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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung flüssiger Brennstoffe, welche eine Durchflussleitung für den flüssigen Brennstoff aufweist, wobei die Durchflussleitung eine Strömungsrichtung für den flüssigen Brennstoff vorgibt, wobei entlang der Durchflussleitung eine Behandlungsvorrichtung angeordnet ist, welche den durch die Durchflussleitung geleiteten flüssigen Brennstoff mit einem Magnetfeld behandelt, sowie eine Brennvorrichtung zur Verbrennung von flüssigem Brennstoff mit einer solchen Vorrichtung.
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Aus der
WO 99/20888 A1 ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung flüssiger Brennstoffe der eingangs genannten Art bekannt. Es wird in diesem Dokument vorgeschlagen, stromauf der Behandlungsvorrichtung eine Düse zum Einbringen von Gasen vorzusehen. Hierdurch soll die Verbrennung des aufbereiten Brennstoffes begünstigt werden. Nachteilig an der hier beschriebenen Lösung ist, dass der unbehandelte Brennstoff nur bedingt zur Aufnahme von Gasen geeignet ist und der durch das eingebrachte Gas bedingte Effekt bei der Verbrennung des aufbereiteten Brennstoffes begrenzt ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Aufbereitung flüssiger Brennstoffe anzugeben, die eine verbesserte Verbrennung, weniger Schadstoffe und höhere Effizienz des aufbereiteten Brennstoffs bietet. Insbesondere soll die Einbringung von Gas in den flüssigen Brennstoff verbessert werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Aufbereitung flüssiger Brennstoffe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dadurch, dass stromabwärts der Behandlungsvorrichtung an der Durchflussleitung eine Gaseinbringungsvorrichtung angeordnet ist, wobei die Gaseinbringungsvorrichtung ein Gas in den durch die Behandlungsvorrichtung magnetisch vorbehandelten flüssigen Brennstoff leitet, kann eine Vorrichtung geschaffen werden, die eine verbesserste Verbrennung, weniger Schadstoffe und höhere Effizienz des aufbereiteten Brennstoffs bietet. Insbesondere durch die stromabwärts der Behandlungsvorrichtung an der Durchflussleitung angeordnete Gaseinbringungseinrichtung kann ein Gas in den magnetisch vorbehandelten flüssigen Brennstoff eingebracht werden. Die magnetische Vorbehandlung des flüssigen Brennstoffs durch die Behandlungsvorrichtung verbessert die Möglichkeit des Brennstoffs, ein eingebrachtes Gas gleichmäßig und homogen aufzunehmen. Mit der stromabwärts der Behandlungsvorrichtung angeordneten Gaseinbringungsvorrichtung kann somit sehr gleichmäßig und homogen ein Gas in den magnetisch vorbehandelten Brennstoff eingebracht werden. Diese Maßnahme verbessert die Verbrennung des so aufbereiteten Brennstoffs in einer Brennvorrichtung, sodass hierbei weniger Schadstoffe entstehen und eine höhere Effizienz erreichbar ist. Bei der Verbrennung eines so aufbereiteten Brennstoffs steigt die Verbrennungstemperatur, wodurch eine vollständigere Verbrennung erreicht wird. Mit dieser Vorrichtung lässt sich insbesondere der Brennstoffverbrauch bei Dieselmotoren und Dieselbrennern senken.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gaseinbringungsvorrichtung aus dem magnetisch vorbehandelten flüssigen Brennstoff und dem eingeleiteten Gas ein Brennstoff-Gas-Fluid in der Durchflussleitung erzeugt. Die Erzeugung eines Brennstoff-Gas-Fluids in der Durchflussleitung der Vorrichtung aus dem magnetisch vorbehandelten flüssigen Brennstoff und dem eingeleiteten Gas verbessert die Verbrennung des Brennstoffs durch zusätzliche Einbringung von Gas in die Brennkammer einer Brennvorrichtung, in welcher der aufbereitete Brennstoff verbrannt wird. Hiermit ist eine Effizienzsteigerung bei der Brennstoffnutzung erreichbar, die gleichzeitig zu einer deutlichen Emissionsreduzierung führt, da die vollständigere Verbrennung weniger Schadstoffe freisetzt. Bei der Verbrennung von Diesel bzw. Heizöl lassen sich hierdurch insbesondere Stickoxide reduzieren.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Gaseinbringungsvorrichtung mindestens eine in der Durchflussleitung angeordnete Einleitöffnung zur Einleitung eines Gases aufweist. Die Anordnung einer Einleitöffnung zur Einleitung eines Gases in der Durchflussleitung ermöglicht, fortwährend Gase in den magnetisch vorbehandelten flüssigen Brennstoff einzuleiten.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Einleitöffnung über eine in die Durchflussleitung hervorstehende Gasleitung mit einer Gasversorgungseinheit verbunden ist. Mit einer in die Durchflussleitung hervorstehenden Gasleitung kann die Gaseinbringungsvorrichtung ein Gas der Gasversorgungseinheit besonders effektiv und gleichmäßig in den an der Einleitöffnung vorbeiströmenden magnetisch vorbehandelten Brennstoff einleiten. Hierdurch kann in der Durchflussleitung ein besonders homogenes Brennstoff-Gas-Fluid erzeugt werden.
