BR102022026199A2

BR102022026199A2 - Processo de combustão

Info

Publication number: BR102022026199A2
Application number: BR102022026199-7A
Authority: BR
Inventors: Xavier Paubel; Abou BA; Frank Rheker; Laurent KEPINSKI; Mohand Amirat; Jean-Baptiste SENECHAL
Original assignee: L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2022-12-21
Publication date: 2023-07-18

Abstract

Método combinado de combustão e pós-combustão pelo qual o gás residual é gerado pela combustão em uma zona de combustão principal 10, o gás residual 17 sendo evacuado da zona de combustão principal 10 e introduzido em uma zona de pós-combustão 19, onde o gás residual 17 é submetido à póscombustão e o gás pós-combustão 23 é obtido, que é evacuado da zona de pós-combustão 19, pela qual um primeiro nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual 17 evacuado da zona de combustão principal 10 e/ou um segundo nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás póscombustão 23 evacuado da zona de pós-combustão 19 é/são monitorado(s), pela qual um sinal de controle é gerado com base no(s) nível(eis) monitorado(s) e pela qual a taxa de injeção de oxidante pós-combustão ou o excesso estequiométrico do oxidante pós-combustão em relação ao combustível pós-combustão é regulada(o) em função do referido sinal de controle.

Description

PROCESSO DE COMBUSTÃO

[001] A presente invenção refere-se ao campo da combustão. A presente invenção refere-se mais especificamente a processos de combustão, em que o combustível é submetido à combustão com oxidante na zona de combustão de um forno, doravante denominada zona de combustão principal, e em que os gases residuais evacuados da referida zona de combustão são submetidos a pós-combustão em uma zona de pós-combustão a jusante da zona de combustão principal na direção do fluxo dos gases residuais.

[002] Para geração máxima de calor na zona de combustão principal, geralmente é preferível atingir a combustão completa dentro da zona de combustão principal. Nesse caso, o gás residual da zona de combustão está livre de matéria combustível residual.

[003] Para atingir a combustão completa na zona de combustão principal, o oxidante de combustão deve ser fornecido à zona de combustão principal pelo menos na quantidade estequiométrica em relação ao combustível. Na prática atual, um pequeno excesso de oxidante em relação à quantidade estequiométrica é necessário para atingir a combustão completa. Um grande excesso de oxidante também permite a combustão completa, mas dilui a combustão e, assim, reduz a temperatura da chama. Além disso, quando ar enriquecido com oxigênio ou oxigênio é usado como oxidante de combustão, um grande excesso de oxidante também aumentaria os custos relacionados ao abastecimento de oxidante ao processo.

[004] Na prática, a combustão completa na zona de combustão principal nem sempre é possível ou mesmo desejável.

[005] Por exemplo, para certos processos, é necessária uma atmosfera de forno redutor, por exemplo para evitar a oxidação indesejada de uma carga que é aquecida dentro da zona de combustão principal. Esse é frequentemente o caso de fornos para fusão de metais não ferrosos. Se for necessária uma atmosfera redutora, a operação da zona de combustão principal com excesso de oxigênio é obviamente excluída.

[006] Além disso, em alguns processos, tais como instalações de incineração de resíduos ou fornos secundários de fusão de alumínio nos quais o alumínio contaminado, tais como latas de bebidas pintadas, é fundido, a matéria combustível é, pelo menos em parte, liberada de maneira e quantidade descontroladas pela carga. Como consequência, não é possível prever com precisão a quantidade de oxidante correspondente à quantidade estequiométrica em diferentes momentos ao longo do processo.

[007] A fim de otimizar o processo de combustão nesses fornos, foram propostos métodos de monitoramento que monitoram as mudanças na quantidade de matéria combustível liberada pela carga na zona de combustão principal, de modo a permitir que o operador do forno responda rapidamente ajustando o controle abastecimento de oxidante de combustão e/ou combustível para a zona de combustão principal. Exemplos de tais processos de monitoramento são descritos em ES-A2201885, ES-A-2207389, EP-A-0949477, WO-A-2010022964, WO-A2011131880 e JP-A-2021025687.

[008] Como esses métodos respondem a uma mudança real na quantidade de matéria combustível liberada ou na quantidade de matéria combustível residual no gás residual, eles permitem reduzir o nível dessa matéria combustível residual, mas não podem impedir totalmente sua presença, em particular, mas não só, quando a zona principal de combustão é operada com uma atmosfera redutora.

[009] A ventilação de matéria combustível residual na atmosfera muitas vezes não é permitida por razões ambientais. Além disso, evacuar a matéria combustível residual do processo também corresponde a uma perda de energia térmica, que teria sido produzida se toda a matéria combustível tivesse sido totalmente queimada.

[0010] Por essas razões, é cada vez mais comum usar um pós-combustor no qual a matéria combustível residual presente no gás residual é completamente ou substancialmente completamente submetida à combustão com oxidante de póscombustão antes que o gás residual seja liberado para a atmosfera.

[0011] A pós-combustão do gás residual pode ser conseguida injetando oxidante pós-combustão apenas no póscombustor ou injetando oxidante pós-combustão e combustível pós-combustão no pós-combustor com um excesso estequiométrico de oxidante pós-combustão em relação ao combustível pós-combustão. Injetar o oxidante pós-combustão e o combustível pós-combustão no pós-combustor é particularmente útil quando a matéria combustível residual está presente no gás residual em concentração relativamente baixa e quando a injeção de combustível pós-combustão no pós-combustor é necessária para aumentar a temperatura para inflamar e submeter à combustão a matéria combustível residual.

[0012] Os pós-combustores são vantajosamente equipados com meios de recuperação de energia para recuperar e explorar a energia térmica gerada pela pós-combustão.

[0013] É um objetivo da presente invenção fornecer tal processo combinado de combustão e pós-combustão com póscombustão otimizada.

[0014] É um objetivo adicional da presente invenção fornecer um processo combinado de combustão e pós-combustão em que a combustão na zona de combustão principal e a póscombustão na zona de pós-combustão são otimizadas.

[0015] Para tanto, a presente invenção propõe um método combinado de combustão e pós-combustão em várias etapas.

Descrição geral

[0016] Em uma primeira etapa do método da invenção, doravante denominada “etapa a)”, um modo nominal de operação de pós-combustão é definido para uma zona de pós-combustão. Quando a zona de pós-combustão for uma zona de pós-combustão apenas para oxidante, isto é, uma zona de pós-combustão que não esteja equipada ou regulada para a injeção de combustível de pós-combustão, mas apenas para a injeção de oxidante de pós-combustão na mesma, o modo nominal de operação de póscombustão definido apresenta uma taxa nominal de injeção de oxidante pós-combustão na zona de pós-combustão.

[0017] Quando, por outro lado, a zona de pós-combustão for uma zona de pós-combustão de combustível oxidante, isto é, uma zona de pós-combustão equipada ou regulada para a injeção de oxidante de pós-combustão e combustível de póscombustão, o modo nominal de operação pós-combustão apresenta tanto uma taxa nominal de injeção de oxidante póscombustão quanto uma taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão na zona de pós-combustão. A taxa nominal de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão são tais que é definido um excesso estequiométrico nominal do oxidante pós-combustão em relação ao combustível pós-combustão.

