ES2641545T3

ES2641545T3 - Disposición y procedimiento para realizar una combustión intensificada

Info

Publication number: ES2641545T3
Application number: ES14838914.1T
Authority: ES
Inventors: Ralf Kriegel; Robert Kircheisen; Markku Lampinen; Ville Ristimäki
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2017-11-10
Anticipated expiration: 2034-12-23
Also published as: DK3087324T3; WO2015096833A1; PL3087324T3; EP3087324A1; DE102013114852A1; DE102013114852B4; CN106068422A; CN106068422B; US10871130B2; EP3087324B1; US20170030304A1

Abstract

Disposición para realizar una combustión intensificada, para el aumento de presión automático de los gases de combustión y su utilización en un motor de combustión interna para la ejecución de trabajo mecánico, caracterizada por que en la cámara de combustión está presente un material de acumulación de oxígeno (2).

Description

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

DESCRIPCION

Disposicion y procedimiento para realizar una combustion intensificada

La invencion se refiere a un motor de combustion interna y a un procedimiento para la produccion de energla mediante trabajo de expansion en motores de combustion interna.

La utilizacion energetica del proceso de combustion autocompactante (en adelante denominado proceso SCC, de Self-acting Compacting Combustion) fue descrita por primera vez por Lampinen en el documento WO 2012/153003 A1. Es resultado del hecho de que tiene lugar una compresion automatica de gases de combustion, cuando una membrana conductora de iones especial se ocupa de la entrada de oxlgeno y nitrogeno en la camara de combustion por la pared del reactor caliente. La fuerza motriz para el transporte del oxlgeno (O2) es resultado principalmente de la baja presion parcial de O2 en la camara de combustion. Por ello ya no es necesaria la compresion habitual del aire de combustion, la parte de trabajo de expansion utilizable aumenta. Por consiguiente, el rendimiento de un motor de combustion interna que se puede alcanzar teoricamente aumenta significativamente.

Como para motores de combustion interna altamente eficientes se persiguen altas presiones y temperaturas, un proceso SCC correspondiente esta caracterizado por altas exigencias en cuanto a la estabilidad de los componentes de membrana empleados. Las membranas ceramicas son normalmente fragiles y para la realizacion de flujos altos deberlan tener las paredes lo mas finas posible. Esto entra en contradiccion con la alta estabilidad mecanica necesaria para el proceso SCC, especialmente cuando se persiguen el alto rendimiento y las altas presiones de combustion y temperaturas de combustion necesarias para este. Por consiguiente, un proceso SCC con utilizacion de membranas ceramicas deberla estar limitado a presiones por debajo de 100 bares o menos. Ademas, el acoplamiento de un motor de combustion interna da como resultado modificaciones periodicas del proceso de combustion, especialmente fluctuaciones de la temperatura y de la presion. Las vibraciones resultantes pueden poner en peligro la integridad mecanica de las membranas.

Los materiales establecidos para su empleo como OTM (Oxygen Transport Membrane, membrana de transporte de oxlgeno), como BSCF (Ba0,5Sr0,5Co0,8Fe0,2O3-5), son conocidos por su alto flujo de oxlgeno, que se basa en su conductividad mixta (MIEC - Mixed Ionic-Electronic Conductivity, conductividad ionica-electronica mixta). BSCF es tambien conocido, no obstante, por la descomposicion de la fase cristalina subyacente por debajo de 830 °C (Shao, Z., et al: Investigation of the permeation behavior and stability of a Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-5 oxygen membrane. Journal of Membrane Science 172 (2000), p. 177 - 188). Temperaturas mas altas dan como resultado, ademas, tasas de deformacion del material claramente mas altas, de forma que para 900 °C y una diferencia de presion de 20 bares ya se predijo un fallo mecanico (Pecanac, G., et al: Mechanical properties and lifetime predictions for Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-5 membrane material. Journal of Membrane Science 385-386 (2011), p. 263- 268). Ademas, tales materiales MIEC basados en el tipo de estructura perovskita incluyen altas cantidades de alcalinoterreos, cuya reaccion con el CO2 da como resultado una fuerte disminucion del flujo de oxlgeno con un contenido de CO2 en aumento (Schulz, M., et al: Assessment of CO2 stability and oxygen flux of oxygen permeable membranes. Journal of Membrane Science 378 (2011), p. 10- 17).

