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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von fixem Gas aus tierischen, pflanzlichen oder mineralischen Ölen (Ölgas). Die Erfindung bezweckt die Gasherstellung in einer einfachen Weise ohne merklich feste Ablagerungen von festen Rückständen.
Zur Erreichung dieses Zweckes werden in bekannter Weise Brennstoff und Luft in Form eines Sprühstromes in die Verbrennungskammer eingebracht und unvollkommen verbrannt. Der Erfindung gemäss werden die Produkte der unvollkommenen Verbrennung zu dem Sprühstrom im Gegenstrom geleitet, wodurch die Zone, welche die Stelle des Gemischbeginnes und des Verbrennungsbeginnes umgibt, auf einer eine Ablagerung von festen Rückständen verhindernden Temperatur von fiber 600'C erhalten wird. Die Produkte der unvollkommenen Verbrennung können innerhalb oder ausserhalb des
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unmittelbare oder mittelbare Wärmeübertragung auf die erwähnte Zone erfolgt.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 eine zur Ausführung des Verfahrens dienende Betriebsanlage im Aufriss dargestellt. Die Fig. 2 und 3 veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Verbrennungskammer
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Ausführungsbeispiel in gleicher Darstellung. Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform im Längsschnitt.
Zur Ausführung der Erfindung gemäss Fig. 1 bis 3 ist eine Verbrennungskammer b vorgesehen, die einen Belag a aus feuerfestem Material besitzt. Durch die Mitte des einen Endes c desselben ist eine Brennerdüse d so in das Innere geführt, dass deren Längsachse senkrecht zur gegenüberliegenden Wand p der Kammer b liegt. Der Brenner d besteht aus zwei in Fig. 6---8 gezeigten konzentrischen Leitungen, von welchen die eine ein Luftzuführungsrohr t und die andere ein Brennstoffzuführungsrohr c ist. In der Nähe des Brenners ist ein Auslass j vorgesehen, durch welchen die Gase, nachdem sie teilweise verbrannt sind, für den Gebrauch abgeleitet werden. Dieser Auslass ist so angeordnet, dass die Gase, bevor sie die Kammer b verlassen, in nächster Nähe der Düse d vorbeistreichen müssen.
Um den Erzeuger kalt anzulassen, wird in die Verbrennungskammer Holzkohle eingeführt und entzündet. Sobald ein kleiner Teil der Holzkohle rotglühend ist, wird die Tür e, in welche der Brenner d eingepasst ist, geschlossen und das Luftgebläse h angelassen, das die Holzkohle auf Weissglut bringt. Sobald die abziehenden Gase eine Temperatur von über 200 C haben, wird das Ölventil e1 (Fig. 1) langsam geöffnet, so dass wenig Öl in die Kammer b eingespritzt wird, das innerhalb der Kammer in einem Überschuss von Luft verbrennt. Wenn die Temperatur des gebildeten Gases 5000 C übersteigt, wird der Ölzufluss weiter geöffnet ; Luft und zerstäubtes Öl treten aus der Düse d unter Druck aus und das Gemisch wird teilweise verbrannt.
Die Luftzufuhr vom Gebläse h wird durch ein Ventil fil geregelt ; der Brennstoff in dem Tank g ist diesem Luftdruck unterworfen (Fig. 1), so dass Brennstoff dem Brenner durch die Leitung e zugeführt wird.
Die Flamme ist so gerichtet, dass sie gegen die Endwand p des Behälters stösst und zurück im
Gegenstrom zum Sprühstrom so abgelenkt wird, dass sie sich teilweise mit dem Sprühstrom mischt und endlich die Oberfläche der Düse cl selbst bestreicht (um so die Temperatur der letzteren entsprechend aufrecht zu erhalten), bevor die Verbrennungsgase durch das Auslassrohr j austreten. Das im normalen Betrieb aus der Düse austretende Öl wird teilweise verbrannt ; die erhaltenen Produkte werden mit der Flamme geführt und treten schliesslich durch die Auslassleitung j aus, ohne dass feste Rückstände abge-
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lagert werden.
