brennraum. Mit folgenden Kraftstoffen haben wir ausreichend Erfahrung

So funktioniert die Diesel-Wasser-Emulsion

Bei der Diesel-Wasser-Emulsion wird durch die Beimischung von Wasser zum Kraftstoff eine Emulsion aus eben diesem Wasser und dem Kraftstoff erzeugt. Diese Emulsion wird in das Einspritzsystem geleitet und im Motor verbrannt. Durch die explosionsartige Verdampfung des Wassers wird der Kraftstoff in seine Bestandteile zerlegt. Dadurch reduzieren sich wiederum fette Rußbildungszonen und die Rußemission sinkt erheblich. Zudem senkt die Verdampfung des Wassers im Diesel-Abgasminderungssystem die Spitzentemperaturen bei der Verbrennung, woraus sich eine merkliche Reduktion der Stickoxide einstellt.

Unsere Kraftstoff-Wasser-Emulsion KWEgen3 nutzt den vorhandenen Kraftstoffvorlauf des Motors nach dem Kraftstofffilter. Dabei wird der Kraftstoff in einer speziellen Vorrichtung nach programmierten Mengen grob mit entmineralisiertem Wasser vermischt. Unter hohem Druck wird daraus in einer patentierten Emulgiereinheit eine homogene Emulsion erzeugt. Die Emulsion wird dem Einspritzsystem und damit dem Verbrennungsprozess zugeführt. Die nicht verbrauchte Emulsion, welche sich im Kraftstoffrücklauf befindet, wird dem Emulsionskreislauf wieder hinzugegeben. Dadurch wird überschüssige Emulsion nicht in den Kraftstofftank geleitet, sondern in den Emulsionskreislauf zurückgeführt und erneut emulgiert, sodass keine Entmischung stattfindet.

Alle Motoren, die nach dem dieselmotorischen Prinzip arbeiten, sind mit einem solchen Diesel-Abgasminderungssystem von Exomission ausstattbar. Dabei ist es unerheblich, ob die Motoren eine Abgasnachbehandlungstechnik haben oder nicht.

Wirkung der Emulsion im Brennraum

Wirkungsweise der Emulsion im Brennraum

Es kann davon ausgegangen werden, dass jedes emulgierte Wassertröpfchen von Kraftstoff umgeben ist. Bei Einbringung der Emulsion in die heiße verdichtete Luft der Brennräume verdampfen die Wasserkerne sehr viel schneller als der jeweils umgebende Kraftstoff. Die Zustandsänderung des Wassers von flüssig zu gasförmig erfolgt durch eine sehr große und schnelle Volumenänderung (bei Atmosphärendruck nimmt Wasserdampf etwa das 1.700-fache Volumen im Vergleich zu flüssigem Wasser ein) und damit quasi explosionsartig. Bei diesem in der Wissenschaft als „Mikroexplosion“ (siehe auch Abbildung 2) bezeichneten Vorgang wird der umgebende Kraftstoff in viele, noch kleinere Tröpfchen aufgerissen. Damit entsteht ein noch feineres Kraftstoffspray wodurch der zur Verbrennung erforderliche Sauerstoff eine deutlich größere Oberfläche zur thermischen Umsetzung (Oxidation) vorfindet. Gemischbildung und Verbrennung erfolgen damit weitaus homogener, Fett- und damit Rußbildungszonen werden stark verringert, die Rußemission sinkt drastisch– oftmals bis zur Nachweisgrenze.

Parallel wird dem Brennraum durch den Verdampfungsprozess des Wassers Wärme entzogen (Verdampfungsenthalpie). Damit sinken insbesondere die Verbrennungsspitzentemperaturen in den Brennräumen. Da die innermotorische Bildung von Stickoxiden exponentiell mit der Verbrennungstemperatur ansteigt, verringert sich die NO_x-Bildungsrate mit zunehmendem Wassergehalt und damit sinkender Verbrennungsspitzentemperatur entsprechend. Gleichzeitig kann sich der thermische Wirkungsgrad des Motors etwas verbessern.

Fehlerdiagnose

Fehlerdiagnosesystem

Die exomission KWEgen3 ist mit einem vollautomatisch arbeitenden Fehlerdiagnosesystem ausgestattet welches Fehler erkennt, verarbeitet und anzeigt. Ein automatisches Wiederanfahren der Anlage nach einem Fehler erfolgt aus Sicherheitsgründen nicht. Vielmehr muss der Fehler zunächst am Bedienteil quittiert werden. Liegt der erkannte Fehler nach der Quittierung noch vor, startet die Anlage erst nach Beseitigung des Fehlers. Wird der Fehler nach einer definierten Zeit nicht beseitigt wird ein Laufzeitfehler angezeigt.