DE102017122380A1 - Generator system for generating electrical energy - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Generatoranlage zur Erzeugung elektrischer Energie mit einem elektrischen Generator (14) zur Erzeugung elektrischer Energie und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches (6, 11) aus einem kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoff, wobei eine Zufuhreinheit zur Zufuhr des Ausgangsstoffs zu einem Reaktor (1) vorgesehen ist, wobei der Reaktor (1) wenigstens eine Oxidationszone zur Oxidation des Ausgangsstoffes und eine Reduktionszone zur Reduktion wenigstens eines Zwischenprodukts der Oxidation umfasst, wobei der Reaktor (1) wenigstens eine Luftzufuhreinheit (3) zum Zuführen von Luft (5) und/oder eines Oxidationsmittels (5) für die Oxidationszone umfasst, wobei der Reaktor (1) wenigstens eine zumindest einen Antrieb aufweisende Druckerzeugungseinheit (3) zur Druckbeaufschlagung der Luft (5) und/oder des Oxidationsmittels (5) umfasst, wobei eine Verbrennungsmaschine (2) zum Verbrennen des Gasgemisches (6, 11) vorgesehen ist, vorgeschlagen, die ohne großen Aufwand und besonders wirtschaftlich zu betrieben ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Verbrennungsmaschine (2) zum Antrieb der Druckerzeugungseinheit (3) des Reaktors (1) ausgebildet ist.It is a generator system for generating electrical energy with an electric generator (14) for generating electrical energy and with a device for producing a combustible gas mixture (6, 11) of a carbonaceous starting material, wherein a feed unit for supplying the starting material to a reactor (1 wherein the reactor (1) comprises at least one oxidation zone for the oxidation of the starting material and a reduction zone for the reduction of at least one intermediate of the oxidation, wherein the reactor (1) comprises at least one air supply unit (3) for supplying air (5) and / or an oxidizing agent (5) for the oxidation zone, wherein the reactor (1) comprises at least one pressure generating unit (3) having at least one drive for pressurizing the air (5) and / or the oxidizing agent (5), wherein an internal combustion engine (2) for burning the gas mixture (6, 11) is proposed, which without great Auf wall and is particularly economical to operate. This is inventively achieved in that the internal combustion engine (2) for driving the pressure generating unit (3) of the reactor (1) is formed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Generatoranlage zur Erzeugung elektrischer Energie nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a generator system for generating electrical energy according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
Bereits seit Jahrzehnten sind sog. „Holzvergaser“ für die motorische Verbrennung im Einsatz. Beispielsweise wurde 1923 die absteigende Vergaseranlage im Gleichstrom entwickelt, die sogenannte „Imbert-Holzgas-Anlage“. Entsprechende Anlagen wurden vor allem zusammen mit Gasmotoren bereits in der ersten Hälfte des 20.Jahrhunderts beispielsweise in Traktoren, Autos, Motorräder oder Kraftwerken zur Kraft-, Strom- und/oder Wärmeerzeugung eingebaut. Daneben sind z.B. auch aufsteigende Vergaseranlagen im Gegenstrom und Querstrom-Vergaser gebräuchlich.For decades, so-called "wood gasifiers" are used for engine combustion. For example, in 1923 the descending gasification plant was developed in direct current, the so-called "Imbert wood gas plant". Corresponding systems were installed especially in the first half of the 20th century together with gas engines, for example in tractors, cars, motorcycles or power plants for the production of power, electricity and / or heat. Besides, e.g. Also ascending carburetor systems in countercurrent and cross-flow carburetor in use.
Die „Imbert-Holzgas-Anlage“ oder vergleichbare Vorrichtungen arbeiten im Gleichstrom, wobei insbesondere stückiges Holz dem Reaktor des Gaserzeugers zugeführt wird.The "Imbert wood gas plant" or similar devices work in the DC, in particular lumpy wood is fed to the reactor of the gas generator.
