DE2623770A1 - Vorrichtung zur spaltung von brennstoffen zu gasfoermigen brennstoffen durch reaktion mit einem zerfallsprodukt von wasserstoffperoxyd - Google Patents

Vorrichtung zur spaltung von brennstoffen zu gasfoermigen brennstoffen durch reaktion mit einem zerfallsprodukt von wasserstoffperoxyd

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DE2623770A1 DE19762623770 DE2623770A DE2623770A1 DE 2623770 A1 DE2623770 A1 DE 2623770A1 DE 19762623770 DE19762623770 DE 19762623770 DE 2623770 A DE2623770 A DE 2623770A DE 2623770 A1 DE2623770 A1 DE 2623770A1
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Description

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER
D-8000 München 22 D-48OO Bielefeld
Triftstraße 4 Siekerwalf 7
PG 23-76051
St/sc
26. Mai 1976
Nissan Motor Company, Limited No.2, Takara-machi/ Kanagawa-ku Yokohama City, Japan
Vorrichtung zur Spaltung von Brennstoffen zu gasförmigen Brennstoffen durch Reaktion mit einem Zerfallsprodukt von Wasserstoffperoxyd . . .
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Spaltung von Brennstoffen zur Herstellung eines gasförmigen Brennstoffes, der als brennbaren Bestandteil Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxyd enthält, durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoff oder Kohlenstoffbrennstoff mit dem Zerfallsprodukt von Wasserstoffperoxyd, wie es im einzelnen im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegeben ist.
Es ist bekannt, daß verschiedene brennbare Materialien einschließlich derjenigen, die üblicherweise als Brennstoffe ver- · wendet werden, in gasförmigen Brennstoff umgewandelt werden
'"■'" 80 9850/1070
können, der als brennbare Bestandteile Wasserstoff und/ " ~ oder Kohlenmonoxyd enthält und die" Vorteile eines hohen Heizwertes pro Volumeneinheit und einer ausgezeichneten Verbrennbarkeit in Verbindung"mit einer geringen Bildung von Schadstoffen aufweist. Ein derartiger gasförmiger
Il \
Brennstoff soll im folgenden als abgespaltenes Gas bezeichnet werden. Beispiele von brennbaren Materialien, die als Rohmaterialien für abgespaltenes Gas in Betracht kommen, sind folgende: Erdölbrennstoffe wie Erdgas, Flüssiggas, Benzin, Kerosin, Leichtöl oder Schweröl; synthetische Brennstoffe, wie etwa synthetisches Benzin; Alkohole wie Aethanol, feste Brennstoffe wie Kohle, Koks, Torf und Holzkohle; organische Materialien, wie etwa Holz,'Pulpe, Papier, und bestimmte synthetische Harze; und verschiedene Substanzen einschließlich Teer, Stadtmüll und Abfällen aus Land- „ wirtschaft und Viehzucht.
Die Spaltung dieser Brennstoffe erfolgt in den meisten Fällen durch teilweise Oxydation und/oder durch Wasser- ^.,.^
gasreaktion. '
Die Spaltung von Köhleriwasserstoffen durch teilweise Oxydation läßt -sich im allgemeinen folgendermaßen ausdrücken:
■nri
Im Falle der Wassergasreaktion, die als..teilweise Oxydation durch Wasser betrachtet werden kann, "gilt folgende Gleichung (2)
CmHn + mH2° =
Wenn ein Kohlenwasserstoff sowohl· mit^aiaerstöirals auch
mit Wasserkur Reaktion gebracht wird^gilt^folgende all-
gemeine Gleichung für den Spaltungsvorganf: ' "" " ^i
h^
CmHn + 3°2 + kH2° =
Die Reaktion nach Gleichung (1) ist exo-therm, nach.Gleichuag. ■-/et; (2) dagegen endotherm. Folglich ist es .möglich:die. Reaktion/Γ·..·;Β gemäß Gleichung (3) selbsttätig ablaufend durchzuführen, indem Sauerstoff und Wasser in geeigneten Mengen ausgewählt und geeignete Reaktionsbedingungen ,-vorgegeben^ werden.
