液體燃料中摻水原理

【專家解說(shuō)】：微乳化燃油的三大優(yōu)勢(shì)：首先是節(jié)能，在動(dòng)力設(shè)備或燃燒中的作用突出表現(xiàn)是“微爆”原理和水煤氣反應(yīng)，好的微乳化劑可節(jié)能16-23 （有資料可查）按2006年中國(guó)柴油表觀消費(fèi)量為11646萬(wàn)噸計(jì)算，使用微乳化柴油當(dāng)年可節(jié)省1863-2329萬(wàn)噸柴油；二是環(huán)保，在減輕環(huán)境污染方面，對(duì)柴油機(jī)而言，氮氧化物(NOx)的排放與廢氣中的其它有害成分的排放—樣，是一個(gè)全球性問(wèn)題。為此，IMO(國(guó)際氣象組織)和各國(guó)的有關(guān)組織，對(duì)船用柴油機(jī)及其它用途柴油機(jī)的近期和將來(lái)的排放值都制定了法規(guī)來(lái)加以限制，減少柴油機(jī)NOx排放的對(duì)策之一是采用水乳化燃料，水乳化燃料已成為可減少30％左右NOx排放的一種最有效的方法；三是提高經(jīng)濟(jì)效益，好的微乳化劑可以在每噸柴油（現(xiàn)價(jià)）節(jié)省500-1000元不等。
燃料油摻水燃燒，是一個(gè)稱呼。比較多的是重油摻水，原理是由于重油在燃燒時(shí)需要霧化，霧化效果不算好，采用重油摻水的的辦法是將水加入到重油中，采用各種方法將重油和水進(jìn)行乳化，形成油包水的形式。在高溫爐內(nèi)燃燒時(shí)，由于爐膛內(nèi)溫度高達(dá)1000度以上，油中的水吸熱汽化，形成微爆效應(yīng)，將重油重新生成小的顆粒，增加了燃燒效率。雖然摻水影響了熱能的利用，但是由于燃料油能夠燃燒得好，總體還是節(jié)能的。
重油（重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點(diǎn)是分子量大、粘度高。重油的比重一般在0．82～0．95，比熱在10,000～11,000kcal/kg左右。其成分主要是炭水化物，另外含有部分的（約0．1～4%）的硫黃及微量的無(wú)機(jī)化合物。）
還有一種情況是奧里油，這是產(chǎn)自委內(nèi)瑞拉的一種燃料，由于其粘度極高，開(kāi)采困難，需要利用蒸汽。開(kāi)采出來(lái)后進(jìn)入乳化工段，最后形成水包油的狀態(tài)，存放時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。流動(dòng)狀態(tài)基本上同水類似，儲(chǔ)存和使用溫度不能超過(guò)100度。這是沒(méi)有其它辦法的情況下采用的摻水。應(yīng)另當(dāng)別論。
一、什么是微乳化燃油
要了解什么是微乳化燃油首先要知道什么是微乳液：微乳液首先由schulman等發(fā)現(xiàn)并命名，微乳是由水、油、表面活性劑和助表面活性劑按適當(dāng)比例混和，自發(fā)形成的各向同性、透明、熱力學(xué)穩(wěn)定的分散體系。我們所說(shuō)的微乳化燃油就是由水、燃油、表面活性劑和助表面活性劑按適當(dāng)比例混和，自發(fā)形成的各向同性、透明、熱力學(xué)穩(wěn)定的分散體系。

