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DE19905166A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses

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Publication number
DE19905166A1
DE19905166A1 DE19905166A DE19905166A DE19905166A1 DE 19905166 A1 DE19905166 A1 DE 19905166A1 DE 19905166 A DE19905166 A DE 19905166A DE 19905166 A DE19905166 A DE 19905166A DE 19905166 A1 DE19905166 A1 DE 19905166A1
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DE
Germany
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combustion
air
oxygen
combustion chamber
fed
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Application number
DE19905166A
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English (en)
Inventor
Andreas Franken
Kai-Christian Franken
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FRANKEN KAI CHRISTIAN
Original Assignee
FRANKEN KAI CHRISTIAN
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Publication date
Application filed by FRANKEN KAI CHRISTIAN filed Critical FRANKEN KAI CHRISTIAN
Priority to DE19905166A priority Critical patent/DE19905166A1/de
Publication of DE19905166A1 publication Critical patent/DE19905166A1/de
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Abstract

Verfahren zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses, bei dem in einer Brennkammer unter Zuführung von Verbrennungsluft ein Brennstoff verbrannt wird, wobei der Brennkammer mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt wird. DOLLAR A Vorrichtung zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses mit einer Brennkammer, der über mindestens einen Einlaß Verbrennungsluft über eine Luftzuleitung zuführbar und über einen Auslaß und eine Abgasleitung, Abgas abführbar ist, wobei der Brennkammer mit Sauerstoff angereicherte Luft zuführbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Opti­ mierung eines Verbrennungsprozesses, bei dem in einer Brennkammer unter Zuführung von Verbrennungsluft ein Brenn­ stoff verbrannt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrich­ tung zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses mit einer Brennkammer, der über mindestens einen Einlaß Verbrennungs­ luft über eine Luftzuleitung zuführbar ist und der über ei­ nen Auslaß und eine Abgasleitung Abgas abführbar ist.
Brennstoff entzündet sich, wenn Sauerstoff unmittelbar den Brennstoff berührt und an der Berührungsstelle Entzün­ dungstemperatur herrscht. Verbrennungen in technischen Feuerungen werden für die meisten Fälle durch folgende Re­ aktionsformeln erfaßt:
C + O2 → CO2, 2C + O2 → 2CO,
2CO + O2 → 2CO2,
2 H2 + O2 → 2H2O, S + O2 → SO2.
N2 + xO2 → 2NOx
Mit Hilfe der Verbrennungsformeln kann die theoretisch zur vollkommenen und vollständigen Verbrennung notwendige Min­ destmenge Sauerstoff sowie Art und Menge der Verbrennungs­ produkte berechnet werden.
Der zur Verbrennung notwendige Sauerstoff wird aus der dem Brennraum zugeführten Verbrennungsluft entnommen. Trockene atmosphärische Luft in Bodennähe ist ein Gemisch aus etwa 21,00 Vol.-% Sauerstoff (O2), 78,05 Vol.-% Stickstoff (N2), 0,92 Vol.-% Argon (Ar) und 0,03 Vol.-% Kohlendioxid (CO2). Atmosphärische Luft ist fast immer feucht. Die Feuchtigkeit erhöht den Bedarf an Verbrennungsluft und die Rauchgasmenge bzw. Abgasmenge. Die zusammen mit Sauerstoff in der Ver­ brennungsluft enthaltenen unbrennbaren Gase und Dämpfe mi­ schen sich mit den bei der Verbrennung entstehenden Gas- Verbrennungsprodukten und bilden zusammen mit diesen das Rauchgas. Neben einer unerwünschten Emission von Schwefel­ dioxid (SO2) ist insbesondere die Emission von Stickoxiden (NOX) unerwünscht. Die Bildung von Stickoxiden ist stark abhängig vom Verbrennungsvorgang, maximal bei niedrigem Luftüberschuß und hoher Temperatur.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades und zur Reduzierung der Ruß- und Abgasemissionen wird die Verbrennungsluft von Wär­ mekraftmaschinen mit Hilfe von Verdichtern bzw. Gebläsen, wie z. B. Turboladern komprimiert bzw. aufgeladen. Zur Er­ zielung eines hohen Wirkungsgrades und zur Reduzierung der Ruß- und Abgasemissionen ist eine optimale Verbrennung wün­ schenswert. In der Praxis läßt sich mit der theoretischen Mindestmenge Verbrennungsluft keine vollständige und voll­ kommene Verbrennung erreichen. Um möglichst viele Brenn­ stoffteilchen mit Sauerstoff zusammenzubringen, wird in den meisten Fällen mehr Luft als theoretisch erforderlich zuge­ führt, d. h., es wird mit Luftüberschuß verbrannt. Nachtei­ lig dabei ist, daß bei einer erhöhten Luftzufuhr dem Ver­ brennungsvorgang neben einer größeren Menge Sauerstoff auch mehr Feuchtigkeit und andere unerwünschte Luftbestandteile zugeführt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Ver­ brennungsprozeß in der Brennkammer weiter zu optimieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Brenn­ kammer mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt wird.
