DE102004022042A1

DE102004022042A1 - Exhaust gas purification and silencing system for diesel engine providing combined heat and power for dwellings, comprises tank of water with submerged inlet and upper outlet

Info

Publication number: DE102004022042A1
Application number: DE200410022042
Authority: DE
Inventors: Martin Raes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2004-05-03
Publication date: 2004-12-30

Abstract

A tank (18) partially-filled with water (26) has an exhaust gas inlet (20) below water level. The exhaust outlet (30) is above the water level.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Reinigung von Abgasen einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 sowie ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 7.The The invention relates to an arrangement for cleaning exhaust gases Internal combustion engine with the features of protection claim 1 and a corresponding procedure with the features of the protection claim 7th

Dieselbrennkraftmaschinen weisen typischerweise einen Partikelanteil im Abgas auf, der vom verwendetem Brennstoff, dem Betriebsmodus der Brennkraftmaschine sowie weiteren Parametern abhängen kann. Bei Ölfeuerungsanlagen zur Beheizung von Häusern oder bei Stationärmotoren, die zur Beheizung von Häusern sowie zur Bereitstellung von elektrischen Strom zur Energieversorgung genutzt werden, kann ein derartiger Partikelausstoß sehr störend sein. Insbesondere im Winter bei schneebedeckten Dächern kann ein Rußniederschlag einer Dieselbrennkraftmaschine deutlich sichtbar werden kann.Diesel engines typically have a particle content in the exhaust gas that is from used fuel, the operating mode of the internal combustion engine as well as other parameters can. For oil firing systems for heating houses or with stationary motors, those for heating houses as well as to provide electrical power for energy supply such a particle emission can be very annoying. A soot deposit can occur, especially in winter on snow-covered roofs a diesel engine can be clearly seen.

Zur Bereitstellung von Energie für Haushalte und Betriebseinheiten eignen sich in besonderem Maße sog. Blockheizkraftwerke, die mit einem Diesel-Stationärmotor betrieben werden. Bei einer solchen Kraft-Wärme-Koppelungsanlage treibt die Dieselbrennkraftmaschine einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie an. Die Abgaswärme der Brennkraftmaschine wird zur Wärmegewinnung genutzt. Eine Partikel- bzw. Rußemission des Motors ist aus Gründen des Umweltschutzes unerwünscht. Zudem kann ein deutlich sichtbarer Partikelausstoß einer solchen Kraft-Wärme-Koppelungsanlage bei einer kritischen Bevölkerung zu einer verringerten Akzeptanz führen.to Providing energy for Households and business units are particularly suitable for so-called Combined heat and power plants operated with a diesel stationary engine become. In such a combined heat and power plant drives the diesel engine has a generator for generating electrical Energy. The exhaust heat the internal combustion engine is used to generate heat. A Particle or soot emission of the engine is for reasons environmental protection undesirable. In addition, a clearly visible particle emission can be a such cogeneration plant with a critical population lead to reduced acceptance.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von im Wesentlichen festen Bestandteilen, insbesondere von Rußpartikeln, aus einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors durch Auswaschen der Partikel mittels einer Flüssigkeit ist bspw. aus der DE 42 20 850 C1 bekannt. Die Waschflüssigkeit wird hierbei von den festen Bestandteilen gereinigt und in einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf geführt. Hierdurch soll eine kontinuierliche und hochwirksame Abgasreinigung ermöglicht werden. Zudem sollen die aus dem Abgas entfernten Bestandteile in verwertbarer Form anfallen. Das Abgas wird der Waschflüssigkeit in feinen Blasen zugeführt. Des weiteren wird dann die mit den festen Bestandteilen angereicherte Flüssigkeit aus dem Waschbereich abgepumpt, bei gleichzeitiger Kühlung des Abgasstromes verdampft und getrennt von den festen Bestandteilen kondensiert. Letztlich werden die festen Bestandteile mittels der Energie des Abgasstromes getrocknet und mit Druckluft aus dem Reinigungskreislauf ausgeblasen.A method and a device for removing substantially solid constituents, in particular soot particles, from an exhaust gas stream of an internal combustion engine by washing the particles out with a liquid is known, for example, from US Pat DE 42 20 850 C1 known. The washing liquid is cleaned of the solid constituents and conducted in an essentially closed circuit. This should enable continuous and highly effective exhaust gas cleaning. In addition, the components removed from the exhaust gas are to be obtained in a usable form. The exhaust gas is fed into the scrubbing liquid in fine bubbles. Furthermore, the liquid enriched with the solid constituents is then pumped out of the washing area, evaporated while cooling the exhaust gas stream and condensed separately from the solid constituents. Ultimately, the solid components are dried using the energy of the exhaust gas stream and blown out of the cleaning circuit with compressed air.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine möglichst einfach aufgebaute Anordnung zur Reinigung von Abgasen einer Dieselbrennkraftmaschine sowie ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen.On The aim of the present invention is to make one possible simply constructed arrangement for cleaning exhaust gases from a diesel internal combustion engine as well as to provide a corresponding procedure.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht.This The object of the invention is achieved with the subject matter of the independent claims.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 weisen den Vorteil auf, dass durch die Durchleitung der Abgase einer Brennkraftmaschine durch einen wassergefüllten Behälter eine sehr weit gehende Partikelabscheidung ermöglicht werden kann. Insbesondere bei einer Dieselbrennkraftmaschine können Rußpartikel, die im Abgas enthalten sind, im Wasserbad abgeschieden und gebunden werden, so dass kein sichtbarer Partikelniederschlag mehr erfolgen kann.The arrangement according to the invention with the features of claim 1 and the method with the features of claim 7 have the advantage that through the passage the exhaust gases of an internal combustion engine through a water-filled container very extensive particle separation can be made possible. In particular In a diesel engine, soot particles can be found in the exhaust gas are separated and bound in a water bath so that no visible particle precipitation can take place more.

