EP0256451A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches aus flüssigem Brennstoff, Wasserdampf und Verbrennungsluft - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches aus flüssigem Brennstoff, Wasserdampf und Verbrennungsluft Download PDF

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EP0256451A1
EP0256451A1 EP87111466A EP87111466A EP0256451A1 EP 0256451 A1 EP0256451 A1 EP 0256451A1 EP 87111466 A EP87111466 A EP 87111466A EP 87111466 A EP87111466 A EP 87111466A EP 0256451 A1 EP0256451 A1 EP 0256451A1
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EP
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water
evaporator
combustion air
combustion
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Siegfried Dr. Förster
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Forschungszentrum Juelich GmbH
Kernforschungsanlage Juelich GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/448—Vaporising devices incorporated with burners heated by electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/44—Preheating devices; Vaporising devices
    • F23D11/441—Vaporising devices incorporated with burners
    • F23D11/443—Vaporising devices incorporated with burners heated by the main burner flame

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a combustible gas mixture from fuel vapor, water vapor and combustion air by vaporizing the liquid fuel and mixing it with combustion air.
  • the object of the invention is to produce a combustible gas mixture by vaporizing liquid fuel, without obtaining residues in the evaporation space from cracking products which settle out or long-chain hydrocarbons.
  • the fuel should also be completely vaporizable while avoiding changes in its chemical consistency.
  • the Fuel / water-vapor mixture vaporizes an amount of water that is three to four times greater than the amount of fuel to be vaporized, claim 2.
  • This optimal ratio has a lower limit because the water vapor, as a heat carrier for vaporizing the same amount of fuel, must have a higher temperature, the less water vapor is used. At higher temperatures, however, there is a risk of the fuel cracking.
  • the upper limit for the amount of water results from the ignition limit of the gas mixture formed from water vapor / fuel vapor and combustion air.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention consists in that the fuel is evaporated in superheated steam.
  • water vapor is thus first generated and overheated and then fuel is introduced into the hot water vapor, the heat of vaporization for the fuel being predominantly supplied by the water vapor.
  • the fuel is preferably introduced into water vapor heated to approximately 400 ° C., claim 4.
  • the combustion air is expediently introduced into the fuel / water / vapor mixture formed in a preheated state. In order to maintain the temperature of the fuel / water / steam mixture and to avoid condensation of fuel or water before the combustible gas mixture is formed, the combustion air is heated to its temperature before being added to the steam mixture.
  • combustion or exhaust gas For heating and evaporation of water and fuel is preferably used according to claim 6 combustion or exhaust gas, which arises during the combustion of the combustible mixture produced.
  • the energy required for water vapor formation is recovered by cooling the combustion or exhaust gases after heating up water and fuel with further heat emission, for example in a boiler, to below the dew point of the water vapor contained in them.
  • a device which has an evaporator for liquid fuel and a downstream mixing chamber for generating a combustible gas mixture is suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the mixing chamber is provided with a supply for combustion air.
  • the combustible gas mixture is introduced into a combustion chamber from the mixing chamber.
  • Essential to the invention is the design of the device with an evaporator for water and fuel, which is connected upstream of the mixing chamber and the output of which is connected to a fuel / water steam line which opens into the mixing chamber for generating the combustible gas mixture.
  • the evaporator has a first evaporator area, which serves exclusively for water evaporation, and a downstream second evaporator area, through which water vapor flows, which was generated in the first area and into which the fuel evaporates.
  • the surface serving for fuel evaporation is to be dimensioned such that its temperature is only slightly above the desired temperature for the fuel / water / vapor mixture, so that no temperature occurs in the fuel which leads to the formation of cracked products in the fuel.
  • the evaporator is expediently heated by heating gas.
  • the heating gas used is preferably combustion or exhaust gas which arises from the combustion of the combustible gas mixture generated in the device from fuel vapor, water vapor and combustion air. It can also be exhaust gases that occur when the gas mixture generated is burned in an internal combustion engine, because the engine exhaust gases can also be used as heating gases.
  • the heat energy required for heating water and fuel is set via a bypass for the heating gas and a flow regulator arranged in the bypass, with which the amount of heating gas flowing through and the amount of heating gas directed to the evaporator is regulated. Overheating of the fuel to be evaporated in the evaporator can thus be avoided by opening the bypass.
