DE102008047201A1 - Synthesis gas producing method for internal combustion engine in e.g. public area, involves cleaning synthesis gas from tar- and dust particles, and compressing cleaned synthesis gas in compressor for synthesis gas injection into engine - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Produktion von Synthesegas für eine Verbrennungskraftmaschine und zu deren Betreiben, insbesondere zur dezentralen Erzeugung von Strom und Wärme.The The invention relates to a process for the production of synthesis gas for an internal combustion engine and for its operation, in particular for the decentralized generation of electricity and heat.
Gemäß der
Gemäß der
Bei diesen Vergasungsanlagen ist für einen technisch einwandfreien Betrieb ein definierter, nicht wechselnder Brennstoff erforderlich. Sie können insofern nicht direkt variabel mit wechselnden, heterogenen organischen Brennstoffen betrieben werden. Zudem muss durch spezielle Maßnahmen verhindert werden, dass sich Teerablagerungen im Brennraum des Gasmotors bilden.at These gasification plants is for a technically flawless Operation requires a defined, non-changing fuel. You can not directly variable with changing, insofar operated heterogeneous organic fuels. In addition, must be prevented by special measures Tar deposits in the combustion chamber of the gas engine form.
Zur Behebung dieser Nachteile bezweckt die vorliegende Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Verwertung von jeglicher denkbarer Biomasse bzw. aufbereiteten organischen Abfällen als Material zur Herstellung eines Brenngases zum Betrieb von Gasmotoren, wobei derartige Materialien bisher in reinen Vergasungsanlagen der Vergasung nicht zugänglich waren. Die Gasmotoren sollen gemäß einer weiteren Aufgabe in effizienten, dezentralen Energieerzeugungsanlagen ab einer Leistung von 500 kWel, oder auch unter gleichzeitiger Wärmeauskopplung betreibbar sein.to To remedy these disadvantages, the present invention aims at Creation of a process for the recovery of any conceivable Biomass or treated organic waste as material for producing a fuel gas for the operation of gas engines, wherein Such materials so far in pure gasification gasification were not accessible. The gas engines should according to a Another task in efficient, decentralized power generation plants from a power of 500 kWel, or with simultaneous heat extraction be operable.
Es soll unter Fortbildung der Aufgaben auch bei speziellen Gasmotoren deren Betrieb mit dem durch Vergasung hergestellten Brenngas und mit bei dessen Herstellung anfallenden Ölen, Kondensaten und Teeren möglich sein.It is to continue training the tasks also for special gas engines their operation with the fuel gas produced by gasification and with oils obtained during its production, condensates and tars are possible.
Zielsetzung ist es, ein Verfahren zur dezentralen Energieerzeugung zu realisieren, bei dem die Verbrennungskraftmaschine mit Pyrolysegas, Pyrolyseöl, Teer, Produktgas, Synthesegas oder einer Mischung aus diesen Bestandteilen betrieben werden kann. Hierbei kommt eine Technik zur Produktion von hochwertigem Synthesegas aus festen und/oder flüssigen organischen Brennstoffen, insbesondere Biomasse jeglicher Art, zum Einsatz.objective is to realize a process for decentralized power generation, in which the internal combustion engine with pyrolysis gas, pyrolysis oil, Tar, product gas, synthesis gas or a mixture of these constituents can be operated. Here comes a technique for production of high quality syngas from solid and / or liquid organic fuels, in particular biomass of any kind, for Commitment.
Erfindungsgemäß wird die eingangs genannte Aufgabe durch das Verfahren zur Herstellung eines Synthesegases aus einem in einem Pyrolysereaktor hergestellten Pyrolysegas und einem durch Vergasung erzeugten Produktgas gemäß Anspruch 1 gelöst.According to the invention the object mentioned by the method for production a synthesis gas from a produced in a pyrolysis reactor Pyrolysis gas and a product gas produced by gasification according to claim 1 solved.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der Brennstoff, z. B. gemischte organische Abfälle, auch aussortierter und getrennter Hausmüll, aber vorzugsweise Biomasse jeglicher Art bis hin zu Schweine-, Rinder- und Hühnermist, aufbereitet und in der ersten Stufe einer Pyrolyseanlage zugeführt wird.The inventive method for operating a Internal combustion engine is characterized in that the fuel, z. B. mixed organic waste, also sorted out and separate household waste, but preferably any biomass Species to pork, beef and chicken manure, prepared and supplied in the first stage of a pyrolysis plant becomes.
Der in der Pyrolyse entstehende Pyrolysekoks wird zu einem Produktgas vergast.Of the pyrolysis coke produced in the pyrolysis becomes a product gas gassed.
Da die Pyrolyse ein exothermes Verfahren ist, wird dem Pyrolysereaktor die erforderliche thermische Energie in Form von Wärme in der ersten Stufe (< 300°C–450°C) durch das Motorenabgas des anzutreibenden Verbrennungsmotors und in der zweiten Stufe direkt oder indirekt durch das heiße Produktgas aus dem Vergaser oder aber einer Direktfeuerung zugeführt. Das Einbringen der thermischen Energie kann, unterstützend oder allein, auch über einen Direkteintrag der heißen, aus dem Vergaser ausgetragenen Bettasche und dem Bettmaterial erfolgen. Die Pyrolysetemperatur liegt i. d. R. zwischen 400°C und 650°C.There pyrolysis is an exothermic process, the pyrolysis reactor the required thermal energy in the form of heat in the first stage (<300 ° C-450 ° C) by the engine exhaust of the driven internal combustion engine and in the second stage directly or indirectly by the hot Product gas from the carburetor or fed to a direct firing. The introduction of thermal energy can be supportive or alone, also via a direct entry of the hot, carried out of the carburetor bed pocket and the bedding material. The pyrolysis temperature is i. d. R. between 400 ° C and 650 ° C.
Das erzeugte Pyrolysegas (Heizwert > 15 MJ/Nm3) wird anschließend in einem Heißgaszyklon von mitgerissenen Staubpartikeln gereinigt.The generated pyrolysis gas (calorific value> 15 MJ / Nm 3 ) is then cleaned in a hot gas cyclone of entrained dust particles.