[0018] Em uma outra etapa do método da invenção, referida a seguir como etapa b), o combustível e o oxidante de combustão são fornecidos à zona de combustão principal. A taxa na qual o combustível é fornecido à zona de combustão principal na etapa b) é chamada de “taxa real de abastecimento de combustível” e a taxa na qual o oxidante de combustão é fornecido à zona de combustão principal é chamada de “taxa real de abastecimento de oxidante”.

[0019] Na etapa c), o combustível assim fornecido (isto é, o combustível que é fornecido à zona de combustão principal na taxa real de abastecimento de combustível) é queimado com o oxidante abastecido (isto é, o oxidante que é fornecido à zona de combustão principal na taxa real de abastecimento de oxidante) dentro da zona de combustão principal, onde o calor e os gases residuais são produzidos. Como explicado anteriormente, o referido gás residual pode conter matéria combustível residual.

[0020] Na etapa d) do método, o gás residual é evacuado da zona de combustão principal e introduzido na zona de póscombustão.

[0021] Na etapa e) um oxidante (referido como “oxidante pós-combustão”) ou uma combinação de oxidante pós-combustão e combustível (esse último sendo referido como “combustível pós-combustão”), com um excesso de oxidante estequiométrico de oxidante pós-combustão em relação ao combustível póscombustão, necessário para a pós-combustão do gás residual evacuado é introduzido(a) na referida zona de pós-combustão.

[0022] Assim, na referida etapa e), quando a zona de póscombustão é uma zona de pós-combustão somente de oxidante, o oxidante de pós-combustão é injetado na zona de póscombustão a uma taxa real de injeção de oxidante póscombustão, enquanto nenhum combustível pós-combustão é injetado na mesma.

[0023] Quando a zona de pós-combustão é uma zona de póscombustão de combustível oxidante, tanto o oxidante de póscombustão quanto o combustível de pós-combustão são injetados na zona de pós-combustão na etapa e). O oxidante pós-combustão é injetado a uma taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e o combustível pós-combustão é injetado a uma taxa real de injeção de combustível póscombustão. A taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa real de injeção de combustível pós-combustão juntas definem um excesso estequiométrico real de oxidante póscombustão em relação ao combustível pós-combustão, o referido excesso estequiométrico real de oxidante póscombustão não é usado para a combustão do combustível de pós-combustão e, portanto, está disponível para a combustão da matéria combustível residual do gás residual dentro da zona de pós-combustão.

[0024] Na etapa f), o gás residual evacuado é submetido à pós-combustão na referida zona de pós-combustão, com o oxidante de pós-combustão, respectivamente, o excesso de oxidante de pós-combustão. Durante a referida pós-combustão, a matéria combustível residual presente no gás residual evacuado da zona de combustão principal é queimada, resultando em um gás pós-combustão.

[0025] Na etapa g) o gás pós-combustão, portanto, é evacuado da zona de pós-combustão.

[0026] Na etapa h) do método, de acordo com a invenção, um primeiro nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual evacuado da zona de combustão principal e/ou um segundo nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás pós-combustão evacuado da zona de pós-combustão são, respectivamente, monitorados.

[0027] Em seguida, na etapa i), um primeiro sinal de controle é gerado com base no (primeiro ou segundo) nível monitorado na etapa h) ou com base em um ou ambos dos primeiro e segundo níveis monitorados na etapa h).

[0028] Na etapa j), a pós-combustão na zona de póscombustão é regulada.

[0029] Quando a zona de pós-combustão é uma zona de póscombustão somente de oxidante, a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão na zona de pós-combustão é regulada na etapa j) em função do primeiro sinal de controle.

[0030] Quando a zona de pós-combustão é uma zona de póscombustão de combustível oxidante, o excesso estequiométrico real de oxidante pós-combustão é regulado na etapa j) em função do primeiro sinal de controle através da taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e/ou da taxa real de injeção de combustível pós-combustão.

[0031] O primeiro sinal de controle é assim gerado com a finalidade de regular a pós-combustão. Na medida em que isso é alcançado, a natureza (digital (eletrônica) ou analógica (como pneumática)) ou o valor do primeiro sinal de controle não é importante.

[0032] O monitoramento na etapa h) pode ser o monitoramento de uma única substância combustível no fluxo de gás correspondente ou o monitoramento de múltiplas substâncias combustíveis no referido fluxo de gás. Exemplos de tais substâncias combustíveis são H2, CO e VOCs (Compostos Orgânicos Voláteis). Vários sensores para monitorar essas substâncias combustíveis em um fluxo de gás estão disponíveis comercialmente. A substância ou as substâncias a ser(em) monitorada(s) será(ão) selecionada(s) em função do tipo de processo que ocorre na zona de combustão principal e o tipo e os níveis de substâncias combustíveis que possam estar presentes nos gases residuais evacuados das mesmas. Essencial a esse respeito é que o nível da substância ou das substâncias combustível(eis) monitorada(s) deve ser fácil e rapidamente mensurável e deve fornecer uma indicação clara da completude ou nível incompleto da combustão principal (quando o gás residual evacuado é monitorado), respectivamente da pós-combustão (quando o gás pós-combustão é monitorado). A substância ou as substâncias a ser(em) monitorada(s) também pode(m) ser selecionada(s) em função das regulações ambientais, em particular para garantir que o nível da(s) referida(s) substância ou substâncias no gás pós-combustão permaneça abaixo do valor limiar imposto pelas referidas regulações ambientais.

[0033] O monitoramento pode ser um monitoramento direto, pelo qual o nível da substância ou das substâncias no fluxo de gás é medido, por exemplo in situ, isto é, no próprio fluxo de gás, ou por meio de amostragem. O monitoramento também pode ser um monitoramento indireto da substância ou das substâncias, por meio do qual uma propriedade correlacionada ao nível de uma ou mais de substâncias combustíveis é medida, tal como a intensidade de uma chama gerada quando uma ou mais de substâncias combustíveis no fluxo de gás é(são) colocada(s) em contato controlado com um oxidante, por exemplo através de um interstício ou através da injeção controlada de um oxidante, tal como ar ou oxigênio, no gás monitorizado, como por exemplo descrito em EP-A-2561295. O monitoramento indireto por meio de uma propriedade correlacionada ao nível de uma ou mais de substâncias combustíveis também pode ser baseado em uma temperatura ou mudança ou evolução de temperatura no gás monitorado quando uma ou mais de substâncias combustíveis no fluxo de gás monitorado são colocadas em controle contato com tal oxidante, como por exemplo descrito em ES-A-2201885, ES-A-2207389 e WO-A-2006117336.

[0034] O gás residual é frequentemente evacuado da zona de combustão principal em altas temperaturas. Nesse caso, o referido gás residual contém quantidades significativas de calor residual. Além disso, a pós-combustão de substâncias combustíveis no gás residual evacuado também gera calor. Consequentemente, uma instalação de recuperação de calor pode ser vantajosamente fornecida em e/ou a jusante da zona de pós-combustão. A energia térmica recuperada pela referida instalação de recuperação de calor pode ser usada como fonte de calor, por exemplo, para o pré-aquecimento de combustível e/ou oxidante a montante da zona de combustão principal e/ou da zona de pós-combustão, para aquecer ou secar uma carga fornecida à zona de combustão principal, para geração de vapor ou para geração de energia mecânica ou elétrica.