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Von besonderem Vorteil ist gemäß einer Ausgestaltung, dass die Gasversorgungseinheit über die Gasleitung durch die Einleitöffnung ein Gas in den an der Einleitöffnung in Strömungsrichtung vorbeiströmenden flüssigen Brennstoff leitet. Mit der Einleitung des Gases in den an der Einleitöffnung in Strömungsrichtung vorbeiströmenden Brennstoff kann mit der Vorrichtung fortwährend ein homogenes Brennstoff-Gas-Fluid erzeugt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführung ist, dass die Einleitöffnung entgegen der Strömungsrichtung für den flüssigen Brennstoff ausgerichtet ist. Mit der Ausrichtung der Einleitöffnung entgegen der Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs kann eine besonders gleichmäßige und homogene Einleitung des Gases in den vorbeiströmenden magnetisch vorbehaltenen Brennstoff erfolgen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der vorgesehen ist, dass die Gaseinbringungsvorrichtung mehrere in der Durchflussleitung angeordnete Einleitöffnungen zur Einleitung eines Gases aufweist, wobei die Einleitöffnungen in Strömungsrichtung des flüssigen Brennstoffs hintereinander angeordnet sind. Mit mehreren in der Durchflussleitung angeordneten Einleitöffnungen lässt sich über die Gaseinbringungsvorrichtung besonders einfach ein homogenes Brennstoff-Gas-Fluid erzeugen. Die Einleitung des Gases in den magnetisch vorbehandelten Brennstoff kann durch die Anordnung von mehreren Einleitöffnungen in der Durchflussleitung besonders gleichmäßig erfolgen, was die Aufnahme des Gases in den magnetisch vorbehandelten Brennstoff weiter verbessert.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Gaseinbringungsvorrichtung atmosphärische Luft, Sauerstoff oder Wasserstoff oder ein Gemisch dieser Gase zur Bildung eines Brennstoff-Gas-Fluids in der Durchflussleitung in den flüssigen Brennstoff leitet. Mit der Einleitung von atmosphärischer Luft ist eine einfache Möglichkeit gegeben, mit der Vorrichtung zur Aufbereitung flüssiger Brennstoffe eine höhere Effizienz bei Verbrennung des flüssigen Brennstoffs zu erreichen. Atmosphärische Luft ist in der Regel problemlos verfügbar und damit eine einfache Option zur Verbesserung der Verbrennung. Vorzugsweise wird die atmosphärische Luft in der Gaseinbringungsvorrichtung über eine Filtereinheit gefiltert, sodass in der atmosphärischen Luft beinhaltete Staub- und Schmutzbestandteile nicht in den Brennstoff eingeleitet werden. Eine weitere Möglichkeit, die Verbrennung des magnetisch vorbehandelten Brennstoffs deutlich zu verbessern ist die Einleitung von reinem Sauerstoff über die Gaseinbringungsvorrichtung. Mit der Einleitung von reinem Sauerstoff lässt sich die Verbrennung des Brennstoffs in einer Brennkammer einer Brennvorrichtung verbessern, sodass weniger Schadstoffe entstehen. Auch mit der Einleitung von Wasserstoff oder einem Gemisch aus Luft, Sauerstoff und Wasserstoff lässt sich die Verbrennung verbessern, sodass weniger Schadstoffe entstehen.
