用于執(zhí)行強(qiáng)化燃燒的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)和用于在內(nèi)燃機(jī)中借助膨脹功獲得能量的方法。本發(fā)明所基于的任務(wù)是說明一種將氧氣節(jié)能地輸送到自壓縮的內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中的可能性。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)以用于執(zhí)行強(qiáng)化燃燒用以自動(dòng)提高燃燒氣體的壓力并且將燃燒氣體在內(nèi)燃機(jī)中使用來做機(jī)械功的裝置通過如下方式解決，即，在燃燒室中存在儲(chǔ)氧材料，從而通過在燃燒室中的儲(chǔ)氧材料中存儲(chǔ)氧氣可以實(shí)現(xiàn)自壓縮的燃燒過程。
【專利說明】
用于執(zhí)行強(qiáng)化燃燒的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)和用于在內(nèi)燃機(jī)中借助膨脹功獲得能量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自壓縮的燃燒過程的能量利用（隨后被稱為SCC(gelf-acting Compacting P〇mbustion自動(dòng)壓縮燃燒)過程)首先由Lampinen在WO 2012/153003A1中描述。從事實(shí)中得 $口的是，當(dāng)特殊的離子導(dǎo)電的膜負(fù)責(zé)用于使氧氣和氮?dú)馔ㄟ^熱的反應(yīng)器壁進(jìn)入燃燒室中 時(shí)，自動(dòng)壓縮燃燒氣體。用于傳輸氧氣(〇 2)的驅(qū)動(dòng)力主要由燃燒室中的低〇2分壓產(chǎn)生。因此， 燃燒空氣的常見的壓縮不再是必需的，可利用的膨脹功的份額變大。相應(yīng)地，內(nèi)燃機(jī)的在理 論上可實(shí)現(xiàn)的效率明顯提尚。
[0003] 因?yàn)閷?duì)于高效的內(nèi)燃機(jī)來說力求達(dá)到高的壓力和溫度，所以相應(yīng)的SCC過程通對(duì) 所使用的膜部件的穩(wěn)定性的高的要求來表征。陶瓷膜通常是脆的，并且應(yīng)該為了實(shí)現(xiàn)高的 流動(dòng)性而是盡可能薄壁的。尤其是當(dāng)力求達(dá)到高的效率和為此需要的高的燃燒壓力和燃燒 溫度時(shí)，這與對(duì)于SCC過程來說需要的高的機(jī)械穩(wěn)定性是矛盾的。相應(yīng)地，SCC過程在使用陶 瓷膜的情況下應(yīng)該限制為lOObar以下或更小的壓力。此外，內(nèi)燃機(jī)的耦聯(lián)導(dǎo)致燃燒過程的 周期性的變動(dòng)，尤其是導(dǎo)致溫度和壓力的波動(dòng)。產(chǎn)生的振蕩可以危害膜的機(jī)械完整性。
[0004] 為了用作0ΤΜ(氧氣傳輸膜)建立的材料，例如BSCF(BaQ.5Sr Q.5C〇().8Fe().2〇3-S)因?yàn)槠?高的氧氣流量而公知，氧氣流量基于其混合的導(dǎo)電性(MIEC;混合的離子-電子導(dǎo)電性）。然 而，B S C F也因?yàn)榛镜慕Y(jié)晶相在8 3 0 °C以下的分解而公知（S h a ο，Z .等：對(duì) Ba〇.5Sr〇.5C〇Q.8Fe().2〇3-s氧膜的滲透性和穩(wěn)定性的研究（Investigation of the permeation behavior and stability of a Ba〇.5Sr〇.5Co〇.8Fe〇.2〇3-5〇xygen membrane) .Journal of Membrane Science 172(2000)，第177-188頁(yè)）。