Regulação pós-combustão com base em um nível de substância(s) combustível(es) no gás pós-combustão

[0035] De acordo com uma modalidade do método, a etapa h) inclui o monitoramento do nível, referido como segundo nível, de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás póscombustão evacuado da zona de pós-combustão e o primeiro sinal de controle é gerado na etapa i) com base no referido segundo nível monitorado (também referido como ‘sinal B’ ou ‘nível B’).

[0036] Nesse caso, a etapa a) pode incluir a definição de um limiar superior B1superior para o referido segundo nível monitorado. Quando o segundo nível monitorado de matéria combustível residual no gás pós-combustão excede o limiar superior B1superior, o primeiro sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa j)

1) o fluxo real de oxidante pós-combustão seja regulado de modo a ser maior do que o fluxo nominal de oxidante póscombustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante ou
2) o excesso estequiométrico real do oxidante póscombustão seja regulado de forma a ser maior que o excesso estequiométrico nominal do oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de oxidante combustível pós-combustão.

[0037] A seguir, esse modo de operação pós-combustão (como descrito em 1) e 2) acima) é referido como o modo de operação “pós-combustão reforçada”.

[0038] Como alternativa ou em combinação com o acima, a etapa a) pode incluir a definição de um limiar superior positivo RB1superior para uma taxa de alteração do segundo nível monitorado (sinal B). A taxa de alteração corresponde a um aumento ou uma diminuição por unidade de tempo do nível monitorado da(s) substância(s) monitorada(s). A alteração é positiva em caso de aumento do nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis e negativa em caso de diminuição do referido nível monitorado. A alteração é zero (0), quando o nível monitorado é constante. O limiar superior positivo RB1superior corresponde assim a um limiar superior para o aumento (por unidade de tempo) do segundo nível monitorado.

[0039] Quando o segundo nível monitorado aumenta a uma taxa maior que o limiar superior RB1superior, o primeiro sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa j) a zona de pós-combustão opere no modo de operação de póscombustão reforçado.

[0040] Como descrito em WO-A-2010/022964, responder a uma taxa de aumento do primeiro nível monitorado permite uma resposta mais eficiente a picos pronunciados no nível de substâncias combustíveis no gás pós-combustão.

[0041] Como também indicado anteriormente, o monitoramento do nível de uma ou mais de substâncias combustíveis pode ser um monitoramento direto, pelo qual o nível da substância ou das substâncias no fluxo de gás é medido, ou um monitoramento indireto, pelo qual uma propriedade correlacionada com o nível de uma ou mais de substâncias combustíveis é medido. Nesse último caso, é possível comparar a taxa de alteração do nível monitorado com o RB1superior limiar, comparando a taxa de alteração da propriedade correlacionada medida com um valor limiar para a mudança da propriedade correlacionada correspondente ao RB1superiorm limiar para a taxa de alteração do nível monitorado.

[0042] Pode ser útil combinar vários critérios para a regulação da pós-combustão, em particular os B1superior e RB1superior limiares.

[0043] No modo de operação pós-combustão intensificada, mais oxidante pós-combustão é disponibilizado para a póscombustão do gás residual evacuado quando o gás pós-combustão contém um nível mais alto de substância(s) combustível(eis), garantindo assim uma pós-combustão mais completa dos gases residuais evacuados na zona de pós-combustão do que seria o caso com o modo de pós-combustão nominal.

[0044] A injeção acima de fluxos nominais de oxidante pós-combustão, respectivamente, um excesso nominal acima de oxidante pós-combustão para combustível pós-combustão geralmente só é economicamente justificável quando isso é necessário, de modo a obter os níveis desejados/exigidos de pós-combustão e para limitar a concentração de matéria combustível residual no gás pós-combustão.

[0045] Portanto, quando, no decurso do referido modo de operação de pós-combustão reforçado, o nível monitorado retornar a um nível “normal” de substâncias combustíveis no gás pós-combustão, a pós-combustão na zona de pós-combustão deve retornar ao modo nominal de operação pós-combustão.

[0046] De acordo com uma modalidade, a etapa a) pode incluir a definição de uma duração predeterminada Δtpcreforço da operação de pós-combustão reforçada, isto é, do tempo entre o início da operação de pós-combustão reforçada e o retorno à operação de pós-combustão nominal. Em outras palavras, de acordo com tal modalidade, quando a zona de pós-combustão estiver em operação de pós-combustão reforçada por um período Δtpcreforço, um primeiro sinal de controle é gerado na etapa i) de modo que, na etapa j),

1) o fluxo real de oxidante pós-combustão é regulado para ser igual ao fluxo nominal de oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante ou
2) o fluxo real de oxidante pós-combustão e o fluxo real de combustível pós-combustão são regulados para serem iguais, respectivamente, ao fluxo nominal de oxidante póscombustão e ao fluxo nominal de combustível pós-combustão.

[0047] Em outras palavras, a pós-combustão é então operada no modo nominal de operação de pós-combustão.

[0048] A fim de evitar instabilidade (isto é, comutação frequente) na operação da zona de pós-combustão, pode, no caso de tal modalidade, também ser útil definir na etapa a) uma duração predeterminada Δtpcatraso entre o retorno da zona de pós-combustão para operação nominal de pós-combustão e a próxima regulação da pós-combustão de acordo com a etapa j), em que a duração Δtpcatraso é tipicamente apenas uma fração da duração de Δtpcreforço. Na prática, uma duração Δtpcatraso entre 8 e 20 segundos, de preferência entre 8 e 12 segundos, foi considerada útil.

[0049] Modalidades com uma duração predeterminada Δtpcreforço da operação de pós-combustão reforçada podem, em particular, ser usadas para processos bem compreendidos, em particular processos pelos quais é conhecido que o gás residual da zona de combustão principal apresenta picos de uma ou mais de substâncias combustíveis e pelos quais a duração dos referidos picos é aproximadamente conhecida, a duração de Δtpcreforço definida na etapa a) sendo selecionada em função da referida duração aproximada conhecida, por exemplo igual ou maior que a referida duração aproximada conhecida. A duração aproximada dos picos pode ser conhecida a partir de resultados de monitoramento anteriores da mesma zona e processo de combustão principal ou zona e processos principais e pós-combustão combinados, resultados de monitoramento anteriores obtidos de um(a) ou mais de zonas e processos principais de combustão e/ou zonas principais de combustão e zonas ou processos de pós-combustão, através de resultados de simulação de combustão principal ou combustão principal combinada e zonas e processos de pós-combustão, ou combinações dos mesmos.

[0050] De acordo com uma modalidade alternativa, a etapa a) compreende a definição de um limiar inferior B1inferior, em que B1inferior ≤ B1superior, para o segundo nível monitorado, isto é, para o nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás pós-combustão. Quando o segundo nível monitorado está abaixo do referido limiar inferior B1inferior, o primeiro sinal de controle gerado na etapa i) é de modo que, na etapa j),

1) o fluxo real de oxidante pós-combustão é regulado para ser igual ao fluxo nominal de oxidante pós-combustão, no caso de uma zona pós-combustão somente de oxidante ou
2) o fluxo real de oxidante pós-combustão e o fluxo real de combustível pós-combustão são regulados para serem iguais, respectivamente, ao fluxo nominal de oxidante póscombustão e ao fluxo nominal de combustível pós-combustão, isto é, de modo que a pós-combustão seja operada no modo nominal de operação de pós-combustão.