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Von besonderem Vorteil ist gemäß einer Ausgestaltung, dass die Gaseinbringungsvorrichtung einen Regler umfasst, der die Menge des eingeleiteten Gases regelt. Über einen solchen Regler lässt sich der Bedarf an eingeleitetem Gas sehr einfach auf die Gegebenheiten an einer Brennvorrichtung anpassen. Mit einem solchen Regler kann das Einbringen des Gases in den magnetisch vorbehandelten Brennstoff dem Bedarf automatisch angepasst erfolgen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gaseinbringungsvorrichtung ein Rückschlagventil umfasst, welches einen Rückschlag von flüssigem Brennstoff in die Gaseinbringungsvorrichtung verhindert. Mit einem solchen Rückschlagventil kann verhindert werden, dass über die Gaseinbringungsvorrichtung Brennstoff aus der Vorrichtung austritt. Dies kann insbesondere geschehen, wenn die Vorrichtung einer Brennkammer einer Brennvorrichtung vorgeschaltet ist und die Brennvorrichtung abgeschaltet wird.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, die vorsieht, dass die Behandlungsvorrichtung mindestens zwei Magnetisierungseinrichtungen umfasst, die mit Nordpolausrichtung in Richtung der Strömungsrichtung entlang der Durchflussleitung angeordnet sind. Die Nordpolausrichtung der Magnetisierungseinrichtungen in Richtung der Strömungsrichtung entlang der Durchflussleitung sorgt für eine effektive magnetische Vorbehandlung des Brennstoffs. Mit einer derartigen magnetischen Vorbehandlung wird die Möglichkeit zur Einleitung von Gasen in den Brennstoff verbessert. So wird eine höhere und gleichmäßigere Aufnahme eines eingeleiteten Gases durch die magnetische Vorbehandlung erreicht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Behandlungsvorrichtung eine Kammer in der Durchflussleitung umfasst, wobei die Magnetisierungseinrichtungen in der Kammer der Durchflussleitung angeordnet sind. Die Anordnung der Magnetisierungseinrichtungen in einer Kammer der Durchflussleitung verbessert die magnetische Vorbehandlung dadurch, dass die Magnetisierungseinrichtungen in der Durchflussleitung direkten Kontakt zu dem vorbeiströmenden Brennstoff haben.
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Von besonderem Vorteil ist gemäß einer Ausgestaltung, dass die Magnetisierungseinrichtungen als Neodymmagnete ausgebildet sind. Mit Neodymmagneten ist eine einfache, aber effektive Möglichkeit gegeben, eine magnetische Vorbehandlung des Brennstoffes vorzunehmen.
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Die Behandlungsvorrichtung kann auch elektrische Magnetisierungseinrichtungen umfassen, die ein Magnetfeld erzeugen, um die magnetische Vorbehandlung des Brennstoffes vorzunehmen. Mit zwei elektrischen Magnetisierungseinrichtungen, die mit Nordpolausrichtung in Richtung der Strömungsrichtung entlang der Durchflussleitung angeordnet sind, lässt sich der gleiche Effekt auf den Brennstoff erzeugen. Eine vorteilhafte Möglichkeit ist hier, wenn die beiden Magnetisierungseinrichtungen gleich angeordnet sind, z. B. dass die Magnetisierungseinrichtungen in der Durchflussleitung direkten Kontakt zu dem vorbeiströmenden Brennstoff und die beschriebene Nordpolausrichtung haben.
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Ferner ist Gegenstand der Erfindung eine Brennvorrichtung, wobei die bereits oben und im Folgenden näher beschriebene Brennvorrichtung mit einer, wie bereits oben und im Folgenden näher beschriebenen, Vorrichtung zur Aufbereitung flüssiger Brennstoffe verbunden ist, wobei die Vorrichtung einer Brennkammer der Brennvorrichtung vorgeschaltet ist, sodass der Brennstoff vor Verbrennung in der Brennkammer der Brennvorrichtung in der Vorrichtung aufbereitet wird. Mit einer solchen Brennvorrichtung, die zur Verbrennung von entsprechend aufbereitetem Brennstoff ausgebildet ist, kann eine verbesserte Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer erreicht werden. Hierdurch lässt sich zum einen Brennstoff einsparen, zum anderen wird die Schadstoffemission reduziert.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Brennvorrichtung ist, dass es sich bei der Brennvorrichtung um ein dieselbetriebenes Stromerzeugungsaggregat und bei dem flüssigen Brennstoff um Diesel/Heizöl handelt. Insbesondere bei dieselbetriebenen Stromerzeugungsaggregaten kann mit der Aufbereitung flüssiger Brennstoffe eine hohe Effizienzsteigerung und starke Schadstoffreduzierung erreicht werden. Bei der Verbrennung von aufbereitetem Diesel kann durch die magnetische Vorbehandlung und die Einleitung eines Gases die Verbrennung derart verbessert werden, dass insbesondere weniger Stickoxide freigesetzt werden.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnungen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den folgenden Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Einander entsprechende Gegenstände sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
- 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung und
- 2 eine weitere Ausführung der Vorrichtung.