Aus dem Pyrolysekoks wird, vorzugsweise in einem stationären Wirbelschichtvergaser, ein niederkalorisches Produktgas (Heizwert < 10 MJ/Nm3) erzeugt und anschließend ebenfalls in einem Heißgaszyklon gereinigt. Die Vergasung ist ein endothermes Verfahren. Hier wird die zur Aufrechthaltung des Prozesses erforderliche Energie aus dem erzeugten Produktgasstrang entnommen. Anstelle der zugeführten, ebenfalls erforderlichen, Luft, kann wahlweise technischer Sauerstoff und/oder Dampf eingesetzt werden.From the pyrolysis coke, preferably in a stationary fluidized bed gasifier, a low-calorific product gas (calorific value <10 MJ / Nm 3 ) is generated and then likewise cleaned in a hot gas cyclone. Gasification is an endothermic process. Here, the energy required to maintain the process is taken from the generated product gas line. Instead of the supplied, also required, air, either technical oxygen and / or steam can be used.
Pyrolyse- und Produktgas werden nach der jeweiligen Reinigung und Kühlung zu Synthesegas vermischt. In einem Gaswäscher erfolgt die Reinigung von Teeren und weiteren Staubpartikeln. Dabei wird das ca. 300°C heiße Synthesegas bis auf ca. 40° heruntergekühlt. Als Waschflüssigkeit wird vorzugsweise Pflanzenöl eingesetzt. Wenn das Waschöl gesättigt ist, wird es in einer Zentrifuge gereinigt und vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, gemeinsam mit dem Pyrolyseöl, Kondensat und Teer aus dem Elektrofilter in einem Homogenisator aufgearbeitet. Dabei werden mit einem speziellen physikalischen Verfahren langkettige Moleküle verkürzt. Dies hat zur Folge, dass das Waschöl mit dem Pyrolyseöl und/oder dem Pyrolysekondensat homogen gemischt und als Pilotöl in der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden kann.pyrolysis and product gas after each cleaning and cooling mixed to synthesis gas. In a gas scrubber is the Cleaning of tars and other dust particles. The approx. 300 ° C hot syngas cooled down to about 40 °. The washing liquid is preferably vegetable oil used. When the wash oil is saturated, it will purified it in a centrifuge and preferably, but not exclusively, together with the pyrolysis oil, condensate and tar from the Elaborated electrostatic precipitator in a homogenizer. It will be shortened long-chain molecules with a special physical procedure. This has the consequence that the wash oil with the pyrolysis oil and / or the pyrolysis condensate mixed homogeneously and as a pilot oil can be used in the internal combustion engine.
Nachdem das Gas so gereinigt wurde, durchläuft es zusätzlich einen elektrostatischen Teerfilter, in dem letzte verbliebene Verunreinigungen entfernt werden. Auf diese Weise von Teer und Staubpartikeln befreit, wird das Synthesegas hoch verdichtet (> 200 bar) einer Verbrennungskraftmaschine zugeführt, wobei das verdichtete Gas über einen separaten Injektor direkt in den Brenn raum eingedüst wird. Die Verbrennungsluft wird über einen eigenen Kanal in den Motor eingebracht.After this the gas has been so purified, it also goes through it an electrostatic tar filter, in the last remaining impurities be removed. In this way freed of tar and dust particles, the synthesis gas is highly compressed (> 200 bar) an internal combustion engine supplied, wherein the compressed gas via a separate injector is injected directly into the combustion chamber. The combustion air is via a separate channel in the Engine introduced.
Als Verbrennungskraftmaschine kommen vorzugsweise langsam laufende Zweitakt-Zündstrahlmotoren zum Einsatz, jedoch ist der Einsatz von anderen Motortypen ebenfalls möglich.When Combustion engine are preferably slow-running two-stroke Zündstrahlmotoren However, the use of other engine types is also used possible.
Vorzugsweise können in der Vergasungsstufe technischer Sauerstoff oder Wasserdampf (H2O) eingedüst werden. Durch die Sauerstoffeindüsung in der Vergasungsstufe wird der N2-Anteil im Synthesegas stark reduziert. Der Heizwert Hu steigt auf über 8,0 MJ/Nm3 Synthesegas. Hauptbestandteile sind CO, H2, CO2, CH4 und in kleinen Mengen andere Gase. Hierdurch verringert sich die produzierte Synthesegasmenge, sodass die nachfolgenden Vorrichtungen zur Kühlung, Reinigung, Verdichtung und Speicherung kleiner dimensioniert werden können.Preferably, technical oxygen or water vapor (H 2 O) can be injected into the gasification stage. By the oxygen injection in the gasification stage, the N 2 content in the synthesis gas is greatly reduced. The calorific value Hu rises to more than 8.0 MJ / Nm 3 synthesis gas. Main constituents are CO, H 2 , CO 2 , CH 4 and in small quantities other gases. This reduces the amount of synthesis gas produced, so that the following devices for cooling, cleaning, compression and storage can be dimensioned smaller.
Ebenfalls optional können im Normalbetrieb CO2, H2 und CO aus gewaschen und anderweitig verwendet werden, z. B. zur Verflüssigung. Aus der Reduktion ergeben sich Vorteile hinsichtlich der auszulegenden Dimensionen der Komponenten. So können diese auf Grund des geringeren Volumens kleiner ausgelegt werden.Also optional, CO 2 , H 2 and CO may be washed out and otherwise used in normal operation, e.g. B. for liquefaction. The reduction results in advantages in terms of the dimensions of the components to be designed. So they can be made smaller due to the smaller volume.
Die Vorteile der ErfindungThe advantages of the invention
- a) Bei reinen Vergasungsanlagen ist für einen technisch einwandfreien Betrieb ein definierter, nicht wechselnder Brennstoff erforderlich. Die Pyrolyseanlage kann variabel mit wechselnden, heterogenen organischen Brennstoffen betrieben werden. Erzeugt werden in verschiedenen Anteilen hauptsächlich Pyrolysegas, Pyrolysekoks, Pyrolyseöl und Teer. Der Pyrolysekoks wird in einem zweiten Schritt in einem Vergaser vergast.a) In pure gasification plants is for a technically flawless operation a defined, non-changing Fuel required. The pyrolysis plant can be variable with alternating, heterogeneous organic fuels are operated. Are produced in different proportions mainly Pyrolysis gas, pyrolysis coke, pyrolysis oil and tar. The pyrolysis coke is gasified in a second step in a gasifier.