Dadurch, daß der Brennkammer mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt wird, kann ein optimales Verhältnis von Brennstoff und Verbrennungsluft erzielt werden. Durch den erhöhten Sauerstoffanteil der Verbrennungsluft kommt der Verbrennungsprozeß mit einem geringeren Volumenstrom der Verbrennungsluft aus. Dadurch reduzieren sich auch die An­ teile an Feuchtigkeit und Stickstoff. So kann zum einen der Wirkungsgrad verbessert und zum anderen der Ausstoß von Ruß- und Abgasemissionen verringert werden. Damit kann der Verbrennungsprozeß von Feuerungsanlagen, sowohl mit festen, flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, verbessert werden. Der Verbrennungsprozeß, sowohl in Feuerungsanlagen, Wärme­ kraftanlagen, Heizkraftanlagen, Müllverbrennungsanlagen, Wärmekraftmaschinen und Verbrennungsmotoren jeglicher Art, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren optimieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die mit Sauerstoff angereicherte Luft mit Hilfe von Trenn­ membranen erzeugt, denen verdichtete Umgebungsluft zuge­ führt und nach einer Zerlegung der Umgebungsluft ein mit Sauerstoff angereicherter Gasstrom permeiert und als mit Sauerstoff angereicherte Luft für den Verbrennungsprozeß genutzt wird.
Dadurch, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft mit Hil­ fe von Trennmembranen aus der Umgebungsluft erzeugt wird, kann kostengünstig und auf einfache Weise mit Sauerstoff angereicherte Luft erzeugt werden. Durch die Zerlegung der Umgebungsluft wird der Anteil von Wasser, Kohlendioxid und Stickstoff reduziert. Als Trennmembranen können bekannte Flach-, Rohr- oder Kapillarmembranen verwendet werden, die geeignet sind den gasförmigen Sauerstoff eines gasförmigen Gemisches - wie zum Beispiel Luft - und dessen andere Be­ standteile weitgehend selektiv zu trennen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung wird die mit Sauerstoff angereicherte Luft anstelle von Verbrennungsluft mit normaler Sauerstoffkonzentration der Brennkammer zugeführt. Dadurch, daß die normale Ver­ brennungsluft komplett durch mit Sauerstoff angereicherte Luft ersetzt wird, kann die Zusammensetzung der Verbren­ nungsluft optimal bestimmt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung wird die mit Sauerstoff angereicherte Luft mit Ver­ brennungsluft mit normaler Sauerstoffkonzentration gemischt und der Brennkammer zugeführt. Durch die Vermischung von normaler Verbrennungsluft und mit Sauerstoff angereicherter Luft ist es möglich, den Verbrennungsprozeß kostengünstig mit geringeren Mengen von Sauerstoff angereicherter Luft zu optimieren. Dadurch wird der Energieaufwand für die zur Permeierung notwendige Luftverdichtung geringer.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung wird ein Teilstrom eines Abgasstromes der Brennkammer verdichtet, mit Sauerstoff angereichert und mit der Ver­ brennungsluft gemischt.
Insbesondere bei Wärmekraftmaschinen wird ein Abgasstrom der Brennkammer genutzt um die Verbrennungsluft mit hoher Temperatur und hohem Druck bzw. hoher Geschwindigkeit in die Brennkammer einströmen zu lassen.
Da der Sauerstoff des Abgasstromes bereits verbrannt ist, ist es vorteilhaft, daß dem Abgasstrom bzw. der Verbren­ nungsluft insgesamt mit Sauerstoff angereicherte Luft zuge­ führt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung wird die Sauerstoffkonzentration der der Brennkammer zugeführten Luft als Ist-Wert gemessen und entsprechend ei­ nem vorgegebenen Sollwert geregelt. Die Anreicherung der Verbrennungsluft mit Sauerstoff erfolgt dabei in Abhängig­ keit von der Brennstoffzufuhr.