更高的溫度此外還導(dǎo)致材料的明顯更高的 懦變率，從而對(duì)于900 °C和20bar的壓差就已經(jīng)會(huì)預(yù)期發(fā)生機(jī)械故障（Pecanac，G .等： Ba〇.5Sr〇.5C〇Q.8Fe().2〇3-s膜材料的機(jī)械性能和使用壽命預(yù)計(jì)(Mechanical properties and lifetime predictions for Ba〇.5Sr〇.5Co〇.8Fe〇.2〇3-5membrane material) .Journal of Membrane Science 385-386(2011)，第263-268頁(yè)）。此外，這種基于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型的MIEC 材料包含高的堿土金屬份額，其與C02的反應(yīng)導(dǎo)致氧氣流量隨著C02含量的上升而強(qiáng)烈地下 降（Schulz，M .等：對(duì)二氧化碳穩(wěn)定性和透氧膜的氧氣流量的評(píng)估（Assessment of C〇2stabi1ity and oxygen flux of oxygen permeable membranes).Journal of Membrane Science 378(2011)，第10-17頁(yè)）。
[0005] 此外，燃料的絕熱燃燒典型地導(dǎo)致氣體溫度比2000°C高得多。盡管膜的溫度會(huì)比 較低，但因此應(yīng)該使用基于Zr02或Ce0 2的高溫材料。然而這種材料的氧氣流量明顯低于鈣鈦 礦的氧氣流量（Sunars〇，J.等：基于陶瓷的用于氧分離的膜的混合的離子-電子導(dǎo)電性 (MIEC)(Mixed ionic-electronic conducting(MIEC)ceramic based membranes for oxygen separation) .Journal of membrane Science 320(2008)，第13-41 頁(yè)）。冷卻燃燒 氣體或膜壁雖然原則上看起來是可能的，但會(huì)使技術(shù)實(shí)施復(fù)雜化，并且降低效率。
[0006] 在使用陶瓷0ΤΜ膜的情況下，在SCC過程中實(shí)現(xiàn)特別高的壓力看起來僅當(dāng)在膜的兩 側(cè)的壓力相同時(shí)才是可能的。在該情況下，整個(gè)膜材料處于壓縮應(yīng)變下，不存在處于拉伸應(yīng) 變下的區(qū)域，從而可以期待膜的高的使用壽命。然而，這種負(fù)荷情況對(duì)于SCC過程來說是沒 有意義的，這是因?yàn)榭諝獾南鄳?yīng)的壓縮會(huì)消耗可附加地使用的膨脹功。整體上確定的是，對(duì) 于SCC過程的力求達(dá)到的高的溫度和壓力來說，沒有可供使用的帶有足夠高的透氧性和穩(wěn) 定性的膜材料。
[0007] 用于0ΤΜ的材料經(jīng)常也能夠可逆地存儲(chǔ)氧氣，即，作用為儲(chǔ)氧材料（隨后被稱為 0SM，^xygen Storage Materials儲(chǔ)氧材料）。氧在此嵌入固體材料的晶格中。不同的0SM和 不同的方法迄今已要求保護(hù)或描述為如下方法，例如所謂的化學(xué)鏈燃燒（Chemical Looping Combustion)(CLC:US 5 447 024A;Hossain，M.M.，de Lasa，H.l·:用于固有的二 氧化碳分離的化學(xué)鏈燃燒-綜述（Chemical looping combustion(CLC)for inherent C〇2separations-a review) .Chemical Engineering Science 63(2008) ,4433-4451)和陶 瓷自熱恢復(fù)（Ceramic Autothermal Recovery)(CAR:EP 0 913 184Bl;Ullmann，H.