DE2439873A1 - METHOD AND DEVICE FOR GENERATING HYDROGEN-RICH GAS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR GENERATING HYDROGEN-RICH GAS

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DE2439873A1
DE2439873A1 DE2439873A DE2439873A DE2439873A1 DE 2439873 A1 DE2439873 A1 DE 2439873A1 DE 2439873 A DE2439873 A DE 2439873A DE 2439873 A DE2439873 A DE 2439873A DE 2439873 A1 DE2439873 A1 DE 2439873A1
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John Houseman
Raymond Osamu Kushida
Jack Harmon Rupe
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Original Assignee
US Department of Health and Human Services
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    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F02M25/12Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone the apparatus having means for generating such gases
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Description

Die Regierung der Vereinigten Staaten von Amerika, vertreten durch National Aeronautics and Space Administration, Washington, D.C, V.St.A.The United States Government, represented by National Aeronautics and Space Administration, Washington, D.C, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen wasserstoff reichen GasesMethod and apparatus for generating hydrogen-rich gas

Die Erfindung betrifft Wasserstofferzeuger und insbesondere Verbesserungen derselben.The invention relates to hydrogen generators and, more particularly, to improvements the same.

tegen des beträchtlichen Ausmaßes der Luftverunreinigung, die durch den Betrieb von Kraftfahrzeugmotoren verursacht wird, sind zahlreiche Untersuchungen durchgeführt worden, um festzustellen, ob der Verbrennungsmotor verschmutzungsstoffrei gemacht werden kann. Eine Lösung, die sehr vielversprechend erscheint, besteht darin, einen Kraftstoff zu ver- ■ wenden, welcher aus einem Gemisch von wasserstoffreichem Gas mit dem Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, wie etwa dem gegenwärtig verwendeten Benzin, und Luft in solchen Anteilen besteht, daß das Gemisch meistens auf der mageren Seite und trotzdem noch brennbar ist. Es besteht jedoch noch immerbecause of the significant amount of air pollution caused by the Motor vehicle engine operation is caused by numerous studies has been carried out to determine whether the internal combustion engine can be made pollutant-free. A solution that very appears promising is to sell a fuel turn, which consists of a mixture of hydrogen-rich gas with the Hydrocarbon fuel, such as the gasoline currently used, and air in such proportions that the mixture is mostly on the lean side and is still flammable. However, it still persists

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das Problem, einen Wasserstofferzeuger zu schaffen, der ausreichend kompakt ist, damit er bequem in einem Personenkraftwagen mitgefUhrt werden kann. Der Wasserstofferzeuger muß außerdem in der Lage sein, mit dem Erzeugen von Wasserstoff schnell genug zu beginnen, wenn der Motor anläuft, damit ein schneller und verunreinigungsfreier Fahrzeug-· motoranlauf gewährleistet ist. Weiter wird von einem Wasserstofferzeuger der angegebenen Art gefordert, daß er eine lange, störungsfreie Lebensdauer hat und daß er im Betrieb sicher und wirtschaftlich ist.the problem of creating a hydrogen generator that is sufficient is compact so that it can be carried comfortably in a passenger car. The hydrogen generator must also be able to start producing hydrogen fast enough when the engine is running to have a faster and more pollution-free vehicle motor start is guaranteed. A hydrogen generator of the specified type is also required to have a long, trouble-free service life and that it is safe and economical to operate.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und kompakten Erzeugers von wasserstoffreichem Gas.An object of the invention is to provide a new and compact one Hydrogen-rich gas producer.

Weiter ist es Ziel der Erfindung, einen neuen, schnell anlaufenden Erzeuger von wasserstoffreichem Gas zu schaffen.Another aim of the invention is to provide a new, fast-running one To create producers of hydrogen-rich gas.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Erzeugers von wasserstoffreichem Gas, der sicher und wirtschaftlich arbeitet.Yet another object of the invention is to provide a generator of hydrogen-rich gas that works safely and economically.

Diese und weitere Ziele der Erfindung können in einer Anlage erreicht werden, in welcher wasserstoffreiches Gas in einer zylinderförmigen Kammer erzeugt wird, indem Luft und Kohlenwasserstoff-Kraftstoff an einem Ende der Kammer injiziert werden und indem das Gemisch aus Luft und Kohlenwasserstoff-Kraftstoff gezündet wird, um sehr heiße Verbrennungsgase durch Teiloxidation des Kohlenwasserstoffes zu schaffen. Diese Gase bewegen sich aus dem Zündbereich weg zu einem weiteren Bereich, in welchen Wasser injiziert wird, damit es durch die heißen Verbrennungsgase in Dampf umgewandelt wird. Entweder gleichzeitig mit der Injektion von Wasser oder anschließend daran wird weiterer Kohlenwasserstoff-Kraftstoff injiziert. Der gebildete Dampf vermischt sich mit den vorhandenen heißen Gasen, so daß sich ein gleichmäßig heißes Gas ergibt, wodurch eine DampfSpaltungsreaktion mit dem Kohlenwasserstoff-Kraftstoff stattfindet, die zur Erzeugung des wasserstoffreichen Gases führt.These and other objects of the invention can be achieved in one system be, in which hydrogen-rich gas in a cylindrical Chamber is created by injecting air and hydrocarbon fuel into one end of the chamber and adding the mixture of air and igniting hydrocarbon fuel to create very hot combustion gases by partial oxidation of the hydrocarbon. These gases move away from the ignition area to another area where water is injected so that it is converted into steam by the hot combustion gases. Either at the same time as the injection of water or subsequently to it becomes further hydrocarbon fuel injected. The formed steam mixes with the existing hot gases, so that a uniformly hot gas results, causing a vapor cracking reaction with the hydrocarbon fuel takes place, which leads to the generation of the hydrogen-rich gas.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Several embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges zurFig. 1 is a schematic representation of a motor vehicle for

Erläuterung der Anordnung der Vorrichtung nach der Erfindung und der ihr zugeordneten Bauteile, 509811/0989 Explanation of the arrangement of the device according to the invention and the components assigned to it, 509811/0989

Fig. 2 eine Querschnittansicht eines Wasserstofferzeugers nach der Erfindung,FIG. 2 is a cross-sectional view of a hydrogen generator according to FIG the invention,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Kontrollsystems für einen Wasserstofferzeuger nach der Erfindung,3 shows a schematic representation of a control system for a hydrogen generator according to the invention,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform eines Wasserstofferzeugers nach der Erfindung, und4 shows a further embodiment of a hydrogen generator according to the invention, and

Fig. 5 noch eine weitere Ausführungsform eines Wasserstofferzeugers nach der Erfindung.5 shows yet another embodiment of a hydrogen generator according to the invention.