  • the evaporator is designed to be electrically heatable.
  • the preheating chamber can be heated by heating gas in the same way as the evaporator chamber and in the event that no heating gas is available - or still not available -, electrically heated.
  • the preheating chamber is expediently arranged within the evaporator in order to be able to use heating gas or electrical heating for heating both chambers.
  • This arrangement of the preheating chamber within the evaporator also leads to a very compact design of the device according to the invention with optimal utilization of the thermal energy carried by the heating gas or given off by the electric heater.
  • a cylindrical device with a tubular chamber wall 1 is shown in the drawing.
  • a combustion chamber 2 into which the combustible gas mixture of fuel vapor, water vapor and combustion air generated in a mixing chamber 3 enters the combustion chamber 2 via a flame holder 5 via a flame holder 5.
  • the combustion gas generated in the combustion chamber is fed to an evaporator 6, which is used to generate the fuel / water / steam mixture.
  • the evaporator is formed by a tube coil, the first evaporator region 7 of which is laid in the region of the chamber wall 1. In this evaporator area, water is evaporated and overheated.
  • the first evaporator area 7 is followed by a second evaporator area 8, the evaporator tubes in the exemplary embodiment have a smaller radius of curvature than the evaporator tubes of the first evaporator area and which is therefore, viewed from the chamber wall 1, is laid further inward inside the evaporator than the evaporator area 7.
  • the first evaporator area 7 has a water inlet 9 into which the water to be evaporated flows into the evaporator.
  • the fuel is introduced into the second evaporator area 8 via a fuel feed 10, which opens at 11 in the evaporator area 8.
  • the liquid fuel in the fuel supply 10 is slightly preheated.
  • the fuel evaporates into the water vapor generated in the first evaporator area 7.
  • the fuel / water / steam mixture formed in this way in the evaporator 6 flows out of the second evaporator area 8 via a fuel / water / steam line 12 which opens into the mixture space 4.
  • the required combustion air is drawn in by a fan 13 and flows via a combustion air line 14 into a preheating chamber 15, which in the exemplary embodiment is arranged centrally in the evaporator 6 within the pipe coil forming the second evaporator region 8.
  • the preheating chamber 15 is closed on all sides and has a combustion air supply 16 leading to the mixture space 4 for discharging the preheated combustion air.
  • the fuel / water vapor line 12 and the Combustion air supply 16 a double tube, in the inner tube of which the fuel / water-vapor mixture is guided.
  • At the mouth of the double pipe there is a mixer 17 for the gas mixture of combustion air and fuel / water / steam mixture emerging at this point in the mixing chamber 4.
  • the mixer 17 is formed in the simplest manner in that the fuel / water vapor line 12 is closed on its end face 18 and has lateral outlet openings 19 through which the fuel / water / vapor mixture emerges for the fuel / water / vapor mixture to exit flows into the combustion air guided in the combustion air supply 16 of the double pipe.
  • a bypass 20 leads from the combustion chamber 2 to the heating gas outlet 21 of the evaporator 6.
  • a flow controller 22 there is a throttle valve in the bypass 20, by means of which the partial amount of the heating gas flowing in the bypass and so that the amount of heating gas flowing around the evaporator 6 is adjustable.
  • the evaporator can be heated with heating gas generated elsewhere, which is supplied to the evaporator 6 via a feed line 23 flows.
  • the evaporator can also be heated electrically.
  • An electrical heater 24 laid in a heat-conducting connection to the coil of the evaporator is used for this purpose so arranged that, in addition to the evaporator 6, the preheating chamber 15 is also heated for the combustion air.
  • An ignition device 25 is located in the combustion chamber for igniting the gas mixture entering the combustion chamber 2.
  • a combustible gas mixture was produced with commercially available heating oil in the device.
  • the heating oil was introduced into the evaporator area 8 in water vapor superheated to 400 ° C.
  • the water vapor was generated in the evaporator area 7 from demineralized water which flowed into the evaporator at room temperature.
  • the amount of water evaporated in the evaporator area 8 corresponded to three to four times the amount of heating oil introduced.
  • Combustion air was fed to the heating oil / water / steam mixture produced in a slightly over-stoichiometric ratio to the heating oil.