等：帶有 高的氧傳輸?shù)难趸锾沾桑∣xidkeramiken mit hohem Sauerstofftransport)，陶瓷雜志 (1^瓜11118(3116 26；^8(3111^;1^)，57(2005)2，第72-78頁(yè)）。此外，不同的基于|丐鈦礦和螢石的材 料組合物作為〇SM(JP 05004044A、EP 1 547 972A3、US 6 059 858A、DE 10 2005 034 071A1)要求保護(hù)，其經(jīng)常與特定的方法，例如氣體清潔(JP 05004044A、JP 04164803A)或在 使用特殊的氣體的情況下與特定的方法步驟(US 6 464 955B2、EP 0 995 715A1)-起組 合。
[0008] 基于0SM和氧氣的相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，加載相應(yīng)于0SM的氧化，卸載相應(yīng)于0SM的還 原。前一過程總是放熱的，后一過程總是吸熱的。因此，0SM的周期性的加載和卸載總是伴隨 著熱釋放和熱消耗(K a p s，C.，K r i e g e 1，R.:作為用于高效的能源技術(shù)的智能材料的|丐鈦礦 陶瓷（Perovskite ceramics as smart materials for efficient energy technologies) 〇在：Proceedings of the 2. International Congress on Ceramics中。 Verona,Italy.29.06-04.07.2008)〇
[0009] 0SM的還原或氧化的焓主要依賴于其化學(xué)組成，尤其是金屬類型，其由于其價(jià)態(tài)變 化決定加載和卸載特性。例如在鈣鈦礦類型的基于鐵或鈷的混合導(dǎo)電的氧化物的情況下， 容易的價(jià)態(tài)變化通常伴隨著低的大約為-50KJ每mol 02的氧化焓?；讦呛虲r的0SM相反地 表現(xiàn)出最多大約為-350KJ每mol 02的氧化焓。因此，聚焦于節(jié)能的氧氣產(chǎn)生的CAR方法(US 6 059 858A)例如首先使用基于Co和Fe的混合氧化物，以便在盡可能小地改變02分壓的情 況下產(chǎn)生盡可能大的〇2量。在此相應(yīng)地，相應(yīng)的含有Co和Fe的0SM的溫度改變保持得很小。
[0010] 在使用0SM的情況下的周期性的燃燒過程產(chǎn)生大的熱量，其部分也引入到0SM中。 因此顯得困難的是，尤其是當(dāng)循環(huán)時(shí)間非常短時(shí)使填充有0SM的反應(yīng)器的溫度保持得很低。 這對(duì)于在內(nèi)燃機(jī)中的處于壓力下的氣體來說可能是尤其期待的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所基于的任務(wù)是顯示一種以節(jié)能方式將氧輸送到自壓縮的內(nèi)燃機(jī)的燃燒 室中的可能性。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)以用于執(zhí)行強(qiáng)化燃燒用以自動(dòng)提高燃燒氣體的壓力并且將燃 燒氣體在內(nèi)燃機(jī)中使用來做機(jī)械功的裝置通過如下方式解決，即，在燃燒室中存在儲(chǔ)氧材 料，從而通過在燃燒室中的儲(chǔ)氧材料中存儲(chǔ)氧氣可以實(shí)現(xiàn)自壓縮的燃燒過程。