- b) Einsatz von jeglicher denkbarer Biomasse bzw. aufbereiteten organischen Abfällen als Brennstoff in effizienten, dezentralen Energieerzeugungsanlagen ab einer Leistung von 500 kWel, auch mit Wärmeauskopplungb) Use of any conceivable biomass or treated organic waste as fuel in efficient, decentralized power generation plants with an output of 500 kW el , even with heat extraction
- c) Entsorgung von Problemstoffen wie z. B. Hühnermist oder ähnlichem und umfangreiche nachhaltige Vermeidung von Umweltbelastung.c) disposal of problematic substances such. B. chicken manure or similar and extensive sustainable avoidance of environmental pollution.
- d) Umweltschonende Lösung für Entsorgungsprobleme und Reduzierung von Entsorgungskosten, da Reststoffe mineralisch sind und max. 2–3% des eingesetzten Brennstoffes ausmachen.d) Environmentally friendly solution for disposal problems and reduction of disposal costs, as residuals mineral are and max. 2-3% of the fuel used.
- e) Produktion von hochqualitativen Synthesegas, zusammengesetzt aus Pyrolyse und Produktgas mit einem Heizwert von > 10 kJ/Nm3. Insbesondere bei Einsatz von technischem Sauerstoff anstelle von Luft in der Vergasungsstufe wird der N2-Anteil erheblich gesenkt. Dadurch ergibt sich eine Verringerung der zu kühlenden, reinigenden, verdichtenden und, optional, speichernden Synthesegasmenge sowie eine Erhöhung des Systemwirkungsgrades.e) Production of high-quality synthesis gas, composed of pyrolysis and product gas with a calorific value> 10 kJ / Nm 3 . In particular, when using technical oxygen instead of air in the gasification stage, the N 2 content is considerably reduced. This results in a reduction in the amount of syngas to be cooled, cleaned, compressed and, optionally, stored and an increase in the system efficiency.
- f) Durch die aufwändige Gasreinigung und insbesondere Umgehung von Turbolader und Ladeluftkühler, werden Ablagerungen von Staub und Kondensation von Teeren nahezu vollkommen vermieden.f) Due to the complex gas purification and in particular Bypassing of turbocharger and intercooler, deposits of dust and condensation of tars almost completely avoided.
- g) Verwendung vom Pyrolyseöl, Kondensat und Teer als Zündöl für das Synthesegas. Daher auch kein Entsorgungsaufwand.g) Use of pyrolysis oil, condensate and tar as Ignition oil for the synthesis gas. Therefore too no disposal costs.
Ausführungsbeispielembodiment
Der
Verfahrensablauf und die wesentlichen Anlagenkomponenten sind in
-
Brennstofftrockner (
1 )Fuel dryer (1 )
Der
nach der Anlieferung in einem Schredder auf die gewünschte
Korngröße zerkleinerte Brennstoff wird in einem
Trockner (
Aus dem Trockner wird der Brennstoff mittels Förderschnecke oder Förderband in einen Brennstoffvorlagebehälter für den Pyrolysereaktor gefördert.Out The dryer is fuel by means of screw conveyor or conveyor belt in a fuel storage tank promoted for the pyrolysis reactor.
Die Aufbereitung des Eingangsbrennstoffes ist daher wichtig, da hiervon die Gasqualität und der Kaltgaswirkungsgrad maßgeblich beeinflusst wird.The Preparation of the input fuel is therefore important because of this the gas quality and the cold gas efficiency significantly being affected.
-
Pyrolysereaktor (
2 )Pyrolysis reactor (2 )
Die
Pyrolyse erfolgt vorzugsweise in einem zweistufigen Drehrohrpyrolysereaktor
(
Die Pyrolyseanlage kann mit wechselnden Brennstoffen (allen denkbaren organischen kohlenstoffhaltigen Materialien, z. B. organischen Abfällen) betrieben werden und benötigt thermische Energie von außen (exothermes Verfahren). Erzeugt werden in verschiedenen Anteilen hauptsächlich Pyrolysekoks, Pyrolyseöl und Pyrolysegas.The Pyrolysis plant can with changing fuels (all conceivable organic carbonaceous materials, e.g. Organic waste) be operated and requires thermal energy from the outside (exothermic Method). Are produced in different proportions mainly Pyrolysis coke, pyrolysis oil and pyrolysis gas.
In
der ersten Stufe wird die thermische Energie in Form von Wärme über
das Motorenabgas zugeführt. In der zweiten Stufe wird vorzugsweise
das Produktgas (ca. 950°C) aus der Vergasung direkt oder über
Wärmetauscher zur weiteren Erhöhung der Pyrolysetemperatur
eingesetzt. Auch eine Direktfeuerung oder der Eintrag von thermischer
Energie in Form von heißer Bettasche und Bettmaterial aus
dem Vergaser ist möglich. Hierfür ist ein Lager
(
2.1. Pyrolysekoks2.1. pyrolysis coke
Der
Pyrolysekoks, der in der Hauptsache aus reinem Kohlenstoff besteht,
wird vorzugsweise aus dem Pyrolysereaktor in einen Vorlagebehälter
(
2.2. Pyrolyseöl2.2. pyrolysis
Das
Pyrolyseöl wird aufgefangen und dem Zündöl
für den Motor beigemischt und/oder direkt in den Vergaser
(
2.3. Pyrolysegas2.3. pyrolysis
Das
Pyrolysegas wird nach einer Grobreinigung in einem Heißgaszyklon
(
-
Heißgaszyklon Pyrolysegasstrom (
3 )Hot gas cyclone pyrolysis gas stream (3 )
In dem Heißgaszyklon werden im Gasstrom mitgerissene Staubpartikeln mit einer Korngröße > 0,1 mm ausgeschleust. Dadurch wird u. a. der abrasive Effekt im Gasstrom gemindert und das vorzeitige Verstopfen der Wärmetauscher verhindert.In the hot gas cyclone in the gas stream entrained dust particles with a particle size> 0.1 mm discharged. As a result, inter alia, the abrasive effect is reduced in the gas stream and prevents the premature clogging of the heat exchanger.
