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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine katalytische Verbrennungsvorrichtung
mit Verdampfung des flüssigen
Brennstoffs auf einer warmen Wand, die es dadurch ermöglicht,
die Herstellung des Luft-Brennstoff-Gemischs in einer Verbrennungszone
zu optimieren.
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Die
herkömmliche
Verbrennung, die in Gegenwart einer Flamme erfolgt, die üblicherweise
in den Verbrennungsverfahren verwendet wird, ist ein schwer kontrollierbarer
Prozess.
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Sie
vollzieht sich im Bereich von genau festgelegten Luft/Brennstoff-Konzentrationen
und führt, neben
der Bildung von Kohlendioxid und Wasser, zur Produktion von Schadstoffen,
wie etwa Kohlenmonoxid und Stickoxiden.
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In
Anbetracht der immer schnelleren Verschärfung der Umweltauflagen für Schadstoffe,
die von Verbrennungsverfahren emittiert werden (Stickoxide, unverbrannte
Brennstoffe, Kohlenmonoxid), wird es notwendig, neuartige Technologien
zu finden, die es ermöglichen,
deren Emissionen stark zu verringern.
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Mehrere
herkömmliche
Lösungen
sind dem Fachmann bekannt:
- – Die selektive katalytische
Verringerung der Stickoxide durch Ammoniak ermöglicht es, die NOx-Konzentrationen
in den Rauchgasen auf ungefähr
10 ppm zu verringern. Aber diese Lösung erfordert das Bereitstellen
eines besonderen Reaktors stromabwärts der Verbrennungskammer, die
Speicherung und Verwendung von Ammoniak, und die Kosten der Einrichtung
und des Betriebs einer solchen Lösung
sind hoch.
- – Die
Einspritzung von Wasser oder Wasserdampf, was die Temperatur absenkt,
die von den Verbrennungsgasen erreicht wird, wodurch die NOx-Gehalte
signifikant auf ungefähr
50 ppm verringert werden. Die Kosten einer solchen Vorrichtung sind
gering, aber die Kosten des Betriebs sind, in Anbetracht der gründlichen
Reinigung des Wassers vor der Einspritzung und des übermäßig hohen
Brennstoffverbrauchs aufgrund der Abnahme des energetischen Wirkungsgrads,
hoch. Auch wenn die Einspritzung von Wasser ausreicht, um vor den
aktuellen Normen zu bestehen, ermöglicht sie es nicht, die künftigen
NOx-Normen zu erfüllen.
- – Die
Verbrennung eines mageren Gemischs. Genau wie die vorliegende Erfindung
basiert diese Technologie auf der Absenkung der Verbrennungstemperaturen.
Sie ermöglicht
es, das NOx auf ungefähr
20 ppm sinken zu lassen, aber diese Senkung erfolgt häufig auf
Kosten der Kohlenmonoxidemissionen und unverbrannter Brennstoffe, die
ansteigen.
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Die
katalytische Verbrennung ist eine bestechende Lösung, um auf die zunehmende
Verschärfung
der Schadstoffnormen zu antworten. Die katalytische Verbrennungskammer
ersetzt nämlich
vorteilhafterweise die herkömmlichen
Brenner, da sie eine bessere Kontrolle der vollständigen Oxidation
des Brennstoffs in einem sehr großen Bereich der Werte für das Luft/Brennstoff-Verhältnis erlaubt,
das so ermöglicht,
unter optimalen Bedingungen zu arbeiten, die die Emissionen an Stickoxiden,
unverbrannten Brennstoffen und Kohlenmonoxid stark verringern. Es
ist bekannt, dass das wesentliche Merkmal dieser besonderen Art
von Verbrennung ist, die vollständige Oxidation
der Brennstoffe bei einer relativ niedrigen Temperatur (unterhalb
von 1.000 °C),
im Vergleich mit einer herkömmlichen
Verbrennung, zu gewährleisten.
