<B>Zusatzpatent</B> zum Hauptpatent Nr.<B>81825.</B> Verfahren zur Vermehrung der in den Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen enthaltenen Wärme. Die vorliegende Erfindung betrifft. ein Verfahren zur Vermehrung der in den Ab gasen von Verbrennungskraftmaschinen enthaltenen Wärme nach dem Hauptpatent Nr. 87825, bei welchem Verfahren Brenn stoff in den Abgasstrom eingeführt. und darin zur Verbrennung gebracht wird, zum Zweck, den Wärmeinhalt der Abgase zu er höhen.
Die Erfindung besteht darin, class nur ein Teil der Abgase zur Verbrennung der jeweils erforderlichen Brennstoffmenge herangezogen wird, zum Zweck, dieser Teil vom andern Teil gesondert über die 'Heiz fläche einer Wärmeaustauschvorricht.ung zu leiten und dadurch das Wärmegefälle und damit den Wärmedurchgang in der Wärme- austauschvorrichtung zu erhöhen.
Der in der Regel ganz erhebliche Sauer stoffgehalt der Abgase von Verbrennungs motoren ermöglicht es, die Abgastempera tur dadurch beträchtlich zu erhöhen, dass im Abgasstrom ein Brennstoff zur Verbren nung gebracht wird. Eine solche Tempera turerhöhung kann zum Beispiel erwünscht sein, wenn die Abgase in sogenannten Ab- gasdampfkesseln verwertet werden. Durch die Temperaturerhöhung wird die Kessel leistung wesentlich gesteigert.
Bis heute war bekannt, die ganze Abgasmenge einer sol chen Nacherhitzung zu unterwerfen, in der Annahme, der Wärmezuwachs. werde zum grössten Teil von der Wärmeaustauschvor- richtung aufgenommen. Dies ist wohl zu treffend, wenn es sich um hohe Nacherhit zung handelt und wenn so viel Brennstoff zugesetzt wird, class der Sauerstoffrest der Abgase zum grösstmöglichen Teil mit dem selben verbrennt.. Ist aber der Wärme bedarf nicht sehr gross und wird die Nach erhitzung weniger gut, getrieben, so ver schlechtert sich infolge des geringeren Wärmegefälles im Kessel der wärmewirt schaftliche Wirkungsgrad, und zwar um so mehr, je niedriger die Nacherhitzung ist.
Die Erfindung bezweckt, auch bei gerin gerer als der maximal erreichbaren Erl..iö- hung des Wärmeinhaltes der Abgase eine günstigere Wärmeausnützung zu erzielen.
Die Menge der Abgase, die jeweils zu er hitzen ist, richtet. sich zweckmässigerweise nach der Menge des zu verbrennenden Brennstoffes und dem Sauerstoffgehalt der Abgase, derart, dass die Verbrennung mit dem kleinstmöglichen Sauerstoffüberschuss erfolgt.
Es wird in den meisten Fällen wirtschaft lich sein, die nicht erhitzten Abgase an einem Teil der Heizflächen der Wärmeaus tauschvorrichtung vorbeistreichen zu lassen und die nacherhitzten Abgase getrennt an den übrigen Heizflächen vorbeizuleiten. Es ist aber unter Umständen wirtschaftlicher, wenn die gesamte Heizfläche nur für die nacherhitzten Abgase benützt wird und die nichterhitzten Abgase unbenützt an der Wärmeaustauschvorrichtung vorbeigeführt werden.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in der Zeichnung beispiels weise dargestellt.
a ist die mit einem Abschlussorgan o ver sehene Abgasleitung einer nicht gezeichne ten Verbrennungsmotorenanlage. b und c sind Rauchröhrenkessel mit den Rauch röhren d, dem Feuerraum e, dem Aschen fall<I>f,</I> der Feuer- und Aschenfalltüre g bezw. ia und dem Abzug<I>i.</I> Die Abgasleitung ist vermittelst Zweigleitungen k und<I>1.</I> in wel che regelbare Abschlussorgane m bezw. <I>n</I> eingebaut sind,
an die Aschenfälle f der Kessel angeschlossen. Stehen die Organe m und n bei geschlossenem Organ o offen, dann streichen die Abgase unter Abgabe eines Teils ihrer Wärme an den Kessel inhalt, durch die Rauchröhren c1 hindurch. In der Regel ist jedoch die auf diese Weise gewonnene Wärme zu gering, um die er forderliche Dampfmenge zu erzeugen. Der Fehlbetrag wird auf bekannte Weise da durch aufgebracht, dass man die Roste je nach Bedarf mit einem Brennstoff beschickt und denselben in den Abgasen zur Verbren nung bringt. Dadurch werden die Abgase auf eine Temperatur erhitzt, welche, je nach der Menge des eingeführten Brennstoffes, zwischen einer überhaupt erreichbaren Höchsttemperatur und der ursprünglichen Abgastemperatur schwankt.
