DE2723685A1 - Cracked gas generator for catalytic fuel gasification - with atomised fuel sprays on porous plate upstream of catalyst package - Google Patents
Cracked gas generator for catalytic fuel gasification - with atomised fuel sprays on porous plate upstream of catalyst packageInfo
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Abstract
Description
Spaltgasgenerator zur katalytischen Umsetzung von flüssigemCracked gas generator for the catalytic conversion of liquid
Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas Die Erfindung betrifft einen Spaltgasgenerator zur katalytischen Umsetzung von versprühtem, verdampftem oder vergasten flüssigem Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur in ein Brenngas, wobei der Spaltgasgenerator eine Katalysatorkammer, ein sich trichterförmig auf den Xainer querschnitt erweiterndes Einlaufrohr am einen Ende der Katalysatorkammer, einen in dem Einlaufrohr angeordneten Verteiler, eine den Strömungsquerschnitt in Nähe des erweiterten Einlaufrohrendes ausfüllende, gasdurchlässige Abdeckplatte, eine der Abdeckplatte strömungsmäßig nachgcordnete Katalysatorfüllung und einen Auslaß am anderen Ende der Katalysatorkammer enthält.Oxygen-Containing Gas Fuel The invention relates to a gap gas generator for the catalytic conversion of sprayed, evaporated or gasify liquid fuel with an oxygen-containing gas at increased Temperature in a fuel gas, where the cracked gas generator has a catalyst chamber, an inlet pipe widening in the shape of a funnel to the cross section of the Xainer on one side End of the catalyst chamber, a distributor arranged in the inlet pipe, a gas-permeable filling the flow cross-section in the vicinity of the enlarged inlet pipe end Cover plate, a catalyst filling downstream of the cover plate in terms of flow and an outlet at the other end of the catalyst chamber.
In sogenannten Spaltgasgeneratoren werden versprühte, vergaste oder verdampfte flüssige Kohlenwasserstoffe mit einen sauerstoffhaltigen Gas, beispielsweise Luft oder Abgas, bei erhöhten Temperaturen in ein Kohlenmonoxid, Methan und/oder Wasserstoff enthaltendes Brenngas (Spaltgas) umgesetzt.In so-called gap gas generators are sprayed, gasified or vaporized liquid hydrocarbons with an oxygen-containing gas, for example Air or exhaust gas, at elevated temperatures, into a carbon monoxide, methane and / or Hydrogen-containing fuel gas (cracked gas) implemented.
Dieses Brenngas kann z.B. mit Verbrennungsluft vermischt und in Brennkraftmaschinen oder Brennern eingespeist werden.This fuel gas can, for example, be mixed with combustion air and used in internal combustion engines or burners.
Während z.B. beim Einspeisen von flüssigem Brennstoff in Kraftfahrzeugmotoren die unvollkommene Verdampfung des Brennstoffes und die ungleichmäßige Vermischung alt Verbrennungsluft zu unvollständiger Verbrennung und zur Emission von Schadstoffen führt, wird das Spaltgas weitgehen rückstandslos verbrannt. Da es ferner einer hohe Octanzahl besitzt, kann auch auf Zugabe von Antiklopfmitteln verzichtet werden. Der Gehalt an gesundheitsgefährdenden Stoffen im Abgas von Verbrennungseinrichtungen, insbesondere Brennkraftmaschinen, wird dadurch erheblich gesenkt.While e.g. when feeding liquid fuel into motor vehicle engines the imperfect evaporation of the fuel and the uneven mixing old Combustion air to incomplete combustion and emission of pollutants, the cracked gas is burned largely without residue. There It also has a high octane rating and can also be used with anti-knock agents be waived. The content of hazardous substances in the exhaust gas from incineration facilities, in particular internal combustion engines, is significantly reduced as a result.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 25 58 922.4 ist ein Spaltgasgenerator vorgeschlagen, dessen Katalysatorkammer am einen Ende einen Einlaß mit einen sich trichterförmig auf den Kammerquerschnitt erweiternden Einlaufrohr und am anderen Ende einen Auslaß aufweist, der in den Hohlraum eines die Kammer umgebenden doppelwandigen Mantels mündet und mit einem Auslaßstutzen verbunden ist. In der Nähe des erweiterten Endes des Einlaufrohres ist eine den Kammerquerschnitt ausfüllende gasdurchlässige Abdeckplatte vorgesehen, an die sich in Strönungsrichtung eine Katalysatorfüllung anschließt.In the not previously published German patent application P 25 58 922.4 a gap gas generator is proposed, the catalyst chamber on one End of an inlet with a funnel-shaped widening to the cross-section of the chamber Inlet pipe and at the other end has an outlet which into the cavity of a The double-walled jacket surrounding the chamber opens and has an outlet nozzle connected is. Near the enlarged end of the inlet pipe is one of the Gas-permeable cover plate filling the chamber cross-section is provided to which A catalyst filling follows in the flow direction.
