BRPI0919820B1

BRPI0919820B1 - Dispositivo para a combustão de uma mistura de combustível/meio oxidante

Info

Publication number: BRPI0919820B1
Application number: BRPI0919820-2A
Authority: BR
Inventors: Sören Götz; Marcus Franz
Original assignee: Sgl Carbon Se
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2020-03-24
Also published as: CN102165256B; DE102008048359A1; WO2010031869A2; RU2487299C2; US8926319B2; RU2011115810A; BRPI0919820A2; CA2738003A1; EP2347177B1; CA2738003C; WO2010031869A3; DE102008048359B4; EP2347177A2; CN102165256A; US20110229835A1

Abstract

dispositivo para a combustão de uma mistura de combustível/meio oxidante a presente invenção refere-se a um combustível para acombustão de uma mistura de combustível/meio oxidante em reação fortemente exotérmica, consistindo em um reator (1) com um compartimento de combustão que contém ao menos um primeiro material poroso e ao menos um segundo material poroso em zonas separadas a (2) e c (3), sendo que as zonas estão de tal modo conformadas que uma reação exotérmica somente pode ter lugar na zona (3) e possuindo uma ou várias linhas adutoras para o combustível, bem como para o meio oxidante, sendo que a zona a (2), consistindo no primeiro material poroso, é separada por uma distância de 1 o mm até 4000 mm, preferencialmente 20 mm até 500 mm, uma zona b (4) da zona c (3), consistindo no segundo material poroso e estando disposta na direção de fluxo da mistura de combustível/meio oxidante, diante das zonas c (3).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO PARA A COMBUSTÃO DE UMA MISTURA DE COMBUSTÍVEL/MEIO OXIDANTE.

[0001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para a combustão de uma mistura de combustível/meio oxidante em uma reação exotérmica acentuada, consistindo em um reator com um compartimento de combustão que contém ao menos um primeiro material poroso e ao menos um segundo material poroso em zonas separadas, sendo as zonas conformadas de tal sorte que uma reação exotérmica somente pode ser produzida na segunda zona e possuindo uma ou várias linhas adutoras para o combustível, bem como para o meio oxidante.

[0002] Nos documentos DE n° 43 22 109 C2 e DE n° 199 39 951 C2 são descritos dispositivos conformados como chamados de combustores porosos.

[0003] A mistura de gás combustível atravessa, em seguida, inicialmente uma região, a seguir designada como zona A que apresenta diâmetros de poros de tal modo reduzidos e eficazes que não possibilitam uma expansão estacionária das chamas, isto é, a primeira zona porosa é semelhante à ação de um bloqueio de repercussão de chamas. A subsequente efetiva região da combustão será, em seguida, designada como zona C apresentando, todavia, tamanhos de poros que são suficientemente grandes para permitirem uma combustão estacionária. Como critério para a expansão das chamas no interior de uma matriz porosa é indicado na literatura especializada (por exemplo, Babkin e outro em Combustion and Flame, Vol. 87, S. 182-190, 1991), sendo indicado um número Péclet crítico de Pe > 65.

[0004] Como carga porosa de combustão de compartimento de combustão de reatores porosos para instalações industriais químicas podem ser empregados materiais como, por exemplo, óxido de alumí

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2/15 nio, óxido de zircônio, carboneto de silício e outros que além de uma elevada resistência à temperatura também apresentam suficiente resistência à corrosão. De preferência, serão empregadas, para a produção do compartimento de combustão porosas, cargas de esferas cerâmicas, resistentes à temperatura, corpos de selas e semelhantes como, por exemplo, são usados como embalagem desordenada para processos térmicos de separação. As cargas são preferidas porque possibilitam uma limpeza simples de depósitos, por exemplo, resíduos de sal, formados na síntese. Também para queimadores de poros para a produção de cloreto de hidrogênio foram previstas zonas de estrutura de poros ou de tamanhos de poros variáveis, de acordo com a DE n° 43 22 109 C2. Isto ocorre pelo emprego de corpos de enchimento de tamanho variável para as zonas A e C. Além disso, também podem ser empregadas embalagens e espumas estruturadas nas zonas A e B.