[0051] Alternativamente, ou em combinação com a modalidade acima, a etapa a) pode incluir a definição de um limiar inferior B2inferior para o segundo nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tB, em que B2inferior ≤ B1superior.

[0052] Quando o segundo nível monitorado permanece abaixo do limiar inferior B2inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tB, novamente, o primeiro sinal de controle gerado na etapa i) é para que, na etapa j) a pós-combustão seja regulada para operar no modo nominal de operação póscombustão.

[0053] A definição do limiar inferior B1inferior fornece, assim, um mecanismo para a pós-combustão retornar ao modo nominal de pós-combustão quando o nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás pós-combustão caiu para um nível suficientemente baixo (abaixo de B1inferior). Definir o limiar inferior B2inferior e o período de tempo correspondente ∆tB fornece um mecanismo para a pós-combustão retornar ao modo nominal de pós-combustão quando o nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás póscombustão tiver consistentemente (isto é, durante pelo menos ∆tB) permaneceu suficientemente baixo (abaixo de B2inferior). Esta última característica é de particular interesse para processos em que o nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás pós-combustão tende a variar frequentemente, pois a aplicação do critério durante um período ∆tB aumenta a estabilidade da regulação póscombustão. Quando as duas opções são combinadas, B1inferior é normalmente selecionado abaixo de B2inferior.

[0054] B1inferior ou B2inferior pode ser igual a B1superior. Nesse caso, a pós-combustão é regulada de acordo com o princípio de que, quando o segundo nível monitorado estiver acima do valor limiar B1superior, a pós-combustão é regulada no modo de operação de pós-combustão reforçado e, quando o segundo nível monitorado estiver abaixo do valor limiar B1superior, ou permanece abaixo do valor limiar B1superior por uma duração de pelo menos ∆tB, a pós-combustão é regulada no modo nominal de operação de pós-combustão.

[0055] De modo a reduzir a frequência de comutação do modo de operação de pós-combustão reforçado para o modo nominal de operação de pós-combustão, enquanto ainda fornece regulação efetiva, B1inferior ou B2inferior pode ser selecionado abaixo de B1superior, isto é, B1inferior, B2inferior < B1superior.

[0056] Um método, de acordo com a presente invenção, pelo qual a pós-combustão é regulada com base em um nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás póscombustão é útil para uma ampla faixa de processos de combustão principais, incluindo aqueles de combustão principal processos pelos quais a eficiência ou produtividade de um processo de transformação, (tal como um processo de fusão ou sinterização) conduzido na zona de combustão principal tem precedência sobre o controle da composição do gás residual que sai da referida zona de combustão principal. A pós-combustão assim regulada reduz substancialmente ou mesmo elimina as emissões para o meio ambiente de substâncias combustíveis, ao mesmo tempo em que permite uma maior recuperação de energia.

[0057] A regulação da pós-combustão com base no nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás póscombustão é particularmente útil ao monitorar o nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual evacuado da zona de combustão principal a montante da zona de póscombustão é impraticável. Esse pode ser o caso, por exemplo, quando a zona de combustão principal e a zona de pós combustão estão localizadas dentro de um mesmo reator, estando, por exemplo, a zona de combustão principal localizada no fundo do reator e a zona de pós-combustão estando localizado próximo ao topo do reator acima da zona de combustão principal.

Regulação pós-combustão com base em um nível de substância(s) combustível(eis) no gás residual

[0058] O primeiro sinal de controle, usado para regular a pós-combustão na etapa j), também pode ser gerado na etapa i) com base no primeiro nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis nos gases residuais evacuados da zona de combustão principal e a montante da zona de póscombustão (nível C).

[0059] Tal monitoramento do primeiro nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual evacuado pode ser prontamente realizado quando o gás residual evacuado flui da zona de combustão principal para a zona de póscombustão através de um duto de gás conectando as duas zonas.

[0060] As diferentes modalidades descritas acima com relação à regulação da pós-combustão com base no segundo nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás pós-combustão podem ser aplicadas de maneira análoga à regulação pós-combustão no base no primeiro nível monitorado.

[0061] Assim, a etapa a) pode compreender adicionalmente a definição de um limiar superior C1superior para o referido primeiro nível monitorado. Quando o primeiro nível monitorado ultrapassa o limiar superior C1superior, na etapa i) é gerado o primeiro sinal de controle que faz com que, na etapa j), a pós-combustão seja regulada no modo de operação de pós-combustão reforçado.

[0062] Como alternativa ou em combinação com o acima, a etapa a) pode incluir a definição de um limiar superior positivo RC1superior para uma taxa de alteração do primeiro nível monitorado (nível C). O limiar superior positivo RC1superior corresponde a um limiar superior para o aumento por unidade de tempo do primeiro nível monitorado.

[0063] Quando o primeiro nível monitorado aumenta a uma taxa maior que o limiar superior RC1superior, o primeiro sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa j) a zona de pós-combustão opere no modo de operação de póscombustão reforçado.

[0064] Para o retorno do modo de operação de pós-combustão reforçado para o modo nominal de operação de pós-combustão, a etapa a) pode, como já descrito acima, incluir a definição de uma duração predeterminada Δtpcreforço da operação de pós-combustão reforçada. Quando a zona de pós-combustão estiver em operação de pós-combustão reforçada por um período Δtpcreforço, um primeiro sinal de controle é gerado na etapa i) que faz com que na etapa j) a zona de pós-combustão opere no modo nominal de operação de pós-combustão.

[0065] Alternativamente, a pós-combustão na zona de póscombustão pode ser feita para retornar ao modo nominal de operação de pós-combustão quando, no decorrer do referido modo de operação de pós-combustão reforçado, o nível monitorado retornar a um nível “normal” de a uma ou mais de substâncias combustíveis.

[0066] Para tanto, a etapa a) pode compreender:
i) definir um limiar inferior C1inferior para o primeiro nível monitorado,
e/ou
ii) definir um limiar inferior C2inferior para o primeiro nível monitorado e um correspondente período de tempo ∆tC

[0067] Quando o primeiro nível monitorado estiver abaixo do limiar C1inferior ou permanecer abaixo do limiar inferior C2inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tC, o primeiro sinal de controle gerado na etapa i) faz com que a pós-combustão seja regulada na etapa j) para operar no modo nominal de operação pós-combustão.

[0068] Os comentários feitos acima em relação aos limiares B1inferior, B2inferior, ∆tB, B1superior e RB1superior aplicam-se mutatis mutandis a C1inferior, C2inferior, ∆tC, C1superior e RC1superior.

[0069] A regulação da pós-combustão com base em um nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás residual evacuado é particularmente útil quando, pelo menos durante certas fases do processo combinado de combustão principal e pós-combustão, o nível da(s) substância(s) combustível(eis) monitorada(s) no gás pós-combustão é tão baixa que a sensibilidade do método e/ou dispositivo de monitoramento é insuficiente para permitir uma detecção precisa do nível da(s) substância(s) combustível(eis) monitorada(s), de modo que nenhuma regulação precisa da pós-combustão seja possível durante as ditas fases.

