DE503537C - Mittels Ammoniakgases betriebene Kraftanlage - Google Patents

Description

• Mittels Ammoniakgases betriebene Kraftanlage Die Erfindung betrifft eine mittels Aminoniakgases betriebene Kraftanlage, bestehend aus einem Vergaser, einem Wärmeregenerator, einer Ammoniakabsorptionseinrichtung, einem Treibkolben oder Turbomotor sowie einem zwischen dem Vergaser und der Treibvorrichtung angeordneten Ammoniakgasüberhitzer. Insbesondere handelt es sich um Anlagen, in welchen das Ammoniakgas einen Kreislauf durchmacht. Das Gas wird, nachdem es in der Anlage Arbeit geleistet hat und entspannt worden ist, in stark abgekühltem Zustande durch einen Vorgang,- welchen man etwa als thermische Kompression bezeichnen kann, wieder auf die zum Betrieb der Maschine nötige Spannung und Wärme gebracht. Da das Gas aber bei diesem Vorgang seinen Aggregatzustand nicht wechselt und somit keine Verdampfungswärme verbraucht wird, so werden die zur Umwandlung aus Flüssigkeit in Dampf nötigen Wärmemengen, die z. B. zur Überführung von Wasser in Dampf erforderlich sind, erspart, und die Anlage braucht somit so wenig Wärme, daß sie an Wärmeausnutzung den besten Maschinen mit innerer Verbrennung gleichkommt, sie sogar übertrifft, ihnen aber in anderer Beziehung überlegen ist, weil sich der Kreislauf in ihr unter vorteilhafteren Wärme- und Druckverhältnissen vollzieht, ihre Regelfähigkeit eine leichtere ist und in weiteren Grenzen liegt.
• Zur Erreichung der oben beschriebenen Vorteile wird bei der Kraftanlage nach der Erfindung an Wasser gebundenes Aminoriiakgas durch Hinzuführung von Wärme in einem Gaserzeuger von dem Wasser geschieden, sodann in einem Überhitzer auf die zum Betrieb der Kraftmaschine nötige Temperatur gebracht. Darauf wird dieses nunmehr betriebsfertige Gas in einer Kraftmaschine, welche genau wie eine Dampfmaschine oder Dampfturbine gebaut sein kann, zur Kraftabgabe herangezogen; die durch diesen Vorgang entspannten und abgekühlten Gase werden in einem Sättigungsraum durch Wasser absorbiert, wodurch der zum Betrieb nötige Kreislauf geschlossen ist.
• Die Erfindung bezweckt, die Wirkungsweise der Anlage zu erhöhen sowie ihren Raum- und Energiebedarf zu verkleinern. Sie besteht darin, daß die Aminoniakabsorptionseinrichtung oder der Absorber zwei- oder inehrkammerig ausgebildet ist, derart, daß eine Kammer unmittelbar mit der Abgasseite der Treibvorrichtung in Verbindung steht, während andere Kammern über Kompressoren an die Abgasseite derart angeschlossen und untereinander verbunden sind, daß die Absorptionsflüssigkeit aus der vorgeschalteten Absorberkaminer durch Pumpen in die hintergeschaltete, unter höherem Druck stehende Absorberkammer gedrückt wird.
• Durch die Erfindung werden erhebliche Vorteile erzielt. Zunächst einmal wird wegen der gegenüber den bekannten Anlagen stattfindenden Herabsetzung der erforderlichen Absorptionswassermenge, welche auf die mehrstufige Kondensation des Anmroniaks unter Druck zurückzuführen ist, bei Eirzielung der gleichen Leistung eine Raumersparnis gewonnen. Ferner wird an Wärmeenergie gespart. Damit ist sowohl der Bau als der Betrieb der Anlage nach der Erfindung wesentlich billiger als die der bekannten Anlagen.