Weiterhin bewirkt die Durchleitung der Abgase durch den wassergefüllten Behälter eine Schalldämmung und eine Kühlung der Abgase. Dies kann je nach Auslegung der Brennkraftmaschine, bspw. als Stationärmotor eines Blockheizkraftwerks Vorteile hinsichtlich der Emissionswerte sowie der Abgastemperaturen des nach außen geleiteten Abgases mit sich bringen.Farther causes the passage of the exhaust gases through the water-filled container soundproofing and cooling the exhaust gases. Depending on the design of the internal combustion engine, for example as a stationary engine of a combined heat and power plant advantages in terms of emission values and the exhaust gas temperatures of the exhaust gas conducted to the outside bring.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further Advantages and features of the present invention result from the dependent claims.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert.On embodiment The present invention is described below with reference to the accompanying drawing explained.

Die einzige Figur zeigt ein Prinzipschaltbild einer Anordnung eines erfindungsgemäßen Partikelfilters im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine 12, die bspw. Teil eines Blockheizkraftwerks 10 sein kann. Hierbei ist die Brennkraftmaschine 12 vorzugsweise als Dieselbrennkraftmaschine ausgebildet, die in Kraft-Wärme-Koppelung betrieben wird. Die Brennkraftmaschine 12 treibt hierbei einen Generator G zur Erzeugung elektrischer Energie an. Die im Abgas enthaltene Wärmeenergie wird mit Hilfe eines Abgaswärmetauschers WT einer Wärmespeichereinheit o. dgl. (nicht dargestellt) zugeleitet, die bspw. zur Warmwasserbereitung oder zum Betrieb von Heizkörpern dienen kann.The single figure shows a basic circuit diagram of an arrangement of a particle filter according to the invention in the exhaust line of an internal combustion engine 12 , for example part of a cogeneration plant 10 can be. Here is the internal combustion engine 12 preferably designed as a diesel internal combustion engine, which is operated in cogeneration. The internal combustion engine 12 drives a generator G to generate electrical energy. The heat energy contained in the exhaust gas is fed with the aid of an exhaust gas heat exchanger WT to a heat storage unit or the like (not shown), which can be used, for example, for hot water preparation or for the operation of radiators.