  • the combustible gas mixture generated flowed from the mixing chamber through the flame holder 5 into the combustion chamber 2 and was ignited here. In the steady state, the temperature in the combustion chamber was approx. 1300 ° C. At this temperature, the combustion gas was introduced into the evaporator.
  • the combustion gas is passed from the heating gas outlet 21 into a heat exchanger in order to release its thermal energy. It can be cooled down to below the dew point of the water vapor carried along.
  • liquid fuels such as gasoline or other combustible crude oil products or, for example, distillates from coal or brown coal tars can also be used.

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Abstract

Zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches wird zunächst flüssiger Brennstoff zusammen mit Wasser zur Verdampfung gebracht. Mit dem Brennstoff ver­dampft eine Wassermenge, die ein mehrfaches der Brenn­stoffmenge beträgt. Bevorzugt wird etwa die 3 bis 4fache Wassermenge zugegeben und der Brennstoff in überhitzten Wasserdampf verdampft. In das erzeugte Brennstoff/Wasserdampf-Gemisch wird Verbrennungsluft eingeführt.
Die Vorrichtung enthält einen Verdampfer (6) für Wasser und Brennstoff, eine nachgeschaltete Mischkammer (3), eine Verbrennungsluftzuführung (16) zur Mischkammer und eine Brennkammer (2) zur Verbrennung des erzeugten Gasgemisches.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches aus Brennstoffdampf, Wasserdampf und Verbren­nungsluft durch Verdampfen des flüssigen Brenn­stoffs und Vermischen mit Verbrennungsluft.
  • Es ist bekannt, Heizöl durch Zufuhr von Verdampfungs­energie zu verdampfen und anschließend mit Verbrennungsluft zu vermischen. Zur vollständigen Verdampfung des Heizöls sind jedoch verhältnis­mäßig hohe Siedetemperaturen erforderlich, die das Entstehen von Crackprodukten verursachen. Die Crackprodukte bestehen im wesentlichen aus Koks, der sich im Verdampferraum absetzt und nicht ohne weiteres wieder entfernt werden kann.
  • Bekannt ist es auch, flüssigen Brennstoff in einen erwärmten Verbrennungsluftstrom zu ver­dampfen, vgl. DE-PS 31 22 770. Bei diesem Ver­fahren ist die Überführung des Brnnstoffs in die Verbrennungsluft bei wesentlich niedrigeren Temperaturen möglich. Die Temperaturen betragen bei Heizöl etwa nur den halben Wert der maximalen Siedetemperatur des flüssigen Brennstoffs. Es bilden sich aber durch Reaktionen des Heizöls mit dem in der Verbrennungsluft enthaltenen Sauerstoff im Heizöl langkettige Kohlenwasser­stoffe, die sich auf dem vorgenannten niedrigen Temperaturniveau in die Verbrennungsluft nicht mehr verdampfen lassen. Es verbleibt somit ein nach dem gleichen Verfahren nicht mehr weiterverarbeitbarer Ölrest.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein brennbares Gasgemisch durch Verdampfen flüssigen Brennstof­fes zu erzeugen, ohne dabei Rückstände im Ver­dampfungsraum durch sich absetzende Crackprodukte oder langkettige Kohlenwasserstoffe zu erhalten. Auch soll der Brennstoff vollständig unter Vermeidung von Veränderungen seiner chemischen Konsistenz verdampfbar sein.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Danach wird der Brennstoff mit einer das Mehrfache der Heizölmenge betragenden Wasser­menge zur Verdampfung gebracht und die Verbren­nungsluft dem dabei entstandenen Gemisch aus Brennstoffdampf und Wasserdampf zugeführt, das im folgenden als "Brennstoff/Wasser-Dampfge­misch" bezeichnet wird. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Verfahren in gleicher Weise wie bei der Verdampfung von Heizöl in Verbren­nungsluft verhältnismäßig niedrige Verdampfungs­temperaturen anwendbar sind. Durch Verwendung von Wasserdampf statt Verbrennungsluft als Wärmeträger werden jedoch Oxidationsreaktionen im noch nicht verdampften Brennstoff unterbunden. Der zu verarbeitende Brennstoff bleibt chemisch konsistent. Zweckmäßig wird für die Erzeugung des Brennstoff/Wasser-Dampfgemisches eine Wassermenge verdampft, die drei- bis vierfach größer ist als die zu verdampfende Brennstoffmenge, Patent­anspruch 2. Dieses optimale Verhältnis ist nach unten begrenzt, weil der Wasserdampf als Wärmeträger zur Verdampfung der gleichen Brenn­stoffmenge eine umso höhere Temperatur aufweisen muß, je weniger Wasserdampf verwendet wird. Bei höheren Temperaturen besteht jedoch für den Brennstoff die Gefahr zu cracken. Der obere Grenzwert für die Wassermenge ergibt sich aus der Zündgrenze des ausgebildeten Gasgemisches aus Wasserdampf/Brennstoffdampf und Verbren­nungsluft.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs­gemäßen Verfahrens besteht nach Patentanspruch 3 darin, daß der Brennstoff in überhitzten Wasser­dampf verdampft wird. Zur Erzeugung des Brenn­stoff/Wasser- Dampfgemisches wird somit zunächst Wasserdampf erzeugt und überhitzt und danach Brennstoff in den heißen Wasserdampf eingegeben, wobei die Verdampfungswärme für den Brennstoff überwiegend vom Wasserdampf geliefert wird. Be­vorzugt wird der Brennstoff in auf ca. 400°C erhitzten Wasserdampf eingeführt, Patentan­spruch 4. Die Verbrennungsluft wird in das gebildete Brennstoff/Wasser-Dampfgemisch zweck­mäßig in vorgewärmtem Zustand eingeführt. Um die Temperatur des Brennstoff/Wasser-Dampf­gemisches aufrecht zu erhalten und eine Konden­sation von Brennstoff oder Wasser vor Ausbildung des brennbaren Gasgemisches zu vermeiden, wird die Verbrennungsluft vor Zugabe in das Dampfge­misch auf dessen Temperatur erwärmt, Patentan­spruch 5.
  • Zur Erwärmung und Verdampfung von Wasser und Brennstoff dient nach Patentanspruch 6 bevorzugt Verbrennungs- oder Abgas, das bei der Verbrennung des erzeugten brennbaren Gemisches entsteht. Die zur Wasserdampfbildung benötigte Energie wird dadurch zurückgewonnen, daß die Verbren­nungs- oder Abgase nach Aufheizung von Wasser und Brennstoff unter weiterer Wärmeabgabe bei­spielsweise in einem Heizkessel bis unter den Taupunkt des in ihnen enthaltenen Wasserdampfes abgekühlt werden, Patentanspruch 7.
  • Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung, die einen Verdampfer für flüssigen Brennstoff und eine nachgeschaltete Mischkammer zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches aufweist. Die Mischkammer ist mit einer Zufuhr für Verbrennungsluft versehen. Aus der Mischkammer wird das brennbare Gasgemisch in eine Brennkammer eingeleitet. Die erfindungs­gemäßen Ausbildungen dieser Vorrichtung sind in Patentansprüchen 8 bis 18 angegeben.
  • Erfindungswesentlich ist die Ausbildung der Vorrichtung mit einem Verdampfer für Wasser und Brennstoff, der der Mischkammer vorgeschaltet ist und dessen Ausgang mit einer Brennstoff/Was­ser-Dampfleitung verbunden ist, die in der Mischkammer zur Erzeugung des brennbaren Gasge­misches mündet. Zur Verdampfung des Brennstoffs in überhitzten Wasserdampf weist der Verdampfer einen ersten, ausschließlich der Wasserverdamp­fung dienenden Verdampferbereich und einen nachgeschalteten zweiten Verdampferbereich auf, der vom Wasserdampf durchströmt ist, der im ersten Bereich erzeugt wurde und in den der Brennstoff verdampft. Die für die Brennstoff­verdampfung dienende Oberfläche ist dabei so zu bemessen, daß ihre Temperatur nur wenig über der angestrebten Temperatur für das Brenn­stoff/Wasser-Dampfgemisch liegt, damit im Brenn­stoff keine Temperatur auftritt, die zur Auf­bildung von Crackprodukten im Brennstoff führt.