• Eine Ausführungsform der Anlage nach der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
• Es bezeichnet A ein Vergasungsgefäß, in welchem das mit Ammoniakgas beladene Wasser unter dem Betriebsdruck durch Einwirkung von Wärme in Wasser und Ammoniakgas geschieden wird. B ist ein Gasüberhitzer, in welchem das Ammoniakgas auf die notwendige Temperatur bei gleichbleibendem Druck überhitzt wird, C ist ein Wärmeaustauschgefäß, in welchem die mit Gas beladene kalte Flüssigkeit durch das vom Gas getrennte heiße Wasser vorgewärrnt wird. D ist ein Kühler, in welchem das aus dem Vorwärmer kommende warme Wasser zweckentsprechend abgekühlt wird. El ist ein Absorptionsgefäß, in welchem Arnmoniakgas durch gekühltes Wasser absorbiert wird. EZ ist ein Absorptionsgefäß,'in welchem der Absorptionsprozeß unter Anwendung höheren Gasdruckes vollendet wird. F ist ein Niederdruckkolben oder Turbokompressor, der das überflüssige Ammoniakgas, welches in EI wegen Mangels des notwendigen Druckes nicht absorbiert werden konnte, in den Gasraum des Absorbers EZ drückt. G ist ein Kolben- oder Turbomotor, welcher genau wie eine Dampfmaschine oder Turbine gebaut sein kann.
• Der Arbeitsgang der neuen Kraftmaschine ist folgender: Der Gaserzeuger A, die Absorber El, E2, die Schlangenrohre des V orwär mers Cl, Cl und das Schlangenrohr d des Kühlers sind mit Ammoniakgaswasserlösung gefüllt. In den Gefäßen A, El, EZ sind die Niveauflächen in der Zeichnung mit n1, n2, n3 bezeichnet. Durch die nicht besonders gezeichnete Feuerung f' wird der Überhitzer b und die Heizrohre a des Gaserzeugers angewärmt; die Rauchgase entweichen an geeigneter Stelle. Durch das Heizen der Rohre a wird ein großer Teil der Ammoniaklösung entgast. Die hochgespannten Gase werden durch das Überhitzungsrohr b mittels Leitungen r, 2 zur Arbeitsleistung dem Motor G zugeführt. Der Druck des Ammoniakgases und die Temperatur der erwärmten Lösung sind so gewählt, daß eine Verdampfung des Wassers ausgeschlossen ist, die Überhitzungstemperatur des Ammoniakgases ist dem Betriebsdrucke angepaßt. Das nach der Arbeitsleistung im Motor auf eine gewisse Endtemperatur expandierte Gas wird durch die Leitung 3, 4 in den sogenannten Absorber EI eingeleitet, das nötige Absorptionswasser wird aus dein Gaserzeuger A bei io entnommen. Durch die Zirkulationspumpe pl wird die entgaste heiße Flüssigkeit in das Schlangenrohr des Vorwärmers c2 gedrückt. Der Vorwärmen C enthält ein Schlangenrohrsystem, in welchem (in der Zeichnung nebeneinander dargestellt) in das weitere Rohr c2 ein engeres Rohr cl eingeführt ist. In das engere Rohr & des Vorwärmers strömt kalte Ammoniaklösung, welche durch die Zirkulationspumpe p2 aus dem Absorber EZ durch die Rohrleitung 8, 9 angesaugt und durch das Rohr 9 in den Gaserzeuger gedrückt wird. In den Röhren cl, c= bewegen sich die warme und die kalte Flüssigkeit im Gegenstrom. Die warme Flüssigkeit wird dadurch gekühlt und die kalte Flüssigkeit gleichzeitig in einem gewissen Maße erwärmt und in diesem vorgewärmten Zustande in dein Gaserzeuger A vergast. Um eine Entgasung im Schlangenrohr cl zu verhüten, muß durch die Pumpe p= ein genügend großer Druck (der eventuell den Betriebsdruck übersteigt) angewendet werden. Die aus dem Schlangenrohr c2 des Vorwärmers ausströmende und gekühlte Flüssigkeit wird zu weiterer Kühlung in das Schlangenrohr d des Kühlers geleitet, in welchem sie durch Kühlwasser noch weiter stark abgekühlt wird. Die Kühlrohre e', e2 des Ab- sorbers und die Kühlschlange d des Kühlers werden durch das kalte Wasser aus Leitung 15 gekühlt; bei 16 wird das verbrauchte Kühlwasser weggeleitet.