Fig. 1 stimmt mit der Figur 1 in einer jüngeren deutschen Patentanmeldung überein (Aktenzeichen P 24 38 217.0, "Verfahren und System zur Herabsetzung des Ausstoßes von Luftverunreinigungsstoffen bei Verbrennungsmotoren"). Fig. 1 soll einen überblick über die Erfindung verschaffen. Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Kraftfahrzeuges 10, welches einen Motor 12 und einen Tank 14 hat, in welchem der Kohlenwasserstoff-Kraftstoff enthalten ist. Der Motor ist mit einem Ansaugrohr 16 ausgerüstet, in welchem eine Vorrichtung untergebracht ist, die Luft, wasserstoffreiches Gas und Kohlenwasserstoff-Kraftstoff in solchen Anteilen mischt, daß der Ausstoß des Motors an Verunreinigungsstoffen minimal ist. Eine geeignete Anordnung für ein Ansaugrohr, welches eine Vorrichtung zum Vermischen und zum Kontrollieren der Mischungsanteile enthält, ist in dem älteren Vorschlag, Aktenzeichen P 24 38 217.0, dargestellt und beschrieben. . ■Fig. 1 corresponds to Figure 1 in a more recent German patent application (file number P 24 38 217.0, "Method and system for Reduction of air pollutant emissions from internal combustion engines "). Fig. 1 is intended to provide an overview of the invention. Fig. 1 shows a representation of a motor vehicle 10, which has an engine 12 and a tank 14 in which the hydrocarbon fuel is included. The engine is equipped with an intake pipe 16, in which a device is housed, the air, hydrogen-rich gas and hydrocarbon fuel in such proportions mixes so that the engine's emission of pollutants is minimal. A suitable arrangement for a suction pipe, which a Device for mixing and controlling the proportions of the mixture contains, is shown and described in the older proposal, file number P 24 38 217.0. . ■

Es ist außerdem eine Luftdrosselklappe 18 vorgesehen, die durch den Fahrer mittels des Fußpedals gesteuert wird und die die Luftmenge festlegt, die zu dem Motor strömt. Außerdem ist gemäß der Erfindung ein Wasserstoffgaserzeuger vorgesehen. Der Kohlenwasserstoff-Kraftstoff wird der Mischvorrichtung in dem Ansaugrohr 16 durch ein Rohr 22 zugeführt, in welchem sich eine Kraftstoffpumpe 24 befindet. Ein weiteres Rohr 26 zweigt von dem Rohr 22 ab und steht mit einer Pumpe 28 in Verbindung, die dazu verwendet wird, Kohlenwasserstoff-Kraftstoff zu dem Wasserstoffgaserzeuger 20 zu liefern. Ein Wasservorrat 30 ist vorgesehen. Ein Rohr 32 verbindet den Wasservorrat mit einer Pumpe 34, wodurch Wasser dem Wasserstofferzeuger 20 zugefüht wird. Eine Luftpumpe 36 wird außerdem dazu verwendet, demThere is also an air throttle valve 18 provided by the driver is controlled by means of the foot pedal and which determines the amount of air that flows to the engine. Also according to the invention is a hydrogen gas generator intended. The hydrocarbon fuel is used in the mixing device in the intake pipe 16 through a pipe 22 in which a fuel pump 24 is located. Another pipe 26 branches off pipe 22 and is in communication with a pump 28 which is used to supply hydrocarbon fuel to the hydrogen gas generator 20 to deliver. A water supply 30 is provided. A pipe 32 connects the water supply to a pump 34, which gives water to the hydrogen generator 20 is fed. An air pump 36 is also used to the

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Wasserstoffgenerator 20 Druckluft zuzuführen.Hydrogen generator 20 to supply compressed air.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Wasserstofferzeugers nach der Erfindung. Eine glockenförmige Wand 40 umschließt den Wasserstofferzeuger. Es ist eine innere Wand 42 mit Abstand von der äußeren glockenförmigen Wand 40 vorgesehen, und zwischen den beiden Wänden ist ein Wärmeisolationsmaterial 44 untergebracht. Mit Abstand von der inneren Wand 42 ist eine weitere Wand 46 angeordnet, damit zwischen den beiden Wänden ein Luftdurchlaß gebildet ist.Fig. 2 is a sectional view of a hydrogen generator according to the invention. A bell-shaped wall 40 encloses the hydrogen generator. It is an inner wall 42 spaced from the outer bell-shaped Wall 40 is provided and there is a thermal insulation material between the two walls 44 housed. A further wall 46 is arranged at a distance from the inner wall 42, so that between the two walls an air passage is formed.

Druckluft aus dem Verdichter 36 wird einem Einlaß 48 zugeführt, welcher die Luft durch eine öffnung in den Wänden 40, 42 in den Durchlaß zwischen denselben leitet. Die Wand 46 umschließt den heißen Bereich des Wasserstofferzeugers und dient deshalb zum Vorwärmen der durch den Durchlaß strömenden Luft. Die Luft wird weiter vorgewärmt, indem sie zwischen einer Gruppe von Ablenkplatten 49 hindurchgeleitet wird, die den Luftstrom um Rohre 50 herum steuern. Die Rohre 50 leiten das Produktgas aus dem Reaktorbereich des Wasserstofferzeugers zu einem Speicherraum 42 und von diesem aus zu einem Auslaßflansch 54.Compressed air from the compressor 36 is fed to an inlet 48, which the air through an opening in the walls 40, 42 into the passage between directs the same. The wall 46 encloses the hot area of the hydrogen generator and therefore serves to preheat the through the Passage of flowing air. The air is further preheated by passing it between a group of baffles 49 which control the flow of air around tubes 50. The tubes 50 conduct the product gas from the reactor area of the hydrogen generator to a storage space 42 and from there to an outlet flange 54.

Nach dem Hindurchleiten durch den von den Ablenkplatten 49 und den Rohren 50 gebildeten Wärmeaustauscher wird die erhitzte Luft durch einen Durchlaß 56, 58 hindurch in einen Teiloxidationsbereich 60 gleitet.After passing through that of the baffles 49 and the tubes 50 formed heat exchanger, the heated air is slid through a passage 56, 58 into a partial oxidation area 60.

Ein Rohr 62 endigt in einer Düse, durch welche ein Sprühnebel von flüssigem Kohlenwasserstoff in den Teiloxidationsbereich 60 ausgestoßen wird. Dort vermischt er sich mit Luft, die aus dem Durchlaß 56, 58 eindringt, damit ein kraftstoffreiches Gemisch geschaffen wird. Die Anordnung der Einlaßkanäle und die Geschwindigkeit der Luft und des Kraftstoffes sind so gewählt, daß ein Wirbel erzeugt wird, damit eine ausgezeichnete Vermischung erfolgt. Das Gemisch wird durch einen heißen Draht oder durch einen Funkenzünder 64 gezündet. Die relativen Mengen von zugeführter Luft und zugeführtem Kraftstoff sind so gewählt, daß nur eine Teiloxidation des Kohlenwasserstoffes erfolgt; es wird aber ausreichend Luft zugeführt, damit eine Kohlenstoffbildung verhindert wird. Die Verbrennung erfolgt somit unter kraftstoffreichen Bedingungen, so daß sehr wenig Stickstoffoxid erzeugt wird. In Anbetracht der Art der Einleitung des Kraftstoffes und der Luft wird eine wirbelartige Flamme mit einem hohen TurbulenzgradA tube 62 terminates in a nozzle through which a spray of liquid Hydrocarbon is emitted into the partial oxidation region 60. There it mixes with air entering from the passage 56, 58, so that a fuel-rich mixture is created. The arrangement of the Inlet passages and the speed of the air and fuel are chosen to create a vortex for excellent mixing he follows. The mixture is ignited by a hot wire or a spark igniter 64. The relative amounts of air supplied and the fuel supplied are selected so that only partial oxidation of the hydrocarbon takes place; but sufficient air is supplied so that carbon formation is prevented. The incineration takes place thus under fuel-rich conditions so that very little nitric oxide is produced. Given the manner of introduction of the fuel and the air, a vortex-like flame with a high degree of turbulence will be produced

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geschaffen, was das Vermischen der Luft und des Kraftstoffes unterstützt und die Flammenstabilisierung fördert.created, which supports the mixing of the air and fuel and promotes flame stabilization.

Wassersprühnebel rohre 66, 68 sind vorgesehen, um in die durch das Verbrennen des Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes erzeugten heißen Verbrennungsgase Wasser zu injizieren. Der Wassersprühnebel wird durch die Gase verdampft, damit Dampf erzeugt wird, welcher sich dann mit den heißen Teiloxidationsgasen vermischt, damit sich ein gleichmäßig heißes Gas an dem Ende der Verbrennungszone ergibt, die durch die Wände 70 begrenzt ist. Diese Wände sind in Form eines offenen Zylinders vorgesehen.Water spray tubes 66, 68 are provided to get into the by burning the hot combustion gases generated by the hydrocarbon fuel to inject water. The water spray is evaporated by the gases, so that steam is generated, which then mixes with the hot Partial oxidation gases mixed so that a uniformly hot gas results at the end of the combustion zone delimited by the walls 70 is. These walls are provided in the form of an open cylinder.

