FI75593C - Foerfarande foer framstaellning av ett uppvaermt flytande drivmedel av ett oxidationsmedel, ett braensle och ett icke braennbart foertunningsmedel. - Google Patents

Description

! 75593

Menetelmä kuumennetun virtaavan käyttöääneen valmistamiseksi hapettimesta, polttoaineesta ja palamattomasta ohenteesta 5 Esillä oleva keksintö liittyy polttoaineseokseen käytettäväksi katalyyttisessä polttokammiossa.

Katalyyttisiä polttokammioita ja polttoaineita niitä varten on kuvattu US-patenttijulkaisuissa 4 237 973, 3 456 721, 4 053 015, 3 420 300, 3 980 137 ja 3 223 166.

10 Määritelmiä: - Mikäli ei ole toisin mainittu, seu- raavat määritelmät pätevät vastaaville termeille missä niitä tässä yhteydessä käytetäänkin: adiabaattinen liekin lämpötila - korkein mahdollinen polttolämpötila, joka saavutetaan ehdoilla, että palaminen ta-15 pahtuu adiabaattisessa astiassa, että se on täydellistä ja että dissosiaatiota ei esiinny; seos - kahden tai useamman erillisen aineen sekoittamisen tuloksena saatu tuote; ilma - mikä tahansa kaasuseos, joka sisältää happea; 20 palaminen - kaasun, nesteen tai kiinteän aineen palaminen, jossa polttoaine oksidoituu luovuttaen lämpöä ja usein valoa; palamislämpötila - lämpötila, jossa palaminen tapahtuu tietyissä olosuhteissa, joiden ei välttämättä tarvitse ol-25 la stökiömetrisiä tai adiabaattisia; välitön syttymislämpötila - se lämpötila, jossa normaali-paineessa ja stökiömetrisellä ilmamäärällä polttoaineen palaminen tapahtuu oleellisesti välittömästi; spontaani syttymislämpötila - alin mahdollinen lämpötila, 30 jossa polttoaineen palaminen tapahtuu kun annetaan riittävästi aikaa adiabaattisessa astiassa normaalipaineessa ja hapen läsnäollessa; teoreettinen adiabaattinen liekin lämpötila - polttoainetta sisältävän seoksen adiabaattinen liekin lämpötila, kun 35 poltto suoritetaan stökiömetrisellä määrällä ilmakehän ilmaa, kun seos ja ilma syötetään normaalilämpötilassa ja -paineessa.

2 75593

Esillä olevan keksinnön mukaisesti valmistetaan kuumennettu virtaava käyttöaine menetelmällä, joka käsittää hapettimen, polttoainetta ja palamattoman ohenteen seoksen muodostamisen ja seoksen polttamisen palamiskata-5 lyytin läsnäollessa, jolla katalyytillä on ylempi ja alempi stabiilisuusrajalämpötila, jotka oleellisesti määräävät sen toimintalämpötila-alueen. Tälle menetelmälle on tunnusomaista, että hapetinta ja polttoainetta on läsnä toistensa suhteen oleellisesti stökiömetriset määrät, mai-10 nitun seoksen lämpötila on vähintään mainittu alempi stabiilisuusra jalämpötila; polttoainetta ja ohennetta on seoksessa termisesti itsesammuttavassa massasuhteessa; ja ohenteen massasuhde polttoaineeseen nähden on sellainen, että katalyytin läsnäollessa hapetin ja polttoaine 15 palavat adiabaattisessa palamislämpötilassa, joka on mainitulla toimintalämpötila-alueella, tuottaen kuumennettua virtaavaa käyttöainetta.

Keksintö ymmärretään paremmin seuraavasta sen suositeltavien suoritusmuotojen kuvauksesta viitattaessa ohei-20 seen piirustukseen, jossa kuvio 1 on kaaviokuva höyrynkehitysjärjestelmästä, kuvio 2 on poikkileikkaus kuvion 1 esimerkinomaisesta järjestelmässä käytetystä polttokammiosta, kuvio 3 on vaihtoehtoinen höyrynkehitysjärjestelmän 25 suoritusmuoto, kuviot 4 ja 5 käsittävät yhdistetyn poikkileikkaus-kuvan kuvion 3 vaihtoehtoisessa järjestelmässä käytetystä polttokammiosta, kuviot 6 ja 7 ovat poikkileikkauskuvia, jotka on 30 otettu oleellisesti kuvion 4 linjoja 6-6 ja 7-7 pitkin, kuvio 8 on kaaviokuva esimerkinomaisessa järjestelmässä käytetyistä säädöistä, kuviot 9, 10, 11a ja 11b ovat virtauskaavioita vaiheista, jotka on suoritettu esimerkinomaisen höyrynkehitys-35 järjestelmän käytössä, kuviot 12 ja 13 ovat käyriä, jotka ovat hyödyllisiä

II

3 75593 ymmärrettäessä esimerkinomaisten järjestelmien toimintaa ja ohjausta, kuvio 14 on edustava ruiskutuskäyrä typpikaasun paineistetulle ruiskuttamiselle raskasöljyä sisältävään muodostumaan, 5 kuviot 15 ja 16 ovat maksimaalisen palamistason käy riä erilaisille polttoaineseoksille polttokammiota varten, joka on varustettu eri kokoa olevilla katalyyteillä kuvion 15 käyrän ollessa sovitettu kuvion 14 ruiskutuskäyrään, kuvio 17 on suurennettu lohko kuviossa 18 esitetys-10 tä käyrästä esittäen limittyvät polttokammion toiminta- alueet polttoaineseoksille, joissa on erilaiset vesirpolt-toaine-massasuhteet.

Kuten kuvioissa on havainnoillistamistarkoituksessa esitetty, esillä oleva keksintö on toteutettu kattilatto-15 massa höyrygeneraattorissa, jollaista voidaan käyttää pet-rokemiallisessa teollisuudessa öljyn talteenoton kohottamiseksi. On kuitenkin ymmärrettävä, että esillä olevaa keksintöä ei ole rajattu käyttöön höyryn tuottamisessa öljyn talteenoton kohottamiseksi, vaan sitä voidaan käyttää oleelli-20 sesti missä tahansa olosuhteissa, kun halutaan kuumentaa virtaavaa ainetta polttoaineen palamisella, kuten tehtäessä kuumennettua virtaavaa käyttöainetta tai käsiteltäessä virtaavaa ainetta muita tarkoituksia varten. Höyryn tai minkä tahansa muun kuumennetun virtaavan käyttöääneen tuotantome-25 netelmän on suotavaa olla sekä mekaanisesti että termisesti tehokas, jotta voidaan suorittaa suurin määrä työtä pienimmillä kustannuksilla. On myös toivottavaa, että virtaavan käyttöaineen valmistusprosessissa vältetään vauriot ympäristölle.

30 Esillä oleva keksintö tuo esiin ainutlaatuisen polt- toaineseoksen ja uuden polttokammiojärjestelmän 10, johon sisältyy uusi polttokammio 11, jotka kaikki myötävaikuttavat tehokkaampaan saasteettomaan kuumennetun virtaavan käyttöaineen tuotantoon suhteellisen alhaisilla polttolämpötiloilla. 35 Näitä tarkoituksia varten pplttoaineseos poltetaan katalyyt-tisesti uudella tavalla ohjatusti polttokammiossa virtaavan 4 75593 käyttöaineen tuottamiseksi. Erityisesti ajateltu polttoai-neseos on seos, joka koostuu ohenteesta, kuten vesi, ja hiilipitoisesta polttoaineesta, jotka on sekoitettu termisesti itsesammuvassa massasuhteessa. Veden määrä tässä 5 seoksessa riippuu ainakin osittain polttoaineseoksen polt-toaineosan lämpösisällöstä polttoaineseoksen palamislämpö-tilan säätämiseksi, kun se poltetaan polttokammion 11 katalyyttisessä palamisvyöhykkeessä 13 (katso kuvio 2). Erityisesti palamislämpötila pidetään ennalta suunnitellulla 10 matalalla lämpötila-alueella. Lisäksi on muodostettu säätö varmistamaan hapettimen oleellisesti stökiömetristen määrien jakelu katalyyttiin sekoitettavaksi polttoaineeseen muodostamaan polttoseos, joka kulkee katalyytin 12 yli palamisvyöhykkeessä 13. Edullisesti korkea ohenne/polttoaine-15 suhde polttoaineseoksessa pitää seoksen teoreettisen adia-baattisen liekin lämpötilan alhaisena niin, että palamis-lämpötila myös on alhainen, jolloin vältetään termisten typpioksidien ja katalyytin stabiilisuusongelmien muodostuminen, jotka muutoin liittyvät korkealämpötilaiseen palami-20 seen. Lisäksi polttoaineseoksen katalyyttinen palaminen välttää noki- ja hiilimonoksidiongelmat, jotka tavallisesti liittyvät termiseen palamiseen, ja palamisen ollessa oleellisesti stökiömetristä vaaditaan vähemmän tehoa hapettimen syöttämiseen polttokammioon. Lisäksi tällä tavoin tuotettu 25 virtaava käyttöaine on oleellisesti hapetonta ja on siten vähemmän syövyttävää kuin termiset palamistuotteet.

