DE2405219A1 - Hydrogen and oxygen fired thermal plant - incorporates a boiler, a turbine and electrolytic water dissociation system - Google Patents
Hydrogen and oxygen fired thermal plant - incorporates a boiler, a turbine and electrolytic water dissociation systemInfo
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Abstract
Description
" Reizanlage " Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizanlage."Stimulus system" The invention relates to a heating system.
In Heizanlagen wird durch die Verbrennung von Brennstoffen Warme erzeugt.In heating systems, heat is generated by burning fuels.
Es ist bekannt, daß Heizanlagen fossile Brennstoffe, wie holz, Koks, Kohle, Heizöl, Gas, nutzen. Die fossilen Brennstoffe werden knapper, sie reichen nicht zur Deckung des rasch steigenden Bedarfes, insbesondere nicht für die erwartete Steigerung des Energiebedarfes in den kommenden Jahren. Der Wirkungsgrad der Brennstoffausnutzung bei mit derartigen Brennstoffen gefederten Heizanlagen ist beschränkt, sie geben über den Kamin zuviele ungenutzte Wärme als Abwärme an die Umwelt ab. Weiterhin belasten sie die Umwelt durch Giftstoffe, die in den Abgasen enthalten sind.It is known that heating systems use fossil fuels such as wood, coke, Coal, heating oil, gas, use. Fossil fuels are becoming scarcer, they are sufficient not to meet the rapidly increasing demand, especially not for the expected Increase in energy demand in the coming years. The efficiency of fuel utilization with heating systems sprung with such fuels is limited, they give Too much unused heat is released into the environment as waste heat via the chimney. Farther they pollute the environment with toxins that are contained in the exhaust gases.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fleizanlage zu schaffen, die die energiereichen Brennstoffe wasserstoff und Sauerstoff nutzt, mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, wenig Abwarme an die Umwelt abgibt, sauber und ohne Belastung der Urnwelt durch Giftstoffe arbeitet, sowie einen Teil ihrer Brennstoffe durch Elektrolyse aus Wasser selbst gedient.The invention is based on the object of creating a meat plant, which uses the energy-rich fuels hydrogen and oxygen with high efficiency works, emits little waste heat into the environment, clean and without polluting the natural environment works through toxins, as well as some of their fuels through electrolysis served from water itself.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem Kessel ein als Brennkammer ausgebildeter Brennraum ist, der über einen Turbinenkanal in den Kamin führt. Bis zum Eintritt in den Kamin ist der Brennraum nit anschließendem Turbinenkanal durch den wassergefüllten Kessel geführt und ringsum von Wasser umgeben. In den Brerniraum führt von außen her ein Frischluftkanal mit Kompressor.According to the invention, this object is achieved in that in a boiler is a combustion chamber designed as a combustion chamber, which via a turbine duct in leads the chimney. The combustion chamber is not connected until it enters the chimney Turbine channel led through the water-filled boiler and surrounded by water all around. A fresh air duct with a compressor leads into the burner room from the outside.
Der Kompressor hat mit den im Turbinenkanal angebrachten Turbinen eine gemeinsame Achse und wird, beim Fahren der lieizanlage, von den Turbinen mit angetrieben. In den Brennraum ragt eine Wasserstoff einspritzdüse, die über eine Leitung mit dem .IJasserstofftank (Wasserstoff-Flasche) verbunden ist. Der Wasserstoffeinspritzdüse zugeordnet ist wahlweise, die von außen in den Brennraum geführte Zündung, bezw. eine Sauerstoffeinspritzdüse. Die Sauerstoffeinspritzdüse ist ebenfalls mit einer Leitung mit dem Sauerstefftank (Sauerstoff-Flasche) verbunden. Wasserstoff und Sauerstoff werden unter Druck in die Brennkammer eingespritzt.The compressor has the turbines mounted in the turbine duct a common axis and is used by the Turbines with powered. A hydrogen injection nozzle protrudes into the combustion chamber a line is connected to the hydrogen tank (hydrogen bottle). Of the Hydrogen injection nozzle is optionally assigned to the outside into the combustion chamber guided ignition, respectively. an oxygen injector. The oxygen injector is also connected to the oxygen tank (oxygen bottle) by a pipe. Hydrogen and oxygen are injected into the combustion chamber under pressure.
