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WO2011141114A1 - Einrichtung mit einem verbrennungsmotor, einem stromgenerator und einem heizgerät - Google Patents

Einrichtung mit einem verbrennungsmotor, einem stromgenerator und einem heizgerät Download PDF

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WO2011141114A1
WO2011141114A1 PCT/EP2011/001915 EP2011001915W WO2011141114A1 WO 2011141114 A1 WO2011141114 A1 WO 2011141114A1 EP 2011001915 W EP2011001915 W EP 2011001915W WO 2011141114 A1 WO2011141114 A1 WO 2011141114A1
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WO
WIPO (PCT)
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exhaust gas
heat exchanger
internal combustion
combustion engine
transfer medium
Prior art date
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PCT/EP2011/001915
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English (en)
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Inventor
Stefan Wluka
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a device with an internal combustion engine, a power generator with a heater according to the preamble of claim 1.
  • Devices of this kind are currently under discussion, for example, for use as a cogeneration plant.
  • a generic device is known from DE 42 26 122 A1.
  • the internal combustion engine and the heater are coupled together with respect to a water cycle and with respect to the introduction of exhaust gases of the internal combustion engine into a combustion chamber of the heater.
  • the efficiency of the device can be improved.
  • practice shows that a feed of exhaust gases of an internal combustion engine into a combustion chamber disturbs the combustion process taking place there. As a result, the burner can not be operated optimally.
  • the invention is therefore based on the object to improve a generic device to the effect that an overall improved efficiency is achieved, also with regard to the combustion process of a fuel in the combustion chamber.
  • an exhaust gas outlet port of the internal combustion engine is connected to an exhaust gas inlet port of the first heat exchanger.
  • the exhaust gas outlet port of the internal combustion engine is connected to the exhaust gas inlet port for supplying exhaust gases of the internal combustion engine to the heat exchanger.
  • the device according to the invention can therefore be operated permanently with an efficiency of at least 99.5%.
  • Another advantage of the invention is that the fuels for the burner of the heater and the engine can be arbitrarily selected by the decoupling between the exhaust gas supply of the engine and the combustion chamber, since the chemical composition of the exhaust gases of the engine no longer affect the combustion in the Has combustion chamber.
  • the internal combustion engine may be designed, for example, as a diesel or gasoline engine or as a biogas or natural gas engine.
  • to Combustion in the combustion chamber of the heater can be used all common fuels, such as fuel oil, natural gas, biogas, other combustible gases or other suitable fuels.
  • Another advantage of the decoupling between the exhaust gas supply of the internal combustion engine and the combustion chamber is that there are also greater choices with respect to the structural design of the internal combustion engine.
  • it is without problems possible to use a single-cylinder internal combustion engine instead of a multi-cylinder internal combustion engine when using the invention.
  • the proposed feed in the first heat exchanger can advantageously be used without further ado a cheaper single-cylinder internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is designed as a single-cylinder engine.
  • a Vollbrennwertsystem be realized.
  • the inventive device can be used for example as a combined heat and power plant.
  • the power generator serves to generate electrical energy that can be fed into a power grid.
  • the first heat exchanger has two separate heat circuits.
  • the first heat exchanger can be flowed through by the heat transfer medium with regard to a first heat circuit.
  • the heat transfer medium is, for example, air or a mixture of air and the exhaust gases produced during combustion in the combustion chamber.
  • a second heat circuit, to which the heat of the heat transfer medium is released, can differ be borrowed.
  • the second heat circuit may be, for example, a water cycle. It is also conceivable to use a gaseous medium, eg air, in the second heat circuit.
  • the exhaust gas inlet connection is positioned on the first heat exchanger in accordance with the expected exhaust gas temperature of the exhaust gases of the internal combustion engine such that the temperature of the exhaust gases introduced at the exhaust gas inlet connection essentially corresponds to the temperature of the heat transfer medium in the first heat exchanger in the region of the exhaust gas inlet connection.
  • the feed-in point is determined system-specifically, in particular performance-specific with regard to the desired rated heating capacity of the heater.
  • the exhaust gas inlet connection is positioned on the first heat exchanger such that the difference between the temperature of the exhaust gases introduced at the exhaust gas inlet connection and the temperature of the heat transfer medium in the region of the exhaust gas inlet connection does not exceed 30 ° C. It has been found that such an adjustment between the exhaust gas temperature and the temperature of the heat transfer medium leads to the highest possible efficiencies of the device.
  • the first heat exchanger, a second heat exchanger downstream, through which the heated heat transfer medium can be flowed through may also be designed in the form of a heat exchanger with a branch connection arranged in the heat exchanger.
  • the second heat exchanger has two separate heat circuits.