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Wenn ein Kohlenstoffbrennstoff, wie etwa Kohle, als Rohmaterial für ein abgespaltenes Gas verwendet wird, sollten die folgenden Reaktionen bei der Planung des Spaltungsvorganges berücksichtigt werden:
(4) C + O2 = CO2 + 97,0 Kcal/mol
(5) C + -^O2 = CO + 29,39 Kcal/mol
(6) C + CO2 - 2C0 - 38,22 Kcal/mol
(7) C + H2O = CO + H2 - 28,36 Kcal/mol
Die exothermen Reaktionen gemäß Gleichung (4) und (5) können die endothermen Reaktionen gemäß Gleichung (6) und (7) aufrechterhalten. Folglich kann ein Spaltverfahren mit Kohlenstoffbrennstoff selbsttätig ablaufen und ein abgespaltenes Gas ergeben, das im wesentlichen aus CO und H besteht, wenn die Spaltungsreaktion in geeigneter Weise mit Hilfe der Grundreaktionen der Gleichungen (4?bis(7) aufgeteilt wird. In den meisten Fällen wird Luft als Oxydierungsmittel zur Durchführung der Spaltung von Brennstoffen verwendet. Es ist jedoch bekannt, daß Wasserstoffperoxyd (H0O9) eine sehr vorteilhafte Sauerstoffquelle zum Spalten von Brennstoffen ist. Wasserstoffperoxyd ist ein starkes Oxydierungsmittel in der Form einer Flüssigkeit bei Raumtemperatur und zerfällt in der Gegenwart eines Katalysators ohne Schwierigkeiten:
(8) 2H2°2 > 2H2° + °2
Diese Zerfallsreaktion ist in hohem Maße exotherm, so daß das Zerfallsprodukt eine Mischung aus erwärmtem Dampf und erwärmtem Sauerstoffgas ist. Beispielsweise beträgt die Temperatur des Gemisches etwa 7000C, wenn 90 Gewichts-% H2O2 in Lösung zerfallen. Daher kann Wasserstoffperoxyd sowohl Sauerstoff als auch Wasser bzw. Wasserdampf bilden, die für die Brennstoffspaltreaktion notwendig sind. Es ist üblich, das. Zerfallsprodukt der Gleichung (8) in Kontaktbehandlung mit einem zu spaltenden Brennstoff zu bringen. Die
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Spaltung von Kohlenwasserstoff-Brennstoff unter Verwendung von Wasserstoffperoxyd kann allgemein wie folgt ausgedrückt werden:
(9) CH + ^H0O0 > mCO + (m + S)H9
πι η 2. 2. 2 δ 2.
Die Reaktion nach Gleichung (9) ist exotherm.
Bei Brennstoff-Spaltverfahren unter Verwendung von Luft und Wasser oder Dampf auf der Basis der Reaktionen der Gleichungen (1)bis(3) ist es normalerweise notwendig, die jeweiligen Reaktionsbestandteile zur Aufrechterhaltung einer stabilen Reaktion vorzuerwärmen. Eine Spaltvorrichtung benötigt daher eine Heizung zur Vorerwärmung der Reaktionsbestandteile und/oder Wärmetauscher zur Wärmeübertragung von dem Reaktionsprodukt auf die Reaktionsbestandteile. Die Verwendung von Wasserstoffperoxyd gemäß Gleichung (9) hat die Vorteile, daß eine äußere Wärmezufuhr und/oder die Verwendung von Wärmetauschern entfällt oder zumindest wesentlich eingeschränkt ist und daß das erzeugte, gespaltene Gas einen größeren Heizwert pro Volumeneinheit aufweist, da es keine unbrennbaren Bestandteile wie Stickstoff enthält. Außerdem kann Wasserstoffperoxyd, das bei Raumtemperatur flüssig ist, ohne Schwierigkeiten einem Reaktor bei wahlweise erhöhten Drücken durch einfaches Pumpen zugeführt werden. Folglich kann eine Spaltvorrichtung so kompakt hergestellt werden, daß sie als Brennstoffsystem einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine in Betracht kommt, wenn Wasserstoffperoxyd verwendet wird. Als unterschiedliche Anwendungsform des Spaltverfahrens auf der Grundlage der Reaktion der Gleichung (9) können verschiedene Abfälle und Rückstände als reine Energiequellen durch Umwandlung in abgespaltenes Gas auf Industriebasis verwendet werden.
