EP2769066A1 - Brennkraftmaschine, insbesondere stationärer gasmotor, umfassend einen brennraum - Google Patents

Brennkraftmaschine, insbesondere stationärer gasmotor, umfassend einen brennraum

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EP2769066A1
EP2769066A1 EP12778196.1A EP12778196A EP2769066A1 EP 2769066 A1 EP2769066 A1 EP 2769066A1 EP 12778196 A EP12778196 A EP 12778196A EP 2769066 A1 EP2769066 A1 EP 2769066A1
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EP
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internal combustion
combustion engine
gas
fuel
reformer
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Withdrawn
Application number
EP12778196.1A
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English (en)
French (fr)
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Friedrich Gruber
Günther WALL
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Innio Jenbacher GmbH and Co OG
Original Assignee
GE Jenbacher GmbH and Co OHG
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Publication date
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Definitions

  • Internal combustion engine in particular stationary gas engine, comprising a
  • the present invention relates to an internal combustion engine, in particular a stationary gas engine, comprising a combustion chamber to which a fuel from a first fuel source can be supplied via a combustion chamber conduit, a prechamber, which can be supplied with a purge gas via a purge gas conduit, wherein a purge gas mixer is provided a fuel supplied from a fuel line from the first fuel source or from a second fuel source and a syngas fed via a syngas synthesis gas are miscible and wherein a mixer outlet opens into the welligasieitung, wherein the synthesis gas is generated by a reformer, via a reformer feed a fuel from a Fuel source can be supplied and the reformer output opens into the synthesis gas line.
  • the ignition of a fuel-air mixture takes place in the combustion chamber by ignition devices, the mixture ignition is usually initiated by a sparkover at the electrodes of a spark plug.
  • a laser spark plug as the ignition device, in which the required ignition energy in the form of laser light is introduced into the combustion chamber.
  • gas engines in which a propellant gas-air mixture is ignited, one uses the lean concept for larger combustion chamber volumes. This means that a relatively large excess of air is present, whereby at maximum power density and high efficiency of the engine, the emission of pollutants and the thermal load on the components is minimized.
  • the ignition and combustion of very lean fuel-air mixtures represents a significant challenge for the development and operation of modern high-performance gas engines.
  • boosters usually serve prechambers, which at the end of the Kompressionshubes highly compressed fuel-air mixture is ignited in a separated from the main combustion chamber of the cylinder relatively small side room.
  • a main combustion chamber is limited by the working piston, the cylinder liner and the cylinder head base, wherein the secondary chamber (the antechamber) is connected by one or more overflow holes with the main combustion chamber.
  • propellant gas during the charge cycle phase to fatten the fuel-air mixture and thus improve the combustion and combustion properties.
  • a small amount of propellant gas is diverted from the propellant gas supply to the main combustion chamber and introduced via a suitable, provided with a check valve supply device in the antechamber. This amount of propellant flushes during the charge cycle the antechamber and is therefore often referred to as purge gas.
  • the very lean fuel-air mixture of the main combustion chamber flows through the overflow holes in the antechamber and mixes there with the purge gas.
  • the ratio of fuel to air in the mixture is given in the form of the excess air coefficient ⁇ .
  • Large gas engines are usually operated lean at full load at a ⁇ of about 1, 9 to 2.0, that is, the amount of air in the mixture corresponds to about twice the stoichiometric amount of air.
  • Object of the present invention is to remedy this situation and to achieve an increased life of the prechamber and arranged therein components.
  • an unwanted thermal load eg hot corrosion
  • This object is achieved by an internal combustion engine with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments of the invention are indicated in the dependent claims. According to the invention, it is thus provided that a cooling device is provided for cooling the synthesis gas.
  • the temperature of the prechamber supplied purge gas can be further reduced, whereby an unnecessarily high thermal load on the prechamber and the components arranged therein can be avoided.
  • the cooling device has a first cooling stage and a second cooling stage connected downstream of the first cooling stage.
  • the cooling device is part of a cooling circuit which also serves to cool further components of the internal combustion engine, preferably the cylinder liners and / or the cylinder heads.
  • the reformer can be an autothermal chemical reactor to which a hydrocarbon-containing fuel (eg natural gas) can be fed from a fuel source to produce the synthesis gas.
  • a hydrocarbon-containing fuel eg natural gas
  • the fuel source for the reformer is the first fuel source or the second fuel source.
  • a single source of fuel supplies both fuel for the combustion chamber and the purge gas and the fuel for the reformer.
  • the supply of the fuel from a separate from the first fuel source and / or the second fuel source fuel source proves to be particularly advantageous when a very low-calorific propellant gas is used as the main fuel for the internal combustion engine.
  • the use of the propellant gas of the internal combustion engine as a basis for the thermochemical conversion in the reformer would result in unfavorable combustion characteristics in the prechambers.
  • high-calorific fuels for example for better storage in liquid form
  • a relatively high-calorie synthesis gas with good combustion properties can be produced.
  • the generation of an optimally assembled purge gas regardless of the nature of the main fuel for the internal combustion engine, allows a much better usability of very low-calorie propellant gases.
  • blast furnace gas or blast furnace gases can be mentioned as the low-heating propellants.
  • diesel fuel or heating oil, LPG (butane or propane) or biogenic fuels such as ethanol or methanol can be used as alternative purge gas fuels.
  • At least one of the following material flows can be fed to the reformer via at least one material flow line: water and / or water vapor and / or air and / or a fuel-air mixture and / or an exhaust gas Internal combustion engine and / or the fuel.
  • a reforming gas mixer can be provided, into which the material flow lines open, wherein the streams which can be fed to the reformer are miscible in the reformed gas mixer and a reform gas mixer outlet opens into the reformer feed line.
  • a compressor can be provided by which the air supplied to the reformer and / or the fuel-air mixture supplied to the reformer can be compressed. It can also be provided that the air supplied to the reformer and / or the fuel-air mixture supplied to the reformer is a partial flow of the air or of the fuel-air mixture for the combustion chamber.
  • a particular embodiment provides that a steam generating device is provided for generating the water vapor which can be fed to the reformer.
  • the steam generating device uses an exhaust heat of the internal combustion engine or the waste heat generated during the generation of the synthesis gas for generating the steam by the steam generating device is arranged in an exhaust pipe or in the synthesis gas line.
  • the heat, fuel and cooling circuits of the internal combustion engine and the pressure level of the exhaust gas of the internal combustion engine are used in such a way that for the heating of the streams before Entry into the reformer - especially for the start-up from the cold state - the exhaust heat, for the supply of carbon dioxide (C0 2 ), water (H 2 0) and oxygen (0 2 ) a part of the exhaust gas and for the re-cooling of the reformate or ., Synthesis gas, the mixture cooling water circuit are used.
  • the exhaust gas of the internal combustion engine can be supplied to the reformer via a material flow line.
  • This exhaust gas stream for the reformer can also be volume controlled via a corresponding material flow valve.
  • the reformer, the exhaust gas is supplied before it flows through an exhaust gas turbocharger, whereby the prevailing pressure level in front of the exhaust gas turbine can be used accordingly.
  • the material flow line for the exhaust gas branches off from the exhaust gas line, preferably in front of an exhaust gas turbocharger or between exhaust gas turbines of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine.
  • multi-stage exhaust gas turbochargers - for example with two exhaust gas turbines - can therefore be provided that the exhaust gas is removed between the two exhaust gas turbines and thus has the prevailing pressure level there. But it is of course also possible to remove the exhaust gas after it flows through the exhaust gas turbocharger and supply the reformer. In this case, the exhaust gas has a lower pressure level than before the exhaust gas turbocharger or between the exhaust gas turbines of the exhaust gas turbocharger.
  • an exhaust gas filter is arranged in the material flow line for the exhaust gas. This has a positive effect on the service life of the catalyst surface of the reformer.
  • exhaust gas is usually composed of the components water vapor of about 11% by volume, carbon dioxide (CO2) of about 5% by volume and oxygen (0 2 ) of about 10% by volume. The rest are nitrogen (N 2 ) and other trace components.
  • CO2 carbon dioxide
  • N 2 nitrogen
  • the combustion behavior of the internal combustion engine can be influenced. With a higher proportion of exhaust gas combustion in the pre-chamber is cooler and the ignition pulse in the combustion chamber weaker. Thus, for example, increases the burning time and increases the knock resistance at the expense of a slightly poorer efficiency of the internal combustion engine and the maximum cylinder pressure can be reduced.
  • the fuel quantity supplied to the reformer is about 1 to 2% by volume of the total fuel quantity of the internal combustion engine.
  • the amount of exhaust gas supplied to the reformer may be about 3 times to 5 times that of the gas volume flow.
  • exhaust gas also has chemical advantages in addition to the energetic ones, so that, ideally, the use of exhaust gas makes it possible to dispense with a separate metering in of steam.
  • the cooling device is followed by a Kondensatabscheidevorraum. After a recooling of the synthesis gas to, for example, 45 ° C., a condensate, preferably water, accumulating in the condensate separation device can be traceable to the reformer via a condensate line.