  • Zweckmäßig wird der Verdampfer von Heizgas erhitzt. Als Heizgas dient, wie bereits erwähnt, bevorzugt Verbrennungs- oder Abgas, das beim Verbrennen des in der Vorrichtung erzeugten brennbaren Gasgemisches aus Brennstoffdampf, Wasserdampf und Verbrennungsluft entsteht. Es kann sich dabei auch um Abgase handeln, die bei Verbrennung des erzeugten Gasgemisches in einem Verbrennungsmotor entstehen, denn auch die Motorabgase lassen sich als Heizgase einsetzen. Die zur Aufheizung von Wasser und Brennstoff benötigte Wärmeenergie wird über einen Bypaß für das Heizgas und einen im Bypaß angeordneten Durchflußregler eingestellt, mit dem die jeweils den Bypaß durchströmende und die zum Verdampfer geleitete Heizgasmenge regu­liert wird. Es kann somit durch Öffnen des Bypasses eine Überhitzung des zu verdampfenden Brennstoffs im Verdampfer vermieden werden. Um auch für den Startvorgang eine Erwärmung von Wasser, Brennstoff und Verbrennungsluft zu ermöglichen, ist der Verdampfer elektrisch beheizbar ausgebildet.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es vorgesehen, die Verbrennungsluft in einer Vor­wärmkammer vorzuwärmen. Die Vorwärmkammer ist in gleicher Weise wie die Verdampferkammer von Heizgas erhitzbar und für den Fall, daß kein Heizgas zur Verfügung steht - oder noch nicht zur Verfügung steht - , elektrisch be­heizbar.
  • Zweckmäßig ist die Vorwärmkammer innerhalb des Verdampfers angeordnet, um Heizgas oder elektrische Heizung zur Erwärmung beider Kammern benutzen zu können. Diese Anordnung der Vorwärm­kammer innerhalb des Verdampfers führt zugleich zu einer sehr kompakten Ausbildung der erfin­dungsgemäßen Vorrichtung mit einer optimalen Ausnutzung der vom Heizgas mitgeführten oder von der elektrischen Heizung abgegebenen thermischen Energie.
  • Die Erfindung und weitere Ausbildungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Aus­führungsbeispieles näher erläutert.
  • Als Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung eine zylindrische Vorrichtung mit einer rohr­förmigen Kammerwand 1 dargestellt. Im oberen Teil der Vorrichtung befindet sich eine Brenn­kammer 2, in die das in einer Mischkammer 3 erzeugte brennbare Gasgemisch aus Brennstoff­dampf, Wasserdampf und Verbrennungsluft aus einem Gemischraum 4 über einen Flammenhalter 5 in die Brennkammer 2 eintritt. Das in der Brenn­kammer entstehende Verbrennungsgas wird einem Verdampfer 6 zugeleitet, der zur Erzeugung des Brennstoff/Wasser-Dampfgemisches dient. Der Verdampfer wird im Ausführungsbeispiel durch eine Rohrschlange gebildet, deren erster Verdampferbereich 7 im Bereich der Kammerwand 1 verlegt ist. In diesem Verdampferbereich wird Wasser verdampft und überhitzt. Dem ersten Verdampferbereich 7 ist ein zweiter Verdampfer­bereich 8 nachgeschaltet, dessen Verdampferrohre im Ausführungsbeispiel einen kleineren Krümmungs­radius aufweisen als die Verdampferrohre des ersten Verdampferbereiches und der deshalb von der Kammerwand 1 her gesehen innerhalb des Verdampfers weiter nach innen verlegt ist als der Verdampferbereich 7. Der erste Verdamp­ferbereich 7 weist einen Wasserzulauf 9 auf, in den das zu verdampfende Wasser in den Verdampfer einströmt. Der Brennstoff wird in den zweiten Verdampferbereich 8 über eine Brennstoffzuführung 10 eingeführt, die bei 11 im Verdampferbereich 8 mündet. Im Ausführungsbeispiel wird der flüssige Brennstoff in der Brennstoffzuführung 10 leicht vorgewärmt. Im Verdampferbereich 8 verdampft der Brennstoff in den im ersten Verdampferbe­reich 7 erzeugten Wasserdampf. In beiden Verdamp­ferbereichen 6, 7 findet die Verdampfung bei abwärts gerichteter Strömungsrichtung der zu verdampfenden Medien statt.
  • Das auf diese Weise im Verdampfer 6 ausgebil­dete Brennstoff/Wasser-Dampfgemisch strömt aus dem zweiten Verdampferbereich 8 über eine Brennstoff/ Wasser- Dampfleitung 12 ab, die im Gemischraum 4 mündet.