Bei einer Brennstoffspaltung oder teilweisen Oxydation wird Sauerstoff üblicherweise in einer Menge verwendet, die etwa 1/4 bis 1/3 der Menge des zur vollständigen Oxydation desselben Brennstoffs notwendigen Sauerstoffmenge beträgt. Daher
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erfordert die Mischung oder Kontaktbehandlung des zu spaltenden Brennstoffs mit Sauerstoff und Wasser eine gewisse Sorgfalt. Die Wirksamkeit des Spaltvorganges bleibt unzureichend, wenn der Brennstoff und ein Oxydierungsmittel und Wasser getrennt der Reaktionskammer zugeführt werden. Die Verbrennung in der Reaktionskammer erfolgt unvermeidlich als Diffusionsverbrennung, wenn die Reaktionsbestandteile in dieser Weise in die Reaktionskammer eingebracht werden. Folglich wird ein Teil des Brennstoffs vollständig in bestimmten Bereichen der Reaktionskammer verbrannt, in denen ein relativ hohes Sauerstoff/Brennstoff-Verhältnis vorliegt, während der restliche Teil des Brennstoffs durch die Wärme der vollständigen Oxydation in Anwesenheit einer außerordentlich geringen Sauerstoffmenge erhitzt wird und daher teilweise zerfällt, so daß eine beträchtliche Menge festen Kohlenstoffs entsteht.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine verbesserte Vorrichtung zum Spalten eines brennbaren Materials der beschriebenen Art in einen gasförmigen Brennstoff zu schaffen, der als brennbare Bestandteile Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxyd enthält, wobei die Reaktion mit dem Zerfallsprodukt von Wasserstoffperoxyd durchgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich insbesondere durch die Fähigkeit einer raschen und wirksamen Mischung der brennbaren Bestandteile mit dem Zerfallsprodukt des Wasserstoffperoxyds vor der gemeinsamen Einleitung in eine Reaktionskammer der Vorrichtung aus.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Spaltvorganges eines brennbaren Materiales in einen gasförmigen Brennstoff, der als brennbare Bestandteile Wasserstoff und/ oder Kohlenmonoxyd enthält, mit Hilfe einer Reaktion des brennbaren Materials mit einer erwärmten Mischung aus Sauerstoff und Dampf, die durch den Zerfall von Wasserstoffperoxyd gewonnen sind, umfasst eine Reaktionskammer zur Durch-
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führung des Spaltvorganges, einen Reaktor zur Durchführung des Zerfallvorganges des Wasserstoffperoxyds, einen Fluidkanal zwischen dem Reaktor und der Reaktionskammer und ein Leitungssystem zum Einleiten von brennbaren Material in die Reaktionskammer. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Venturi-Abschnitt in dem Fluidkanal, so daß die Geschwindigkeit eines Stromes aus einem Gemisch aus erwärmtem Sauerstoff und Dampf in dem Venturi-Abschnitt erhöht wird, und das Zufuhr-Leitungssystem ist derart ausgestaltet, das das brennbare Material in den Fluidkanal in dem Venturi-Abschnitt eingebracht wird, so daß das Sauerstoff-Dampf-Gemisch und das brennbare Material schnell und gleichmäßig miteinander vermischt werden, bevor sie in die Reaktionskammer eintreten.
Der Venturi-Abschnitt kann so geformt sein, daß die Geschwindigkeit des Stromes des Sauerstoff-Dampf-Gemisches im Venturi-Abschnitt die Schallgeschwindigkeit erreicht. In diesem Falle kann ein Ventil in dem Fluidkanal vorgesehen sein, das sich quer zu dem Querschnitt des Venturi-Abschnitts bewegt und den Massenstromdurchsatz des Sauerstoff-Dampf-Gemisches entsprechend seiner Position steuert und den effektiven Querschnitt des Venturi-Abschnitts verändert.
Ein weiterer Venturi-Abschnitt kann in einem Bereich stromabwärts des zuvor erwähnten Venturi-Abschnitts vorgesehen sein und dazu dienen, erwärmte Luft in das Gemisch aus Sauerstoff, Dampf und brennbarem Material einzuführen. Eine Wirbelkammer kann in einem Bereich stromaufwärts des ersten Venturi-Abschnitts zur weiteren Verbesserung des Mischvorganges vorgesehen sein.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
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Fig.1 ist ein schematischer Teilschnitt durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung und zeigt das Grundprinzip der Erfindung;
Fig.2 ist eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform;
Fig.3 bis 6 zeigen vier verschiedene, abgewandelte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig.7 ist ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 in Fig.6.
