DE3727067A1 - Anlage zur sparsamen und umweltfreundlichen verbrennung von fossilen brennstoffen, insbesondere muellverbrennung, zur erzeugung von elektroenergie - Google Patents

Description

Anlage zur sparsamen und umweltfreundlichen Ver­ brennung von fossilen Brennstoffen, insbesondere Müllverbrennung, zur Erzeugung von Elektroenergie.

Es sind Anlagen bekannt, die aus allen Sorten Kohle, Erdöl, Gas oder Atomreaktoren durch Verdampfung von Wasser Elektroenergie erzeugen.

Alle im vorherigen Punkt genannten Anlagen haben den Nachteil, daß sie die Umwelt verschmutzen oder sie stellen einen Raubbau an Rohstoffen dar. Sei es durch die nicht voll ausgenutzte Wärme bei der Verbrennung von Kohle, Erdöl oder Gas, wo die meiste Wärme an die Umwelt abgegeben wird, so auch Gifte die die Umwelt belasten oder Atom­ kraftwerke, die wie die Vergangenheit zeigt, im Alterungsprozeß oder durch Fehlbedienung eine Gefahr für die Natur darstellen, also auch für den Menschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Brenn­ stoffe oder was als flammbare Brennstoffe ange­ sehen werden kann, so auch Müll nutzvoll und schadstoffarm zu verbrennen. Die Natur in jeder Hinsicht zu schonen und die Verschlenderung, also den Raubbau von Brennstoffen zu stoppen, auch somit dem Ausstieg aus der Atomenergie näher zu kommen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Otto-Motor benutzt wird, der entweder mit Erdöl, Gas oder mit schwelender Kohle, sowie mit Schwelgas von Müll betrieben wird. Die Müllver­ schwelung bietet sich im besonderen an, da durch eine hohe Verdichtung oder Drehzahl des Motors gezielt verbrannt wird, so daß die Verbrennung nach Bedarf gesteuert werden kann. Auch lassen sich durch die gezielte Temperatur bei der Müllverschwelung Rohstoffe zurückgewinnen und werden nicht durch Überhitzung verbrannt und somit verschlackt. Eine Rückgewinnung von Roh­ stoffen ist mit herkömmlichen Müllverbrennungs­ anlagen nicht möglich, da nach der bisherigen Methode eine hohe Temperatur zur Verbrennung erzeugt werden mußte, um die Umwelt einiger­ maßen zu schonen.

Die Kraft des Motors, der durch die Gase ange­ trieben wird, wird auf eine Kolbenhydraulikpumpe umgesetzt. In der Anfahrtsphase wird die Hydraulik­ pumpe vom Saugmotor unterstützt (bekannt Brems­ kraftverstärker). Da bei der Verbrennung der Gase über den Motor nicht nur Kraft erzeugt, sondern auch Wärme entsteht, so wird dem Motor ein Vier­ kammerwärmeaufbereiter zugeschaltet, um die ge­ samte Arbeitswärme des Motors und der hinzukommen­ den Aggregate zu nutzen. In der ersten Kammer des Vierkammerwärmeaufbereiters wird die Betriebs­ temperatur des Motors und sämtlicher zu kühlender Aggregate aufgefangen. In der zweiten Kammer die Restwärme vom Auspuff. In der dritten Kammer wird die Krümmerwärme des Auspuffs genutzt. Der Krümmer des Motors wird in Schlangenlinie von oben nach unten durch eine Kammer des Vierkammerwärmeauf­ bereiters geleitet. Um eine hohe Temperatur zu erzielen, wird der Krümmer im ersten Teil der Kammer reduziert. So entsteht ein Hitzestau, der das Wasser in der Kammer im oberen Bereich schnell verdampfen läst. Alle Kammern des Vierkammerwärmeaufbereiters sind miteinander verbunden, im unteren Bereich durch Ventile, im oberen Bereich eine Druckverbindung, um ständig das vorgewärmte Wasser nutzen zu können. Auf diese Weise wird schneller Dampf erzeugt. Dieser Dampf wird über ein Röhrensystem zu einer Pneumatik geleitet und zwar einer Doppel­ pneumatik, damit es keine Verluste durch Rück­ zugsfedern gibt und kein Arbeitstaktausfall entsteht. Die Doppelpneumatik betreibt im Hin- und Hertakt zwei Vakuumpumpe, die auf einen Kessel ein Vakuum erzeugen. Dieses Vakuum wird mit einem Hydraulikverstärker auf die Kolbenhydraulikpumpen umgesetzt und verstärkt maßgeblich den Druck der Kolben­ hydraulikpumpen. Die Kolbenhydraulikpumpen betreiben vier oder mehr Hydraulikzylinder. Um die Auf- und Abbewegung der Hydraulikzylinder in eine rotierende Bewegung zu bringen, wird jeder Kolben im Viertel- oder Mehrtakt montiert, ähnlich wie die Kolben einer Kurbelwelle. Über Ventile werden die Hydraulikzylinder gesteuert. Die Drehbewegung, die jetzt mit sehr großer Kraft entsteht, wird durch Übersetzung erhöht und eine Turbine zur Erzeugung von Elektroenergie ange­ schlossen. Um jegliche Energie zu nutzen, wird auch der Schwachstrom der Lichtmaschinen genutzt, da die Zündspule den gesamten Strom nicht ver­ braucht, wird der Strom zum Schalten der Vakuum­ ventile genutzt. Auf die Funktion der Ventile wird hier verzichtet, da diese Funktion keine nähere Erläuterung braucht, es sind bekannte Verfahren.