Ademas, la combustion adiabatldica de combustible da como resultado normalmente temperaturas de gas ampliamente por encima de los 2000 °C. Aunque la temperatura de la membrana sera mas baja, deberlan emplearse por ello materiales de alta temperatura con base de ZrO2 o CeO2. El flujo de oxlgeno de tales materiales es, sin embargo, claramente mas bajo que aquel de perovskita (Sunarso, J., et al: Mixed ionic-electronic conducting (MIEC) ceramic-based membranes for oxygen separation. Journal of Membrane Science 320 (2008), 13-41). Bien es verdad que un enfriamiento de los gases de combustion o de la pared membranosa posiblemente parece demasiado complicado en principio, pero es la realizacion tecnica y disminuye el rendimiento.

Una realizacion de muy altas presiones en el proceso SCC con la utilizacion de membranas OTM ceramicas solo parece posible si las presiones en ambos lados de la membrana son iguales. En este caso todo el material membranoso estarla bajo tension compresiva, no habrla ninguna zona que estuviera bajo tension de traccion, de forma que se puede esperar una alta vida util de la membrana. Tal situacion de carga no es, sin embargo, razonable para el proceso SCC, pues una compresion correspondiente del aire consumirla el trabajo de expansion que se puede utilizar adicionalmente. En conjunto se debe observar que para las altas temperaturas y presiones del proceso SCC perseguidas no estan disponibles materiales de membrana con permeabilidad al oxlgeno y estabilidad suficientemente altas.

Materiales para OTM frecuentemente son capaces de acumular oxlgeno de forma reversible, de funcionar as! como material de acumulacion de oxlgeno (denominados en adelante como OSM de Oxygen Storage Materials). El oxlgeno se incorpora, a este respecto, a la red cristalina del material fijo. Se han probado o descrito diferentes OSM y diferentes procedimientos hasta ahora, como procedimientos como, por ejemplo, la llamada Chemical Looping Combustion (combustion con bucle qulmico) (CLC: US 5 447 024 A; Hossain, M. M., de Lasa, H. I.: Chemical looping combustion (CLC) for inherent CO2 separations - a review. Chemical Engineering Science 63 (2008), 4433-4451) y la Ceramic Autothermal Recovery (recuperacion autotermica ceramica) (CAR: EP 0 913 184 B1; Ullmann, H., et al: Oxidkeramiken mit hohem Sauerstofftransport. Keramische Zeitschrift 57 (2005) 2, 72 - 78). Ademas, se probaron

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

como OSM diferentes composiciones de material basadas en perovskitas y fluoritas (documentos JP 05004044 A, EP 1 547 972 A3, US 6 059 858 A, DE 10 2005 034 071 A1), combinadas frecuentemente con procedimientos determinados como la purificacion de gas (documentos JP 05004044 A, JP 04164803 A) o junto con una conduccion de procedimiento determinada con la utilization de gases especiales (documentos US 6 464 955 B2, EP 0 995 715 A1).

A causa de las reacciones qulmicas correspondientes del OSM con el oxlgeno, la carga de una oxidation se corresponde con la descarga de una reduction del OSM. El primer proceso es siempre exotermico, el ultimo siempre exotermico. Por ello una carga y descarga clclicas de OSM esta siempre acompanada de una liberation de calor y un consumo de calor (Kaps, C., Kriegel, R.: Perovskite ceramics as smart materials for efficient energy technologies. in: Proceedings of the 2. International Congress on Ceramics. Verona, Italy. 29.06. 04.07.2008).