Tässä on esitetty kaksi esillä olevan keksinnön esimerkinomaista suoritusmuotoa ja ne liittyvät molemmat höyryn käyttöön öljyn talteenoton kohottamiseksi. Ensin kuvat-30 tava suoritusmuoto (kuviot 1 ja 2) esittää polttokammion 10 sijoitusta maanpinnalle, kuten käsiteltävän lähteen päähän. Vaikka tämän ensimmäisen suoritusmuodon järjestelmä esittää vain yhden lähteen käsittelyä, järjestelmä voitaisiin helposti sovittaa keskitettyyn järjestelmään, joka on kytketty 35 käsittelemään useita lähteitä samanaikaisesti. Toinen suoritusmuoto, joka on aiottu käytettäväksi reiän pohjalla on

II

5 75593 kuvioissa 3 ja 4, jolloin sen osat, jotka vastaavat ensimmäisessä suoritusmuodossa kuvattuja osia, on merkitty samoilla mutta pilkuilla varustetuilla viitenumeroilla. Polt-toaineseos ja säädöt näille kahdelle eri suoritusmuodolle 5 ovat oleellisesti identtiset. Vastaavasti seuraava selitys rajoittuu lyhyyden vuoksi ensisijaisesti vain toiseen versioon näiden kahden järjestelmän välisten erojen ollessa esitettyinä silloin kun se on tarpeen. On ymmärrettävää, että näiden kahden järjestelmän samanlaisiin komponentteihin 10 liittyvä perusselitys on sama.

Kuten on esitetty kuviossa 1, esillä olevan keksinnön järjestelmän ensimmäinen suoritusmuoto sisältää sekoit-timen 14, jossa mekaanisesti sekoitetaan vesi lähteestä 15 ja polttoöljy lähteestä 16 lasketussa massasuhteessa syötet-15 täväksi homogenoijaan 17. Homogenoija muodostaa polttoaine-seoksen emulsioksi syötettäväksi linjan 19 kautta polttokam-mioon 11 palamista varten. Ilma, joka sisältää stökiömetri-siä määriä happea syötetään toisen linjan 20 kautta poltto-kammioon 11 kompressorin 21 avulla, jota käyttää voimakone 20 23. Polttokammion sisällä (katso kuvio 2) emulgoitu poltto- aineseos ja ilma sekoitetaan välittömästi yhteen sisääntulo-kammiossa 24 muodostamaan polttoseos ennen virtausta poltto-kammion palamisvyöhykkeeseen 13. Katalyytin 12 läsnäollessa polttoaineseokseen sisältyvä hiilipitoinen polttoaine polte-25 taan kuumentaen suoraan siinä olevaa vettä, niin että muodostuu kuumennettu virtaava aine, joka koostuu tulistetusta höyrystä ja palamistuotteista. Katalyytin ohi kuljettuaan kuumennettu virtaava aine virtaa purkauskammioon 25, jossa siihen ruiskutetaan lisää vettä lähteestä 15 sen jäähdyttä-30 miseksi ennen sen poistumista polttokammiosta. Purkauskam- miosta kuumennettu virtaava käyttöaine (höyry) poistuu polttokammiosta ulostulosta 26, joka on yhdistetty putkitukseen 35, joka johtaa lähteeseen. Reiän pohjalla tiiviste 34 sulkee putken ja lähteen kotelon 33 sisätilan väliin ja putki 35 ulottuu tiivisteen läpi suuttimeen 32, joka on erityisesti suunniteltu höyryn suuntaamiseen ulospäin öljyä sisältävään muodostumaan kotelossa olevan rei'tyksen läpi.

6 75593 Tässä suutin käsittää sarjan katkaistun kartion muotoisia lohkoja 32a, joita pitävät yhdessä kulmassa toistensa suhteen sijaitsevat rivat 32b. Edullisesti vierekkäisten lohkojen seinien välinen tila on muodostettu dif-5 fuusorialueiksi ottamaan talteen ainakin osa höyryn dynaamisesta paineesta niin, että avustetaan muodostuman luonnollisen paineen voittamisessa, joka vastustaa höyryn virtausta muodostumaan. Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa linjan 20 kautta kompressoriin 21 tulevaa ilmaa kierrä-10 tetään renkaan 18 läpi, joka ympäröi putkisarjaa tiivisteen 24 yläpuolella ilman esilämmittämiseksi jossain määrin ennen sen saapumista kompressoriin, jotta saadaan talteen osa lämmöstä, joka muutoin voisi mennä hukkaan säteilynä putkisarjasta 35 kohti lähteen koteloa 33. Kotelon päällä 15 ulostulolinja 22 kompressorista ulottuu lähteeseen lähteen pään läpi linjan avoimen alapään 37 sijaitessa juuri tiivisteen 34 yläpuolella. Ilma kompressorista poistuu linjan alapäästä 37 ja virtaa ylöspäin renkaan 18 sisässä pois-tuakseen lähteestä lähteen päässä olevan yläulostuloaukon 20 39 läpi yhdistyen polttokammion sisääntulolinjaan 20. Esil lä olevan keksinnön mukaisessa reiän pohjalle sijoitettavassa versiossa (katso kuviot 3 ja 4) kompressorin 20' yhdistyy lähteen päässä putkisarjän 35' yläpäähän polttokammioon 11' ollessa yhdistetty putkisarjan alapäähän juuri tiivisteen 25 34' yläpuolella.

Sekä vesi/polttoainesuhteen polttoaineseoksessa että polttoaineseos/ilmasuhteen saattamiseksi stökiömetriseksi polttokammioon on muodostettu ohjausanturit (kuvio 2), joihin sisältyy lämpötila-anturit TS1, TS2 ja TS3 ja happian-30 turi OS. Lämpötila-anturit TS1, TS2 ja TS3 on sijoitettu vastaavasti sisääntulokammioon 24, purkauskammioon 25 ennen veden jälkiruiskutusta ja purkauskammioon 25 veden jäl-kiruiskutuksen alapuolelle samalla kun happianturi OS on sijoitettu purkauskammioon. Tämän järjestelyn kaaviokuva on 35 esitetty kuviossa 8, jossa ohjausanturien signaalit käsitellään tietokoneessa 27 ja jälkimmäistä käytetään ohjaamaan 7 7 E 5 9 3 kompressorin 21 polttokammioon syöttämän ilman määrää, pumppuja 29 ja 30 syötettäessä suhteelliset määrät vettä ja polttoainetta homogenoijaan 17 ja jälkiruiskutusvesi-pumpun 31 syöttämän veden määrää.

5 Kuten on aiemmin mainitut, keksinnön mukaisella me netelmällä saavutetaan useita merkittäviä etuja. Saavutetaan korkea terminen hyötysuhde, järjestelmän komponenttien mekaaninen hyötysuhde kasvaa ja toteutetaan oleellisesti saasteeton höyryntuotanto alhaisilla palamislämpötiloilla, 10 kaikki polttoaineseoksella, joka ei pala termisesti tavanomaisissa olosuhteissa. Lisäksi polttoaineseoksen käyttö johtaa kattilattomaan höyryntuotantoon kuumentamalla vesi suoraan seoksessa lämmöllä, jonka on kehittänyt seoksessa olevan polttoaineen palaminen. Tässä ajatellun yhden poltto-15 aineseoksen, joka käsittää vesi/polttoainemassasuhteen 5,2:1 deionisoitua vettä ja polttoöljyä numero kaksi varten, ja stökiömetrisen ilmamäärän noin 2430 scfm kulkiessa katalyytin 12 yli, katalyyttinen polttoaineen palaminen tuottaa adiabaattisen liekin lämpötilan noin 926,7°C kun ei käytetä 20 esilämmitystä ulkopuolisesta lähteestä. Muut hiilipitoiset polttoaineet, joita voidaan käyttää tuottamaan hyväksyttävä polttoaineseos, sisältävät edullisesti ne korkeaviskoosi-set öljyt, joilla on vain rajoitettua käyttöä polttoöljyinä. Eräässä aikaisemmassa kokeessa tislattu raakaöljy, erityises-25 ti noin 13°API:n Kern Riverin raskas polttoöljy muodostettiin emulsioksi veden kanssa ja poltettiin katalyyttisesti kuumentamaan suoraan emulsiossa oleva vesi tuottamaan lopulta höyryä lämpötilaltaan 821°C hiilen muutoshyötysuhteella 99,7 %. Tässä kokeessa höyryn muodossa tuotetun, palamistuot-30 teet sisältävän veden massasuhde poltettuun polttoaineeseen oli 14:1.

Vaikka höyry ehkä on kaikkein toivottavin esillä olevan keksinnön mukaisesti tuotettu virtaava käyttöaine, on ymmärrettävä, että siihen sisältyvä keksinnöllinen ajatus ulot-. 35 tuu ohenteen suoraan kuumentamiseen alunperin ohenteen kans sa sekoitetun hiilipitoisen polttoaineen palamisen tulokse- 8 75593 na. Ne ohenteen tyypilliset ominaisuudet, jotka ovat tärkeitä ovat, että ohenteella on korkea lämpökapasiteetti, että se on palamaton, että se on käyttökelpoinen työn suorituksessa, ja että se antaa polttoaineseokselle teoreetti-5 sen adiabaattisen liekin lämpötilan, joka on katalyytin ylemmän lämpötilastabiilisuusrajän alapuolella. Jälkimmäinen on luonnollisesti tärkeää estämään katalyytin tai sen kantajan sintrautuminen, sulaminen tai höyrystyminen seoksen polttoaineosan palamisen aikana kehittyvän lämmön johdosta. 10 Korkean lämpökapasiteetin omaaminen on tärkeää termisen tehokkuuden näkökannalta siinä, että suhteellisesti enemmän lämpöä vaaditaan nostamaan ohenteen lämpötila yhden asteen muiden samanmassaisten aineiden yläpuolelle. Tässä mitä tahansa lämpökapasiteettia, joka on yleisesti sama tai korke-15 ampi kuin veden, voidaan pitää "korkeana lämpökapasiteettina". Lisäksi on suotavaa, että ohenne voi käyttää palamis-lämpöä niin että tapahtuu faasimuutos. Otettaessa huomioon useimmat näistä ominaisuuksista, mutu kemialliset aineet, jotka voivat olla hyväksyttäviä ohenteita, sisältävät hii-20 lidioksidin.