[0013]帶有工作室的內(nèi)燃機(jī)的有利的設(shè)計(jì)方案由如下得到，即，工作室包含至少兩個(gè)反 應(yīng)室，其中，每個(gè)反應(yīng)室包含儲(chǔ)氧材料，并且至少具有用于燃料和新鮮空氣的輸入端、用于 輸出氧氣耗盡的空氣的第一輸出端和用于輸出燃燒氣體的配設(shè)有閥的第二輸出端。此外， 所有第二輸出端通過輸入端與后置的工作室連接，其中，為了將燃燒氣體導(dǎo)入工作室中分 別僅有一個(gè)閥是打開的。工作室應(yīng)該理解為如下室，在其中，處于高壓下并且處于高溫下的 燃燒氣體可以做機(jī)械功，尤其是內(nèi)燃機(jī)或渦輪機(jī)的機(jī)械功。
[0014]此外，該任務(wù)以用于執(zhí)行強(qiáng)化燃燒用以自動(dòng)提高燃燒氣體的壓力并且將燃燒氣體 在內(nèi)燃機(jī)中使用來做機(jī)械功的方法通過如下方式解決，即，
[0015] -將儲(chǔ)氧材料存儲(chǔ)在燃燒室中，
[0016] -輸送新鮮空氣，其中，儲(chǔ)氧材料從新鮮空氣中提取氧氣，
[0017] -隨后輸送燃料，其利用從儲(chǔ)氧材料中出來的氧氣完全燃燒，
[0018] -最后，使用處于高壓下并且處于高溫下的燃燒氣體來做機(jī)械功。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的用于在帶有至少兩個(gè)反應(yīng)室的內(nèi)燃機(jī)中借助膨脹功獲得能量的方 法的有利的設(shè)計(jì)方案的特征在于如下方法步驟：
[0020] a)向第一反應(yīng)室充入新鮮空氣，以使得位于反應(yīng)室中的儲(chǔ)氧材料從新鮮空氣中提 取氧氣；
[0021] b)在儲(chǔ)氧材料被氧氣飽和之后，中斷新鮮空氣輸送，并且將燃料計(jì)量到反應(yīng)室中， 燃料被點(diǎn)燃，并且通過從儲(chǔ)氧材料中出來的氧氣完全燃燒；
[0022] c)將處于壓力下的燃燒氣體輸送至致流機(jī)（Stromungsmaschine);
[0023] d)針對(duì)另外的反應(yīng)室相繼執(zhí)行步驟a)至c)，其中，另外的反應(yīng)室的數(shù)量至少以如 下方式確定，即，使第一反應(yīng)室由于氧氣飽和而中斷其新鮮空氣輸送。
[0024]本發(fā)明克服了所描繪的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，其方法是，使用帶有高于150KJ/mol 02 的還原焓的儲(chǔ)氧材料，在燃燒過程后，再加載在時(shí)間上得到延長(zhǎng)，并且過量的空氣用于冷 卻，以及加入了液態(tài)或氣態(tài)的形式的水用于內(nèi)部冷卻。
[0025]對(duì)于碳?xì)浠衔锏闹饕M成部分、CH2基團(tuán)來說，碳?xì)浠衔锏娜紵裏崃繛榇蠹s-650KJ/mol。對(duì)于將CH 2基團(tuán)燃燒成水和二氧化碳而言需要一個(gè)半摩爾的氧氣。因此，從碳?xì)?化合物相對(duì)于所轉(zhuǎn)換的氧氣量的燃燒焓的標(biāo)準(zhǔn)化得到的值為大約為-430KJ每mol所轉(zhuǎn)換的 氧氣。因此看起來可能的是，當(dāng)儲(chǔ)氧材料的氧化焓是類似的時(shí)，大部分的在燃燒過程中釋放 的反應(yīng)熱量能通過儲(chǔ)氧材料的還原來補(bǔ)償。附加地，液態(tài)水或蒸汽可以用于在燃燒期間將 儲(chǔ)氧材料的溫度保持得很低。
[0026]本發(fā)明要求保護(hù)在使用儲(chǔ)氧材料的情況下，SCC過程的技術(shù)上的變型解決方案，儲(chǔ) 氧材料用作在至少兩個(gè)聯(lián)接的反應(yīng)室中的多孔體或者填充床。燃料的燃燒在至少一個(gè)反應(yīng) 室中執(zhí)行，反應(yīng)室包含加載有氧氣的儲(chǔ)氧材料。儲(chǔ)氧材料在燃燒過程期間，在沒有明顯的體 積改變的情況下釋放氧氣。被釋放的氧氣與燃料反應(yīng)，并且由此加熱儲(chǔ)氧材料和反應(yīng)室。相 應(yīng)地，反應(yīng)室中的氣體壓力和溫度升高，直到燃料完全氧化，或者儲(chǔ)氧材料的存儲(chǔ)容量耗 盡。隨后，使用另外的儲(chǔ)氧材料用于燃燒燃料。卸載的儲(chǔ)氧材料利用過量的新鮮空氣再生。
