DE648491C

DE648491C - Gas power plant

Info

Publication number: DE648491C
Application number: DESCH103312D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-02-02
Filing date: 1934-02-02
Publication date: 1937-08-02

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gaskraftanlagen, bei denen hochverdichtetes Brenngas und hochverdichtete Luft unter hoher Temperatur getrennt in den Arbeitsraum eingeführt werden und anschließend die Verbrennung und Dehnung erfolgt. Die verfügbare Wärmeenergie soll möglichst vollkommen dadurch ausgenutzt werden, daß die Abgaswärme den in den Brennraum eintretenden Medien durch Wärmeaustauscher wieder zugeführt wird und die Arbeitsabgabe mit möglichst hoher Temperatur stattfindet.The invention relates to gas power plants in which highly compressed fuel gas and highly compressed air at high temperature are separately introduced into the work space and then the burning and stretching takes place. The available thermal energy should be used to the fullest possible extent that the exhaust gas heat through the media entering the combustion chamber Heat exchanger is fed back and the work output with the highest possible temperature takes place.

Bei derartigen Gaskraftanlagen hat man z. B. die gemeinsam verdichtete Verbrennungsluft für den Motor und die Vergasungsluft für einen Gaserzeuger durch die aus den Arbeitszylindern austretenden Abgase vorgewärmt. Diese Einrichtung ist deshalb unzweckmäßig, weil der wärmeverzehrende Vergasungsvorgang nach der Vorwärmung der Luft stattfindet, so daß das fertige Brenngas beim Eintritt in den Arbeitsraum eine geringere Temperatur besitzt. Dem fertigen Gas sollte bei der bekannten Anlage außerdem ein Teil der fühlbaren Wärme für die Überhitzung des'Vergasungsdampfes entzogen werden, so daß die Temperatur weiterhin herabgesetzt wird. Die Abgase werden ihrerseits im gekühlten Zylinder und auf dem langen Wege nach den Wärmetauschern abgekühlt. Für eine andere Gaskraftanlage wurde vorgeschlagen, nicht die Verbrennungsluft des Motors, sondern nur die, Vergasungsluft mit Hilfe der Abgase vorzuwärmen. Da diese Luftmenge wesentlich kleiner als die Abgasmenge ist, wird nur ein entsprechender Teil der Abgaswärme für die Vorwärmung der Brennmedien benutzt. Ferner ist ein Vorschlag bekannt, nur einen Teil der Verbrennungsluft vor dem Eintritt in eine Brennkammer durch die Abgase anzuwärmen und die übrige Luft dann kalt den Brenngasen beizumischen, damit die zu Beginn der Dehnung im Motor vorhandene Temperatur herabgesetzt wird.In such gas power plants you have z. B. the jointly compressed combustion air for the engine and the gasification air for a gas generator through the out of the Exiting exhaust gases are preheated in the working cylinders. This facility is therefore inexpedient, because the heat-consuming gasification process takes place after the air has been preheated, so that the finished fuel gas has a lower temperature when entering the work area. The finished gas In the known system, a part of the sensible heat should also be used for overheating des'Vergasungsdampfes are withdrawn, so that the temperature is further reduced will. The exhaust gases are in turn cooled in the cooled cylinder and on the long way to the heat exchangers. For another gas power plant it was suggested not to use the combustion air of the Engine, but only to preheat the gasification air with the help of the exhaust gases. This one The amount of air that is much smaller than the amount of exhaust gas is only a corresponding part the exhaust gas heat is used to preheat the combustion media. There is also a suggestion known, only part of the combustion air before entering a combustion chamber to be heated by the exhaust gases and then to mix the remaining air cold with the combustion gases, so that the temperature present in the motor at the beginning of the expansion is reduced.