  • Die benötigte Verbrennungsluft wird im Ausführungs­beispiel von einem Gebläse 13 angesaugt und strömt über eine Verbrennungsluftleitung 14 in eine Vorwärmkammer 15 ein, die im Ausführungs­beispiel zentral im Verdampfer 6 innerhalb der den zweiten Verdampferbereich 8 bildenden Rohrschlange angeordnet ist. Die Vorwärmkammer 15 ist allseitig geschlossen und weist zum Abführen der vorgewärmten Verbrennungsluft eine zum Gemischraum 4 führende Verbrennungsluft­zuführung 16 auf. Im Ausführungsbeispiel bilden die Brennstoff/ Wasser-Dampfleitung 12 und die Verbrennungslufzuführung 16 ein Doppelrohr, in dessen Innenrohr das Brennstoff/Wasser-Dampf­gemisch geführt wird. An der Mündung des Doppel­rohres befindet sich ein Mischer 17 für das an dieser Stelle in den Gemischraum 4 austretende Gasgemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoff/­Wasser-Dampfgemisch. Im Ausführungsbeispiel wird der wird der Mischer 17 in einfachster Weise dadurch gebildet, daß die Brennstoff/Was­ser-Dampfleitung 12 an ihrer Stirnseite 18 verschlossen ist und zum Austritt des Brennstoff/­Wasser-Dampfgemisches seitliche Austrittsöff­nungen 19 aufweist, durch die das Brennstoff/Was­ser-Dampfgemisch in die in der Verbrennungsluft­zuführung 16 des Doppelrohres geführte Verbren­nungsluft einströmt.
  • Zur Regelung der am Verdampfer 6 benötigten Heizgasmenge zur Verdampfung von Wasser und Brennstoff führt von der Brennkammer 2 ein Bypaß 20 zum Heizgasaustritt 21 des Verdamp­fers 6. Als Durchflußregler 22 befindet sich im Bypaß 20 eine Drosselklappe, mittels der die im Bypaß strömende Teilmenge des Heizgases und damit auch die den Verdampfer 6 umströmende Heizgasmenge einstellbar ist.
  • Falls zur Erzeugung des Brennstoff/Wasser-Dampf­gemisches kein heißes Verbrennungsgas aus dem Brennraum zur Verfügung steht, wie dies bei­spielsweise beim Start der Vorrichtung der Fall ist, kann der Verdampfer mit an anderer Stelle erzeugtem Heizgas erhitzt werden, das über eine Zuleitung 23 zum Verdampfer 6 strömt. Der Verdampfer ist aber auch elektrisch beheiz­bar. Hierzu dient eine in wärmeleitender Verbin­dung zur Rohrschlange des Verdampfers verlegte elektrische Heizung 24. Die Heizung 24 ist so angeordnet, daß neben dem Verdampfer 6 auch die Vorwärmkammer 15 für die Verbrennungsluft aufgeheizt wird.
  • Zur Zündung des in die Brennkammer 2 eintretenden Gasgemisches befindet sich im Brennraum eine Zündeinrichtung 25.
  • Im Ausführungsbeispiel wurde in der Vorrichtung ein brennbares Gasgemisch mit handelsüblichem Heizöl erzeugt. Das Heizöl wurde im Verdampfer­bereich 8 in auf 400°C überhitzten Wasserdampf eingeführt. Der Wasserdampf wurde im Verdampfer­bereich 7 aus entsalztem Wasser erzeugt, das mit Raumtemperatur in den Verdampfer einströmte. Die im Verdampferbereich 8 verdampfte Wassermenge entsprach dem drei- bis vierfachen der eingeführ­ten Heizölmenge. Dem erzeugten Heizöl/Wasser-­Dampfgemisch wurde Verbrennungsluft in leicht überstöchiometrischem Verhältnis zum Heizöl zugeführt. Das erzeugte brennbare Gasgemisch strömte aus der Mischkammer durch den Flammen­halter 5 hindurch in die Brennkammer 2 ein und wurde hier gezündet. Im stationären Zustand betrug die Temperatur im Brennraum ca. 1300°C. Mit dieser Temperatur wurde das Verbrennungsgas in den Verdampfer eingeführt.
  • Infolge des im brennbaren Gasgemisch enthal­tenen Wasserdampfes werden bei der Verbrennung niedrigere Verbrennungsgastemperaturen erreicht als es ohne diesen Wasserdampf der Fall wäre. Es wird somit bei der Verbrennung des erzeugten Gasgemisches weniger Stickoxyd gebildet.