【附圖說明】
[0027]本發(fā)明隨后應(yīng)該借助實(shí)施例詳細(xì)闡述。其中：
[0028]圖1示出SCC過程的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 根據(jù)圖1，作為內(nèi)燃機(jī)的重要的組成部分看到三個(gè)分別帶有存儲(chǔ)的儲(chǔ)氧材料2的反 應(yīng)室1. 1、1.2和1.3和用于做機(jī)械功的工作室4。工作室4在此可以屬于燃?xì)廨啓C(jī)，其本身驅(qū) 動(dòng)發(fā)電機(jī)(在圖1中未示出）用以產(chǎn)生電能。風(fēng)扇5通過管線路與每個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)室1.1、1.2 和1.3連接，用以輸送新鮮空氣，其中，每個(gè)反應(yīng)室1.1、1.2和1.3具有用于輸出氧氣耗盡的 空氣的第一輸出端12.1、12.2、12.3,以及用于輸出燃燒氣體的第二輸出端3.1、3.2、3.3和 兩個(gè)另外的輸入端。輸入端11.1、11.2、11.3用于輸入燃料，而另外的輸入端13.1、13.2、 13.3用于輸入水或水蒸氣。
[0030] 實(shí)施例1:
[0031]針對(duì)天然氣的自壓縮燃燒，根據(jù)圖1使用三個(gè)反應(yīng)室1.1、1.2和1.3。每個(gè)反應(yīng)室 1.1、1.2和1.3具有1.8升的內(nèi)體積，其填充有l(wèi)kg的儲(chǔ)氧材料2。針對(duì)儲(chǔ)氧材料填充床使用 CSFM5555(CaQ.5Sr〇.5Mn().5Fe(). 5〇3-?〇 顆粒，其帶有 30 體積 ％ 的開孔率和 3.67g/cm3 的密度。原 料通過常規(guī)的陶瓷混合氧化技術(shù)制成，并且隨后與作為造孔劑的馬鈴薯淀粉混合。物料通 過擠壓或碾壓成形為直徑大約為4mm、長(zhǎng)度為10-15mm的帶束。燒結(jié)在1430°C的情況下進(jìn)行3 小時(shí)。如此制成的儲(chǔ)氧材料的氧化焓為大約-280KJ/mol 02。
[0032] 三個(gè)反應(yīng)室1 · 1、1 · 2和1 · 3分別通過其第二輸出端3 · 1、3 · 2、3 · 3與工作室4通過盡 可能短的帶有很小的內(nèi)直徑的管線路連接。風(fēng)扇5與反應(yīng)室1.1、1.2和1.3之間的管線路具 有明顯更大的直徑，以便最小化壓力損失，并且能夠?qū)崿F(xiàn)在環(huán)境壓力的情況下的大的空氣 流量。管線路之間的所有連接部位配備有閥6.1、6.2、6.3、7.1、7.2、7.3，其可以構(gòu)造為電磁 閥或止回閥。在工作室4的輸入端8上布置有減壓閥9。反應(yīng)室1.1、1.2和1.3的外部的外套是 水冷卻的，并且與冷卻循環(huán)回路連接。附加地，所有反應(yīng)室1.1、1.2和1.3配備有用于噴入液 態(tài)水或蒸汽的霧化噴嘴10.1、10.2、10.3。
[0033] SCC過程通過以未示出的天然氣燃燒器加熱反應(yīng)室10.1、10.2和10.3來啟動(dòng)。在加 熱期間，在廢氣中應(yīng)該實(shí)現(xiàn)至少5體積％的氧含量，以便在加熱期間避免儲(chǔ)氧材料填充物的 卸載。在第一反應(yīng)室1.1中達(dá)到650°C的溫度后，將4.8標(biāo)準(zhǔn)升的天然氣在15bar的預(yù)壓力的 情況下通過其輸入端11.1注入第一反應(yīng)室中。燃料的燃燒消耗由儲(chǔ)氧材料2提供的氧氣。由 此，儲(chǔ)氧材料填充物中的氧含量z從2.84下降到2.70(z為ΑΒ0 ζ形式）。