Valittaessa polttoaineseoksen ohenne/polttoainemassa-suhdetta otetaan huomioon sekä polttoaineen palamislämpö että katalyytin 12 ylempi ja alempi lämpöstabiilisuusraja. Katalyytin alempi stabiilisuusraja on tässä se alhainen 25 lämpötila, jossa katalyytti yhä tehokkaasti aikaansaa polttoaineen palamisen. Tämän mukaisesti kullekin katalyytti-tyypille, joka voi soveltua käytettäväksi esimerkinomaisessa polttokammiossa 11, on olemassa jokin hyväksyttävä lämpötila-alue, jossa polttoaine palaa tehokkaasti eikä kata-30 lyytille aiheudu vaurioita. Tältä alueelta valittu lämpötila edustaa siten teoreettista adiabaattista polttoaineseoksen liekinlämpötilaa. Erityisesti ohenteen tai veden, jota on ajateltu edullisessa suoritusmuodossa, suhde polttoaineeseen on asetettu palamislämmön perusteella (sen lämpömäärän 35 perusteella, joka teoreettisesti vapautuu polttoaineen palaessa) ja on sellainen, että lämpöä vapautuu määrä, joka

II

9 75593 tarvitaan kuumentamaan sekä ohenne että palamistuotteet edellä mainittuun valittuun lämpötilaan. Tämä lämpötila on luonnollisesti valittu maksimoimaan virtaavan käyttöaineen suorittama hyödyllinen työ, joka käyttöaine on tuotettu 5 polttokammiossa 11, jolle on annettu olosuhteet, joissa käyttöaineen täytyy toimia. Lyhyemmin ilmaistuna ohenteen suhde polttoaineeseen on sama kuin ohenteen lämpökapasiteetin ja palamistuotteiden lämpökapasiteetin suhde polttokammiossa käytetyn polttoaineiden palamislämpöön.

10 Järjestelmä polttoaineseoksen syöttämiseksi poltto- kammioon 11 on esitetty kaaviollisesti kuviossa 1 polttoaineen massasuhteen säätämiseen käytettyjen säätöjen ollessa esitettyinä kuviossa 8. Vaikka kuvioissa 1 ja 8 esitetty järjestelmä esittää sen eri komponenttien olevan yhdistet-15 tyinä suoraan toisiinsa tulisi huomata, että joidenkin näiden komponenttien suorittamat funktiot voidaan suorittaa kaukana polttokammiosta 11 olevassa paikassa.

Erityisesti esimerkinomaisen järjestelmän 10 vesilähde on kytketty linjalla 40 deionisoijaan 41 epäpuhtauksien 20 poistamiseksi vedestä, joka voi muutoin olla pilaantunutta tai sokaista katalyytin 12. Deionisoijasta linja 40 yhdistyy varastosäiliöön 43, josta deionisoitu vesi voidaan vetää pumpuilla 29 ja 31 syötettäväksi lopulta polttokammioon 11. Pumppu 29 yhdistyy suoraan sekoittimeen 14 linjan 40 25 kautta ja haaralinja 44 yhdistää sekoittimen polttoainepumppuun 30, jotta sekoitin voi vastaanottaa polttoaineen polt-toainelähteestä 16. Deionisoitu vesi ja polttoaine syötetään sekoittimeen 14 suhteellisina määrinä, jotka muodostavat seoksen, jonka suhteelliset osuudet ovat samat kuin yl-30 lä mainittu termisesti itsesammuva massasuhde. Sekoittimes-sa nämä kaksi nestettä sekoitetaan yhteen syötettäväksi ulostulolinjän 45 läpi homogenoijaan 17, jossa nämä kaksi nestettä sekoitetaan perusteellisesti emulsioksi sekoitus-prosessin saattamiseksi loppuun. Homogenoijasta seosemulsio 35 siirretään välivarastosäiliöön 48 linjan 46 ja pumpun 47 kautta, joka yhdistyy jälkimmäiseen säiliöön muodostaen 10 755 93 välineet, joilla emulsio tai polttoaineseos voidaan syöttää ohjattuina määrinä linjan 19 kautta, joka yhdistyy polttokammioon 11.

Vaikka esillä olevan keksinnön edullinen suoritus-5 muoto käsittää järjestelmän 10, jossa polttoaineseos muodostetaan emulsioksi, joka syötetään ilman oleellista viivettä polttoaineen polttamiseksi, niin tapauksissa, joissa halutaan suurempi emulsion pysyvyys, voidaan käyttää erilaisia kemiallisia stabilointiaineita mukaanlukien yksi tai 10 useampia ionittomia pinta-aktiivisia aineita ja haluttaessa sidonta-ainetta estämään emulsion murtuminen. Yllä mainitussa Kern Riverin raskasöljyssä käytettiin pinta-aktiivisia aineita "NEODOL 91-2,5" ja NEODOL 23-6,5", joita valmistaa Shell Oil Company, yhdessä butyylikarbitolin kanssa. Toisis-15 sa yhteyksissä, kun polttokammion 11 sisääntulokammiossa 24 on sopivat suuttimet, vesi ja polttoaine voidaan ruiskuttaa suuttimista tavalla, joka on riittävä muodostamaan kelvollinen veden, polttoaineen ja ilman seos, jotta katalyytti 12 toimii kunnolla. Tämän jälkimmäistä tyyppiä olevan järjeste-20 lyn yhteydessä homogenoijän 17 tarve voidaan välttää.

Polttoaineseoksen polttamiseksi polttokammiossa 11 happi syötetään kompressorin 21 linjan 20 läpi polttokammion 11 syöttämän ilman mukana. Erityisesti kompressori vetää sisään ilmaa ilmakehästä sisääntulon 49 läpi ja pumppaa 25 korkeapaineista ilmaa polttokammioon linjan 22, renkaan 18 ja linjan 20 kautta. Polttokammiossa linja 20 yhdistyy si-sääntulokammioon 24 kotelon 51 läpi ja polttoaineseos syötetään linjan 19 läpi. Jälkimmäinen yhdistyy koteloon sisääntuloput-ken 42 kautta (katso kuvio 2), joka puolestaan on yhteydessä 30 sisääntulokammion 24 kanssa polttokammion kotelossa 51 olevien aukkojen 50 läpi. Ennen putkea 42 linjan 19 sisässä käytetään paineenrajoitusventtiiliä 66 estämään emulsion valuminen katalyyttiin ennenkuin toiminnalliset painetasot on saavutettu. Vastaavasti takaiskuventtiili 64 on sijoitettu 35 linjaan 20 estämään ilmaa virtaamasta sisääntulokammioon 24 ennenkuin toiminnalliset painetasot on saavutettu. Sisääntu-

II

n 75593 lokammion 24 sisällä polttoaineseoksen ruiskutussuutin 65 on kiinnitetty kotelon sisäpuolelle kunkin aukon 50 ympärille ja niiden suuttimien kautta emulsio ruiskutetaan si-sääntulokammioon 24 polttoaineseoksen sekoittamiseksi lä-5 pikotaisin ilman kanssa polttoseoksen muodostamiseksi. Polttoseos virtaa sitten keraamisen lämpösuojan 52 läpi. Lämpösuojaa seuraa nikrominen kuumennuselementti 58 aloi-tuspolttoaineseoksen palamisen aloittamiseksi lähteen päähän sijoitetussa järjestelmässä. Reiän pohjalle sijoitetus-10 sa versiossa polttoseos virtaa myös sähköisen käynnistysele-mentin 95 ohi (katso kuvio 4) ennen virtaamista katalyytin 12 läpi polttoaineen polttamiseksi. Sekä pinnalle sijoitetussa generaattorissa että reiän pohjalle sijoitetussa generaattorissa katalyytti 12 on asteettainen kennorakenne, 15 joka koostuu palladiumista yhdessä alumiinilla olevan platinan kanssa, joiden kantajana on esimerkiksi kordieriitti tai sen kaltainen aine, ja se toimii lämpötilassa, joka on alle dieselöljyn numero 2 termisen palamislämpötilan.

Kuten on erityisesti esitetty kuviossa 2, katalyytti 20 12 polttokammiossa 11 on muodoltaan yleisesti sylinterimäi- nen ja sitä kannattavat polttokammion kotelossa 51 sarjat samankeskisiä sylinterimäisiä elimiä, joihin sisältyy lämpö-eristävä kuitumattomuhvi, joka ympäröi katalyyttiä katalyytin tukemiseksi oleellista säteettäissuuntaista liikettä 25 vastaan samalla kuitenkin sallien lämpölaajenemisen tai supistumisen. Muhvin ulkopuolella on yksiosainen kannatusputki 54, joka alapää 55 tukeutuu tukirenkaaseen 56, jota pidetään pitkittäin kotelossa säteettäisten tukiulokkeiden 57 avulla, jotka on muodostettu yhtenäisiksi polttokammion kotelon 30 kanssa ja ne ulkonevat siitä sisäänpäin. Sisäänpäin ulottuvat tukilaipat 59, jotka on muodostettu yhtenäisiksi kanna-tusputken sisäpuolen kanssa pohjautuvat katalyytin pohjaken-non 60 alapäähän jälkimmäisen kannattamiseksi pystysuunnassa kotelossa 51. Kannatusputken 54 yläpäässä bellvillelukko-35 rengas 63 asettuu uraan sallimaan kennorakenteen laajenemisen ja supistumisen muodostaen kuitenkin pystysuuntaisen kannatuksen.

12 7 5593

Kun polttoaine poltetaan katalyyttisesti, niin katalyytille saapuvan polttoseoksen lämpötilan täytyy olla kyllin korkea, jota ainakin osa seoksen polttoaineesta on höyrystynyt niin, että hapettumisreaktio voi tapahtua. Tämä 5 olettaen, että katalyytin lämpötila on lähellä sen toimin-talämpötilaa niin, että höyrystynyt polttoaine palaa aikaansaaden siten polttoseoksen jäljellä olevan polttoaineen höyrystymisen ja palamisen. Siten on suotavaa esilämmittää joko polttoaineseosta tai ilmaa tai katalyyttiä, jotta ai-10 kaansaadaan lämpötilatasot, joissa katalyyttisen palamisen halutaan tapahtuvan.