Als Abdeckplatte ist eine poröse Keramikplatte mit einer Vielzahl von gleichmäßig über die Plattenfläche verteilten Durchtrittskanälen vorgeschlagen, wodurch das einlaufende Gemisch aus den umzusetzenden Brennstoff und dem sauerstoffhaltigen Gas über den Kammerquerschnitt verteilt wird. Die Einlauf stoffe, die über die engere Öffnung des Einlaufrohres in den Spaltgasgenerator eingeleitet werden, Bussen nöglichst gleichnäßig Uber den gesamten Kammerquerschnitt verteilt werden, damit die Katalysatorfüllung gleichnaßig ausgelastet wird. Dazu ist vorgeschlagen, ii Einlaufrohr einen geeigneten Verteiler anzuordnen.As a cover plate is a porous ceramic plate with a variety Suggested through channels evenly distributed over the plate surface, whereby the incoming mixture of the fuel to be converted and the oxygen-containing Gas is distributed over the chamber cross-section. The enema substances that are about the tighter Opening of the inlet pipe to be introduced into the gap gas generator, buses if possible be distributed evenly over the entire cross-section of the chamber, so that the catalyst filling is equally busy. For this purpose it is proposed that a suitable ii inlet pipe be used Arrange distributors.
Bin Verteiler flir einen Spaltgasgenerator ist in der deutschen Offenlegungsschrift 24 39 144 beschrieben. Dabei ist in einen an beiden Enden offenen, sich trichterförmig erweiternden Hüllrohr mindestens eine von einer Vielzahl von parallelen Durchtrittskanälen durchsetzte Platte senkrecht zur Hüllrohrachse angeordnet. Parallel zu dieser Platte ist in der erweiterten Öffnung des Hüllrohres eine die Öffnung ausfüllende, ebenfalls von einer Vielzahl paralleler Durchtrittskanäle durchsetzte Abschlußplatte vorgesehen. Zwischen dem Rand der ersten Platte und dem Hüllrohr sind ferner praktisch entlang dem ganzen Plattenrand verlaufende Durchtrittsschlitze vorgesehen.A distributor for a gap gas generator is in the German Offenlegungsschrift 24 39 144. It is funnel-shaped in one that is open at both ends widening cladding tube at least one of a plurality of parallel passage channels interspersed plate arranged perpendicular to the cladding tube axis. Parallel for this plate there is an opening in the enlarged opening of the cladding tube filling, also penetrated by a large number of parallel passages End plate provided. Between the edge of the first plate and the cladding tube are also practically along the entire edge of the plate through slots intended.
Für den Betrieb eines Spaltvergasers sind außer der Katalysatorkammer und einem Verteiler noch weitere Zusatzeinrichtungen nötig, z.B. eine Startvorrichtung, um beim Starten den kalten Spaltgasgenerator auf die erhöhte Betriebstemperatur zu bringen, eine Vorrichtung zum Versprühen oder Verdampfen des flüssigen Brennstoffes und ein Brennstoff/Luft-Mischer. Ferner sind Wärmetauscher zur Erwärmung des sauerstoffhaltigen Gases (z.B. Vergasungsluft) und zur Kühlung des erzeugten Brenngases vor dem Einspeisen in eine Brennkraftmaschine vorteilhaft. Die vollständige Anlage zur Erzeugung des Brenngases bedingt daher nicht nur ein erhebliches Bauvolumen, das z.B.For the operation of a cracked gasifier, apart from the catalyst chamber and a distributor, further additional equipment is required, e.g. a starting device, when starting the cold gap gas generator to the increased operating temperature to bring a device for spraying or vaporizing the liquid fuel and a fuel / air mixer. Furthermore, heat exchangers are used to heat the oxygen-containing Gas (e.g. gasification air) and for cooling the generated fuel gas before it is fed in in an internal combustion engine advantageous. The complete system for the production of the Fuel gas therefore not only requires a considerable construction volume, which e.g.