Ein zweiter Spühnebel von flüssigem Kohlenwasserstoff wird in den Bereich an dem Ende der Verbrennungszone durch eine Sprühdüse 72 eingeleitet. Die Kohlenwasserstofftröpfchen, die durch die zweite Spühdüse eingeleitet werden, verdampfen schnell, und es findet dann eine Dampf-Spaltungsreaktion innerhalb des Reaktorraumes statt, der zwischen den Wänden 70 und 46 gebildet ist. Die Reaktion erfolgt beispielsweise nach folgenden Formeln:A second spray of liquid hydrocarbon is in the area introduced through a spray nozzle 72 at the end of the combustion zone. The hydrocarbon droplets created by the second spray nozzle are introduced, evaporate quickly, and there then takes place a vapor cleavage reaction within the reactor space formed between the walls 70 and 46. The reaction takes place, for example according to the following formulas:

C8HC 8 H 18 H 18 H. + 17Hg+ 17Hg C8HC 8 H 18 H 18 H. 2 + 25H2 2 + 25H 2 CO HCO H -H2 -H 2 h 8HgO -h 8HgO - r 16HgO-r 16HgO- y HgO - y HgO - ■>8C0■> 8C0 ■>8C0■> 8C0 ■>COg■> COg

Die erste Rektion stellt die Hauptreaktion dar. Die letzten beiden Reaktionen sind weniger von Bedeutung. Die Sprühdüse 72 muß sorgfältig ausgewählt sein, damit sich der korrekte Kegelwinkel und die richtige Eindringung des Spühnebels ergibt, um eine gleichmäßige Vermischung von heißem Gas und verdampftem Kohlenwasserstoff in dem Reaktorring für eine optimale Reaktion ohne Rußbildung sicherzustellen.The first reaction is the main reaction. The last two reactions are less important. The spray nozzle 72 must be carefully selected to provide the correct taper angle and angle Penetration of the spray results in an even mixing of hot gas and vaporized hydrocarbon in the reactor ring for to ensure an optimal reaction without soot formation.

Wenn eine Beschleunigung des DampfSpaltungsvorganges beabsichtigt ist, kann in den Reaktionsraum ein Katalysator eingebracht werden. Das wird von besonderer Wirkung dann sein, wenn der Kraftstoff keine Stoffe, wie etwa Blei oder Schwefel, enthält, die den Katalysator vergiften wurden.If an acceleration of the steam splitting process is intended, a catalyst can be introduced into the reaction chamber. This will be of particular effect if the fuel does not contain any substances, such as such as lead or sulfur, which would poison the catalyst.

Das sich ergebende heiße Produktgas strömt durch die Rohre 50 hindurch und wird teilweise gekühlt, da diese Rohre einen Wärmeaustauscher bilden. Dadurch nimmt die einströmende Luft Wärme aus dem heißen Produktgas auf.The resulting hot product gas flows through tubes 50 and is partially cooled as these tubes form a heat exchanger. As a result, the incoming air absorbs heat from the hot product gas.

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Die Rohre 50 endigen in dem Sammeln'ngraum 52, der über den Flansch 54 entleert wird. Das Produktgas wird nach dem Verlassen des Reaktors gegenüber dem Wasser noch immer überhitzt sein. Bei Bedarf kann das Produktgas weiter heruntergekühlt werden, um das Wasser herauszukondensieren, damit es zu dem Wasserspeisetank zurückgeleitet werden kann. Außerdem kann bei Bedarf der Luftstrom weiter vorgewärmt werden, und zwar durch Verwendung desselben zum Kühlen des Zylinderblocks des Fahrzeugmotors oder durch Wärmeaustausch mit Abgasen aus dem Fahrzeugmotor.The tubes 50 end in the collecting space 52, which extends over the flange 54 is emptied. After leaving the reactor, the product gas will still be superheated compared to the water. If necessary, the product gas further cooled down to condense the water out so that it can be returned to the water supply tank. aside from that If necessary, the air flow can be further preheated by using it to cool the cylinder block of the vehicle engine or by heat exchange with exhaust gases from the vehicle engine.

Für Anlaßzwecke wird ein Rohr 74, welches mit der Kohlenwasserstoff-Kraftstoffpumpe 28 verbunden ist, zum Aufsprühen einer kleinen Kohlenwasserstoff-Kraftstoffmenge auf einen heißen Draht 76 verwendet. Das Rohr 74 endigt in einer Düse, die in der Nähe des heißen Drahtes 76 angeordnet ist, welcher von einem Drahtgeflechtdocht (nicht dargestellt) umgeben ist. Eine geringe Menge an Kraftstoff wird auf diesen Drahtgeflechtdocht aufgebracht, wenn der Wasserstofferzeuger gestartet werden soll. Der Kraftstoff wird anschließend gezündet und, wenn ein Temperaturfühler 80, bei welchem es sich um irgendeine bekannte Temperaturabfühlvorrichtung handeln kann, wie etwa ein Thermistor, eine Photozelle oder eine Bimetall vorrichtung, anzeigt, daß eine ausreichend hohe Temperatur erreicht ist, wird die Hauptzufuhr von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff aus dem Rohr 62 freigegeben.For start-up purposes, a pipe 74 connected to the hydrocarbon fuel pump 28 is connected for spraying a small amount of hydrocarbon fuel used on hot wire 76. The tube 74 terminates in a nozzle located in the vicinity of the hot wire 76 which is surrounded by a wire mesh wick (not shown). A small amount of fuel is placed on this wire mesh wick applied when the hydrogen generators are started target. The fuel is then ignited and, if a temperature sensor 80, which is any known temperature sensing device act, such as a thermistor, photocell or bimetal device, indicating that a sufficiently high Temperature is reached, becomes the main supply of hydrocarbon fuel released from the tube 62.

Nachdem die Zündflamme durch den heißen Draht 76 erzeugt worden ist, und nachdem die Hauptkohlenwasserstoff-Kraftstoff-Zufuhr begonnen hat und der Ausstoß aus der Sprühdüse 74 gezündet worden ist, wird ein zweiter Temperaturfühler 82 in Benutzung genommen. Dieser Temperaturfühler 82 ist vorgesehen, um anzuzeigen, wann die Hauptflamme aufgrund des Verbrennens des durch die Düse 62 zugeführten Kohlenwasserstoffes die Brennkammerwände in ausreichendem Maß aufgeheizt hat, so daß die Gastemperatur an dem Fühler 82 einen Sollwert erreicht. Wenn dieser Temperaturfühler 82 ein Ausgangssignal liefert, welches diese Tatsache anzeigt, so können die Wasserdüsen 66 und 68 mit der Zufuhr von Wasser beginnen.After the pilot flame has been generated by the hot wire 76, and after the main hydrocarbon fuel supply has begun and the discharge from spray nozzle 74 has been ignited, a second Temperature sensor 82 taken into use. This temperature sensor 82 is provided to indicate when the main flame is due to burning of the hydrocarbon supplied through the nozzle 62 has heated the combustion chamber walls to a sufficient extent so that the gas temperature reaches a setpoint at the sensor 82. If this temperature sensor 82 provides an output indicating this fact, so can the water nozzles 66 and 68 begin to supply water.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Kontrollanordnung für den in Fig. 2 dargestellten Wasserstofferzeuger. Nach dem Drehen des Zündschlüssels 83 für das Fahrzeug wird ein zweipoliger Umschalter 84Fig. 3 shows a schematic representation of a control arrangement for the hydrogen generator shown in FIG. After turning the The ignition key 83 for the vehicle becomes a two-pole changeover switch 84