[0070] Em comparação com a regulação com base no nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás póscombustão, a regulação da pós-combustão com base no nível monitorado de substância(s) combustível(eis) no gás residual evacuado também tem a vantagem de permitir uma resposta mais rápida, em que a regulação é baseada no fluxo de gás que entra, ao invés de sair, da zona de pós-combustão.

Regulação pós-combustão com base em um nível de substância(s) combustível(eis) no gás residual e no gás póscombustão

[0071] Também é possível combinar as duas possibilidades acima e suas vantagens, gerando, na etapa i), o primeiro sinal de controle, que é usado para regular a pós-combustão na etapa j), com base tanto no primeiro nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual evacuado a montante da zona de pós-combustão (nível C) e o segundo nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás de pós-combustão (nível B).

[0072] Nesse caso, a etapa a) pode, por exemplo, compreender de forma útil:

i) definir um limiar superior C1’superior para o primeiro nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual evacuado e
ii) definir um limiar superior B1’superior para o segundo nível monitorado de uma ou mais de substâncias no gás póscombustão,

[0073] Quando o primeiro nível monitorado excede o limiar superior C1’superior ou quando o segundo nível monitorado excede o limiar superior B1’superior, o primeiro sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa de regulação pós-combustão j), a pós-combustão seja operado no modo de operação de pós-combustão reforçado.

[0074] De modo a regular o retorno ao modo nominal de operação pós-combustão, a etapa a) também pode incluir:
i) definir um limiar inferior C1’inferior para o primeiro nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual evacuado e um limiar inferior B1’inferior para o segundo nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás pós-combustão,
e/ou
ii) definir um limiar inferior C2’inferior para o primeiro nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tC’ e um limiar inferior B2’inferior para o segundo nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tB’

[0075] Quando o primeiro nível monitorado estiver abaixo do limiar inferior C1’inferior e o segundo nível monitorado estiver abaixo do limite B1’inferior ou quando o primeiro nível monitorado permanecer abaixo do limiar inferior C2’inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tC’ e o segundo nível monitorado permanecer abaixo do limiar inferior B2’inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tB’, o primeiro sinal de controle gerado faz com que a póscombustão na etapa j) seja regulada para operar no modo nominal de operação de pós-combustão.

[0076] Novamente, os comentários feitos acima em relação aos limites B1inferior, B2inferior, ∆tB e B1superior aplicam-se mutatis mutandis a C1’inferior, C2’inferior, ∆tC’ e C1’superior, bem como a B1’inferior, B2’inferior, ∆tB’ e B1’superior.

[0077] Também é tecnicamente possível combinar o limiar inferior C1’inferior para o primeiro nível monitorado com o limiar inferior B2’inferior e o período de tempo correspondente ∆tB’ para o segundo nível monitorado ou combinar o limiar inferior B1’inferior para o segundo nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás pós-combustão com o limiar inferior C2’inferior e o período de tempo correspondente ∆tC’ para o primeiro nível monitorado para regular o retorno à operação nominal pós-combustão.

[0078] Quando a pós-combustão é regulada com base em um nível de substância(s) combustível(eis) tanto no gás residual quanto no gás pós-combustão, é naturalmente também possível definir na etapa a) uma duração predeterminada Δtpcreforço do operação pós-combustão reforçada, em que, quando a zona de pós-combustão estiver em operação de póscombustão reforçada por um período de Δtpcreforço, um primeiro sinal de controle é gerado na etapa i) que faz com que na etapa j) a zona de pós-combustão opere no modo nominal de operação pós-combustão.

[0079] A etapa a) pode incluir também a definição de uma duração predeterminada Δtpcatraso entre o retorno da zona de pós-combustão à operação nominal de pós-combustão e a próxima regulação da pós-combustão de acordo com a etapa j).

[0080] A regulação da pós-combustão pode ser realizada independentemente de qualquer regulação da combustão principal.

[0081] A regulação da pós-combustão, de acordo com qualquer uma das modalidades descritas acima, também pode ser combinada com a regulação da combustão principal na zona de combustão principal, onde o gás residual é gerado. Em particular, a regulação da pós-combustão pode ser vantajosamente combinada com uma regulação da combustão principal, de modo a limitar o nível de substâncias combustíveis no gás residual gerado pela combustão principal.

[0082] Nesse caso, a etapa a), do método de acordo com a presente invenção, pode incluir a definição de um modo nominal de operação de combustão principal para a zona de combustão principal com uma taxa nominal de abastecimento de combustível e uma taxa nominal de abastecimento de oxidante para a zona principal de combustão, enquanto a etapa i) do método inclui adicionalmente gerar um segundo sinal de controle com base no primeiro nível (nível C) e/ou segundo nível (nível B) monitorado na etapa h). O método também compreende uma etapa k) de regular a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a zona de combustão principal em função do segundo sinal de controle gerado.

Regulação da Combustão Principal com base no Nível de Substância(s) Combustível(eis) no Gás residual

[0083] De acordo com uma dessas modalidades, o segundo sinal de controle para regular a combustão principal é gerado na etapa k) com base no primeiro nível monitorado (nível C) de uma ou mais de substâncias combustíveis residuais no gás residual evacuado da zona de combustão principal.

[0084] Nesse caso, a etapa a) pode compreender adicionalmente a definição de um limiar superior A1superior para o primeiro nível monitorado (nível C). Quando o primeiro nível monitorado excede o referido limiar superior A1superior, o segundo sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa k), a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a zona de combustão principal sejam reguladas, de modo que a razão entre a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível é maior do que a razão entre a taxa nominal de abastecimento de oxidante e a taxa nominal de abastecimento de combustível, disponibilizando assim oxigênio adicional na zona de combustão principal, por exemplo, para a combustão de matéria combustível presente na carga que está sendo tratada no forno. Como consequência, a quantidade de substâncias combustíveis residuais evacuadas da zona de combustão principal junto com o gás residual é reduzida.

[0085] A seguir, tal operação da combustão principal na zona de combustão principal é referida como um modo de operação de “combustão principal reforçada”.

[0086] Como alternativa ou em combinação com o acima, a etapa a) pode incluir a definição de um limiar superior positivo RA1superior para uma taxa de alteração do primeiro nível monitorado (nível C). A taxa de alteração corresponde a um aumento ou uma diminuição por unidade de tempo do nível monitorado, expressado por exemplo em ppm/s da(s) substância(s) monitorada(s). A taxa de alteração é positiva em caso de aumento e negativa em caso de diminuição. A taxa de alteração é zero (0), quando o nível monitorado é constante. O limiar superior positivo RA1superior corresponde assim a um limiar superior para o aumento (por unidade de tempo) do primeiro nível monitorado.

[0087] Quando o primeiro nível monitorado aumenta a uma taxa maior que o limiar superior RA1superior, o segundo sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa k), a zona de combustão principal opere no modo reforçado de operação de combustão principal.

[0088] Como descrito em WO-A-2010/022964, responder a uma taxa de aumento do primeiro nível monitorado permite uma resposta mais rápida e mais eficiente a mudanças na composição do gás residual evacuado e ajuste do modo principal de operação da combustão.

[0089] Como indicado anteriormente, também é possível o monitoramento indireto, por meio do qual uma propriedade correlacionada ao nível monitorado é medida e monitorada.