den Einbau im Motorraum von Kraftfahrzeugen erschwert, sondern auch erheblichen Zeitaufwand bei der Herstellung und der Wartung.makes installation in the engine compartment of motor vehicles difficult, but also considerable time spent on manufacture and maintenance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst kompakte Anordnung für einen Spaltgasgenerator anzugeben, die eine Katalysatorkammer, einen Mischer und einen Verteiler sowie ein Startgerät enthält.The invention is based on the object of providing a compact as possible Specify arrangement for a gap gas generator, which has a catalyst chamber, a Contains mixer and distributor as well as a starting device.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei einem Spaltgasgenerator der eingangs angegebenen Art die engere Öffnung des Einlaufrohres mit einer regelbaren Luftzuführung zu verbinden, als Verteiler im sich erweiternden Einlaufrohr eine praktisch den ganzen Strömungsquerschnitt ausfüllende poröse Platte vorzusehen, im Einlaufrohr eine in Strömungsrichtung auf diese poröse Platte gerichtete, regelbare Brennstoffein- spritzdüse anzuordnen und zwischen der porösen Platte und der Abdeckplatte eine Zündvorrichtung anzubringen.To solve this problem it is proposed according to the invention, in a gap gas generator of the type specified above, the narrower opening of the To connect the inlet pipe with an adjustable air supply, as a distributor in the widening inlet pipe fills practically the entire flow cross-section Provide porous plate in the inlet pipe a porous in the direction of flow on this Plate-directed, controllable fuel inlet to arrange spray nozzle and attaching an igniter between the porous plate and the cover plate.
Bei dieser Anordnung dient das trichterförmige Einlaufrohr mit der porösen Platte an der einen Seite, der gasdurchlässigen Abschlußplatte an der anderen Öffnung und der Brennstoffeinspritzduse gleichzeitig als Mischer, Verteiler und Startgerät. Ferner kann das Gehäuse der Anordnung derart ausgebildet werden, daß günstige Strömungsverhältnisse, eine Vorwärmung von Brennstoff und/oder sauerstoffhaltigem Gas, eine Wärmeisolierung der Katalysatorkammer und eine Kühlung des erzeugten Brenngases, z.B.In this arrangement, the funnel-shaped inlet pipe is used with the porous plate on one side, the gas-permeable end plate on the other Opening and the fuel injector simultaneously as a mixer, distributor and Boot device. Furthermore, the housing of the arrangement can be designed such that favorable flow conditions, a preheating of fuel and / or oxygen-containing Gas, thermal insulation of the catalyst chamber and cooling of the fuel gas produced, e.g.
vor der Einspeisung in Brennkraftmaschinen, bei geringem apparativen Aufwand erreicht werden.before feeding into internal combustion engines, with little equipment Effort can be achieved.
Das Wesen der Erfindung, weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und damit erreichbare Vorteile werden anhand einer Figur und eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The essence of the invention, further advantageous embodiments and The advantages that can be achieved therewith are illustrated with the aid of a figure and a preferred exemplary embodiment explained in more detail.
Die schematische Figur zeigt den prinzipellen Aufbau eines derartigen Spaltgasgenerator im Langsschnitt. Mit 1 ist dabei eine Katalysatorkammer bezeichnet, die ein zylindrisches, an beiden Seiten offenes Rohrstück 2 mit einer gasdurchlässigen Abdeckplatte 3 an der einen Rohröffnung (Einlaß) und einer gasdurchlässigen Abschlußplatte 4 an der anderen Rohröffnung (Auslaß) begrenzt. Zwischen diese Platten ist die Katalysatorfüllung 5 gepackt, beispielsweise eine Schüttung aus keramischen, mit katalytischen Substanzen getränkten Formkörpern.The schematic figure shows the basic structure of such a Cracked gas generator in longitudinal section. With 1 a catalyst chamber is referred to, which is a cylindrical pipe section 2 open on both sides with a gas-permeable Cover plate 3 at one pipe opening (inlet) and a gas-permeable end plate 4 at the other pipe opening (outlet). The catalyst filling is between these plates 5 packed, for example a bed of ceramic, with catalytic substances impregnated moldings.