La entalpla para la reduccion u oxidacion de los OSM depende considerablemente de su composition qulmica, especialmente del tipo de metal, que domina el comportamiento de carga y descarga mediante su cambio de Valencia. Un ligero cambio de Valencia va normalmente acompanada de una baja entalpla de oxidacion de aproximadamente -50 kJ por mol de O2, por ejemplo, en oxidos de conduccion mixta de tipo perovskita con base de acero o cobalto. Los OSM con base de Mn y Cr muestran, por el contrario, entalplas de oxidacion hasta aproximadamente -350 kJ por mol de O2. Por ello, por ejemplo, el procedimiento CAR (documento US 6 059 858 A) orientado a una production de oxlgeno eficiente desde el punto de vista energetico utiliza sobre todo oxidos mixtos con base de Co y Fe, para producir cantidades de O2 lo mas grandes posible con las menores modificaciones posibles de las presiones parciales de O2. Por consiguiente, a este respecto, la modification de temperatura de los OSM correspondientes que contienen Co y Fe permanece baja.

Un proceso de combustion clclico con la utilizacion de OSM produce grandes cantidades de calor que se registran parcialmente tambien en el OSM. Por ello parece diflcil mantener baja la temperatura de un reactor llenado con OSM, especialmente si el tiempo de ciclo es muy corto. Esto se puede esperar especialmente para gases que estan a presion en motores de combustion interna.

La invention se basa en el objetivo de determinar una posibilidad para el suministro de oxlgeno eficiente desde el punto de vista energetico a la camara de combustion de un motor de combustion interna autocompactante.

De acuerdo con la invencion el objetivo se consigue con una disposition para realizar una combustion intensificada, para el aumento de presion automatico de los gases de combustion y su utilizacion en un motor de combustion interna para la ejecucion de trabajo mecanico, dado que en la camara de combustion esta presente un material de acumulacion de oxlgeno, de forma que mediante el almacenamiento del oxlgeno en el material de acumulacion de oxlgeno en la camara de combustion sea posible un proceso de combustion autocompactante.

Una configuration ventajosa de un motor de combustion interna con una camara de trabajo se traduce en que la camara de trabajo consta de al menos dos camaras de reaction, incluyendo cada camara de reaction un material de acumulacion de oxlgeno y al menos entradas para un combustible y aire fresco, presentando una primera salida para la emision del aire empobrecido en oxlgeno y una segunda salida para la emision de los gases de combustion provista de una valvula. Ademas, todas las segundas salidas unidas con una camara de trabajo secundaria por una entrada, estando abierta respectivamente solo una valvula para la introduction de los gases de combustion en la camara de trabajo. Por camara de trabajo debe estar entendido cualquier tipo de camara en el que los gases de combustion que estan a alta presion y a altas temperaturas puedan ejecutar trabajo mecanico, especialmente, asl, de motores de combustion interna o turbinas.

Ademas, el objetivo se consigue con un procedimiento para realizar una combustion intensificada, para el aumento de presion automatico de los gases de combustion y su utilizacion en un motor de combustion interna para la ejecucion de trabajo mecanico, ya que

- en la camara de combustion se almacena un material de acumulacion de oxlgeno,

- se suministra aire fresco, extrayendo el material de acumulacion de oxlgeno el oxlgeno del aire fresco,

- a continuation, se suministra combustible, el cual se quema completamente con el oxlgeno que sale del material de acumulacion de oxlgeno,

- finalmente, los gases de combustion que estan a alta presion y alta temperatura se utilizan para la ejecucion de trabajo mecanico.

Una configuracion ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invencion para la produccion de energla mediante trabajo de expansion en motores de combustion interna con al menos dos camaras de reaccion esta caracterizada por los siguientes pasos de procedimiento:

a) se introduce aire fresco en una primera camara de reaccion, de forma que el material de acumulacion de oxlgeno existente en la camara de reaccion extraiga el oxlgeno del aire fresco;

b) despues de la saturation de oxlgeno del material de acumulacion de oxlgeno se interrumpe el suministro de

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

aire fresco y se introduce un combustible en la camara de reaccion, el cual prende y se quema completamente mediante el oxigeno que sale del material de acumulacion de oxigeno;

c) los gases de combustion que estan a presion se suministran a una turbomaquina;

d) los pasos a) hasta c) se implementan uno despues de otro para otras camaras de reaccion, estando determinado el numero de las demas al menos dado que la primera camara de reaccion ha interrumpido su suministro de aire fresco por saturacion de oxigeno.