  • the two te heat exchanger may, for example, have a similar structure as the first heat exchanger.
  • the second heat exchanger can also be flowed through by the heat transfer medium with regard to a first heat circuit. As a result, further heat is removed from the heat transfer medium.
  • a second heat circuit of the second heat exchanger, to which the heat of the heat transfer medium is discharged may be configured differently.
  • the second heat circuit may be, for example, a water cycle.
  • air is used in the second heat circuit as the medium, which is sucked from the environment.
  • the first and / or the second heat exchanger has an exhaust gas purification device.
  • the exhaust gas purification device is arranged in an exhaust gas outlet path of the first and / or second heat exchanger.
  • the exhaust gas cleaning device at least partially cleans the exiting exhaust gas.
  • nitrogen oxides can be eliminated from the exhaust gas.
  • the exhaust gas purification device may comprise a water separator.
  • the exhaust gas purification device has a water separator, which is supplied with water from a water circuit of the device, in particular from the first and / or the second heat exchanger.
  • a common electronic control device which controls an internal combustion engine and a burner which is provided for combustion of the fuel in the combustion chamber.
  • a common control device for the elements to be controlled is thus used.
  • the use of a common control device instead of individual distributed control devices has the advantage that a comprehensive control and regulation methodology for the entire device can be realized. This is not just one Control of a respective component on a best possible operation, but an integrated control of the entire facility, so that a further improvement in the overall efficiency and an improvement in environmental performance can be realized.
  • an interface to the common control device can be provided on the heating device via which the heating device is controlled.
  • the control device controls a fan device arranged at an exhaust gas outlet of the first and / or second heat exchanger.
  • the fan means serves to assist the extraction of the exhaust gases from the heat exchanger, which are a mixture of the heat transfer medium, the combustion exhaust gases from the combustion chamber and the introduced exhaust gases of the internal combustion engine at the exhaust gas outlet connection.
  • the fan device is also controlled by the controller. As a result, the control of the fan device in the higher-level control and regulation can be included.
  • an exhaust gas collector is arranged in a Abgasaus- lasspfad the first and / or second heat exchanger, is collected via the exiting exhaust gas at least in part.
  • the environmental performance of the device can be further improved.
  • the device can also be used in areas in which low exhaust gas limit values apply and otherwise exhaust gas discharge is not possible or very expensive.
  • in the exhaust manifold parts of the exhaust gas can be filtered out, such as nitrogen oxides.
  • the exhaust collector can also be set up for the complete collection of all exhaust gases.
  • the exhaust gas collector displaces the collected exhaust gas with a C0 2 binder. This can also carbon dioxide can be eliminated from the exhaust.
  • a binder is used, through which the carbon dioxide is converted in solid form or in liquid form. The resulting solids or liquids can then be collected in the device initially in a collection box and disposed of separately at intervals.
  • an oil burner for combustion of the fuel in the combustion chamber.
  • the oil burner is steplessly or finely modulated in terms of its combustion performance.
  • this can be the respective combustion performance to the needs finely tuned or adjusted continuously, so not unnecessarily much combustion power must be generated.
  • the oil burner advantageously has a valve that can be actuated by the control device, via which the oil volume in the nozzle of the burner is adapted.
  • the oil burner can be modulated to a lower combustion power of 8 KW.
  • the oil burner can be downshifted to a combustion power of 8 KW as needed, and with a demand for higher combustion power to its maximum power, e.g. 24 KW, be up-regulated.
  • the first heat exchanger and / or the second heat exchanger have connections for a water cycle.
  • a water cooling circuit of the internal combustion engine is connected to a water circuit of the first and / or second heat exchanger.
  • hot air discharged from the first and / or the second heat exchanger is supplied to the burner and / or the internal combustion engine.
  • the warm air may be supplied to the internal combustion engine for the formation of combustible gases.
  • FIG. 1 shows a device with an internal combustion engine 27, a power generator 28 and a heater 3.
  • the power generator 28 is mechanically coupled to the engine 27 and driven by the internal combustion engine 27 for generating electrical energy.
  • the heater 1 has in a housing 3 a combustion chamber 4, a combustion chamber 4 downstream of the first heat exchanger 6 and a first heat exchanger 6 downstream of the second heat exchanger 10.
  • a burner 5 is arranged, via which a fuel in the combustion chamber 4 is combustible.
  • the first heat exchanger 7 has a plurality of tubes 6 provided with pipes. Water is passed through the pipes. As a result, a water cycle is formed to transfer the heat.
  • a heat transfer medium heated in the combustion chamber, e.g. Air flows through a flow path formed between the plates 6 of the first heat exchanger 6, 7 and the second heat exchanger 10 according to the flow direction shown by the arrows a).