Durch die Verwendung einer Meß- und Regeleinrichtung kann der Verbrennungsprozeß optimal im Hinblick auf den Wir­ kungsgrad und eine Reduzierung der Ruß- und Abgasemissionen geregelt werden.
Nach eine bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Verbrennungsprozeß in einer Brennkammer einer Wärme­ kraftmaschine optimiert. So kann insbesondere der Verbren­ nungsprozeß einer Gasturbine oder eines Verbrennungsmotors optimiert werden. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den Verbrennungsprozeß einer Feuerungsanlage, beispielswei­ se in einem Wärmekraftwerk, zu optimieren.
Die bekannten Vorrichtungen zur Optimierung eines Verbren­ nungsprozesses weisen die bereits erwähnten Nachteile auf.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrich­ tung zu schaffen, mit der der Verbrennungsprozeß in einer Brennkammer weiter optimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 24 dadurch gelöst, daß der Brennkammer mit Sauerstoff angereicherte Luft zuführbar ist.
Dadurch, daß der Brennkammer mit Sauerstoff angereicherte Luft zugeführt wird, kann der Verbrennungsprozeß im Hin­ blick auf eine optimale Verbrennung bei minimalen Emissio­ nen weiter optimiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Brennkammer ein Gas-Trenn-System vorgelagert, das mit der Luftzuleitung verbunden ist. Das Gas-Trenn-System weist zur Luftzerlegung Trennmembranen auf. Den Trennmembranen ist über einen dem Gas-Trenn-System vorgelagerten Verdich­ ter Umgebungsluft zuführbar.
Durch das der Brennkammer vorgelagerte Gas-Trenn-System ist es möglich, den Trennmembranen Umgebungsluft unter erhöhtem Druck zuzuführen. Die Umgebungsluft wird mit Hilfe der Trennmembranen, die als Löslichkeitsmembranen ausgebildet sind, zerlegt. Die Trennmembranen können als Flach-, Rohr- oder Kapillarmembranen ausgebildet sein. Durch die Trenn­ membranen permeierte Umgebungsluft wird dabei als mit Sau­ erstoff angereicherte Luft über die Luftzuleitung der Brennkammer zugeführt. Dadurch ist es kostengünstig und re­ lativ einfach möglich, mit Sauerstoff angereicherte Luft zu erzeugen. Es ist auch möglich, andere geeignete Membranen oder Sauerstoffabscheider zur Sauerstoffanreicherung zu verwenden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist der Verbrennungsprozeß über eine Meß- und Rege­ leinrichtung steuerbar. Die Meß- und Regeleinrichtung weist eine Zentraleinheit auf, die mit Sensoren und Stellorganen verbunden ist. Insbesondere ist der Brennkammer ein Sauer­ stoffsensor vorgelagert.
Mit Hilfe des Sauerstoffsensors kann der Sauerstoffgehalt der der Brennkammer zugeführten Verbrennungsluft gemessen und mit Hilfe der Meß- und Regeleinrichtung optimal gere­ gelt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist der Brennkammer ein Sauerstoffsensor nachgelagert.
Mit Hilfe des der Brennkammer nachgelagerten Sauerstoffsen­ sors ist es möglich, festzustellen, ob eine vollständige Verbrennung stattgefunden hat. Der Verbrennungsprozeß kann somit weiter optimiert werden.
Neben der Messung des Sauerstoffgehaltes können mit Hilfe - der Meß- und Regeleinrichtung in üblicher Weise weitere für den Verbrennungsprozeß wichtige Parameter, wie Brennstoff­ zufuhr, beispielsweise durch ein Einspritzverfahren, und Mischungsverhältnis Verbrennungsluft mit Brennstoff gemes­ sen und geregelt werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteran­ sprüchen beschrieben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefüg­ ten Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht sind.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses am Beispiel einer Gasturbinenanlage und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses am Beispiel eines Verbrennungsmotors.
Eine Vorrichtung 1 zur Optimierung eines Verbrennungspro­ zesses besteht im wesentlichen aus einer Brennkammer 2, ei­ nem Gas-Trenn-System 3 und einer Meß- und Regeleinrichtung 4.