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Es
kann ebenfalls erwähnt
werden, dass die katalytische Verbrennung es ermöglicht, ein breites Spektrum
an Verbindungen zu verbrennen. Die Verwendungen der katalytischen
Verbrennung sind somit vielfältig:
Strahlplatten und Strahlrohre, katalytische Kocher, Gasturbinen,
Kraft-Wärme-Kopplung, Brenner
für Heizkessel,
katalytische Verbinder für röhrenförmige Reaktionssysteme,
Produktion von Heißgas
im Bereich der Heizung durch direkten Kontakt und katalytische Plattenreaktoren
usw. Die möglichen
Verwendungsbereiche der katalytischen Verbrennung sind in der Literatur
beschrieben, zum Beispiel in „Catalytic
Combustion: Current Status and Implications for Energy Efficiency
in the Process Industries, Heat recovery system & CHP, 13, n°5, pp 383-390,1993".
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Die
Verbrennungskatalysatoren werden im Allgemeinen aus einem monolithischen
Substrat aus Keramik oder aus Metall hergestellt, auf dem eine feine
Trägerschicht
abgelagert wird, die aus einem oder mehreren refraktären Oxiden
besteht, mit einer Oberfläche
und einer Porosität,
die größer ist
als jene des monolithischen Substrats. Auf dieser Trägerschicht wird
die aktive Phase dispergiert, die am häufigsten im Wesentlichen Metalle
der Platingruppe umfasst.
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Bezüglich der
katalytischen Verbrennungsverfahren in den Bereichen der Energieherstellung und
der Kraft-Wärme-Kopplung
ist die häufigste
Reaktorkonfiguration ein Reaktor, der mehrere Katalysatorzonen umfasst:
den (die) Eingangskatalysator(en), der (die) spezifischer der Zündung der
Verbrennungsreaktion gewidmet ist (sind), den Folgenden, die dazu
dienen, die Hochtemperatur-Verbrennungsreaktion zu stabilisieren;
wobei die Anzahl der Katalysatorabschnitte (oder Katalysatorzonen)
abhängig
von den Bedingungen angepasst ist, die von der beabsichtigten Verwendung
vorgeschrieben wird. Es ist ebenfalls möglich, die erste Zündkatalysatorzone
der Reaktion durch einen Zündbrenner
zu ersetzen, der es ermöglicht,
die Reaktion auszulösen.
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In
der klassischen Version der katalytischen Verbrennungskammer, d.
h. mit einer Mischzone, gefolgt von einem Katalysatorabschnitt,
ist die Herstellung des Luft-Brennstoff-Gemischs einer der kritischsten Punkte.
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Dieses
Gemisch muss so schnell wie möglich
und auf eine so homogene Weise wie möglich erfolgen, wobei die Risiken
der Selbstentzündung
begrenzt werden müssen.
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Es
gibt ebenfalls Fälle,
in denen die Temperatur der Luft am Auslass des Verdichters zu niedrig ist,
um eine schnelle Verdampfung des Brennstoffs zu ermöglichen.
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Um
die Verdampfung eines flüssigen
Brennstoffs zu erhalten, besteht eine der am einfachsten durchzuführenden
Prozeduren darin, diese mit großer
Geschwindigkeit auf eine Oberfläche,
bevorzugt auf eine ebene Oberfläche
und senkrecht zu dieser, aufzuspritzen. Solche Einspritzungsarten
werden zum Beispiel beim katalytischen Cracken benutzt, aber die
erhaltenen Korngrößen bleiben
eher grob (mittlerer Durchmesser der Tröpfchen in einer Größenordnung
von mehreren Hundert Mikron).
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Es
ist ebenfalls möglich
(JP11-264514), den Brennstoff in einen Verdampfungstopf einzuführen, in dessen
Inneren eine Temperatur herrscht, die ausreicht, um die Verdampfung
des Brennstoffs in feinen Tröpfchen
zu gewährleisten.