  • Das Verbrennungsgas wird vom Heizgasaustritt 21 zur Abgabe seiner thermischen Energie in einen Wärmeübertrager geleitet. Es kann dort bis unter den Taupunkt des mitgeführten Wasserdampfes abgekühlt werden.
  • Anstelle von Heizöl lassen sich auch andere flüssige Brennstoffe, beispielsweise Benzin oder andere brennbare Rohölprodukte oder bei­spielsweise auch Destillate aus Stein- oder Braunkohlenteeren einsetzen.

Claims (18)

1. Verfahren zur Erzeugung eines brennbaren Gas­gemisches durch Verdampfen flüssigen Brennstoffs und Zuführen von Verbrennungsluft,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennstoff zusammen mit einer ein Mehr­faches der Brennstoffmenge betragenden Wasser­menge zur Verdampfung gebracht wird, und daß die Verbrennungsluft dem gebildeten Brennstoff/­Wasser-Dampfgemisch zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die verdampfte Wassermenge etwa das 3- bis 4fache der zu verdampfenden Brennstoffmenge beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennstoff in überhitzten Wasserdampf verdampft wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Brennstoff in auf ca. 400 °C erhitzten Wasserdampf verdampft wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbrennungsluft vor Vermischung mit dem Brennstoff/Wasser-Dampfgemisch auf die Temperatur des Dampfgemisches vorgewärmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erwärmung und Verdampfung von Wasser und Brennstoff heiße Verbrennungs- oder Abgase dienen, die bei Verbrennung des erzeugten brenn­baren Gasgemisches aus Brennstoffdampf, Wasser­dampf und Verbrennungsluft entstehen.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbrennungs- oder Abgase nach Erwärmung und Verdampfung von Wasser und Brennstoff bis unter den Taupunkt des in den Abgasen enthaltenen Wasserdampfes abgekühlt werden.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 mit einem Verdampfer für flüssigen Brennstoff und einer nachgeschal­teten Mischkammer zur Erzeugung eines brennbaren Gasgemisches unter Zufuhr von Verbrennungsluft und Einleitung des brennbaren Gasgemisches in eine Brennkammer,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mischkammer (3) ein Verdampfer (6) für Wasser und Brennstoff vorgeschaltet ist, dessen Ausgang an eine Brennstoff/Wasser-Dampf­leitung (12) angeschlossen ist, die in der Mischkammer (3) mündet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampfer (6) einen ersten Verdampfer­bereich (7) zur Wasserverdampfung mit einem Wasserzulauf (9) aufweist daß diesem ersten Bereich (7) ein vom erzeugten Wasserdampf durch­strömter zweiter Verdampferbereich (8) mit einer Brennstoffzuführung (10) zur Verdampfung von Brennstoff in den Wasserdampf nachgeschaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampfer (6) von Heizgas erhitzt wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampfer (6) elektrisch beheizbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Bypaß (20) für das Heizgas vorgesehen ist, der den Verdampfer (6) umgeht, und daß im Bypaß (20) ein Durchflußregler (22) zur Regulierung der Heizgasmenge angeordnet ist, die jeweils den Bypaß (20) durchströmt bzw. dem Verdampfer (6) zugeführt wird.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbrennungsluftzuführung (16) zur Mischkammer (3) an einer Vorwärmkammer (15) für die Verbrennungsluft angeschlossen ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorwärmkammer (15) von Heizgas erwärmbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorwärmkammer (15) elektrisch beheizbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13, 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorwärmkammer (15) innerhalb des Ver­dampfers (6) angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennstoff/Wasser-Dampfleitung (12) durch die Brennkammer (2) hindurch zur Misch­kammer (3) geführt ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennstoff/Wasser-Dampfleitung (12) und die Verbrennungsluftzuführung (16) ein durch die Brennkammer (2) geführtes Doppelrohr bilden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0409189A2 (de) * 1989-07-20 1991-01-23 Forschungszentrum Jülich Gmbh Brennstoffverdampfer zur Erzeugung eines Gasgemisches aus überhitztem Wasserdampf und verdampftem Brennstoff