Aus der europäischen Patentschrift
Das Holz wird hierbei im Allgemeinen in einer ersten Stufe thermisch in unterschiedliche Bestandteile zersetzt. Dies erfolgt vor allem im Reaktor in einem Bereich von entsprechend angeordneten Luftdüsen oder dergleichen mittels unterstöchiometrischer Verbrennung bzw. Oxidation, wobei Wärme freigesetzt wird und Temperaturen von einigen Hundert Grad, z.B. ca. 800°C, erreicht werden. Durch aufsteigende Wärme wird das Holz im oberen Bereich des Reaktors teilweise vorgetrocknet.The wood is generally thermally decomposed into different components in a first stage. This is done mainly in the reactor in a range of appropriately arranged air nozzles or the like by means of substoichiometric combustion or oxidation, wherein heat is released and temperatures of a few hundred degrees, e.g. about 800 ° C, can be achieved. By rising heat, the wood in the upper part of the reactor is partially pre-dried.
In der Oxidationszone entsteht u.a. verkokstes Holz bzw. Kohle, Wasser sowie weitere Verbrennungsprodukte, die sowohl bereits brennbare Gasbestandteile als auch nichtbrennbare gasförmige Zwischenprodukte aufweisen, wie z.B. Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2).In the oxidation zone u.a. charred wood or coal, water and other combustion products which have both combustible gas constituents and non-combustible gaseous intermediates, such as e.g. Carbon monoxide (CO) and carbon dioxide (CO2).
Das verkokste Holz bzw. die erzeugte Kohle bewegt sich im Allgemeinen von der Oxidationszone nach unten in eine Reduktionszone weiter und reduziert hierbei einen Teil der Verbrennungsprodukte zu weiteren brennbaren Gasbestandteilen. Zum Beispiel wird Kohlendioxid mittels der Kohle u.a. zu zusätzlichem Kohlenmonoxid reduziert, wodurch ein relativ hoher Anteil unter anderem an Kohlenmonoxid in dem erzeugten brennbaren Gasgemisch erreicht werden kann. Das brennbare Gasgemisch weist als brennbare Bestandteile vor allem Kohlenmonoxid, Wasserstoff und Methan auf.The charred wood or coal generally moves from the oxidation zone down into a reduction zone, thereby reducing some of the combustion products to other combustible gas components. For example, carbon dioxide is oxidized by means of the coal i.a. reduced to additional carbon monoxide, whereby a relatively high proportion of, inter alia, carbon monoxide in the generated combustible gas mixture can be achieved. The combustible gas mixture has as combustible constituents in particular carbon monoxide, hydrogen and methane.
Das Volumen des Holzes wird bei der Verkoksung stark verringert, so dass zur Ausbildung einer vergleichsweise kompakten Reduktionszone eine Einschnürung des Reaktors im Übergangsbereich der Oxidationszone zur Reduktionszone vorzusehen ist. Diese Einschnürung erfolgt häufig mittels Schamottsteinen, Stahlelementen oder dergleichen. Die kompakte Reduktionszone ermöglicht vorteilhafterweise eine Reduktion des Gasstromes sowie wenigstens teilweise eine Filtrierung fester Bestandteile der Verbrennungsprodukte aus der Oxidationszone.The volume of the wood is greatly reduced in the coking, so that to form a comparatively compact reduction zone, a constriction of the reactor in the transition region of the oxidation zone to the reduction zone is provided. This constriction is often done by means of firebricks, steel elements or the like. The compact reduction zone advantageously allows a reduction of the gas stream and at least partially a filtration of solid components of the combustion products from the oxidation zone.
Aus der Reduktionszone wird das erzeugte brennbare Gasgemisch vor allem zu einem Gasmotor, Gasspeicher oder dergleichen abgeleitet bzw. angesaugt. Mit Hilfe eines bewegbaren Rostes wird Kohlestaub oder gegebenenfalls überschüssige Asche von der Kohle abgetrennt.From the reduction zone, the combustible gas mixture produced is mainly derived or sucked in to a gas engine, gas storage or the like. With the help of a movable grate coal dust or possibly excess ash is separated from the coal.
Entsprechende Holzvergaseranlagen mit Verbrennungsmotor und elektrischem Generator zur elektrischen Stromerzeugung werden derzeit vor allem zur regenerativen Stromerzeugung eingesetzt, wobei diese oftmals auch als sog. Biomasse-Kraftwerke, insb. als sog. KWK- bzw. BHKW-Anlagen, betrieben werden.Corresponding wood gasification plants with internal combustion engine and electric generator for electric power generation are currently used primarily for regenerative power generation, these often being operated as so-called biomass power plants, esp. As so-called. CHP or CHP plants.