• Wie schon vorher bemerkt wurde, strömt in dem Schlangenrohr d eine absorptionsfähige kalte Ammoniakgaswasserlösung, welche in dem Absorber EI zur weiteren Absorption gelangt. Das aus dem Motor strömende Ammoniakgas wird durch die Leitung 3, 4 in den Gasraum des Absörbers F_1 geleitet und durch die in der Leitung i o, 5 zulaufende Lösung teilweise absorbiert. Um eine stärker konzentrierte Lösung herzustellen, wird die Lösung aus dem Absorber E' mittels der Zirkulationspumpe p3 durch die Leitung 6 abgesaugt und durch das Rohr in den Absorber EZ gedrückt und mit der durch den Kompressor F zugeführten Ammoniakgasmenge gesättigt. Der Kompressor arbeitet mit etwa 2,5 Atrn. abs. Druck und fördert das Gas durch die Leitungen i r, 1z, 13, 14 in den Absorber E2. Bei großem Druck und niedriger Temperatur der Lösung wird die ganze Gasmenge, welche von dem Motor verbraucht wird, in EZ gänzlich absorbiert und die konzentrierte Arntnoniakflüssigkeit durch die Leitung $ bis 9 zur Vergasung in den Gaserzeuger A gedrückt; somit ist der Kreislauf vollendet.
• Wie aus der Beschreibung hervorgeht, handelt es sich bei der Erfindung um einen ununterbrochen fortlaufenden Kreisprozeß. Durch Regelung der Feuerung und der Umlaufzahlen der Zirkulationspumpen kann die Leistung der Kraftmaschine nach Bedarf eingestellt werden. Es kann aber unter Umständen aus praktischen Gründen nur ein einziges Absorptionsgefäß ohne Kompressor verwendet werden. In diesem Falle wird der thermische Wirkungsgrad des Kreislaufes jedoch kleiner.
• Über die Bedeutung des Wassers bei dein beschriebenen Vorgang soll nun noch .etwas gesagt werden. Das Wasser ist im Kreislauf nur ein Beförderungs- und Austauschmittel. welches dauernd flüssig bleiben soll. Zu diesem Zweck steht es unter einem bestimmten, seiner Temperatur entsprechendem Drucke. Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß der thermische Wirkungsgrad des Kreislaufes von der guten Ausnutzung des erwärmten Wassers in großem Maße abhängt.
• Aus diesem Grunde muß der Vorwärmer eine ausreichende Heizfläche haben. Eine gute Isolierung aller wärmeabgebenden Teile der Anlage ist selbstverständlich.
• Das Wasser absorbiert Ammoniak, welcher sich darin auflöst. Es ist also nicht nötig, das Ammoniakgas durch mechanische Kompression wieder auf die Betriebsspannung zu bringen, das Absorbieren und Vergasen ist ein bedeutend einfacherer und billigerer Vorgang, auf dessen praktischer Verwendung diese Erfindung im wesentlichen aufgebaut ist.
• Die neue Maschine verbraucht auch wenig Kühlwasser; aus diesem Grunde kann sie zu jedem Zwecke gebraucht werden, weil das erwärmte Kühlwasser durch Luft abgekühlt und zur Kühlung wieder verwendet werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Mittels Ammoniakgases betriebene Kraftanlage, bestehend aus einem Vergaser, einem Wärmeregenerator, einer Ammoniakabsorptionseinrichtung, eüiem Treibkolben oder Turbomotor sowie einem zwischen dem Vergaser und der Treibvorrichtung angeordneten Ammoniakgasüberhitzer, gekennzeichnet durch eine zwei- oder mehrkaminerige Ausbildung der Ammoniakabsorptionseinrichtung oder des Absorbers in der Weise, daß eine Kammer (E') unmittelbar mit der Abgasseite der Treibvorrichtung in Verbindung steht, während andere Kammern (EZ ... ) über Kompressoren (F) an die Abgasseite derart angeschlossen und untereinander verbunden sind, daß die Absorptionsflüssigkeit aus der vorgeschalteten Absorberkarnmer durch Pumpen (p') in die hintergeschaltete, unter höherem Druck stehende Absorberkammer gedrückt wird.