Esillä olevan keksinnön yhden edullisen piirteen mukaan esiläimnitys aikaansaadaan käyttämällä osaa palamisen aikana kehitetystä lämmöstä. Tätä tarkoitusta varten on 15 polttokammioon muodostettu laite sisääntulo- ja ulostulo- kammioiden 24 ja 25 väliin johtamaan osa polttoaineen pala-mislämmöstä ainakin yhteen polttoseoksen komponenttiin niin, että esilämmitetään katalyyttiin 12 saapuvia aineita. Edullisesti tämä rakenne muodostaa riittävän esilämmityksen riit-20 tävän polttoainemäärän höyrystämiseksi pitämään yllä normaalia katalyyttistä polttoaineseoksen palamista ilman, että tarvitaan lämpöä jostakin ulkopuolisesta lähteestä. Lisäksi tämä sallii raskaampien öljyjen käytön polttoseoksessa, koska tällaisten öljyjen viskositeetti alenee ja niiden höyryn-25 paineet kasvavat lämpötilan noustessa.

Esillä olevassa tapauksessa laite esilämmön syöttämiseksi polttoseokseen ennen sen saapumista katalyyttiin 12 sisältää neljä kulmaan toistensa suhteen sijoitettua putkea 67, jotka ovat yhteydessä polttokammion si-30 sääntulojen ja purkauskammioiden 24 ja 25 välillä (katso kuvio 2). Putket on sijoitettu polttokammion kotelon 51 sisään kotelon sisäseinän ja katalyytin kannatusputken 54 ulkopinnan väliin. Kunkin putken 67 vastakkaiset pää-tyosat 69, 70 on taivutettu ulottumaan yleisesti säteet-35 täisesti sisäänpäin alempien päätyosien 69 ollessa myös levitettyinä ylöspäin niin, että kuumat palokaasut purkaus-

II

13 75593 kammiosta 25 voivat ensin virrata alaspäin ja sitten sä-teettäisesti ulospäin putken läpi. Sen jälkeen jonkin verran höyryä sisältävät kuumat palokaasut virtaavat ylöspäin putken läpi ja virtaavat niiden yläpääosissa 70 säteettäi-5 sesti sisäänpäin sekoittuakseen polttoaineseokseen ja ilmaan sisääntulokammiossa 24. Lämpö tässä purkautuvassa virtaavassa aineessa on siten tarvittava lämpö aineiden lämpötilan kohottamiseksi sisääntulokammiossa tuloksena olevan polttoseok-sen lämpötilan kohottamiseksi katalyyttiseen välittömään 10 syttymislämpötilaan. Virtausputkien lukumäärä, sisähalkai- sija ja sisääntulon suunnittelu ainakin jossain määrin määrää tason, jolla lämpöä voidaan siirtää purkauskammiosta takaisin sisääntulokammioon.

Tämä ainutlaatuinen esilämmitysrakenne perustuu sii-15 hen, minkä uskotaan olevan palamistuotteiden (höyry ja kuumat kaasut) luonnollinen paineenlisäys katalyytin 12 läpi kulkevan ainevirran paineen yli lämmön ajamiseksi takaisin sisääntulokammioon 24. Tämä voidaan selittää täydellisemmin tarkastelemalla polttokammion 11 lämpötilaprofiilia (katso 20 kuvio 12). Koska vakiotilavuuksisen kaasun lämpötilaprofii-li voidaan muuttaa suoraan dynaamiseksi paineprofiiliksi, voidaan nähdä, että katalyytin läpi kulkevan ainevirran lämpötila kohoaa palamisen tapahtuessa. Kuten profiilissa on esitetty, ainevirran lämpötila T^g nousee kevyesti ja sit-25 ten laskee, kun emulsio kulkee ruiskutussuuttimien 65 läpi, jotka on sijoitettu pisteeseen A lämpötilaprofiilissa. Takaisin syötetty lämpö F saapuu profiilin pisteeseen B estämään lämpötilaa putoamasta enempää äkillisen paineenpudotuk-sen johdosta, kun polttoaineseos ruiskutetaan suuttimista.

30 Piste C profiililla osoittaa katalyyttisen palamisen alun, joka on suoritettu loppuun juuri ennen pistettä D. Katalyytin 12 alueella sen läpi virtaavan ainevirran lämpötila ensin kasvaa terävästi ja sitten tasoittuu, kun ainevirran polttoaine on palanut loppuun. Pisteessä E vettä ruiskute-35 taan kuumennettuihin palamistuotteisiin ja katalyytin jättävään tulistettuun höyryyn tämän virtaavan aineseoksen lämpö- 14 755 93 tilan laskemiseksi ennen työn suorittamista. Vaikka edeltävän järjestelyn polttoseoksen suoraksi kuumentamiseksi ennen sen saapumista katalyyttiin katsotaan olevan erityisen käyttökelpoinen esimerkinmukaisessa polttokammiossa, 5 muut esilämmitysmenetelmät, kuten epäsuora polttoseoksen kosketus pakokaasuihin (kuten lämmönvaihtimen kautta) tai lämmitys sähköisillä esilämmittimillä, voivat myös olla hyväksyttäviä esilämmitysmenetelmiä. Lisäksi havaitaan, että polttoseos absorboi osan lämpösuojan 52 absorboimasta 10 säteilylämmöstä, kun se kulkee suojan läpi, ja avustaa siten myös paloseoksen esilämmitystä.

Veden ruiskuttamiseksi palamisen jälkeen kuumennettuun ainevirtaan, jonka polttokammio 11 on tuottanut, ve-densyöttölinja 71 (katso kuviot 1 ja 2) on yhdistetty kote-15 lon 51 pään 73 läpi ja se ulottuu purkauskammioon 25. Linjan suutinpää 74 suuntaa veden katalyytin 12 jälkeen kuumennetun ainevirran virtaustielle. Ruiskutusveden syöttämiseksi polttokammioon pumppu 31 on yhteydessä deionisoidun veden varastosäiliöön 43 ja kierrättää tätä viileämpää vettä 20 silmukoiden 74 ja 75 läpi, jotka ovat yhteydessä lämmönvaih-timiin 76 ja 77 voimakoneessa ja kompressorissa, sen lämmön absorboimiseksi, joka muutoin häviäisi järjestelmästä näiden kahden laitteen toimiessa. Tämä vesi syötetään linjan 71 läpi polttokammioon jäähdyttämään jälkiruiskutuksella 25 katalyytin jättävää tulistettua höyryä.

Esillä olevan keksinnön toisen tärkeän piirteen mukaan ohenteen tai veden suhteellista massavirtaa polttoaineeseen nähden säädetään siten, että saadaan polttoaineseos, joka tässä on seos, jonka teoreettinen adiabaattinen liekin-30 lämpötila katalyyttistä palamista varten on katalyytin sam-mumislämpötilan yläpuolella ja katalyytin ja sen kannattimen ylemmän stabiilisuusrajalämpötilan alapuolella. Näitä tarkoituksia varten esimerkin mukainen järjestelmä sisältää anturivälineet, joihin sisältyy lämpötila-anturi TS2 kata-35 lyytin 12 jättävän kuumennetun ainevirtauksen lämpötilan määrittämiseksi ja ohjausvälineet, jotka reagoivat tällai- is 755 9 3 seen anturiin. Ohjausvälineet säätävät paloseoksen ohenteen ja polttoaineen osuuksia niin, että poltettaessa teoreettisella määrällä hapetinta, tuloksena olevan aine-virran lämpötila teoreettisesti on yllä mainittu määrät-5 ty lämpötila. Edullisesti tällä järjestelyllä polttokam-mion terminen hyötysuhde maksimoidaan ja muutoin liiallisesta pumppauksesta aiheutuvat häiriöt mekaanisessa tehossa minimoidaan.

Esillä olevassa tapauksessa kaaviollinen esitys esi-10 merkinomaisista järjestelmän säädöistä on esitetty kuviossa 8 ja se sisältää lämpöparit TS1, TS2 ja TS3 ilmaisemaan katalyytin lämpötila TS^ sisääntulokammiossa 24, lämpötila T2 katalyytin 12 ulostulopäässä ennen palamisen jälkeen suoritettavaa veden ruiskutusta ja polttokammiosta 11 pois-15 tuvan höyryn lämpötila T^. Lisäksi purkauskammioon 25 sijoitettu happianturi OS ilmaisee hapen läsnäolon kuumennetussa nestevirrassa ohjaussignaalin muodostamiseksi auttamaan tietokonetta 27 ohjaamaan palamista suhteessa stökiö-metriaan. Erityisesti lämpötiloja T^, T^, ja happisisäl-20 töä edustavia signaaleja käsitellään sopivien vahvistimien 79 ja säätimen 80 avulla ennen niiden saapumista tietokoneeseen. Lämpötilasignaaleja käsitellään suhteessa vertailu-lämpötilaan, joka on muodostettu termistorilla 81 absoluuttisten lämpötilojen saamiseksi. Sen jälkeen sekä lämpötila 25 että happisisältösignaalit syötetään analogia/digitaalimuun-timeen 83 syötettäväksi tietokoneeseen 27 tullakseen ainakin väliaikaisesti varastoiduksi tietokoneeseen datana. Tätä informaatiota yhdessä muun tietokoneeseen tallennetun informaation kanssa käsitellään sitten ulostulosignaalien 30 muodostamiseksi, jotka syötetään digitaali/analogiamuunti-men 84 läpi sopivien ohjaussignaalien muodostamiseksi ohjaamaan virtausta säätäviä laitteita 85, 86, 87, 88 vastaavasti ilmakompressoria 21, emulsiovesipumppua 29, polttoainepumppua 30 ja ruiskutusvesipumppua 31 varten. Koska 35 lämpötilat T^, T2 ja ja kuumennetun ainevirran happi- sisältö voivat vaihdella polttokammion 11 toiminnan kulues- ie 755 9 3 sa, tietokoneeseen 27 syötetty informaatio muuttuu johtaen muutoksiin tietokoneen ulostulosignaaleissa ja vastaavasti ohjaussignaaleissa, jotka ohjaavat polttoseoksen muodostavien polttoaine- ja ilmakomponenttien virtaus-5 osuuksia.