  • the internal combustion engine 27 has an air supply port 29 and an exhaust gas outlet port 30.
  • the exhaust gas outlet port 30 is connected via an exhaust gas line 42, optionally via a branch 34, with an exhaust gas inlet. Laßan gleich 33 of the first heat exchanger 6, 7 connected.
  • the exhaust gases emitted by the internal combustion engine 27 at the exhaust gas outlet connection 30 are introduced into the exhaust gas inlet connection 33 and thus into the first heat exchanger 6, 7 via the exhaust gas line 42.
  • the branch 34 which may be formed, for example, as a three-way cock, in addition exhaust gases can be completely or partially removed via a line 35.
  • the exhaust gases introduced at the exhaust gas inlet port 33 mix with the heat transfer medium passed through the heat exchangers 6, 7 and additionally heat the heat transfer medium.
  • the heat of the heat transfer medium is discharged in the first heat exchanger 6, 7 via the water cycle to the water located thereon.
  • the first heat exchanger 6, 7 in a wall 2 a water inlet 8 and a water outlet 9.
  • the guided through the heat exchanger 6, 7 water is supplied via a four-way valve 24 via a line 22, for example, a radiator 21.
  • the water leaving the heating element 21 is conducted via a line 23 into a water inlet 31 of the internal combustion engine 27.
  • the water flows around the engine to cool it.
  • the water is supplied from a water outlet port 32 via a line 23 again the four-way valve 24.
  • the second heat exchanger 10 is constructed similar to the first heat exchanger having a plurality of tubes provided with pipes. Air is passed through the tubes of the second heat exchanger 10. The air is drawn in at an air inlet 14 from the environment and passed through the tubes of the second heat exchanger 10. The flow path formed by the plates of the second heat exchanger 10 is flowed through by the heat transfer medium discharged from the first heat exchanger 6, 7, such as represented by the arrows.
  • the air guided through the tubes in this case is heated by the heat of the heat transfer medium and is led out of the second heat exchanger 10 at an air outlet 12.
  • the preheated air discharged from the heat exchanger 10 at the air outlet 12 is fed via a three-way valve 26 in addition to the fuel via an air supply line 43.
  • the combustion can be further optimized.
  • preheated air is additionally fed via a line 44 to the air inlet port 29 of the internal combustion engine 27.
  • the combustion in the internal combustion engine 27 can also be optimized.
  • the second heat exchanger 10 has an exhaust gas outlet opening 17.
  • the exhaust gases are first conducted via an exhaust gas outlet path 11 via an exhaust gas purification device 40 and then via a fan device 16 to the exhaust gas outlet opening 17.
  • the exhaust gas purifier 40 may include, for example, a water separator.
  • the fan device 16 is used to extract exhaust gases from the second heat exchanger 10.
  • the fan device 16, the burner 5 and the internal combustion engine 27 are connected to an electronic control device 41 via electrical lines not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
  • the electronic control device 41 controls the operating variables of the internal combustion engine 27, the burner 5 and the fan device 16, e.g. their speed or combustion power.
  • an exhaust manifold 19 is arranged in the Abgasauslasspfad 11 .
  • an exhaust stream 18 is guided in the exhaust manifold 19.
  • the exhaust manifold 19 for example accumulating condensate can be collected.
  • the waste gas is mixed with a CO 2 binder in the exhaust gas collector 19.
  • the reaction products generated in this process are initially stored in the exhaust gas collector 19. collects and can be disposed of as waste at certain times, as indicated by the arrow 20.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Verbrennungsmotor (27), einem Stromgenerator (28), der von dem Verbrennungsmotor (27) antreibbar ist, einem Heizgerät (1), das eine Brennkammer (4) aufweist, in der durch Verbrennung eines Brennstoffs ein Wärmeübertragungsmedium erwärmbar ist, und einem der Brennkammer (4) nachgeschalteten ersten Wärmetauscher (6, 7), der von dem in der Brennkammer (4) erwärmten Wärmeübertragungsmedium durchströmbar ist, wobei ein Abgasauslassanschluss (30) des Verbrennungsmotors mit einem Abgaseinlassanschluss (33) des ersten Wärmetauschers (6, 7) verbunden ist.