In Fig.1 ist mit 10 eine Reaktionskammer und mit 20 ein getrennter Reaktor bezeichnet, der einen Katalysator 22 enthält, der dazu dient, Wasserstoffperoxyd zu zersetzen. Es handelt sich um einen Katalysator auf Nickel- oder Silberbasis. Wasserstoffperoxyd wird dem Reaktor 20 durch eine Leitung 30 zugeführt, und das Zerfallsprodukt, das eine erwärmte Mischung aus Sauerstoffgas und Dampf darstellt, wird der Reaktionskammer 10 durch einen Kanal 40 zugeführt. Wasserstoffperoxyd wird üblicherweise in der Form einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration von 30 bis etwa 90% verwendet. Die Vorrichtung unterscheidet sich in dieser Hinsicht nicht von brennstoff-spaltenden Vorrichtungen bekannter Art.
Erfindungsgemäß ist ein Venturi-Abschnitt 42 in dem Kanal 40 in einem Bereich, der relativ dicht an den Auslaß des Reaktors 20 angrenzt, vorgesehen. Der Venturi-Abschnitt vergrößert die Geschwindigkeit des Sauerstoff-Dampf-Stromes in dem Kanal 40. Ein Brennstoffzuführleitung 50 mündet in den Kanal 40 in diesem Venturi-Abschnitt 42 ein. Der Hauptbereich 44 des Kanals 40 erstreckt sich von dem Venturi-Abschnitt 42 zum Einlaß der Reaktionskammer 20 und ist als Fluidmischrohr ausgebildet.
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In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das brennbare Material, das einer Spaltreaktion unterworfen wird, in den Kanapl 40 im Venturi-Abschnitt 42 eingeleitet, in dem der Stroir- des erwärmten Sauerstoff-Dampf-Gemisches eine hohe Geschwindigkeit aufweist, so daß die brennbaren Stoffe schnell mit dem Sauerstoff-Dampf-Gemisch vermischt und in vielen Fällen zum großen Teil durch die Wärme des Sauerstoff-Dampf-Gemisches verdampft werden. Zur Unterstützung einer guten Durchmischung der Reaktionsbestandteile sind der Venturi-Abschnitt 42 und der Mischrohrabschnitt oder Hauptbereich 44 üblicherweise so ausgebildet, daß das gasförmige Gemisch der Reaktionsbestandteile durch den Hauptbereich 44 mit einer Geschwindigkeit im Bereich des mehrfachen von lOm/sec bishin zur Schallgeschwindigkeit strömt. Wenn die Geschwindigkeit des Stromes des Gemisches in dem Haupthereieh 44 zu gering ist, besteht die Gefahr, daß eine Rückzündung von der Reaktionskammer 10 zu dem Kanal 40 auftritt. Der Hauptbereich 44 sollte keine unnötigen, gekrümmten Abschnitte oder wellenförmig ausgedehnte Abschnitte auf v/eisen. Andernfalls kann das erwärmte Gemisch der Reaktionsbestandteile in dem Hauptbereich 44 gebremst werden, so daß es zu einer spontanen Zündung aus der Reaktionskammer 10 kommen kann.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Spaltvorrichtung zum Spalten eines flüssigen Brennstoffs. Die Wasserstoffperoxyd-Leitung 30 umfaßt einen Behälter 32, eine Pumpe 34, ein Regelventil 36 und eine Abgabedüse 38, die in den Reaktor 2 0 mündet. Die Brennstoffzuführleitung 50 umfaßt einen Brennstofftank 52, eine Pumpe 54 und ein Regelventil 56. Die Reaktionskammer 10 weist die Form einer Brennkammer auf, die durch hitzbeständige Wände 12 umgeben und mit einer Zündkerze 14 im Bereich des Einlasses versehen ist. Ein Rohr 60 dient dazu, das gespaltene Gas, beispielsweise einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine zuzuführen.