Die Brennkammer 2 weist einen Brennstoffeinlaß 5 auf, der am Ende einer Brennstoffzuleitung 6 angeordnet ist. Ein Einlaß 7 der Brennkammer 2 ist zur Zuführung von Verbren­ nungsluft mit einer Luftzuleitung 8 verbunden. Ein Auslaß 9 der Brennkammer 2 ist mit einer Abgasleitung 10 zur Abfüh­ rung von Rauchgas bzw. Abgas verbunden.
Das Gas-Trenn-System 3 ist der Brennkammer 2 vorgelagert und mit der Luftzuleitung 8 verbunden. Das Gas-Trenn-System 3 weist mindestens eine Trenn-Membran 11 zur Luftzerlegung auf. Die Trenn-Membran 11 ist als eine Löslichkeitsmembran ausgebildet. Eingangsseitig ist das Gas-Trenn-System 3 mit einer Ansaugleitung 12 verbunden. Der Ansaugleitung 12 ist ein Verdichter 22 vorgelagert, über den Umgebungsluft 13 angesaugt wird. Stickstoff-, Kohlendioxid- und Wasserantei­ le der Umgebungsluft 13 werden an der Trenn-Membran 11 aus­ geschieden, während Sauerstoffanteile der Umgebungsluft 13 die Trenn-Membran permeieren. Dem Gas-Trenn-System 3 zuge­ führte Umgebungsluft 13 verläßt somit als mit Sauerstoff angereicherte Luft 14 das Gas-Trenn-System 3 und wird über eine Verbindungsleitung 15 der Luftzuleitung 8 zugeführt. Es ist aber auch möglich, die Verbindungsleitung 15 direkt mit der Brennkammer 2 zu verbinden. Grundsätzlich ist es auch möglich, anstelle eines Gas-Trenn-Systems 3 Sauerstoff aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter zur Sauer­ stoffanreicherung zu verwenden.
Der in der Brennkammer 2 stattfindende Verbrennungsprozeß ist über die Meß- und Regeleinrichtung 4 steuerbar. Die Meß- und Regeleinrichtung 4 weist eine Zentraleinheit 16 mit mindestens einem nicht dargestellten Mikroprozessor zur Steuerung des Verbrennungsprozesses auf. Die Zentraleinheit 16 ist mit einem ersten Sauerstoffsensor 17, der der Brenn­ kammer 2 vorgelagert ist, und mit einem zweiten Sauer­ stoffsensor 18, der der Brennkammer 2 nachgeordnet ist, über Signalleitungen 19 verbunden.
Die Zentraleinheit 16 ist über Steuerleitungen 20 mit ver­ schiedenen Stellorganen 21 verbunden, über die Einfluß auf die verschiedenen Parameter des Verbrennungsprozesses ge­ nommen werden kann. So kann beispielsweise der Verdichter 22, das Gas-Trenn-System 3, und das Mischungsverhältnis zwischen reiner Umgebungsluft 13 und mit Sauerstoff ange­ reicherte Luft 14 sowie die Brennstoffzufuhr über die ent­ sprechenden Stellorgane 21 gesteuert werden.
Von dem in der Brennkammer 2 erzeugten Abgas 23 kann bei­ spielsweise eine Turbine 24 betrieben werden, die ihrer­ seits einen Generator 25 antreibt.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Brennkammer 2' als Brennkammer eines Verbrennungsmotors 26 ausgebildet. Die Brennkammer 2' weist ein Einlaßventil 27 und ein Aus­ laßventil 28 auf. Über das Einlaßventil 27 wird Verbren­ nungsluft 29' der Brennkammer 2' zugeführt. Ein Brennstoff­ tank 30 ist über eine Brennstoffzuleitung 6' und eine Ein­ spritzdüse 31 ebenfalls mit der Brennkammer 2' verbunden. Brennstoff bzw. Kraftstoff aus dem Brennstofftank 30 kann somit mit Hilfe einer Pumpe 39 über die Einspritzdüse 31 direkt in die Brennkammer 2' eingespritzt werden. Durch den Verbrennungsprozeß entstehendes Abgas 23 wird über das Aus­ laßventil 28 und die Abgasleitung 10' über einen Katalysa­ tor 32 an die Umgebung abgeführt. Über eine Abgasrückführ­ leitung 33, die mit der Luftzuleitung 8' verbunden ist, kann ein Teilstrom 34 des erzeugten Abgases 23 der Verbren­ nungsluft 29' wieder zugeführt werden. Über die Luftzulei­ tung 8' über einen Luftfilter 40 angesaugte Umgebungsluft 13 wird als Teilstrom 35 über eine Abzweigleitung 36 abge­ zweigt, über einen Verdichter 22' dem Gas-Trenn-System 3' zugeführt und über eine Verbindungsleitung 15' als mit Sau­ erstoff angereicherte Luft 14' der Luftzuleitung 8' wieder zugeführt.