[0005] De acordo com o documento DE n° 199 39 951 C2, entre as estruturas porosas, formadas com os corpos de enchimento, das duas zonas com tamanhos de poros diferentes, preferencialmente pode ser prevista outra grelha de suporte que evita a descarga de menores corpos de enchimento da zona A para os compartimentos intermediários dos corpos de enchimentos maiores da zona C. Também na saída do gás da zona C, nos de combustores nos quais os gases não escapam perpendicularmente em sentido ascendente, está prevista outra grelha de suporte, permeável ao gás que veda um compartimento de combustão. Desta maneira, torna-se possível dispor o reator em posição aleatória no compartimento de combustão, não obstante, à carga frouxa dos corpos de enchimento.

[0006] O compartimento de reação poroso preferencialmente está envolto por uma parede resistente à corrosão e resfriada que, por exemplo, consiste de grafite, impregnada com resina sintética. O res

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3/15 friamento pode ser produzido por água de resfriamento, ar ou pelos próprios gases da combustão. Entre a parede resfriada e o compartimento de combustão se encontrará então preferencialmente uma camada intermediária e isolante de materiais resistentes a elevadas temperaturas e à corrosão e termicamente isolantes que evita perdas de calor e assegura que no compartimento de combustão reine em todo ponto a desejada temperatura do compartimento de combustão. De acordo com o documento DE n° 199 39 951 C2, por um isolamento acentuado e uma sequência de processos quase adiabática, na qual não se verifica influência de temperatura pela parede resfriada sobre o processo de combustão. A sequência adiabática do processo permite, por exemplo, um processo de Scale-UP simples de tais reatores químicos, já que as propriedades do transporte térmico até as paredes resfriadas são irrelevantes e todo o processo na direção do fluxo pode ser praticamente considerado como sendo unidimensional.

[0007] Em um reator de poros a reação é realizada dentro de uma matriz porosa de um material resistente à temperatura. Divergente de dispositivos de reatores convencionais não é necessário dispor o reator em uma câmara de combustão volumosa ou ligar uma câmara deste tipo em sequência. A partir do próprio reator, escoam os produtos reacionais quentes, sem formação direta de chamas. No documento DE n° 43 22 109 C2 é proposto para a primeira zona usar um número nitidamente menor e para a zona de combustão um número nitidamente maior do que o número crítico Péclet de Pe = 65.

[0008] Na ignição do reator de poros se estabilizará a combustão na interface entre as duas zonas. Devido às reduzidas dimensões dos poros na primeira zona, não se verifica nesta região, em estado estacionário, uma combustão, porém meramente um preaquecimento da mistura de gás. Esta propriedade cumpre também as rígidas exigências de segurança, relativamente ao perigo de retro-ignição nas insta

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4/15 lações químicas.

[0009] Baseado na excelente transferência térmica entre a fase de gases de corpos sólidos dentro da matriz porosa, estes estão em um equilíbrio térmico aproximado. O equilíbrio térmico aproximado entre a fase gasosa e de corpos sólidos e a mistura íntima dentro de um corpo de poros produz essencialmente o desaparecimento de chamas livres na zona de combustão, provida de poros maiores. O processo da combustão se realiza agora em uma área reacional ampla que pode ser mais bem caracterizada como reator de combustão do que como compartimento de combustão com chamas livres.

[0010] De acordo com o documento DE n° 199 39 951 C2 a câmara de mistura prévia faz parte e é um componente relevante para a segurança do dispositivo descrito.

[0011] Uma desvantagem das formas de construção conhecidas reside no registro de temperatura local limitada na zona de reação por elementos térmicos. Outra desvantagem de reatores de poros, cujas camadas porosas são formadas de corpos a granel, reside em que os corpos a granel no caso de uma passagem de gás maior ou majorada repentinamente, os corpos a granel são arrastados pela corrente de gás, resultando com isto em alterações da densidade do material, bem como do número Péclet. Uma condução segura do processo em condições de passagens de gás acentuadamente cambiantes, especialmente para a combustão contínua de maiores quantidades de gás contendo halogêneo, nos casos de falhas, somente é possível em uma extensão acentuadamente limitada.

[0012] Constitui objeto da invenção, prover um reator que permite as reações químicas exotérmicas acima mencionadas, reduzindo as desvantagens acima descritas.