Description

EINRICHTUNG MIT EINEM VERBRENNUNGSMOTOR, EINEM STROMGENERATOR UND EINEM HEIZGERÄT Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Verbrennungsmotor, einem Stromgenerator mit einem Heizgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Einrichtungen dieser Art sind beispielsweise zur Verwendung als Blockheizkraftwerk derzeit in der Diskussion. Eine gattungsgemäße Einrichtung ist aus der DE 42 26 122 A1 bekannt. Bei der dortigen Einrichtung sind der Verbrennungsmotor sowie das Heizgerät miteinander hinsichtlich eines Wasserkreislaufs und bezüglich der Einleitung von Abgasen des Verbrennungsmotors in eine Brennkammer des Heizgeräts miteinander gekoppelt. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Einrichtung verbes- sert werden. Dort wird vorgeschlagen, bei entsprechend großem Wärmebedarf ein Wärmeübertragungsmedium in der Brennkammer zugleich durch die zugeführten Abgase des Verbrennungsmotors und Zuschalten des Brenners zu erwärmen. Die Praxis zeigt jedoch, dass eine Einspeisung von Abgasen eines Verbrennungsmotors in eine Brennkammer den dort stattfindenden Verbren- nungsvorgang stört. Hierdurch kann der Brenner nicht optimal betrieben werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einrichtung dahingehend zu verbessern, dass insgesamt ein verbesserter Wirkungs- grad erzielt wird, auch hinsichtlich des Verbrennungsvorgangs eines Brennstoffs in der Brennkammer.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Diese Aufgabe wird durch die in dem Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
Soweit Elemente wie ein Verbrennungsmotor, ein Stromgenerator, ein Heizge- rät oder andere Elemente der Einrichtung in der Einzahl genannt sind, umfasst dies gegebenenfalls auch eine Mehrzahl solcher Elemente.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass ein Abgasauslassanschluss des Verbrennungsmotors mit einem Abgaseinlassanschluss des ersten Wärme- tauschers verbunden ist. Vorteilhaft ist der Abgasauslassanschluss des Verbrennungsmotors mit dem Abgaseinlassanschluss zur Zufuhr von Abgasen des Verbrennungsmotors zu dem Wärmetauscher verbunden. Hierdurch können die Abgase des Verbrennungsmotors aus der Brennkammer herausgehalten werden, so dass der vom Brenner durchgeführte Verbrennungsprozess hierdurch nicht gestört wird. Dies erlaubt einen effizienteren Betrieb bei der Verbrennung des Brennstoffs in dem Heizgerät. Der synergetische Effekt durch die Zufuhr der heißen Abgase des Verbrennungsmotors bleibt auch bei der vorgeschlagenen Einspeisung der Abgase in den ersten Wärmetauschern erhalten oder kann bei einem günstig gewählten Einspeisepunkt in den Wärme- tauscher sogar verbessert werden.
Die erfindungsgemäße Einrichtung kann daher permanent mit einem Wirkungsgrad von mindestens 99,5 % betrieben werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Entkopplung zwischen der Abgaszuführung des Verbrennungsmotors und der Brennkammer die Brennstoffe für den Brenner des Heizgeräts und den Verbrennungsmotor beliebig ausgewählt werden kann, da die chemische Zusammensetzung der Abgase des Verbrennungsmotors keinen Einfluss mehr auf die Verbrennung in der Brennkammer hat. So kann der Verbrennungsmotor beispielsweise als Dieseloder Benzinmotor oder als Biogas- oder Erdgasmotor ausgebildet sein. Zur Verbrennung in der Brennkammer des Heizgeräts können alle üblichen Brennstoffe verwendet werden, wie Heizöl, Erdgas, Biogas, andere brennbare Gase oder sonstige geeignete Brennstoffe. Ein weiterer Vorteil der Entkopplung zwischen der Abgaszuführung des Verbrennungsmotors und der Brennkammer besteht darin, dass auch größere Auswahlmöglichkeiten bezüglich der konstruktiven Ausführung des Verbrennungsmotors vorhanden sind. So ist es bei Anwendung der Erfindung problemlos möglich, statt einem Mehrzylinder-Verbrennungsmotor auch z.B. einen Ein- zylinder- Verbrennungsmotor einzusetzen. Dies war beim Stand der Technik problematisch, da Einzylindermotoren starke Pulsationen im Abgasstrom aufweisen, durch die bei direkter Einspeisung der Abgase in die Brennkammer die Verbrennung zusätzlich gestört wird. Bei der vorgeschlagenen Einspeisung in den ersten Wärmetauscher kann vorteilhaft ohne weiteres ein preisgünstiger Einzylinder- Verbrennungsmotor verwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist daher der Verbrennungsmotor als Einzylindermotor ausgebildet. Vorteilhaft kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein Vollbrennwertsystem realisiert werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann beispielsweise als Blockheizkraftwerk eingesetzt werden. Der Stromgenerator dient dabei zur Erzeugung elektrischer Energie, die in ein Stromversorgungsnetz eingespeist werden kann.