La presente invencion supera las desventajas expuestas del estado de la tecnica mientras se utilizan materiales de acumulacion de oxigeno con una entalpia de reduction sobre 150 kJ/mol de O2, la recarga se prolonga temporalmente despues del proceso de combustion y se emplea un exceso de aire para la refrigeration, asi como se anade agua en forma liquida o gaseosa para la refrigeracion interna.

El calor de combustion para hidrocarburos asciende, para su componente principal, el grupo CH2, a cerca de -650 kJ/mol. Se necesita un mol y medio de oxigeno para la combustion de un grupo CH2 en agua y CO2. Una normalization de la entalpia de combustion de hidrocarburos en la cantidad de oxigeno aplicada da como resultado, asi, un valor de aproximadamente -430 kJ/mol de oxigeno aplicado. Por ello parece posible compensar una gran parte del calor de reaccion liberado en el proceso de combustion mediante la reduccion del material de acumulacion de oxigeno si su entalpia de oxidation es comparable. Adicionalmente se puede emplear agua liquida o vapor para mantener baja la temperatura del material de acumulacion de oxigeno durante la combustion.

La presente invencion prueba una variante de solution tecnica del proceso SCC con la utilization de un material de acumulacion de oxigeno que se emplea como cuerpo poroso o como lecho compacto en al menos dos camaras de reaccion acopladas. La combustion del combustible se implementa en al menos una camara de reaccion que contiene un material de acumulacion de oxigeno cargado de oxigeno. El material de acumulacion de oxigeno libera el oxigeno sin una modification del volumen importante durante el proceso de combustion. El oxigeno liberado reacciona con el combustible y calienta, con ello, el material de acumulacion de oxigeno y la camara de reaccion. Por consiguiente, la presion de gas y la temperatura suben en la camara de reaccion hasta que el combustible esta completamente oxidado o la capacidad de acumulacion del material de acumulacion de oxigeno esta agotada. Despues se utiliza otro material de acumulacion de oxigeno para la combustion del combustible. El material de acumulacion de oxigeno descargado se regenera con un exceso de aire fresco.

A continuation, se debe explicar la invencion mas en detalle mediante ejemplos de realization. Para ello muestra:

La figura 1, un esquema de un proceso SCC.

De acuerdo con la figura 1, como componentes esenciales de un motor de combustion interna se deben distinguir tres camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 con material de acumulacion de oxigeno 2 almacenado respectivamente, una camara de trabajo 4 para la ejecucion del trabajo mecanico. La camara de trabajo 4 puede, a este respecto, formar parte de una turbina de gas que a su vez acciona un generador (no mostrado en la figura 1) para la production de energia electrica. Un ventilador esta unido por tuberias con cada camara de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 individual para el suministro de aire fresco, presentando cada camara de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 una primera salida 12.1, 12.2, 12.3 para la evacuation del aire empobrecido con oxigeno, una segunda salida 3.1, 3.2, 3.3 para la evacuation de los gases de combustion y otras dos entradas. Una entrada 11.1, 11.2, 11.3 para la admision para el combustible y la otra entrada 13.1, 13.2, 13.3 para la admision de agua o vapor de agua.

Ejemplo de realizacion 1:

Para la combustion autocompactante de gas natural se utilizan, de acuerdo con la figura 1, tres camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3. Cada camara de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 ocupa un volumen interior de 1,8 litros que se llena con 1 kg de material de acumulacion de oxigeno 2. Para el lecho compacto de material de acumulacion de oxigeno se emplea un granulado de CSFM5555 (Ca0.5Sr0.5Mn0.5Fe0.5O3-5) con una porosidad abierta del 30 % en volumen y una densidad de 3,67 g/cm3. La materia prima se fabrica por tecnologia de oxido mixto y, a continuacion, se mezcla con almidon de patata como porogeno. La masa se moldea por extrusion o extrusion de materiales plasticos hasta llegar a cadenas con aproximadamente 4 mm de diametro con longitudes de 10 a 15 mm. La sinterizacion se efectua a 1430 °C en 3 horas. La entalpia de oxidacion del material de acumulacion de oxigeno fabricado asi asciende a aproximadamente -280 kJ/mol de O2.