  • the condensate can be injected directly under pressure into the reformer or a reform gas mixer or in a material flow line for the exhaust gas of the internal combustion engine or introduced after evaporation as steam in the reformer or the reforming gas mixer or in a material flow line for the exhaust gas of the internal combustion engine become.
  • the waste heat arising during the generation of the synthesis gas or the waste heat of the internal combustion engine, for example the exhaust gas waste heat can be used.
  • the quantities of the material flows to be supplied to the reformer or the reform gas mixer can be conveyed via corresponding mass flow valves and the fuel to be supplied to the purge gas or the purge gas mixer or methane contained therein ( CH 4 ) are adjusted via a purge gas fuel valve, for example via a corresponding control or regulating device.
  • a change in the corresponding mass flow and purge gas fuel quantities can also be made by an existing engine management system. This allows adjustment and regulation of the composition of the purge gas according to engine operating parameters by controlling the reformer on the material flow rates of the streams and thus reforming the optimum amount of the fuel and subsequent mixture of synthesis gas with non-reformed fuel.
  • Such adjustment and regulation of a suitable composition of the purge gas which is dependent on an operating parameter of the internal combustion engine (eg engine load), enables, among other things, optimization of engine operation with regard to efficiency, optimization of engine operation with regard to emissions and minimization of energy losses due to the high temperatures in the reformer (exothermic reforming reaction).
  • this can be achieved that in the reformer only that amount of hydrogen (H 2 ) is produced, which is necessary for optimum purge gas properties.
  • H 2 hydrogen
  • optimum and economical operation can be ensured even in fluctuating operating states of the internal combustion engine and partial load cases.
  • this can be used to react to changes in engine operation (eg partial load) and thereby achieve minimum nitrogen oxide (NO x ) emissions while minimizing soot and total hydrocarbon emissions (THC).
  • the composition of the purge gas can be adjusted so that it has a hydrogen content of 10 - 35 vol .-% and a methane content of 10 - 35 vol .-%.
  • the hydrogen and methane content in the purge gas may also be in an analytical function to an operating parameter of the internal combustion engine (eg engine load) and the fuel composition.
  • sensors for hydrogen and / or carbon monoxide and / or carbon dioxide can be present at sensors at suitable measurement points in the internal combustion engine installation known to the person skilled in the art.
  • the volume flows of the material streams to the reformed gas mixer and to the purge gas mixer can be measured at suitable locations with suitable measuring devices.
  • the gas composition of the synthesis gas can be measured with gas sensors at the reformer outlet and used for metering the material flows to be fed to the reformer as a function of an operating parameter of the internal combustion engine (eg engine load).
  • the synthesis gas and purge gas compositions may also be over the measured volume flows of the streams and the known operating characteristics of the reformer can be calculated.
  • the purge gas must be brought to the appropriate boost pressure, for example 3 to 4.5 bar (g), ie 3 to 4.5 bar overpressure with respect to the atmospheric pressure of approximately 1 bar.
  • the material streams e.g., water, air, fuel-air mixture, water vapor, exhaust gas, fuel
  • At least one purge gas heating device is provided for heating the purge gas.
  • Preheating of the purge gas may also be accomplished using engine waste heat (e.g., exhaust, engine cooling water) or using the syngas heat.
  • a partial flow of the purge gas can be supplied to the combustion chamber via a partial flow line which opens into the combustion chamber conduit. This is particularly advantageous if a regulation of the amount of purge gas is carried out via a bypass.
  • a regulation of the amount of purge gas is carried out via a bypass.
  • a desulphurisation device can be provided for desulfurizing the fuel. This has a positive effect on the service life of the catalyst surface of the reformer.
  • FIG. 2a shows another embodiment of a proposed internal combustion engine with air and water vapor streams for the reformer
  • Fig. 2b is a schematic detail of a reformer with preheating of the entire mass flow mixture for the reformer and
  • Fig. 3 shows another embodiment of a proposed internal combustion engine with a steam generating device in an exhaust pipe of the internal combustion engine and supply of fuel-air mixture to the reformer.
  • the combustion chamber 1 shows an internal combustion engine 1 with a combustion chamber 2 and an antechamber 5, which is assigned to the combustion chamber 2 and serves as an ignition amplifier for the combustion chamber 2.
  • the combustion chamber 2 is supplied via a combustion chamber line 3, a fuel Bi from a first fuel source 4.
  • the first fuel source 4 may be a natural gas supply (eg natural gas pipeline).
  • the fuel B ⁇ for the combustion chamber 2 is mixed in this example in a main flow mixer 29 with ambient air L to a fuel-air mixture and passed through an exhaust gas turbocharger 25.
  • the exhaust-gas turbocharger may have one or two compressor stages 25a, 25b (indicated by dashed lines), which are connected via one shaft (indicated by dashed lines) to one or two exhaust-gas turbines 25a ', 25b' in the exhaust gas line 23 of the internal combustion engine 1.
  • the fuel-air mixture is passed through two main flow cooling stages 30a and 30b to allow the To cool the fuel-air mixture and thus to improve the combustion properties in a known manner.
  • a purge gas S is introduced via a purge gas line 6.
  • This purge gas S comprises a fuel B 2 and a synthesis gas R, which is generated in a reformer 1 1.
  • a purge gas mixer 7 the synthesis gas R and via a fuel line 8 of the fuel B 2 is introduced and mixed via a synthesis gas line 9.
  • the mixer outlet 10 opens into the purge gas line 6.
  • the fuel B 2 which is introduced via the fuel line 8 in the purge gas mixer 7, for example, from the first fuel source 4 and / or a separate second fuel source 4 'originate.
  • the reformer 11 is supplied with a fuel B 3 via a reformer feed line 12 for the reforming process.
  • the reformer feed line 12 is preceded by a reform gas mixer 26 into which a plurality of material streams can be supplied and mixed via material flow lines 20a, 20e, 20f.
  • the fuel B 3 is thus supplied to the reformed gas mixer 26 via the material flow line 20f here.
  • the desulfurization reduces the deactivation of the catalyst and thus increases the life of the catalyst.
  • the optional desulfurization device 32 is indicated by dashed lines in the material flow line 20f.
  • the desulfurized fuel B 3 with the other streams of water W and exhaust A, which can be supplied via the Stoffstromtechnischen 20 a and 20 e, are mixed.
  • the reformer gas mixer outlet 27 then flows into the reformer feed line 12.
  • the streams of material which can be fed to the reform gas mixer 26 in addition to the fuel B 3 are water W which can be supplied to the reformed gas mixer 26 via the material flow line 20a and a partial stream of the exhaust gas A of the internal combustion engine 1 which is filtered according to an optional (dashed line) filtering Exhaust filter 31 can be supplied to the reformed gas mixer 26 via the material flow line 20e.
  • a partial flow of the exhaust gas A for example, at a pressure of 4 bar (g) and a temperature of 500 ° C at the 1
  • Material flow line may lie 20e, both the favorable for a reforming chemical composition of the exhaust gas A and its pressure and temperature level can be used for the reforming advantageous.
  • the material flow line branches off 20e for the exhaust gas A from the exhaust pipe 23, preferably in front of an exhaust gas turbocharger 25 or between exhaust gas turbines 25a ', 25b' of an exhaust gas turbocharger 25 of the internal combustion engine 1. It can also be provided that the exhaust gas A is diverted to the exhaust gas turbines 25a ', 25b' of the exhaust gas turbocharger 25.
  • the exhaust gas A is removed in front of the exhaust gas turbocharger 25 and thus at a pressure level of, for example, 4 bar (g), the alternative options are indicated by dashed lines.
  • a division of the fuel may preferably be such that 99% of the fuel the fuel source 4 for the fuel Bi and 1% of the fuel for the fuel B 2 and the fuel B 3 are used.
  • the fuel source 4 may be a natural gas source providing a natural gas with a pressure greater than 4 bar (g), and the distribution of this natural gas flow may be accomplished with the aid of suitable dosing or control valves 39a, 39b known in the art.
  • the reformer 1 1 in the example shown is an autothermal reformer, which provides a hydrogen-enriched synthesis gas R at its reformer outlet 14.
  • This synthesis gas R has at the reformer exit 14 typically at a temperature of 500 ° C to 900 ° C.
  • a arranged in the synthesis gas line 9 heat exchanger 13 can be used to use this high temperature of the synthesis gas R.
  • the heat exchanger 13 can be used to heat the feed streams fed to the reform gas mixer 26 or the entire mass flow mixture which is fed to the reformer 11 after the reform gas mixer 26 via the reformer feed line 12.
  • the synthesis gas R heat energy is removed in the heat exchanger 13
  • the heat exchanger 13 can also be regarded as a cooling device according to the invention.
  • the material flows supplied to the reform gas mixer 26 can also be conveyed via other heat exchange devices of the internal combustion engine 1 to be preheated.