Der erste Wärmetauscher weist zwei voneinander getrennte Wärmekreise auf. Der erste Wärmetauscher ist hinsichtlich eines ersten Wärmekreises von dem Wärmeübertragungsmedium durchströmbar. Das Wärmeübertragungsmedium ist z.B. Luft, bzw. eine Mischung aus Luft und den bei der Verbrennung in der Brennkammer entstehenden Abgasen. Ein zweiter Wärmekreis, an den die Wärme des Wärmeübertragungsmediums abgegeben wird, kann unterschied- lieh ausgestaltet sein. Der zweite Wärmekreis kann z.B. ein Wasserkreislauf sein. Denkbar ist auch, im zweiten Wärmekreis ein gasförmiges Medium, z.B. Luft, zu verwenden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Abgaseinlassanschluss nach Maßgabe der erwarteten Abgastemperatur der Abgase des Verbrennungsmotors derart an dem ersten Wärmetauscher positioniert, dass die Temperatur der am Abgaseinlassanschluss eingeleiteten Abgase im Wesentlichen der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums im ersten Wärme- tauscher im Bereich des Abgaseinlassanschlusses entspricht. Hierdurch kann eine temperaturmäßige Anpassung der eingeleiteten Abgase an das Wärmeübertragungsmedium vorgenommen werden, wodurch eine weitere Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads der Einrichtung erzielt wird. Vorteilhaft wird der Einspeisepunkt anlagenspezifisch festgelegt, insbesondere leistungsspezifisch im Hinblick auf die gewünschte Nennheizleistung des Heizgeräts.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Abgaseinlassanschluss derart an dem ersten Wärmetauscher positioniert, dass die Differenz zwischen der Temperatur der am Abgaseinlassanschluss eingeleiteten Abgase und der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums im Bereich des Abgaseinlassanschlusses 30°C nicht überschreitet. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Anpassung zwischen der Abgastemperatur und der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums zu höchstmöglichen Wirkungsgraden der Einrichtung führt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem ersten Wärmetauscher ein zweiter Wärmetauscher nachgeschaltet, durch den das erwärmte Wärmeübertragungsmedium durchströmbar ist. Der erste und der zweite Wärmetauscher können auch in Form eines Wärmetauschers mit einem in dem Wärmetauscher angeordneten Abzweiganschluss ausgebildet sein. Der zweite Wärmetauscher weist zwei voneinander getrennte Wärmekreise auf. Der zwei- te Wärmetauscher kann z.B. einen vergleichbaren Aufbau haben wie der erste Wärmetauscher. Der zweite Wärmetauscher ist hinsichtlich eines ersten Wärmekreises ebenfalls von dem Wärmeübertragungsmedium durchströmbar. Hierdurch wird dem Wärmeübertragungsmedium weitere Wärme entzogen. Ein zweiter Wärmekreis des zweite Wärmetauschers, an den die Wärme des Wärmeübertragungsmediums abgegeben wird, kann unterschiedlich ausgestaltet sein. Der zweite Wärmekreis kann z.B. ein Wasserkreislauf sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird im zweiten Wärmekreis als Medium Luft verwendet, die aus der Umgebung angesaugt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der erste und/oder der zweite Wärmetauscher eine Abgasreinigungseinrichtung auf. Die Abgasreinigungseinrichtung ist in einem Abgasauslasspfad des ersten und/oder zweiten Wärmetauschers angeordnet. Über die Abgasreinigungsein- richtung wird austretendes Abgas zumindest zum Teil gereinigt. Hierbei können insbesondere Stickoxide aus dem Abgas eliminiert werden. Vorteilhaft kann die Abgasreinigungseinrichtung einen Wasservernebier aufweisen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Abgasreini- gungseinrichtung einen Wasservernebier auf, der mit Wasser aus einem Wasserkreislauf der Einrichtung, insbesondere aus dem ersten und/oder dem zweiten Wärmetauscher, gespeist ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine gemeinsame elektronische Steuerungseinrichtung vorgesehen, die einen Verbrennungsmotor und einen Brenner, der zur Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer vorgesehen ist, steuert. Vorteilhaft wird damit eine gemeinsame Steuereinrichtung für die zu steuernden Elemente verwendet. Die Verwendung einer gemeinsamen Steuereinrichtung statt einzelner verteilter Steuereinrichtungen hat den Vorteil, dass eine übergreifende Steuerungs- und Regelungsmethodik für die gesamte Einrichtung realisiert werden kann. Damit erfolgt nicht nur eine Regelung einer jeweiligen Komponente auf einem bestmöglichen Betrieb, sondern eine integrierte Regelung der gesamten Einrichtung, so dass eine weitere Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads und eine Verbesserung der