Valutazione di Emulsioni Acqua-DMA in un Motore Marino Ausiliario

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1 Valutazione di Emulsioni Acqua-DMA in un Motore Marino Ausiliario Impianti Tecnici Industriali

2 Obiettivo della Prova Misurare i consumi dei combustibili Misurare le emissioni: NOx, PM, HC, SOx, CO, CO 2 Per valutare le prestazioni delle emulsioni acqua-dma rispetto al DMA sotto i seguenti aspetti: Risparmio combustibile Riduzione emissioni Effetto del contenuto d'acqua Influenza del numero di particelle d'acqua

3 Piano della prova: Gennaio 2010 Ore totali Durata (h) Combustibile Attività (Tempo/h) 1 1 DMA(M) Avviamento e riscaldamento motore DMA(M) Misurazioni EM1 Riscaldamento EM1 Misurazioni EM2 Riscaldamento EM2 Misurazioni EM3 Riscaldamento EM3 Misurazioni DMA(I) Riscaldamento DMA(I) Misurazioni

4 Motore di Prova Uno dei quattro motori ausiliari per la generazione di energia elettrica; 4 tempi, 8 cilindri, costruito nel 1986; Alesaggio / Corsa, mm = 250 / 340; Volume cilindri = L; Rapporto di compressione = 12.5; 500 giri/minuto (costanti), potenza nominale 500 kw; Carico kwh; Il motore presenta alta concentrazione di insolubili nell'olio motore e produce alte emissioni; Il filtro gasolio è stato cambiato poco prima dell'inizio delle prove.

5 Le emulsioni acqua-dma Acqua Sedimento centrifuga 1 Media particelle d90 2 <1.0 µm 3 %p/p % v/v µm µm % EM1 13 2,25 0,385 0,851 91,6 EM2 18 2,50 0,507 1,360 85,1 EM3 18 1,25 0,436 0,901 90,0 Note: 1 Si intende la separazione di fase che si ottiene dopo una centrifugazione di 5 minuti con una forza centrifuga relativa (f.c.r.) di Dimensione massima del 90% delle particelle d'acqua 3 Percentuale delle particelle con dimensione inferiore a 1 µm La centrifugazione è stata fatta il giorno precedente alla prova, quando sono state preparate le emulsioni. Le misure granulometriche riportate sono state fatte il giorno della prova. Un nuovo additivo è stato sviluppato appositamente per quest'applicazione.

6 Rilevamento Emissioni: ISMAR Sistema di scarico: un condotto di scarico per i motori 1 e 2 e uno per i motori 3 e 4 Sezione dell area camino utilizzata per i test: m 2 Pressione atmosferica: 100 kpa Standards per le misure d emissione UNI 10169(2001): Velocità, portata, temperatura, umidità dei flussi gassosi UNI EN (2003): Particolato totale EPA 201A (1996): PM10 UNI EN (2002): Carbonio organico totale EPA CTM030: NOx, SOx, CO, CO 2, O 2

7 Risultati 1. Misure Gas di Scarico Temperatura Gas Velocità Media del Flusso Portata Media Gas o C m/s m 3 /h DMA(M) / /- 130 EM / /- 170 EM / /- 170 EM / /- 170 DMA(I) / /- 155 Note: Valori normalizzati a T = 273K (0 C), P = 101.3kPa, gas secco. Durante la valutazione di DMA(M), il motore non era stabilizzato; I dati con DMA(M) sono incompleti; Il combustibile DMA(I) è stato utilizzato per preparare EM1, EM2 ed EM3; Il combustibile di riferimento utilizzato in questo report è DMA(I)

8 Risultati 2. Emissioni PM e NOx

9 Risultati 3. NOx e PM funzione del contenuto d'acqua

10 Risultati 3. CO2, O2, H2O Nota: HC, CO e SOx hanno valori bassi per tutti i combustibili.

11 Efficienza di Combustione

12 Risultati 4. INPUT: Consumo combustibile Densità Acqua Consumo Consumo Consumo g/cm 3 %p/p Litri/40' Litri/h kg/h DMA(M) 0, EM1 0, ,5 107,3 93,5 EM2 0, ,6 117,9 104,6 EM3 0, ,7 131,6 117,4 DMA(I) 0, ,2 130,8 116,8 Il flusso volumetrico di combustibile è stato misurato per 40 minuti. Il contalitri è stato calibrato ed è stato utilizzato un cronometro.

13 Risultati 5. OUTPUT: Potenza erogata

14 Consumo di combustibile per unità di energia (kg/kwh) Densità Acqua Consumo Consumo Consumo Carico Effic. Di combustione Efficienza di g/cm 3 % p/p Litri/40' Litri/h kg/h kw medi kg/kwh combustione relativa DMA(M) EM EM EM DMA(I) Note: 1: I valori relativi a DMA(I) sono presi come base di riferimento : I valori di potenza erogata utilizzati per ottenere il valore 'medio' sono basati sulle letture effettuate durante la misura del consumo di combustibile. 3: Risultati con EM1 non affidabili

15 Risultati 6: Risparmio combustibile Acqua Consumo Equivalente Consumo Equivalente Differenza Risparmio Teorico* Effettivo* Teor. - Eff. % p/p Kg Kg Kg % DMA EM EM *: Consumi teorico ed effettivo di emulsione calcolati rispetto a 100 kg di DMA. Risparmio di combustibile per le emulsioni acqua-dma al 18% d'acqua: 6.7% %

16 Risultati 7: Analisi olio motore Campioni di olio motore sono stati prelevati prima e dopo il ciclo di prova Campione Acqua % p/p Densità (15 C) g/cm 3 Pre-Prova Post-Prova Nessun cambiamento significativo delle proprietà chimico fisiche e del contenuto d'acqua

17 Conclusioni Risparmio combustibile... Riduzioni emissioni... Effetto contenuto acqua... Effetto del numero di goccioline d'acqua...x