Strönungamäßig vor der Abdeckplatte 3 ist ein sich auf den Querschnitt der Katalysatorkammer erweiterndes Einlaufrohr 6 angeordnet. Senkrecht zur Achse des Eiflaufrohres ist in Nähe der engeren Einlauföffnung über ein Rohrsttick 7 eine poröse Platte 8 befestigt, die bis in Nähe der Wand des Einlaufrohres 6 reicht. Vorteilhaft verlaufen praktisch um den ganzen Rand der porösen Platte schlitzartige Durch- laßöffnungen 9, die einen Strömungsweg entlang der Einlaufrohrwand eröffnen. In das Einlaufrohr ragt ferner axial eine auf die poröse Platte 8 gerichtete Brennstoffdnspritzdüse 10, durch die praktisch die gesamte Fläche der porösen Platte 8 mit Brennstoff besprüht werden kann. Der porösen Platte 8 ist strömungsmäßig eine weitere gasdurchlässige Platte 11 vorgelagert, die die Düse 10 ringförmig umgibt und das Einlaufrohr stromaufwärts abschließt. Der im Einlaufrohr 6 von den Platten 3 und 8 gebildete Hohlraum 111 dient während des Dauerbetriebes als Misch- und Verteilungsraum und während des Startens zusätzlich als Brennraum. Dazu ist am Einlaufrohr zwischen der porösen Platte 8 und der Abdeckplatte 3 eine Zündvorrichtung, vorzugsweise eine elektrische Zündkerze 12, angeordnet.Strönungamäßig in front of the cover plate 3 is a look at the cross section The inlet pipe 6 expanding the catalyst chamber is arranged. Perpendicular to the axis of the Eiflaufrohres is in the vicinity of the narrower inlet opening via a Rohrsttick 7 a attached to the porous plate 8, which extends to the vicinity of the wall of the inlet pipe 6. Advantageously, slot-like runs practically around the entire edge of the porous plate By- outlet openings 9, which form a flow path along the inlet pipe wall open. A directed onto the porous plate 8 also protrudes axially into the inlet pipe Fuel nozzle 10, through which practically the entire area of the porous plate 8 can be sprayed with fuel. The porous plate 8 is fluidically one further gas-permeable plate 11 upstream, which surrounds the nozzle 10 in an annular manner and closes the inlet pipe upstream. The one in the inlet pipe 6 from the plates 3 and 8 formed cavity 111 serves as a mixing and distribution space during continuous operation and also as a combustion chamber during starting. This is on the inlet pipe between the porous plate 8 and the cover plate 3 an ignition device, preferably one electric spark plug 12, arranged.
Das Gehäuse der Anordnung ist so ausgebildet, daß ein doppelwandiger Mantel für die Katalysatorfüllung 5 entsteht.The housing of the arrangement is designed so that a double-walled Jacket for the catalyst filling 5 is created.
Dazu ist ein sich ebenfalls trichterförmig erweiterndes, koaxiales, das Einlaufrohr 6 umgebendes Außenrohr 13 vorgesehen, das mit dem Einlaufrohr einen ringförmigen, zur Einlauföffnung des Einlaufrohres hin offenen Hohlraum 15 bildet. Die Katalysatorkammer ist koaxial von einem Gehäuseunterteil 16 derart umgeben,daß ein über die gasdurchlässige Abschlußplatte 4 mit der Katalysatorkammer 1 verbundenen Mantelhohlraum 17 entsteht.For this purpose a funnel-shaped widening, coaxial, the inlet pipe 6 surrounding outer pipe 13 is provided, which with the inlet pipe a forms annular cavity 15 open towards the inlet opening of the inlet pipe. The catalyst chamber is coaxially surrounded by a lower housing part 16 in such a way that one connected to the catalyst chamber 1 via the gas-permeable end plate 4 Shell cavity 17 is created.