二、為什么要做微乳化燃油
我們先回顧一下歷史吧！1903年，英國(guó)劍橋大學(xué)的Hopkinson就提出了在發(fā)動(dòng)機(jī)中摻水燃燒的思路。1927年，英國(guó)首次提出并完成了用超聲波制取乳化油。1928年，前蘇聯(lián)T·M格利格蘭首先提出并實(shí)現(xiàn)了在鍋爐燃料中摻入20％的水，從而為鍋爐、窯爐和各種工業(yè)用爐摻水燃燒開(kāi)創(chuàng)了先河；至30年代，爐用燃料摻水燃燒已經(jīng)獲得一定發(fā)展，但直到二戰(zhàn)前，發(fā)動(dòng)機(jī)摻水燃燒技術(shù)一直沒(méi)有得到明顯發(fā)展。60年代，美國(guó)成功研究和試用了柴油摻水燃燒，并把乳化油用于各種工業(yè)爐和火車、輪船、卡車及重型運(yùn)輸式動(dòng)力機(jī)械中。1973年石油危機(jī)，油價(jià)猛漲，各國(guó)紛紛認(rèn)識(shí)到節(jié)油技術(shù)的重要，日本、法國(guó)和西歐等國(guó)加緊進(jìn)行了許多關(guān)于乳化油和摻水燃燒的試驗(yàn)研究。1981年國(guó)際燃燒協(xié)會(huì)第一屆年會(huì)決定把燃油摻水燃料作為三大節(jié)能措施之一，引起各工業(yè)國(guó)家的進(jìn)一步重視；我國(guó)古代鐵匠就知道先把煤浸在水里再添進(jìn)爐膛燃燒省煤的道理，這實(shí)際上就是燃料摻水燃燒可以節(jié)能、降污并提高安全性的典型事例。1958年年前后，我國(guó)曾做過(guò)大量柴油摻水燃燒試驗(yàn)，但未得到明顯成果。進(jìn)入80年代，國(guó)家科委和中科院聯(lián)合發(fā)文，組織"六五"攻關(guān)，有關(guān)單位分工研究了柴油機(jī)和汽油機(jī)燃用乳化油技術(shù)，并取得可喜成果，初步研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的白色乳化油技術(shù)。此后，該項(xiàng)目作為我國(guó)"七五"、"八五"攻關(guān)課題，一直進(jìn)行了大量的研究，但由于一些不成熟產(chǎn)品在市場(chǎng)上的充斥，負(fù)面影響甚深，給乳化燃料和清潔燃燒技術(shù)的發(fā)展和推廣造成一定難度。但國(guó)家對(duì)含水燃油的研究推廣一直在進(jìn)行，并將此列為"十五規(guī)劃"提倡和支持的重點(diǎn)項(xiàng)目。
微乳化燃油的三大優(yōu)勢(shì)：首先是節(jié)能，在動(dòng)力設(shè)備或燃燒中的作用突出表現(xiàn)是“微爆”原理和水煤氣反應(yīng)，好的微乳化劑可節(jié)能16-23 （有資料可查）按2006年中國(guó)柴油表觀消費(fèi)量為11646萬(wàn)噸計(jì)算，使用微乳化柴油當(dāng)年可節(jié)省1863-2329萬(wàn)噸柴油；二是環(huán)保，在減輕環(huán)境污染方面，對(duì)柴油機(jī)而言，氮氧化物(NOx)的排放與廢氣中的其它有害成分的排放—樣，是一個(gè)全球性問(wèn)題。為此，IMO(國(guó)際氣象組織)和各國(guó)的有關(guān)組織，對(duì)船用柴油機(jī)及其它用途柴油機(jī)的近期和將來(lái)的排放值都制定了法規(guī)來(lái)加以限制，減少柴油機(jī)NOx排放的對(duì)策之一是采用水乳化燃料，水乳化燃料已成為可減少30％左右NOx排放的一種最有效的方法；三是提高經(jīng)濟(jì)效益，好的微乳化劑可以在每噸柴油（現(xiàn)價(jià)）節(jié)省500-1000

元不等。按2006年中國(guó)柴油表觀消費(fèi)量為11646萬(wàn)噸計(jì)算，如果都換上微乳化柴油當(dāng)年僅柴油這一項(xiàng)可以省500-1000億元之多。