Bei Holzvergasern nach dem Stand der Technik wird bereits vereinzelt das Oxidationsmittel bzw. die Luft mit einem Gebläse in den Reaktor eingeblasen, so dass im Reaktor ein gewisser Überdruck realisierbar ist bzw. dass der Verbrennungsmotor nicht mehr als Saugmotor betrieben wird. Hiermit kann im Vergleich zum reinen Saugbetrieb des Gasmotors der Wirkungsgrad der Anlage etwas verbessert werden, was in Bezug zur wirtschaftlichen Betriebsweise von Vorteil ist.In wood gasifiers according to the prior art, the oxidizing agent or the air is already blown with a blower into the reactor, so that in the reactor a certain overpressure can be realized or that the internal combustion engine is no longer operated as a naturally aspirated engine. This can be somewhat improved compared to the pure suction operation of the gas engine, the efficiency of the system, which is advantageous in terms of economic operation.
Aufgabe und Vorteile der ErfindungPurpose and advantages of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Generatoranlage mit einem elektrischen Generator und mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches aus einem kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoff vorzuschlagen, die ohne großen Aufwand und besonders wirtschaftlich zu betrieben ist.The object of the invention is in contrast to propose a generator system with an electric generator and with a device for generating a combustible gas mixture of a carbonaceous starting material, which is operated without much effort and particularly economically.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Generatoranlage der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich. This object is achieved on the basis of a generator system of the type mentioned in the introduction by the features of claim 1. The measures mentioned in the dependent claims advantageous embodiments and developments of the invention are possible.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Generatoranlage dadurch aus, dass die Verbrennungsmaschine als Antrieb bzw. zum Antrieb der Druckerzeugungseinheit des Reaktors ausgebildet ist.Accordingly, a generator system according to the invention is characterized in that the internal combustion engine is designed as a drive or to drive the pressure generating unit of the reactor.
So wird gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise erreicht, dass kein separates bzw. zusätzliches Gebläse wie beim Stand der Technik notwendig ist, um die Luft bzw. das Oxidationsmittel mit Druck zu beaufschlagen und dem Reaktor bzw. der Oxidationszone zuzuführen. Durch die erfindungsgemäße Doppel-Nutzung der Verbrennungsmaschine bzw. des Gasmotors wird der konstruktive und wirtschaftliche Aufwand wesentlich reduziert.Thus, according to the invention, it is achieved in an advantageous manner that no separate or additional blower as in the prior art is necessary in order to pressurize the air or the oxidizing agent and to supply it to the reactor or the oxidation zone. The inventive double use of the internal combustion engine or the gas engine, the structural and economic cost is significantly reduced.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Druckerzeugungseinheit des Reaktors als mechanischer Lader der Verbrennungsmaschine ausgebildet. So kann der mechanische Lader bzw. Kompressor direkt bzw. mechanisch von der Verbrennungsmaschine bzw. dem Gasmotor über Ketten-, Riemen- oder Zahnradgetriebe oder dergleichen angetrieben werden, gegebenenfalls auch mit zwischengeschalteter Kupplung. Dies ermöglicht u.a. eine vorteilhafte Anpassbarkeit bzw. Regelung der Druckerzeugung und/oder dem Betrieb, insb. der Drehzahl der Verbrennungsmaschine. Hiermit kann die Energie der Verbrennungsmaschine vorteilhaft im Sinn der Erfindung genutzt und bedarfsweise zur Regelung/Steuerung bzw. Kontrolle der Druckerzeugung und/oder der Oxidation bzw. des Betriebs des Reaktors als auch des Betriebs der Verbrennungsmaschine verwendet werden.In an advantageous embodiment of the invention, the pressure generating unit of the reactor is designed as a mechanical supercharger of the internal combustion engine. Thus, the mechanical supercharger or compressor can be driven directly or mechanically by the internal combustion engine or the gas engine via chain, belt or gear transmission or the like, optionally also with interposed clutch. This allows u.a. an advantageous adaptability or regulation of the pressure generation and / or the operation, esp. The speed of the internal combustion engine. Hereby, the energy of the internal combustion engine can be used advantageously in the sense of the invention and, if necessary, used for controlling / controlling or controlling the pressure generation and / or the oxidation or the operation of the reactor as well as the operation of the internal combustion engine.