非?？焖俚娜紵a(chǎn)生 高于3500 °C的氣體溫度和大于11 Obar的壓力。將大約15g水通過另外的輸入端13.1附加地 噴射到燃燒區(qū)中，從而燃燒溫度下降大約800K，并且壓力上升到210bar。將處于高壓下的燃 燒氣體和蒸汽引導(dǎo)到工作室4中，其是致流機(jī)的組成部分，致流機(jī)本身驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)用以產(chǎn)生 電流。致流機(jī)被構(gòu)造為沒有壓縮件并且沒有燃燒空氣的引導(dǎo)件，或者這些部件沒有被使用。 當(dāng)壓力下降到15bar以下時(shí)，天然氣通過其輸入端11.2被計(jì)量到第二反應(yīng)室1.2中，并且像 上面描述的那樣燃燒。儲(chǔ)氧材料填充物的溫度持續(xù)地得到監(jiān)控和調(diào)節(jié)，其方法是，將變化量 的水通過輸入端10.1、10.2、10.3注入。在此力求達(dá)到儲(chǔ)氧材料填充物的最大溫度為1200 Γ。
[0034] 在每個(gè)燃燒過程后，卸載的儲(chǔ)氧材料填充物利用新鮮空氣再生。典型地，空氣流量 為理論上對(duì)于整個(gè)儲(chǔ)氧材料的再氧化來說需要的量的兩倍至四倍。過量的冷空氣用于將填 充物溫度保持在恒定的水平上。
[0035] 實(shí)施例2:
[0036]針對(duì)苯的自壓縮燃燒使用帶有內(nèi)部體積分別為0.6升的三個(gè)反應(yīng)室1. 1、1.2和 1.3。反應(yīng)室1.1、1.2和1.3各填充有l(wèi)kg CaMn〇3(形式為迷你蜂窩填充物），其具有65體積％ 的自由體積和2.5g/cm3的填充密度。原料通過常規(guī)的陶瓷混合氧化技術(shù)制成，并且通過硬 塑擠壓將水性地塑化的物料成形為尺寸為8x8的迷你蜂窩，其中，帶束被自動(dòng)切割為大約 8mm長(zhǎng)的短塊。燒結(jié)在1450°C下進(jìn)行3小時(shí)。隨后，儲(chǔ)氧材料迷你蜂窩以基于水的25摩爾％ Gd2〇3和75摩爾％ NiO的懸浮液來涂層，以便最小化表面的炭化。涂層在1000 °C的情況下烘烤 2小時(shí)。如此制成的材料的氧化焓為大約-300kJ/mol 02。
[0037]三個(gè)反應(yīng)室1.1、1.2和1.3彼此連接，并且與工作室4通過盡可能短的帶有很小的 內(nèi)直徑的管線路連接。風(fēng)扇5與反應(yīng)室1.1、1.2和1.3之間的管線路具有明顯更大的直徑，以 便最小化壓力損失，并且能夠?qū)崿F(xiàn)大的空氣流量。管線路之間的所有連接部位配備有閥 6.1、6.2、6.3、7.1、7.2、7.3。減壓閥9布置在工作室4前面。反應(yīng)室1.1、1.2和1.3的外部的外 套是水冷卻的，并且與冷卻循環(huán)回路連接。附加地，所有反應(yīng)室1.1、1.2和1.3在輸入端上配 備有用于噴入液態(tài)水或蒸汽的霧化噴嘴10.1、10.2、10.3。
[0038]反應(yīng)室1.1、1.2和1.3首先通過在空氣過量的情況下燃燒苯而預(yù)加熱到600°C。隨 后關(guān)閉空氣輸送，并且將9g苯噴射到第一反應(yīng)室1.1中。被霧化的燃料點(diǎn)燃，并且通過從儲(chǔ) 氧材料填充物中出來的氧氣完全氧化。由此，儲(chǔ)氧材料迷你蜂窩的氧含量z從2.95下降到 2.65(z為ΑΒ0 ζ形式）。燃燒氣體加熱到高于4000K，壓力上升到大于800bar。通過噴射大約 30g的液態(tài)水，氣體溫度可以下降大約900K，其中，壓力上升到1600bar。
[0039] 像已經(jīng)在實(shí)施例1中描述的那樣，處于高壓下的氣體用于在致流機(jī)中產(chǎn)生電流。