Sie stehen in den Tanks (Flaschen) unter Druck und können mit Eigendruck eingespritzt werden. Beim Anfahren der Heizlange wird Wasserstoff in den Brennraum eingespritzt und gezündet, dies erfolgt entweder durch die Zündanlage, oder aber durch die gleichzeitige Einspritzung von Sauerstoff, wobei das Gemisch sich selbst entzündet.They are under pressure in the tanks (bottles) and can with their own pressure be injected. When the heating length is started, hydrogen enters the combustion chamber injected and ignited, this is done either by the ignition system, or else by the simultaneous injection of oxygen, the mixture being self-contained ignited.
Bevorzugt wird die gleichzeitige Sauerstoffeinspritzung, dabei wird Sauerstoff so lange eingespritzt, solange Wasserstoff eingespritzt wird, d.h., so lange geheizt wird. Bei der Verbrennung entstehen hohe Temperaturen, die Luft und die Verbrennungsgase dehenen sich stark aus und verlassen die Brennkammer mit hoher Geschwindigkeit.Simultaneous oxygen injection is preferred Oxygen injected as long as hydrogen is injected, i.e. so is heated for a long time. The combustion creates high temperatures, the air and the combustion gases expand greatly and leave the combustion chamber at a higher rate Speed.
Dieses Gas wird nun über die Turbinen im Turbinenkanal geleitet, die mit dem Kompressor gekoppelt sind und diesen antreiben. Die erhitzten Wandungen der Brennkamner und des Turbinenkanals geben die Warme an das umgebende Nasser in dem Kessel ab. Bis die Gase aus dem Turbinenkanal in den Kamin eintreten, haben sie ihre Wärme weitgehend an den Wassermantel abgegeben. Beim Eintritt in den Kamin werden die Gase nochmals über eine Turbine geleitet, die sie antreiben und die die restliche Energie der Brenngase aufnirlmt. Wasser, das sich aus der Reaktion Wasserstoff und Sauerstoff als Kondensat im Kamin niederschl.igt, wird in einer Kondensatauffangrinne, die den Raum zwischen Kaminwandung und Wandung des in den Kamin geführten Turbinenkanals abschließt, aufgefangen und über eine Kondensatrücklaufleitung den KesselsFeisewasser und danit dem Kessel wieder zugeführt. Das erhitzte Wasser irn sessel dient zum Betrieb einer Dampf-oder 'leißwasser- Zentralheizung und für die Warmwasserversorgung.This gas is now passed through the turbines in the turbine duct, which are coupled to the compressor and drive it. The heated walls the combustion chimney and the turbine duct give the heat to the surrounding water in the boiler. Until the gases from the turbine duct enter the chimney have they largely give off their heat to the water jacket. When entering the chimney the gases are once again passed through a turbine that drives them and the the remaining energy of the fuel gases is absorbed. Water that results from the reaction hydrogen and oxygen precipitates as condensate in the chimney, is in a condensate collecting channel, the space between the chimney wall and the wall of the turbine duct leading into the chimney closes, collected and the boiler ice water via a condensate return line and then fed back into the boiler. The heated water in the armchair is used for Operation of a steam or hot water central heating system and for the hot water supply.
Die Turbinen im Turbinenkanal und im Kamin treiben Generatoren zur Stromerzeugung an. Mit dem erzeugten Strom wird durch Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Dazu sind U-förmige Röhren - bevorzugt aus Glas - mit Wasser gefüllt. Die Röhren haben Wasserzulauf durch eine Leitung aus einem Wassertank. Innerhalb der Röhren sind an den beiden unteren Punkten der Geraden der U-Röhre Platinelektroden, an die das durch die Glaswandung hindurchgeführte Stromkabel angeschlossen ist. Bei Stromzuführung spaltet sich das in der U-Röhre enthaltene nasser in Wasserstoff und Sauerstoff, die Gase steigen getrennt an den beiden Rohrenden hoch, von dort führt je eine Leitung zu einem zusätzlichen Wasserstefftank und zu einem zusätzlichen Sauerstofftank, von dort führen getrennte Leitungen über getrennte binspritzpu;npen zu den Einspritzdüsen im Brennraum (3rennkammer).The turbines in the turbine duct and in the chimney drive generators Power generation. The electricity generated is converted into hydrogen by electrolysis and split oxygen. These are U-shaped tubes - preferably made of glass - with Filled with water. The tubes have Water inlet through a pipe from a water tank. Inside the tubes are the two lower points Straight line of the U-tube platinum electrodes to which the lead through the glass wall Power cord is connected. When power is supplied, it splits in the U-tube contained wet in hydrogen and oxygen, the gases rise separately to the both pipe ends up, from there a pipe leads to an additional water tank and to an additional oxygen tank, from where separate lines lead over separate injection pumps to the injection nozzles in the combustion chamber (3-combustion chamber).