Wasserstoffperoxyd und ein flüssiger Brennstoff werden der Vorrichtung in geregelten Mengen mit Hilfe der Regelventile
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36 und 56 zugeführt. Am Anfang des Spaltvorganges gelangt Wasserstoffperoxyd in einer relativ großen Menge in die Vorrichtung, so daß das Molverhältnis des Wasserstoffperoxyds zu dem flüssigen Brennstoff im Bereich von etwa 2/3 bis 4/5 des stöchiometrischen Verhältnisses der vollständigen Oxydation des Brennstoffs liegt. Die Verwendung eines derartigen Mischungsverhältnisses gewährleistet eine Funk-Zündung des Gemisches der Reaktionsbestandteile in der Reaktionskammer 10, obgleich das Gemisch und die Reaktionskammer 10 noch nicht ausreichend erwärmt sind. Wenn der Erwärmungsvorgang beendet ist, wird das Molverhältnis von Wasserstoffperoxyd zu flüssigem Brennstoff auf etwa 1/4 bis 1/3 des zuvor erwähnten stöchiometrischen Verhältnisses gesenkt, so daß ein größerer Teil des Brennstoffes teilweise oxydiert werden kann. Es ist natürlich erwünscht, daß der Brennstoff vollständig zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxyd verbraucht wird, wenn es sich bei dem Brennstoff um einen Kohlenwasserstoffbrennstoff handelt.
Die Vorrichtung der Fig.3 ist zum Spalten eines festen Brennstoffes, wie etwa Kohle vorgesehen, die in Pulver- oder Granulatform verwendet wird. Wenn der Brennstoff Braunkohle ist, die relativ leicht spaltbar ist, haben die Kohleteilchen vorzugsweise eine Größe von weniger als etwa 5mm. Bei Kohle mit weniger günstiger Spaltbarkeit sollte die Teilchengröße kleiner als etwa 1mm sein. Die Brennstoffzuführleitung 5OA der Vorrichtung der Fig.3 umfaßt einen Trichter 51 und einen Schraubenförderer 53. Auch in diesem Falle ist die Brennstoffzufuhrleitung 5OA so angeordnet, daß das Brennstoffpulver in den Kanal 40 im Venturi-Abschnitt 42 eintritt. Die Reaktionskammer dieser Vorrichtung ist vorzugsweise als Cyclon 10A ausgebildet. Der Einlaß 16 der Reaktionskammer 10A ist in der zylinderischen Wand des Cyclon derart ausgebildet, daß das Gemisch der Reaktionsbestandteile im wesentlichen tangential in die Reaktionskammer 10A eintritt. Ein hohlzylinderisches Führungsrohr 18 befindet sich in der Reaktionskammer 1OA entlang der Mittelachse dieser Reaktionskammer und bewirkt, daß das Gemisch der Reaktionsbestandteile
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in der Reaktionskaramer 10A verwirbelt x«/ird. Das abgespaltene Gas tritt aus der Reaktionskammer 1OA durch einen Gasauslaß 17 in der oberen Wand aus. Ein weiterer Auslaß 15 ist am Boden eines trichterförmigen unteren Abschnitts ausgebildet und weist einen Absperrhahn 19a auf, der die Abgase von Schlacke aus der Reaktionskammer 10A in Zeitabständen gestattet. Daher ist die Reaktionskammer 1OA der beschriebenen Art besonders vorteilhaft für feste Brennstoffe, die Aschebestandteile enthalten.
Die Vorrichtung der Fig.4 ist im wesentlichen derjenigen der Fig.2 ähnlich, umfasst jedoch ein Ventilglied 70, das es gestattet, den Venturi-Abschnitt 42a zugleich als Regelventil für das Sauerstoff-Dampf-Gemisch zu verwenden.
Es ist bekannt, daß der Massenstromdurchsatz eines komprimierbaren Fluids in einer Engstelle eines Strömungsrohres nicht durch die Druckdifferenz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Engstelle beeinflußt wird, sondern ausschließlich von der wirksamen Querschnittsfläche der Engstelle abhängt, wenn die Geschwindigkeit des Fluidstroms in der Engstelle etwa gleich der Schallgeschwindigkeit ist. Der Venturi-Abschnitt 42A in dem Kanal 40 dieser Vorrichtung ist so gestaltet, daß er als Schalldüse dient, so daß das erwärmte Sauerstoff-Dampf-Gemisch durch der· Vsnturi-Abschnitt 42A mit Schallgeschwindigkeit hindurchgeht, wenn der Druck in dem Reaktor 20 über einem bestimmten Wert liegt. Der Reaktor 20 weist eine Halterung 24 zur Abstützung des Katalysators 22 auf, der einem hohen Druck ausgesetzt wird. Das Ventilglied 70 ist zweckmäßig ein kegelförmiges Bauteil (ein Nadelventil) und kann in Querrichtung des Querschnittes des Venturi-Abschnittes 42A durch einen nicht gezeigten Betätigungsmechanismus verschoben werden.