Über die Meß- und Regeleinrichtung 4' ist der Verbrennungs­ prozeß steuerbar. Sensoren, z. B. der erste Sauerstoffsensor 17' und der zweite Sauerstoffsensor 18', sind über die Si­ gnalleitungen 19' mit der Meß- und Regeleinrichtung 4' ver­ bunden. Über Steuerleitungen 20' können z. B. die Pumpe 39, die Einspritzdüse 31, der Verdichter 22' und das Gas-Trenn- System 3' von der Meß- und Regeleinrichtung 4' gesteuert werden. Über ein Gaspedal 41 läßt sich ein Luftventil 42 beeinflussen, dessen Stellung der Meß- und Regeleinrichtung 4' als Basis für die Kraftstoffzuführung dient.
Als Verbrennungsmotoren 26 kommen sowohl Motoren mit inne­ rer Verbrennung, wie Otto-Motor, Diesel-Motor und Hybridmo­ tor, als auch Motoren mit äußerer Verbrennung, wie Heißgas­ motoren, in Betracht.

Claims (37)

1. Verfahren zur Optimierung eines Verbrennungsprozesses, bei dem in einer Brennkammer unter Zuführung von Verbren­ nungsluft ein Brennstoff verbrannt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Brennkammer (2, 2') mit Sauerstoff ange­ reicherte Luft (14, 14') zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der mit Sauerstoff angereicherten Luft (14, 14') einem Luftstrom Sauerstoff aus einem Vorratsbehälter zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft (14, 14') mit Hilfe von Trennmembranen (11) erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Trennmembranen (11) verdichtete Umgebungsluft (13) zu­ geführt wird, die mit Hilfe der Trennmembranen (11) zerlegt wird und ein mit Sauerstoff angereicherter Gasstrom als mit Sauerstoff angereicherte Luft (14, 14') für den Verbren­ nungsprozeß genutzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Sauerstoff angereicherten Luft (14, 14') Stickstoff entzogen wurde.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der mit Sauerstoff angereicherten Luft (14, 14') Kohlendioxid und Wasserdampf entzogen wurde.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft (14, 14') anstelle von Verbrennungsluft mit normaler Sauer­ stoffkonzentration der Brennkammer zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Sauerstoff angereicherte Luft (14, 14') mit Verbrennungsluft mit normaler Sauerstoffkon­ zentration gemischt als Verbrennungsluft (29, 29') und der Brennkammer zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einem Luftstrom der Verbrennungsluft ein Teilstrom (35) ab­ gezweigt wird, der nach einer Anreicherung mit Sauerstoff einem verbleibenden Hauptstrom (37) wieder zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Teilstrom (34) eines Abgasstromes der Brenn­ kammer (2') verdichtet und mit der Verbrennungsluft ge­ mischt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom (34) des Abgasstromes mit Sauerstoff an­ gereichert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Meß- und Regeleinrichtung (4, 4') die Sauerstoffkonzentration der der Brennkammer (2, 2') zugeführten Verbrennungsluft (29, 29') als Istwert gemessen und entsprechend einem vorgegebenen Sollwert geregelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Anreicherung der Verbrennungsluft (29, 29') mit Sauerstoff in Abhängigkeit von der Zufuhr von Brennstoff (38) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß einer Feuerungs­ anlage optimiert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß einer Wärme­ kraftmaschine optimiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß einer Gasturbine (24) optimiert wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß eines Verbren­ nungsmotors (26) optimiert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß eines Motors mit innerer Ver­ brennung optimiert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß eines Otto-Motors optimiert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß eines Diesel-Motors optimiert wird.
21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß eines Hybridmotors optimiert wird.
22. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß eines Motors mit äußerer Ver­ brennung optimiert wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß eines Heißgasmotors optimiert wird.