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird nur Wasserstoff und Sauerstoff - ohne Luftzuführung - in die Brennkammer eingespritzt.In a further embodiment of the invention, only hydrogen and Oxygen - without air supply - is injected into the combustion chamber.
Diese Ausführung hat statt eines Abgaskamines einen lIeizkamin, der oben geschlossen ist und ebenso wie der vorbeschriebene ICamin, eine Kondensatauffangrinne mit Kondensatrücklaufleitung und Einspeisung in das Kesselspeisewasser aufweist. Dieser Heizkamin ist als IIeißluftheizung zusätzlich zu der aus dem Kesselswasser gespeisten Zentralheizung, ausgebildet. Dazu ist der Heizkamin auf allen Seiten mit gleichen Abstand von einem Mantel umgeben. Zwischen dem Heizkamin und dem umgehenden Mantel entsteht ein Schacht. Der mantel hat am Boden Oeffnungen, durch die Luft angesaugt wird. Diese Luft wird durch den Heizkamin erwärmt und steigt nach oben. Der iteizkamin mit Mantel steht in der mitte des Hauses. Auf den einzelnen Geschossen weist der Mantel Auslässe in die Räume auf, durcii die die erwärmte Luft in die Raume eintritt und diese heizt. Die Raume haben knapp über Fußbodenhöhe einen Luftauslaß in den Flur und das Treppenhaus, von dort führen Laltluftschächte zum i'uße des Heizkamins, wo die Luft wieder von den Schachten zwischen Heizkamin und anteil angesaugt, erwärmt und als warmluft in die Raume geblasen wird. Die zwischen leizkamin und Mantel aufsteigende Luft entzieht dem Heizkamin Wärme und kühlt ihn ab.Instead of an exhaust chimney, this version has an electric chimney that is closed at the top and just like the previously described ICamin, a condensate drainage channel with condensate return line and feed into the boiler feed water. This fireplace is used as hot air heating in addition to that from the boiler water fed central heating, trained. In addition, the fireplace is on all sides surrounded by a coat at the same distance. Between the fireplace stove and the one around it Mantle creates a shaft. The cloak has openings at the bottom through the air is sucked in. This air is heated by the fireplace and rises to the top. The fireplace with jacket is in the middle of the house. On the individual floors if the jacket has outlets into the rooms through which the heated air into the Enters the room and heats it. The rooms have an air outlet just above floor level Into the hallway and the stairwell, from there air ducts lead to the outside of the Fireplace where the air is sucked in again from the ducts between the fireplace and part, heated and blown into the room as warm air. The one between leizkamin and Air rising from the jacket draws heat from the fireplace stove and cools it down.
In einer weiteren Ausbildungsform ist zur QAuffangung der restlichen Wärmemenge und zur Wärmeabgabe statt des vorbeschriebenen, als Warmluftheizung ausgebilteden Heizkamins, ein zweiter Wasserkessel vorgesehen. Innerhalb dieses zweiten Wasserkessels ist eine geschlossene .vuskühlkamrner, die ringsun von Wasser umgeben ist. In diese Kühlkammer ist der Turbinenkanal wie beim Kamin und beim Heizkamin einleitet und weist ebenfalls Kondensatauffangrinne mit Kondensatrücklaufleitung und Einspeisung in das Pesselspeisewasser, das diese;n zweiten "wasserkessel zugeführt wird, auf. Vom zweiten Kessel führt ein Wasserzulauf zum ersten Kessel.In a further form of training, the rest of the training courses are to be collected Amount of heat and for heat emission instead of the one described above, designed as warm air heating Fireplace, a second kettle provided. Inside that second kettle is a closed one .vus cooling chambers surrounded by water all around is. The turbine duct is in this cooling chamber as in the chimney and the heating chimney introduces and also has a condensate collecting channel with a condensate return line and feeding into the boiler feed water, which this; n second "water boiler is supplied will be on. A water inlet leads from the second boiler to the first boiler.