Vorzugsweise ist das Abgas der Verbrennungsmaschine als Antrieb der Druckerzeugungseinheit des Reaktors und/oder die Druckerzeugungseinheit des Reaktors als Abgasturbolader der Verbrennungsmaschine ausgebildet, wobei Abgas der Verbrennungsmaschine den Abgasturbolader antreibt. Hiermit kann in vorteilhafter Weise die ansonsten ungenutzte Energie des Abgases, insb. die Strömungsenergie für die Vergasung und für die elektrische Energieerzeugung genutzt werden. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Leistungsausbeute bzw. den Wirkungsgrad der Generatoranlage.Preferably, the exhaust gas of the internal combustion engine is designed as a drive of the pressure generating unit of the reactor and / or the pressure generating unit of the reactor as an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine, wherein exhaust gas of the internal combustion engine drives the exhaust gas turbocharger. This can be used in an advantageous manner, the otherwise unused energy of the exhaust gas, esp. The flow energy for gasification and for electrical energy production. This advantageously increases the power output or the efficiency of the generator system.
Vorteilhafterweise umfasst der Abgas-Turbolader zumindest eine Turbine und einen Verdichter, die jeweils mit Schaufelrädern ausgebildet und auf einer gemeinsamen Welle montiert sind. Der Abgasstrom versetzt das Turbinenrad in Rotation. Dessen Drehmoment wird über die gemeinsame Welle auf das Verdichterrad in der Luftzuführung des Reaktors/Holzvergasers übertragen. Hiermit wird der Verdichter zur erfindungsgemäßen Druckbeaufschlagung verwendet.Advantageously, the exhaust gas turbocharger comprises at least a turbine and a compressor, which are each formed with paddle wheels and mounted on a common shaft. The exhaust gas stream sets the turbine wheel in rotation. Its torque is transmitted via the common shaft to the compressor wheel in the air supply of the reactor / wood gasifier. Hereby, the compressor is used for pressurizing the invention.
Ein vorteilhaftes Turbinengehäuse bzw. die Abgas-Turbine des Abgasturboladers ist möglichst nahe am Abgasauslass der Verbrennungsmaschine bzw. des Motors angeordnet. Im (insb. davon getrennten) Verdichtergehäuse komprimiert das Verdichterrad die Reaktor-Luft bzw. das Oxidationsmittel für den Reaktor. Der erfindungsgemäße Abgasturbolader hat u.a. den Vorteil, dass er einen Teil der sonst ungenutzten Restenergie der Abgase zum Verringern der Ansaugverluste nutzt und damit den Gesamtwirkungsgrad verbessert. Die so realisierbare Leistungssteigerung der Verbrennungsmaschine und somit auch des von dieser angetriebenen, elektrischen Generators beruht einerseits auf einem verbesserten Wirkungsgrad der der Verbrennungsmaschine und andererseits gerade darauf, dass in der größeren Menge Luft/Sauerstoff bzw. Holzgas in den/dem Zylinder/Verbrennungsräumen der Verbrennungsmaschine mehr Kraftstoff bzw. Holzgas verbrannt werden kann. Dies führt u.a. zu einer Steigerung des Drehmoments der Verbrennungsmaschine und erhöht die Leistungsabgabe, womit die Erzeugung der elektrischen Energie verbessert wird, z.B. mittels eines entsprechend groß dimensionierten elektrischen Generators und/oder mittels höheren Drehzahlen des Generators.An advantageous turbine housing or the exhaust gas turbine of the exhaust gas turbocharger is arranged as close as possible to the exhaust gas outlet of the internal combustion engine or of the engine. In the (especially separate) compressor housing, the compressor wheel compresses the reactor air or the oxidant for the reactor. The exhaust gas turbocharger according to the invention has i.a. the advantage that it uses a part of the otherwise unused residual energy of the exhaust gases to reduce the intake losses and thus improves the overall efficiency. The thus achievable increase in output of the internal combustion engine and thus also driven by this, electric generator is based on the one hand on improved efficiency of the internal combustion engine and on the other hand just that in the larger amount of air / oxygen or wood gas in the / the cylinder / combustion chambers of the internal combustion engine more fuel or wood gas can be burned. This leads u.a. to increase the torque of the internal combustion engine and increase the power output, thus improving the generation of electrical energy, e.g. by means of a correspondingly large-sized electrical generator and / or by means of higher rotational speeds of the generator.