[0040] 在每個(gè)燃燒過程后，卸載的儲(chǔ)氧材料迷你蜂窩利用新鮮空氣再生?？諝饬髁吭诖?典型地為理論上對(duì)于整個(gè)儲(chǔ)氧材料填充物的完全的再氧化來說需要的流量的兩倍至四倍。 過量的冷新鮮空氣用于冷卻儲(chǔ)氧材料填充物和反應(yīng)室，并且將溫度保持在恒定的水平上。 [0041 ]反應(yīng)室1.1、1.2、1.3的數(shù)量在實(shí)施例1和2中確定為三個(gè)。原則上，通過燃燒階段和 再氧化階段之間的時(shí)間比確定數(shù)量。因?yàn)槿紵A段明顯比再氧化階段更短，所以反應(yīng)室的 相應(yīng)的數(shù)量選擇得可以實(shí)現(xiàn)在工作室4的輸入端8上的基本上連續(xù)的氣體流。
[0042]附圖標(biāo)記列表
[0043] 1.1反應(yīng)室
[0044] 1.2反應(yīng)室
[0045] 1.3反應(yīng)室
[0046] 2儲(chǔ)氧材料
[0047] 3.1第二輸出端
[0048] 3.2第二輸出端
[0049] 3.3第二輸出端
[0050] 4工作室
[0051] 5 風(fēng)扇
[0052] 6.1 閥
[0053] 6.2 閥
[0054] 6.3 閥
[0055] 7.1 閥
[0056] 7.2 閥
[0057] 7.3 閥
[0058] 8 (工作室4的）輸入端
[0059] 9減壓閥
[0060] 10.1霧化噴嘴
[0061] 10.2霧化噴嘴
[0062] 10.3噴灑噴嘴
[0063] 11.1 (用于燃料的）輸入端
[0064] 11.2 (用于燃料的）輸入端
[0065] 11.3 (用于燃料的）輸入端
[0066] 12.1第一輸出端
[0067] 12.2第一輸出端
[0068] 12.3第一輸出端
[0069] 13.1 (用于水或水蒸汽的）輸入端
[0070] 13.2 (用于水或水蒸汽的）輸入端
[0071] 13.3 (用于水或水蒸汽的)輸入端。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于執(zhí)行強(qiáng)化燃燒的裝置，其用于自動(dòng)提高燃燒氣體的壓力并且將燃燒氣體在 內(nèi)燃機(jī)中使用來做機(jī)械功，其特征在于，在燃燒室中存在儲(chǔ)氧材料(2)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， -所述燃燒室包含至少兩個(gè)反應(yīng)室（1.1、1.2、1.3)，其中，每個(gè)反應(yīng)室（1.1、1.2、1.3) -包含儲(chǔ)氧材料(2)， -具有至少一個(gè)用于燃料的輸入端（11.1、11.2、11.3)和一個(gè)用于新鮮空氣的輸入端， -具有用于輸出氧氣耗盡的空氣的第一輸出端（12.1、12.2、12.3)， -具有用于輸出燃燒氣體的配設(shè)有閥(6.1、6.2、6.3)的第二輸出端(3.1、3.2、3.3)， -每個(gè)第二輸出端(3.1、3.2、3.3)通過輸入端(8)與后置的工作室(4)連接，其中，為了 將燃燒氣體導(dǎo)入工作室(4)中分別僅有一個(gè)閥(6.1、6.2、6.3)是打開的。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氧材料（2)具有針對(duì)脫氧的在 150KJ/mol 02與350KJ/mol 02之間的還原焓。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，使用Cao.sSro.sMno.sFeo.sOw的顆粒作為儲(chǔ) 氧材料(2)，其帶有30體積％的開孔率和3.67g/cm 3的密度。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的裝置，其特征在于，顆粒形式的儲(chǔ)氧材料(2)作為填充床被 布置在所述反應(yīng)室（1.1、1.2、1.3)中。