Umweltverträglichkeit realisiert werden kann. Vorteilhaft kann hierbei an dem Heizge- rät eine Schnittstelle zur gemeinsamen Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, über die das Heizgerät gesteuert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung steuert die Steuerungseinrichtung eine an einem Abgasauslass des ersten und/oder zweiten Wärme- tauschers angeordnete Lüftereinrichtung. Die Lüftereinrichtung dient am Ab- gasauslassanschluss zur Unterstützung des Absaugens der Abgase aus dem Wärmetauscher, die eine Mischung aus dem Wärmeübertragungsmedium, den Verbrennungsabgasen aus der Brennkammer und den eingeleiteten Abgasen des Verbrennungsmotors sind. Vorteilhaft wird die Lüftereinrichtung ebenfalls von der Steuerungseinrichtung gesteuert. Hierdurch kann auch die Steuerung der Lüftereinrichtung in die übergeordnete Steuerung und Regelung mit einbezogen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in einem Abgasaus- lasspfad des ersten und/oder zweiten Wärmetauschers ein Abgassammler angeordnet, über den austretendes Abgas zumindest zum Teil gesammelt wird. Hierdurch kann die Umweltverträglichkeit der Einrichtung weiter verbessert werden. Insbesondere kann die Einrichtung auch in Bereichen eingesetzt werden, in denen niedrige Abgasgrenzwerte gelten und eine anderweitige Abgas- ableitung nicht möglich oder sehr aufwendig ist. Vorteilhaft können in dem Abgassammler Teile des Abgases herausgefiltert werden, wie z.B. Stickoxide. Der Abgassammler kann auch zur vollständigen Sammlung sämtlicher Abgase eingerichtet sein. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung versetzt der Abgassammler das gesammelte Abgas mit einem C02-Bindemittel. Hierdurch kann auch Kohlendioxid aus dem Abgas eliminiert werden. Vorteilhaft wird ein Bindemittel verwendet, über das das Kohlendioxid in Festkörperform oder in Flüssigkeitsform gewandelt wird. Die entstehenden Festkörper bzw. Flüssigkeiten können dann in der Einrichtung zunächst in einem Auffangkasten gesammelt werden und in zeitlichen Abständen gesondert entsorgt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Ölbrenner zur Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer vorgesehen. Der Ölbrenner ist hinsichtlich seiner Verbrennungsleistung stufenlos oder feinstufig modulier- bar ausgebildet. Im Gegensatz zu bisherigen Ölbrennern, die entweder nur ein- oder ausschaltbar waren oder bestenfalls in zwei Stufen einstellbar waren, kann hierdurch die jeweilige Verbrennungsleistung an den Bedarf feinstufig o- der stufenlos angepasst werden, so dass nicht unnötig viel Verbrennungsleistung erzeugt werden muss. Hierdurch kann der Energieverbrauch des Heizge- räts reduziert werden und damit die Wirtschaftlichkeit erhöht werden. Vorteilhaft weist der Ölbrenner hierzu ein von der Steuerungseinrichtung betätigbares Ventil auf, über das das Ölvolumen im Düsenstock des Brenners angepasst wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Ölbrenner auf eine untere Verbrennungsleistung von 8 KW modulierbar. Somit kann der Ölbrenner auf eine Verbrennungsleistung von 8 KW bei Bedarf heruntergeregelt werden und bei einem Bedarf an höherer Verbrennungsleistung auf seine Maximalleistung, z.B. 24 KW, hochgeregelt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der erste Wärme- tauscher und/oder der zweite Wärmetauscher Anschlüsse für einen Wasserkreislauf auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Wasserkühlkreislauf des Verbrennungsmotors mit einem Wasserkreislauf des ersten und/oder zweiten Wärmetauschers verbunden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist aus dem ersten und/oder dem zweiten Wärmetauscher abgeführte Warmluft dem Brenner und/oder dem Verbrennungsmotor zugeführt. Hierdurch kann der Gesamtwirkungsgrad der Einrichtung weiter verbessert werden. Die Warmluft kann dem Verbrennungsmotor zur Bildung von verbrennbaren Gasen zugeführt sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Verwendung einer Zeichnung näher erläutert. Die Figur 1 zeigt eine Einrichtung mit einem Verbrennungsmotor 27, einem Stromgenerator 28 und mit einem Heizgerät 3. Der Stromgenerator 28 ist mit dem Verbrennungsmotor 27 mechanisch gekoppelt und von dem Verbrennungsmotor 27 zur Erzeugung elektrischer Energie antreibbar. Das Heizgerät 1 weist in einem Gehäuse 3 eine Brennkammer 4, einen der Brennkammer 4 nachgeschalteten ersten Wärmetauscher 6 und einen dem ersten Wärmetauscher 6 nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher 10 auf. An der Brennkammer 4 ist ein Brenner 5 angeordnet, über den ein Brennstoff in der Brennkammer 4 verbrennbar ist.