Das sauerstoffhaltige Gas (z.B. Luft) wird entsprechend den Pfeilen 18 mittels einer Luftzuführung, die eine (nicht dargestellte) Dosiervorrichtung enthält, von der der Einspritzdüse 10 entgegengesetzten Seite axial der Anordnung zugeführt und über ein Rohrsystem 19 durch den Mantelhohlraum 17 hindurch in den Hohlraum 15 geleitet. Das Rohrsystem 19 ist gegenüber dem Hohlraum 15 durch einen ringförmigen gasdurchlässigen Körper 20 abgetrennt.The oxygen-containing gas (e.g. air) is shown according to the arrows 18 by means of an air supply, which a (not shown) metering device contains, from the opposite side of the injection nozzle 10 axially of the assembly fed and via a pipe system 19 through the jacket cavity 17 through into the Cavity 15 passed. The pipe system 19 is opposite the cavity 15 by a annular gas-permeable body 20 separated.
Zum Abführen des erhaltenen Brenngases, das entsprechend den Pfeilen 21 aus der Katalysatorkammer 1 durch die Abschlußplatte 4 in den Mantelhohlraum 17 strömt, dient ein Abführungsrohr 22, das aus dem Mantelhohlraum herausfahrt und die Zuführung des sauerstoffhaltigen Gases 14 konzentrisch umschließt. Im Mantelhohlraum 17 ist ferner wenigstens eine Zwischenwand 23 vorgesehen, die den Mantelhohlraum in mehrere strömungsmäßig hintereinander geschaltete Ringkanäle aufteilt und so ausgebildet ist, daß das in der Rammer gebildete Spaltgas zunächst vom KammerauslaB entlang der Außenseite des Rohrstückes 2 geleitet, umgelenkt und schließlich an der Innenseite der Gehäuseaußenwand 16 zum Abführungsstutzen 22 geleitet wird.To discharge the fuel gas obtained, proceed according to the arrows 21 from the catalyst chamber 1 through the End plate 4 in the Jacket cavity 17 flows, a discharge pipe 22 is used, which from the jacket cavity drive out and the supply of the oxygen-containing gas 14 encloses concentrically. In the jacket cavity 17, at least one intermediate wall 23 is also provided, which the jacket cavity into several annular channels connected one behind the other in terms of flow divides and is designed so that the cracked gas formed in the rammer initially directed from the chamber outlet along the outside of the pipe section 2, deflected and finally passed on the inside of the housing outer wall 16 to the discharge nozzle 22 will.
Vorteilhaft ist der Spaltvergaser so ausgebildet, daß das Binlautrohr 6 und das dazu koaxiale Rohr 13 einen abnehsbaren Deckel bildet und die Katalysatorkammer 1 von außen zugänglich wird. Vorteilhaft ist die Katalysatorfüllung als Patrone ausgebildet, die aus dem Rohrstück 1, der Abdeckplatte 2, der Abschlußplatte 3 und der Katalysatorfüllung 4 besteht und z.B. im Rahmen üblicher Wartungsarbeiten leicht ausgewechselt werden kann. Diese Patrone kann durch FUße oder Stege 23 im Gehäuse gehalten werden.The gap carburetor is advantageously designed so that the binlaut tube 6 and the tube 13 coaxial therewith forms a removable cover and the catalyst chamber 1 is accessible from the outside. The catalyst filling is advantageous as a cartridge formed, which consists of the pipe section 1, the cover plate 2, the end plate 3 and the catalytic converter filling 4 and, for example, easy as part of normal maintenance work can be exchanged. This cartridge can by feet or webs 23 in the housing being held.
Der Betrieb des geschilderten Spaltgasgenerators sei nun für den Fall erläutert, daß in ihm niedrig-octaniges Rohbenzin mit Vergasungsluft zu einem hoch-octanigen Spaltgas für den schadstoifarmen Betrieb von Brennkraftmaschinen usgesetzt werden soll.The operation of the gap gas generator described is now for the case explains that in it low-octane raw gasoline with gasification air to a high-octane Fission gas for the low-pollutant operation of internal combustion engines are exposed target.