[0013] Partindo do dispositivo mencionado na introdução, a tarefa da invenção será solucionada para a combustão de uma mistura de

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5/15 combustível/meio oxidante em reação acentuadamente exotérmica que consiste em um reator com um compartimento de combustão que contém ao menos um primeiro material poroso e ao menos um segundo material poroso em zonas separadas, sendo as zonas conformadas de tal modo que uma reação exotérmica somente se pode produzir na segunda zona e possuindo uma ou várias linhas adutoras para o combustível, bem como para o meio oxidante, reside em que a zona A que é constituída do primeiro material poroso, separado com uma distância de 10 mm até 4000 mm, de preferência 20 mm até 500 mm, em uma zona B da zona C que consiste no segundo material poroso, estando disposta na direção de fluxo da mistura de combustível/meio oxidante, diante da zona C.

[0014] Em uma ampliação preferida do dispositivo está previsto que o compartimento de combustão e os materiais porosos consistem em materiais que resistem à uma temperatura de 1000°C até 2400°C. [0015] Vantajosamente, estão dispostos na zona B um dispositivo de controle de temperatura e um dispositivo de ignição. O dispositivo de controle de temperatura preferencialmente será um sensor infravermelho que registra uma área de 2 até 200 cm² na superfície limítrofe e na zona C. Um registro acima da área indicada não é possível de acordo com o estado conhecido da técnica.

[0016] Uma ampliação preferida do dispositivo reside em que está disposto, em sentido vertical, encontrando-se a zona A acima das zonas B e C. No caso, os corpos a granel das zonas A e C estão dispostos em grelhas de suporte. Um afrouxamento ou turbihonamento dos corpos a granel e uma modificação da resistência de fluxo e, portanto, do número Péclet será evitado pelo peso específico dos corpos a granel e pelas grelhas de suporte. Além disso, pela disposição da zona A acima da zona C é principalmente evitado um afrouxamento da camada a granel, porque a carga C será assim pressionada na direção da

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6/15 força de gravidade contra a grelha de suporte.

[0017] De acordo com outra ampliação da invenção, está previsto no processo que a mistura de combustível/meio oxidante e o gás adicionalmente integrado, sejam misturados ao menos parcialmente em um conjunto de pré-mistura que precede o reator. O dispositivo correspondente, de acordo com esta ampliação, reside em que apresenta uma câmara de pré-mistura para a mistura de combustível/meio de oxidação, a partir da qual esta mistura de combustível/meio de oxidação flui para o interior da câmara de combustão.

[0018] A câmara de pré-mistura empregada, de acordo com a ampliação, possibilita uma mistura essencialmente melhor e uma mistura mais eficaz dos agentes reacionais o que possibilita, por exemplo, um estreitamento da parcela de metano requerida na síntese de cloreto de hidrogênio, o que possibilita, por exemplo, uma redução da parcela de metano necessária na síntese de cloreto de hidrogênio.

[0019] Especialmente, em uma ampliação vantajosa da invenção, está prevista que a câmara de pré-mistura está de tal modo conformada que os componentes referidos à direção no compartimento de combustão da velocidade de fluxo da mistura na câmara de prémistura é maior do que a velocidade das chamas no compartimento de combustão.

[0020] Desta maneira, a câmara de pré-mistura será de tal modo dimensionado que uma chama eventualmente gerada na câmara de pré-mistura, no caso de uma ignição não intencionada, em toda a área da operação, por exemplo, na partida, é eliminada por sopro.

[0021] Outro aperfeiçoamento neste sentido é alcançado em uma ampliação da invenção por meio de um resfriamento da câmara de pré-mistura.

[0022] Segundo outra modalidade vantajosa está previsto que na câmara de combustão esteja previsto um material poroso com compar

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7/15 timentos ocos grandes suficientemente para a formação de chamas. [0023] Especialmente se altera a porosidade do material poroso com compartimentos ocos conexos na direção do desenvolvimento de chamas para poros maiores, sendo que em uma face limítrofe interna para o tamanho dos poros resulta um número Péclet crítico, acima do qual se verifica a formação das chamas e abaixo da qual é suprimida. [0024] Uma estabilização da combustão será alcançada pelo aumento do tamanho de grãos na direção de fluxo, sendo que em uma zona do material poroso para o tamanho dos poros resulta um número Péclet crítico, acima do qual se verifica a formação das chamas e abaixo da qual é suprimida.