An einem Ausführungsbeispiel soll die Funktion der Anlage näher erläutert werden. Die Figur (1) stellt die Verschwelungsanlage für Müll oder fossile Brennstoffe dar. Die brennbaren Gase werden an den Vergaser des Verbrennungsmotors (2) abgegeben und vom Motor verbrannt. Dabei ent­ steht durch die Laufzahl (Drehzahl) des Motors Kraft, die auf die zwei Kolbenhydraulikpumpen (3) umgesetzt wird. In der Anfangsphase wird schon die Saugkraft des Motors (2) genutzt und zwar über einen Vakuumhydraulikverstärker (4). Er erleichtert das Eindrücken der Kolbenhydraulik und entlastet jetzt schon den Motor. Die Betriebswärme des Motors (2) und die Betriebs­ wärme der Agregate sowie die Auspuffwärme werden in einem mit Wasser gefüllten Vierkammerwärmeauf­ bereiter (5) wie folgt aufbereitet:

In der ersten Kammer (6) des Vierkammerwärmeauf­ bereiters wird die Betriebstemperatur des Motors (2) ca. 80°-95°C erhalten. In der zweiten Kammer (7) wird die Restwärme des Auspuffs des Motors genutzt und in der dritten Kammer (8) wird die Krümmerwärme des durchlaßreduzierten Krümmers (9) des Motors (2) genutzt. Da an der Stelle des reduzierten Krümmers (9) ein Hitzestau entsteht und der Rest des Krümmers in Schlangenlinien von oben nach unten (10) geführt wird, entsteht sehr schnell Dampf (11), zumal dadurch, daß alle Kammern des Vierkammerwärmeaufbereiters (5) mit­ einander verbunden sind und somit die Kammer (8) ein sehr stark vorgeheiztes Wasser zur Verdampfung (11) erhält. Der Dampf (11) wird über ein Leitungssystem zu einer Doppelkolbenpneumatik (12) geführt und setzt sie ingang. Die Doppelpneumatik (12) arbeitet im Wechseltakt hin und her und treibt zwei Vakuumpumpen (13) an. Diese beiden Vakuum­ pumpen erzeugen auf einen Kessel (14) ein Vakuum. Dieses Vakuum vom Kessel wird wiederum über ein Leitungssystem zu einem zweiten Vakuumhydraulik­ verstärker (15) geleitet. Da das Vakuum jetzt sehr stark ist, wird der Motor (2) ein zweites mal ent­ lastet und die Kolbenhydraulik (3) erheblich ver­ stärkt. Die Kolbenhydraulik drückt das Oel in einen Druckbehälter (16), von hier aus wird das unter Druck stehende Oel über Ventile in vier Hydraulikzylinder (17) gedrückt. Die Hydraulik­ zylinder, die über Ventile gesteuert werden und sich nun auf- und abwärts bewegen. Aufwärts mit Druck, abwärts Leerarbeitsgang. Diese druckvolle Aufwärtsbewegung wird im Vierteltakt auf eine Kurbelwelle (18) gebracht. Durch die Kurbelwelle (18) wird die druckvolle Aufwärtsbewegung in eine Drehbewegung umgesetzt und mittels einer Übersetzung auf Drehzahl gebracht, um eine Turbine (19) zur Erzeugung von Elektroenergie in betrieb zu setzen. Um keine Wärme ungenutzt zu verschenken, wird der Dampf (11), wenn er die Doppelpneumatik verlassen hat, da er noch immer eine hohe Temperatur hat, noch einmal durch den unteren Bereich der Kammer (8) geleitet und erst jetzt in ein Heizungssystem zur Kühlung gegeben. Das Kondenswasser wird in der vierten Kammer (20) aufgefangen.