  • the engine waste heat eg exhaust gas heat
  • the synthesis gas R is guided in the embodiment shown after the heat exchanger 13 by a cooling device 15, which in this example comprises a first cooling stage 15a and a second cooling stage 15b.
  • the cooling device 15 in this embodiment part of a cooling circuit 16, which also serves to cool other components of the internal combustion engine 1.
  • the main flow cooling stages 30a and 30b are part of the cooling circuit 6.
  • the cooling energy required for this purpose can be provided, for example, via cooling water (for example well water cooling) or a refrigerating machine.
  • the cooling device 15 is a Kondensatabscheidevorraum 17 downstream, controlled in the condensate K from the synthesis gas R. can be deposited.
  • the resulting in the Kondensatabscheidevoriques 17 condensate K can be recycled via a condensate line 18 back to the reformer 1 1.
  • the condensate line 18 opens into the material flow line 20a through which water W can be introduced into the reformed gas mixer 26.
  • the condensate K in the form of water is injected into the reformed gas mixer 26 or the material flow line 20e for the exhaust gas A of the internal combustion engine 1 after an increase in pressure in a condensate pump 35 via the material flow line 20a directly or via an optional evaporator 36 (indicated by dashed lines).
  • heat from the exhaust gas A or the synthesis gas R can be used for the evaporation.
  • a purge gas compressor 19 is provided in the purge gas line 6.
  • purge gas S arranged in the purge gas line 6 can be heated before being introduced into the prechamber 5.
  • a purge gas buffer 28 is arranged in the purge gas line 6 in this example.
  • a partial flow of the purge gas S via a partial flow line 37, which opens into the combustion chamber conduit 3, the combustion chamber 2 can be fed.
  • a regulation of the amount of purge gas is to take place via a bypass, which is formed by the partial flow line 37.
  • a corresponding flow control device 38 can be used for controlling this bypass purge gas amount.
  • air and water vapor can also be supplied to the reform gas mixer 26 as separate material streams.
  • This variant is shown schematically in FIG. 2a.
  • ambient air L is compressed in a compressor 21 and fed to the reformed gas mixer 26 via the material flow line 20c.
  • Water W is converted into steam D in a steam generating device 22 and this water vapor D is supplied to the reformed gas mixer 26 via the material flow line 20b.
  • Fig. 2b shows schematically a detailed representation of a reformer 1 1 of FIG. 2a.
  • a heat utilization of the synthesis gas heat takes place in such a way that the heat removed from the synthesis gas R by a heat exchanger 13 is used to preheat the entire mass flow mixture which is present at the reformed gas mixer outlet 27.
  • the reformer feed line 12 is guided through the heat exchanger 3 and thus heats the material flow mixture flowing through the reformer feed line 12.
  • the heat exchanger 13 thus undergoes a double use, since on the one hand the synthesis gas R cooled on the one hand and the other part, the entire material flow mixture for the reformer 1 1 is preheated.
  • the compressed fuel-air mixture G which bears against the combustion chamber conduit 3 for the combustion chamber 2 of the internal combustion engine 1, can also be supplied to the reform gas mixer 26.
  • This example is shown schematically in FIG.
  • a partial flow of the compressed for the combustion chamber 2 of the internal combustion engine 1 fuel-air mixture G is supplied to the reformed gas mixer 26 via the material flow line 20d.
  • a steam generating device 22 is arranged in the exhaust pipe 23 of the internal combustion engine 1 and thus makes use of the exhaust heat of the internal combustion engine 1 use.
  • the high temperature of the synthesis gas R could be used after the reformer 1 1 using the heat exchanger 13.
  • the waste heat of the heat exchanger 13 can also generally be used for preheating the material flows to be fed to the reformer 11 or the reform gas mixer 26, for preheating the purge gas S for reducing the relative humidity, or for integration into heat utilization of the gas engine plant (eg district heating integration).
  • an integration of the sensible heat and the heat of condensation from the synthesis gas cooling by means of heat exchanger 13 and / or cooling device 15 into the engine cooling water circuits can take place in the sense of an economic waste heat utilization of the entire system. This can be done in several stages, for example, by integration into the engine cooling water system for waste heat utilization and / or additional integration into the cooling water circuit of the mixture cooling.
  • a change in the corresponding mass flow and purge gas fuel quantities can also be made by a motor control or - regulation.
  • This enables an adjustment and regulation of the composition of the purge gas S as a function of at least one engine operating parameter by control of the reformer 1 1 via the material flow amounts of the material flows W, D, L, G, A, B 3 and reforming of the optimal quantity of fuel B 3 and subsequent mixing of the synthesis gas R produced in the reformer 1 1 with non-reformed fuel B 2 .
  • Such a setting and regulation of a suitable composition of the purge gas S dependent on an operating parameter of the internal combustion engine 1 eg engine load
  • this makes it possible to achieve minimal nitrogen oxide emissions (NO x ) while simultaneously minimizing soot and total hydrocarbon emissions (THC).
  • gas engine system exhaust gas, fuel, fuel-air mixture, cooling water
  • gas engine-reformer unit By using existing plant components and appropriate process engineering interconnection, an efficient overall system can be achieved. By an optimized interconnection of the material and energy flows of the internal combustion engine and the reformer unit as economical as possible operation of the entire system can be made possible.

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Abstract

Brennkraftmaschine (1), insbesondere stationärer Gasmotor, umfassend einen Brennraum (2), dem über eine Brennraumleitung (3) ein Treibstoff (B1) aus einer ersten Treibstoffquelle (4) zuführbar ist, eine Vorkammer (5), der über eine Spülgasleitung (6) ein Spülgas (S) zuführbar ist, wobei ein Spülgasmischer (7) vorgesehen ist, in dem ein über eine Treibstoffleitung (8) zuführbarer Treibstoff (B2) aus der ersten Treibstoffquelle (4) oder aus einer zweiten Treibstoffquelle (4') und ein über eine Synthesegasleitung (9) zuführbares Synthesegas (R) mischbar sind und wobei ein Mischerausgang (10) in die Spülgasleitung (6) mündet, wobei das Synthesegas (R) durch einen Reformer (11) erzeugbar ist, dem über eine Reformerzuleitung (12) ein Brennstoff (B3) aus einer Brennstoffquelle (4, 4') zuführbar ist und dessen Reformerausgang (14) in die Synthesegasleitung (9) mündet, wobei eine Kühlvorrichtung (13, 15) zum Kühlen des Synthesegases (R) vorgesehen ist.

Description

Brennkraftmaschine, insbesondere stationärer Gasmotor, umfassend einen
Brennraum Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen stationären Gasmotor, umfassend einen Brennraum, dem über eine Brennraumleitung ein Treibstoff aus einer ersten Treibstoffquelle zuführbar ist, eine Vorkammer, der über eine Spülgasleitung ein Spülgas zuführbar ist, wobei ein Spülgasmischer vorgesehen ist, in dem ein über eine Treibstoffleitung zuführbarer Treibstoff aus der ersten Treibstoffquelle oder aus einer zweiten Treibstoffquelle und ein über eine Synthesegasleitung zuführbares Synthesegas mischbar sind und wobei ein Mischerausgang in die Spüigasieitung mündet, wobei das Synthesegas durch einen Reformer erzeugbar ist, dem über eine Reformerzuleitung ein Brennstoff aus einer Brennstoffquelle zuführbar ist und dessen Reformerausgang in die Synthesegasleitung mündet.
Bei ottomotorisch betriebenen Brennkraftmaschinen erfolgt die Zündung eines Treibstoff-Luft-Gemischs im Brennraum durch Zündeinrichtungen, wobei die Gemischentflammung meist durch einen Funkenüberschlag an den Elektroden einer Zündkerze eingeleitet wird. Alternativ ist es auch bekannt, als Zündeinrichtung eine Laserzündkerze einzusetzen, bei der die benötigte Zündenergie in Form von Laserlicht in' den Brennraum eingebracht wird. Insbesondere bei Gasmotoren, bei denen ein Treibgas-Luft-Gemisch entzündet wird, setzt man bei größeren Brennraumvolumina das Magerkonzept ein. Dies bedeutet, dass ein relativ großer Luftüberschuss vorhanden ist, wodurch bei maximaler Leistungsdichte und gleichzeitig hohem Wirkungsgrad des Motors die Schadstoffemission sowie die thermische Belastung der Bauteile möglichst gering gehalten wird. Die Zündung und Verbrennung sehr magerer Treibstoff-Luft- Gemische stellt dabei eine erhebliche Herausforderung für die Entwicklung bzw. den Betrieb moderner Hochleistungsgasmotoren dar.