Um den zunächst kalten Spaltgasgenerator und die Brennkraftmaschine zu starten, wird zunächst über die Einspritzdüse 10 Benzin ait @@nem gegenüber dem Dauerbetrieb geringen Durchsatz (z.B. 1 1/2 bis 2 1/Std.) eingespritzt, das sich über die Poren der porösen Platte 8 verteilt. Gleichzeitig wird die am Stutzen 22 angeschlossene Brennkraftmaschine angelassen, die nun Luft durch die Anordnung hindurch ansaugt. Die Dosiervorrichtung in der Luftzuführung ist dabei so bessen, daß die Luftzahl (d.h. das Mengenverhältnis der angesaugten Vergasungsluft zu der zur stöchiometrischen Verbrennung des eingespritzen Benzins nötigen Luft) etwa zwischen 0,3 und 0,5 liegt. Die Luft nimmt beim Durchströmen der porösen Platte 8 den verteilten Brennstoff mit, wobei im anschließenden Mischraum 111 ein zündfähiges Gemisch entsteht, das durch die Zündkerze 12 entzündet wird. Die entstehende Flamme schlägt auf die poröse Platte 8 zurück.Around the initially cold gap gas generator and the internal combustion engine to start, is first via the injection nozzle 10 gasoline ait @@ nem opposite the Continuous operation low throughput (e.g. 1 1/2 to 2 1 / hour) injected, which distributed over the pores of the porous plate 8. At the same time, the at the nozzle 22 connected internal combustion engine started, the air now through the arrangement sucks. The metering device in the air supply is so bessen that the Air ratio (i.e. the ratio of the intake Gasification air to the air required for stoichiometric combustion of the injected gasoline) is approximately between 0.3 and 0.5. The air decreases as it flows through the porous plate 8 with the distributed fuel, with an ignitable in the adjoining mixing chamber 111 The result is a mixture which is ignited by the spark plug 12. The resulting flame strikes back on the porous plate 8.
Die poröse Platte 8 dient als Brennerplatte zur flammlosen Verbrennung des Brennstoff/Luft-Gemisches. Sie. kann aus poröser Keramik (z.B. Magnesiumoxid) bestehen und eine Vielzahl von fefnen Durchtrittskanälen (24), z.B. etwa 40 bis 60 Durchtrittskanäle pro cm2 Plattenfläche mit einem Durchmesser von etwa 1 mm aufweisen. Die Brennerplatte 8 erwärmt sich so stark, daß das Benzin/Luft-Gemisch bereits in den Platten beim Durchströmen der Poren und Durchtrittskanäle 24 über die Verbrennungstemperatur hinaus aufgeheizt und verbrannt wird. Es findet dann eine flammlose, weitgehend rußfreie Verbrennung mit IDher Temperatur statt. Die entstehenden heißen Flammgase werden von der Brennkraftmaschine durch die Katalysatorfüllung 5 gesaugt und erwärmen diese rasch. Wegen des starken Luftmangels bei der Verbrennung an der porösen Platte 8 enthalten die Flammgase noch soviel brennbare Stoffe, daß die Brennkraftmaschine bereits zum Zeitpunkt des Zündens an mit den erzeugten Flammgasen und weiterer angesaugter Verbrennungsluft wenigstens im Leerlauf betuben werden kann und sich am Laufen hält.The porous plate 8 serves as a burner plate for flameless combustion of the fuel / air mixture. She. can be made of porous ceramic (e.g. magnesium oxide) consist and a plurality of open passage channels (24), e.g. about 40 to 60 passages per cm2 of plate surface with a diameter of about 1 mm. The burner plate 8 heats up so much that the gasoline / air mixture is already in the plates when flowing through the pores and passage channels 24 above the combustion temperature is heated up and burned out. It then finds a flameless, largely soot-free combustion takes place at high temperature. The resulting hot flame gases are sucked by the internal combustion engine through the catalyst filling 5 and heated this quickly. Because of the severe lack of air during combustion on the porous plate 8 the flame gases still contain so much flammable substances that the internal combustion engine already at the time of ignition on with the generated flame gases and others sucked in Combustion air can be numbed at least when idling and keeps going.