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Die
vom Anmelder geleisteten Arbeiten haben gezeigt, dass es möglich ist,
die Homogenität des
Luft/Brennstoff-Gemischs wesentlich zu verbessern, und in der Folge
die Kontrolle der katalytischen Oxidation der Brennstoffe zu optimieren
und die Emission von gasförmigen
Schadstoffen zu beschränken,
wobei die Verdampfung des flüssigen Brennstoffs
verbessert wird, um feinere Tröpfchen
zu erhalten.
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Genauer
betrifft die Erfindung eine katalytische Verbrennungsvorrichtung
umfassend eine Hauptverbrennungszone, umfassend mindestens einen
Katalysatorabschnitt, mindestens eine Luft/Brennstoffmischzone,
wobei die Mischzone mindestens eine Druckluftzuleitung umfasst,
und Mittel zum Ein spritzen von flüssigem Brennstoff, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einspritzmittel den flüssigen
Brennstoff auf eine Wand ausspritzen, die durch die Verbrennung
des Luft/Brennstoff-Gemischs in der Hauptverbrennungszone erwärmt wird,
so dass die Verdampfung des Brennstoffs bei Kontakt mit der Wand
ermöglicht
wird.
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Dank
der Erfindung ist es möglich,
den Durchmesser der flüssigen
Tröpfchen
sehr wesentlich zu verringern, indem ein primärer flüssiger Strahl auf eine Oberfläche abgefeuert
wird, deren Temperatur höher
ist als die höchste
Siedetemperatur des Brennstoffs unter den Druckbedingungen der Verbrennungszone.
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Dieser
primäre
Flüssigkeitsstrahl
kann vorteilhafterweise von jedem Einspritzer oder einem Zerstäubungssystem
ausgestoßen
werden, das dem Fachmann bekannt ist.
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Im
Allgemeinen werden Einspritzer verwendet, die eine primäre Zerstäubung des
Brennstoffs mit flüssigen
Tröpfchen
ermöglichen,
deren mittlerer Durchmesser zwischen 5 und 60 μm (10–6 Meter), vorzugsweise
zwischen 10 und 40 μm
liegt.
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Der
Anmelder hat herausgefunden, dass vorteilhafterweise die Temperatur
der Oberfläche
der Wand, auf die der primäre
Strahl auftrifft, beim betrachtete Druck im Wesentlichen gleich
oder höher
ist als eine erste Temperatur TN der Wand,
die einer höchsten
Siedetemperatur der Flüssigkeit
entspricht.
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Bei
dieser Temperatur TN bringt der intensive thermische
Austausch zwischen der Wand und dem Brennstoff eine starke Zerstäubung des
flüssigen Brennstoffs
(auch Nukiyama-Temperatur genannt) mit sich. Unter im Wesentlichen
gleich ist eine Temperatur zu verstehen, die um 100 °C höher oder
niedriger ist als die Temperatur, vorzugsweise eine Tempe ratur,
die um 50 °C
höher oder
niedriger ist als die Temperatur, und am stärksten bevorzugt eine Temperatur,
die um 20 °C
höher oder
niedriger ist als die Temperatur.
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Er
wurde vom Anmelder ebenfalls herausgefunden, dass es, gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung, im übrigen
möglich
wäre, vorteilhafterweise
eine starke Fragmentierung der flüssigen Tröpfchen zu erhalten, die von
dem primären
Strahl ausgestoßen
werden, indem eine Temperatur angewendet wird, die sich im Wesentlichen
zwischen der Nukiyama-Temperatur und einer Temperatur TL bewegt,
in deren Nähe
und darüber
die thermischen Übertragungen,
durch die Gegenwart eines Dampffilms zwischen dem Tröpfchen und
der Wand, vermindert sind (genannt Leidenfrost-Temperatur).
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Es
ist jedoch ebenfalls möglich,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, eine Temperatur anzuwenden,
die größer als
die Leidenfrost-Temperatur, oberhalb derer die Verdampfungszeit
der flüssigen
Tröpfchen
abnimmt, als Folge des Anstiegs, mit der Wand, der Wärmeübertragung
durch Leitung, Konvektion und Strahlung.