EP0895025A1 (de) 1997-07-29 1999-02-03 Patrick Collignon Verbrennungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN108915909A (zh) * 2018-06-04 2018-11-30 湖南吉利汽车部件有限公司 一种甲醇裂解器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3920206A1 (de) * 1989-06-21 1991-01-10 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zum betreiben eines heizkessels, dem als brennstoffe oel oder gas dienen, und heizkessel zur durchfuehrung des verfahrens
DE102011084902B3 (de) 2011-10-20 2013-02-28 Norbert Kuhl Verfahren und vorrichtung zur fluiderwärmung durch verbrennung kohlenstoffbasierter brennstoffe
CN105823040B (zh) * 2016-05-23 2018-11-06 葛士群 具有外置裂解管的高温裂解燃烧器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE363181C (de) * 1920-04-29 1922-11-06 Samuel Biddison Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Gases aus Wasserdampf und Daempfen von OEl
FR561946A (fr) * 1922-02-16 1923-10-30 Perfectionnements apportés aux brûleurs à hydrocarbures et autres combustibles analogues
GB219851A (en) * 1923-11-05 1924-08-07 Michael Guss Delaney Improvements in apparatus for burning liquid fuel
US1719397A (en) * 1923-12-07 1929-07-02 William A Edwards Fuel-feeding system for furnaces
US1846833A (en) * 1928-03-24 1932-02-23 Edward O Benjamin Apparatus for generating gas from liquid hydrocarbons
DE2807922A1 (de) * 1974-11-12 1979-08-30 Anton Lurz Verdampferbrenner
US4262482A (en) * 1977-11-17 1981-04-21 Roffe Gerald A Apparatus for the premixed gas phase combustion of liquid fuels
US4289475A (en) * 1977-01-05 1981-09-15 Selas Corporation Of America Steam vaporization of oil
US4302177A (en) * 1976-03-26 1981-11-24 The M. W. Kellogg Company Fuel conversion apparatus and method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE145085C (de) *
US1006534A (en) * 1910-10-21 1911-10-24 James G Clark Crude-oil vaporizer and burner.
DE3122770C2 (de) * 1981-06-09 1985-03-14 Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich Einrichtung zur Erzeugung eines Brennstoff-Luft-Gemisches durch Verdunsten von Brennstoff in vorgewärmte Verbrennungsluft

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE363181C (de) * 1920-04-29 1922-11-06 Samuel Biddison Verfahren zur Herstellung eines brennbaren Gases aus Wasserdampf und Daempfen von OEl
FR561946A (fr) * 1922-02-16 1923-10-30 Perfectionnements apportés aux brûleurs à hydrocarbures et autres combustibles analogues
GB219851A (en) * 1923-11-05 1924-08-07 Michael Guss Delaney Improvements in apparatus for burning liquid fuel
US1719397A (en) * 1923-12-07 1929-07-02 William A Edwards Fuel-feeding system for furnaces
US1846833A (en) * 1928-03-24 1932-02-23 Edward O Benjamin Apparatus for generating gas from liquid hydrocarbons
DE2807922A1 (de) * 1974-11-12 1979-08-30 Anton Lurz Verdampferbrenner
US4302177A (en) * 1976-03-26 1981-11-24 The M. W. Kellogg Company Fuel conversion apparatus and method
US4289475A (en) * 1977-01-05 1981-09-15 Selas Corporation Of America Steam vaporization of oil
US4262482A (en) * 1977-11-17 1981-04-21 Roffe Gerald A Apparatus for the premixed gas phase combustion of liquid fuels

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0409189A2 (de) * 1989-07-20 1991-01-23 Forschungszentrum Jülich Gmbh Brennstoffverdampfer zur Erzeugung eines Gasgemisches aus überhitztem Wasserdampf und verdampftem Brennstoff
EP0409189A3 (en) * 1989-07-20 1991-05-02 Forschungszentrum Juelich Gmbh Fuel evaporator for producing a gaseous mixture of superheated water vapour and liquid fuel evaporated in this vapour
EP0895025A1 (de) 1997-07-29 1999-02-03 Patrick Collignon Verbrennungsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
CN108915909A (zh) * 2018-06-04 2018-11-30 湖南吉利汽车部件有限公司 一种甲醇裂解器
CN108915909B (zh) * 2018-06-04 2020-01-31 湖南吉利汽车部件有限公司 一种甲醇裂解器

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