Ab einer gewissen Baugröße der Gasmotoren (meist etwa oberhalb von sechs Litern Hubraum) ist es erforderlich, Zündverstärker einzusetzen, um die entsprechend großen Flammwege in den Brennräumen der Zylinder in möglichst kurzer Zeit zu durchlaufen. Als solche Zündverstärker dienen üblicherweise Vorkammern, wobei das am Ende des Kompressionshubes hoch verdichtete Treibstoff-Luft-Gemisch in einem vom Hauptbrennraum des Zylinders abgeteilten relativ kleinen Nebenraum gezündet wird. Dabei wird ein Hauptbrennraum vom Arbeitskolben, der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderkopfboden begrenzt, wobei der Nebenraum (die Vorkammer) durch eine oder mehrere Überströmbohrungen mit dem Hauptbrennraum verbunden ist. Häufig werden solche Vorkammern während der Ladungswechselphase mit Treibgas gespült bzw. gefüllt, um das Treibstoff-Luft-Gemisch anzufetten und damit die Verflammungs- und Verbrennungseigenschaften zu verbessern. Dazu wird eine kleine Treibgasmenge von der Treibgaszuführung zum Hauptbrennraum abgezweigt und über eine geeignete, mit einem Rückschlagventil versehene Zufuhreinrichtung in die Vorkammer eingeleitet. Diese Treibgasmenge spült während des Ladungswechsels die Vorkammer und wird deshalb oft als Spülgas bezeichnet.
Während der Kompressionsphase strömt das sehr magere Treibstoff-Luft-Gemisch des Hauptbrennraumes durch die Überströmbohrungen in die Vorkammer und vermischt sich dort mit dem Spülgas. Das Verhältnis von Treibstoff zu Luft im Gemisch wird in Form der Luftüberschusszahl λ angegeben. Eine Luftüberschusszahl von λ = 1 bedeutet dabei, dass die im Gemisch vorhandene Luftmenge genau jener Menge entspricht, die erforderlich ist, um eine vollständige Verbrennung der Treibstoffmenge zu ermöglichen. Die Verbrennung erfolgt in einem solchen Fall stöchiometrisch. Große Gasmotoren werden bei Volllast üblicherweise mager bei einem λ von ca. 1 ,9 bis 2,0 betrieben, das heißt die Luftmenge im Gemisch entspricht etwa der doppelten stöchiometrischen Luftmenge. Durch die Spülung der Vorkammer mit Treibgas ergibt sich nach Vermischung mit dem Treibgas-Luft-Gemisch aus dem Hauptbrennraum ein mittleres λ in der Vorkammer von ca. 0,8 bis 0,9. Damit ergeben sich optimale Entflammungsbedingungen und aufgrund der Energiedichte intensive, in den Hauptbrennraum austretende Zündfackeln, die zu einem raschen Durchbrennen des Treibstoff-Luft-Gemischs im Hauptbrennraum führen. Bei solchen λ-Werten erfolgt die Verbrennung allerdings auf maximalem Temperaturniveau, sodass auch die Wandtemperaturen im Vorkammerbereich entsprechend hoch sind. Daraus resultieren einerseits eine entsprechend hohe thermische Belastung der Vorkammer und der darin angeordneten Bauteile (z.B. Zündkerze, Ventile) und andererseits unerwünscht hohe Stickoxidemissionen. Mit zunehmender Steigerung der Motorleistung sowie durch die Maßnahmen zur Steigerung des Wirkungsgrades kommt es darüber hinaus vermehrt zu Rußbildung in der Vorkammer. Der daraus resultierende Rußgehalt im Motorabgas führt zur Beeinträchtigung des Wärmeübergangs im Abhitzekessel sowie zu Problemen bei bestimmten Anwendungen von Gasmotoren, beispielsweise zur GO2-Düngung von Gewächshäusern.
Eine Möglichkeit zur Vermeidung der Rußbildung besteht darin, das Treibstoff-Luft- Gemisch in der Vorkammer abzumagern und durch einen leichten Sauerstoffüberschuss den freien Kohlenstoff zu oxidieren. Dabei ergeben sich jedoch andere Probleme, die damit zusammenhängen, dass überschüssiger Sauerstoff bei den sehr hohen Verbrennungstemperaturen knapp über λ = 1 zur Heißkorrosion an kritischen Stellen in der Vorkammer, insbesondere an den Überströmbohrungen sowie an den Zündkerzenelektroden, führen kann.
Aus dem Stand der Technik ist auch bekannt, das einer Vorkammer zuzuführende Spülgas mit entsprechenden Gasen anzureichern, um die Zündwilligkeit des Spülgases bei Magerbetrieb der Brennkraftmaschine zu erhöhen. So zeigt die US 6,739,289 B2 eine Methode zum Anreichern eines Vorkammer-Spülgases mit Wasserstoff. Dabei wird der Treibstoff für die Vorkammer durch einen Reformer geleitet, um den Treibstoff mit Wasserstoff anzureichern. Als Reformer können bekannte thermochemische Reaktoren wie beispielsweise Dampfreformer eingesetzt werden. Als nachteilig bei den bekannten Einrichtungen und Verfahren ist anzuführen, dass sich durch eine direkte Zuführung des durch den Reformer erzeugten Synthesegases zu den Vorkammern der Brennkraftmaschine eine verringerte Lebensdauer der Vorkammern und der darin angeordneten Bauteile ergibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und eine erhöhte Lebensdauer der Vorkammer und der darin angeordneten Bauteile zu erzielen. Insbesondere soll eine ungewollte thermische Belastung (z.B. Heißkorrosion) der Vorkammer und der darin angeordneten Bauteile vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung ist also vorgesehen, dass eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Synthesegases vorgesehen ist.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Reformiereinrichtungen führen das durch den Reformer erzeugte Synthesegas direkt den Vorkammern bzw. den Brennräumen der Brennkraftmaschine zu. Das Synthesegas aus Reformierprozessen hat jedoch je nach Betriebspunkt Temperaturen von 500°C bis 900°C. Wird nun das Synthesegas mit diesen hohen Temperaturen in die Vorkammer eingebracht, so führt dies zu einer erhöhten thermischen Belastung der Bauteile und zu Nachteilen in der Verbrennung, beispielsweise kann eine ungewollte Selbstzündung ausgelöst werden.
Durch eine Abkühlung des Synthesegases kann die Temperatur des der Vorkammer zugeführten Spülgases weiter reduziert werden, wodurch eine unnötig hohe thermische Belastung der Vorkammer und der darin angeordneten Bauteile vermieden werden kann.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung eine erste Kühlstufe und eine der ersten Kühlstufe nachgeschaltete zweite Kühlstufe aufweist. Um eine optimale Integration des Reformerbetriebs mit dem Gasmotorbetrieb zu erreichen, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Kühlvorrichtung Teil eines Kühlkreislaufs ist, der auch zur Kühlung weiterer Komponenten der Brennkraftmaschine, vorzugsweise der Zylinderlaufbuchsen und/oder der Zylinderköpfe, dient.
Beim Reformer kann es sich um einen autothermen chemischen Reaktor handeln, dem zur Erzeugung des Synthesegases ein Kohlenwasserstoffe beinhaltender Brennstoff (z.B. Erdgas) aus einer Brennstoffquelle zuführbar ist. In einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Brennstoffquelle für den Reformer die erste Treibstoffquelle oder die zweite Treibstoffquelle ist. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass eine einzige Treibstoffquelle sowohl Treibstoff für den Brennraum und das Spülgas als auch den Brennstoff für den Reformer liefert. Die Zuführung des Brennstoffs aus einer von der ersten Treibstoffquelle und/oder der zweiten Treibstoffquelle gesonderten Brennstoffquelle erweist sich jedoch besonders dann als vorteilhaft, wenn ein sehr heizwertschwaches Treibgas als Haupttreibstoff für die Brennkraftmaschine verwendet wird. In diesen Fällen würde die Verwendung des Treibgases der Brennkraftmaschine als Ausgangsbasis für die thermochemische Stoffumwandlung im Reformer ungünstige Verbrennungseigenschaften in den Vorkammern ergeben. Durch Verwendung von heizwertstarken und zum Beispiel zur besseren Lagerhaltung in flüssiger Form vorliegenden Brennstoffen kann ein relativ heizwertstarkes Synthesegas mit guten Verbrennungseigenschaften erzeugt werden. Die Erzeugung eines optimal zusammengesetzten Spülgases, unabhängig von der Beschaffenheit des Haupttreibstoffes für die Brennkraftmaschine, ermöglicht eine deutlich bessere Nutzbarkeit von sehr heizwertschwachen Treibgasen. Als heizwertschwache Treibgase können zum Beispiel Gichtgas oder Hochofengase genannt werden. Als alternative Spülgasbrennstoffe können beispielsweise Dieselkraftstoff oder Heizöl, LPG (Butan oder Propan) oder biogene Brennstoffe wie Ethanol oder Methanol verwendet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass dem Reformer über wenigstens eine Stoffstromleitung wenigstens einer der folgenden Stoffströme zuführbar ist: Wasser und/oder Wasserdampf und/oder Luft und/oder ein Treibstoff-Luft-Gemisch und/oder ein Abgas der Brennkraftmaschine und/oder der Brennstoff. Um die dem Reformer zuzuführenden Stoffströme optimal vermengen zu können, kann ein Reformgasmischer vorgesehen sein, in den die Stoffstromleitungen einmünden, wobei im Reformgasmischer die dem Reformer zuführbaren Stoffströme mischbar sind und wobei ein Reformgasmischerausgang in die Reformerzuleitung mündet. Um die dem Reformer bzw. Reformgasmischer zuzuführenden Stoffströme auf ein vorteilhaftes Druckniveau zu bringen, kann ein Verdichter vorgesehen sein, durch den die dem Reformer zugeführte Luft und/oder das dem Reformer zugeführte Treibstoff- Luft-Gemisch verdichtbar ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die dem Reformer zugeführte Luft und/oder das dem Reformer zugeführte Treibstoff-Luft-Gemisch ein Teilstrom der Luft bzw. des Treibstoff-Luft-Gemischs für den Brennraum ist. Die Verwendung eines für den Brennraum der Brennkraftmaschine aufgeladenen Treibstoff-Luft-Gemischs als 02- Stoffstrom für den Reformer bringt eine wesentliche Energieeinsparung gegenüber einer Verdichtung von Umgebungsluft in einer gesonderten Verdichtungseinrichtung.