Grundsätzlich kann sowohl mit einem mechanischen Lader und ganz besonders mit einem bevorzugten Abgasturbolader in vorteilhafter Weise eine Wirkungsgrad- bzw. Effizienz-Steigerung realisiert werden.In principle, both with a mechanical supercharger and especially with a preferred exhaust-gas turbocharger, advantageously an increase in efficiency or efficiency can be realized.
Vorteilhafterweise ist in Strömungsrichtung der Luft und/oder des Oxidationsmittels und/oder des brennbaren Gasgemisches (betrachtet) der Reaktor und/oder die Vorrichtung zur Erzeugung des brennbaren Gasgemisches zwischen der Verbrennungsmaschine und der Druckerzeugungseinheit bzw. des Abgasturboladers angeordnet.Advantageously, in the flow direction of the air and / or the oxidizing agent and / or the combustible gas mixture (considered) the reactor and / or the device for generating the combustible gas mixture between the internal combustion engine and the pressure generating unit or the exhaust gas turbocharger arranged.
Generell ist von besonderem Vorteil, dass gemäß der Erfindung kein Holzgas die Druckerzeugungseinheit beschädigen kann, da das Holzgas bzw. das in die Verbrennungsmaschine bzw. in den Gasmotor einströmende Gasgemisch nicht direkt bzw. unmittelbar verdichtet bzw. aufgeladen wird, sondern in vorteilhafter Weise das Oxidationsmittel bzw. die Luft für den Reaktor bzw. Holzvergaser. So wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass das Holzgas und/oder Holzgas-Luft-Gemisch, das der Verbrennungsmaschine zugeführt wird, indirekt bzw. mittelbar verdichtet bzw. mit Druck beaufschlagt wird und zur Leistungs- bzw. Wirkungsgrad-/Effizienzsteigerung gemäß der Erfindung verwendbar ist.In general, it is of particular advantage that according to the invention, no wood gas can damage the pressure generating unit, since the wood gas or the gas mixture flowing into the combustion engine or into the gas engine is not directly or directly compressed or charged, but advantageously the oxidizing agent or the air for the reactor or wood gasifier. Thus, it is advantageously achieved that the wood gas and / or wood gas-air mixture, which is supplied to the internal combustion engine, indirectly or indirectly compressed or pressurized and for performance or efficiency / efficiency increase according to the invention is usable.
Holzgas bzw. das erzeugte, brennbare Gasgemisch kann zum Stillstand und ggf. zur Zerstörung des Verbrennungsmotors sowie zu hieraus resultierenden aufwendigen und kostenintensiven Reparaturen bzw. Wartungsarbeiten führen. Gemäß der Erfindung wird wirkungsvoll und zuverlässig verhindert, dass das Holzgas die Druckerzeugungseinheit bzw. den Abgasturbolader oder dessen Abgasturbine etc. beeinträchtigen bzw. beschädigen kann. Vielmehr wird gemäß der Erfindung erreicht, dass das Holzgas weitgehend direkt bzw. unmittelbar aus dem Reaktor und in die Verbrennungsmaschine gelangt/strömt, ohne komplexe bzw. konstruktiv und bautechnisch/wirtschaftlich aufwendige Komponenten/Vorrichtungen zu durchströmen/kontaktieren. Dies erhöht die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Generatoranlage.Wood gas or the combustible gas mixture produced can lead to a standstill and, if necessary, to the destruction of the internal combustion engine as well as to expensive and expensive repairs or maintenance work resulting therefrom. According to the invention, it is effectively and reliably prevented that the wood gas can impair or damage the pressure generating unit or the exhaust-gas turbocharger or its exhaust-gas turbine, etc. Rather, it is achieved according to the invention that the wood gas largely passes directly or directly from the reactor and into the internal combustion engine / flows, without flowing through complex / constructive and structural / economically complex components / devices. This increases the reliability of the generator system according to the invention.