Da der Wärme- durchgang in den Rauchröhren mit dem Wärmegefälle zwischen den Rauchgasen und dem Kesselinhalt abnimmt, so ist der Wirkungsgrad der Anlage um so schlechter. je weniger hoch die Nacherhitzung getrie ben wird. Um dies nach Möglichkeit zu vermeiden, wird gemäss der vorliegenden Erfindung so verfahren, dass, sofern die Menge des jeweils erforderlichen Brenn stoffes geringer als die in den Abgasen überhaupt verbrennbare Menge ist, nur ein Teil der Abgase zur Verbrennung herange zogen wird, und zwar ist es zweckmässig. diesen Teil so klein zu wählen, dass er zur Verbrennung des erforderlichen Brennstof fes gerade genügt. Die Temperatur dessel ben wird alsdann auf den höchstmöglichen Wert gebracht und damit der wärmewirt schaftliche Wirkungsgrad der Anlage er heblich verbessert.
Zur Durchführung des Verfahrens wird bei kleinem Brennstoff bedarf nur der eine Kessel mit Brennstoff beschickt und der zu dessen Verbrennung erforderliche Teil des Abgasstromes durch entsprechende Einstellung der Abschluss- organe durch diesen Kessel hindurch gelei tet, während der restliche Teil durch den andern unbeschickten Kessel hindurch ge leitet, oder auch an demselben vorbei in die Atmosphäre hineingelassen wird. Bei grö sserem Brennstoffbedarf werden beide Kes sel mit Brennstoff beschickt. Natürlich kön nen an Stelle von zwei Kesseln auch deren mehrere vorhanden sein.
Die Anordnung kann auch so getroffen sein, dass die nach erhitzten und die nichtnacherhitzten Abgase gesondert, und zwar in veränderlichem Ver hältnis ein und denselben Kessel durch strömen.
<B> Additional patent </B> to main patent no. <B> 81825. </B> Process for increasing the heat contained in the exhaust gases of internal combustion engines. The present invention relates to. a method for increasing the heat contained in the exhaust gases from internal combustion engines according to the main patent no. 87825, in which method fuel introduced into the exhaust gas stream. and is brought to combustion therein, for the purpose of increasing the heat content of the exhaust gases.
The invention consists in class only a part of the exhaust gases being used to burn the required amount of fuel, for the purpose of routing this part separately from the other part via the 'heating surface of a heat exchange device and thereby the heat gradient and thus the heat transfer in the Increase heat exchange device.
The usually very significant oxygen content of the exhaust gases from internal combustion engines makes it possible to increase the exhaust gas temperature considerably by burning a fuel in the exhaust gas flow. Such a temperature increase can be desirable, for example, when the exhaust gases are recycled in so-called exhaust gas boilers. The boiler output is increased significantly by increasing the temperature.
Until today it was known to subject the entire amount of exhaust gas to such post-heating, assuming the heat gain. is for the most part absorbed by the heat exchange device. This is probably true when it comes to high reheating and when so much fuel is added that most of the oxygen in the exhaust gases burns with the same. But if the heat is not very high and the reheating is less well, driven, the thermal efficiency deteriorates as a result of the lower heat gradient in the boiler, and the more so, the lower the reheating.
The aim of the invention is to achieve a more favorable utilization of heat even if the heat content of the exhaust gases is lower than the maximum attainable.
The amount of exhaust gases to be heated in each case is directed. expediently according to the amount of fuel to be burned and the oxygen content of the exhaust gases, such that the combustion takes place with the smallest possible excess of oxygen.
In most cases, it will be economical to let the unheated exhaust gases pass by part of the heating surfaces of the Wärmeaus exchange device and divert the reheated exhaust gases separately to the other heating surfaces. Under certain circumstances, however, it is more economical if the entire heating surface is used only for the reheated exhaust gases and the unheated exhaust gases are passed past the heat exchange device without being used.
A device for performing the method is shown as an example in the drawing.
a is the exhaust pipe of an internal combustion engine system that is not shown with a closing element. b and c are smoke tube boilers with the smoke tubes d, the firebox e, the ash case <I> f, </I> the fire and ash trap door g respectively. ia and the trigger <I> i. </I> The exhaust line is by means of branch lines k and <I> 1. </I> in which controllable closing elements m respectively. <I> n </I> are built in,
connected to the ash cases f the boiler. If the organs m and n are open when the organ o is closed, the exhaust gases pass through the smoke tubes c1, releasing some of their heat into the boiler contents. As a rule, however, the heat gained in this way is too little to generate the amount of steam required. The shortfall is applied in a known manner by charging the grates with a fuel as required and burning the same in the exhaust gases. As a result, the exhaust gases are heated to a temperature which, depending on the amount of fuel introduced, fluctuates between a maximum temperature that can be reached and the original exhaust gas temperature.
Since the heat transfer in the smoke tubes decreases with the heat gradient between the smoke gases and the boiler contents, the efficiency of the system is all the worse. the less the reheating is driven ben. In order to avoid this as far as possible, the procedure according to the present invention is such that, if the amount of fuel required in each case is less than the amount that can actually be burned in the exhaust gases, only part of the exhaust gases is used for combustion, namely is it expedient. to choose this part so small that it is just enough to burn the required fuel. The temperature of the same is then brought to the highest possible value and thus the thermal efficiency of the system is significantly improved.
To carry out the process, only one boiler is charged with fuel if the fuel required is small and the part of the exhaust gas flow required for its combustion is passed through this boiler by setting the closing devices accordingly, while the remaining part is passed through the other uncharged boiler conducts, or is let in past the same into the atmosphere. If more fuel is required, both boilers are charged with fuel. Of course, there can be several boilers instead of two boilers.
The arrangement can also be made in such a way that the after-heated and the non-reheated exhaust gases flow through one and the same boiler separately, in a variable ratio.