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的裝置，其特征在于，每個(gè)反應(yīng)室（1.1、1.2、1.3)具有另外的 用于供應(yīng)液態(tài)或氣態(tài)水的輸入端（13.1、13.2、13.3)，以便實(shí)現(xiàn)所述儲(chǔ)氧材料(2)和所述反 應(yīng)室（1.1、1.2、1.3)內(nèi)部的內(nèi)部冷卻，并且提高燃燒氣體的壓力。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)氧材料(2)與催化劑組合，以便 提高反應(yīng)速度，或者降低有害物質(zhì)濃度。8. -種用于執(zhí)行強(qiáng)化燃燒的方法，其用于自動(dòng)提高燃燒氣體的壓力并且將燃燒氣體在 內(nèi)燃機(jī)中使用來做機(jī)械功，其特征在于， -將儲(chǔ)氧材料(2)存儲(chǔ)在燃燒室中， -輸送新鮮空氣，其中，所述儲(chǔ)氧材料(2)從新鮮空氣中提取氧氣， -隨后輸送燃料，其利用從所述儲(chǔ)氧材料(2)中出來的氧氣完全燃燒， -最后，使用處于高壓下并且處于高溫下的燃燒氣體來做機(jī)械功。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其利用至少兩個(gè)反應(yīng)室，其特征在于如下方法步驟： a) 向第一反應(yīng)室（1.1)充入新鮮空氣，以使得位于反應(yīng)室（1.1)中的儲(chǔ)氧材料(2)從新 鮮空氣中提取氧氣； b) 在所述儲(chǔ)氧材料(2)被氧氣飽和之后，中斷新鮮空氣輸送，并且將燃料計(jì)量到反應(yīng)室 (1.1)中，燃料利用從所述儲(chǔ)氧材料(2)中出來的氧氣完全燃燒； c) 將處于壓力下的燃燒氣體輸送至工作室(4); d) 針對(duì)另外的反應(yīng)室相繼執(zhí)行步驟a)至c)，其中，另外的反應(yīng)室的數(shù)量至少以如下方 式確定，即，使所述第一反應(yīng)室（1.1)由于氧氣飽和而中斷其新鮮空氣輸送。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，通過注入變化量的水來監(jiān)控和調(diào)節(jié)所 述儲(chǔ)氧材料(2)的溫度。11. 根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每個(gè)反應(yīng)室（1.1、1.2、1.3) 中的新鮮空氣流量為理論上對(duì)于整個(gè)儲(chǔ)氧材料(2)的再氧化來說需要的量的兩倍至四倍。
【文檔編號(hào)】F23R7/00GK106068422SQ201480073891
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日 公開號(hào)201480073891.1, CN 106068422 A, CN 106068422A, CN 201480073891, CN-A-106068422, CN106068422 A, CN106068422A, CN201480073891, CN201480073891.1, PCT/2014/100463, PCT/DE/14/100463, PCT/DE/2014/100463, PCT/DE14/100463, PCT/DE14100463, PCT/DE2014/100463, PCT/DE2014100463
【發(fā)明人】拉爾夫·克里格爾, 羅伯特·基爾希愛森, 馬爾庫(kù)·蘭皮寧, 維萊·里斯蒂邁基
【申請(qǐng)人】弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)