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der in der geöffneten Stellung dargestellt ist, betätigt. Dieser erregt ein Anlaßrelais 86 und lädt einen Kondensator 88 aus einer Stromquelle 90 auf. Das Anlaßrelais 86 ermöglicht, daß einStrom zum Betätigen des heißen Drahtzünders 76 fließt und daß die Kraftstoffpumpe 28 anläuft, die Kraftstoff aus dem Tank 14 entnimmt. In diesem Zeitpunkt wird außerdem ermöglicht, daß der Luftverdichter 36 anläuft. Das Anlaßrelais 86 bewirkt außerdem, daß ein Relais 92 betätigt wird. Das Relais 92 erregt ein Zündkraftstoffventil 94 für eine kurze Zeitspanne, wodurch eine kleine Menge an Kohlenwasserstoff-Kraftstoff dem Docht zugeführt wird, der den Heißdrahtzünder 76 umgibt.which is shown in the open position, operated. This excites a starting relay 86 and charges a capacitor 88 from a power source 90 on. The starter relay 86 enables current to flow to actuate the hot wire igniter 76 and to start the fuel pump 28, which takes fuel from the tank 14. At this point in time, the air compressor 36 is also allowed to start. The starter relay 86 also causes a relay 92 to be actuated. The relay 92 energizes an ignition fuel valve 94 for a short period of time, thereby delivering a small amount of hydrocarbon fuel to the wick surrounding hot wire igniter 76.

Der Temperaturfühler 80 liefert ein Ausgangssignal, wenn er feststellt, daß eine Flamme vorhanden ist. Dieses Ausgangssignal wird durch einen Verstärker 96 verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 96 erregt ein Relais 98, welches bewirkt, daß das Haupt-Kohlenwasserstoff-Kraftstoff-Elektromagnetventil 100 geöffnet wird.The temperature sensor 80 provides an output signal when it detects that there is a flame. This output signal is amplified by an amplifier 96. The output of amplifier 96 is energized a relay 98 which causes the main hydrocarbon fuel solenoid valve 100 is opened.

Anschließend, wenn der Temperaturfühler 82 feststellt, daß die Hauptflamme die Kammer in ausreichendem Maß aufgeheizt hat, wird sein Ausgangssignal einem Verstärker 102 zugeführt, dessen Ausgangssignal bewirkt, daß die Wasserpumpe 38 eingeschaltet wird. Ein weiterer Verstärker 104 verstärkt außerdem das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 82 und schaltet ein Relais 106 ein. Das Relais 106 bewirkt, daß nach einer kurzen Verzögerung ein Ventil 108 eingeschaltet wird, welches den Kohlenwasserstoff-Kraftstoffstrom durch die Düse 72 hindurch in den Spaltungsbereich (Reforming-Bereich) freigibt. ·Then, when the temperature sensor 82 detects that the main flame has heated the chamber to a sufficient extent, its output signal is fed to an amplifier 102, the output signal of which has the effect of that the water pump 38 is turned on. Another amplifier 104 also amplifies the output signal of the temperature sensor 82 and switches on a relay 106. The relay 106 causes a valve 108 to be switched on after a short delay, which the Hydrocarbon fuel flow through nozzle 72 into the Cleavage area (reforming area) releases. ·

Die Einschaltfolge bewirkt, daß zunächst ein Gemisch aus Teiloxidationsverbrennungsgas und Dampf gebildet wird, bevor der Spaltungskohlenwasserstoff strom gestartet wird. Außerdem wird infolgedessen die Reaktorwandoberfläche 70 gründlich aufgeheizt, bevor der Hauptspaltungskohlenwasserstoffstrom eingeleitet wird. Durch dieses Verfahren wird die Bildung von Ruß vermieden. Die gesamte Anlauffolge spielt sich innerhalb weniger Sekunden ab.The switch-on sequence causes a mixture of partial oxidation combustion gas to begin with and steam is formed before the fission hydrocarbon electricity is started. In addition, the reactor wall surface becomes as a result 70 thoroughly heated before the main fission hydrocarbon stream is initiated. This process avoids the formation of soot. The entire start-up sequence takes place within a few seconds.

Wenn abgeschaltet werden soll, wird die Anlauffolge in umgekehrter Reihenfolge im wesentlichen wiederholt. Wenn der Zündschlüssel 83 zurückgedreht wird, wird der zweipolige Umschalter 84 in die dargestellteIf it is to be switched off, the start-up sequence is reversed Sequence essentially repeated. When the ignition key 83 is turned back, the two-pole changeover switch 84 changes to the position shown

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Position gebracht. Der Kondensator 88 bewirkt, daß ein Abschaltrelais 110 eine Zeitspanne lang betätigt wird, die zum Abschalten erforderlich ist. Dieses Relais bewirkt, daß ein Impulsgenerator 112 mit dem Erzeugen von Impulsen beginnt. Diese Impulse werden einem Zähler 114 zugeführt, welcher in Abhängigkeit von den Impulsen hochzuzählen beginnt. Bei dem Auftreten der ersten Zählung wird das Relais 106 entregt und das Spaltungsventil 108 wird geschlossen. Ein Heißgasstrom strömt jedoch noch durch den gesamten Reaktor, um die Vergasung von Teer oder Ruß zu fördern, die sich abgelagert haben könnten.Position brought. The capacitor 88 causes a cut-off relay 110 is actuated for a period of time necessary for shutdown is. This relay causes a pulse generator 112 to begin generating pulses. These pulses are fed to a counter 114 which begins to count up as a function of the pulses. Upon the occurrence of the first count, relay 106 is de-energized and the cleavage valve 108 is closed. However, a stream of hot gas still flows through the entire reactor in order to facilitate the gasification of tar or soot promote that may have deposited.

Bei der zweiten Zählung wird die Wasserpumpe 38 abgeschaltet. Bei der dritten Zählung wird das Relais 98 entregt, woraufhin das Hauptkraftstoff ventil 100 abgeschaltet wird. Bei Bedarf kann das Abschalten in zwei Schritten ausgeführt werden, d.h. wenn das Relais 98 ein Abschaltsignal empfängt, kann es, anstatt das Hauptventil 100 vollständig abzuschalten, dasselbe nur teilweise für einige Sekunden schließen, so daß in dem Verbrennungsraum innerhalb des Wasserstoffreaktors eine kleine luftreiche Flamme vorhanden ist. Luftreiche heiße Verbrennungsgase werden dann wenige Sekunden lang durch die gesamte Einheit ziehen, um die Verbrennung irgendwelcher Niederschläge von Teer oder Ruß mit dem zur Verfügung stehenden überschüssigen Sauerstoff sicherzustellen.At the second count, the water pump 38 is turned off. In the third count, the relay 98 is de-energized, whereupon the main fuel valve 100 is turned off. If necessary, it can be switched off in two steps can be carried out, i.e. when the relay 98 receives a shutdown signal, instead of shutting off the main valve 100 completely, it can only partially close it for a few seconds, see above that in the combustion chamber within the hydrogen reactor a small air-rich flame is present. Air-rich hot combustion gases will then pass through the entire unit for a few seconds, to ensure the combustion of any tar or soot deposits with the excess oxygen available.