Der erste Wärmetauscher 7 weist eine Mehrzahl von mit Rohren versehenen Platten 6 auf. Durch die Rohre wird Wasser geführt. Hierdurch wird ein Wasserkreislauf zur Übertragung der Wärme gebildet. Ein in der Brennkammer erwärmtes Wärmeübertragungsmedium, z.B. Luft, durchströmt einen zwischen den Platten 6 gebildeten Strömungspfad des ersten Wärmetauschers 6, 7 und des zweiten Wärmetauschers 10 gemäß der durch die Pfeile a) dargestellten Strömungsrichtung.
Der Verbrennungsmotor 27 weist einen Luftzufuhranschluss 29 und einen Ab- gasauslassanschluss 30 auf. Der Abgasauslassanschluss 30 ist über eine Ab- gasleitung 42, gegebenenfalls über einen Abzweig 34, mit einem Abgasein- lassanschluss 33 des ersten Wärmetauschers 6, 7 verbunden. Über die Abgas- leitung 42 werden die von dem Verbrennungsmotor 27 an dem Abgasauslass- anschluss 30 abgegebenen Abgase in den Abgaseinlassanschluss 33 und damit in den ersten Wärmetauscher 6, 7 eingeleitet. Über den Abzweig 34, der z.B. als Dreiwegehahn ausgebildet sein kann, können zusätzlich Abgase ganz oder teilweise über eine Leitung 35 abgeführt werden.
Die an dem Abgaseinlassanschluss 33 eingeleiteten Abgase vermischen sich mit dem durch den Wärmetauscher 6, 7 geführten Wärmeübertragungsmedium und erwärmen das Wärmeübertragungsmedium dabei zusätzlich. Die Wärme des Wärmeübertragungsmediums wird in dem ersten Wärmetauscher 6, 7 über den Wasserkreislauf an das daran befindliche Wasser abgegeben. Hierzu weist der erste Wärmetauscher 6, 7 in einer Wand 2 einen Wassereinlass 8 und einen Wasserauslass 9 auf. Das durch den Wärmetauscher 6, 7 geführte Wasser wird über einen Vierwegehahn 24 über eine Leitung 22 z.B. einem Heizkörper 21 zugeführt. Das aus dem Heizkörper 21 austretende Wasser wird über eine Leitung 23 in einen Wassereinlass 31 des Verbrennungsmotors 27 geführt. Hierbei umströmt das Wasser den Verbrennungsmotor zu dessen Kühlung. Das Wasser wird aus einem Wasserauslassanschluss 32 über eine Leitung 23 wieder dem Vierwegehahn 24 zugeführt. Von dem Vierwegehahn 24 wird das Wasser über eine Umwälzpumpe 25 wiederum in den Wassereinlass 8 eingespeist. Hierdurch ist ein Kühlwasserkreislauf des Verbrennungsmotors 27 in den Wasserkreislauf des Heizgeräts 1 eingebunden. Der zweite Wärmetauscher 10 ist vergleichbar wie der erste Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von mit Rohren versehenen Platten aufgebaut. Durch die Rohre des zweiten Wärmetauschers 10 wird Luft geführt. Die Luft wird an einem Lufteinlass 14 aus der Umgebung angesaugt und durch die Rohre des zweiten Wärmetauschers 10 geführt. Der durch die Platten des zweiten Wär- metauschers 10 gebildete Strömungspfad wird von dem vom ersten Wärmetauscher 6, 7 abgegebenen Wärmeübertragungsmedium durchströmt, wie durch die Pfeile dargestellt ist. Die durch die Rohre geführte Luft erwärmt sich hierbei durch die Wärme des Wärmeübertragungsmediums und wird an einem Luftauslass 12 aus dem zweiten Wärmetauscher 10 herausgeführt. In den Brenner 5 wird neben dem Brennstoff noch über eine Luftzufuhrleitung 43 die von dem Wärmetauscher 10 an dem Luftauslass 12 abgegebene, vorgewärmte Luft über einen Dreiwegehahn 26 zugeführt. Durch die Zuführung vorgewärmter Luft kann die Verbrennung weiter optimiert werden. Über den Dreiwegehahn 26 wird zusätzlich über eine Leitung 44 vorgewärmte Luft zu dem Lufteinlassanschluss 29 des Verbrennungsmotors 27 geführt. Hierdurch kann auch die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 27 optimiert werden.