Vorteilhafterweise ist zwischen Reaktor und Verbrennungsmaschine wenigstens ein Stellglied bzw. Kontrollelement und/oder eine Kontrolleinheit zur Kontrolle eines Betriebsfluides, insb. des Gasgemisches und/oder der Luft bzw. des Oxidationsmittels vorgesehen/angeordnet. Diese Maßnahme ermöglicht u.a. eine vorteilhafte Anpassbarkeit bzw. Regelung der Druckerzeugung und/oder des Betriebs, insb. der Drehzahl der Verbrennungsmaschine und/oder der Vorrichtung bzw. des Holzvergasers/Reaktors. Hiermit kann die Energie der Verbrennungsmaschine vorteilhaft im Sinn der Erfindung genutzt werden. Weiterhin kann hiermit auch bedarfsweise bzw. flexibel und jeweils auf die jeweiligen, unterschiedlichen Prozesse hin optimiert eine Regelung/Steuerung bzw. Kontrolle der Druckerzeugung und/oder der Oxidation bzw. des Betriebs des Reaktors als auch des Betriebs der Verbrennungsmaschine realisiert werden.Advantageously, at least one actuator or control element and / or a control unit for controlling an operating fluid, esp. Of the gas mixture and / or the air or the oxidizing agent is provided / arranged between the reactor and the internal combustion engine. This measure allows u.a. an advantageous adaptability or regulation of the pressure generation and / or operation, esp. The speed of the internal combustion engine and / or the device or the wood gasifier / reactor. Hereby, the energy of the internal combustion engine can be used advantageously in the sense of the invention. Furthermore, it is also possible, if necessary or flexibly and in each case optimized for the respective, different processes, to realize a regulation / control or control of the pressure generation and / or the oxidation or the operation of the reactor as well as the operation of the internal combustion engine.
Vorzugsweise ist zwischen Reaktor und Verbrennungsmaschine ein Verteiler- und/oder Mischelement bzw. eine Verteiler- und/oder Mischeinheit zum Verteilen und/oder Mischen eines oder von wenigstens zwei Betriebsfluiden, insb. des Gasgemisches und/oder der Luft bzw. des Oxidationsmittels vorgesehen/angeordnet. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um im Wesentlichen passive Elemente/Einheiten wie Rohrverbindungs-/Verzweigungs- und/oder Mischelemente oder dergleichen, womit das brennbare Gasgemisch bzw. das Holzgas mit ggf. anderen Gasen oder dergleichen, wie z.B. Luft, zusammengeführt und vermischt und/oder eine Verzweigung bzw. Aufteilung realisierbar ist. Vorzugsweise sind hierfür keine beweglichen Elemente bzw. Komponenten für diese Verteiler- und/oder Mischelemente/-einheiten vorgesehen, die u.a. durch das Holzgas bzw. dessen Bestandteile ggf. verklebt bzw. beeinträchtigt werden könnten.Preferably, a distributor and / or mixing element or a distribution and / or mixing unit for distributing and / or mixing one or at least two operating fluids, esp. Of the gas mixture and / or the air or the oxidizing agent is provided between the reactor and the internal combustion engine / arranged. These are preferably essentially passive elements / units such as pipe connecting / branching and / or mixing elements or the like, with which the combustible gas mixture or the wood gas with optionally other gases or the like, such. Air, merged and mixed and / or a branching or division is feasible. Preferably, no movable elements or components for this distribution and / or mixing elements / units are provided for this purpose, the u.a. possibly be glued or impaired by the wood gas or its constituents.