Las tres camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 estan unidas respectivamente con una camara de trabajo 4 por sus segundas salidas 3.1, 3.2 y 3.3 mediante tuberias lo mas cortas posible con pequeno diametro interior. Las tuberias entre ventilador 5 y camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 presentan diametros claramente mas grandes para minimizar la perdida de presion y hacer posible un caudal de aire grande con presion circundante. Todos los puntos de union entre las tuberias estan provistos de valvulas 6.1, 6.2, 6.3, 7.1, 7.2, 7.3 que pueden estar configuradas como valvulas electromagneticas o valvulas antirretorno. En una entrada 8 de la camara de trabajo 4 esta dispuesta una valvula de reduccion de presion 9. Las cubiertas exteriores de las camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 estan enfriadas

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

con agua y conectadas a un circuito de refrigeracion. Adicionalmente todas las camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 estan provistas de las toberas pulverizadoras 10.1, 10.2 y 10.3 para la inyeccion de agua llquida o vapor.

El proceso SCC se inicia encendiendo las camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 con un quemador de gas natural no representado. Mientras se calientan deberla realizarse al menos un contenido de oxlgeno del 5 % en volumen en el gas de escape para evitar una descarga del recubrimiento de material de acumulacion de oxlgeno durante el calentamiento. Despues de alcanzar una temperatura de 650 °C en la primera camara de reaccion 1.1 se inyectan en esta 4,8 litros estandar de gas natural a una presion inicial de 15 bares por su entrada 11.1. La combustion del combustible consume oxlgeno que es proporcionado por el material de acumulacion de oxlgeno 2. Con ello el contenido de oxlgeno z en el recubrimiento de material de acumulacion de oxlgeno desciende de 2,84 a 2,70 (z en ABOz). La combustion, que transcurre muy rapidamente se genera una temperatura de gas de mas de 3500 °C y una presion de mas de 110 bares. Se inyectan adicionalmente unos 15 g de agua por otra entrada 13.1 en el area de combustion, de forma que la temperatura de combustion desciende a aproximadamente 800 K y la presion asciende a 210 bares. Los gases de combustion que estan a alta presion y el vapor se conducen a la camara de trabajo 4, que es un componente de una turbomaquina que a su vez acciona un generador para la production de corriente electrica. La turbomaquina esta desarrollada sin elemento compresor y sin tubo de alimentation de aire de combustion o estos componentes no se utilizan. Si la presion cae a menos de 15 bares, se introduce gas natural en la segunda camara de reaccion 1.2 por su entrada 11.2 y se quema como se ha descrito anteriormente. La temperatura de los recubrimientos de material de acumulacion de oxlgeno se vigila y se regula permanentemente, mientras se introducen por las entradas 10.1, 10.2, 10.3 cantidades de agua que varlan. A este respecto, se persigue una temperatura maxima del recubrimiento de material de acumulacion de oxlgeno de 1200 °C.

Despues de cada proceso de combustion el recubrimiento de material de acumulacion de oxlgeno descargado se regenera con aire fresco. Normalmente el caudal de aire es dos a cuatro veces la cantidad que serla necesaria teoricamente para la reoxidacion de todo el material de acumulacion de oxlgeno. El exceso de aire frlo se emplea para mantener la temperatura de recubrimiento en un nivel constante.

Ejemplo de realization 2:

Para una combustion autocompactante de benceno se emplean tres camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 con un volumen interior de 0,6 litros respectivamente. Las camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 se llenan con 1 kg de CaMnO3 en la forma de un recubrimiento de minipanales que presentan un volumen libre del 65 % en volumen y una densidad de recubrimiento de 2,5 g/cm3. La materia prima se fabrica mediante tecnologla de oxidos mixtos ceramica convencional y se moldea mediante extrusion plastica rlgida de una masa acuosa plastificada a minipanales de las medidas 8 x 8 mm, cortandose las cadenas automaticamente en trozos cortos de aproximadamente 8 mm de largo. La sinterizacion se efectua a 1450 °C durante 3 horas. Despues los minipanales de material de acumulacion de oxlgeno se revisten de una suspension con base acuosa de 25 % en moles de Gd2O3 y 75 % en moles de NiO para minimizar la coquizacion de la superficie. El revestimiento se quema a 1000 °C en 2 horas. La entalpla de oxidation del material fabricado as! asciende a aproximadamente -300 kJ/mol de O2.