Bei der beschriebenen und dargestellten Ausführungsform ist der Mas-isnsiroiEdurchsatz des Sauerstoff-Dampf-Gemisches durch den Venr-ari-Ähschnitt 42A, d.h., das Molverhältnis des Wasserstoff perc-πνά zu dem Brennstoff, sehr genau steuerbar,, indem
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lediglich die Position des Ventilgliedes 70 verändert wird, so daß sich der effektive Querschnitt des Venturi·= Abschnitts 42A ändert. Die Zersetzung des Wasserstoffperoxyds in dem Reaktor 20 wird derart geregelt, daß der Druck in dem Kanal 40 in einem Bereich stromaufwarts des Venturi-Abschnitts 42A deutlich höher ist als der Druck in dem Hauptbereich 44. Dies ist notwendig, um zu verhindern, daß der Massenstromdurchsatz des Sauerstoff-Dampf-Gemisches in dem Venturi-Abschnitt 42A durch Änderrungen des Druckes in dem Hauptbereich 44 beeinflußt wird. Als zusätzlicher Vorteil einer extrem hohen Strömungsgeschwindigkeit des erwärmten Gases auf Grund der Verwendung der Schalldüse 42A ergibt sich eine ideale Durchmischung der Reaktionsbestandteile. Weiterhin hat die hohe Geschwind iakeit des Stromes des Sauerstoff-Dampf-Gemisches einen mechanischen Pulveri sierungseffekt in Bezug auf feste oder flüssige Substanzen, die in Berührung mit dem Strom gebracht werden, so daß die Vorrichtung der Fig.4 auch für die Spaltung von festen Brennstoffen bestimmter Art geeignet ist.
Die Vorrichtung gemäß Fig.5 gestattet die Durchführung einer Spaltreaktion unter Verwendung von Luft als Oxydierungsmittel zusätzlich zu dem Sauerstoff-Dampf-Gemisch, das durch den Zerfall von Wasserstoffperoxyd entsteht. Diese Vorrichtung weist einen zweiten Venturi-Abschnitt 46 auf, der in dem Kanal 40 in einem Bereich stromabwärts des ersten Venturi-Abschnitts 42 ausgebildet ist. über eine Leitung 80 wird erwärmte Luft zu dem Gemisch aus Sauerstoff, Dampf und Brennstoff in dem zweiten Venturi-Abschnitt 46 hinzugefügt. Ein Gemisch aus erwärmter Luft und Dampf kann an Stelle von erwärmter Luft verwendet werden. Die Vorerwärmung von Luft (und Dampf), die durch die Leitung 80 zugeführt wird, erfolgt unter Verwendung der Wärme des abgespaltenen Gases, das in der Reaktionskammer 10 entsteht. Die Zufuhrdurchsätze von Wasserstoffperoxyd und Luft werden in Beziehung zueinander so gesteuert, daß das Molverhältnis des-gesamten Sauerstoffs zu dem Brennstoff in einem Be-
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reich gehalten wird, der für die Erzielung einer äußerst wirksamen, teilweisen Oxydation geeignet ist.
Obwohl die Zugabe von Luft zu einer Senkung des Heizwertes pro Volumeneinheit des abgespaltenen Gases auf Grund der Anwesenheit von Stickstoff führt, hat dieses Verfahren den Vorteil, daß die Kosten des Oxydierungsmittels gesenkt werden. Die wesentlichen Vorteile der Verwendung von Wasserstoffperoxyd, die im wesentlichen in einer hohen Temperatur des Zerfallsprodukts liegen, können auch bei diesem Verfahren ausgenutzt werden, sofern Luft nicht in einem übermäßig großen Anteil in Bezug auf Wasserstoffperoxyd zugesetzt wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.6 und 7 ist die Brennstoff zuführleitung 50 als rohrförmiger Injektor 58 ausgebildet, der in Axialrichtung des Venturi-Abschnitts beweglich ist. Dieser Injektor 58 weist eine Anzahl von radialen Bohrungen in dem geschlossenen Endbereich auf. Eine im wesentlichen zylinderische, wirbelbildende Kammer 48 ist in dem Kanal 40 in einem Bereich stromaufwärts des Venturi-Abschnitts 42 vorgesehen. Der Auslaß des Reaktors 20 steht mit der Kammer 48 über einen Durchlass 49 in Verbindung, der so ausgebildet ist, daß das erwärmte Sauerstoff-Dampf-Gemisch in die Kammer 48 im wesentlichen tangential eintritt, wie Fig,7 zeigt.