Das aus dem Abgaswärmetauscher WT entweichende abgekühlte Abgas 14 kann je nach Betriebsmodus und -bedingungen der Brennkraftmaschine 12 störende Rußanteile in Partikelform enthalten, die im erfindungsgemäßen Partikelfilter 16 zumindest teilweise abgeschieden werden können. Hierzu werden die Abgase 14 durch den teilweise mit Wasser gefüllten Behälter 18 geleitet. Die Abgase 14 der Brennkraftmaschine 10 strömen durch einen rohrförmigen Abgaseinlass 20 und werden in den Behälter 18 geleitet, der bis zu einer Überlaufmündung eines Kondensatüberlaufs 24 mit Wasser 26 gefüllt ist. Die Mündung des Abgaseinlasses 20 liegt unterhalb des Wasserniveaus, vorzugsweise in Nähe eines Behälterbodens 28.The cooled exhaust gas escaping from the WT exhaust gas heat exchanger 14 can vary depending on the operating mode and conditions of the internal combustion engine 12 contain disturbing soot particles in particle form in the particle filter according to the invention 16 can be deposited at least partially. For this, the exhaust gases 14 through the container, which is partially filled with water 18 directed. The exhaust gases 14 the internal combustion engine 10 flow through a tubular exhaust gas inlet 20 and are in the container 18 passed to an overflow mouth of a condensate overflow 24 with water 26 is filled. The mouth of the exhaust gas inlet 20 is below the water level, preferably near a tank bottom 28 ,

Das Abgas 14 entweicht innerhalb des wassergefüllten Bereichs und steigt in Richtung entgegen der Schwerkraft in einen oberen Bereich des Behälters 18, der nicht mit Wasser 26 gefüllt ist, da er oberhalb der Überlaufmündung 22 liegt. Die gereinigten Abgase 32 werden über einen rohrförmigen Abgasauslass 30 nach außen geführt und können anschließend nach oben oder seitlich aus dem Behälter 18 entweichen. Der Abgasauslass 30 steht vorzugsweise mit einem Auspuff oder einem Kamin (nicht dargestellt) in Verbindung, der die gereinigten Abgase 32 nach außen in die Atmosphäre entweichen lässt.The exhaust gas 14 escapes within the water-filled area and rises in the counter gravity direction to an upper area of the container 18 who is not using water 26 is filled because it is above the overflow mouth 22 lies. The cleaned exhaust gases 32 are through a tubular exhaust outlet 30 led outwards and can then be moved upwards or out of the container 18 escape. The exhaust outlet 30 is preferably connected to an exhaust pipe or a chimney (not shown) which contains the cleaned exhaust gases 32 lets it escape into the atmosphere.

Das im Abgas 14 enthaltene Kondensat führt nach einiger Zeit zu einer Vermehrung des Wassers im Behälter. Bei steigendem Wasserstand wird dieses Kondensat durch den Überlauf 24 nach außen abgeleitet, beispielsweise in einen Tank oder in eine Kanalisation. Hierzu kann ggf. ein automatisch oder manuell betätigtes Sperrventil 34 in der Überlaufleitung vorgesehen sein. Der Behälter 18 kann transparent sein, so dass sich jederzeit der Wasserstand ablesen lässt. Es kann auch ein Schauglas vorhanden sein, der eine Kontrolle des Wasserstandes erlaubt. Ein transparenter Behälter kann bspw. aus Kunststoff- oder Mineralglas bestehen. Ein intransparenter Behälter kann ebenfalls aus Kunststoff oder aber aus Metallblech o. dgl. bestehen.That in the exhaust 14 The condensate contained leads to an increase in the water in the tank after some time. When the water level rises, this condensate is discharged through the overflow 24 drained to the outside, for example into a tank or into a sewage system. For this purpose, an automatically or manually operated shut-off valve can be used 34 be provided in the overflow line. The container 18 can be transparent so that the water level can be read at any time. There may also be a sight glass that allows the water level to be checked. A transparent container can consist, for example, of plastic or mineral glass. An opaque container can also consist of plastic or of sheet metal or the like.