Auf diese Weise wird die Temperatur des aus d heraustretenden Ölgasluftgemisches, also die Zone, welche die Stelle des Gemischbeginnes und des Verbrennungsbeginnes umgibt, auf einer Höhe erhalten, die 600 C überschreitet.
Wenn das austretende Gas zur direkten Verbrennung in einer Kesselfeuerung od. dgl. verwendet wird, ist ein Filtrieren nicht erforderlich ; für Verbrennungskraftmaschinen od. dgl. soll es jedoch in bekannter Weise filtriert und gereinigt werden.
Eine Minimaltemperatur von ungefähr 6000 C ist für die Zone des Verbrenmmgsbeginnes wesentlich ; die Arbeitstemperaturen (gemessen am heissesten Teil der Flamme) sind natürlich höher und die Zu- sammensetzung und der kalorische Wert des erzeugten Gases sind je nach den besonderen in der Ver- bi'ennungskammer angewendeten Arbeitstemperaturen verschieden. Es ist erwünscht, für die Erzeugung von Gas für Kraftzweeke Arbeitstemperaturen zu vermeiden, die 10500 C Überschreiten.
Ein anderes Anlassverfahren mit Benützung von Holzkohle besteht darin, dass die Verbrennungskammer zuerst etwa auf elektrischem Wege bis auf eine Temperatur von ungefähr 5000 C oder bis zur schwachen Rotglut erhitzt wird, worauf das Öl bis zu der für die Erzeugung von Gas notwendigen Menge eingelassen wird. Die Innenseite der Kammer kann auch durch Brenner bis auf eine Temperatur von
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Wenn die für das Verfahren wesentliche Temperatur unter das notwendige Minimum fällt, kann der Brennstoff mit Luft innerhalb der Kammer vorübergehend auch vollständig verbrannt werden, um die Temperatur in ihr zu erhalten. Wenn mit vollständiger Verbrennung gearbeitet wird, werden die Verbrennungsprodukte durch eine andere als die normale Gasauslassleitung abgeleitet, z. B. abgesaugt.
Die Rückwand der Verbrennungskammer kann auf der Innenfläche so geformt sein, dass sie die Rückkehr der Flamme zur Düse erleichtert ; die Kammer kann eine zylindrische, rechtwinkelige oder irgendeine passende Form haben. Es ist nicht wichtig, die Düse in der Mitte der Kammerwand anzuordnen oder sie von der rückkehrenden Flamme tatsächlich bestreichen zu lassen ; die Düse kann auch ausserhalb der Mitte angeordnet sein und die Gase können durch geeignete Anordnung des Auslasses und von Ablenkvorrichtungen so geleitet werden, dass sie das Brennstoffluftgemisch bestreichen.
Gemäss der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform ist die Düse d in eine Tür oder Platte c wie vorher eingepasst, aber ein feuerfestes Material q schützt einen grossen Teil des Brenners gegen die Verbrennungshitze. Innerhalb der Kammer b ist ein zylindrischer Behälter m aus feuerfestem Material so vorgesehen, dass er einen Zwischenraum r für den Durchgang der heissen Produkte zwischen der äusseren Kammerwand und dem Zylinder m freilässt. Hier werden die Produkte der unvollkommenen Verbrennung im Gegenstrom zum Sprühstrom geleitet und es erfolgt eine mittelbare Wärmeübertragung auf die erwähnte Zone. Der Raum r kann als eine Anreicherungskammer benützt werden, in welchem Falle Öl durch das Rohr n zugeführt wird.
Ein Pyrometer & wird zur Ermittlung der innerhalb des Ofens herrschenden Temperatur vorgesehen. In den beschriebenen Beispielen werden verschiedene Gasqualitäten erhalten, je nach der relativen Menge des gebrauchten Öles und der Luft und je nach der herrschenden Temperatur.
Es kann eine selbsttätige Regelung des relativen Verhältnisses von Brennstoff und Luft zur Erhaltung einer annähernd gleichbleibenden Wirkungsweise der Vorrichtung mit verschiedener Ausbeute vorgesehen werden ; hiezu dienen thermostatisch oder pyrometrische Vorrichtungen. Durch bloss3 Regelung des Luftzuführungsventdes kann eine verschieden grosse Gasmenge erzeugt werden, wobei die
Qualität des Gases nicht wesentlich verändert wird. Statt Luft und Öl unter Überdruck zuzuführen,
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organ oder durch zwei gekuppelte Organe, wie Hähne od. dgl., geregelt werden.