Eine besondere Ausführungsvariante sieht vor, dass eine Dampferzeugungsvorrichtung zur Erzeugung des dem Reformer zuführbaren Wasserdampfs vorgesehen ist.
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Dampferzeugungsvorrichtung zur Erzeugung des Wasserdampfs eine Abgaswärme der Brennkraftmaschine oder die bei der Erzeugung des Synthesegases anfallende Abwärme nutzt, indem die Dampferzeugungsvorrichtung in einer Abgasleitung oder in der Synthesegasleitung angeordnet ist.
Im Rahmen eines integrierten Reformergasmotorenkonzepts kann auch vorgesehen sein, dass für die Reformierung und Shiftreaktion im Reformer die Wärme-, Stoff- und Kühlkreisläufe der Brennkraftmaschine sowie das Druckniveau des Abgases der Brennkraftmaschine in der Art und Weise genutzt werden, dass für die Erhitzung der Stoffströme vor Eintritt in den Reformer - insbesondere für das Hochfahren aus dem kalten Zustand - die Abgaswärme, für die Zuführung von Kohlendioxid (C02), Wasser (H20) und Sauerstoff (02) ein Teil des Abgases und für die Rückkühlung des Reformates bzw. Synthesegases der Gemischkühlwasserkreislauf herangezogen werden.
Unter anderem kann also vorgesehen sein, dass dem Reformer über eine Stoffstromleitung ein Abgas der Brennkraftmaschine zuführbar ist. Dieser Abgas- Stoffstrom für den Reformer kann dabei auch über ein entsprechendes Stoffstromventil mengenregelbar sein. Eine besonders vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass dem Reformer das Abgas vor dessen Durchströmen durch einen Abgasturbolader zuführbar ist, wodurch das vor der Abgasturbine vorherrschende Druckniveau entsprechend genutzt werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Stoffstromleitung für das Abgas von der Abgasleitung abzweigt, vorzugsweise vor einem Abgasturbolader oder zwischen Abgasturbinen eines Abgasturboladers der Brennkraftmaschine. Bei mehrstufigen Abgasturboladern - beispielsweise mit zwei Abgasturbinen - kann demnach vorgesehen sein, dass das Abgas zwischen den zwei Abgasturbinen entnommen wird und somit das dort vorherrschende Druckniveau aufweist. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, das Abgas nach dessen Durchströmen durch den Abgasturbolader zu entnehmen und dem Reformer zuzuführen. In diesem Fall weist das Abgas ein geringeres Druckniveau als vor dem Abgasturbolader oder zwischen den Abgasturbinen des Abgasturboladers auf.
Vorzugsweise kann generell auch vorgesehen sein, dass in der Stoffstromleitung für das Abgas ein Abgasfilter angeordnet ist. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Katalysatoroberfläche des Reformers aus.
Abgas setzt sich je nach Motorbetriebspunkt üblicherweise zusammen aus den Komponenten Wasserdampf mit etwa 1 1 Vol.-%, Kohlendioxid (CO2) mit ca. 5 Vol.-% und Sauerstoff (02) mit ca. 10 Vol.-%. Den Rest bilden Stickstoff (N2) und andere Spurenkomponenten. Über das Verhältnis des zudosierten Abgases zum zu reformierenden Brennstoff kann das Verbrennungsverhalten der Brennkraftmaschine beeinflusst werden. Bei höherem Abgasanteil wird die Verbrennung in der Vorkammer kühler und der Zündimpuls in den Brennraum schwächer. Damit kann z.B. die Brenndauer erhöht und unter Inkaufnahme eines etwas schlechteren Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine die Klopffestigkeit erhöht und der maximale Zylinderdruck reduziert werden. Dies kann wünschenswert sein, um eine optimale Anpassung des Brennverlaufs an Treibgase mit zeitlich veränderlicher Klopffestigkeit zu erzielen oder um die Brennkraftmaschine zeitlich begrenzt in einem Überlastbetrieb zu betreiben, beispielsweise zur Spitzenlastabdeckung. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die dem Reformer zugeführte Brennstoffmenge etwa 1 bis 2 Vol.-% der gesamten Treibstoffmenge der Brennkraftmaschine beträgt. In Relation dazu kann günstigerweise die dem Reformer zugeführte Abgasmenge etwa das 3-fache bis 5-fache dieses Gasvolumenstroms betragen. Abgas hat gegenüber der Verwendung von Wasserdampf neben den energetischen auch chemische Vorteile, sodass im Idealfall durch die Verwendung von Abgas auf eine davon gesonderte Zudosierung von Wasserdampf verzichtet werden kann.
Je höher der Wasserdampfanteil im Stoffstromgemisch in der Reformerzuleitung, desto stärker verlagert sich das Reaktionsgleichgewicht auf die Seite von H2 und CO2 zu Lasten von CO und desto geringer ist die Gefahr der Verrußung der Katalysatoroberfläche des Reformers. Der in den Reformer eingebrachte Wasserdampf wird jedoch nur zu einem Teil chemisch aufgebraucht. Der andere Teil verlässt den Reformer mit dem Synthesegas. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann daher vorgesehen sein, dass der Kühlvorrichtung eine Kondensatabscheidevorrichtung nachgeschaltet ist. Nach einer Rückkühlung des Synthesegases auf z.B. 45°C kann ein in der Kondensatabscheidevorrichtung anfallendes Kondensat, vorzugsweise Wasser, über eine Kondensatleitung dem Reformer rückführbar sein. Das Kondensat kann dabei direkt unter Druck in den Reformer bzw. einen Reformgasmischer oder in eine Stoffstromleitung für das Abgas der Brennkraftmaschine eingedüst werden oder aber auch nach einer Verdampfung als Wasserdampf in den Reformer bzw. den Reformgasmischer oder in eine Stoffstromleitung für das Abgas der Brennkraftmaschine eingebracht werden. Zur Verdampfung kann dabei die bei der Erzeugung des Synthesegases anfallende Abwärme oder die Abwärme der Brennkraftmaschine, z.B. die Abgasabwärme, genutzt werden. Generell können die Mengen der dem Reformer bzw. dem Reformgasmischer zuzuführenden Stoffströme (z.B. Wasser, Luft, Treibstoff-Luft-Gemisch, Wasserdampf, Abgas, Brennstoff) über entsprechende Stoffstromventile und der dem Spülgas bzw. dem Spülgasmischer zuzuführende Treibstoff bzw. darin enthaltenes Methan (CH4) über ein Spülgastreibstoffventil eingestellt werden, beispielsweise über eine entsprechende Steuer- oder Regeleinrichtung. Eine Veränderung der entsprechenden Stoffstrom- und Spülgastreibstoffmengen kann auch durch ein vorhandenes Motormanagementsystem vorgenommen werden. Dadurch kann eine Einstellung und Regelung der Zusammensetzung des Spülgases gemäß Motorbetriebsparameter durch Regelung des Reformers über die Stoffstrommengen der Stoffströme und damit Reformierung der jeweils optimalen Menge des Brennstoffs und nachfolgender Mischung von Synthesegas mit nichtreformiertem Treibstoff erfolgen. Eine solche Einstellung und Regelung einer von einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (z.B. Motorlast) abhängigen, geeigneten Zusammensetzung des Spülgases ermöglicht unter anderem eine Optimierung des Motorbetriebs betreffend Wirkungsgrad, eine Optimierung des Motorbetriebs betreffend Emissionen und eine Minimierung von Energieverlusten aufgrund der hohen Temperaturen im Reformer (exotherme Reformerreaktion). Insbesondere kann damit erreicht werden, dass im Reformer nur jene Menge an Wasserstoff (H2) produziert wird, die für optimale Spülgaseigenschaften notwendig ist. Dadurch kann auch bei schwankenden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und Teillastfällen ein optimaler und wirtschaftlicher Betrieb gewährleistet werden. Generell kann damit auf Änderungen im Motorbetrieb (z.B. Teillast) reagiert werden und es lassen sich dadurch minimale Stickoxidemissionen (NOx) bei gleichzeitiger Minimierung der Ruß- und Gesamtkohlenwasserstoff-Emissionen (THC) erzielen.