Bekannt sind endlich Gaskraftanlagen mit Vorwärmung von Gas und Luft durch die Abgase des Motors und eine daran anschließende Verdichtung und Verbrennung. Hierbei muß wegen der durch Temperaturerhöhung ₅c hervorgerufenen Dehnung eine erhöhte Verdichtungsarbeit geleistet werden, die den Ge-,samtwirkungsgrad verschlechtert.Finally, gas power plants with preheating of gas and air by the exhaust gases of the engine and a subsequent compression and combustion are known. In this case, because of the _{elongation caused by the increase in temperature 5} c, increased compression work has to be carried out, which worsens the overall efficiency.

Die Mängel der bekannten Anlagen werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das Brenngas zwischen Gaserzeuger und Arbeitsraum durch einen mit Abgasen beheizten Wärmetauscher geleitet wird. Dadurch wird gegenüber dem Bekannten eine einwandfreie Zündung und höchster thermischer Wirkungsgrad gewährleistet. Dieser Erfolg wird in gleicher Weise erreicht bei Verwendung von kaltem gereinigtem Brenngas wie bei Anlagen, die mit Rohgas arbeiten und bei denen die teerigen Bestandteile des Brennstoffes mit Sicherheit gasförmig erhalten bleiben.The shortcomings of the known systems are eliminated according to the invention in that the Fuel gas is passed between the gas generator and the working area through a heat exchanger heated with exhaust gases. This will compared to the familiar a perfect ignition and highest thermal efficiency guaranteed. This success is achieved in the same way when using cold, purified fuel gas as with systems, who work with raw gas and where the tarry components of the fuel with Security in gaseous form.

Die Verbrennung kann unmittelbar im Arbeitsraum einer Kolbenmaschine oder TurbineThe combustion can take place directly in the working space of a piston engine or turbine

g
geschiehtG
happens

g zweckmäßig durch Drehoder in einer besonderen Brennkammer stattfinden. Ein Teil der Abgase kann in an sich bekannter Weise zur Erhitzung der vorverdichteten Verbrennungsluft benutzt werden, S so daß dann die gesamte Abgaswärme mit höchstem thermischem Wirkungsgrad für den Arbeitsvorgang zurückgewonnen wird. Die Abgase können endlich nach Aufheizung der Ladeluft und der Brenngase weiterhin ίο zur Anwärmung der Vergasungsluft oder zur Überhitzung des Vergasungsdampfes herangezogen werden.g expediently take place by rotating or in a special combustion chamber. Some of the exhaust gases can be used in a known manner to heat the pre-compressed Combustion air are used, S so that then the entire exhaust gas heat with the highest thermal efficiency for the operation is recovered. The exhaust gases can finally after heating up the charge air and the combustion gases continue to ίο to warm up the gasification air or to Overheating of the gasification steam can be used.

Zwecks Vermeidung von Wärmeverlusten wird der für die Erhitzung des Brenngases dienende Wärmetauscher unmittelbar hinter dem Auslaß des Arbeitszylinders angeordnet. Das gleiche gilt für den Wärmetauscher für die Verbrennungsluft. Es können Rekuperatoren oder Regeneratoren als Wärmetauscher Verwendung linden. Vorzugsweise werden als Auslaßorgane des Arbeitszylinders kolbengesteuerte Öffnungen vorgesehen, die den Auslaß beschleunigen und weniger durch die hohe Temperatur gefährdet sind. Die Einführung der Verbrennungsluft und des Gases
schieber.In order to avoid heat losses, the heat exchanger used for heating the fuel gas is arranged directly behind the outlet of the working cylinder. The same applies to the heat exchanger for the combustion air. Recuperators or regenerators can be used as heat exchangers. Piston-controlled openings are preferably provided as outlet organs of the working cylinder, which openings accelerate the outlet and are less endangered by the high temperature. The introduction of combustion air and gas
slide.

Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Im Zylinder 2 der gezeigten. Zweitaktmaschine arbeitet ein Kolben i, dessen oberer Tfeil ebenso wie die Brennraumwandungen aus einem hochhitzebeständigen Werkstoff,' vorzugsweise keramischen Werkstoff, besteht. Die Einführung der Brenngase und der Verbrennungsluft geschieht durch Drehschieber 3, die ebenfalls aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sein können. Das Brenngas und die Luft werden vor dem Eintritt in den Zylinder von den durch die Auslaßöffnungen 5 ausströmenden Abgasen in den Wärmetauschern 4 erhitzt. Die Abgase können weiterhin einer Abgasturbine zugeführt oder zur Anwärmung der Vergasungsluft oder zur Überhitzung des Vergasungsdampfes herangezogen werden. Durch das Ventil 6 im Zylinderkopf werden die restlichen Verbrennungsgase aus dem Zylinder ausgeschoben. Die Verdichtung der Vergasungsluft, die dem Gaserzeuger 7 durch die Leitung 8 zugeführt wird, geschieht durch das Gebläse io, das beispielsweise von einer Abgasturbine angetrieben werden kann. Das Brenngas gelangt vom Gaserzeuger durch einen Reiniger und die Leitung 9 in den einen Wärmetauscher 4. An den Wassermantel 11 des Gaserzeugers 7 ist eine Leitung 12 angeschlossen, durch die Vergasungsdampf in die Luftzuführungsleitung 8 eingeblasen wird. Das Gebläse 10 fördert außer der Vergasungsluft noch die Verbren- '60 nungsluft durch eine Leitung 13 nach dem Wärmetauscher 4 auf der rechten Seite.The drawing shows schematically an embodiment of the subject matter of the invention. In cylinder 2 of the shown. Two-stroke engine works a piston i, the upper one Part as well as the combustion chamber walls a highly heat-resistant material, 'preferably ceramic material. The introduction of the combustion gases and the combustion air takes place through rotary valve 3, which can also be made of a ceramic material. The fuel gas and the air before entering the cylinder from the through the outlet openings 5 outflowing exhaust gases heated in the heat exchangers 4. The exhaust gases can continue fed to an exhaust gas turbine or used for heating the gasification air or for overheating the gasification steam will. The remaining combustion gases are pushed out of the cylinder through the valve 6 in the cylinder head. the Compression of the gasification air which is fed to the gas generator 7 through the line 8, happens by the fan io, which for example can be driven by an exhaust gas turbine. The fuel gas comes from the gas generator through a cleaner and the line 9 into a heat exchanger 4. The water jacket 11 of the gas generator 7 is a line 12 is connected through the gasification steam is blown into the air supply line 8. The fan 10 promotes in addition to the gasification air, the combustion air through a line 13 to the Heat exchanger 4 on the right.

Die dargestellte Zweitaktmaschine mit kolbengesteuerten Auslaßöffnungen ist deshalb für die Durchführung des Arbeitsvorganges besonders geeignet, weil der Wärmeübergang wegen der kurzen Berührungszeiten zwischen den Brenngasen und den Zylinderwandungen klein ist.The illustrated two-stroke machine with piston-controlled outlet openings is therefore particularly suitable for carrying out the work process because of the heat transfer because of the short contact times between the fuel gases and the cylinder walls is small.

Claims

Patent claims:

1. Gas power plant, in which highly compressed fuel gas and highly compressed air are introduced separately into the work space at high temperature and then the combustion and expansion takes place, characterized in that the fuel gas between the gas generator (7) and work space (2) through a heat exchanger heated with exhaust gases (4) is directed. 8 _U

2. Gas power plant according to claim 1, characterized in that part of the Exhaust gases from the machine, as is known per se, for heating the pre-compressed combustion air serves.

3. Gas power plant according to claims I and 2, in which the gasification air Steam is added before entering the gas generator, characterized in that that the exhaust gases continue to heat the gasification air or after heating the charge air and the combustion gases can be used to overheat the gasification vapor.

4. Gas power plant according to claims ι to 3, characterized in that the heat exchanger (4) used to heat the fuel gas immediately behind'dem Outlet (5), preferably piston-controlled openings, of the working cylinder (2) arranged is.

5. Gas power plant according to claims ι to 4, characterized in that that the heat exchanger (4) used to heat the combustion air is immediate is arranged behind the outlet (5), preferably piston-controlled openings, of the working cylinder (2).

1 sheet of drawings

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