[0090] É preferível combinar ambos os referidos critérios, isto é, combinar os limiares A1superior e RA1superior.

[0091] Como já descrito em relação à regulação da póscombustão ocorrendo na zona de pós-combustão, a etapa a) pode incluir a definição de uma duração predeterminada Δtmcreforço da operação de combustão principal reforçada, isto é, do tempo entre o início da operação de combustão principal reforçada e o retorno à operação nominal de combustão principal. De acordo com tal modalidade, quando a zona de combustão principal estiver em operação de combustão principal reforçada por um período de Δtmcreforço, um segundo sinal de controle é gerado na etapa i) que faz com que na etapa k) a zona de combustão principal opere no modo nominal de operação de combustão principal, independentemente do nível ou dos níveis monitorado(s) na etapa h) naquele momento.

[0092] A fim de evitar instabilidade (isto é, comutações excessivamente frequentes) na operação da zona de combustão principal, pode, no caso de tal modalidade, também ser útil definir na etapa a) uma duração predeterminada Δtmcatraso entre o retorno da zona de combustão principal para operação nominal de combustão principal e a próxima regulação da combustão principal de acordo com a etapa k). A duração Δtmcatraso é tipicamente apenas uma fração da duração de Δtmcreforço. Δtmcatraso pode, por exemplo, estar entre 8 e 20 segundos, de preferência entre 8 e 12 segundos.

[0093] As modalidades com uma duração predeterminada Δtmcreforço da operação de combustão principal reforçada são particularmente úteis para processos bem compreendidos, em particular processos pelos quais se sabe que os gases residuais da zona de combustão principal apresentam picos de uma ou mais de substâncias combustíveis e em que a duração dos referidos picos é aproximadamente conhecida, a duração Δtmcreforço definida na etapa a) sendo selecionada em função da referida duração aproximada conhecida, por exemplo igual ou maior que a referida duração do pico aproximada conhecida.

[0094] Os comentários feitos anteriormente em relação à duração predeterminada Δtpcreforço, podem ser aplicados mutatis mutandis à duração Δtmcreforço.

[0095] Como também já descrito a respeito da regulação da pós-combustão ocorrendo na zona de pós-combustão, a combustão principal pode ser feita para retornar ao modo nominal de operação da combustão principal quando o nível monitorado retornar aos valores “normais”.

[0096] Para tanto, quando a combustão principal é regulada em função do primeiro nível monitorado, a etapa a) também pode incluir:
i. definir um limiar inferior A1inferior para o primeiro nível monitorado,
e/ou
ii. definir um limiar inferior A2inferior para o primeiro nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tA,
pelo qual, quando o limite A1inferior ou o limite A2inferior é usado em combinação com o limite A1superior, então A1inferior, respectivamente A2inferior ≤ A1superior, de preferência A1inferior, respectivamente A2inferior < A1superior.

[0097] Quando o primeiro nível monitorado estiver abaixo do limiar inferior A1inferior e/ou quando o primeiro nível monitorado permanecer abaixo do limiar inferior A2inferior por pelo menos o período de tempo ∆tA, o segundo sinal de controle gerado na etapa i) causa, na etapa k), a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a zona de combustão principal a ser regulada, de modo que a taxa de abastecimento de oxidante real e a taxa real de abastecimento de combustível correspondam respectivamente à taxa nominal de abastecimento de oxidante e à taxa nominal de abastecimento de combustível. Em outras palavras, o segundo sinal de controle gerado então faz com que a zona de combustão principal opere no modo nominal de operação de combustão principal.

Regulação da Combustão Principal com base no Nível de Substância(s) Combustível(eis) no Gás Pós-combustão

[0098] Como indicado anteriormente, nem sempre é facilmente viável monitorar uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual evacuado a montante da zona de pós-combustão.

[0099] A regulação da combustão principal também é possível com base no segundo nível monitorado, isto é, com base no nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás pós-combustão evacuado da zona de póscombustão.

[00100] Para isso, o segundo sinal de controle pode ser gerado na etapa i) com base no segundo nível monitorado (nível B).

[00101] Em particular, a etapa a) pode então compreender a definição de um limiar superior D1superior para o segundo nível monitorado, isto é, para o nível monitorado de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás pós-combustão.

[00102] Quando o segundo nível monitorado excede o limiar superior D1superior, o segundo sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa k), a zona de combustão principal opere no modo reforçado de operação de combustão principal.

[00103] Para o retorno ao modo nominal de operação de combustão principal, a etapa a) pode incluir a definição de uma duração predeterminada Δtmcreforço da operação de combustão principal reforçada, isto é, do tempo entre o início da operação de combustão principal reforçada e o retorno à operação nominal de combustão principal. De acordo com tal modalidade, quando a zona de combustão principal estiver em operação de combustão principal reforçada por um período de Δtmcreforço, um segundo sinal de controle é gerado na etapa i) que faz com que na etapa k) a zona de combustão principal opere no modo nominal de operação de combustão principal, independentemente do nível ou dos níveis monitorado(s) na etapa h) naquele momento.

[00104] Como já explicado, a etapa a) pode também incluir a definição de uma duração predeterminada Δtmcatraso entre o retorno da zona de combustão principal à operação nominal de combustão principal e a próxima regulação da combustão principal de acordo com a etapa k).

[00105] Alternativamente, a etapa a) pode incluir:
i. definir um limiar inferior D1inferior para o segundo nível monitorado,
e/ou
ii. definir um limiar inferior D2inferior para o segundo nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tD, com D1inferior, respectivamente D2inferior ≤ D1superior, de preferência D1inferior, respectivamente D2inferior < D1superior.

[00106] Quando o segundo nível monitorado estiver abaixo do limiar D1inferior ou permanecer abaixo do limiar inferior D2inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tD, o segundo sinal de controle gerado na etapa i) faz com que, na etapa k), a zona de combustão principal seja operada no modo nominal de operação de combustão principal.

[00107] Quando o método compreende a regulação da póscombustão e da combustão principal e o primeiro e o segundo sinais de controle são baseados no(s) mesmo(s) nível ou níveis monitorado(s), em certos casos, pode ser possível usar os mesmos critérios para mudar para os respectivos modos de operação reforçados e para mudar para os respectivos modos de operação nominais tanto para a combustão principal quanto para a pós-combustão. Nesse caso, um único sinal de controle pode ser usado como o primeiro e o segundo sinais de controle.

[00108] O modo ou os modos de operação nominais definido(s) na etapa a) corresponde(m) ao modo de operação da combustão na zona de combustão correspondente (zona de pós-combustão, respectivamente zona de combustão principal) sem a regulação de realimentação/alimentação antecipada proposta de acordo com a presente invenção.

[00109] O termo “nominal” é, portanto, sinônimo dos termos “alvo” ou “definido” ou “predefinido” como usado pela pessoa habilitada em, por exemplo, as expressões “vazão alvo” ou “vazão definida".

[00110] Os modos de operação nominais e os parâmetros nominais correspondentes são assim estabelecidos pelo operador do forno de combustão qualificado em função da(o)(s) natureza/tipo/parâmetros do processo (por exemplo, incineração, fusão, produção de vapor etc.) e do equipamento (ambos equipamentos de combustão principais e equipamentos de pós-combustão) aos quais é aplicado o método, de acordo com a invenção.