Vorzugsweise lässt sich die Zusammensetzung des Spülgases so einstellen, dass es einen Wasserstoff-Anteil von 10 - 35 Vol.-% und einen Methananteil von 10 - 35 Vol.-% aufweist. Der Wasserstoff- und Methananteil im Spülgas kann auch in einer analytischen Funktion zu einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (z.B. Motorlast) und zur Treibstoffzusammensetzung stehen. An Sensorik können im Falle einer Steuerung bzw. Regelung der Spülgaszusammensetzung Sensoren für Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid an geeigneten, dem Fachmann bekannten, Messpunkten in der Brennkraftmaschinenanlage vorhanden sein. Weiters können die Volumenströme der Stoffströme zum Reformgasmischer und zum Spülgasmischer an geeigneter Stelle mit geeigneten Messgeräten gemessen werden. So kann beispielsweise die Gaszusammensetzung des Synthesegases mit Gassensoren am Reformerausgang gemessen und zur Dosierung der dem Reformer zuzuführenden Stoffströme abhängig von einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (z.B. Motorlast) herangezogen werden. Es können aber auch die Synthesegas- und Spülgaszusammensetzungen über die gemessenen Volumenströme der Stoffströme und der bekannten Betriebscharakteristik des Reformers berechnet werden.
Das Spülgas muss je nach Motorlast auf den entsprechenden Ladedruck gebracht werden, beispielsweise 3 bis 4,5 bar(g), also 3 bis 4,5 bar Überdruck in Bezug auf den atmosphärischen Druck von ca. 1 bar. Die Stoffströme (z.B. Wasser, Luft, Treibstoff- Luft-Gemisch, Wasserdampf, Abgas, Brennstoff) für den Reformierprozess zur Erzeugung von Wasserstoff stehen aber im Normalfall nicht auf diesem Druckniveau zur Verfügung. Daher kann vorzugsweise ein Spülgasverdichter zum Verdichten des Spülgases vorgesehen sein, um den erforderlichen Spüldruck zu erzeugen. Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine Steuerung bzw. Regelung des Spülgasdrucks abhängig von einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (z.B. Motorlast) erfolgt. Damit kann gewährleistet werden, dass nur eine für einen bestimmten Betriebspunkt erforderliche Verdichtungsenergie aufgewendet wird.
Weiters kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Spülgaserwärmungseinrichtung zum Erwärmen des Spülgases vorgesehen ist. In Verbindung mit einer gezielten Rückkühlung und Kondensatabscheidung des Synthesegases können damit eine unerwünschte Kondensatbildung des Spülgases und somit Schäden in der Vorkammer (z.B. Korrosion) vermieden werden. Ein Vorwärmen des Spülgases kann auch unter Nutzung von Motorabwärme (z.B. Abgas, Motorkühlwasser) oder unter Nutzung der Synthesegaswärme erfolgen.
Besonders vorteilhaft ist jene Ausführungsform der Erfindung, bei der in der Spülgasleitung ein Spülgaspuffer zum Zwischenspeichern des Spülgases vorgesehen ist. Dadurch lässt sich die Regelbarkeit der benötigten Spülgasmenge verbessern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass ein Teilstrom des Spülgases über eine Teilstromleitung, die in die Brennraumleitung mündet, dem Brennraum zuführbar ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Regelung der Spülgasmenge über einen Bypass erfolgt. Generell kann es zur Stabilisierung und einfacheren bzw. betriebssicheren Regelung und Steuerung des thermochemischen Prozesses im Reformer vorteilhaft sein, eine größere Synthesegasmenge im Reformer zu erzeugen, als zur Spülung der Vorkammern erforderlich ist, und die überschüssige Menge zusammen mit einem Treibstoff- Luft-Gemisch den Brennräumen der Brennkraftmaschine zuzuführen.
In einer weiteren Ausführungsvariante kann eine Entschwefelungsvorrichtung zum Entschwefeln des Brennstoffs vorgesehen sein. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Katalysatoroberfläche des Reformers aus.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert. Dabei zeigt bzw. zeigen:
Fig. ein Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine mit
Reformer und Kühlvorrichtung für das Synthesegas,
Fig. 2a ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine mit Luft- und Wasserdampf-Stoffströmen für den Reformer,
Fig. 2b eine schematische Detaildarstellung eines Reformers mit Vorwärmung des gesamten Stoffstrom-Gemischs für den Reformer und
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vorgeschlagenen Brennkraftmaschine mit einer Dampferzeugungsvorrichtung in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine und Zuführung von Treibstoff-Luft-Gemisch zum Reformer.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Brennraum 2 und einer Vorkammer 5, die dem Brennraum 2 zugeordnet ist und als Zündverstärker für den Brennraum 2 dient. Dem Brennraum 2 wird über eine Brennraumleitung 3 ein Treibstoff Bi aus einer ersten Treibstoffquelle 4 zugeführt. Die erste Treibstoffquelle 4 kann dabei eine Erdgasversorgung (z.B. Erdgaspipeline) sein. Der Treibstoff B† für den Brennraum 2 wird in diesem Beispiel in einem Hauptstrommischer 29 mit Umgebungsluft L zu einem Treibstoff-Luft-Gemisch vermischt und durch einen Abgasturbolader 25 geführt. Der Abgasturbolader kann eine oder zwei Verdichterstufen 25a, 25b aufweisen (strichliert angedeutet), die über jeweils eine Welle (strichliert angedeutet) mit einer oder zwei Abgasturbinen 25a', 25b' in der Abgasleitung 23 der Brennkraftmaschine 1 verbunden sind. Nach der Verdichtung in der oder den Verdichterstufen 25a, 25b wird das Treibstoff-Luft-Gemisch durch zwei Hauptstromkühlstufen 30a und 30b geführt, um das Treibstoff-Luft-Gemisch abzukühlen und damit die Verbrennungseigenschaften in bekannter Art und Weise zu verbessern.
In die Vorkammer 5 der Brennkraftmaschine 1 wird über eine Spülgasleitung 6 ein Spülgas S eingebracht. Dieses Spülgas S umfasst einen Treibstoff B2 sowie ein Synthesegas R, welches in einem Reformer 1 1 erzeugt wird. In einen Spülgasmischer 7 wird über eine Synthesegasleitung 9 das Synthesegas R und über eine Treibstoffleitung 8 der Treibstoff B2 eingebracht und vermischt. Der Mischerausgang 10 mündet in die Spülgasleitung 6. Der Treibstoff B2, der über die Treibstoffleitung 8 in den Spülgasmischer 7 eingebracht wird, kann beispielsweise aus der ersten Treibstoffquelle 4 und/oder einer davon gesonderten zweiten Treibstoffquelle 4' stammen.
Dem Reformer 11 wird für den Reformierprozess ein Brennstoff B3 über eine Reformerzuleitung 12 zugeführt. Im konkreten Beispiel ist der Reformerzuleitung 12 ein Reformgasmischer 26 vorgeschaltet, in den mehrere Stoffströme über Stoffstromleitungen 20a, 20e, 20f zugeführt und vermischt werden können. Der Brennstoff B3 wird hier also über die Stoffstromleitung 20f dem Reformgasmischer 26 zugeführt. In Abhängigkeit der Schwefelbeladung des Brennstoffes B3 kann es für die Bauteilstandzeit vorteilhaft sein, den Brennstoff B3 vor Zuführung zum Reformierprozess über eine geeignete Entschwefelungsvorrichtung 32 zu entschwefeln. Die Entschwefelung verringert die Deaktivierung des Katalysators und erhöht somit die Lebensdauer des Katalysators. Die optionale Entschwefelungsvorrichtung 32 ist strichliert in der Stoffstromleitung 20f angedeutet. Im Reformgasmischer 26 kann der entschwefelte Brennstoff B3 mit den weiteren Stoffströmen Wasser W und Abgas A, die über die Stoffstromleitungen 20a und 20e zugeführt werden können, vermischt werden. Der Reformgasmischerausgang 27 mündet dann in die Reformerzuleitung 12.