In der Lühlkammer erfolgt die restliche abkühlung des aus der Reaktion Wasserstoff und sauerstoff entstandenen Wasserdampfes.The remaining cooling of the reaction takes place in the cooling chamber Hydrogen and oxygen produced water vapor.
Die Wärme wird an den Wassermantel abgegeben, das Kondensat, der Wasserrücklauf aus den Heizkörpern und das erforderliche Frischwasser wird diesem zweiten sessel als Speisewasser eingespeist. Das erwärmte Wasser aus diesem zweiten Kessel wird dem ersten Kessel als vorgewärmtes Wasser eingespeist.The heat is transferred to the water jacket, the condensate, the water return from the radiators and the required fresh water is this second armchair fed in as feed water. The heated water from this second boiler is used fed into the first boiler as preheated water.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß damit eine für Heizanlagen neue Energiequelle genutzt wird, daß die Heizanlage einen hohen Wirkungsgrad hat, daß die Heizanlange sauber und umweltfreundlich arbeitet und die Umwelt weder durch Abwärme, noch durch Giftstoffe belastet, sowie, daß ein Teil der Brennstoffe Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse aus Wasser selbst gewonnen wird.The advantages achieved with the invention are in particular: that a new energy source is used for heating systems, that the heating system has a high degree of efficiency that the heating system works cleanly and environmentally friendly and the environment is neither polluted by waste heat nor by toxins, as well as that one Part of the fuel hydrogen and oxygen by electrolysis from water itself is won.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgendem niher beschrieben. 5 zeigen Fig. 1 Eine erfindungsgemäße Heizanlange mit Luftzuführung, Brennkammer und Turbinenkanal im Wasserlessel, mit Abgaskamin.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. 5 show Fig. 1 an inventive Heating system with air supply, combustion chamber and turbine duct in the waterlessel, with Exhaust chimney.
In der Brennkammer ist die Wasserstoffeinspritzdüse (1) und die Zündung, bezw. Sauerstoffeinspritzdüse (2) angeordnet. In the combustion chamber is the hydrogen injection nozzle (1) and the ignition, respectively Oxygen injection nozzle (2) arranged.
Die Verbrennung erfolgt in der Brennkammer. Die Luft wird durch den, in Luftzuführungkanal sitzenden Kompressor (3) in die Brennkammer gedrückt. Bei der Verbrennung entstehen hohe Temperaturen, die Luft und die Verbrennungsgase dehnen sich stark aus ulld verlassen die Brennkammer mit hoher Geschwindigkeit. Dieses Gas wird irn Turbinenkanal über die Turbinen (4) gelcictet, die mit dem Kompressor (3) gekoppelt sind und diesen antreiben. Anschließend tritt das Gas in den Kamin ein, wobei es eine weitere Turbine (4) antreibt, die die restliche Energie des Brenngase aufnimmt. The combustion takes place in the combustion chamber. The air is The compressor (3) located in the air supply duct is pressed into the combustion chamber. at The combustion creates high temperatures, which expand the air and the combustion gases strongly from ulld leave the combustion chamber at high speed. This Gas is drawn into the turbine duct via the turbines (4) connected to the compressor (3) are coupled and drive it. Then the gas enters the chimney a, whereby it drives another turbine (4), which the remaining energy of the fuel gases records.
Den Raumzwischen kamin und den in den Kamin geführten Turbinenkanal schließt die Kondensatauffangrinne (5) mit Kondensatrückaufleitung und Einspeisung in die Kesselspeizewasserzulaufleitung (6). The space between the chimney and the turbine duct leading into the chimney closes the condensate collecting channel (5) with condensate return line and feed into the boiler feed water supply line (6).
Die erhitzten Wandungen der Brennkammer und des Turbinenkanals geben die wärme an das umgebende Wasser in dem Kessel ab. Mit dem heißwasser, bezw. Dampf wird die Zentralheizung geheizt, außerdem erfolgt daraus die Versorgung mit Gebrauchswarmwasser. Bis die Gase aus dem Turbinenkanal in den kamin eintreten haben sie ihre Wärme weitgehend an den Wassernantel abgegeben. Die Turbinen (4) im Turbinenkanal und im Kamin treiben Generatoren zur Stromerzeugung an. Give the heated walls of the combustion chamber and turbine duct the heat from the surrounding water in the boiler. With the hot water, respectively. steam the central heating is heated and it is also used to supply domestic hot water. By the time the gases from the turbine duct enter the chimney, they largely have their heat delivered to the water jacket. Drive the turbines (4) in the turbine duct and in the chimney Generators to generate electricity.