Kuten on esitetty kuvioissa 2 ja 4, lämpöparit TS1, TS2 ja TS3 ja happianturi OS on kytketty johtimilla polt-tokammion 11 kotelon 51 ja säätimen 80 sisältävän laatikon 89 läpi. Lähteen päähän sijoitetussa järjestelmässä 10 kuvioissa 1 ja 2 laatikko 89 on asennettu polttokammion kotelon 51 viereen. Reiän pohjalle sijoitetussa järjestelmässä, joka on esitetty kuvioissa 3 ja 4, eristetty laatikko 89' on hermeettisesti liitetty putkisarjaan 35', joka yhdistyy polttokammion kotelon 51 yläpäähän 73'. Läm-15 pöä johtavat rivat 90, jotka on asennettu laatikon 89' sisään, on yhdistetty putkitukseen 35' siten, että putkituksen läpi virtaavaa ilmaa voidaan käyttää säilyttämään vakiolämpötila laatikon sisällä, jotta termistori 81 voi toimia kunnolla.

20 Osa informaatiosta, joka muodostaa tietokoneen 27 tietokannan on esitetty graafisesti kuviossa 13, joka esittää yleiset polttokammion lämpötilakäyrät vaihtelevilla ilma-polttoainesuhteilla kolmelle eri polttoaineseokselle. Esimerkiksi käyrä I edustaa nestevirran lämpötilaa, joka 25 on tuotettu polttamalla emulsio, jolla on vesi-polttoaine-suhde 5,2 eri ilma-polttoainesuhteilla ja käyrä II edustaa kuumennetun ainevirran lämpötilaa, joka on tuotettu emulsion yhteydessä, jossa veden ja poltoaineen massasuhde on 6,2. Käyrään III liittyvä veden ja polttoaineen suhde on 30 vieläkin korkeampi. Huippulämpötila kullakin käyrällä esiintyy teoreettisesti kun ilman ja polttoaineen suhde on stö-kiömetrinen. Pystysuora linja "S" käyrässä edustaa yleisesti ilman ja polttoaineseoksen stökiömetristä suhdetta. Kuten käyristä voidaan nähdä, palamislämpötila on alhaisempi 35 kuin kyseisellä massasuhteella poltettavan seoksen huippu-lämpötila, kun polttoainetta on ylimäärin ilmamäärään näh-

II

17 755 9 3 den (rikas seos). Vastaavasti, jos on ilmaylimäärää, lämpötila putoaa myös. Lisäksi nähdään, että kun polttoaine-seoksen vesisisältö kasvaa huippulämpötila laskee veden absorboidessa osan palamislämmöstä. Vaikka kuviossa 1 esi-5 tetyt käyrät esittävät eri polttoaineseoksia kunkin seoksen polttoaineosan kuumennusputki on sama. Polttoaineille, joilla on erilaiset kuumennusputket, palamislämpötilat samanlaisille seoksen massasuhteille käyttäen tällaisia eri polttoaineita vaihtelevat polttoaineesta toiseen. Vastaa-10 vasti tietokoneen tietokanta on varustettu vertailukelpoisella informaatiolla kutakin käytettävää polttoainetta varten.

Edellä mainitun informaation lisäksi tietokoneen 27 tietokanta on varustettu erityisellä informaatiolla mukaan-15 lukien sen, joka seuraa alustavien käsittelyvaiheiden suorittamista, jotka on suoritettu sen informaation saamiseksi, joka on yksilöllistä kullekin loppukäytölle, jota on ajateltu polttokammion kuumennetulle ulostulovirtaukselle. Esimerkki tällaisesta on esitetty lohkokaaviomuodossa ku-20 viossa 9, jolloin valmistetaan polttokammio käytettäväksi öljyä sisältävän muodostuman höyryhuuhteluun.

Yleisesti ottaen kunkin öljyä sisältävän muodostuman fysikaaliset ominaisuudet ovat ainutlaatuiset ja sellaiset ominaisuudet kuin läpäisevyys, huokoisuus, lujuus, 25 paine ja lämpötila vaikuttavat muodostuman kykyyn vastaanottaa höyryä ja vapauttaa öljyä. Vastaavasti erilaisista öljyä sisältävistä muodostumista voidaan tuottaa tehokkaimmin öljyä ruiskuttamalla höyryä eri virtaustasoilla, paineilla ja lämpötiloilla riippuen muodostuman kyvystä vas-30 taanottaa virtaus ja vastustaa lämpöä ja painetta vaurioitumatta .

Esillä olevan keksinnön yksi tärkeimmistä sovellutuksista on esimerkinomaisen polttokammion 11 käyttö öljyn tuottamiseen öljyä sisältävistä muodostumista, joilla on 35 oleellisesti erilaiset fysikaaliset ominaisuudet, muodostamalla kuumennettu virtaava käyttöaine laajalla lämmönluovu- ib 755 9 3 tustasojen, paineiden ja lämpötilojen alueella niin, että käytetyt olosuhteet parhaiten sopivat muodostuman tarpeisiin tehokasta öljyntuotantoa varten tästä muodostumasta. Lyhyesti tämä johdetaan koestamalla ensin tuotettava muo-5 dostuma haluttujen tuotantoparametrien, kuten paineen, lämmönluovutustason ja lämpötilan määrittämiseksi ja sovittamalla sitten polttokammion ulostulo näihin parametreihin käyttämällä polttokammiota erityisellä uudella tavalla näihin olosuhteisiin sovitetun kuumennetun virtaavan käyttö-10 aineulostulon muodostamiseksi. Aluksi tämä tehdään valitsemalla polttokammion katalyytin koko, joka muodostaa laajimman polttokammion toimintaverhokäyrän tälle muodostumalle haluttujen tuotantoparametrien sisällä. Sitten polttokammion toiminnan aikana ilman, polttoaineen ja ohenteen vir-15 taus voidaan edullisesti sovittaa tarkasti saavuttamaan halutut ulostulo-ominaisuudet, vaikka nämä ominaisuudet voivat muuttua, jos muodostuman ominaisuudet muuttuvat muodostuman läpi aikaansaatujen ainevirtausten vuoksi. Siten esimerkiksi polttokammion lämmönluovutustasoa voidaan säätää 20 muuttamalla hiilipitoisen polttoaineen virtausta katalyytin läpi vaikuttamatta virtaavan käyttöääneen lämpötilaan tekemällä vastaavat muutokset polttokammion läpi virtaavaan ohenteeseen ja ilmaan. Edullisesti tämä voidaan suorittaa oleellisen laajalla lämmönluovutustasojen alueella suhteut-25 tamalla valinnaisesti polttokammion läpi virtaava kokonais-vesimäärä vedeksi, joka lisätään polttoaineeseen polttoaine-seoksen muodostamiseksi, ja vedeksi, joka ruiskutetaan palamisen jälkeen, niin että pidetään polttoseoksen virtaus katalyytin yli tilanopeuksien alueella, jolla tapahtuu poltto-30 aineen tehokas palaminen.

Kun käytetään esimerkin mukaista järjestelmää höyry-huuhtelumenettelyyn, polttokammioon 11 polttoaineen hapetta-miseksi pumpattavan ilman määrä voidaan saada teoreettisesti suorittamalla sen lähteen läpäisevyystutkimus, jonka tu-35 lee vastaanottaa höyry. Edullisesti tämä tehdään käyttämällä typpikaasua, joka voidaan muodostaa korkeapainelähteestä

II

19 755 9 3 (ei esitetty) kehittämään empiirisesti säiliön ruiskutetta-vuuskäyrä, joka on tyypillinen huuhdottavalle muodostumalle. Typpikaasun käyttö on suotavampaa kuin ilman, koska vältetään hapen pakottaminen muodostumaan ja palomahdolli-5 suuden muodostuminen muodostumaan. Ö1jyinsinöörien käyttämät saatavissa olevat laskentatekniikat mahdollistavat typpeä käyttäen saatujen virtaus- ja painetietojen muuttamisen vastaavanlaisiksi tiedoiksi polttokammioilla tuotettua kuumennettua ainevirtausta varten. Tämän jälkimmäisen da-10 tan avulla voidaan kehittää muodostuman teoreettinen ruisku tettavuuskäyrä (katso kuvio 14) polttokammiossa 11 käytettävän katalyytin 12 mittojen valitsemiseksi, jotta polt-tokammiolle saadaan maksimaalinen lämmönluovutustaso ja höyrynvirtaus.

15 Kuten on esitetty kuvioissa 15 ja 16, erikokoiset katalyytit 12 toimivat tehokkaimmin erilaisilla lämmön luo-vutustasoilla ja paineilla. Kuvio 15 esittää edustavan maksimaalinen palamistasokäyrän polttokammiolle A, jossa on yhden kokoinen katalyytti kun taas kuvio 16 esittää toisen 20 edustavan maksimaalisen palamistasokäyrän polttokammiolle B, jolla on toinen katalyyttikoko. Katalyytin fysikaaliset mitat, pääasiassa halkaisija ja pituus, määrittävät näiden maksimaalisten palamistasokäyrien kulun kullekin stökiömet-riselle polttoseokselle samalla kun palamistasot ovat funk-25 tioita polttoaineseoksen massavirtauksesta ja paineesta, jolla polttoseos kulkee katalyytin yli. Näiden käyrien yläpuolinen alue näissä kahdessa kuviossa edustaa sammumisvyö-hykettä, jolla liekinleviämistaso poltettavalle polttoseokselle on vähäisempi kuin polttoseoksen tilanopeus katalyytin 30 läpi. Kussakin kuviossa katkoviivoilla esitetty käyräperhe esittää polttoaineseoksia, joilla on erilaiset veden ja hii-lipitoisen polttoaineen massasuhteet, kuvion 15 käyrän esittäessä edustavan palamisverhokäyrän keskustaa, jonka sisällä erityinen polttoaineseos voidaan polttaa annetulla paineella 35 tietyllä lämmönluovutustasojen ja tilanopeuksien alueella. Maksimaalisen palotasokäyrän edustava lohko on esitetty ku- 20 755 9 3 viossa 17 polttoaineseoksille, joilla on massasuhteet 5:1 ja 6:1 varjostuksen edustaessa alueita, joilla seosten palaminen voi tapahtua. Kuten tästä suurennoksesta voidaan nähdä, palamisalueet näille eri veden ja polttoaineen mas-5 sasuhteille limittyvät keskenään.