[0025] O emprego desta técnica para a produção de produtos químicos como, por exemplo, cloreto de hidrogênio ou para a combustão posterior de gases nocivos como, por exemplo, gases com teor de halogêneo terão efeito não somente em relação à combustão propriamente dita de modo vantajoso, porém, também possibilita conformar e dispor vantajosamente aquelas partes da instalação, nas quais está integrado o reator de poros.

[0026] Preferencialmente, a câmara de pré-mistura consiste em materiais resistentes a corrosão, por exemplo, de grafite impregnada com resina sintética. Componentes de aço esmaltados ou revestidos com material sintético fluoretado também podem ser usados para a construção de uma câmara misturadora. A partir da câmara misturadora, os gases pré-misturados escoam preferencialmente por uma grade de material resistente à corrosão, por exemplo, de carboneto de silício, óxido de alumínio ou outros materiais, penetrando na zona A do reator de poros. Conforme antes já mencionado, diversos agentes reacionais químicos como, por exemplo, cloro ou metano apresentam uma tendência à auto-ignição sob a influência da irradiação UV. A auto-ignição na câmara de pré-mistura deveria, todavia, ser evitada por motivos de

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8/15 segurança. Uma grelha e a conformação da zona A serão de tal modo selecionados que da zona A ou C não se projeta irradiação ou irradiação UV ou apenas em muita reduzida extensão na câmara de prémistura que podería conduzir a ignição da mistura de gás, constituída de cloro e de metano dentro da câmara de pré-mistura.

[0027] Deverá ser realçada especialmente a estabilidade da combustão no reator de poros descrito. Comparado com os reatores de cloreto de hidrogênio, mencionados de acordo com o estado da técnica e que são muito sensíveis a oscilações de pressão e de quantidades dos gases, nos quais, portanto, a chama podería ser extinta facilmente, a reação da combustão no reator de poros terá novamente uma ignição pela capacidade térmica dos corpos de enchimento na zona C, até mesmo com falha curta dos gases. Por motivo de segurança, todavia, será conveniente na falha de um dos gases também desligar o outro gás e acoplar uma lavagem de gás inerte. Até mesmo depois de vários minutos, o reator poderá então ser reativado, sem um novo processo de ativação inicial, após uma lavagem com gás inerte, sem estar sujeito a retardos.

[0028] A ignição e o preaquecimento do reator podem se verificar com um gás de combustão (hidrogênio, metano ou semelhantes produtos) e ar. Não obstante, poderá também ser usado para este fim um dispositivo de ignição convencional comum para reatores químicos deste tipo. Após o completo aquecimento da zona C, poderá depois ser progressivamente ou também de imediato ser feita a reversão para os agentes da reação como, por exemplo, cloro, metano e ar.

[0029] Repentinas oscilações, de carga de até 50% da carga nominal que pode se apresentar nas instalações, podem ser dominadas sem dificuldades com os reatores de poros descritos.

[0030] Os chamados Scale-UP para instalações técnicas, baseado no ensinamento técnico para o dimensionamento de reatores de po

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9/15 ros, especialmente na condução do processo adiabática acima descrita é de modo surpreendentemente simples, de acordo com as condições de fluxo definidos independentes do tamanho construído nas zonas A e C.

[0031] Os reatores de poros, a seguir descritos e modificados para processos químicos, são parte de instalações técnicas de procedimento para a produção de ácido clorídrico ou para a pós-combustão de compostos com teor de cloro preferencialmente, contendo halogêneo.

[0032] Uma instalação deste tipo apresenta, por exemplo, um reator de poros modificado, um trocador de calor para o resfriamento dos produtos reacionais, ou seja, para o aproveitamento do seu teor de calor e de acordo com o tipo da instalação, também um absorvedor, Scrubber ou lavador de gás de escape em segmentos de transição entre os aparelhos, bombas, tubulações e demais instalações de segurança de medição e de regulagem. Em virtude da realização da reação e da boa mistura dos gases no reator de poros, comparado com o estado da técnica, não é necessária uma câmara de combustão volumosa. O reator poderá ser acoplado diretamente nos aparelhos subsequentes, por exemplo, um trocador de calor, um dispositivo de resfriamento brusco com absorvedor ou outros aparelhos. Após o resfriamento dos produtos reacionais que escoam do reator para um trocador de calor ou após um resfriamento brusco, uma corrente parcial do gás resfriado, ou seja, da mistura de gás, conforme acima descrito, será novamente conduzido para o reator. Alternativamente neste sentido, conforme descrito poderá também ser aplicado outro gás, por exemplo, vapor d'água.

