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DE4113484A1 - Verfahren zur optimierung des verbrennungsmechanismus in einer verbrennungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur optimierung des verbrennungsmechanismus in einer verbrennungseinrichtung

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Publication number
DE4113484A1
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Germany
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combustion
moisture content
combustion air
air
engine
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DE4113484A
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Inventor
Edwin Dipl Ing Wanka
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WANKA EDWIN DIPL ING FH
Original Assignee
WANKA EDWIN DIPL ING FH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/30—Adding water, steam or other fluids for influencing combustion, e.g. to obtain cleaner exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Optimierung des Verbrennungsmechanismus in einer Verbrennungseinrichtung für fossile Brennstoffe, insbe­ sondere zur Anwendung beim Betrieb von Wärmekraft­ maschinen wie zum Beispiel Verbrennungsmotoren, Gas­ turbinen und Dampferzeugern.
Auch wenn der genaue Mechanismus von Verbrennungsvor­ gängen bis heute noch nicht vollständig aufgeklärt und verstanden ist, so läßt sich eines zweifelsfrei fest­ stellen, nämlich daß die fossilen Brennstoffe, wie zum Beispiel Öl oder Kohle, unter Zuführung von Verbren­ nungsluft verbrennen und Wärmeenergie erzeugen, die dann zum Betrieb von Kraftmaschinen genutzt werden kann. In Verbindung mit Verbrennungskraftmaschinen und Ver­ brennungsvorgängen allgemein ist auch bekannt, daß mit einer Zumischung von ionisiertem Sauerstoff zur Ver­ brennungsluft eine vollständigere Verbrennung fossiler Brennstoffe erzielt werden kann; die Verbrennung wird weiter verbessert, wenn dem ionisierten Sauerstoff vor der Einleitung in die Verbrennungsluft gezielt Feuchtig­ keit zugemischt wird. Die Verbesserung der Verbrennung an sich beruht offensichtlich darauf, daß über die Thermolyse des zusätzlichen Wassers einerseits und die vom ionisierten Sauerstoff bereitgestellten negativen Ionen andererseits sich ein kombinatorischer beziehungs­ weise synergistischer Effekt mit entsprechender Wir­ kungsgradverbesserung ergibt (vergleiche DE-PS 24 61 694, DE-PS 27 22 431, DE-OS 32 40 651).
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestehe darin, den Brennstoff-Ausnutzungsgrad der in einer Verbrennungseinrichtung zu verbrennenden fossilen Brennstoffe weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Verbrennungs- Hauptluftstrom auf einen reproduzierbaren, relativ zur Umgebungsluft höheren Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird, und daß in den so eingestellten Verbrennungs- Hauptluftstrom vor der Zuführung zur Verbrennungsein­ richtung ionisierter Sauerstoff eingeleitet wird.
Eine Weiterbildung dieser Grundidee besteht darin, daß der Verbrennungs-Hauptluftstrom zusätzlich angewärmt wird, und daß - wie an sich bekannt - auch dem ionisier­ ten Sauerstoff Feuchtigkeit definiert zugemischt wird.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird erfindungsgemäß also nicht der den ionisierten Sauerstoff tragende be­ ziehungsweise mitführende Gasstrom bezüglich seines Feuchtigkeitsgehalts auf einen reproduzierbaren Wert eingestellt, sondern der Verbrennungs-Hauptluftstrom.
Damit wird letztlich erreicht, daß - bezogen auf die sich aus dem Verbrennungs-Hauptluftstrom und dem Gas­ strom mit dem ionisierten Sauerstoff bildende Gesamtver­ brennungsluft - die im Brennraum der Verbrennungsein­ richtung verbrannte Luft insgesamt mehr positiv ge­ ladene Wasserstoffionen H⁺ freisetzt, die dann mit den zugemischten negativ geladenen Sauerstoffionen O⁻ exo­ therm reagieren und entsprechend viel Wärmeenergie er­ zeugen. Durch die genaue Dosierung des Feuchtigkeitsge­ halts des Verbrennungs-Hauptluftstroms und die Erhöhung dieses Feuchtigkeitsgehaltes relativ zur Umgebungsluft lassen sich so exakt reproduzierbare Betriebsverhält­ nisse und im wesentlichen vorherberechenbare Wärmemengen erreichen. Damit werden letztlich auch die mit unter­ schiedlichen Ausgangs-Feuchtigkeiten der Umgebungsluft verbundenen Ungenauigkeiten eliminiert.
Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens besteht darin, den Verbrennungs-Hauptluftstrom zusätzlich, d. h. vor der Zuführung zum Brennraum, zu erwärmen. Damit kann der Feuchtigkeitsgehalt der Ver­ brennungsluft gezielt erhöht und der Wirkungsgrad weiter verbessert werden.
Darüber hinaus kann natürlich auch dem Gasstrom mit dem ionisierten Sauerstoff gezielt und definiert Feuchtig­ keit zugemischt werden, so daß die Gesamtverbrennungs­ luft exakt reproduzierbar eingestellt werden kann. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit Feuchtig­ keit mittelbar über den Brennstoff in die Flamme einzu­ bringen oder unmittelbar direkt in die Flamme einzu­ spritzen.

Claims (3)

1. Verfahren zur Optimierung des Verbrennungsmechanis­ mus in einer Verbrennungseinrichtung für fossile Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungs-Hauptluftstrom auf einen re­ produzierbaren, relativ zur Umgebungsluft höheren Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird, und daß in den so eingestellten Verbrennungs-Haupt­ luftstrom vor der Zuführung zur Verbrennungseinrich­ tung ionisierter Sauerstoff eingeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungs-Hauptluftstrom zusätzlich an­ gewärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom mit dem ionisierten Sauerstoff auf einen höheren, insbesondere dem Feuchtigkeits­ gehalt des Verbrennungs-Hauptluftstroms entspre­ chenden Feuchtigkeitsgehalt eingestellt wird.
DE4113484A 1991-04-25 1991-04-25 Verfahren zur optimierung des verbrennungsmechanismus in einer verbrennungseinrichtung Ceased DE4113484A1 (de)

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