Sopivan polttokammion valitsemiseksi tehokasta termistä palamista varten odotetuissa toimintaolosuhteissa, valitaan polttokammio, jonka polttokammion maksimaalinen polttokäyrä lähemmin sopii muodostuman ruiskutettavuuskäy-10 rään. Sovitus suoritetaan, jotta polttokammiolle saadaan laa jin toiminta-alue halutulle virtaukselle ja paineella, jolla höyry on ruiskutettava muodostumaan. Siten edullisesti, kun muodostuman olosuhteet muuttuvat polttokammion toiminnan aikana/ polttokammiota voidaan säätää muutosten kom-15 pensoimiseksi ja muodostaa haluttu ulostulo.

Kun katalyytin 12 sopiva koko on valittu ja katalyytti on asennettu polttokammion koteloon 51, niin poltto-kammio 11 voidaan yhdistää lähteeseen höyryn syöttämiseksi muodostuman höyryhuuhtelua varten. Mutta ennen höyryhuuhte-20 lua suoritetaan taas koe poltettavasta polttoaineesta sen todellisen kuumennusputken määrittämiseksi ja suoritetaan laskelmat sen määrittämiseksi ovatko lämpö ja aineet tasapainossa valitulle paloseokselle käyttäen tätä polttoaine-tarkistusta teoreettisesti polttokammion yli polttokammion 25 toimintalämpötilojen (T2min' T2max^ alueeH-a käyttäen valitun kokoista katalyyttiä. Olettaen, että polttoainetesti on tyydyttävä, informaatio kuten haluttu lämmönluovutustaso, maksimaalinen palamislämpötila, ^max' höyrynpaine syötetään lähtötietoina tietokoneelle 27 käytettäväksi poltto-30 kammion ohjaustoiminnoissa käynnistyksen, sammutuksen ja vakaan toimintatilan aikana. Suoritetaan myös laskelmat polttoaineseoksen massasuhteen, polttoaineilmasuhteen, ruis-kutusveden ja polttoaineen suhteen ja polttoaineseoksen, ilman ja ruiskutusveden vakaan toimintatilan virtaustasojen 35 arvioitujen arvojen saamiseksi.

ti 2i 7 5593 Näistä luvuista virtausta säätävät laitteet 85, 87, 86, 88, jotka vastaavasti liittyvät pumppuihin 29, 30 ja 31 voidaan asettaa muodostamaan haluttu polttoaineen, veden ja ilman virtaustaso polttokammioon. Virtaustasot kai-5 kille näille nesteille määritetään ensin arvioituina funkt-tioina empiirisesti määritetystä typpikaasun virtauksesta muodostumaan. Kun annetaan poltettavan polttoseoksen lämpö-tilatiedot kuviossa 13 esitettyjen käyrien mukaisesti, nämä virtaustasot voidaan sovittaa saamaan teoreettisesti stö-10 kiömetrinen palamislämpötila yllä mainitulla lämpötila- alueella, jota edustavat katalyytin 12 stabiilisuusrajat.

Kun emulsio on valmistettu oikealla veden ja hiili-pitoisen polttoaineen massasuhteella ja polttoaineen ilma ja vedensyöttölinjät 19, 20 ja 71, jotka johtavat poltto-15 kammioon 11, on varattu takaiskupaineeseen, polttokammio on valmis aloittamaan toiminnan. Polttokammion toimintaa edustava lohkokaavio on esitetty yleisesti kuviossa 10 suljetun säätösilmukan vakaata palamista varten (lohko 20, kuvio 10) ollessa esitettynä kuvioissa 11a ja 11b. Suljet-20 tu säätösilmukka palamisen käynnistystä varten (lohko 15, kuvio 10) on oleellisesti sama kuin toimintatilaa varten paitsi, että tietokoneen 27 tietokantainformaatio on tyypillinen erityisesti käytetylle käynnistyspolttoaineelle. Vastaavasti erityinen käynnistyksen ohjaussilmukan selitys 25 on jätetty pois ymmärrettäessä, että se olisi oleellisesti sama kuin seuraavassa kuvattu vakaan tilan toiminta.

Käynnistettäessä (lohko 21) polttoaineen, ilman ja veden syöttölinjoihin 10, 20, 71 muodostetaan ennen sytyttämistä olevat virtaustasot,vastaavasti avataan takaisku-30 venttiilit 66 ja 64 sytytyspolttoaineen ja ilman syötön synnyttämiseksi polttokammioon 11 (lohko 13). Esimerkinomainen järjestelmän pinnalle sijoitettavassa versiossa polttoaineen sytytys (lohko 14) aikaansaadaan käyttämällä sähkövas-tussytytintä 58, joka on sijoitettu katalyytin 12 ylpään 35 yläpuolelle (katso kuvio 2), kun taas reiän pohjalle sijoitettavassa versiossa sytytystulpan 95 käyttö on myös ajatel- 22 75593 tu sähköiseksi käynnistysvälineeksi. Kun sytytyspolttoaine alkaa palaa, sytytyskierron suljettu säätösilmukka (lohkot 15-17) jatkuu kunnes palaminen tulee stabiiliksi. Jos syty-tyspoltto on epästabiili sen jälkeen, kun on annettu riittä-5 västi aikaa stabiilisuuden saavuttamiseksi, uudelleensyty-tysyritys tehdään automaattisesti (katso kuvio 10, lohkot 12-16). Kun stabiilisuus on saavutettu sytytyskierrossa, vakaan toimintatilan polttoainetta polttoaineseosta varten syötetään sisään (lohko 18) ja järjestelmä tuodaan asteet-10 tain vakaan tilan palamistilaan. Kun vakaa palaminen jatkuu polttokammion säätö säilytetään, kuten on esitetty suljetun säätösilmukan ohjausjärjestelmässä, joka on esitetty kuvioissa 11a ja 11b. Suljetussa säätösilmukassa lämpöparit TS1, TS2 ja TS3 havaitsevat lämpötilat sisääntulokammiossa 24, 15 purkauskammiossa 25 ja polttokammion ulostulossa 27 ja tämä informaatio syötetään ja tallennetaan tietokoneeseen 27 (katso kuvio 11a, sivulohko A). Lisäksi informaatiota, kuten polttoaineseoksen, ilman ja ruiskutusveden virtaustasot, tallennetaan tietokoneeseen ja lämpö- ja materiaalitaseet 20 polttokammiojärjestelmälle lasketaan (sivulohko B) käyttäen eodellisia lämpötilatietoja. Kaksi lämpö- ja materiaalitaset-ta lasketaan, toinen koko järjestelmää varten käyttäen todellista ulostulolämpötilaa T^a ja toinen sisäinen tase käyttäen katalyytin purkauslämpötilaa tai palamislämpötilaa Tätä 25 informaatiota käytetään järjestelmän useiden eri antureiden kunnollisen toiminnan varmistamiseksi (sivulohko C). Jos antureiden on havaittu toimivan kunnolla, niin järjestelmän muuttajat (vesivirtaus, polttoainevirtaus ja ilmavirtaus) tarkistetaan, jotta varmistetaan, että ne ovat rajojen sisä-30 puolella (sivulohko F) polttokammion kunnollisen toiminnan varmistamiseksi ilman, että aiheutetaan vaurioita ylittämällä tarkoituksettomasti katalyytin 12 stabiilisuusrajät ja maksimilämpötila ja lämmönluovutustasot, joilla höyry voidaan ruiskuttaa muodostumaan. Jos muuttujat ovat järjestelmän 35 turvarajojen sisäpuolella, tietokone analysoi syötetyt lämpötila- ja nestevirtaustiedot polttokammioon todellisen läm-

II

23 7 5 5 9 3 mönluovutustason laskemiseksi ja vertaa sitä käsiteltävään muodostumaan syötettäväksi haluttuun tasoon (sivulohko G). Jos todellinen lämmönluovutustaso vaatii muuttamista halutun lämmönluovutustason saamiseksi, polttoaineseoksen, il-5 man ja ruiskutusveden virtaustasoja säädetään suhteellisesti ylemmäksi tai alemmaksi, kuten voi olla tarpeen halutun lämmönluovutustason saamiseksi. Kun lämmönluovutustaso on haluttu, suoritetaan todellisen polttokammion purkaman kuumennetun virtaavan käyttöaineen lämpötilan (T2a) vertailu 10 asetuslämpötilaan (T3gp) tällaista ainetta varten. Tämän vertailun tuloksista riippuen kuumennettuun virtaavaan aineeseen ruiskutetun veden määrää joko lisätään tai vähennetään sen todellisen lämpötilan (T3a) saamiseksi joko nousemaan tai laskemaan niin, että se on sama purkauksen asetus-15 lämpötilan kanssa. Halutun asetuslämpötilan saavuttamisen jälkeen todellinen palamislämpötila tarkistetaan tietokoneella sen määrittämiseksi, onko lämpötila T2a katalyytin stabiilisuusrajojen sisällä. Jos niin on, tietokone tarkistaa polttokammion sen määrittämiseksi toimiiko polttokammio 20 oleellisesti stökiömetrisesti. Jos lämpötila T2a vaatii korjausta, niin polttoaineseoksen veden ja polttoaineen massa-suhteeseen tehdään säätö. Koska tämän tyyppisen korjauksen vasteaika voi olla varsin pitkä, informaatio koskien aikaisempia vastaavia korjauksia on tallennettuna tietokoneen 25 tietopankkiin ja se otetaan huomioon tehtäessä muutoksia polttoaineseoksen massasuhteissa niin, että vältetään yli-kompensointi tehtäessä muutoksia veden ja polttoaineen sekoittamisessa emulgoidun polttoaineseoksen tuottamiseksi. Olettaen, että jonkinlainen korjaus tarvitaan, veden pro-30 senttiosuutta polttoaineseoksessa joko lisätään tai vähennetään sopivasti todellisen palamislämpötilan T2a joko nostamiseksi tai laskemiseksi tämän lämpötilan saamiseksi poltto-järjestelmän stabiilisuusrajojen sisään.