Anschließend wird das Hauptventil 100 vollständig geschlossen. Nach der vierten Zählung werden die Kraftstoffpumpe 28 sowie der Luftverdichter 36 und das Relais 110 abgeschaltet. Das Abschalten des Relais 110 führt dazu, daß der Impulsgenerator 112 abgeschaltet wird. Es ist zu beachten, daß nach der Betätigung des Zündschlüssels 83 der Zähler 114 zurückgestellt wird.The main valve 100 is then completely closed. After fourth count, the fuel pump 28 as well as the air compressor 36 and the relay 110 are switched off. Switching off the relay 110 leads to the fact that the pulse generator 112 is turned off. It should be noted that after the ignition key 83 is operated, the counter 114 is reset.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wasserstofferzeugers nach der Erfindung, welcher zwar ein anderes Verhältnis von Länge zu Durchmesser hat, jedoch grundsätzlich nach denselben Grundsätzen arbeitet. Zuerst wird nämlich ein Teiloxidationsflammenbereich geschaffen, welcher zum Umwandeln von Wasser in Dampf verwendet wird, der anschließend zum Spalten eines Kohlenwasserstoffes benutzt wird. Wie zuvor, hat das Reaktorgefäß eine Außenwand 116 und eine mit Abstand von derselben angeordnete Innenwand 118, zwischen welchen ein Wärmeisolationsmaterial 120 angebracht ist. Eine dritte Wand 122 ist mit Abstand von der Innenwand 118 soFig. 4 shows a further embodiment of a hydrogen generator according to of the invention, which has a different ratio of length to diameter, but basically works according to the same principles. Namely, a partial oxidation flame area is created first, which is used to convert water into steam, which is then used to crack a hydrocarbon. As before, the reactor vessel has an outer wall 116 and one spaced therefrom Inner wall 118, between which a thermal insulation material 120 is attached. A third wall 122 is spaced from the inner wall 118 like this

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angeordnet, daß ein Durchlaß vorhanden ist, durch welchen Luft hindurchströmen kann, nachdem sie durch das Hindurchleiten durch eine Wärmeaustauscher vorgewärmt worden ist, der aus einer Anordnung von Ablenkplatten 124 und Rohren 126 besteht. Luft wird durch einen Flansch 128 in die Ummantelungsseite des Wärmeaustauschers gepumpt. Die Luft wird weiter vorgewärmt, indem sie durch den Ring hindurchgeleitet wird, der zwischen den mit Abstand von einander angeordneten Wänden 118, 122 gebildet ist. Die Luft wird, auf beiden Seiten einer Düse 130, durch welche der Kohlenwasserstoff-Kraftstoff als ein Sprühnebel injiziat wird, in die Reaktions kammer ausgestoßen. Ein Zünder 132 wird zum Zünden des Luft-Kohlenwasserstoff-Gemisches verwendet, damit in dem Bereich, in welchen die Luft und der Kohlenwasserstoff-Kraftstoff ausgestoßen werden, eine Teiloxidationsflamme geschaffen wird.arranged that there is a passage through which air can flow can after being passed through a heat exchanger which consists of an array of baffles 124 and tubes 126 has been preheated. Air is drawn through a flange 128 in pumped the shell side of the heat exchanger. The air grows wider preheated by passing it through the ring formed between the spaced walls 118, 122 is. The air is, on either side of a nozzle 130 through which the hydrocarbon fuel is injected as a spray, into the Reaction chamber ejected. An igniter 132 is used to ignite the air-hydrocarbon mixture is used to have a Partial oxidation flame is created.

Die durch das gezündete Kohlenwasaerstff-Luft-Genrisch gebildete Teiloxidationsflamme liefert heiße Verbrennungsgase, in die mittels Düsen 134 bzw. 136 Wassersprühndel injiziert werden. Das Wasser.wird durch die heißen Verbrennungsgase in Dampf verwandelt. Der Kohlenwasserstoff wird durch Düsen 138 bzw. 140 in das sich ergebende Gas injiziert. Dann erfolgt eine Spaltungsreaktion in dem Gebiet stromabwärts der Düsen 138 und 140, die zur Erzeugung des wasserstoffreichen Gases führt. Dieses Gas gelangt sodann durch die Rohre 126 des Wärmeaustauschers hindurch und wird dabei durch die einströmende Luft gekühlt. Ein Produktgas sammelt sich in einer Endzone 142 an und wird durch den Flansch 144 abgeführt, von welchem aus es zu dem pneumatischen Motorkraftstoffzerstäuber gelangt.The partial oxidation flame formed by the ignited hydrocarbon-air mixture delivers hot combustion gases into which nozzles 134 or 136 water sprays can be injected. The water. Is through the hot combustion gases are converted into steam. The hydrocarbon will injected into the resulting gas through nozzles 138 and 140, respectively. Then it takes place a fission reaction in the area downstream of the nozzles 138 and 140 resulting in the generation of the hydrogen-rich gas. This gas then passes through the tubes 126 of the heat exchanger and is thereby cooled by the inflowing air. A product gas collects in an end zone 142 and is discharged through the flange 144, from which from it reaches the pneumatic engine fuel atomizer.

Die Anordnungen zum Anlassen und Steuern dieser Ausführungsform der Erfindung sind, in Verbindung mit einem Verbrennungsmotors dieselben wie die mit Bezug auf Fig. 3 angegeben. Wenn ein Anlassen zwecks Erzeugen eines wasserstoffreichen Gases für einen Fahrzeugmotor nicht erforderlich ist, braucht das Anlaß- und Abschaltverfahren offenbar nicht so aufwendig zu sein.The arrangements for starting and controlling this embodiment of the invention are the same in connection with an internal combustion engine as those indicated with reference to FIG. 3. When tempering to produce a hydrogen-rich gas is not required for a vehicle engine, the start-up and shutdown process obviously does not need to be so laborious be.

Fig. 5 zeigt im Schnitt noch eine weitere Ausführungsform eines Erzeugers von wasserstoffreichem Gas. Ein Elektromotor 141 treibt eine Luftpumpe eine Benzinpumpe 28 und eine Wasserpumpe 34 an, damit diese. Fluids dem Gaserzeuger über Rohre 143 bzw. 145 bzw. 147 zugeführt werden. Der Erzeuger von wasserstoffreichem Gas enthält zwei Teile 148 bzw. 150, welche Kammern5 shows, in section, yet another embodiment of a generator of hydrogen-rich gas. An electric motor 141 drives an air pump a gasoline pump 28 and a water pump 34 so that these. Fluids dem Gas generators are supplied via pipes 143 or 145 or 147. The producer of hydrogen-rich gas contains two parts 148 and 150, which chambers

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enthalten, die dieselbe Achse haben und an einem Ende miteinander in Verbindung stehen.included, which have the same axis and are connected to each other at one end stand.

Der erste Teil 148 hat zylindrische Wände 152, die eine erste Kammer umschließen. An einem Ende dieser Kammer ist ein Druckluftzerstäuber 154 angeordnet, welchem Luft als Betriebsfluid und der Kohlenwasserstoff-Kraftstoff zugeführt werden, damit der Kraftstoff zerstäubt wird.The first part 148 has cylindrical walls 152 which enclose a first chamber. At one end of this chamber there is a compressed air atomizer 154, which uses air as the operating fluid and the hydrocarbon fuel be supplied so that the fuel is atomized.