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Die
Kontrolle der Wandtemperatur bedingt somit die Größe der Tröpfchen und
kann mittels jeder Technik, die dem Fachmann bekannt ist, erhalten werden.
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Eine
solche Einspritzstrategie weist während der Herstellung des Luft-Brennstoff-Gemischs
für die katalytische
Verbrennung zahlreiche Vorteile auf:
- – Im Vergleich
zu einer klassischen Konfiguration der katalytischen Verbrennungsvorrichtung
mit einem Vormischer und einem Katalyseabschnitt, ermöglicht eine
Anordnung, die einen solchen Einspritzmodus aufweist, eine schnellere
Verdampfung des flüssigen
Brennstoffs, insbesondere jener, die relativ hohe Endverdampfungstemperaturen
haben. Das ist zum Beispiel bei bestimm ten Dieselkraftstoffen der
Fall. Unter diesen Bedingungen kann das Luft-Brennstoff-Vorgemisch schneller
erhalten werden.
- – Die
Anordnung, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, kann auch
zum Abkühlen
der Wände
der Verbrennung- oder
Nachverbrennungszonen beitragen, oder auch der Zone, die die Heißgase zur
Entspannungsturbine transportiert.
- – In
den Fällen,
in denen die Temperatur der Luft am Auslass des Verdichters, die
die katalytische Verbrennungsvorrichtung versorgt, sich als nicht ausreichend
erweist, um die vollständige
Verdampfung des Brennstoffs zu erhalten, ermöglicht die vorgeschlagene Lösung, dieses
Problem dank der Wärmeübertragung
zu überwinden,
die zwischen der Verbrennungs- oder Nachverbrennungszone und der
Brennstoffeinspritzungszone stattfindet.
- – Sie
ermöglicht
es, eine signifikante Verringerung des Gesamtvolumens der Verbrennungszone
in Betracht zu ziehen, da die Zone, die normalerweise für die Verdampfung
und die Vormischung des Brennstoffs reserviert ist, verschwindet.
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Im
Allgemeinen ist die warme Wand, auf der der Brennstoff zerstäubt wird,
die Wand der Verbrennungs- oder Nachverbrennungszone oder der Zone, die
die Heißgase
transportiert, die aus der Verbrennung kommen, oder jene der Starteinrichtung,
die zum Beispiel eine Verbrennungskammer mit Flamme, eine elektrische
Heizung oder jede andere Vorrichtung sein kann, die dem Fachmann
bekannt ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind die Mittel, die die Einspritzung des flüssigen Brennstoffs
ermöglichen,
Einspritzer, die eine primäre
Zerstäubung
ausführen,
deren Ausrichtung und Merkmale berechnet werden, um die Verteilung des
Brennstoffs in der Verbrennungsluft so homogen wie möglich zu
machen, und die Größe der Tröpfchen,
die aus dem Einspritzer stammen, liegt zwischen 5 und 60 μm, vorzugsweise
zwischen 10 und 40 μm
und am stärksten
bevorzugt zwischen 20 und 30 μm.
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Vorteilhafterweise
weist die warme Wand der gegenüber
den Einspritzmitteln gelegenen Zone eine im Wesentlichen ebene Form
auf.
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Es
ist ebenfalls möglich,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, dass die warme Wand der
gegenüber
den Einspritzmitteln gelegenen Zone eine im Wesentlichen gewölbte, zum
Beispiel konkave Form aufweist.
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Es
ist vorteilhaft, dass die Zone, die den Ausstoß der Brennstoffstrahlen empfängt, mit
Mitteln versehen ist, die die Verstärkung der Wärmeübertragung von der warmen Zone
zu der Zerstäubungszone
ermöglichen.
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Die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung findet zum Beispiel ihre Verwendung in Gasturbinen, die
einen Wärmetauscher
enthalten oder in Verbrennungskammern mit ringförmiger Geometrie.
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1 und 2 zeigen
als nicht beschränkendes
Beispiel der Erfindung zwei verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung
gemäß der Erfindung:
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
wobei die Einspritzung des Brennstoffs auf eine warme Wand, aus
einer Verbrennungszündvorrichtung
erfolgt, die aus einem Zündbrenner
besteht.