Edullisesti tehtäessä muutos polttoaineseoksen veden 35 määrään samansuuruinen, mutta vastakkainen muutos tehdään ruiskutusveden määrään niin, että polttokammion 11 läpi kul- 24 7559 3 kevan veden määrä pysyy samana (sivulohkot K-N). Tuloksena ulostulevan nesteen lämpötila pysyy samana samalla sallien säädön palamislämpötilaan, jotta päästään katalyytin 12 läpi kulkevien ainevirtausten lämpötilaan ja tilanopeuteen, 5 joissa palaminen tapahtuu tehokkaimmin poltettavan polttoaineen määrään nähden.

Esimerkiksi, jos todellisen palamislämpötilan T2a havaitaan olevan liian alhaisen ja millä tahansa aikaisemmin korjatulla polttoaineseoksella on ollut aikaa saavuttaa 10 polttokammio, silloin vähentämällä veden määrää polttoaine-seoksessa ja tekemällä vastaava lisäys ruiskutusveden vesimäärään lämpötilan T2a tulisi nousta ilman vastaavaa muutosta polttokammiosta poistettavien nesteiden lämpötilassa T^a· Jos palamislämpötila T2a oli liian korkea, käänteisin tulok-15 sin päästään palamislämpötilaa laskettaessa lisäämällä veden määrää polttoaineseoksessa ja vähentämällä ruiskutusveden määrää samalla määrällä.

Jotta varmistetaan palaminen stökiömetrisinä määrinä, happianturia OS käytetään havaitsemaan happisisältö (hapen 20 läsnä- tai poissaolo) polttokammion 11 purkauskammion 25 kuumennetuissa nesteissä. Jos happi on läsnä näissä kuumennetuissa nesteissä, polttoaineseosta poltetaan laihasti ja päinvastoin, jos happea ei ole läsnä polttoaineseosta poltetaan joko stökiömetrisesti tai rikkaana seoksena. Stökiömet-25 risen palamisen saavuttamiseksi polttoaineen määrää lisätään tai vähennetään suhteessa polttokammioon syötettävän hapen määrään, kunnes muutos polttoaineen määrässä on merkityksetön siirryttäessä hapen läsnäoloindikaatiosta indikaatioon, että happea ei ole läsnä polttokammion kuumennetussa purkaus-30 virtauksessa. Siten esimerkiksi kuvion 11b lohkon 26 sivu-lohkossa 0-S, jos happea havaitaan olevan läsnä, polttoai-nevirtausta lisätään suhteessa happivirtaukseen tekemällä polttoainelisäys pieninä lisäysmäärinä poltettavaksi poltto-kammioon syötetyllä ilmamäärällä. Sopivan ajanjakson jäl-35 keen, kun polttokammio on annettu reagoida muutokseen polttoaineseoksessa tietokone jälkeen harkitsee tietoa happi-

II

25 755 9 3 antureista sen havaitsemiseksi onko happea läsnä vai ei.

Jos happea on läsnä, tämä sivukierto toistuu lisäten jälleen polttokammioon syötettyä polttoainetta. Kuitenkin, jos happea ei havaita olevan läsnä niin stökiömetrinen ti-5 la on saavutettu ja paloseosta syötetään polttokammioon oleellisesti stökiömetrisinä määrinä. Jos happea havaitaan olevan läsnä ensimmäisessä tilanteessa polttoainesyöttöä vähennetään vähitellen suhteessa happisyöttöön samalla tavoin, kunnes stökiömetria saavutetaan. Vaikka edeltävässä 10 selityksessä stökiömetrinen palaminen aikaansaatiin säätämällä polttoaineen ja hapen suhteellisia määriä, tämä voidaan toteuttaa joko säätämällä polttoainevirtausta suhteessa kiinteään ilmamäärään, kuten on esitetty kuviossa 11b, tai säätämällä ilmavirtausta suhteessa kiinteään polttoai-15 nemäärään.

Kun polttokammio 11 palaa stökiömetrisesti, ohjaus-prosessi kierrättää jatkuvasti laskentaa suljetun säätösil-mukan kautta (lohko 20) stökiömetrisen palamisen säilyttämiseksi halutulla lämmönluovutustasolla ja ulotulolämpötilas-20 sa T3Spf kunnes höyryhuuhtelutoimenpide on suoritettu. Kunkin kierron lopussa, jos toiminta ei ole saanut sulkusignaa-lia (lohko 21), silmukka toistuu, muutoin systeemi sammutetaan .

Vaihtoehtoisena menetelmänä polttoaineseoksen stökiö-25 metrisen palamisen saavuttamiseksi käyttämättä happianturia todellista palamislämpötiala T£a tietylle polttoaineelle voidaan käyttää toissijaisena indikaationa stökiömetrisestä palamisesta. Tässä yhteydessä kuviossa 13 esitettyä ja aikaisemmin selitettyä informaatiota käytetään muuttamaan emul-30 sion virtaustilavuutta suhteessa ilman tilavuuteen, jotta polttokammioon 11 saadaan stökiömetriset määrät ilmaa ja polttoainetta palamista varten. Tarkasteltaessa kuvion 13 käyrää on ymmärrettävää, että yritettäessä saavuttaa käyrän huippulämpötila on tarpeen tietää tapahtuuko palaminen polt-35 toseoksella, joka on joko rikas tai laiha. Jos polttoseos on rikas emulsion suhteellista virtausta suhteessa ilman 26 7 55 9 3 virtaukseen tulisi lisätä, jotta nostettaisiin palamisläm-pötila huippulämpötilaan. Vastaavasti, ensimmäinen tehtävä on määrittää onko olemassa olevan emulsion lämpötila T2a noussut tai laskenut lämpötilan suhteen, joka on aiemmin 5 luettu tietokoneen tietokantaan, vasteena muutokseen emulsion virtaustasossa. Jos lämpötila T2a on kasvanut, silloin emulsion virtausta tulisi lisätä edelleen, jos aikaisemmin lisättiin emulsion virtausta. Näin tapahtuisi, kun poltto-seos on laihaa. Jos lämpötila on noussut vasteena vähennyk-10 seen emulsion virtaustilavuudessa suhteessa ilmaan, niin emulsion virtaustilavuutta tulisi laskea edelleen ja näin tapahtuu seoksen ollessa rikas. Jos toisaalta lämpötila T2a on laskenut ja emulsion virtausta olisi myös aiemmin laskettu, emulsion virtausta tulisi asetella ylöspäin, kos-15 ka nämä olosuhteet osoittaisivat laihaa palamista. Vaihtoehtoisesti jos lämpötila on laskenut ja emulsion virtausta aiemmin lisättiin, emulsion virtausta tulisi laskea, koska nämä olosuhteet osoittaisivat rikasta palamista. Jatkuva lämpötilan tarkkailu ja vastaava seuraavien säätöjen suorit-20 taminen emulsiovirtauksessa suhteessa ilmaan tehdään yhä pienempinä ja pienempinä lisäyksinä emulsion stökiömetris-ten virtaustasojen saavuttamiseksi tietylle polttoaineelle.

Edullisesti tähän asti kuvatun polttokammiojärjestelmän kanssa on ymmärrettävää, että kun muodostuman olo-25 suhteet muuttuvat, polttokammion toiminta voidaan sovittaa automaattisesti rajojen sisällä muodostamaan haluttu lämmön-luovutustaso muodostumaan halutussa lämpötilassa polttaen yhä tehokkaasti. Esimerkiksi olettaen, että kun höyryhuuhto-minen jatkuu jonkin aikaa, muodostuman ruiskutettavuus kas-30 vaa, jolloin polttokammiolla tuotettu käyttöaine virtaa muodostumaan helpommin ja tämän johdosta virtaus katalyytin 12 ohi kasvaa pyrkien siten lisäämään lämmönluovutustasoa muodostumaan. Kuitenkin esimerkin mukaisella polttokammiolla voidaan tehdä säätö lämmönluovutustasoon vähentämällä suh-35 teellistä polttoaineseoksen virtausta, kuten sivulohkoissa G ja H. Tämä voidaan tehdä tiettyyn tasoon asti mille tahan-

II

27 7 5 5 9 3 sa erityiselle veden ja polttoaineen massasuhteelle johtuen polttokammion palamisverhokäyrän leveydestä käyttäen tätä tiettyä polttoaineseosta (katso kuviot 15-17). Jos kuitenkin ruiskutettavuuden lisäys on oleellinen, voidaan 5 vaatia muutos myös polttoaineseoksen massasuhteeseen, jotta poltetaan polttokammion toiminnallisten tilanopeuksien sisällä uusissa ruiskutettavuuden painevaatimuksissa. Tässä yhteydessä voitaisiin odottaa alhaisempaa veden massa-suhdetta polttoaineeseen polttoaineseoksessa, jotta säily-10 tettäisiin oleellisesti sama lämmönluovutustaso muodostumaan alhaisemmalla paineella ja tuloksena voitaisiin tarvita suurempi suhteellinen ruiskutusveden määrä, jotta säilytettäisiin poistolämpötila T3a halutussa asetuslämpöti- lassa T_, 3sp 15 Esillä olevan keksinnön yksityiskohtaisemman piir teen mukaan polttokammiota 11 käynnistettäessä seurataan uutta menettelyä katalyytin 12 saattamiseksi lämpötilaan, jossa polttoseoksen katalyyttinen palaminen voi tapahtua. Tätä tarkoitusta varten samalla kun syötetään sähköenergiaa 20 nikronomisen kuumennuselementin 58 kuumentamiseksi termisesti, poltettavaa käynnistyspolttoainetta syötetään polttokammion sisääntulokammioon 24 ja sytytetään katalyytin lämpötilan saattamiseksi sen syttymislämpötilaan. Tässä käynnistyspolttoaine on tislattu polttoaine sisältäen en-25 simmäisen osan, jolla on alhainen itsesyttyraislämpötila (lohkot 14-18), jota seuraa väliosa (lohko 19), jolla on korkeampi palamislämpötila ja lopuksi polttoseos (lohkot 19 ja 20), jota tavallisesti poltetaan polttokammiossa.