-
Gaskühler (
4 )Gas cooler (4 )
In
dem Wärmetauscher wird das Pyrolysegas von ca. 580°C
auf ca. 300°C abgekühlt. Die dabei ausgekoppelte
thermische Energie wird zur Erzeugung von Dampf genutzt, der wiederum
eine Dampfturbine (
-
Druckerhöhungsgebläse (
5 )Booster blower (5 )
Das Druckerhöhungsgebläse dient zum Ausgleich des Druckverlustes in der Gasleitung und den Apparaten. Außerdem kann der Pyrolysegasstrang beim Zusammenführen mit dem Produktgasstrang genauer reguliert werden.The Booster blower is used to compensate for Pressure loss in the gas line and the apparatus. Furthermore can the Pyrolysegasstrang when merging with the Product gas train to be regulated more precisely.
-
Brennstoffvorlage Vergaser (
6 )Fuel template carburettor (6 )
In
diesem Behälter wird der aus dem Pyrolysereaktor ausgetragene
Pyrolysekoks (PK) aufgefangen und zwischengelagert. Der PK ist homogen
und besteht aus nahezu 100% Kohlenstoff. Damit ist er ein hervorragender
Brennstoff für den Vergasungsreaktor (
-
Vorlagebehälter für Bettmaterial (
7 )Storage container for bedding material (7 )
In diesem Behälter wird das Material für die Ausbildung eines Wirbelschichtbettes aufbewahrt. Das Bettmaterial ist i. d. R. Dolomit oder ein ähnlicher Kalkstein. Durch Veränderung der Zusammensetzung des Bettmaterials werden bei Bedarf katalytische Wirkungen im Vergasungsprozess erreicht.In This container is the material for training a fluidized bed stored. The bedding is i. d. R. dolomite or a similar limestone. By change If necessary, the composition of the bed material becomes catalytic Effects achieved in the gasification process.
-
Atmosphärischer Vergaser (
8 )Atmospheric carburetor (8th )
Zur
Vergasung wird hier ein atmosphärischer Vergaser, vorzugsweise
ein stationärer Wirbelschichtvergaser mit gestufter Luftzuführung,
der aufgrund der intensiven Durchmischung optimale Bedingungen für
die erwarteten Gas-/Feststoff-Reaktionen liefert, einge setzt. Die
Vergasung erfolgt autotherm mit Luft bei einer Temperatur von mindestens
900°C, zu deren Erreichen und Aufrechterhaltung ein Teil
des zur Vergasung eingesetzten Brennstoffs verbrannt bzw. teilverbrannt
wird. Die zur Fluidisierung und Vergasung erforderliche Luft wird
durch gleichmäßig im unteren Primärboden
und oberen Sekundärboden des Vergasers verteilte Düsen mit
Hilfe eines Zuluftgebläses in den Vergasungsraum eingetragen.
Optional ist hier der Einsatz von, in einem Sauerstoffgenerator
(
Zur
Kontrolle der Vergasungstemperatur und zur Homogenisierung des Produktgases
wird eine geregelte Teilmenge I des abgeführten Produktgases
nach Entstaubung (
Der Betrieb des Vergasers erfolgt weitgehend frei von Störungen bedingt durch inhomogenen Brennstoff, da hier hauptsächlich Pyrolysekoks als Brennstoff eingesetzt wird.Of the Operation of the carburetor is largely free of interference due to inhomogeneous fuel, as here mainly Pyrolysis coke is used as fuel.
-
Heißgaszyklon (
9 ) – für ProduktgasstromHot gas cyclone (9 ) - for product gas flow
Nach dem Abhitzekessel wird das Synthesegas in einem Heißgas-Zyklonabscheider entstaubt. Dabei werden im Gasstrom mitgerissene Staubpartikeln mit einer Korngröße > 0,1 mm ausgeschleust. Dadurch wird u. a. der abrasive Effekt im Gasstrom gemindert und das vorzeitige Verstopfen der Wärmetauscher vermieden.To the waste heat boiler is the synthesis gas in a hot gas cyclone separator dusted. This entrained in the gas stream dust particles discharged with a particle size> 0.1 mm. This will u. a. the abrasive effect in the gas stream diminished and the premature Clogging of the heat exchanger avoided.
-
Rezigas Vorwärmer (
10 )Rezigas preheater (10 )
Ein Teil des Produktgases wird rezirkuliert, d. h., es wird wieder in den Vergaser zurückgeführt, um den thermischen Prozess aufrecht zu halten. In dem Rezigas Vorwärmer erfolgt eine Temperaturerhöhung auf der Rezigas Seite bzw. der zum Vergaser rezirkulierenden Teilmenge des Produktgases und eine Abkühlung im Hauptgasstrom.One Part of the product gas is recirculated, i. h., it will be back in the carburetor returned to the thermal Process to uphold. In the Rezigas preheater takes place a temperature increase on the Rezigas side or the to the carburetor recirculating subset of the product gas and a Cooling in the main gas stream.
-
Luftvorwärmer (
11 )Air preheater (11 )
Hier wird die hohe Wärme im Produktgasstrom genutzt, um die Temperatur der für die Vergasung erforderlichen Luftmenge zu erhöhen und dabei die Effizienz im Vergaser zu steigern.Here the high heat in the product gas flow is used to control the Temperature of air required for gasification increase while increasing the efficiency in the carburetor.
-
Schlauchfilter (
12 )Bag filter (12 )
Dieser Filter ist hochtemperaturbeständig und dient der Abscheidung der im Produktgasstrom verbliebenen feinen Staubpartikel. Der abgeschiedene Feinstaub wird in einem geschlossenen Container gesammelt und entsorgt. (Flugasche)This Filter is resistant to high temperatures and is used for deposition the remaining in the product gas stream fine dust particles. The secluded Fine dust is collected in a closed container and disposed of. (Fly ash)
-
Gaskühler (
13 )Gas cooler (13 )
In diesem Gaskühler wird die Temperatur des Produktgases auf ca. 300°C abgesenkt. Bei dieser Temperatur sind die im Gas enthaltenen Teerpartikel noch nicht auskondensiert.In This gas cooler is the temperature of the product gas lowered about 300 ° C. At this temperature are in the Gas contained tar particles not yet condensed.
-
Rezigas Gebläse (
14 )Rezigas Blower (14 )
Ein Teil des erzeugten Produktgases wird zur Aufrechthaltung des thermischen Prozesses im Vergaser vom Hauptgasstrang abgezweigt und in den Vergaser zurückgeführt. Die Rückführung erfolgt über das Rezigas Gebläse.One Part of the generated product gas is used to maintain the thermal Process in the carburetor branched off from the main gas line and into the carburetor recycled. The return via the Rezigas blower.