Auf eine Erklärung zum Arbeitsgang der Ventile wurde verzichtet, weil es zum heutigen Verständnis gehört, wie Ventile arbeiten. Zu erwähnen wäre, daß die Steuerungsventile teils mechanisch und teils elektrisch gesteuert werden, da die Zündspule des Motors (2) nicht den gesamten Strom der Lichtmaschine verbraucht.

Claims (8)

1. Anlage zur sparsamen und umweltfreundlichen Verbrennung von Schwelgasen aus Müll oder fossilen Brennstoffen, aber auch flüssigem Treibstoff oder Erdgas zur Erzeugung von Elektroenergie, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft des Motors (2) auf eine Kolbenhydraulik (3) umgesetzt wird.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß schon in der Anlaufphase die Saugkraft des Motors (2) auf Vakuumhydraulik­ verstärker (4) umgesetzt wird und somit die Leistung der Kolbenhydraulikpumpen (3) er­ heblich verstärkt wird.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das vorgewärmte Wasser des Vier­ kammerwärmeaufbereiters (5), unterstützt durch die Rückfuhr des Dampfes aus der Doppelpneumatik der Nebenagregate, der Betriebswärme des Motors (2), der Restwärme des Auspuffs und der Reduzierung des Krümmers, im ersten Teil des Krümmers, in der Kammer (8) eine sehr starke Dampfentwicklung (11) ermöglicht, so daß eine hohe Laufgeschwindigkeit und hoher Druck der Doppelpneumatik (12) erreicht wird.

4. Anlage nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohe Druck der Doppel­ pneumatik (12), übersetzt auf zwei Vakuum­ pumpen (13) ein sehr starkes Vakuum erzeugt, welches auf die zweiten Vakuumhydraulikverstärker (15) einwirkt und die Druckleistung der Kolben­ hydraulik (3) entscheidend erhöht, so daß eine sehr große Kraft entsteht, die mit ent­ sprechender Drehzahl auf die Turbine (19) abgegeben wird.

5. Anlage nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß keine neuen Motoren größeren Ausmaßes entwickelt werden müssen, da der Oeldruck über ein Leitungs­ system in den Oeldruckbehälter (16) geleitet wird. Somit ist die Hydraulikzylinderanlage unabhängig vom Motor (2) und es können beliebig viele, bewährte Motoren mit dem erläuterten Prinzip laufen und alle Anlagen drücken ihr Oel in den Oeldruckbehälter (16), auf diese Weise wird der Druck so stark erhöht, daß größere Hydraulikzylinder oder mehrere kleinere eingesetzt werden können, so daß eine große Turbine (19) zur Erzeugung von Elektroenergie verwendet werden kann.

6. Anlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Motor (2) bei der Verbrennung über den Vergaser regelbar ist, und zwar über die Drehzahl und somit der Schadstoffausstoß vermindert werden kann und durch die Abkühlung im Vierkammerwärmeaufbereiter (5) leichter ent­ sorgt werden kann.

7. Anlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei der Müllverschwelung Rohstoffe zurückgewonnen werden können und nicht durch Überhitzung verbrannt und somit verschlackt werden.

8. Anlage nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dampf, wenn er den Wärmeauf­ bereiter (5) verlassen hat, zur Beheizung von Wohnhäusern weiterhin genutzt werden kann.