Erityisesti metanolin on ajateltu muodostavan käyn-30 nistyspolttoaineen ensimmäisen osan. Metanolin itsesyttymis-lämpötila on 470°C. Muut sopivat alhaisen itsesyttymislämpö-tilan omaavat polttoaineet, joita voidaan käyttää käynnis-tyspolttoaineen ensimmäisessä osassa sisältävät dietyyli-eetterin, jonka itsesyttymislämpötila on 180°C; normaali-35 oktaanin, itsesyttymislämpötila 240°C; C,1-tetradekeenin, itsesyttymislämpötila 239°C; 2-metyylioktaanin, itsesytty-tymislämpötila 226°C; tai 2-metyylinonaanin, jonka itsesytty- 28 7 5 5 9 3 mislämpötila on 214°C. Käynnistyspolttoaineen keskiosan on ajateltu olevan dieselpolttoainetta tai jotakin muuta raskasta hiilivetyä ja käynnistysnesteen ja poltettavan polt-toaineseoksen seosta. Käynnistyksen aikana tislatun käyn-5 nistyspolttoaineen ensimmäinen osa voidaan polttaa termisesti sekä kuumentamaan katalyyttiä 12 että muodostamaan jonkin verran uudelleenkierrätettävää lämpöä seuraavan polttoaineen esilämmittämiseksi. Kun katalyytin ulostulo-lämpötila T2 saavuttaa katalyytin paloalueen alemman sta-10 biilisuusrajan, katalyytin syttymislämpötila ohitetaan ja polttoseos voidaan syöttää polttokammioon normaalia vakaan tilan palamista varten.

Kuten on esitetty kuviossa 1, käynnistyspolttoaine-pumppu 91 on yhdistetty haaralinjalla 93 polttokammion 11 15 sisääntulolinjaan 19 syöttämään käynnistyspolttoaine polt tokammioon käynnistettäessä. Venttiiliä 94 haaralinjassa valinnaisesti suljetaan ja avataan käynnistyspolttoaineen virtauksen säätämiseksi haaralinjaan, kuten voi olla toivottua järjestelmän käynnistyksen ja sammutuksen aikana.

20 Edullisesti kuumennuselementin 58 toimintaa ohjataan tietokoneella 27 niin, että se on sytytettynä käynnistyksen aikana niin pitkään kuin lämpötila sisääntulokammiossa 24 on metanolin itsesyttymislämpötilan alapuolella.

Sammutettaessa esimerkin mukaista polttojärjestelmää 25 10 seurataan erityistä vaihesarjaa, jotta suojataan katalyyt tiä 12 lämpöshokeilta ja pidetään se kuivana uudelleen käynnistystä varten (katso kuvio 10, lohkot 22-24). Vastaavasti, kun järjestelmää sammutetaan, polttoaineen ja ilman virtaus-tilavuudet säilytetään stökiömetrisinä määrinä samalla kun 30 suuremman vesikonsentraation sisältävää polttoainetta syötetään emulsioon laskien lopulta sisääntulokammioon 24 lämpötilan arviolta katalyytin syttymislämpötilaan. Tämän syttymislämpötilan saavuttamisen jälkeen emulsion virtausta vähennetään yhdessä suhteellisen ilmavirtausmuutoksen kans-35 sa niin, että säilytetään stökiömetria. Kun ilman tilavuus laskee vastaava tilavuus typpeä lähteestä 96 syötetään lin-

II

29 7 5 5 9 3 jaa 20 venttiilin 92 läpi, kunnes paine polttoaineseoslin-jassa 19 putoaa takaiskuventtiilin paineen alapuolelle saaden takaiskuventtiilin 66 sulkeutumaan. Tässä pisteessä ilma korvataan kokonaisuudessaan typellä ja paine linjassa 5 20 säilytetään niin, että työnnetään koko polttoseos si- sääntulokammiosta 24 katalyytin 12 ohi. Kun polttoseos on poistettu, katalyytin ulostulolämpötila alkaa pudota ja kun se putoaa ruiskutusveden määrää vähennetään suhteellisesti. Lopulta ruiskutusvesi katkaistaan, kun saavuttaa 10 halutun polttokammion purkauslämpötilan . Edullisesti reiän pohjalle sijoitetussa versiossa paine polttokammion alapuolella säilytetään takaiskuventtiilillä 98 (katso kuvio 5) suuttimen 32 yläpuolella niin, että estetään lähteestä virtaavien aineiden pääsy polttokammioon 11 sammu-15 tuksen jälkeen.

Edullisesti uudelleenkäynnistystä varten dietyyli-eetteriä tai metanolia oleva käynnistyspanos voidaan ruiskuttaa polttoainelinjaan 19 sopivassa vaiheessa sammutuksen aikana niin, että osa tästä käynnistyspanoksesta kulkee ta-20 kaiskuventtiilin 66 ohi polttokammion 11 sisääntuloon. Jos tätä viimeistä vaihetta noudatetaan, sisääntulolämpötila voi nousta äkillisesti, kun osa käynnistyspanoksesta saapuu sisääntulokammioon 24. Pysäyttämällä nestevirtaus poistoai-nelinjassa 19 tämän äkillisen lämpötilannousun yhteydessä 25 katalyytti voidaan helposti käynnistää uudelleen sillä panoksen osalla, joka pysyy takaiskuventtiilin yläpuolella.

Edellä esitetyn valossa on ymmärrettävää, että esillä oleva keksintö tuo alalle uuden ja erityisen käyttökelpoisen polttojärjestelmän 10, joka sisältää uuden poltto-30 kammion 11, joka on sovitettu toimimaan ainutlaatuisella tavalla kuumennetun virtaavan käyttöaineen tuottamiseksi. Edullisesti käyttöaine voidaan tuottaa tehokkaasti laajalla lämmönluovutustasojen, lämpötilojen ja paineiden alueella niin, että samaa polttokammiota voidaan käyttää laajaa 35 käyttötarkoitusaluetta varten, kuten öljyä sisältävien muodostumien höyryhuuhtelu, joilla muodostumilla on laajasti so 75 59 3 eroavat lähdeominaisuudet. Näitä tarkoituksia varten vir-taavan käyttöääneen kattilaton tuotanto aikaansaadaan polttokammion rakenteella käytettäessä katalyyttiä 12 ensisijaisena polttajana. Edullisesti tätä polttokammiota 5 käytettäessä ohenne sekoitetaan alunperin säädettynä määränä polttoaineeseen ennen polttamista, mikä saa poltto-kammion lämpötilan pysymään selektiivisesti säädetyssä alhaisessa lämpötilassa tehokasta palamista varten. Valittu lisäys ohennetta ruiskutetaan katalyytistä poistuvaan 10 kuumennettuun virtaukseen sen jäähdyttämiseksi käyttökelpoiseen lämpötilaan. Yhdestä käytöstä seuraavaan tai, kun kehittyy muutoksia ulostulovaatimuksiin, ohenteen, polttoaineen ja ilman virtausta voidaan säätää niin, että tuotetaan polttokammion purkausvirtaukselle halutut ominaisuu-15 det.

li

Claims (2)

75593

1. Kuumennetun virtaavan käyttöääneen valmistusmenetelmä, joka käsittää hapettimen, polttoaineen ja palamatto- 5 man ohenteen seoksen muodostamisen ja seoksen polttamisen palamiskatalyytin läsnäollessa, jolla katalyytillä on ylempi ja alempi stabiilisuusrajalämpötila, jotka oleellisesti määräävät sen toimintalämpötila-alueen, tunnettu siitä, että hapetinta ja polttoainetta on läsnä toistensa 10 suhteen oleellisesti stökiömetriset määrät, mainitun seoksen lämpötila on vähintään mainittu alempi stabiilisuusra-jalämpötila; polttoainetta ja ohennetta on seoksessa termisesti itsesammuttavassa massasuhteessa; ja ohenteen massasuhde polttoaineeseen nähden on sellainen, että katalyy-15 tin läsnäollessa hapetin ja polttoaine palavat adiapaatti-sessa palamislämpötilassa, joka on mainitulla toimintaläm-pötila-alueella, tuottaen kuumennettua virtaavaa käyttö-ainetta .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -20 n e t t u siitä, että seos valmistetaan muodostamalla polttoaineen ja ohenteen seos; syöttämällä tämä seos se-koituskammioon; syöttämällä hapetin mainittuun sekoitus-kammioon, ja syöttämällä kuumennettua virtaavaa ainetta aikaisemmasta seoksen palamisesta seoksen sekoituskammioon.