Mit dem erzeugten Strom wird durch Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Der gewonnene Wasserstoff und Sauerstoff wird eigenen Tanks -zusätzlich zu den Wasserstoff- und Sauerstoff-Flaschen zugeführt- und von dort über getrennte Leitungen und getrennte Einspritzpumprn den Einspritzdüsen im Brennraum zugeführt. The electricity generated is converted into hydrogen by electrolysis and split oxygen. The hydrogen and oxygen obtained will be your own Tanks - in addition to the hydrogen and oxygen bottles - supplied and from there via separate lines and separate injection pumps to the injection nozzles in the Combustion chamber fed.
Fig. 2 zinke erfindungsgemiße Heizanlage ohne Luftzuführung, mit Brennkarimer und Turbinenkanal im Wasserkessel und mit einem als zusitzliche Warmluftheizung ausgebildeten Heizkamin.Fig. 2 zinc heating system according to the invention without air supply, with a burning pot and turbine duct in the kettle and with one as additional warm air heating trained fireplace.
In die Brennkammer führen die Wasserstoffeinspritzdüse (1) und die Sauerstoffeinspritzdüse (2). bei der Verbrennung entstehen hohe Temperaturen, die Verbrennungsgase dehnen sich stark aus und treiben die Turbinen (4) im Turbinenkanal an. Anschließend tritt das Gas in den Heizkamin ein, wobei es eine weitere Turbine (4) antreibt, die die restliche Energie der Brenngase aufnimmt. Den Raum zwischen Kamin und den in den Kamin geführten Turbinenkanal schließt die Kondensatauffangrinne (5) mit Kondensatrücklaufleitung und Einspeisung in die Kesselspeisewasserzulaufleitung (6). Die Wasseraufheizung zur Versorgung der Zentralheizung, sowie die Stromerzeugung zur Spaltung von Wasser durch Elektrolyse erfolgt wie vorstehend unter Fig.l. beschrieben. The hydrogen injection nozzle (1) and the Oxygen injection nozzle (2). high temperatures arise during combustion, which Combustion gases expand strongly and drive the turbines (4) in the turbine duct at. The gas then enters the fireplace stove, where there is another turbine (4) drives, which absorbs the remaining energy of the fuel gases. The space between The chimney and the turbine duct leading into the chimney are closed by the condensate collecting channel (5) with condensate return line and feed into the boiler feed water supply line (6). The water heating to supply the central heating, as well as the electricity generation for splitting water by electrolysis takes place as above under Fig.l. described.
Der Heizkamin ist oben geschlossen und weist einen Mantel auf. The fireplace is closed at the top and has a jacket.
Zwischen F.eizkamin und Mantel ist ein Luftschacht, in dem die Luft, die durch Öffnen des Mantels am Boden angesaugt wird, erwärmt wird und nach oben steigt. Die erwärmte Luft wird in den einzelnen Geschossen des Hauses durch Auslässe in dem mantel in die Raume gedrückt und heizt diese Raume. Diese Räume haben Kaltluftauslasse knapp über dem Fußboden zum Flur und Treppenhaus hin, von dort fällt diese Kaltluft in Schächten zum Fuß des Heizkaniins, wo sie wieder in den Hohlraum zwischen Heizkamin und Mantel gesaugt und erv.ärnt wird, nach oben steigt und die Raume heizt. Die zwischen dem Heizkamin und Mantel hochsteigende Luft entzieht dem Heizkamin Warme und kühlt ihn ab. Between the fireplace and the jacket is an air shaft in which the Air sucked in by opening the mantle at the bottom is heated and gradually rises above. The heated air is passed through the individual floors of the house Outlets in the jacket are pressed into the rooms and heats these rooms. These rooms have cold air outlets just above the floor to the hallway and stairwell, from there this cold air falls into shafts at the foot of the heating duct, where it returns in the cavity between the fireplace and the jacket is sucked up and heated up rises and heats the room. The one rising between the fireplace and the mantle Air extracts heat from the fireplace and cools it down.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee | ||
OI | Miscellaneous see part 1 |