[0033] De acordo com as exigências ao produto, também apenas parte da instalação técnica, pode ser necessária, por exemplo, o reator e o resfriador de gás e o reator e o resfriador brusco, de acordo se o produto é gasoso ou se for necessitado, dissolvido em água em forma

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10/15 de ácido clorídrico.

[0034] Outra forma de realização de uma instalação para produzir cloreto de hidrogênio utiliza gases de hidrocarbonetos como base para o cloreto de hidrogênio, por exemplo, gás natural, metano, propane, etc., cloro e ar. A combustão se verifica conforme as equações reacionais, apresentadas de forma simplificada (1) e (2): [0035] CH₂ + O₂ + CI2 -> CO + 2HCI + H₂O (1), [0036] CO + 1/202 -> CO2 (2).

[0037] Esta combustão é de difícil realização em instalações de acordo com 0 estado da técnica, porque no caso de condições marginais desfavoráveis pode ser formada fuligem que torna impuros a instalação e 0 ácido. As propriedades especiais descritas do reator de poros possibilitam, inesperadamente, também para este emprego crítico, uma combustão estável e isenta de fuligem.

[0038] Reatores de poros para a pós-combustão de gases de escape com teor de halogêneo ou compostos orgânicos evaporáveis ou gasosos, contendo halogêneo, conforme posteriormente ainda será esclarecido com base em exemplos de execução, serão de tais modos realizados que meios oxidantes e gás de combustão serão insuflados na câmara de pré-mistura, preferencialmente pré-misturados. Pela elevada entalpia de reação de meios oxidantes e gás de combustão, na zona de combustão C, será gerada uma chama de suporte estável. O gás ou mistura de gás a ser submetida a pós-combustão, através de um tubo de admissão, será insuflado na câmara de pré-mistura, preferencialmente através de uma grelha de suporte, diante da zona A no reator de poros, sendo misturado com a mistura de combustível/meio de oxidação. Para a regulagem da temperatura do processo de póscombustão se utiliza preferencialmente um excedente correspondente do meio oxidante, especialmente 0 ar. Para a regulagem da temperatura na zona C do reator de pós-combustão, a temperatura será, por

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11/15 exemplo, medida através de um pirômetro infravermelho e o sinal para a regulagem do meio oxidante será sequencialmente processado. As instalações subsequentes nas pós-combustões se diferenciam na dependência do teor de halogêneo dos gases de escape das instalações acima descritas. No caso de reduzido teor de halogêneo, no qual a obtenção do ácido clorídrico não está em primeiro plano, geralmente será apenas sequencialmente realizado um resfriamento brusco e instalado um lavador. Outras substâncias colaterais, por exemplo, compostos de enxofre ou semelhantes podem também ser submetidas com os conjuntos descritos, igualmente sendo submetidas a uma eliminação isenta de danos. Isto se aplica basicamente também para substâncias puras ou misturas com teor de halogêneo ou evaporáveis e com teor de enxofre. Como as instalações de pós-combustão descritas, com reator de poros não requerem uma câmara de combustão no sentido tradicional, essas instalações podem ser conformadas bastante compactas e a custo vantajoso.

[0039] Baseado nas modalidades detalhadas aqui presentes resultam especialmente as seguintes ampliações preferidas da invenção:

- compartimento de combustão apresenta ao menos duas zonas com material de tamanhos de poros variáveis entre os quais o tamanho dos poros resulta no número Péclet critico;

- o material com compartimentos ocos conexos apresenta ao menos parcialmente uma carga de corpos como são empregados para cargas a granel de corpos sólidos ou pacotes separados nos processos térmicos de separação como sendo esferas ou corpos de selas;

- na face limítrofe para as zonas de porosidade variada está prevista uma grade como, por exemplo, uma grelha de suporte, a fim de evitar uma descarga dos corpos de uma zona para a outra, sendo que a grade, especialmente a grelha de suporte também pode ser res-

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12/15 friada;