[00111] O modo nominal de operação da combustão principal depende, portanto, do forno no qual a zona principal de combustão está localizada, da natureza do processo conduzido na mesma e da taxa de produção do forno. Como a zona de póscombustão recebe os gases residuais gerados na zona de combustão principal, o modo nominal de operação póscombustão depende da natureza ou das propriedades e do volume do gás residual evacuado da zona de combustão principal, que por sua vez depende do forno no qual está localizada a zona de combustão principal e da natureza do processo conduzido na mesma. Alvos ambientais específicos ou regulações relativas a emissões atmosféricas também podem ter que ser levados em consideração ao definir o modo nominal de póscombustão.

[00112] O(s) modo(s) nominal(eis) de operação, e os parâmetros nominais correspondentes, podem ser constantes ao longo do tempo, por exemplo, em um forno operado continuamente sem alterações intencionais na carga ou no produto a ser produzida(o), nas taxas de produção de calor da combustão, nas taxas de produção totais etc.

[00113] Os modos de operação nominais e os parâmetros nominais correspondentes também podem variar ao longo do tempo, por exemplo, devido a alterações na taxa de produção ou na natureza da carga introduzida no forno, no processo conduzido no mesmo ou no produto a ser produzido pelo mesmo.

[00114] Em particular, no caso de processos em batelada ou semicontínuos, os modos nominais de operação e os correspondentes parâmetros nominais também podem variar ciclicamente ao longo do tempo, um ciclo para cada batelada. Um exemplo de tal processo em batelada é um processo em batelada de fusão, em que cada batelada introduzida no forno passa por uma fase de aquecimento, uma fase de fusão e uma fase de refino, ou pelo menos duas das referidas fases, incluindo uma fase de fusão.

[00115] Os modos nominais de operação pós-combustão, como definidos pela pessoa habilitada na etapa a), podem, portanto, variar amplamente. É uma vantagem particular do método, de acordo com a presente invenção ser adequado e benéfico para uma faixa tão ampla de modos de operação.

[00116] Dado que o gás que é submetido à pós-combustão na zona de pós-combustão é o gás residual evacuado da zona de combustão principal, se a pós-combustão deve ou não ser regulada para operar no modo nominal ou reforçado de operação de pós-combustão depende muito da combustão principal que ocorre na zona de combustão principal, e isso independentemente do nível monitorado usado para gerar o primeiro sinal de controle.

[00117] Por essa razão, quando o método, de acordo com a presente invenção compreende tanto a etapa j) para regular a pós-combustão quanto a etapa k) para regular a combustão principal, e tanto a pós-combustão quanto a combustão principal estão operando na operação intensificada correspondente modo, pode ser aconselhável gerar o primeiro e o segundo sinais de controle na etapa i) de modo que o modo de combustão principal retorne primeiro ao seu modo nominal de operação, quando as condições para isso forem atendidas, e somente depois, e novamente quando as condições forem atendidas, a pós-combustão pode retornar ao seu modo nominal de operação.

[00118] Se o retorno da combustão principal do modo reforçado de operação de combustão principal para o modo nominal de operação de combustão principal, isto é, com disponibilidade de oxigênio reduzida para a combustão principal, fizer com que o nível de substâncias residuais nos gases residuais evacuados da zona de combustão principal suba novamente, exigindo oxigênio adicional para a póscombustão efetiva do referido gás residual evacuado, essa abordagem permite que a pós-combustão permaneça no modo de operação de pós-combustão reforçado, mantendo assim quaisquer níveis de substância(s) combustível(eis) no gás pós-combustão em um nível aceitável. Isto é particularmente importante para respeitar as normas de emissão aplicáveis. Somente quando o nível monitorado de substância(s) combustível(eis) residual(ais) no gás residual evacuado permanece baixo após o retorno à operação nominal da zona de combustão principal, a zona de pós-combustão, por sua vez, pode retornar ao seu modo nominal de operação.

[00119] Tal modalidade requer naturalmente uma seleção correspondente dos critérios para mudar a zona de combustão principal e a zona de pós-combustão para seus respectivos modos de operação nominais.

[00120] Assim, em modalidades da presente invenção com regulagem da pós-combustão (etapa j) e regulagem da combustão principal (etapa k), pode ser vantajoso, quando a combustão principal e a pós-combustão estiverem em um modo operação reforçado e ambos atendem aos critérios para uma mudança para seus respectivos modos de operação nominais:

● primeiro para mudar a zona de combustão principal para o modo nominal de operação de combustão principal, de acordo com a etapa k),
● depois disso, esperar por um período de atraso ∆tatraso,
● quando, no final do período de atraso ∆tatraso, os critérios para mudar a zona de pós-combustão para o modo nominal de operação de pós-combustão ainda forem atendidos, para mudar a zona de pós-combustão para o modo nominal de operação de pós-combustão de acordo com a etapa j).

[00121] Período de atraso ∆tatraso é então definido da mesma forma na etapa a) do método de acordo com a invenção.

[00122] Na etapa a), o período de atraso ∆tatraso é definido, de modo que o efeito do retorno da zona de combustão principal ao seu modo nominal de operação na composição do gás residual que sai da zona de combustão principal seja refletido pelo nível ou níveis monitorado(s) usado(s) para gerar o primeiro sinal de controle usado para regular a pós-combustão na etapa j). A duração do período de atraso ∆tatraso é assim definida tendo em conta a natureza do forno em que se encontra a zona de combustão principal, a natureza do processo aí conduzido e a duração de tempo necessária para que os gases residuais que saem da zona de combustão sejam atingir o ponto ou os pontos onde ocorre(m) o monitoramento.

Exemplo

[00123] A presente invenção e suas vantagens são ilustradas no exemplo a seguir com referência à figura, que é uma representação esquemática de um forno industrial equipado com um pós-combustor.

[00124] A figura mostra um forno 10, tal como um forno para fusão de sucata de alumínio, em que a sucata de alumínio pode ser contaminada com contaminantes combustíveis, tais como tinta e laca em latas de alumínio e óleo.

[00125] O forno 10 define uma zona de combustão principal no seu interior, que é aquecida pela combustão de combustível com oxidante, referida como “combustão principal”.

[00126] Para isso, o forno 10 é equipado com um ou mais queimador(es) 12 (apenas um queimador é mostrado, embora vários queimadores possam estar presentes) conectado(s) de forma fluida a uma fonte de combustível 13 e uma fonte de oxidante 14. O oxidante abastecido pela fonte de oxidante 14 é, de preferência, um oxidante rico em oxigênio (isto é, um oxidante com um teor de oxigênio superior ao do ar ambiente), tal como ar enriquecido com oxigênio ou oxigênio.

[00127] O combustível e o oxidante são fornecidos a um ou mais queimador(es) 12 de maneira controlada, isto é, a uma vazão regulada. A combustão principal do combustível com o oxidante no forno 10 gera calor e gases de combustão dentro da zona de combustão principal do forno 10 (a referida combustão principal é representada esquematicamente pela chama 11, embora a referida combustão possa ser na forma de chamas múltiplas ou combustão sem chama).