-
Produktgas Druckerhöhungsgebläse (
15 )Product gas booster blower (15 )
Das Druckerhöhungsgebläse dient zum Ausgleich des Druckverlustes in der Gasleitung und den Apparaten. Außerdem kann der Pyrolysegasstrang beim Zusammenführen mit dem Produktgasstrang genauer reguliert werden.The Booster blower is used to compensate for Pressure loss in the gas line and the apparatus. Furthermore can the Pyrolysegasstrang when merging with the Product gas train to be regulated more precisely.
-
Synthesegaswäscher (
16 )Syngas scrubber (16 )
Das zu reinigende Produktgas und Pyrolysegas wird über eine Sammelleitung dem Synthesegaswäscher zugeführt. Der Wäscher besteht aus einem Strahlgaswäscher mit einem nach geschalteten Entspannungsbehälter und einen Tropfenabscheider. Die Auswaschung erfolgt über einen Waschflüssigkeitskreislauf. Im Strahlgaswäscher wird ein Unterdruck von etwa 5 mbar erzeugt. Reicht dieser Unterdruck für die Absaugung aus, so kann auf einen Ventilator verzichtet werden.The to be cleaned product gas and pyrolysis gas is a Manifold fed to the synthesis gas scrubber. The scrubber consists of a jet scrubber with a downstream relaxation tank and a Droplet. The leaching takes place via a washing liquid circuit. in the Jet gas scrubber is a negative pressure of about 5 mbar generated. If this negative pressure is sufficient for the extraction, it can to dispense with a fan.
Im Kolonnensumpf wird Pflanzenöl vorgelegt und damit die Prozessgasreinigung über den Waschkreislauf realisiert. Entsprechend der sich einstellenden Konzentration an Stäuben wird der Waschkreislauf beladen und über die Förderpumpe automatisch aus-gekreist und der Kolonnensumpf neu befüllt. Der Prozess kann auch kontinuierlich gestaltet werden. Zur Wärmeabführung wird ein Kühler im Waschkreislauf installiert, der mit Kühlwasser 25°C betrieben wird.in the Bottom of the column is submitted to vegetable oil and thus the process gas purification over realized the washing cycle. According to the self-adjusting Concentration of dusts the washing cycle is loaded and automatically circled out via the feed pump and the column sump refilled. The process can also be designed continuously. For heat dissipation a cooler is installed in the wash cycle with Cooling water 25 ° C is operated.
Das gereinigte Prozessgas verlässt den Wäscher mit einer Temperatur von etwa 40°C, die dem Taupunkt unter diesen Bedingungen entspricht. Die durch die Temperaturabkühlung von 300°C auf 40°C abgeführte Wärme wird in einem Wärmetauscher ausgeschleust und als Prozesswärme zur Erwärmung von Kondensat usw. eingesetzt.The cleaned process gas leaves the scrubber a temperature of about 40 ° C, the dew point below meets these conditions. Which by the temperature cooling heat removed from 300 ° C to 40 ° C is discharged in a heat exchanger and as process heat for heating condensate, etc. used.
Die Anlage besitzt einen Steuerkasten, von dem der automatische Betrieb sichergestellt wird. Die komplette Anlage wird als Baugruppe geliefert und kann nach Anschluss der bauseitigen Leistungen sofort in Betrieb gesetzt werden, The Plant has a control box from which the automatic operation is ensured. The complete system is delivered as an assembly and can be put into operation immediately after connection of the on-site services be set
-
Frischöltank (
17 )Fresh oil tank (17 )
Dieser Tank dient zum Lagern des frischen Waschöls. Aus diesem Tank wird die aus dem Waschfluidtank als Zündöl entnommene Menge beladenes Öl mit frischem Öl aufgefüllt.This Tank is used to store the fresh wash oil. For this Tank is made from the wash fluid tank as ignition oil taken amount of loaded oil with fresh oil refilled.
-
Waschfluidtank (
18 )Wash fluid tank (18 )
Hier wird das das aus dem Gaswäscher aus geschleuste, beladene Waschfluid aufgefangen und gelagert. Aus diesem Tank werden jeweils die für die Gaswäsche und zum Einsatz als Zündöl benötigte Menge Fluid entnommen.Here This will be the load that has been thrown out of the gas scrubber Wash fluid collected and stored. For each tank will be for gas scrubbing and for use as ignition oil required amount of fluid removed.
-
Zündölaufbereitung (
19 )Ignition oil preparation (19 )
Hier
werden das beladene Waschfluid, das Pyrolyseöl, sowie Kondensat
zusammengeführt und zuerst in einem Separator von groben
Verunreinigungen gereinigt. Nach Zugabe von Teer aus dem Elektrofilter
(
-
Puffertank für Zündöl (
20 )Buffer tank for ignition oil (20 )
In diesem Tank wird das aufbereitete Zündöl gelagert.In This tank stores the processed ignition oil.
-
Teerelektrostatikfilter (
21 )Tar electrostatic filter (21 )
Das Teer-Elektrofilter besteht aus einem vertikal durchströmten Filterfeld mit rundem Querschnitt. Um eine gleichmäßige Gasströmung und somit optimale Abscheideleistung zu gewährleisten, wird das Rohgas vor Erreichen des Filterfeldes durch eine Gasverteilung geführt.The Tar electrostatic precipitator consists of a vertically flowed through Filter field with round cross section. To get a uniform Gas flow and thus ensure optimum separation efficiency, The raw gas is before reaching the filter field by a gas distribution guided.
Das Filterfeld besteht aus in Waben ausgeführten Niederschlagselektroden, zwischen denen die Sprühelektroden angeordnet sind. Die scharfkantigen Bandelektroden gewährleisten eine höchstmögliche Filterspannung mit optimaler Koronaentladung. Ein Verschleiß der Elektroden findet praktisch nicht statt.The Filter field consists of honeycomb precipitation electrodes, between which the spray electrodes are arranged. The sharp-edged ribbon electrodes ensure the highest possible Filter voltage with optimal corona discharge. A wear of Electrodes practically do not take place.