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In den Figuren mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 dargestellt. Die in 1 gezeigte Vorrichtung 1 zur Aufbereitung von flüssigem Brennstoff 100 umfasst eine Durchflussleitung 2, durch welche der flüssige Brennstoff 100 strömt. Der flüssige Brennstoff 100 gelangt über einen Brennstoffeingang 12 beispielsweise aus einem vorgeschalteten Tank in die Durchflussleitung 2 der Vorrichtung 1. Durch die eingezeichneten Blockfeile 103 ist die Strömungsrichtung 103 des Brennstoffes 100 in der Durchflussleitung 2 angedeutet. Entlang der Durchflussleitung 2 ist eine Behandlungsvorrichtung 3 angeordnet, mit welcher der durch die Durchflussleitung 2 geleitete flüssige Brennstoff 100 magnetisch behandelt wird. Stromabwärts dieser Behandlungsvorrichtung 3 ist an der Durchflussleitung 2 eine Gaseinbringungsvorrichtung 4 angeordnet. Über diese Gaseinbringungsvorrichtung 4 wird ein Gas 101 in den magnetisch vorbehandelten Brennstoff 100 eingeleitet. Die Vorbehandlung des flüssigen Brennstoffs 100 mit einem Magnetfeld erleichtert das anschließende Einleiten von Gas 101 in den flüssigen Brennstoff 100. Die Gaseinbringungsvorrichtung 4 erzeugt hierdurch aus dem magnetisch vorbehandelten flüssigen Brennstoff 100 und dem eingeleiteten Gas 101 ein Brennstoff-Gas-Fluid in der Durchflussleitung 2. Dieses Brennstoff-Gas-Fluid 102 ist durch die Gasblasen 101 im Brennstoff 100 stromabwärts der Gaseinbringungsvorrichtung 4 angedeutet. Das Gas 101 wird über die Gaseinbringungsvorrichtung 4 mittels einer Einleitungsöffnung 5 in die Durchflussleitung 2 eingebracht. Wie weiter zu erkennen ist, ist die Einleitungsöffnung 5 über eine in die Durchflussleitung 2 hervorstehende Gasleitung 6 mit der Gasversorgungseinheit 7 verbunden. Die hervorstehende Gasleitung 6 ermöglicht eine möglichst mittige Einbringung des Gases 101 in den flüssigen Brennstoff 100 in der Durchflussleitung 2. Hierüber kann eine homogene Verteilung des Gases 101 in dem Brennstoff 100 erreicht werden. Derartig in der Vorrichtung 1 aufbereiteter Brennstoff 100 kann besonders effizient und schadstoffarm in einer nachgeschalteten Brennvorrichtung verbrannt werden. Eine weitere Verbesserung der Brennstoffnutzung ist dadurch erreichbar, dass die Einleitöffnung 5 entgegen der Strömungsrichtung 103 des flüssigen Brennstoffs 100 in der Durchflussleitung 2 ausgerichtet ist. Durch diese Ausrichtung der Einleitöffnung 5 in der Durchflussleitung 2 kann die Einbringung des Gases 101 in den magnetisch vorbehandelten flüssigen Brennstoff 100 weiter verbessert werden. Die Gaseinbringungsvorrichtung 4 kann atmosphärische Luft, Sauerstoff oder auch Wasserstoff oder ein Gemisch dieser Gase 101 zur Bildung des Brennstoff-Gas-Fluids 102 in der Durchflussleitung 2 in den Brennstoff 100 einleiten. Für die Einleitung atmosphärischer Luft verfügt die Gaseinbringungsvorrichtung 4 über eine Filtereinheit, in welcher die eingebrachte Luft vorgefiltert wird. Die Gaseinbringungsvorrichtung 4 verfügt außerdem über einen Regler 8, mit dem sich die Menge des eingeleiteten Gases 101 automatisch an den Bedarf anpassen lässt. Ein Rückschlagventil 9 verhindert, dass flüssiger Brennstoff 100 in die Gaseinbringungsvorrichtung 4 eintreten und über diesen aus der Vorrichtung 1 austreten kann. Die Behandlungsvorrichtung 3 umfasst mindestens zwei Magnetisierungseinrichtungen 10, 10a, die wie gezeigt, jeweils mit Nordpolausrichtung N in Richtung der Strömungsrichtung 103 entlang der Durchflussleitung 2 angeordnet sind. Mit dieser Anordnung lässt sich der durch die Durchflussleitung 2 strömende Brennstoff 100 besonders effektiv auf die Einleitung eines Gases 101 vorbereiten. Für eine besonders hohe Wirkung der Magnetisierungseinrichtungen 10, 10a ist vorgesehen, dass die Behandlungsvorrichtung 3 eine Kammer 11 in der Durchflussleitung 2 bildet, in welcher die Magnetisierungseinrichtungen 10, 10a angeordnet sind. Die Anordnung der Magnetisierungseinrichtungen 10, 10a innerhalb der Kammer 11 bietet die Möglichkeit, dass die Magnetisierungseinrichtungen 10, 10a direkten Kontakt zu dem vorbeiströmenden flüssigen Brennstoff 100 haben, was die Wirkung des erzeugten Magnetfeldes erhöht. Mit dieser Vorbehandlung lässt sich über die Gaseinbringungseinrichtung 4 besonders homogen Gas 101 in den flüssigen Brennstoff 100 einbringen, was die Verbrennung in einer nachgeschalteten Brennkammer einer Brennvorrichtung verbessert. Vorzugsweise sind die Magnetisierungseinrichtungen 10, 10a in einer besonders einfachen Ausführung durch Neodymmagnete gebildet.
