DE943164C

DE943164C - Verfahren und Vorrichtung zur unvollstaendigen Verbrennung von Methan und anderen Brennstoffen mit Sauerstoff unter unmittelbarer Gewinnung mechanischer Arbeit

Info

Publication number: DE943164C
Application number: DED18491A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Lajos Von Szeszich
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1954-08-21
Filing date: 1954-08-21
Publication date: 1956-05-17

Description

Verfahren und Vorrichtung zur unvollständigen Verbrennung von Methan und anderen Brennstoffen mit Sauerstoff unter unmittelbarer Gewinnung mechanischer Arbeit In dem Patent 937 769 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur unvollständigen Verbrennung von Methan und anderen Brennstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffähnlichen Gasen beschrieben. Hierbei wird aus diesen Brennstoffen ein Synthesegas in einem Verbrennungsmotor unter Gewinnung mechanischer Arbeit so gewonnen, daß inan einvöllig homogenes Reaktionsgemisch außerhalb des Motors herstellt und dieses einem Zwischenbehälter zuführt, aus dem es von dem Verbrennungsmotor angesaugt wird. In dem Zwischenbehälter wird ein solcher Druck aufrechterhalten, daß dabei das Reaktionsgemisch nicht zündbar ist. Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens hat es sich einerseits gezeigt, daß man bei manchen Brennstoffen in dem Zwischenbehälter einen sehr niedrigen Druck aufrechterhalten m.uß, damit das Gemisch nicht in den Zündbereich fällt, daß andererseits, wenn in der Dosierung der Reaktionskomponenten Betriebsstörungen auftreten, man unter Umständen leicht in den Zündbereich kommt. Eine Zündquelle in dem Zwischenbehälter ist zwar nicht vorhanden, es 'hat sich jedoch gezeigt, daß durch schlechte Betriebsleitung oder durch Störungen in dem Zwischenbehälter ein zündfähiges Gemisch entstehen kann und Zündungen und Explosionen, ausgelöst durch irgendeine unvorhergesehene Zündquelle, auftreten können. Um einen störungsfreien und nicht gefährdeten Betrieb aufrechtzuerhalten, hat es sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erwiesen, vor dem ZwischenbehäIter nicht die ganze Menge des Sauerstoffes oder des sauerstoffhaltigen Gases zuzugeben, sondern lediglich dessen Hauptteil, d. h. einen Anteil, der 5ö bis 98 0/0, vorzugsweise 9o bis 98 °/a, der benötigten Menge beträgt. Der restliche Anteil des sauerstoffhaltigen Gases wird in der Rohrleitungsstrecke zwischen dem Zwischenbehälter und dem Motor zu dem homogenen Gemisch zugesetzt.
Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, däß man zwischen der Zugabestelle und dem Motor eine Mischstrecke einschaltet, in welcher eine möglichst gute Durchmischung des aus dem Zwischenbehälter kommenden Gemisches und des zusätzlichen. Sauerstoffes erfolgt. Diese Mischstrecke kann am einfachsten ein gerades Rohrstrick mit in dem Rohr angeordneten Prallplatten sein.
Es ist ferner zweckmäßig, zwischen der Zuführungsstelle des Zusatzsauerstoffes und dem Zwischenbehälter einen Flammenrückschlagschutz einzusetzen, damit, wenn in der Mischstrecke eine unbeabsichtigte Entzündung erfolgen sollte, die Flamme von der Mischstrecke zu dem Zwischenbehälter nicht zurückschlagen kann.