Die Wirkung des Gaserzeugers und die Bedeutung des Ausdruckes "Zone des Verbrennungbeginnes"wird in Fig. 6 erklärt, in der eine abgeänderte Konstruktion mit zur Kammer b konzentrischer
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der unvollkommenen Verbrennung besitzt. Der Brenner besteht aus den bereits erwähnten konzentrischen Rohren e, f, von denen das Ölzuleitungsrohr e einige Millimeter über der Mündung des Luftrohres f hervorragt ; beide Rohre sind in einem feuerbeständigen Block v zentral eingebaut. Der Block v sitzt an dem einen Ende des Rohres m, welches an beiden Enden von mit zentralen Öffnungen versehenen feuerfesten Scheiben w getragen und zwischen Endplatten a : gehalten wird.
Ein feuerfester Block y ist am entgegengesetzten Ende des Rohres m angeordnet und seine freie Fläche liegt gerade hinter den Austrittsöffnungen M im Rohr m. Beim Betrieb des Erzeugers treten Öl und Luft durch die Düsen aus und die teilweise Verbrennung beginnt unter Bildung des bekannten unverbrannten Kernes.
Eine typische, aus der unvollkommenen Verbrennung resultierende Flamme ist durch die punktierte Fläche t im Längsschnitt veranschaulicht, von welcher der durch die Umhüllung 2 begrenzte und durch die Fläche s dargestellte Kegel die Mischung des unverbrannten Öles und Luft bei einer niederen Temperatur, beispielsweise 2000 C, darstellt, während die Umhüllung 2 des Kegels s die"Zone des Verbrennungsbeginnes"dar-
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streicht, den an den Kegel s angrenzenden Raum 81 und damit die Zone 2 des Verbrennungsbeginnes durch Wärmeübertragung auf der Temperatur von 6000 C oder darüber.
Die Temperatur der Zone 2 muss gemäss der vorliegenden Erfindung im wesentliche bei oder über 600 C erhalten bleiben, damit die Wirkung des Erzeugers eine kontinuierliche sei, obgleich die Temperatur innerhalb dieser Zone, d. i. im Kegel s, infolge des Luftstromes geringer ist. Die Flamme streicht nach vorne und die Produkte der unvollkommenen Verbrennung gehen durch die Öffnungen u im Rohr m nach aussen und kehren ausserhalb desselben im Gegenstrom zum Sprühstrom zurück, um endlich bei i auszutreten.
Die Flächen (Kegel) s und t können sich beträchtlich ändern, beispielsweise durch das geänderte Verhältnis von Luft und Öl. Die Ausführungen über die Wirkungsweise der Vorrichtung sind nur zum Zweck einer Erklärung gegeben. In Fig. 6 ist auch gezeigt, dass die Querabmessungen der Zone 2 des Verbrennungsbeginnes kleiner als die Querabmessungen des Rohres m sind, so dass die Zone 2 die Wände der Verbrennungskammer m nicht bertihrt.
In den Fig. 7 und 8 ist das Gehäuse b mit einer Längswand 3 mit Öffnung 4 versehen ; v, y sind feuerfeste Blöcke. Die Flamme kehrt in der Öffnung 4um und bestreicht sodann die Wand 3, wodurch gleichfalls die Temperatur der Zone des Verbrennungsbeginnes gesichert ist.
Durch Verbrennung von Öl in Gegenwart von Luft gemäss der Erfindung kann stetig Gas von gleichbleibender Zusammensetzung erzeugt werden, das aus Stickstoff, gasförmigen Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff und Kohlenoxyd besteht. Der kalorische Wert des Gases, welcher durch das Verhältnis der verschiedenen Gasbestandteile bestimmt ist, kann durch eine geeignete Regelung der Öl-und Luftzufuhr geändert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von fixem Gas durch unvollkommene Verbrennung von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit Luft in Form eines Sprühstromes in einer Verbrennungskammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Produkte der unvollkommenen Verbrennung zu dem Sprühstrom im Gegenstrome geleitet werden, um die Zone, welche die Stelle des Gemischbeginnes und des Verbrennungsbeginnes umgibt, auf einer Temperatur von über 600 C zu erhalten und dadurch die Ablagerung von festen Rückständen möglichst zu vermeiden.