Der zweite Wärmetauscher 10 weist eine Abgasauslassöffnung 17 auf. Die Abgase werden über einen Abgasauslasspfad 11 zunächst über eine Abgasreini- gungseinrichtung 40 und dann über eine Lüftereinrichtung 16 zu der Abgasauslassöffnung 17 geführt. Die Abgasreinigungseinrichtung 40 kann beispielsweise einen Wasservernebier aufweisen. Die Lüftereinrichtung 16 dient zur Absaugung von Abgasen aus dem zweiten Wärmetauscher 10. Die Lüftereinrichtung 16, der Brenner 5 sowie der Verbrennungsmotor 27 sind mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung 41 über in der Figur 1 der Ü- bersichtlichkeit halber nicht dargestellte elektrische Leitungen verbunden. Die elektronische Steuerungseinrichtung 41 steuert dabei die Betriebsgrößen des Verbrennungsmotors 27, des Brenners 5 und der Lüftereinrichtung 16, z.B. de- ren Drehzahl oder Verbrennungsleistung.
In dem Abgasauslasspfad 11 ist zudem ein Abgassammler 19 angeordnet. In dem Abgassammler 19 wird ein Abgasstrom 18 geführt. In dem Abgassammler 19 kann z.B. anfallendes Kondensat gesammelt werden. Vorteilhaft wird in dem Abgassammler 19 das Abgas mit einem CO2-Bindemittel versetzt. Die hierbei erzeugten Reaktionsprodukte werden in dem Abgassammler 19 zunächst ge- sammelt und können zu bestimmten Zeitpunkten als Abfall entsorgt werden, wie durch den Pfeil 20 angedeutet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung mit einem Verbrennungsmotor (27), einem Stromgenerator (28), der von dem Verbrennungsmotor (27) antreibbar ist, einem Heizgerät (1 ), das eine Brennkammer (4) aufweist, in der durch Verbrennung eines
Brennstoffs ein Wärmeübertragungsmedium erwärmbar ist, und einem der Brennkammer (4) nachgeschalteten ersten Wärmetauscher (6, 7), der von dem in der Brennkammer (4) erwärmten Wärmeübertragungsmedium durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasauslassan- schluss (30) des Verbrennungsmotors mit einem Abgaseinlassanschluss
(33) des ersten Wärmetauschers (6, 7) verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaseinlassanschluss (33) nach Maßgabe der erwarteten Abgastemperatur der Abgase des Verbrennungsmotors (27) derart an dem ersten Wärmetauscher (6, 7) positioniert ist, dass die Temperatur der am Abgaseinlassanschluss (33) eingeleiteten Abgase im Wesentlichen der Temperatur des Wärmeübertragungsmediums im ersten Wärmetauscher (6, 7) im Bereich des Abgaseinlassanschlusses (33) entspricht.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaseinlassanschluss (33) derart an dem ersten Wärmetauscher (6, 7) positioniert ist, dass die Differenz zwischen der Temperatur der am Abgaseinlassanschluss (33) eingeleiteten Abgase und der Temperatur des Wärme- übertragungsmediums im Bereich des Abgaseinlassanschlusses (33) 30°C nicht überschreitet.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Wärmetauscher (6, 7) ein zweiter Wärmetau- scher (10) nachgeschaltet ist, durch den das erwärmte Wärmeübertragungsmedium durchströmbar ist.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abgasauslasspfad (11 ) des ersten und/oder zweiten Wärmetauschers eine Abgasreinigungseinrichtung (40) angeordnet ist, über die austretendes Abgas zumindest zum Teil gereinigt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasreinigungseinrichtung (40) einen Wasservernebier aufweist, der mit Wasser aus einem Wasserkreislauf der Einrichtung, insbesondere aus dem ersten und/oder dem zweiten Wärmetauscher (6, 7, 10), gespeist ist.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame elektronische Steuerungseinrichtung (41 ) vorgesehen ist, die den Verbrennungsmotor (27) und einen Brenner (5), der zur Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer (4) vorgesehen ist, steuert.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (41 ) einen an einem Abgasauslass (17) des ersten und/oder zweiten Wärmetauschers (6, 7, 10) angeordnete Lüftereinrichtung (16) steuert.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Abgasauslasspfad (11 ) des ersten und/oder zwei- ten Wärmetauschers ein Abgassammler (19) angeordnet ist, über den austretendes Abgas zumindest zum Teil gesammelt wird.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgassammler (19) das gesammelte Abgas mit einem C02-Bindemittel versetzt.
1. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölbrenner zur Verbrennung des Brennstoffs in der Brennkammer (4) vorgesehen ist, der hinsichtlich seiner Verbrennungsleistung modulierbar ausgebildet ist.
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