Das elektrische Sprühsystem wird von den Stützisolatoren getragen. Die Isolatorflächen werden, um Überschläge, besonders in den Anfahr- und Stillstandperioden zu vermeiden, ständig durch eine elektrische Begleitheizung trocken gehalten.The Electric spray system is made by the post insulators carried. The insulator surfaces are used to especially in the start-up and shutdown periods, constantly kept dry by an electric trace heating.
Zwischen den Sprüh- und Niederschlagselektroden liegt eine hohe Gleichspannung an. Durch das sich aufbauende elektrische Feld und den dabei, aus den scharfen Kanten der Sprühelektroden, austretenden Elektronen werden die abzuscheidenden Partikel ionisiert und von den Niederschlagselektroden angezogen. Hier geben sie ihre Ladung ab und lagern sich an die Elektroden an.Between The spray and precipitation electrodes is a high DC voltage on. By the building up electric field and the case, from the sharp edges of the discharge electrodes, exiting electrons, the particles to be deposited are ionized and attracted by the collecting electrodes. Here they give theirs Charge and attach to the electrodes.
Die Abreinigung des Filtersystems erfolgt über eine periodisch, wiederkehrend durchzuführende Heißdampfreinigung. Anschlussflansche sind am Filter vorgesehen. Die Reinigung muss, je nach Verschmutzungsgrad vom Betreiber geregelt werden.The Cleaning of the filter system takes place via a periodic, Repeatedly carried out hot steam cleaning. Connection flanges are provided on the filter. The cleaning needs, be regulated by the operator depending on the degree of contamination.
Das abgeschiedene Kondensatgemisch (Teer), welches von den Niederschlagselektroden abtropft, sammelt sich im unteren Bereich des Filters und wird über einen Tauchverschluss in ein bereitgestelltes Auffangbehältnis abgeleitetThe deposited condensate mixture (tar), which from the collecting electrodes drips, accumulates at the bottom of the filter and is over a dip closure in a provided catchment container derived
-
Synthesegaskompressor (
22 )Synthesis gas compressor (22 )
Das Synthesegas muss bei einem Zweitakt Zündstrahlmotors mit einem Druck von ca. 200 bar in den Brennraum eingeführt werden. In diesem Kompressor können bis zu 250 bar Druck aufgebaut werden.The Synthesis gas must with a two-stroke ignition jet engine with introduced a pressure of about 200 bar in the combustion chamber become. In this compressor can be up to 250 bar pressure being constructed.
-
Synthesesgasregelstrecke (
23 )Synthesis gas control system (23 )
Hier werden für den Motor optimierte Parameter des Synthesegases, wie z. B. Temperatur und Druck, überwacht und bei Bedarf geregelt.Here be optimized for the engine parameters of the synthesis gas, such as As temperature and pressure, monitored and if necessary regulated.
-
Separate Synthesegaseindüsung (
24 )Separate synthesis gas injection (24 )
Die separate Synthesegaseindüsung mit einem Druck von über 200 bar hat den großen Vorteil, dass es vor der Einbringung in den Motorraum zu keinerlei Kondensatbildung kommen kann. Das geschieht meistens bei der Mischung von Luft und Gas vor dem Turbolader. Hier kommt es dann regelmäßig zur Schichtbildung von Teeren und zusätzlich zur Verstopfung des Ladeluftkühlers. Das wird durch die direkte Einbringung des Gases in den Zylinder verhindert und es kommt zusätzlich zu einer besseren Ausregelung des Gasgemisches.The separate synthesis gas injection with a pressure of over 200 bar has the great advantage of being before the introduction in the engine compartment can come to any condensation. The This happens mostly when mixing air and gas in front of the turbocharger. Here it comes then regularly to the layer formation of tars and in addition to the blockage of the intercooler. This is achieved by the direct introduction of the gas into the cylinder prevented and in addition to a better regulation of the gas mixture.
-
Zündöleindüsung (
25 )Ignition oil injection (25 )
Hier wird das aufbereitete Öl separat als Zündöl in den Zylinder eingedüst.Here The treated oil is separated as ignition oil injected into the cylinder.
-
Lufteinlassschlitze (
26 )Air intake slots (26 )
Hier wird die über den Turbolader angesaugte Luft mit leichtem Überdruck eingebracht.Here is the air sucked in via the turbocharger with slight overpressure brought in.
-
Auslassventil (
27 )Exhaust valve (27 ) -
Turbolader (
28 )Turbocharger (28 ) -
Ladeluftkühler (
29 )Intercooler (29 ) -
Zündstrahlmotor (
30 )Ignition jet engine (30 )
Der Zündstrahlmotor (Dual-Fuel-Engine), auch Diesel-Gas-Motor genannt, basiert thermodynamisch auf dem Prinzip des Dieselprozesses. Er vereint die Vorteile der Dieselmotorentechnik mit der von Gas-Ottomotoren. So besitzen Zündstrahlmotoren neben der Dieseleinspritzung auch immer zusätzlich eine Gasregelstrecke wie beim Gas-Ottomotor und können daher wahlweise mit zwei Brennstoffen betrieben werden.Of the Jet engine (dual-fuel engine), also diesel-gas engine called thermodynamically based on the principle of the diesel process. It combines the advantages of diesel engine technology with those of gasoline engines. Thus have Zündstrahlmotoren in addition to the diesel injection Also always a gas control system as gas-Otto engine and therefore can optionally be operated with two fuels become.
Das Eindüsen von Zündöl ist deshalb erforderlich, da der Zündstrahlmotor keine Zündkerzen besitzt. Üblicherweise ist, abhängig vom Motor und Betriebsweise, ein Zündöleinsatz von 8% bis 20% erforderlich, damit der Gasanteil sicher gezündet wird.The Injecting of ignition oil is therefore necessary because the ignition jet engine has no spark plugs. Usually is, depending on the engine and mode of operation, a Zündöleinsatz from 8% to 20% is required, so that the gas fraction safely ignited becomes.
Wahlweise kann der Zündstrahlmotor mit verschiedenen Diesel/Gas Anteilen (20%:80%–100%:0%) betrieben werden. Das gute Teillastverhalten und der hohe el. Wirkungsgrad des Dieselmotors werden unverändert beibehalten.Optional can the jet engine with different diesel / gas shares (20%: 80% -100%: 0%). The good part load behavior and the high el. Efficiency of the diesel engine are unchanged maintained.