Um zu vermeiden, daß in der Mischstrecke bei nicht laufender Maschine eine Sauerstoffanreicherung stattfindet, ist es angebracht, den Sauerstoffdruck in der Leitung für den zusätzlichen Sauerstoff so zu bemessen, daß er niedriger ist ass der Druck in der Misdhstre.cke bei nicht laufendem Motor. Andererseits darf dieser Druck auch nicht zu niedrig sein, sonst würde, wenn. der Motor anläuft und in der Mischstrecke ein Abfallen des Druckes durch die Saugwirkung des Motors entsteht, kein Sauerstoff oder sauerstoffhaltiges Gas zu der Mischstecke zufließen. Die Gasdruckverhältnisse in der Mischstrecke einerseits und in ,der Rohrleitung für den zusätzlichen Sauerstoff andererseits müssen so eingestellt werden, daß schon bei geringer-Drehzahl des Motors der Druck des zusätzlichen Sauerstoffes höher ist als der Druck in der Mischstrecke.
Um die partielle Verbrennung in dem gewünschten Rahmen ablaufen zu lassen, ist es erforderlich, daß zwischen der Menge des Gemisches, welches aus dem Zwischenbehälter kommt, und dem zusätzlichen Sauerstoff stets ein konstantes Verhältnis besteht. Diese Einstellung wird zweckmäßig selbsttätig bewirkt. Dementsprechend wird die Menge des zufließenden Zusatzsauerstoffes durch ein Reglerorgan eingestellt, wobei die Einstellung sich nach der Durchfluß.geschwindigkeit des aus dein Zwischenbehälter kommenden Gemisches richtet. Die Durchflußgeschwindigkeit kann durch übliche Meßorgane, wie Blenden oder Düsen, aber auch lediglich durch die Druckveränderungen in der Mischstrecke erfaßt und als Impuls für die Betätigung des Reglerorgans .zu dem Zusatzsauerstoff benutzt werden. -Es ist schon bekannt, Kohlenwasserstoffe in Verbrennungskraftmaschinen unter Gewinnung mechanischer Arbeit unvollständig zu verbrennen. Hierbei werden die Reaktionsteilnehmer in der Kraftmaschine selbst gemischt. Es ist ferner vorgeschlagen worden, dem Zylinder der Kraftmaschine. gleichzeitig ein nichtzündfähiges Gemisch und eine weitere Reaktionskomponente zuzuleiten, wobei das zündfähige Gemisch erst innerhalb des Zylinders entsteht. Bei diesem Verfahren gelingt es im Gegensatz zu der Erfindung nicht, homogene Gemische herzustellen, die ein einwandfreies Arbeiten des Motors bei gleichzeitiger Gewinnung eines hochwertigen Synthesegases gestatten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur unvollständigen Verbrennung von Methan und anderen Brennstoffen mit Sauerstoff unter unmittelbarer Gewinnung mechanischer Arbeit nach dem Patent 937 769, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Zwischenbehälter einen Anteil von 5o bis 98°/0a vorzugsweise 9o bis 98°/o, des gesamten Sauerstoffes oder sauerstoffhaltigen Gases dem Brennstoff zumischt und daß man den restlichen Anteil in der Leitung zwischen dem Zwischenbehälter und dem Motor dem Gemisch zugibt.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet, d.aß zwischen der Zuführungsstelle des zusätzlichen Sauerstoffes und dem Motor eine Mischstrecke angeordnet ist, die eine Durchmischung des Reaktionsgemisches mit dem zusätzlichen Sauerstoff ermöglicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen. dem Zwischenbehälter und der Zuführungsstelle des zusätzlichen Sauerstoffes ein Flammenrückschlagschutz angeordnet ist.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Zuleitung für den zusätzlichen Sauerstoff und in der Mischstrecke eine solche Druckdifferenz einstellt, daß bei ruhendem Motor kein Sauerstoff zu der Mischstrecke fließen kann, daß jedoch bei laufendem Motor schon bei geringer Drehzahl ein Zutritt des zusätzlichen Sauerstoffes zur Mischstrecke erfolgt.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen i bis 4, gekennzeichnet durch ein Reglerorgan, das die Menge des zusätzlichen Sauerstoffes selbsttätig so einstellt, daß das Verhältnis zwischen zusätzlichem Sauerstoff und dem aus dem Zwischenbehälter kommenden Gasgemisch stets konstant bleibt. Angezogene Druckschriften Deutsche Patentschrift Nr. 415 21q.; USA.-Patentschrift Nr. 2 605 175.