Der zweite Teil 150 des Wasserstofferzeugers hat äußere zylindrische Wände 156. Diese umschließen innere zylindrische Wände 158, die mit Abstand von den äußeren Wänden angeordnet sind und eine zweite Kammer begrenzen, bei welcher es sich um die Brennkammer handelt. Zwischen den erstgenannten und zweitgenannten Wänden ist eine Spiralwand 160 angeordnet, die einen Spiraldurchlaß festlegt. Luft wird an einem Ende des Spiraldurchlasses über das Rohr 142 eingepumpt, um die inneren Wände 158 herumgeleitet und somit durch die inneren Kammerwände vorgewärmt, die die Brennkammer umgeben. Ein Teil der vorgewärmten Luft wird über ein Rohr 162zu dem Druckluftzerstäuber 154 geleitet.The second part 150 of the hydrogen generator has outer cylindrical walls 156. These enclose inner cylindrical walls 158 which are spaced from the outer walls and define a second chamber which is the combustion chamber. Between the first-mentioned and second-mentioned walls, a spiral wall 160 is arranged, the one Defines spiral passage. Air is pumped in via tube 142 at one end of the scroll passage, bypassed around inner walls 158, and thus preheated by the inner chamber walls that surround the combustion chamber. A portion of the preheated air is passed through a pipe 162 to the compressed air atomizer 154 directed.

Das in der ersten Kammer erzeugte Kraftstoff-Luft-Gemisch wird durch einen Luftverwirbler 164 in die zweite Kammer geleitet. Der Luftverwirbler enthält einen Ring mit einer Vielzahl von Durchlässen, die von dem äußeren Umfang des Ringes abgewinkelt zu der zentralen öffnung gerichtet sind. Vorgewärmte Luft aus dem Spiraldurchlaß gelangt durch diese abgewinkelt gerichteten öffnungen hindurch und bewirkt, daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch, welches die zentrale öffnung des Luftverwirblers 164 passiert, verwirbelt wird, wenn es in die Brennkammer eintritt. Eine Zündkerze 166 oder irgendeine andere geeignete Zündvorrichtung zündet dieses Gemisch, und die heißen Gase, die erzeugt werden, strömen weiter in die Brennkammer ein, in welche ein Gemisch aus Benzin und Wasser durch einen zweiten Druckluftzerstäuber 168 eingesprüht wird.The fuel-air mixture generated in the first chamber is through a Air swirler 164 directed into the second chamber. The air swirler contains a ring with a plurality of passages leading from the outer one The circumference of the ring is angled towards the central opening. Preheated air from the spiral passage passes through these angled openings and causes the air-fuel mixture, which passes through the central opening of the air swirler 164, swirls when it enters the combustion chamber. A spark plug 166 or any other suitable ignition device ignites this mixture, and the hot gases that are generated continue to flow into the combustion chamber, into which a mixture of gasoline and water is fed through a second compressed air atomizer 168 is sprayed.

Das Benzin und das Wasser werden dem Druckluftzerstäuber 168 über Rohre 145 bzw. 147 zugeführt. Außerdem wird dem Druckluftzerstäuber 168 vorgewärmte Luft als Arbeitsfluid über eine Leitung 170 zugeführt.The gasoline and water are supplied to the compressed air atomizer 168 via pipes 145 or 147 supplied. In addition, the compressed air atomizer 168 is supplied with preheated air as working fluid via a line 170.

Die heißen Gase in der zweiten Kammer wandeln den Wassersprühnebel in dem Kraftstoff-Wasser-Gemisch in Dampf um. Der Kraftstoff wird verdampft undThe hot gases in the second chamber convert the water spray into the Mixture of fuel and water turns into steam. The fuel is vaporized and

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ein DampfSpaltungsvorgang findet innerhalb des durch die Brennkammer gebildeten Reaktorraumes statt. Wasserstoffreiches Gas strömt durch die öffnung 172 hinaus zu der Ausrüstung, von welcher es verwendet wird.a vapor splitting process takes place within the through the combustion chamber formed reactor space instead. Hydrogen-rich gas flows through the port 172 out to the equipment by which it is used.

Beim Starten erregt der Fahrzeugzündschalter auch den Motor 141, welcher die Zufuhr von Luft zu dem Wasserstofferzeuger bewirkt. Nach einem geeigneten Verzögerungsintervall, in welchem ein Luftüberdruck bis zuWhen starting, the vehicle ignition switch also energizes the engine 141, which causes the supply of air to the hydrogen generator. After a suitable Delay interval in which an excess air pressure of up to

2 einem vorbestimmten Wert, wie etwa 0,35 kp/cm (5 psig), aufgebaut wird, oder wenn der Druck durch einen druckempfindlichen Schalter (nicht dargestellt) abgefühlt wird, wird die Fahrzeugmotoranlaßvorrichtung betätigt, die Fahrzeugmotor- und Wasserstofferzeugerzündanlagen werden betätigt, und es wird eine Magnetkupplung betätigt, die die Wasser- und Kraftstoffpumpen 34 bzw. 28 mit dem Motorantrieb kuppelt. Dadurch wird Wasserstoff im wesentlichen augenblicklich erzeugt und der Fahrzeugmotor schaltet sich dann selbst in den Leerlaufzustand.2 is built to a predetermined value, such as about 0.35 kgf / cm (5 psig), or if the pressure is controlled by a pressure sensitive switch (not shown) is sensed, the vehicle engine starting device is actuated, the vehicle engine and hydrogen generator ignition systems are activated, and A magnetic coupling is operated, which pumps the water and fuel 34 or 28 couples with the motor drive. This essentially makes hydrogen instantly generated and the vehicle engine then switches itself to idle.

Die Ausführungsformen des Wasserstofferzeugers nach der Erfindung sind zwar in Verbindung mit einem fremdgezündeten Verbrennungsmotor beschrieben worden, bei welchem ein flüssiger Kohlenwasserstoff, wie etwa Benzin, verwendet wird, das bedeutet jedoch keine Beschränkung der Erfindung, da wasserstoffreiches Gas auch mit anderen flüssigen Kohlenwasserstoffen erzeugt werden kann, wie etwa Dieselöl oder Düsentreibstoff. Außerdem kann der Wasserstofferzeuger zusammen mit anderen Arten von Verbrennungsmotoren verwendet werden, wie etwa Diesel-, Düsenmotoren oder Gasturbinen in stationären oder automobilen Anwendungen. Weil bei der Erfindung ein Teiloxidationsprozeß zum Erzeugen der Energie verwendet wird, die für die DampfSpaltungsreaktion erforderlich ist, wird der bislang erforderliche komplizierte Aufbau vermieden, in welchem die Energie für einen Dampf-Spaltungsprozeß von den Verbrennungsgasen aus einem getrennten Brenner durch Wärmeübertragung über eine Wärmeaustauschfläche auf das Hochtemperatur-Dampfreformergas geliefert wird.The embodiments of the hydrogen generator according to the invention are although it has been described in connection with a spark-ignition internal combustion engine in which a liquid hydrocarbon, such as gasoline, is used, but this does not mean a limitation of the invention, since hydrogen-rich gas is also used with other liquid hydrocarbons can be generated, such as diesel oil or jet fuel. In addition, the hydrogen generator can be used together with other types of internal combustion engines such as diesel engines, jet engines or gas turbines in stationary or automotive applications. Because with the invention a partial oxidation process is used to generate the energy that is required for the vapor splitting reaction, becomes the one required so far Complicated structure avoided in which the energy for a steam cracking process from the combustion gases from a separate burner by heat transfer via a heat exchange surface to the high temperature steam reformer gas is delivered.

Oben ist somit ein neuer und sehr nützlicher Erzeuger von Wasserstoffreichem Gas beschrieben worden.So above is a new and very useful producer of hydrogen rich Gas has been described.

Die hier beschriebene Erfindung wurde bei der Ausführung von Arbeiten unter einem NASA-Vertrag gemacht und ist Gegenstand der Bestimmungen von Section 305 des National Aeronautics and Space Act von 1958,Pub1ic Law 85-568 (72 Stat. 435; 42 USC 2457).The invention described here was carried out while working under made under a NASA contract and is subject to the provisions of Section 305 of the National Aeronautics and Space Act of 1958, Pub1ic Law 85-568 (72 Stat. 435; 42 USC 2457).