Dementsprechend ist in einer vorteilhaften Variante der Erfindung wenigstens eine Verteilereinheit zum Verteilen der mit Druck beaufschlagter Luft und/oder des mit Druck beaufschlagten Oxidationsmittels für den Reaktor und für die Verbrennungsmaschine vorgesehen. Hiermit kann die verdichtete Luft bzw. das mit Druck beaufschlagte Oxidationsmittel vorzugsweise für mehrere Verwendungen vorgesehen werden, d.h. zumindest für den Holzvergaser bzw. Reaktor und für die Verbrennungsmaschine bzw. den Gasmotor. Damit kann in vorteilhafter Weise die Brenngaserzeugung und/oder die motorische Verbrennung des Gasgemisches bzw. Holzgases gesteuert bzw. kontrolliert und/oder in vorteilhafter Weise an den jeweiligen Prozess bzw. die jeweilige Verwendung angepasst werden. Die kann z.B. sowohl die Menge als auch den Druck betreffen, die hiermit einstellbar sind. Damit ist eine Optimierung und/oder weitgehend unabhängige Betriebsweise der jeweiligen Verwendung realisierbar.Accordingly, in an advantageous variant of the invention, at least one distributor unit is provided for distributing the pressurized air and / or the pressurized oxidant for the reactor and for the internal combustion engine. Hereby, the compressed air or pressurized oxidant may preferably be provided for multiple uses, i. at least for the wood gasifier or reactor and for the internal combustion engine or the gas engine. Thus, advantageously, the fuel gas production and / or the engine combustion of the gas mixture or wood gas can be controlled or controlled and / or adapted in an advantageous manner to the respective process or the respective use. This can e.g. Both the amount and the pressure affect, which are hereby adjustable. For an optimization and / or largely independent operation of the respective use can be realized.
Auch ist zum Beispiel in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wenigstens eine Mischvorrichtung zum Mischen des brennbaren Gasgemisches des Reaktors mit der mit Druck beaufschlagten Luft und/oder mit dem mit Druck beaufschlagten Oxidationsmittel für die Verbrennungsmaschine vorgesehen. Mit dieser Maßnahme kann in vorteilhafter Weise die Zusammensetzung des der Verbrennungsmaschine zuzuführenden Gasgemisches verändert bzw. eingestellt werden. Dies verbessert die Verbrennung im Verbrennungsmotor.Also, for example, in a particular embodiment of the invention, at least one mixing device is provided for mixing the combustible gas mixture of the reactor with the pressurized air and / or with the pressurized oxidant for the internal combustion engine. With this measure, the composition of the gas mixture to be supplied to the internal combustion engine can be changed or adjusted in an advantageous manner. This improves combustion in the internal combustion engine.
Dementsprechend ist in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wenigstens eine Einstelleinheit zum Einstellen und/oder Kontrollieren eines ersten Anteils und/oder ersten Menge des brennbaren Gasgemisches für die Verbrennungsmaschine und/oder eines zweiten Anteils und/oder zweiten Menge der mit Druck beaufschlagten Luft und/oder des mit Druck beaufschlagten Oxidationsmittels für die Verbrennungsmaschine vorgesehen.Accordingly, in a preferred embodiment of the invention, at least one setting unit for setting and / or controlling a first portion and / or first amount of the combustible gas mixture for the internal combustion engine and / or a second portion and / or second amount of the pressurized air and / or the pressurized oxidizer for the internal combustion engine provided.
Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Abgaskontrollelement zum Kontrollieren der Menge des Abgases für den Abgasturbolader vorgesehen. Beispielsweise ist ein Bypasskanal und/oder ein Bypass-Ventil/-weiche oder dergleichen vorgesehen. Hiermit kann in vorteilhafter Weise die Menge des Abgases, das dem Abgasturbolader zugeführt/-leitet wird, eingestellt werden. Eine gegebenenfalls zu große Abgasmenge kann somit vorteilhaft verringert/reduziert werden und ein Teil des Abgases (ungenutzt) am Abgasturbolader vorbei geleitet werden. Damit ist eine verbesserte Kontrolle bzw. Steuerbarkeit der erfindungsgemäßen Generatoranlage umsetzbar.Advantageously, at least one exhaust gas control element is provided for controlling the amount of exhaust gas for the exhaust gas turbocharger. For example, a bypass channel and / or a bypass valve / soft or the like is provided. This can be set in an advantageous manner, the amount of exhaust gas, which is supplied to the exhaust gas turbocharger / -leitet. An optionally too large amount of exhaust gas can thus advantageously be reduced / reduced and a portion of the exhaust gas (unused) are passed past the exhaust gas turbocharger. For an improved control or controllability of the generator system according to the invention can be implemented.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Luftkontrollelement zum Kontrollieren der Menge der Luft und/oder des Oxidationsmittels für die Druckerzeugungseinheit vorgesehen. Hiermit kann die Oxidation im Reaktor bzw. die Erzeugung des brennbaren Gasgemisches in vorteilhafter Weise kontrolliert bzw. verändert werden. Auch hiermit ist eine verbesserte Kontrolle bzw. Steuerbarkeit der erfindungsgemäßen Generatoranlage umsetzbar.Preferably, at least one air control element for controlling the amount of air and / or the oxidizing agent for the Pressure generating unit provided. Hereby, the oxidation in the reactor or the generation of the combustible gas mixture can be controlled or changed in an advantageous manner. Hereby, an improved control or controllability of the generator system according to the invention can be implemented.