Las tres camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 estan unidas entre si y con una camara de trabajo 4 mediante tuberlas lo mas cortas posible con pequenos diametros interiores. Las tuberlas entre ventilador 5 y camaras de reaccion 1.1,

1.2 y 1.3 presentan diametros claramente mas grandes para minimizar la perdida de presion y hacer posibles grandes caudales de aire. Todos los puntos de union entre las tuberlas estan provistos de valvulas 6.1, 6.2, 6.3, 7.1, 7.2, 7.3. Antes de la camara de trabajo 4 esta dispuesta una valvula de reduction de presion 9. Las cubiertas exteriores de las camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 estan enfriadas con agua y conectadas a un circuito de refrigeracion. Adicionalmente todas las camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 estan provistas de toberas pulverizadoras en las entradas 10.1, 10.2 y 10.3 para la inyeccion de agua llquida o vapor.

Las camaras de reaccion 1.1, 1.2 y 1.3 se precalientan mediante la combustion del benceno con exceso de aire a 600 °C. A continuation, se cierra el suministro de aire y se inyectan 9 g de benceno en la primera camara de reaccion. El combustible pulverizado prende y se oxida completamente por el oxlgeno que sale del recubrimiento de material de acumulacion de oxlgeno. Con ello el contenido de oxlgeno z de los minipanales de material de acumulacion de oxlgeno desciende de 2,95 a 2,65 (z en ABOz). Los gases de combustion se calientan a mas de 4000 K, la presion sube a mas de 800 bares. Inyectando aproximadamente 30 g de agua llquida se puede bajar la temperatura de gas en torno a aproximadamente 900 K, subiendo la presion a 1600 bares.

Como ya se ha descrito en el ejemplo de realizacion 1, el gas que esta a alta presion se emplea para la produccion de corriente en una turbomaquina.

Despues de cada proceso de combustion los minipanales de material de acumulacion de oxlgeno descargados se regeneran con aire fresco. El caudal de aire es, a este respecto, normalmente de dos a cuatro veces el caudal necesario para la reoxidacion completa del recubrimiento de material de acumulacion de oxlgeno. El exceso de aire fresco frlo se emplea para enfriar el recubrimiento de material de acumulacion de oxlgeno y las camaras de reaccion y mantener la temperatura en un nivel constante.

5

10

15

20

25

30

35

El numero de las camaras de reaccion 1.1, 1.2, 1.3 esta fijado en tres en los ejemplos de realizacion 1 y 2. En principio el numero se determina mediante la relacion temporal entre fase de combustion y fase de reoxidacion. Como la fase de combustion es considerablemente mas corta que la fase de reoxidacion se elige un numero correspondiente de camaras de reaccion para poder realizar una corriente de gas en esencia continua en la entrada 8 de la camara de trabajo 4.

Lista de referencias

1.1 Camara de reaccion

1.2 Camara de reaccion

1.3 Camara de reaccion

2 Material de acumulacion de oxlgeno

3.1 Segunda salida

3.2 Segunda salida

3.3 Segunda salida

4 Camara de trabajo

5 Ventilador

6.1 Valvula

6.2 Valvula

6.3 Valvula

7.1 Valvula

7.2 Valvula

7.3 Valvula

8 Entrada (de la camara de trabajo 4)

9 Valvula de reduccion de presion

10.1 Toberas de pulverizacion

10.2 Toberas de pulverizacion

10.3 Toberas de pulverizacion

11.1 Entrada (para combustible)

11.2 Entrada (para combustible)

11.3 Entrada (para combustible)

12.1 Primera salida

12.2 Primera salida

12.3 Primera salida

13.1 Entrada (para agua o vapor de agua)

13.2 Entrada (para agua o vapor de agua)

13.3 Entrada (para agua o vapor de agua)

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

REIVINDICACIONES

1. Disposicion para realizar una combustion intensificada, para el aumento de presion automatico de los gases de combustion y su utilizacion en un motor de combustion interna para la ejecucion de trabajo mecanico, caracterizada por que en la camara de combustion esta presente un material de acumulacion de oxlgeno (2).
2. Disposicion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que