Im Falle eines Viertakt-Zündstrahl-Motors wird die Arbeitsenergie wie bei einem Ottomotor als Gas-Luft-Gemisch über das Ansaugsystem in der Zylinder eingebracht und lediglich die zum Zünden des Treibstoffgemisches benötigte Energie als Diesel eingedüst.in the Case of a four-stroke ignition jet engine becomes the working energy as in a gasoline engine as a gas-air mixture through the intake system placed in the cylinder and only to ignite of the fuel mixture required energy injected as diesel.
Bei einem Zweitakt-Zündstrahl-Motor wird lediglich die Luft über den Turbolader in den Brennraum des Zylinders gedrückt. Gas und Zündöl werden über jeweils separate Einspritzdüsen unter hohem Druck in den Brennraum eingebracht. Das hat den Vorteil, dass in Synthesegasen befindliche Partikel und Teere nicht vor der Einbringung in den Verbrennungsraum an Rohrleitungen oder Apparaten kondensieren können. Zweitakt-Motoren haben in der Regel höhere elektrische Wirkungsgrade als Viertakt-Motoren.at a two-stroke ignition jet engine is only the air over pressed the turbocharger into the combustion chamber of the cylinder. Gas and ignition oil are each separate Injectors introduced under high pressure into the combustion chamber. This has the advantage that in synthesis gases located particles and tars not before being introduced into the combustion chamber on pipelines or apparatus can condense. Have two-stroke engines usually higher electrical efficiencies than four-stroke engines.
Der Zündstrahlmotor hat den weiteren Vorteil, dass erheblich weniger Partikel ausgestoßen werden bei einem Diesel. Die Schadstoffbilanz bezogen auf CO2 und andere Abgaskomponenten ist ebenfalls sehr gut.The ignition jet engine has the further advantage that significantly fewer particles are emitted in a diesel. The pollutant balance with respect to CO 2 and other exhaust gas components is also very good.
Zündstrahlmotor-BHKW-Anlagen sind wie die Dieselmotor-BHKW-Anlagen uneingeschränkt für die Notstromversorgung in z. B. Krankenhäuser, Hotels, Flughäfen, Kaufhäuser, Sprinkleranlagen etc. zugelassen.Dual fuel CHP plant are like the diesel engine CHP plants without restriction for the emergency power supply in z. Hospitals, hotels, Airports, department stores, sprinkler systems, etc. allowed.
-
SCR- und Oxi-Kat (
31 )SCR and oxy-cat (31 )
Da es sich bei dem Motor um einen Zündstrahlmotor mit ca. 8% Zündölanteil handelt, muss zu Einhaltung der Stickstoffgrenzwerte gemäß TA-Luft ein SCR-Katalysator eingesetzt werden.There the engine is an ignition jet engine with approx. 8% ignition oil content, must be in compliance with the Nitrogen limits according to TA-Luft an SCR catalyst be used.
-
Elektrostatikfilter (
32 ) für das MotorabgasElectrostatic filter (32 ) for the engine exhaust
Das E-Filter dient in erster Linie als Staubfilter für das Abgas, um die Partikelemissionen unter die Werte der TA-Luft zu bringen.The E-filter serves primarily as a dust filter for the Exhaust gas to increase the particulate emissions below the levels of TA air bring.
-
Abgasschalldämpfer (
33 )Exhaust silencer (33 ) -
Abgaswärmetauscher (
34 )Exhaust gas heat exchanger (34 ) -
Schornstein (
35 )Chimney (35 ) -
Eintrag (
36 ) des Pyrolyseöls und Kondensats in Zündölaufbereitung (19 )Entry (36 ) of the pyrolysis oil and condensate in Zündölaufbereitung (19 ) -
Lager (
37 ) mit einer Eintragvorrichtung für Bettasche und Bettmaterial des Vergasers Camp (37 ) with an entry device for bed pocket and bed material of the carburettor
Optionale VorrichtungenOptional devices
-
50 . Sauerstoffgenerator (Optional)50 , Oxygen generator (optional) -
51 . Gaswäscher für Pyrolysegas (Optional)51 , Gas scrubber for pyrolysis gas (optional)
Das Pyrolysegas wird in diesem Wäscher von langkettigen Kohlenwasserstoffen, in Form von z. B. Teeren, durch auskondensieren gereinigt. Das Waschmedium ist wahlweise Wasser, Biodiesel, Pflanzenöl oder ein anderes Fluid biogenen Ursprungs. Bei Einsatz von Pflanzenöl oder Biodiesel als Waschflüssigkeit wird das beladene Fluid gemeinsam mit dem anfallende Öl, Teer oder Kondensat dem Zündöl für den Motor beigemischt.The Pyrolysis gas is used in this scrubber of long-chain hydrocarbons, in the form of z. As tars, purified by condensation. The washing medium is optional water, biodiesel, vegetable oil or another Fluid of biogenic origin. When using vegetable oil or Biodiesel as a washing liquid becomes the loaded fluid together with the resulting oil, tar or condensate Added ignition oil for the engine.
-
52 . CO2-Wäscher (Optional)52 , CO 2 scrubber (optional)
Optional kann das im Synthesegas enthaltene CO2 ausgewaschen und direkt in flüssiger Form oder gasförmig als Kohlensäure, als Trockeneis oder in Gewächshäusern als Wachstumsfördernde Maßnahme eingesetzt werden.Optionally, the CO 2 contained in the synthesis gas can be washed out and used directly in liquid form or in gaseous form as carbonic acid, as dry ice or in greenhouses as a growth-promoting measure.
Die Ausschleusung von Kohlendioxid aus dem Synthesegas hat den Vorteil, dass durch die Verringerung des Synthesegasvolumens um den Anteil von Kohlenmonoxid und Wasserstoff der energetische Aufwand für die Kompression des Gases auf über 200 bar verringert wird und. Außerdem hat das dem Motor zugeführte Gas bedingt durch den höheren Methananteil einen höheren Heizwert und verbrennt dadurch effizienter.The Extraction of carbon dioxide from the synthesis gas has the advantage that by reducing the synthesis gas volume by the proportion of carbon monoxide and hydrogen the energetic effort for the compression of the gas is reduced to over 200 bar and. In addition, the gas supplied to the engine due to the higher methane content a higher Calorific value and thereby burns more efficiently.