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2 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel,
wobei die Einspritzung des Brennstoffs auf eine warme Wand einer
Nachverbrennungszone erfolgt.
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Die
in 1 schematisch dargestellte Vorrichtung umfasst
eine Druckluftzuleitung 1, die von einem Verdichter (in
der Figur nicht dargestellt) kommt. Diese Luft zirkuliert in einem
peripheren ringförmigen Raum 2 bevor
sie in einem Verteilerkasten 3 ankommt, wo sie aufgeteilt
wird in einen Strom, der für eine
Verbrennungszündungsvorrichtung
bestimmt ist, hier ein Zündbrenner 4,
und einen Strom, der zu einem Katalysatorabschnitt 5 gelenkt
wird.
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Eine
in der Figur nicht dargestellte Vorrichtung kann in Höhe dieses
Verteilerkastens 3 platziert werden, um die Luft auf optimale
Weise aufzuteilen, unabhängig
von der Laufgeschwindigkeit der Maschine.
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Der
in 1 dargestellte Zündbrenner ist ein klassischer
Flammenzündbrenner.
Er umfasst eine zentrale Brennstoffversorgungsleitung 6,
einen Luftkasten 7, Mittel 8, wie zum Beispiel
Schaufeln, um die Geschwindigkeit und die Rotation der Verbrennungsluft
vor ihrem Eintreten in die Verbrennungszone 9 des Zündbrenners
anzupassen, eine Auslasszone 10 für die von dem Zündbrenner
produzierten Rauchgase, wobei dieser Auslass quer durch den Katalysatorabschnitt 5 verläuft.
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Dieser
Zündbrenner
kann auch eine Apparatur sein, die dem Fachmann bekannt ist, und
dafür geschätzt wird,
wenige Stickoxide zu emittieren, wie zum Beispiel die Systeme, bei
denen die Verbrennungsluft in Schaufeln in Rotation versetzt wird,
wobei der Brennstoff ins Innere der Schaufeln eingespritzt wird,
oder eines Teils der Schaufeln, oder auch in unmittelbare Nähe dieser
Schaufeln.
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Die
Hauptverbrennungszone 20 umfasst eine Luft-Brennstoffmischzone 11,
die stromabwärts des
Verteilungskastens 3 gelegen ist, mechanische zerstäubende Flüssigbrennstoff-Einspritzer 12,
die zum Beispiel auf dem Randbereich der Mischzone 11 und
des Katalysatorabschnitts 5 gleichmäßig verteilt sind.
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Die
Einspritzer 12 produzieren einen Flüssigbrennstoffstrahl, der auf
die warme Wand 13 des Zündbrenners 4 gelenkt
wird, und sie ermöglichen eine
primäre
Zerstäubung
dieses Brennstoffs mit flüssigen
Tröpfchen,
deren mittlerer Durchmesser zwischen 5 und 60 μm (10–6 Meter)
und vorzugsweise zwischen 10 und 40 μm liegt.
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Dieser
Strahl ist vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur warmen Wand.
Unter im Wesentlichen senkrecht ist zu verstehen, dass der Winkel zwischen
der Oberfläche
der warmen Wand im Verhältnis
zur Achse des Strahls am stärksten
bevorzugt im Bereich zwischen 80° und
100° liegt.
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Es
versteht sich, dass dieser Winkel im Bereich zwischen 40° und 140° und vorzugsweise
zwischen 60° und
120° liegen
kann.
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Die
Wand 13 wird durch die Verbrennung des Luft/Brennstoff-Gemischs in Abschnitt 5 erwärmt, und
beim Kontakt mit der warmen Wand wird der flüssige Brennstoff verdampft,
indem er sich in sehr feine Tröpfchen
mit einem mittleren Durchmesser von einigen Mikron (10–6 m)
teilt, die von der Verbrennungsluft mitgeführt werden. Die Anzahl der
Einspritzer, ihre Ausrichtung im Verhältnis zur warmen Oberfläche und
die Merkmale der Einspritzer werden vom Fachmann berechnet, um eine
Verteilung des Brennstoffs in dem gasförmigen Strom zu erhalten, die
so homogen wie möglich
ist, sobald die feinen Tröpfen zerstäubt sind.