Nach wenigen Sekunden hat die Katalysatorfullung die für die katalytische Umsetzung nötige Betriebstemperatur erreicht und es kann auf höhere Leistung übergegangen werden. Dazu wird der Benzindurchsatz gesteigert und die Luftzahl z.B. auf 0,1 herabgesetzt. Bei diesen Durchsätzen findet an der porösen Platte 8 keine nennenswerte Verbrennung statt, vielmehr wird Jetzt das Benzin/ Luft-Gemisch in der Jetzt heißen Katalysatorfüllung 5 katalytisch umgesetzt. Das jetzt entstehende Brenngas hat wegen der bei Dauerbetrieb vorgesehenen niedrigen Luftzahl einen besonders hohen Heizwert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn beim Lastbetrieb das zusätzlich benötigte Benzin über Einspritzvorrichtungen 25, die am Hohlraum 15 angeordnet sind, direkt auf das heiße Einlaufrohr 5 gesprüht und dabei augenblicklich verdampft wird. Der Hohlraum 15 dient als Vermischungsraum für das verdampfte Benzin und die Vergasungsluft. Der poröse Körper 20 verhindert dabei, daß verdampfter Brennstoff stromaufwärts in das Rohrsystem 19 gelangt und dort ein explosionsfähiges Gemisch bildet.After a few seconds, the catalyst filling has that for the catalytic one Implementation required operating temperature is reached and it can be switched to higher performance will. To do this, the gasoline throughput is increased and the air ratio is reduced to 0.1, for example. At these throughputs, there is no significant combustion on the porous plate 8 Instead, it is now the gasoline / air mixture in the catalyst filling that is now hot 5 catalytically converted. The resulting fuel gas has because of the low air ratio provided for continuous operation has a particularly high calorific value. It is particularly advantageous if the additionally required gasoline is used during load operation Via injection devices 25, which are arranged on the cavity 15, directly to the hot inlet pipe 5 is sprayed and instantly evaporated. The cavity 15 serves as a mixing space for the vaporized gasoline and the gasification air. The porous body 20 prevents vaporized fuel from going upstream enters the pipe system 19 and forms an explosive mixture there.
In ähnlicher Weise dient auch die weitere gasdurchlässige Platte 11 als Rückschlagsicherung für das durch die Düse 10 auf die poröse Platte gesprühte Gemisch, solange diese Platte während des Startens als Brennerplatte wirkt. Ebenso verhindert die gasdurchlässige Abdeckplatte 3 während des Dauerbetriebes ein Rückschlagen der Reaktion aus der Katalysatorfüllung in den Mischraum 111.The further gas-permeable plate 11 also serves in a similar manner as a kickback protection for the sprayed through the nozzle 10 onto the porous plate Mixture as long as this plate acts as a burner plate during start-up. as well the gas-permeable cover plate 3 prevents kickback during continuous operation the reaction from the catalyst filling into the mixing space 111.
Die Platten 3, 8 und 11 wirken zusätzlich als Verteiler für die hindurchfließenden Ströme. Diese Platten - und auch der poröse Körper 20 und die Abschlußplatte 4 -können ebenfalls aus poröser Keramik, z.B. Magnesiumoxid, sein und eine Vielzahl von Durchtrittskanälen 26 enthalten.The plates 3, 8 and 11 also act as a distributor for those flowing through Currents. These plates - and also the porous body 20 and the end plate 4 - can also made of porous ceramic, e.g. magnesium oxide, and a multitude of passage channels 26 included.
Sie rufen eine gewisse Stauwirkung hervor und verteilen den Durchsatz einigermaßen gleichmäßig über den ganzen Jeweiligen Strömungsquerschnitt. Darüber hinaus können die Durchtrittsöffnungen Jeweils so über die Plattenfläche verteilt werden, daß die durchströmenden Gase noch gleichmäßiger über die Strömungsquerschnitte verteilt werden. Die Durchtrittsöffnungen 9 zwischen der porösen Platte 8 und dem Einiaufrohr 6 stellen einen gegenüber den Durchtrittskanälen 24 geringeren Strömungswiderstand dar und zwingen dadurch das hindurchströmende Gemisch, teilweise an der Wand des Einlaufrohres entlang zu fließen und der Erweiterung des Rohrquerschnittes auf den Strömungsquerschnitt der Katalysatorkammer zu folgen.They create a certain jam effect and distribute the throughput fairly evenly over the entire respective flow cross-section. About that In addition, the passage openings can each be distributed over the plate surface in this way that the gases flowing through are even more uniform over the flow cross-sections be distributed. The passage openings 9 between the porous plate 8 and the Inlet pipe 6 represent a lower flow resistance compared to the passage channels 24 and thereby force the mixture flowing through, partly on the wall of the Inlet pipe to flow along and the expansion of the pipe cross-section on the Follow the flow cross-section of the catalyst chamber.