Das erwärmte Sauerstoff-Luft-Gemisch, das von dem Reaktor 20 zugeführt wird, erzeugt einen Wirbel, bevor der Venturi-Abschnitt 42 erreicht wird, und es erhält in dem Venturi-Abschnitt 42 eine höhere Geschwindigkeit. Der Brennstoff kann in den Strom des Sauerstoff-Dampf-Gemisches in einem beliebigen Bereich des Venturi-Abschnitts 42 eingeleitet werden. Das Gemisch der drei Reaktionsbestandteile geht durch den Mischrohrabschnitt oder Hauptbereich 44 als schneller, wirbelnder Strom hindurch, so daß die Vermischung der Reaktionsbestandteile in idealer Weise erfolgt.
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Claims (8)

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Spaltung von Brennstoffen zu gasförmigen Brennstoffen, die als brennbare Bestandteile Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxyd enthalten, durch Reaktion des Brennstoffes mit einem erwärmten Gemisch aus Sauerstoff und Dampf, das durch Zerfall von Wasserstoffperoxyd hergestellt ist, mit einer Reaktionskammer zur Durchführung des Spaltvorganges, einem Reaktor zum Zersetzen von Wasserstoffperoxyd, einem Fluid-Kanal zwischen dem Reaktor und der Reaktionskammer und einem Leitungssystem zur Zufuhr von brennbarem Material in die Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet, daß ein Venturi-Abschnitt (42) in dem Fluid-Kanal (40) zur Steigerung der Geschwindigkeit des Stromes des erwärmten Sauerstoff-Dampf-Gemisches in dem Venturi-Abschnitt vorgesehen ist, und daß das Leitungssystem (50) zur Zufuhr von brennbarem Material in den Fluid-Kanal in dem Venturi-Abschnitt (42) einmündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluid-Kanal (50) im wesentlichen gerade ausgebildet ist und als Mischrohr zur Vermischung des Brennstoffes und des Sauerstoff-Dampf-Gemisches stromabwärts des Venturi-Abschnitts dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Venturi-Abschnitt (42) und der anschließende Hauptbereich (44) derart ausgebildet sind, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches des Brennstoffs und des Sauerstoff-Dampf-Gemisches im Bereich von 1Om/sec bis zur Schallgeschwindigkeit liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Venturi-Abschnitt (42) derart ausgebildet ist, daß der Strom des Sauerstoff-Dampf-Gemisches in dem Venturi-Abschnitt die Schal1-
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geschwindigkeit erreichen kann.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Ventilglied (70) das in dem Fluid-Kanal (40) quer zu dem Querschnitt des Venturi-Abschnitts (42) zur Veränderung des effektiven Querschnittsbereiches des Venturi-Abschnitts ver schiebbar ist und als einzige Regeleinrichtung für den Massenstromdurchsatz des Sauerstoff-Dampf-Gemisches durch den Venturi-Abschnitt vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (50) zur Zufuhr von Brennstoffen einen Schraubenförderer (53) zur Überführung eines festen Brennstoffes in der Form von feinen Teilchen umfasst, daß die Reaktionskammer (10) als Cyclon(10A) ausgebildet ist und daß der Fluid-Kanal (40) derart ausgelegt ist, daß das Gemisch aus brennbarem Material und dem Sauerstoff-Dampf-Gemisch in die Reaktionskammer etwa tangential eintritt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Venturi-Abschnitt (46) zwischen dem ersten Venturi-Abschnitt (42) und der Reaktionskammer (10) und eine Leitung (80) zur Einleitung von erwärmter Luft in den Fluid-Kanal in diesem weiteren Venturi-Abschnitt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen zylinderische Wirbel-Kammer (48) in dem Fluid-Kanal (40) in einem Bereich stromaufwärts des Venturi-Abschnitts (42), die einen Einlaß (49) aufweist, durch den das Sauerstoff-Dampf-Gemisch von dem Reaktor (20) im wesentlichen tangential in die Wirbel-Kammer (48) eintritt.
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Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem (50) zur
Zufuhr von brennbarem Material einen rohrförmigen Injektor (58) umfasst, der in dem Fluid-Kanal (40) quer zu dem Querschnitt des Venturi-Abschnitts (42) angeordnet ist und eine Anzahl von Austritts-Bohrungen in einem geschlossenen Endbereich aufweist.
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