- la camara de combustion consta de al menos dos camaras de reaccion (1.1, 1.2, 1.3), cada camara de reaccion (1.1, 1.2, 1.3)

- incluyendo el material de acumulacion de oxlgeno (2),

- presentando al menos una entrada (11.1, 11.2, 11.3) para un combustible y una entrada para aire fresco,

- presentando una primera salida (12.1, 12.2, 12.3) para la emision del aire empobrecido en oxlgeno,

- presentando una segunda salida (3.1, 3.2, 3.3) provista de una valvula (6.1, 6.2, 6.3) para la emision de los gases de combustion.

- cada segunda salida (3.1, 3.2, 3.3) esta unida a una camara de trabajo (4) secundaria mediante una entrada (8), estando abierta en cada caso solo una valvula (6.1, 6.2, 6.3) para la introduccion de los gases de combustion en la camara de trabajo (4).
3. Disposicion de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que el material de acumulacion de oxlgeno (2) presenta una entalpla de reduccion para la extraction de oxlgeno de entre 150 kJ/mol O2 y 350 kJ/mol O2.
4. Disposicion de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por que como material de acumulacion de oxlgeno (2) se utiliza un granulado de Ca0.5Sr0.5Mn0.5Fe0. 5O3-5 con una porosidad abierta del 30 % en volumen y una densidad de 3,67 g/cm3.
5. Disposicion de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el material de acumulacion de

oxlgeno (2) esta dispuesto en la camara de reaccion (1.1, 1.2, 1.3) como lecho compacto en la forma de un

granulado.
6. Disposicion de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que cada camara de reaccion (1.1, 1.2, 1.3) presenta una entrada adicional (13.1, 13.2, 13.3) para el suministro de agua llquida o en forma de gas para conseguir una refrigeration interna del material de acumulacion de oxlgeno (2) y del interior de la camara de reaccion (1.1, 1.2, 1.3) y para aumentar la presion de los gases de combustion.
7. Disposicion de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el material de acumulacion de

oxlgeno (2) esta combinado con un catalizador para aumentar la velocidad de reaccion o disminuir la concentration

de agentes contaminantes.
8. Procedimiento para realizar una combustion intensificada, para el aumento de presion automatico de los gases de combustion y su utilizacion en un motor de combustion interna para la ejecucion de trabajo mecanico, caracterizado por que

- en la camara de combustion se almacena un material de acumulacion de oxlgeno (2),

- se suministra aire fresco, extrayendo el material de acumulacion de oxlgeno (2) el oxlgeno del aire fresco,

- a continuation, se suministra combustible, el cual se quema completamente con el oxlgeno que sale del material de acumulacion de oxlgeno (2),

- a continuacion, los gases de combustion que estan a alta presion y alta temperatura se utilizan para la ejecucion de trabajo mecanico.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 8 con al menos dos camaras de reaccion, caracterizado por las siguientes fases de procedimiento.

a) se introduce aire fresco en una primera camara de reaccion (1.1), de forma que el material de acumulacion de oxlgeno (2) existente en la camara de reaccion (1.1) extraiga el oxlgeno del aire fresco;

b) despues de la saturation de oxlgeno del material de acumulacion de oxlgeno (2) se interrumpe el suministro de aire fresco y se introduce un combustible en la camara de reaccion (1.1), el cual se quema completamente con el oxlgeno que sale del material de acumulacion de oxlgeno (2);

c) los gases que estan a presion se suministran a una camara de trabajo (4);

d) las fases a) a c) se llevan a cabo una despues de otra para otras camaras de reaccion, estando determinado el numero de las demas al menos dado que la primera camara de reaccion (1.1) ha interrumpido su suministro de aire fresco por saturacion de oxlgeno.
10. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que la temperatura del material de acumulacion de oxigeno (2) se vigila y se regula inyectandose cantidades de agua variables.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que el caudal de aire 5 fresco en cada camara de reaccion (1.1, 1.2, 1.3) es de dos a cuatro veces la cantidad que seria necesaria

teoricamente para la reoxidacion de todo el material de acumulacion de oxigeno (2).