Das aus der Katalysatorkammer austretende heiße Flamm-bzw. Spaltgas wird durch die Zwischenwand 23 im Mantelhohlraum 17 zunächst an der Kammerwand (Rohrstück) 2 außen entlang geleitet und hält diese daher auf erhöhter Temperatur. Dadurch wird die Katalysatorkammer gegenüber einer Wärmeabgabe nach außen isoliert. Anschließend strömt das heiße Gas im Gegenstrom zur Vergasungsluft an dem Rohrsystem 19 entlang, das dadurch eine Abkühlung des Spaltgases (bei Brennkraftmaschine folglich eine Erhöhung der Motorladung) und eine Vorwärmung der Vergasungsluft bewirkt. Diese Wärmetauscher-Wirkung wird noch verstärkt, wenn man zur Vergrößerung der Austauschfläche das Rohrsystem aus Wellrohren fertigt.The hot flame or flame emanating from the catalyst chamber. Cracked gas is first attached to the chamber wall (pipe section) through the partition 23 in the jacket cavity 17 2 passed along the outside and therefore keeps it at a higher temperature. This will the catalyst chamber insulates against heat dissipation to the outside. Afterward the hot gas flows in countercurrent to the gasification air along the pipe system 19, that thereby a cooling of the cracked gas (in the case of an internal combustion engine consequently a Increases the engine load) and preheats the gasification air. These The heat exchanger effect is reinforced if one increases the exchange area manufactures the pipe system from corrugated pipes.
Die Abkühlung des Brenngases ist noch wirkungsvoller, wenn man diesem Rohrsystem das zu verdampfende Benzin zufUhrt und die Vergasungsluft-Zuführung z.B. an die Stelle der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 25 setzt. Da manche Katalysatoren bei Berührung mit unverdampftem Benzin Ruß erzeugen, sollte Jedoch in diesen Fällen eine Verdampfung von unversprühtem Benzin und insbesondere eine gemeinsame Vorwärmung von Benzin und Vergasungsluft in dem Rohrsystem (Wärmetauscher) nur dann vorgenommen werden, wenn sichergestellt ist, daß bei allen auftretenden Betriebszuständen die zur Verfügung stehende Spaltgaswärme zur Verdampfung des Benzins ausreicht.The cooling of the fuel gas is even more effective when you use this The pipe system supplies the gasoline to be evaporated and the gasification air supply e.g. in place of the fuel injectors 25. Because some catalysts If in contact with unevaporated gasoline it should produce soot, however in these cases an evaporation of unsprayed gasoline and especially a common preheating of gasoline and gasification air in the pipe system (heat exchanger) only then made if it is ensured that the available fission gas heat is sufficient to vaporize the gasoline.
Der Spaltgasgenerator gemäß der Erfindung vereint in einer kompakten, raumsparenden Anordnung eine Katalysatorkammer-und alle für den Betrieb nötigen Zusatzeinrichtungen wie Mischer, Verteiler, Wärmetauscher und Startgerät.The gap gas generator according to the invention combined in a compact, space-saving arrangement a catalyst chamber and all necessary for the operation Additional equipment such as mixers, distributors, heat exchangers and starters.
13 Patentansprüche 1 Figur13 claims 1 figure
Claims (13)
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DE19772723685 DE2723685A1 (en) | 1977-05-25 | 1977-05-25 | Cracked gas generator for catalytic fuel gasification - with atomised fuel sprays on porous plate upstream of catalyst package |
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ID=6009866
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DE19772723685 Withdrawn DE2723685A1 (en) | 1977-05-25 | 1977-05-25 | Cracked gas generator for catalytic fuel gasification - with atomised fuel sprays on porous plate upstream of catalyst package |
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