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The invention relates to the production of fixed gas from animal, vegetable or mineral oils (oil gas). The invention aims to produce gas in a simple manner without noticeably solid deposits of solid residues.
To achieve this purpose, fuel and air are introduced into the combustion chamber in the form of a spray stream and are incompletely burned. According to the invention, the products of the imperfect combustion are fed to the spray flow in countercurrent, whereby the zone surrounding the point of the start of the mixture and the start of combustion is maintained at a temperature of over 600 ° C preventing the deposition of solid residues. The products of imperfect combustion can be inside or outside the
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direct or indirect heat transfer takes place in the mentioned zone.
In the drawing, FIG. 1 shows an operating system used for carrying out the method in elevation. Figures 2 and 3 illustrate an embodiment of the combustion chamber
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Embodiment in the same representation. Fig. 6 shows a fourth embodiment in longitudinal section.
To carry out the invention according to FIGS. 1 to 3, a combustion chamber b is provided which has a covering a made of refractory material. A burner nozzle d is guided into the interior through the center of one end c thereof such that its longitudinal axis is perpendicular to the opposite wall p of the chamber b. The burner d consists of two concentric lines shown in Fig. 6-8, one of which is an air supply pipe t and the other is a fuel supply pipe c. In the vicinity of the burner an outlet j is provided through which the gases, after they have been partially burned, are discharged for use. This outlet is arranged in such a way that the gases, before they leave the chamber b, have to sweep by in close proximity to the nozzle d.
To keep the generator cold, charcoal is introduced into the combustion chamber and ignited. As soon as a small part of the charcoal is red hot, the door e, into which the burner d is fitted, is closed and the air blower h is started, which brings the charcoal to white heat. As soon as the gases to be drawn off have a temperature of over 200 ° C., the oil valve e1 (FIG. 1) is slowly opened, so that little oil is injected into the chamber b, which burns inside the chamber in an excess of air. If the temperature of the gas formed exceeds 5000 C, the oil supply is opened further; Air and atomized oil exit nozzle d under pressure and the mixture is partially burned.
The air supply from the fan h is regulated by a valve fil; the fuel in the tank g is subjected to this air pressure (Fig. 1), so that fuel is supplied to the burner through the line e.
The flame is directed so that it hits the end wall p of the container and back inside
Countercurrent to the spray stream is deflected so that it partially mixes with the spray stream and finally brushes the surface of the nozzle cl itself (in order to maintain the temperature of the latter accordingly) before the combustion gases exit through the outlet pipe j. The oil that emerges from the nozzle during normal operation is partially burned; the products obtained are fed with the flame and finally exit through the outlet line j without leaving solid residues
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be stored.
In this way, the temperature of the oil gas air mixture emerging from d, i.e. the zone which surrounds the point of the start of the mixture and the start of combustion, is maintained at a level that exceeds 600.degree.
If the escaping gas is used for direct combustion in a boiler furnace or the like, filtration is not necessary; for internal combustion engines or the like, however, it should be filtered and cleaned in a known manner.
A minimum temperature of about 6000 C is essential for the combustion start zone; the working temperatures (measured at the hottest part of the flame) are of course higher and the composition and caloric value of the gas produced are different depending on the particular working temperatures used in the combustion chamber. It is desirable to avoid working temperatures that exceed 10500 C for the production of gas for power purposes.
Another starting method using charcoal is that the combustion chamber is first heated electrically to a temperature of around 5000 C or to a faint red heat, whereupon the oil is admitted up to the amount necessary for the generation of gas. The inside of the chamber can also be burned to a temperature of
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If the temperature essential for the process falls below the minimum necessary, the fuel can also be temporarily completely burned with air inside the chamber in order to maintain the temperature in it. When working with full combustion, the products of combustion are discharged through a gas discharge line other than the normal, e.g. B. sucked.