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- Met -- Mead -

Die Erfindung schafft also ein Ver&hren und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines wasserstoffreichen Gases aus flüssigen Kohlenwasserstoffen und Wasser mit Hilfe des Dampfreformierungs (oben und in den Ansprüchen auch als Dampfspaltungs- bezeichnet)-Prozesses unter Verwendung einer Teil oxidation.The invention thus provides a method and a device for generating a hydrogen-rich gas made from liquid hydrocarbons and water with the help of steam reforming (above and in the Claims also referred to as steam cracking) process under Use of a partial oxidation.

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Claims (14)

Patentansprüche:Patent claims: Λ) Verfahren zum Erzeugen wasserstoffreichen Gases, gekennzeichnet durch folgende Schritte: Λ) Process for generating hydrogen-rich gas, characterized by the following steps: Herstellen eines Gemisches aus Luft und einem Kohlenwasserstoff,Producing a mixture of air and a hydrocarbon, Zünden dieses Gemisches aus Luft und Kohlenwasserstoff zum Erzeugen heißer Verbrennungsgase,Ignite this mixture of air and hydrocarbon to create hotter Combustion gases, Injizieren von Wasser in diese heißen Verbrennungsgase zum Erzeugen eines Gemisches aus Dampf und heißen Verbrennungsgasen, ■Injecting water into these hot combustion gases to create a Mixture of steam and hot combustion gases, ■ Mischen eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes mit diesem Gemisch aus Dampf und heißen Gasen, undMixing a hydrocarbon fuel with this mixture Steam and hot gases, and Reaktion des Gemisches aus Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, heißen Gasen und Dampf zum Erzeugen wasserstoffreichen Gases.Reaction of the mixture of hydrocarbon fuel, hot gases and Steam to produce hydrogen-rich gas. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'daß das wasserstoffreiche Gas, das erzeugt worden ist, mit der Luft gekühlt wird, die zum Herstellen des Gemisches aus Luft und einem Kohlenwasserstoff dient.2. The method according to claim 1, characterized in that 'that the hydrogen-rich Gas that has been generated is cooled with the air used to make the mixture of air and a hydrocarbon. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft, die zum Herstellen des Gemisches aus Luft und einem Kohlenwasserstoff verwendet wird, mit den heißen Verbrennungsgasen vorgewärmt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the air, which is used to produce the mixture of air and a hydrocarbon is preheated with the hot combustion gases. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56, 58, 60, 62;118, 122; 154, 164) zum Vermischen eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes mit einer geringer als stöchiometrtehen Luftmenge zum Erzeugen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, durch eine Einrichtung (64;132;166) zum Zünden des Luft-Kraftstoff-Gemisches zum Bilden heißer Gase, durch Einrichtungen (66, 68 bzw. 72; 134, 136 bzw. 138, 140; 147, 168 bzw. 145, 154, 168) zum Injizieren von Wasser in die heißen Gase zum Bilden von Dampf und zum Injizieren eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes, der durch die heißen Gase und Dampf in ein wasserstoffreiches Gas dampfzuspalten ist, und durch Einrichtungen (50; 126) zum Weiterleiten des wasserstoffreichen Gases zu einem Sammelbereich (52;142).4. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 3, characterized by a device (56, 58, 60, 62; 118, 122; 154, 164) for mixing a hydrocarbon fuel with a lower as a stoichiometric amount of air to generate an air-fuel mixture, by means (64; 132; 166) for igniting the air-fuel mixture to form hot gases, by means (66, 68 and 72, respectively; 134, 136 or 138, 140; 147, 168 or 145, 154, 168) for injecting water into the hot gases to form steam and inject a hydrocarbon fuel, which is to be split into a hydrogen-rich gas by the hot gases and steam, and by means (50; 126) for Forwarding the hydrogen-rich gas to a collection area (52; 142). 509811/0989509811/0989 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Wände (70; 122;158) eine Verbrennungszone (60) festlegen, an welche sich eine Dampferzeugungszone anschließt, der eine DampfSpaltungszone nachgeschaltet ist,5. Apparatus according to claim 4, characterized in that walls (70; 122; 158) define a combustion zone (60) to which a steam generation zone connected, which is followed by a steam cleavage zone, daß die Einrichtung zum Vermischen eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes mit einer geringer als stöchiometrisehen Luftmenge eine erste Düsenanordnung (56, 58 bzw. 62;118, 122, 130; 154, 164) zum Einsprühen von Luft und einem Kohlenwasserstoff-Kraftstoff in die Verbrennungszone (60) enthält,und daß die Einrichtung zum Injizieren von Wasser in die heißen Gase zum Bilden von Dampf und zum Injizieren eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes eine zweite Düsenanordnung (66, 68; 134, 136; 147, 168) zum Injizieren von Wasser in die Dampferzeugungszone (60) und eine dritte Düsenanordnung (72; 138, 140; 168) zum Injizieren eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes in die DampfSpaltungszone enthält, damit er dampfgespalten wird.that the device for mixing a hydrocarbon fuel a first nozzle arrangement with a less than stoichiometric amount of air (56, 58 and 62; 118, 122, 130; 154, 164) for injecting air and a hydrocarbon fuel into the combustion zone (60), and that the means for injecting water into the hot gases to form steam and for injecting a hydrocarbon fuel a second nozzle arrangement (66, 68; 134, 136; 147, 168) for injecting water into the steam generating zone (60) and a third nozzle arrangement (72; 138, 140; 168) for injecting a hydrocarbon fuel into the vapor cracking zone to be vapor cracked. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (49, 50; 124, 126; 160) zum Vorwärmen der Luft vorgesehen ist, welche Mittel aufweist, die die in die Verbrennungszone (60) eingeleitete Luft um die Wände, welche die Verbrennungszone begrenzen, an welche sich eine Dampferzeugungszone und daran eine DampfSpaltungszone anschließen, herumleiten, bevor sie in die Verbrennungszone eingeleitet wird.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that a Means (49, 50; 124, 126; 160) for preheating the air is provided, which has means which are introduced into the combustion zone (60) Air around the walls delimiting the combustion zone to which a steam generation zone followed by a steam splitting zone, before it is introduced into the combustion zone. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Weiterleiten des wasserstoffreichen Gases zu dem Sammelbereich (52; 142) eine Vielzahl von Rohren (50; 126) aufweisen, die mit Abstand voneinander angeordnet sind, und daß die Einrichtung zum Vorwärmen der Luft Mittel (49; 124; 160) aufweist, die dazu dienen, die in die Verbrennungszone (60) einzuleitende Luft um die Rohre zum Kühlen des wasserstoffreichen Gases herumzuleiten und die Luft vorzuwärmen, bevor sie in die Verbrennungszone eingeleitet wird.7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the devices for forwarding the hydrogen-rich gas to the collection area (52; 142) have a plurality of tubes (50; 126) which are arranged at a distance from one another, and that the means for preheating the Air has means (49; 124; 160) which serve to feed into the combustion zone (60) Air to be introduced around the tubes to cool the hydrogen-rich Bypassing the gas and preheating the air before it is introduced into the combustion zone. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (148) zum Vermischen eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes mit einer geringer als stöchiometrischen Luftmenge einen ersten Druckluftzerstäuber (154) zum Vermischen von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff und Luft aufweist, daß ein Luftverwirbler (164) zum Verwirbeln des Gemisches aus Kohlenwasserstoff-Kraftstoff und Luft mit mehr Luft vorgesehen ist, und daß die Einrichtung zum Injizieren von Wasser in die heißen Gase zum Bilden von Dampf und zum Injizieren eines durch die heißen Gase dampfzuspaltenden8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that that the means (148) for mixing a hydrocarbon fuel a first compressed air atomizer with a less than stoichiometric amount of air (154) for mixing hydrocarbon fuel and air comprises an air swirler (164) for swirling the mixture Hydrocarbon fuel and air with more air is provided, and that means for injecting water into the hot gases to form Steam and for injecting a steam to be split by the hot gases 50981 1 /098950981 1/0989 Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes einen zweiten Druckluftzerstäuber (168) zum Vermischen von Wasser und Kohlenwasserstoff-Kraftstoff zu einem Sprühnebel enthält.Hydrocarbon fuel a second compressed air atomizer (168) for mixing water and hydrocarbon fuel into a spray contains. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch ein Gefäß, welches die Verbrennungszone, die Dampferzeugungszone und die Zone zum Dampfspalten von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff enthält.9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized by a vessel containing the combustion zone, the steam generating zone and the Contains zone for vapor cracking of hydrocarbon fuel. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß eine wärmeisolierte Wand (42, 44; 116, 118; 156) hat, daß innerhalb des Gefäßes mit Abstand von und parallel zu der wärmeisolierten Wand eine weitere Wand (46; 122; 158) vorgesehen ist, die mit der erstgenannten Wand zusammen einen Luftdurchlaß bildet, daß eine Einrichtung zum Einleiten von unter Druck stehender Luft in ein Ende des Luftdurchlasses vorgesehen ist, die sich in der Nähe eines Endes des Gefäßes befindet, während das andere Ende des Luftdurchlasses sich in das andere Ende des Gefäßes öffnet und Luft in dasselbe austreten läßt, daß eine Einrichtung zum Einleiten eines Kohlenwasserstoff-Kraftstoffes in das andere Ende des Gefäßes neben der Stelle vorgesehen ist, an welcher unter Druck stehende Luft eingeleitet wird, damit mit derselben ein Gemisch gebildet wird, und daß eine Einrichtung (54; 144; 172) zum Abführen des wasserstoffreichen Gases aus dem Gefäß vorgesehen ist.10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the vessel a thermally insulated wall (42, 44; 116, 118; 156) that within the Vessel at a distance from and parallel to the heat-insulated wall, a further wall (46; 122; 158) is provided, which with the first-mentioned Wall together forms an air passage that means are provided for introducing pressurized air into one end of the air passage which is located near one end of the vessel while the other end of the air passage opens into the other end of the vessel and air can escape into the same that a device for Introducing a hydrocarbon fuel into the other end of the vessel is provided next to the point at which pressurized air is introduced so that a mixture is formed with the same, and that a device (54; 144; 172) for discharging the hydrogen-rich Gas is provided from the vessel. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß11. Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that an dem Ende des Gefäßes, in welchem das Gemisch aus Luft und Kohlenwasserstoff-Kraftstoff verbrennt wird, Mittel zum Anlassen vorgesehen sind', welche enthalten: eine Einrichtung (74) zum Einleiten einer vorbestimmten Menge von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, eine Einrichtung (76) zum Zünden der vorbestimmten Kohlenwasserstoff-Kraftstoffmenge, eine Einrichtung (80), die das Vorhandensein einer durch die gezündete vorbestimmte Kohlenwasserstoff-Kraftstoffmenge erzeugten Flamme abfühlt und davon eine An-Eige liefert, und Einrichtungen (96, 98, 100), die auf die Anzeige durch die Einrichtung (80) zum Abfühlen ansprechen und die Zufuhr von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff in das Gefäß freigeben, damit aus ihm Verbrennungsgase erzeugt werden. at the end of the vessel in which the mixture of air and hydrocarbon fuel is burned, means for starting are provided, which include: means (74) for initiating a predetermined Amount of hydrocarbon fuel, means (76) for igniting the predetermined amount of hydrocarbon fuel, means (80) indicating the presence of a predetermined amount of hydrocarbon fuel ignited generated flame senses and of it an Eige and means (96, 98, 100) responsive to the indication by the means (80) for sensing and supply of hydrocarbon fuel release into the vessel so that combustion gases are generated from it. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (82) zum Abfühlen der Temperatur des Dampfes und des Verbrennungsgases12. The device according to claim 11, characterized by a device (82) for sensing the temperature of the steam and the combustion gas 5098 11/0989. /5098 11/0989. / und durch Einrichtungen (104, 106, 108), die auf das Ausgangssignal der Abfühleinrichtung ansprechen, wenn eine vorbestimmte Temperatur überschritten wird, damit das Injizieren von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff in das Gefäß für die Reaktion mit dem Dampf und die Erzeugung des wasserstoff reichen Gases nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung freigegeben wird.and by means (104, 106, 108) which respond to the output of the Sensing device respond when a predetermined temperature is exceeded, so that the injection of hydrocarbon fuel released into the vessel for reaction with the steam and generation of the hydrogen rich gas after a predetermined time delay will. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Abfühleinrichtung, die abfühlt, wann die Temperatur der durch die Verbrennung des Gemisches aus Luft und Kohlenwasserstoff erzeugten heißen Gase einen vorbestimmten Wert überschreitet, damit das Einleiten von Wasser in die heißen Verbrennungsgase zur Bildung von Dampf freigegeben wird, woran sich das Einleiten von Kohlenwasserstoff-Kraftstoff13. Device according to one of claims 10 to 12, characterized by a sensing device which senses when the temperature of the heat generated by the combustion of the mixture of air and hydrocarbon Gases exceeds a predetermined value so that the introduction of water into the hot combustion gases is permitted to form steam, which is followed by the introduction of hydrocarbon fuel in den Dampf zum Bilden des wasserstoffreichen Gases anschließt.in the steam to form the hydrogen-rich gas. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, gekennzeichnet durch eine erste Kammer (148) mit ersten und zweiten Enden und eine zweite Kammer (150) mit ersten und zweiten Enden, durch eine Einrichtung zum Verbinden des zweiten Endes der ersten Kammer mit dem ersten Ende der zweiten Kammer, wobei der erste Druckluftzerstäuber (154) an dem ersten Ende der ersten Kammer angeordnet ist und Luft und einen Kohlenwasserstoff-Kraftstoff vermischt und dieses Gemisch in die erste Kammer zu der zweiten Kammer hin einleitet, und wobei der Luftverwirbler (164) so angeordnet ist, daß er das Gemisch aus Luft und Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, welches aus der ersten Kammer in die zweite Kammer eintritt, verwirbelt, daß Mittel (160) zum Herumleiten von vorzuwärmender Luft um die zweite Kammer vorgesehen sind, daß Einrichtungen zum Zuführen der vorgewärmten Luft zu dem Luftverwirbler (164) vorgesehen sind, damit Turbulenz erzeugt wird, daß Einrichtungen (166) zum Zünden des turbulenten Gemisches in der zweiten Kammer vorgesehen sind, damit die heißen Verbrennungsgase erzeugt werden, und daß Einrichtungen zum Abführen des wasserstoffreichen Gases aus dem zweiten Ende der zweiten Kammer vorgesehen sind( 172).14. Device according to one of claims 8 to 13, characterized by a first chamber (148) having first and second ends and a second chamber (150) having first and second ends, through means for Connecting the second end of the first chamber to the first end of the second chamber with the first compressed air atomizer (154) attached to the first End of the first chamber is arranged and mixed air and a hydrocarbon fuel and this mixture in the first chamber to the introduces towards the second chamber, and wherein the air swirler (164) is arranged to the mixture of air and hydrocarbon fuel which enters the second chamber from the first chamber, swirled that means (160) are provided for bypassing air to be preheated around the second chamber, that means for supplying the preheated air to the air swirler (164) are provided so that turbulence is generated, that means (166) for igniting the turbulent Mixture are provided in the second chamber so that the hot combustion gases are generated, and that means for discharging the hydrogen-rich gas from the second end of the second chamber are provided (172). 509811/0989509811/0989
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