Das gasförmige
Luft-Brennstoff-Gemisch tritt dann in den Katalysatorabschnitt 5 ein,
der meistens aus einem oder mehreren Mono lithen besteht, die parallel
oder hintereinander angeordnet sind, um Druckverluste zu begrenzen.
Wenn die Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemischs im Katalysatorabschnitt
nicht vollständig
ist, wird sie in der so genannten Nachverbrennungszone 14 fortgesetzt,
die hierfür
vorgesehen ist.
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Die
Wand 15, die mit der Nachverbrennungszone 14 oder
mit dem Katalysatorabschnitt 5 in Kontakt ist, ist ebenfalls
eine Wand, die durch die Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemischs im Katalysatorabschnitt 5 erwärmt wird,
und es kann in Betracht gezogen werden, Einspritzer 12 gegenüber dieser Wand
anzuordnen.
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Gemäß einer
Variante kann, um die Zerstäubung
der Tröpfchen
zu optimieren, die Wand 13 des Zündbrenners 4 gegenüber den
Einspritzern eine im Wesentlichen ebene, beziehungsweise konkav
gewölbte
Form aufweisen, damit alle Tröpfchen
des flüssigen
Brennstoffs, die von dem Einspritzer emittiert werden, so senkrecht
wie möglich
auf die warme Oberfläche
aufprallen, wo sie sich fragmentieren und zerstäuben sollen.
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Ohne
den Umfang der Erfindung zu verlassen ist es natürlich möglich, jede bekannte Vorrichtung
in Betracht zu ziehen, die es ermöglicht, einen solchen Effekt
zu erhalten, wie zum Beispiel die Gegenwart von Einsätzen in
im Wesentlichen ebener oder konvex gewölbter Form.
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2 ist
eine andere mögliche
Illustration der Erfindung.
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Es
findet sich eine Verbrennungsluftversorgung 101, die aus
dem Verdichter (in der Figur nicht dargestellt) kommt, eine Verbrennungszündungsvorrichtung 102 (oder
Zündbrenner)
und eine Hauptverbrennungszone 200 mit dem eigentlichen
Katalysatorabschnitt 103.
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Die
Verbrennungsluft zirkuliert in einem peripheren, im Wesentlichen,
ringförmigen
Raum 104. Der Brennstoff wird mittels der Einspritzer 105 eingeführt, die
an der äußeren Wand 106 der äußeren Wand
des ringförmigen
Raums 104 befestigt und im Wesentlichen gleichmäßig verteilt
sind. Diese Einspritzer können
mechanisch (ohne Zerstäubungs-Unterstützung) oder
pneumatisch (mit Unterstützung
eines Zerstäubungsfluids)
sein, oder jede andere äquivalente
Vorrichtung. Die Strahlen, die von den Einspritzern produziert werden,
werden auf die warme Wand 107 gelenkt, die den ringförmigen Raum 104 von
der Zone 108 trennt, die eine Nachverbrennungszone sein
kann oder auch einfach eine Verbindungszone zwischen dem Katalysatorabschnitt 103 und
der Entspannungsturbine (in der Figur nicht dargestellt) und, in
Kontakt mit dieser warmen Wand, wird der flüssige Brennstoff in sehr feine Tröpfchen zerstäubt.
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Wie
zuvor beschrieben, produzieren die Einspritzer 105 einen
Brennstoffstrahl mit einer primären Zerstäubung, die
flüssige
Tröpfchen
enthält,
deren mittlerer Durchmesser zwischen 5 und 60 μm (10–6 Meter),
vorzugsweise zwischen 10 und 40 μm
liegt.