The rear wall of the combustion chamber may be shaped on the inner surface to facilitate the return of the flame to the nozzle; the chamber can be cylindrical, rectangular, or any suitable shape. It is not important to place the nozzle in the center of the chamber wall or actually let the returning flame sweep it; the nozzle can also be arranged off-center and the gases can be guided by suitable arrangement of the outlet and deflection devices in such a way that they brush the fuel-air mixture.
According to the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the nozzle d is fitted into a door or plate c as before, but a refractory material q protects a large part of the burner against the heat of combustion. Inside the chamber b a cylindrical container m made of refractory material is provided in such a way that it leaves a gap r for the passage of the hot products between the outer chamber wall and the cylinder m. Here the products of the imperfect combustion are directed in countercurrent to the spray flow and there is an indirect heat transfer to the mentioned zone. The space r can be used as an enrichment chamber, in which case oil is supplied through the pipe n.
A pyrometer & is provided to determine the temperature inside the furnace. In the examples described, different gas qualities are obtained, depending on the relative amount of the used oil and the air and depending on the prevailing temperature.
An automatic control of the relative ratio of fuel and air can be provided to maintain an approximately constant mode of operation of the device with different yields; thermostatic or pyrometric devices are used for this. By merely regulating the air supply valve, a different amount of gas can be generated
Quality of the gas is not changed significantly. Instead of supplying air and oil under excess pressure,
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organ or by two coupled organs, such as taps or the like., Are regulated.
The effect of the gas generator and the meaning of the expression "zone of the start of combustion" is explained in FIG. 6, in which a modified construction with a more concentric with chamber b
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of imperfect combustion. The burner consists of the already mentioned concentric tubes e, f, from which the oil feed tube e protrudes a few millimeters above the mouth of the air tube f; both pipes are installed centrally in a fire-resistant block v. The block v sits at one end of the tube m, which is supported at both ends by refractory disks w provided with central openings and held between end plates a :.
A refractory block y is arranged at the opposite end of the pipe m and its free area is just behind the outlet openings M in the pipe m. When the generator is in operation, oil and air escape through the nozzles and partial combustion begins with the formation of the known unburned core.
A typical flame resulting from the imperfect combustion is illustrated by the dotted area t in longitudinal section, of which the cone delimited by the envelope 2 and represented by the area s, the mixture of the unburned oil and air at a low temperature, for example 2000 C, represents, while the envelope 2 of the cone s represents the "zone of the start of combustion"
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deletes the space 81 adjoining the cone s and thus the zone 2 of the start of combustion through heat transfer at the temperature of 6000 C or above.
According to the present invention, the temperature of zone 2 must essentially be maintained at or above 600 C in order for the effect of the generator to be continuous, although the temperature within this zone, i. i. in the cone s, is less due to the air flow. The flame sweeps forward and the products of the imperfect combustion go out through the openings u in the tube m and return outside the same in countercurrent to the spray flow, to finally exit at i.
The areas (cones) s and t can change considerably, for example due to the changed ratio of air and oil. The statements about the mode of operation of the device are given for the purpose of explanation. In Fig. 6 it is also shown that the transverse dimensions of zone 2 of the start of combustion are smaller than the transverse dimensions of the pipe m, so that the zone 2 does not extend beyond the walls of the combustion chamber m.
7 and 8, the housing b is provided with a longitudinal wall 3 with an opening 4; v, y are refractory blocks. The flame reverses in the opening 4um and then brushes the wall 3, whereby the temperature of the zone of the start of combustion is also ensured.
By burning oil in the presence of air according to the invention, gas of constant composition can be generated continuously, which consists of nitrogen, gaseous hydrocarbons, hydrogen and carbon oxide. The caloric value of the gas, which is determined by the ratio of the various gas components, can be changed by suitable regulation of the oil and air supply.
PATENT CLAIMS:
1. A method for the production of fixed gas by incomplete combustion of liquid hydrocarbons with air in the form of a spray stream in a combustion chamber, characterized in that the products of the incomplete combustion are directed to the spray stream in countercurrent to the zone which is the point of the beginning of the mixture and the start of combustion, to be kept at a temperature of over 600 C and thereby avoid the deposition of solid residues as possible.