- a câmara de combustão está conformada para a estabilidade de chamas no caso de sobrepressão e subpressão;

- os gases de produto alimentados serão todos ou apenas parcialmente pré-aquecidos, a fim de que a mistura de vapores de refrigeração como, por exemplo, vapor d'água, seja evitada uma eliminação por condensação dentro da câmara de pré-mistura (componentes eliminados por condensação tornariam pior consideravelmente o êxito da reação, resultando na formação de produtos colaterais indesejados);

- a câmara de pré-mistura não será resfriada, porém as suas paredes serão controladamente mantidas acima da temperatura do ponto de orvalho da mistura de gás, a fim de evitar desta maneira uma eliminação por condensação de componentes de gás.

[0040] A câmara de combustão também poderá ser configurada para a estabilidade de chamas no caso de sobrepressão ou de subpressão, o que no estado previamente conhecido da técnica teria resultado apenas em estabilidade de chama insuficiente. Baseado na invenção e de suas ampliações está disponível uma região de pressão essencialmente maior, de maneira que uma modalidade correspondente para maior região de pressão, em uma forma conhecida do especialista, especialmente também para a sua sobrepressão ou subpressão poderá resultar em um aumento essencial da estabilidade da chama. Regulagens podem no caso ser amplamente dispensadas.

[0041] Especialmente em uma ampliação preferida da invenção está previsto um isolamento de câmara de combustão para uma realização da combustão aproximadamente adiabática, sem efeitos transformadores. Uma condução adiabática da combustão é vantajosa, especialmente para o aumento da taxa de produção.

[0042] Além da combustão também é possível obter produtos rea

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13/15 cionais, por exemplo, na combustão de gás de cloreto de hidrogênio para a síntese de cloreto de hidrogênio. Para tanto, em uma ampliação preferida da invenção está previsto que o dispositivo apresente um conjunto para a obtenção, ou separação de produtos reacionais a partir do meio queimado de combustível/meio oxidante. Especialmente uma composição com teor de cloro no combustível, bem como metano no meio oxidante deve ser conformado para a combustão do cloreto de hidrogênio, apresentando para tal processo, um conjunto técnico processual para a obtenção de cloreto de hidrogênio ou de ácido clorídrico, conjunto este previsto atrás do compartimento de combustão. A conformação mencionada é conhecida do especialista. Especialmente, deve-se observar no caso que os respectivos conjuntos de segurança serão considerados e os materiais serão correspondentemente mais resistentes à corrosão contra cloro.

[0043] Conforme acima já foi mencionado, a invenção pode ser empregada, não apenas para a combustão e para a síntese de cloreto de hidrogênio, mas também pode ser usada como conjunto para a pós-combustão de gases de escape e especialmente para a purificação. Assim, por exemplo, é possível, em alguns exemplos de execução, representados na descrição seguinte, fazer a pós-combustão de parcelas com teor de cloro, de compostos orgânicos, sem problemas, fazendo, portanto, a sua eliminação, sem causar danos.

[0044] Outras medidas e detalhes na invenção resultam também da descrição seguinte de um exemplo de execução com relação ao desenho anexo. As figuras mostram:

[0045] figura 1 representação parcial de uma instalação de reator de poros.

[0046] Para o seguinte exemplo de execução foi escolhido o reator de poros 1 que acima já foi explicado mais detalhadamente, o qual, comparado com outros tipos de reatores com os quais a invenção po

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14/15 derá ser conformada, apresenta especiais vantagens. A característica essencial na invenção reside em que a chama, pela adução de um gás adicional à mistura de combustível/meio oxidante passa a ser resfriado, o que pode ser concretizado em todos os tipos de reatores imagináveis. Portanto, a subsequente descrição do exemplo de execução deve ser vista isoladamente na base do reator de poros 1, não como uma restrição.