24. Vorrichtung zur Optimierung eines Verbrennungsprozes­ ses mit einer Brennkammer (2, 2'), der über mindestens ei­ nen Einlaß (7, 27) Verbrennungsluft (29, 29') über eine Luftzuleitung (8, 8') zuführbar ist und der über einen Aus­ laß (9) und eine Abgasleitung (10) Abgas (23) abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (2, 2y mit Sauerstoff angereicherte Luft (14, 14'y zuführbar ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (2, 2') ein mit Sauerstoff befüllbarer Vorratsbehälter vorgelagert ist, der über eine Sauer­ stoffleitung mit der Luftzuleitung (8, 8') verbunden ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (2, 2') ein Gas-Trenn-System (3, 3') vorgelagert ist, das mit der Luftzuleitung (8, 8') verbun­ den ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas-Trenn-System (3, 3') Trennmembranen (11) zur Luftzerlegung aufweist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß den Trennmembranen (11) über einen vorgelagerten Ver­ dichter (22, 22') Umgebungsluft (13) zuführbar ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekenn­ zeichnet, daß durch die Trennmembranen (11) permeierte Um­ gebungsluft (13) als mit Sauerstoff angereicherte Luft (14, 14') über die Luftzuleitung (8, 8') der Brennkammer (2, 2') zuführbar ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, da­ durch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsprozeß über eine Meß- und Regeleinrichtung (4, 4') steuerbar ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Regeleinrichtung (4, 4') eine Zentralein­ heit (16) aufweist, die mit Sensoren (17, 18) und Stellor­ ganen (20) verbunden ist.
32. Vorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Brennkammer (2, 2') ein erster Sauer­ stoffsensor (18) vorgelagert ist.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 32, da­ durch gekennzeichnet, daß der Brennkammer (2, 2') ein zwei­ ter Sauerstoffsensor (18) nachgelagert ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 33, da­ durch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2, 2') als Brennkammer einer Feuerungsanlage ausgebildet ist.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 33, da­ durch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2, 2') als Brennkammer einer Wärmekraftmaschine ausgebildet ist.
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2) als Brennkammer einer Gasturbine (24) ausgebildet ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammer (2') als Brennkammer eines Verbren­ nungsmotors (26) ausgebildet ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1698829A3 (de) * 2005-03-02 2015-04-01 General Electric Company Steuerverfahren mit Parameterkorrektur für magerbetriebene Gasturbinentriebwerke mit niedrigem NOx-Ausstoss und Vorrichtung dafür
DE102018130096A1 (de) * 2018-08-21 2020-02-27 Daelim Royal Enp Co., Ltd. Kochersteuerverfahren zum Reduzieren von Stickoxiden durch Anpassen einer Verbrennungsluft durch Erfassung von Abgasbestandteilen in Echtzeit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4313102A1 (de) * 1993-04-22 1994-10-27 Sbw Sonderabfallentsorgung Bad Verfahren zum Reduzieren der Abgasmengen zur Eliminierung von NO¶x¶-Emissionen bei der Verbrennung, vorzugsweise bei der Abfallverbrennung
DE4404418A1 (de) * 1994-02-11 1995-08-17 Martin Umwelt & Energietech Verfahren zum Verbrennen von Brenngut, insbesondere Müll

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4313102A1 (de) * 1993-04-22 1994-10-27 Sbw Sonderabfallentsorgung Bad Verfahren zum Reduzieren der Abgasmengen zur Eliminierung von NO¶x¶-Emissionen bei der Verbrennung, vorzugsweise bei der Abfallverbrennung
DE4404418A1 (de) * 1994-02-11 1995-08-17 Martin Umwelt & Energietech Verfahren zum Verbrennen von Brenngut, insbesondere Müll

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1698829A3 (de) * 2005-03-02 2015-04-01 General Electric Company Steuerverfahren mit Parameterkorrektur für magerbetriebene Gasturbinentriebwerke mit niedrigem NOx-Ausstoss und Vorrichtung dafür
DE102018130096A1 (de) * 2018-08-21 2020-02-27 Daelim Royal Enp Co., Ltd. Kochersteuerverfahren zum Reduzieren von Stickoxiden durch Anpassen einer Verbrennungsluft durch Erfassung von Abgasbestandteilen in Echtzeit
DE102018130096B4 (de) * 2018-08-21 2025-05-22 Daelim Royal Enp Co., Ltd. Verdampfersteuerverfahren zum Reduzieren von Stickoxiden durch Anpassen einer Verbrennungsluft durch Erfassung von Abgasbestandteilen in Echtzeit

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