Die neben dem Brennstoff B3 dem Reformgasmischer 26 zuführbaren Stoffströme sind in diesem Ausführungsbeispiel Wasser W, das über die Stoffstromleitung 20a dem Reformgasmischer 26 zugeführt werden kann sowie ein Teilstrom des Abgases A der Brennkraftmaschine 1 , das nach einer optionalen (strichliert angedeutet) Filterung in einem Abgasfilter 31 über die Stoffstromleitung 20e dem Reformgasmischer 26 zugeführt werden kann. Durch die Zuführung eines Teilstroms des Abgases A, das beispielsweise bei einem Druck von 4 bar(g) und einer Temperatur von 500°C an der 1
Stoffstromleitung 20e anliegen kann, können sowohl die für eine Reformierung günstige chemische Zusammensetzung des Abgases A als auch dessen Druck- und Temperaturniveau für den Reformierprozess vorteilhaft genutzt werden. Für die Entnahme des Abgases A ist vorgesehen, dass die Stoffstromleitung 20e für das Abgas A von der Abgasleitung 23 abzweigt, vorzugsweise vor einem Abgasturbolader 25 oder zwischen Abgasturbinen 25a', 25b' eines Abgasturboladers 25 der Brennkraftmaschine 1. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Abgas A nach den Abgasturbinen 25a', 25b' des Abgasturboladers 25 abgezweigt wird. Im gezeigten Beispiel wird das Abgas A vor dem Abgasturbolader 25 und somit mit einem Druckniveau von beispielsweise 4 bar(g) entnommen, die alternativen Optionen sind strichliert angedeutet.
Bei Verwendung einer einzigen Treibstoffquelle 4 für den Treibstoff B für die Brennräume 2 der Brennkraftmaschine 1 , den Treibstoff B2 für das Spülgas S und den Brennstoff B3 für den Reformer 1 1 kann eine Aufteilung des Treibstoffs vorzugsweise derart erfolgen, dass 99% des Treibstoffs der Treibstoffquelle 4 für den Treibstoff Bi und 1 % des Treibstoffs für den Treibstoff B2 und den Brennstoff B3 verwendet werden. Bei der Treibstoffquelle 4 kann es sich um eine Erdgasquelle handeln, die ein Erdgas mit einem Druck größer 4 bar(g) bereitstellt und die Aufteilung dieses Erdgasstroms kann unter Zuhilfenahme geeigneter und im Stand der Technik bekannter Dosier- oder Regelventile 39a, 39b erfolgen.
Beim Reformer 1 1 handelt es sich im gezeigten Beispiel um einen autothermen Reformer, der an seinem Reformerausgang 14 ein mit Wasserstoff angereichertes Synthesegas R bereitstellt. Dieses Synthesegas R weist am Reformerausgang 14 typischerweise eine Temperatur von 500°C bis 900°C auf. Ein in der Synthesegasleitung 9 angeordneter Wärmetauscher 13 kann zur Nutzung dieser hohen Temperatur des Synthesegases R herangezogen werden. Beispielsweise kann der Wärmetauscher 13 dafür eingesetzt werden, die dem Reformgasmischer 26 zugeführten Stoffströme oder das gesamte Stoffstrom-Gemisch, das nach dem Reformgasmischer 26 über die Reformerzuleitung 12 dem Reformer 1 1 zugeführt wird, zu erwärmen. Dadurch, dass im Wärmetauscher 13 dem Synthesegas R Wärmeenergie entzogen wird, kann der Wärmetauscher 13 auch als Kühlvorrichtung im Sinne der Erfindung angesehen werden. Die dem Reformgasmischer 26 zugeführten Stoffströme können aber auch über andere Wärmetauscheinrichtungen der Brennkraftmaschine 1 vorgewärmt werden. So kann beispielsweise die Motorabwärme (z.B. Abgaswärme) zur Vorwärmung der Stoffströme herangezogen werden.
Das Synthesegas R wird in der gezeigten Ausführungsvariante nach dem Wärmetauscher 13 durch eine Kühlvorrichtung 15 geführt, die in diesem Beispiel eine erste Kühlstufe 15a und eine zweite Kühlstufe 15b umfasst. Im Rahmen eines integrierten Reformergasmotorenkonzepts ist die Kühlvorrichtung 15 in dieser Ausführungsvariante Teil eines Kühlkreislaufs 16, der auch zur Kühlung weiterer Komponenten der Brennkraftmaschine 1 dient. In diesem Beispiel sind auch die Hauptstromkühlstufen 30a und 30b Teil des Kühlkreislaufs 6. Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung eines in der Brennkraftmaschine 1 vorhandenen Kühlkreislaufs 16 kann es vorteilhaft sein, eine Abkühlung des Synthesegases R über einen von der Brennkraftmaschine 1 unabhängigen Kühlkreislauf durchzuführen. Die dafür notwendige Kälteenergie kann beispielsweise über Kühlwasser (z.B. Brunnenwasserkühlung) oder eine Kältemaschine bereitgestellt werden.
Aus dem Reformierprozess und über die eingebrachten Stoffströme enthält das Synthesegas R einen beträchtlichen Anteil an Wasserdampf. Um zu verhindern, dass bei einer Abkühlung des Synthesegases R unter den Taupunkt ein unerwünschtes Kondensat entsteht, das zu einer Beeinträchtigung des Motorbetriebes führen könnte, ist in diesem Beispiel der Kühlvorrichtung 15 eine Kondensatabscheidevorrichtung 17 nachgeschaltet, in der kontrolliert ein Kondensat K aus dem Synthesegas R abgeschieden werden kann. Das in der Kondensatabscheidevorrichtung 17 anfallende Kondensat K kann dabei über eine Kondensatleitung 18 wieder dem Reformer 1 1 rückgeführt werden. Im gezeigten Beispiel mündet die Kondensatleitung 18 in die Stoffstromleitung 20a, durch die Wasser W in den Reformgasmischer 26 eingebracht werden kann. Das Kondensat K in Form von Wasser wird nach einer Druckerhöhung in einer Kondensatpumpe 35 über die Stoffstromleitung 20a direkt oder über einen optionalen Verdampfer 36 (strichliert angedeutet) in den Reformgasmischer 26 oder die Stoffstromleitung 20e für das Abgas A der Brennkraftmaschine 1 eingedüst. Für die Verdampfung kann dabei Wärme aus dem Abgas A oder dem Synthesegas R verwendet werden. Um das Spülgas S je nach Motorlast auf den entsprechenden Ladedruck von ca. 3 bis 4,5 bar(g) zu bringen, ist in der Spülgasleitung 6 ein Spülgasverdichter 19 vorgesehen. Über in der Spülgasleitung 6 angeordnete Spülgaserwärmungseinrichtungen 24 kann darüber hinaus das Spülgas S vor dem Einbringen in die Vorkammer 5 erwärmt werden. Zur Verbesserung der Regelbarkeit der Spülgasmenge ist in diesem Beispiel in der Spülgasleitung 6 ein Spülgaspuffer 28 angeordnet.
Im gezeigten Beispiel ist außerdem vorgesehen, dass ein Teilstrom des Spülgases S über eine Teilstromleitung 37, die in die Brennraumleitung 3 mündet, dem Brennraum 2 zuführbar ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eine Regelung der Spülgasmenge über einen Bypass, der durch die Teilstromleitung 37 gebildet ist, erfolgen soll. Zur Regelung dieser Bypass-Spülgasmenge kann eine entsprechende Mengenregeleinrichtung 38 zum Einsatz kommen.
Zusätzlich oder alternativ zur Abgasrückführung in den Reformgasmischer 26 können auch Luft und Wasserdampf als gesonderte Stoffströme dem Reformgasmischer 26 zugeführt werden. Diese Ausführungsvariante ist schematisch in Fig. 2a gezeigt. Hierbei wird Umgebungsluft L in einem Verdichter 21 verdichtet und über die Stoffstromleitung 20c dem Reformgasmischer 26 zugeführt. Wasser W wird in einer Dampferzeugungsvorrichtung 22 zu Wasserdampf D gewandelt und dieser Wasserdampf D über die Stoffstromleitung 20b dem Reformgasmischer 26 zugeführt.
Fig. 2b zeigt schematisch eine Detaildarstellung eines Reformers 1 1 gemäß Fig. 2a. Hierbei erfolgt eine Wärmenutzung der Synthesegaswärme derart, dass die durch einen Wärmetauscher 13 aus dem Synthesegas R abgeführte Wärme zur Vorwärmung des gesamten Stoffstrom-Gemischs, das am Reformgasmischerausgang 27 anliegt, herangezogen wird. Dafür wird die Reformerzuleitung 12 durch den Wärmetauscher 3 geführt und somit das durch die Reformerzuleitung 12 durchströmende Stoffstrom- Gemisch erwärmt. Der Wärmetauscher 13 erfährt damit eine doppelte Nutzung, da durch ihn einerseits das Synthesegas R gekühlt und andererseits das gesamte Stoffstrom-Gemisch für den Reformer 1 1 vorgewärmt wird. 1
Anstatt die Luft L über einen gesonderten Verdichter 21 zu verdichten, kann auch das verdichtete Treibstoff-Luft-Gemisch G, das an der Brennraumleitung 3 für den Brennraum 2 der Brennkraftmaschine 1 anliegt, dem Reformgasmischer 26 zugeführt werden. Dieses Beispiel ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Hierbei wird über die Stoffstromleitung 20d ein Teilstrom des für den Brennraum 2 der Brennkraftmaschine 1 verdichteten Treibstoff-Luft-Gemischs G dem Reformgasmischer 26 zugeführt. Darüber hinaus ist in diesem Beispiel eine Dampferzeugungsvorrichtung 22 in der Abgasleitung 23 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet und macht damit von der Abgaswärme der Brennkraftmaschine 1 Gebrauch. Zur Wasserdampferzeugung in der Dampferzeugungsvorrichtung 22 könnte aber auch die hohe Temperatur des Synthesegases R nach dem Reformer 1 1 unter Verwendung des Wärmetauschers 13 genutzt werden.