[0047] Uma modalidade de um reator de poros 1 de acordo com a invenção está representada na figura 1. O alojamento do reator de poros 1 consiste em um revestimento interno 8 de cerâmica oxidíca de parede delgada e resistente à temperatura elevada, com uma espessura de 2 mm até 50 mm, uma camisa de suporte de grafite 9 e uma camisa de aço 10 externa, respectivamente distanciada. Entre a camisa de suporte de grafite 9 e a camisa de aço 10 será conduzida água de refrigeração que abandona na luva 12 o reator de poros 1. Além disso, são mostradas zonas A - 2 definidas, a zona B - 4 e a zona C -

3. No caso a zona C - 3 age como zona de combustão, na qual se verifica a combustão propriamente dita. Na zona A - 2, por dimensionamento correspondente será evitada a ignição com formação de chamas. A zona de combustão C - 3, para esta finalidade, está cheia de corpos de enchimento, a zona A - 2, por sua vez, com corpos de poros que agem como bloqueio contra chamas. A zona A - 2 e a zona C - 3 são distanciadas pela zona B - 4. Na superfície limítrofe entre a zona B - 4 e a zona C - 3, se verifica o controle de temperatura em grande área pelo acesso de um sensor medidor de temperatura na luva medidora de temperatura 6. Através da câmara de pré-mistura 5 a mistura de gás será introduzida por cima, dentro do reator de poros 1. A transformação da mistura reacional se verifica na zona C - 3 e está disposta na grelha de suporte 7 e que adicionalmente é resfriada pelo trocador de calor 11, disposto por baixo. A temperatura da parede, da

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15/15 zona de reação C - 3, será controlada por um sensor de temperatura de parede 13.

Relação Numérica de Componentes

Reator de Poros

Zona A

Zona C

Zona B

Câmara de pré-mistura

Luva para sensor medidor de temperatura

Grelha de suporte

Revestimento cerâmico interno

Parede de grafite

Parede externa de aço

Trocador de calor

Conexão de frigorígeno

Sensor medidor de temperatura de parede

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para a combustão de uma mistura de combustível/meio oxidante em reação fortemente exotérmica, constituído de um reator (1) com uma ou mais linhas de alimentação para o combustível bem como o meio de oxidação, que são dispostos de tal forma que a mistura de combustível/meio oxidante é conduzida de cima para o reator (1), e com um compartimento de combustão que contém ao menos um primeiro material poroso em uma zona A (2) e ao menos um segundo material poroso em uma zona separada C (3), sendo que as zonas A (2) e C (3) tem porosidade distintas, sendo que as zonas são de tal modo conformadas, que a primeira zona A (2) se encontra acima da zona C (3), que atua como zona de combustão, enquanto na zona A (2), em função de correspondente dimensionamento a geração de chama é evitada, e onde as zonas A (2) e C (3) são separadas por uma zona B (4) de modo que, uma distância entre as zonas A (2) e C (3) é formado, que é posicionado na direção do fluxo da mistura de combustível/meio oxidante antes da zona C (3) e tem um valor de 10 mm até 4000 mm, sendo que um gás adicional é conduzido para a mistura de combustível/meio oxidante, de modo que a chama com a condução do gás adicional à mistura de combustível/meio oxidante é resfriada, sendo que pelo menos uma grelha de suporte (7) é resfriada, que está prevista na área limítrofe entre as zonas de porosidades diferentes e onde os matérias porosos pelo menos em parte são compostos por um enchimento de corpos, como a empregada em cargas de corpos de enchimento ou enchimento ordenado em processo de separação térmica.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a distância formada pela zona B (4), entre a zona A (2) e a zona C (3) é de 20 mm até 500 mm.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac

Petição 870190088615, de 09/09/2019, pág. 24/26

2/2 terizado pelo fato de que o compartimento de combustão e os materiais porosos consistem em materiais que resistem a uma temperatura de 1000°C até 2400°C.
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que na zona B (4) está previsto um dispositivo de controle de temperatura (6) e eventualmente um dispositivo de ignição.
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle de temperatura (6) é um sensor infravermelho.
6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que está prevista uma câmara de pré-mistura (5) para a mistura de combustível/meio oxidante.
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a câmara de pré-mistura (5) está de tal modo conformada que os componentes referidos em direção ao compartimento de combustão da velocidade de fluxo da mistura na câmara de pré-mistura (5) é maior do que a velocidade de chamas dentro do compartimento de combustão.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que está previsto um resfriamento da câmara de pré-mistura (5).
9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a câmara de combustão está conformada para a estabilidade de chamas em regime de sobrepressão e/ou subpressão.
10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que está prevista uma têmpera da câmara de combustão para uma combustão de condução aproximadamente adiabática, sem efeitos colaterais térmicos.