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In 2 ist eine Vorrichtung 1 gemäß 1 gezeigt, wobei sich die Vorrichtung 1 gemäß 2 dadurch von 1 unterscheidet, dass die Gaseinbringungsvorrichtung 4 mehrere in der Durchflussleitung 2 angeordnete Einleitöffnungen 5, 5a, 5b zur Einleitung eines Gases 101 aufweist. Die Einleitöffnungen 5, 5a, 5b sind hier in Strömungsrichtung 103 des flüssigen Brennstoffs 100 hintereinander angeordnet. Die Einleitöffnungen 5, 5a, 5b sind jeweils über in die Durchflussleitung 2 hervorstehende Gasleitungen 6, 6a, 6b mit einer Gasversorgungseinheit 7 (1) verbunden. Über die in die Durchflussleitung 2 hervorstehenden Gasleitungen 6, 6a, 6b kann durch die Einleitöffnungen 5, 5a, 5b besonders gleichmäßig Gas in den vorbeiströmenden flüssigen Brennstoff 100 eingeleitet werden. Um eine besonders gleichmäßige Verteilung des eingeleiteten Gases 101 in dem Brennstoff 100 zu erzielen sind die Einleitöffnungen 5, 5a, 5b entgegen der Strömungsrichtung 103 für den flüssigen Brennstoff 100 ausgerichtet. Die in Strömungsrichtung 103 aneinandergereihten Einleitöffnungen 5, 5a, 5b sind durch die in die Durchflussleitung 2 hervorstehenden Gasleitungen 6, 6a, 6b mittig in der Durchflussleitung 2 angeordnet, was die Herstellung eines besonders homogenen Brennstoff-Gas-Fluids 102 in der Durchflussleitung 2 ermöglicht.
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Eine Brennvorrichtung wird erfindungsgemäß der Vorrichtung 1 zur Aufbereitung flüssiger Brennstoffe 100 an dem Brennstoffausgang 13 nachgeschaltet, sodass der Brennstoff 100 vor Verbrennung in der Brennkammer der Brennvorrichtung in der Vorrichtung 1 aufbereitet wird. Hierdurch lässt sich zum einen Brennstoff 100 einsparen, zum anderen wird die Schadstoffemission reduziert. Insbesondere bei einem nachgeschalteten dieselbetriebenen Stromerzeugungsaggregat und bei Diesel als Brennstoff kann mit der Aufbereitung flüssiger Brennstoffe 100 eine hohe Effizienzsteigerung und starke Schadstoffreduzierung erreicht werden. Bei der Verbrennung von aufbereitetem Diesel kann durch die vorgeschaltete magnetische Vorbehandlung und die Einleitung eines Gases 101 die Verbrennung derart verbessert werden, dass insbesondere weniger Stickoxide freigesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Durchflussleitung
- 3
- Behandlungsvorrichtung
- 4
- Gaseinbringungsvorrichtung
- 5 5a 5b
- Einleitöffnung
- 6 6a 6b
- Gasleitung
- 7
- Gasversorgungseinheit
- 8
- Regler
- 9
- Rückschlagventil
- 10 10a
- Magnetisierungseinrichtung
- 11
- Kammer
- 12
- Brennstoffeingang
- 13
- Brennstoffausgang
- 100
- Brennstoff
- 101
- Gas
- 102
- Brennstoff-Gas-Fluid
- 103
- Strömungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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