Die Abwärme des Wärmetauschers 13 kann generell auch zur Vorwärmung der dem Reformer 1 1 bzw. dem Reformgasmischer 26 zuzuführenden Stoffströme, zur Vorwärmung des Spülgases S zur Verringerung der relativen Feuchte, oder auch zur Einbindung in eine Wärmenutzung der Gasmotorenanlage (z.B. Fernwärmeeinbindung) genutzt werden. Im Sinne einer wirtschaftlichen Abwärmenutzung der Gesamtanlage kann prinzipiell eine Einbindung der sensiblen Wärme und der Kondensationswärme aus der Synthesegaskühlung mittels Wärmetauscher 13 und/oder Kühlvorrichtung 15 in die Motorkühlwasserkreise erfolgen. Dies kann beispielsweise mehrstufig durch eine Einbindung in das Motorkühlwassersystem zur Abwärmenutzung und/oder eine zusätzliche Einbindung in den Kühlwasserkreislauf der Gemischkühlung erfolgen. Falls erforderlich kann zusätzlich eine weitere Abkühlung und Kondensation des Synthesegases R über externe Kälteerzeugung (z.B. Brunnenwasserkühlung oder Kältemaschine) erfolgen. Generell können die Mengen der dem Reformer 1 1 bzw. dem Reformgasmischer 26 über die Stoffstromleitungen 20a-20f zuzuführenden Stoffströme W, D, L, G, A, B3 über entsprechende, mit Dosiereinrichtungen versehene, Stoffstromventile 33a-33f und der dem Spülgas S bzw. dem Spülgasmischer 7 zuzuführende Treibstoff B2 über ein Spülgastreibstoffventil 34 eingestellt werden, beispielsweise über eine entsprechende Steuer- oder Regeleinrichtung. Eine Veränderung der entsprechenden Stoffstrom- und Spülgastreibstoffmengen kann auch durch eine Motorsteuerung bzw. - regelung vorgenommen werden. Dadurch kann eine Einstellung und Regelung der Zusammensetzung des Spülgases S in Abhängigkeit wenigstens eines Motorbetriebsparameters durch Regelung des Reformers 1 1 über die Stoffstrommengen der Stoffströme W, D, L, G, A, B3 und damit Reformierung der jeweils optimalen Menge des Brennstoffs B3 und nachfolgender Mischung des im Reformer 1 1 erzeugten Synthesegases R mit nichtreformiertem Treibstoff B2 erfolgen. Eine solche Einstellung und Regelung einer von einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1 (z.B. Motorlast) abhängigen, geeigneten Zusammensetzung des Spülgases S ermöglicht unter anderem eine Optimierung des Motorbetriebs betreffend Wirkungsgrad, eine Optimierung des Motorbetriebs betreffend Emissionen und eine Minimierung von Energieverlusten. Insbesondere lassen sich dadurch minimale Stickoxidemissionen (NOx) bei gleichzeitiger Minimierung der Ruß- und Gesamtkohlenwasserstoff-Emissionen (THC) erzielen.
Unter Verwendung von Stoff- und Energieströmen der Gasmotoranlage (Abgas, Treibstoff, Treibstoff-Luft-Gemisch, Kühlwasser) kann darüber hinaus eine integrierte Gasmotor-Reformereinheit erzielt werden. Durch die Nutzung von vorhandenen Anlagenkomponenten und entsprechender verfahrenstechnischer Verschaltung kann damit ein effizientes Gesamtsystem erreicht werden. Durch eine optimierte Verschaltung der Stoff- und Energieströme der Brennkraftmaschine und der Reformereinheit kann ein möglichst wirtschaftlicher Betrieb der Gesamtanlage ermöglicht werden.

Claims

Patentansprüche:
Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere stationärer Gasmotor, umfassend einen Brennraum
(2), dem über eine Brennraumleitung
(3) ein Treibstoff (Bi) aus einer ersten Treibstoffquelle
(4) zuführbar ist, eine Vorkammer
(5), der über eine Spülgasleitung (6) ein Spülgas (S) zuführbar ist, wobei ein Spülgasmischer (7) vorgesehen ist, in dem ein über eine Treibstoffleitung (8) zuführbarer Treibstoff (B2) aus der ersten Treibstoffquelle (4) oder aus einer zweiten Treibstoffquelle (4') und ein über eine Synthesegasleitung (9) zuführbares Synthesegas (R) mischbar sind und wobei ein Mischerausgang (10) in die Spülgasleitung (6) mündet, wobei das Synthesegas (R) durch einen Reformer (1 1 ) erzeugbar ist, dem über eine Reformerzuleitung (12) ein Brennstoff (B3) aus einer Brennstoffquelle (4, 4') zuführbar ist und dessen Reformerausgang (14) in die Synthesegasleitung (9) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlvorrichtung (13, 15) zum Kühlen des Synthesegases (R) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (13, 15) eine erste Kühlstufe (15a) und eine der ersten Kühlstufe (15a) nachgeschaltete zweite Kühlstufe (15b) aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (13, 15) Teil eines Kühlkreislaufs (16) ist, der auch zur Kühlung weiterer Komponenten der Brennkraftmaschine (1 ), vorzugsweise der Zylinderlaufbuchsen und/oder der Zylinderköpfe, dient.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlvorrichtung (13, 15) eine Kondensatabscheidevorrichtung (17) nachgeschaltet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der Kondensatabscheidevorrichtung (17) anfallendes Kondensat (K), vorzugsweise Wasser, über eine Kondensatleitung (18) dem Reformer (1 1 ) rückführbar ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spülgasverdichter (19) zum Verdichten des Spülgases (S) vorgesehen ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffquelle für den Reformer (1 ) die erste Treibstoffquelle (4) oder die zweite Treibstoffquelle (4') ist.
8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reformer (1 1 ) über wenigstens eine Stoffstromleitung (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f) wenigstens einer der folgenden Stoffströme zuführbar ist: Wasser (W) und/oder Wasserdampf (D) und/oder Luft (L) und/oder ein Treibstoff-Luft- Gemisch (G) und/oder ein Abgas (A) der Brennkraftmaschine (1 ) und/oder der Brennstoff (B3).
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reformgasmischer (26) vorgesehen ist, in den die Stoffstromleitungen (20a-20f) einmünden, wobei im Reformgasmischer (26) die dem Reformer (1 1) zuführbaren Stoffströme mischbar sind und wobei ein Reformgasmischerausgang (27) in die
Reformerzuleitung (12) mündet.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdichter (21 ) vorgesehen ist, durch den die dem Reformer (1 1 ) zugeführte Luft (L) und/oder das dem Reformer (1 1 ) zugeführte Treibstoff-Luft-Gemisch (G) verdichtbar ist.
1 1. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Reformer (1 1) zugeführte Luft (L) und/oder das dem Reformer (1 1 ) zugeführte Treibstoff-Luft-Gemisch (G) ein Teilstrom der Luft bzw. des Treibstoff-Luft-Gemischs für den Brennraum (2) ist.
12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffstromleitung (20e) für das Abgas (A) von der Abgasleitung (23) abzweigt, vorzugsweise vor einem
Abgasturbolader (25) oder zwischen Abgasturbinen (25a', 25b') eines Abgasturboladers (25) der Brennkraftmaschine (1 ).
13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stoffstromleitung (20e) für das Abgas (A) ein Abgasfilter (31 ) angeordnet ist.
14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampferzeugungsvorrichtung (22) zur Erzeugung des dem Reformer (1 1 ) zuführbaren Wasserdampfs (D) vorgesehen ist.
15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampferzeugungsvorrichtung (22) zur Erzeugung des Wasserdampfs (D) eine Abgaswärme der Brennkraftmaschine (1) oder die bei der Erzeugung des Synthesegases (R) anfallende Abwärme nutzt, indem die Dampferzeugungsvorrichtung (22) in einer Abgasleitung (23) oder in der Synthesegasleitung (9) angeordnet ist.
16. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Spülgaserwärmungseinrichtung (24) zum Erwärmen des Spülgases (S) vorgesehen ist.
17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Spülgasleitung (6) ein Spülgaspuffer (28) zum Zwischenspeichern des Spülgases (S) vorgesehen ist.
18. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilstrom des Spülgases (S) über eine Teilstromleitung (37), die in die Brennraumleitung (3) mündet, dem Brennraum (2) zuführbar ist.
19. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entschwefelungsvorrichtung (32) zum Entschwefeln des Brennstoffs (B3) vorgesehen ist.
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