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Vorteilhafterweise
können
bestimmte Teile der Wand 107 mit Isoliermaterialien bedeckt
sein, um heiße
Punkte zu vermeiden, die eine vorzeitige Entzündung des Luft-Brennstoff-Gemischs herbeiführen können.
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Umgekehrt
kann die Zone 120 der Wand 107, die den Ausstoß der Strahlen
empfängt,
mit Vorrichtungen, wie etwa Schaufeln versehen sein, um die Wärmeübertragung
von der warmen Zone 108 zur Zerstäubungszone 104 zu
erhöhen.
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Wie
im vorherigen Fall werden die Anzahl der Einspritzer, ihre Ausrichtung
im Verhältnis
zur warmen Oberfläche
und die Merkmale vom Fachmann berechnet, um eine Verteilung des Brennstoffs zu
erhalten, die so homogen wie möglich
ist, sobald die feinen Tröpfen
zerstäubt
sind.
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Die
ringförmige
Zone 104 endet in einem Aufteiler 109, der das
Luft-Brennstoff-Gemisch zwischen dem Zündbrenner 102 und
dem Hauptkatalysatorabschnitt 103 aufteilt. Diese Aufteilung
kann zum Beispiel durch eine bewegliche Absperrklappe 110 erhalten
werden, die sich alternativ gegenüber dem Eingang 111 des
Katalysatorabschnitts 103 oder gegenüber dem Eingang 112 des
Zündbrenners 102, gemäß den Betriebsbedingungen
der Maschine, platziert.
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Der
Zündbrenner
kann eine Vorrichtung sein, wie in 1 präsentiert.
Er kann auch dem in 2 angegebenen System entsprechen,
das heißt,
aus einem Zündkatalysatorabschnitt 121 bestehen,
der über
einen Kreislauf 113 versorgt wird, der hinter dem Verteiler 109 liegt.
Dieser Katalysatorabschnitt kann ein Metallmonolith sein, der mittels
Joule-Effekt vorerwärmt wird,
dank einer Stromversorgung, die aus irgendeiner Stromquelle 114 besteht,
zwei Metallanschlüssen 115,
die an jedem Ende des Monolithen liegen, und einer elektrischen
Verbindung 116, die diese Anschlüsse 115 mit der Elektrizitätsquelle 114 verbindet.
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Der
Hauptkatalysatorabschnitt 103 umfasst einen Verteilerkasten 117 für das Luft-Brennstoff-Gemisch,
wobei dieser Kasten zum Beispiel mit einer Lochplatte 118 versehen
sein kann, die dazu dient, eine homogene Versorgung aller konstituierenden Kanäle des Monolithen
zu gewährleisten.
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Diese
Platte 118 kann auch ein Monolith von sehr geringer Dicke
sein, der dazu dient, im Falle einer unerwünschten Selbstentzündung des Luft-Brennstoff-Gemischs
in dem Raum 119, der zwischen der Platte 118 und
dem Hauptkatalysatorabschnitt 103 liegt, jede Flamme zu
blockieren. Diese kann aus einem oder mehreren Monolithen bestehen,
die hintereinander oder parallel platziert sind.
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Wie
im vorherigen Fall, kann es stromabwärts des Katalysatorabschnitts 103 einen
freien Raum 108 geben, vor der Entspannungsturbine (in der
Figur nicht dargestellt), der dazu dient, die Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemischs
zu vollenden, falls es im Katalysatorabschnitt nicht vollständig verbrannt
wurde.
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Die
Katalysatorabschnitte 102 und 103 können Katalysatoren
verschiedenen Typs benutzen. Der Katalysator des Zündbrenners 102 kann
zum Beispiel einen hohen Gehalt an Edelmetallen aufweisen, die für ihre Effizienz
bei der katalytischen Verbrennung bekannt sind, und so den Start
der Verbrennung ab 200 oder 250 °C
ermöglichen.
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Die
Erfindung kann auch auf Gasturbinenstrukturen angewendet werden,
die einen Wärmetauscher
oder Verbrennungskammern mit ringförmiger Geometrie enthalten.