-
53 . Synthesegaskompressor (Optional)53 , Synthesis Gas Compressor (Optional) -
54 . Gasspeicher (Optional)54 , Gas storage (optional) -
55 . Synthesereaktor (Optional)55 , Synthesis Reactor (Optional)
Fischer-Tropsch-VerfahrenFischer-Tropsch process
Die von Professor Franz Fischer und Dr. Hans Tropsch vor über 80 Jahren entdeckte und zum Patent angemeldete Kohlenwasserstoffsynthese ist eine zweistufige Reaktionsfolge, mit der feste Brennstoffe wie Biomasse, Koks oder andere organische Stoffe in flüssige Treibstoffe wie Dieselkraftstoff und Benzin umgewandelt werden können. Dabei werden mit Hilfe von Metallkatalysatoren flüssige Kohlenwasserstoffe aus den Kohlenmonoxid- und Wasserstoffanteilen eines Synthesegases hergestellt. Die hierbei synthetisierten Kohlenwasserstoffe bestehen hauptsächlich aus flüssigen Alkanen, auch Paraffinöle genannt. Als Nebenprodukte fallen noch Olefine, Alkohole und feste Paraffine an.The by Professor Franz Fischer and Dr. med. Hans Tropsch before over 80 years of discovered and patent-pending hydrocarbon synthesis is a two-step reaction sequence that uses solid fuels such as Biomass, coke or other organic matter in liquid Fuels such as diesel fuel and gasoline can be converted. It will be with the help of metal catalysts liquid Hydrocarbons from the carbon monoxide and hydrogen fractions made of a synthesis gas. The hydrocarbons synthesized in this case consist mainly of liquid alkanes, also called paraffin oils. As by-products are still falling Olefins, alcohols and solid paraffins.
Das erforderliche Synthesegas lässt sich durch Pyrolyse bei 600°C und höher oder durch Vergasung mit Wasserdampf und/oder Sauerstoff bei Temperaturen oberhalb 900°C aus Biomasse, Koks oder anderen Kohlenstoffhaltigen organischen Stoffen erzeugen.The required synthesis gas can be added by pyrolysis 600 ° C and higher or by gasification with water vapor and / or oxygen at temperatures above 900 ° C Biomass, coke or other carbonaceous organic matter produce.
Die Ausschleusung von Wasserstoff und Kohlenstoff hat in dem vorgestellten System den weiteren Vorteil, dass durch die Verringerung des Synthesegasvolumens um den Anteil von Kohlenmonoxid und Wasserstoff der energetische Aufwand für die Kompression des Gases auf über 200 bar verringert wird und. Außerdem hat das dem Motor zugeführte Gas bedingt durch den höheren Methananteil einen höheren Heizwert und verbrennt dadurch effizienter.The Removal of hydrogen and carbon has been featured in the System has the further advantage that by reducing the synthesis gas volume to the share of carbon monoxide and hydrogen the energetic Effort for the compression of the gas over 200 bar is reduced and. Besides that has the engine supplied gas due to the higher methane content a higher calorific value and thereby burns more efficiently.
-
56 . Dampfturbine56 , steam turbine
Gasqualitäten
- 11
- Brennstofftrocknerfuel dryer
- 22
- Pyrolysereaktorpyrolysis reactor
- 33
- Heißgaszyklon (Pyrolysegasstrom)Hot gas cyclone (Pyrolysis gas)
- 44
- Gaskühlergas cooler
- 55
- DruckerhöhungsgebläseBooster fan
- 66
- Brennstoffvorlage für den Vergaserfuel template for the carburetor
- 77
- Vorlagebehälter für Bettmaterial des Vergasersstorage container for bed material of the carburetor
- 88th
- Atmosphärischer Vergaser (vorzugsweise stationärer Wirbelschichtvergaser)Atmospheric Carburetor (preferably stationary fluidized bed gasifier)
- 99
- Heißgaszyklon (Produktgasstrom)Hot gas cyclone (Product gas stream)
- 1010
- RezigasvorwärmerRezigasvorwärmer
- 1111
- Luftvorwärmerair preheater
- 1212
- SchlauchfilterBag filters
- 1313
- Gaskühlergas cooler
- 1414
- RezigasgebläseRezigasgebläse
- 1515
- Produktgas-DruckerhöhungsgebläseProduct gas booster fan
- 1616
- SynthesegaswäscherSynthesis gas scrubber
- 1717
- FrischöltankOil tank
- 1818
- WaschfluidtankWashing fluid tank
- 1919
- ZündölaufbereitungZündölaufbereitung
- 2020
- Puffertank für Zündölbuffer tank for ignition oil
- 2121
- Teer-ElektostatikfilterTar Elektostatikfilter
- 2222
- SynthesegaskompressorSynthesis gas compressor
- 2323
- Synthesegas-RegelstreckeSynthesis gas controlled system
- 2424
- Injektor für die Synthesegaseindüsunginjector for the synthesis gas injection
- 2525
- Injektor für die Zündöleindüsunginjector for the ignition oil injection
- 2626
- Injektor für den Lufteinlassinjector for the air intake
- 2727
- Auslassventiloutlet valve
- 2828
- Turboladerturbocharger
- 2929
- LadeluftkühlerIntercooler
- 3030
- Zündstrahlmotordual fuel
- 3131
- SCR- und Oxi-KatSCR and Oxi-Cat
- 3232
- Elektrostatikfilter für das MotorabgasElectrostatic filter for the engine exhaust
- 3333
- Abgasschalldämpferexhaust silencer
- 3434
- AbgaswärmetauscherExhaust gas heat exchanger
- 3535
- Schornsteinchimney
- 3636
-
Eintrag
in Zündölaufbereitung (
19 )Entry in ignition oil processing (19 ) - 3737
- Lager mit einer Eintragvorrichtung für Bettasche und Bettmaterial des Vergaserscamp with an entry device for bed pocket and bedding material of the carburetor
- 5050
- Sauerstoffgeneratoroxygen generator
- 5151
- Gaswäscher für Pyrolysegasgas scrubber for pyrolysis gas
- 5252
- CO2-GaswäscherCO 2 gas scrubber
- 5353
- SynthesegaskompressorSynthesis gas compressor
- 5454
- Gasspeichergas storage
- 5555
- Synthesereaktorsynthesis reactor
- 5656
- Dampfturbinesteam turbine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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