Generell können beispielsweise verschiedenste Sensoren in der Generatoranlage gemäß der Erfindung verwendet/angeordnet werden, insbesondere an/in dem Reaktor und/oder der Verbrennungsmaschine und/oder dem Abgasturbolader und/oder dem Gasleitungssystem. Vor allem Sensoren zur Erfassung von Temperaturen, Druck, optischen Parametern wie Durchlässigkeit oder Gasart bzw. einzelnen oder mehreren Gasbestandteilen, Feuchte oder dergleichen. Diese Sensoren wirken insbesondere mit der Kontrolleinheit bzw. einer vorteilhaften elektrischen und/oder elektronischen Auswerte- und/oder Steuereinheit zur weitgehend automatischen Betriebsweise der erfindungsgemäßen Generatoranlage zusammen.In general, for example, a wide variety of sensors can be used / arranged in the generator system according to the invention, in particular on / in the reactor and / or the internal combustion engine and / or the exhaust gas turbocharger and / or the gas line system. Above all, sensors for detecting temperatures, pressure, optical parameters such as permeability or gas type or individual or multiple gas components, moisture or the like. These sensors cooperate in particular with the control unit or an advantageous electrical and / or electronic evaluation and / or control unit for largely automatic operation of the generator system according to the invention.
Ausführungsbeispielembodiment
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail with reference to FIGS.
Im Einzelnen zeigt:
-
1 schematisch ein erstes Blockschaltbild gemäß der Erfindung und -
2 schematisch ein zweites Blockschaltbild gemäß der Erfindung.
-
1 schematically a first block diagram according to the invention and -
2 schematically a second block diagram according to the invention.
In den Figuren ist jeweils ein Blockschaltbild bzw. eine schematisch dargestellte Generatoranlage gemäß der Erfindung aufgeführt. Die Generatoranlage umfasst jeweils einen sog. Holzvergaser bzw. Reaktor
Der Verbrennungsmaschine
Die Luft
Im Sinn der Erfindung treibt die Verbrennungsmaschine
Durch die vorteilhafte Anordnung des Reaktors
Vielmehr wird durch die „Aufladung“ bzw. Verdichtung der Luft
Generell kann mit der Erfindung erreicht werden, dass der Verdichter
Darüber hinaus können optional weitere nicht näher dargestellte Komponenten den Betrieb weiter verbessern. Zum Beispiel kann ein Bypass bzw. Bypasskanal mit einem optional vorzusehenden vorteilhaften Bypass-Stellglied/Regelventil oder dergleichen vorgesehen werden, um in einem besonderen Bypass-Betrieb z.B. Abgas
Grundsätzlich können v.a. mittels vorteilhafter Dimensionierung bzw. Auslegung des Verdichters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Reaktorreactor
- 22
- Gasmotorgas engine
- 33
- Abgasturboladerturbocharger
- 44
- Abgas/-leitungExhaust / guide
- 55
- Luft/-leitungAir / guide
- 66
- Holzgas/-leitungWood gas / guide
- 77
- Mischermixer
- 88th
- Verdichterradcompressor
- 99
- Turbinenradturbine
- 1010
- Wellewave
- 1111
- Gasgemisch/-leitungGas mixture / guide
- 1212
- Luftair
- 1313
- Regelventilcontrol valve
- 1414
- Generatorgenerator
- 1515
- Verteilerdistributor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 1436364 B1 [0004]EP 1436364 B1 [0004]
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