Das zweckmäßige Behältervolumen richtet sich nach der Größe der Brennkraftmaschine und kann bspw. zwischen ca. 1 dm³ und 10 ... 20 dm³ liegen. Bei größeren Brennkraftmaschinen kann auch ein noch größeres Behältervolumen sinnvoll sein.The appropriate container volume depends on the size of the internal combustion engine and can be, for example, between approximately 1 dm ³ and 10 ... 20 dm ³ . In the case of larger internal combustion engines, an even larger container volume can also make sense.

Das Wasser im Behälter bindet feste Partikel, die bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei einer Dieselbrennkraftmaschine als Rußpartikel im Abgas mitgeführt werden. Das Wasser führt zudem zu einer Schalldämmung der Verbrennungsgeräusche und kann ggf. zu einer weiteren Kühlung der aus einem Wärmetauscher kommenden Abgase beitragen, wenn dies gewünscht ist. Um die Schalldämpfung zu verbessern, weist das nach unten führende Mündungsrohr 36 des Abgaseinlasses 20 eine Reihe von Durchbrüchen auf, durch die Teile des Abgases strömen. Ggf. kann das Mündungsrohr 36 auch unten verschlossen sein, so dass das gesamte Abgas durch die Durchbrüche strömt.The water in the container binds solid particles which are carried as soot particles in the exhaust gas in an internal combustion engine, in particular in a diesel internal combustion engine. The water also leads to sound insulation of the combustion noises and can, if necessary, contribute to further cooling of the exhaust gases coming from a heat exchanger. In order to improve sound absorption, the muzzle tube leads downwards 36 the exhaust gas inlet 20 a series of breakthroughs through which parts of the exhaust gas flow. Possibly. can the muzzle tube 36 also be closed at the bottom so that the entire exhaust gas flows through the openings.

Die zusätzliche Abgaskühlung kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die vom Abgaswärmetauscher WT kommenden Abgase 14 noch nicht ausreichend abgekühlt sind, um in Kunststoffleitungen geführt zu werden. Auch können mit der Abgaskühlung ggf. Grenzwerte für eine Brennwerttechnik erreicht werden.The additional exhaust gas cooling can be particularly advantageous if the exhaust gases coming from the exhaust gas heat exchanger WT 14 have not yet cooled sufficiently to be guided in plastic pipes. Limits for condensing technology can also be achieved with exhaust gas cooling.

Claims

Arrangement for cleaning exhaust gases ( 14 ) an internal combustion engine ( 12 ), in particular a diesel internal combustion engine, which is operated in a cogeneration, with a partially with water ( 26 ) filled container ( 18 ), in which an exhaust gas inlet below the water level ( 20 ) opens and from which an exhaust gas outlet (above the water level) 30 ) leads.

Arrangement according to claim 1, with a condensate overflow ( 24 ), whose mouth area is above the mouth area of the exhaust gas inlet ( 20 ) lies.

Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the exhaust gas inlet ( 20 ) and the exhaust outlet ( 30 ) is designed as a tube.

Arrangement according to claim 3, wherein the exhaust gas inlet ( 20 ) has several openings in the pipe wall, each of which is below the water level.

Arrangement according to one of the preceding claims, in which the container ( 18 ) is at least partially transparent.

Arrangement according to one of the preceding claims, in which the container ( 18 ) has a sight glass.

Exhaust gas purification processes ( 14 ) an internal combustion engine ( 12 ) with an arrangement according to one of claims 1 to 6, in which the exhaust gases ( 14 ) with the separation of particles contained in it through a water bath of a water-filled container ( 18 ) are managed.

The method of claim 7, wherein the noise emissions the internal combustion engine are damped.