[00128] Em vez dos ou em combinação com os queimadores 12, que injetam combustível e oxidante, o combustível e o oxidante também podem ser fornecidos separadamente à zona de combustão principal, por exemplo, para fins de combustão em etapas ou sem chama.

[00129] No caso de uma carga 15 de sucata de alumínio a ser fundida na zona de combustão principal, deseja-se uma atmosfera redutora 16 acima da carga 15, de modo a limitar qualquer perda de alumínio metálico devido à oxidação. Uma quantidade inferior à estequiométrica de oxidante (em comparação com a quantidade de combustível) é, portanto, fornecida ao(s) queimador(es) 12. Como consequência, o gás residual 17 que é evacuado do forno 10 contém substâncias combustíveis.

[00130] À medida que a carga 15 de alumínio contaminado é aquecida, os contaminantes combustíveis também são tipicamente liberados pela carga 15 na atmosfera 16 da zona de combustão principal de maneira descontrolada, isto é, com picos e quedas na quantidade de combustíveis liberados. Os referidos contaminantes combustíveis liberados contribuem para o nível de substâncias combustíveis no gás residual 17.

[00131] Outros fornos operam com uma atmosfera neutra (isto é, uma atmosfera que não é nem oxidante nem redutora) ou com uma atmosfera oxidante na zona de combustão principal. Nesse caso, a referência do nível de substâncias combustíveis no gás residual da zona de combustão principal é tipicamente zero ou próximo de zero, enquanto picos ocasionais de substâncias combustíveis podem ser observados no gás residual evacuado.

[00132] Na etapa a) do método de acordo com a invenção, um modo nominal de operação de combustão principal é definido para a zona de combustão principal com uma taxa nominal de abastecimento de combustível correspondente e uma taxa nominal de abastecimento de oxidante correspondente à zona de combustão principal por meio de seu(s) queimador(es) 12.

[00133] Por exemplo, no caso de um processo em batelada de fusão de sucata de alumínio, a operação do forno pode compreender uma fase inicial de aquecimento, na qual a carga sólida 15 é aquecida à temperatura de fusão do alumínio, uma fase de fusão, durante a qual a carga sólida 15 é progressivamente fundida, e uma fase de refino, durante a qual a carga fundida 15 é refinada e então mantida em sua temperatura de vazamento. Para cada fase, uma taxa nominal de abastecimento de combustível constante ou em evolução e taxa nominal de abastecimento de oxidante para o forno 10 são definidas. Como explicado acima, para evitar a oxidação da carga de alumínio 15, a taxa nominal de abastecimento de oxidante pode ser mantida subestequiométrica em relação à taxa nominal de abastecimento de combustível, em particular durante as fases de fusão e refino do processo (como a carga fundida é mais suscetível à oxidação).

[00134] O gás residual 17 que foi evacuado da zona de combustão principal do forno 10 é transportado através do conduto 18 para o(a) pós-combustor/zona de pós-combustão 19. O oxidante pós-combustão e o combustível pós-combustão são injetados na zona de pós-combustão 19 em um maneira controlada (isto é, em vazões reguladas) para submeter à combustão substâncias combustíveis presentes no gás residual evacuado 17 com um excesso estequiométrico controlado de oxidante pós-combustão em relação ao combustível póscombustão. O gás pós-combustão assim obtido 23 é evacuado da zona de pós-combustão 19.

[00135] Na modalidade ilustrada, o pós-combustor 19 está equipado com um queimador 20 e um injetor de oxidante póscombustão separado 25. O combustível pós-combustão é fornecido ao queimador 20 juntamente com uma quantidade estequiométrica de oxidante pós-combustão. Oxidante póscombustão adicional é fornecido ao injetor 25, de modo a fornecer um excesso estequiométrico de oxidante póscombustão (em comparação com o combustível pós-combustão) no pós-combustor 19. Novamente, enquanto apenas um queimador pós-combustão 20 e um injetor 25 são mostrados, o póscombustor 19 pode ser equipado com múltiplos queimadores 20 e/ou múltiplos injetores 25. O uso de múltiplos injetores 25 pode, em particular, ser útil para garantir a mistura íntima do excesso estequiométrico de oxidante pós-combustão com gás residual 17 que entra no pós-combustor 19.

[00136] Na modalidade ilustrada, a zona de pós-combustão 19 é separada da zona de combustão principal pela conduta 18 através da qual o gás residual 17 é transportado. Em outras modalidades, a zona de combustão principal e a zona de póscombustão podem estar localizadas em diferentes partes de um mesmo invólucro, o gás residual gerado na zona de combustão principal do invólucro se deslocando para a zona de póscombustão do referido invólucro. Nesse caso, a zona de póscombustão é vantajosamente localizada acima da zona de combustão principal, de modo a beneficiar da tiragem ascendente natural do gás residual gerado.

[00137] No exemplo ilustrado, o nível de substâncias combustíveis, como H2, CO e/ou VOCs, no gás residual evacuado 17 no conduto 18 é determinado usando o sensor 21.

[00138] Na modalidade ilustrada, o sensor 21 é um sensor, como descrito no pedido de patente copendente EP21152977. A divulgação no referido pedido de patente copendente do referido sensor e sua operação são incorporados nesse documento por referência. A válvula 103 controla o fluxo de oxidante da fonte de oxidante 14 que é fornecido ao sensor 21.

[00139] Outros sensores e dispositivos de monitoramento e métodos para monitorar os níveis de substâncias combustíveis no gás residual 17 estão disponíveis comercialmente e podem ser usados no contexto da presente invenção.

[00140] O nível de substâncias combustíveis no gás residual evacuado 17 detectado pelo sensor 21 é transmitido à unidade de controle central 22 e comparado com um valor de referência armazenado na mesma. O referido valor de referência corresponde ao nível de substâncias combustíveis que normalmente se esperaria que o gás residual 17 apresentasse em determinada fase do processo em batelada e de parâmetros de operação, incluindo taxa real de abastecimento de oxidante e taxa de abastecimento de combustível ao(s) queimador(es) 12 do forno 10.

[00141] Quando a referida comparação pela unidade de controle 22 revela que o nível detectado de substâncias combustíveis no gás residual 17 é significativamente superior ao nível de referência, isso é indicativo de um pico na liberação de combustíveis pela carga 15 na zona principal de combustão.

[00142] O nível de substâncias combustíveis no gás residual 17 detectado pelo sensor 21 é, por exemplo, considerado pela unidade de controle 22 como significativamente superior ao valor de referência quando o nível detectado de substâncias combustíveis no gás residual 17 é superior a um valor limiar superior A1superior também definido na etapa a), em que o valor limiar A1superior é maior que o valor de referência.

[00143] Nesse caso, a unidade de controle 22 gera um sinal de controle, referido como ‘segundo sinal de controle’, que regula o controlador principal de combustível 101 e o controlador principal de oxidante 102 para que o forno seja operado no modo reforçado de operação de combustão principal, em que a razão entre a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para o(s) queimador(es) 12 excede a razão entre a taxa nominal de abastecimento de oxidante e a taxa nominal de abastecimento de combustível. Dessa maneira, mais oxigênio é disponibilizado dentro da zona de combustão principal para a combustão da matéria combustível liberada dentro da referida zona de combustão principal, sem gerar uma atmosfera oxidante 16 acima da carga 15.

[00144] De acordo com uma modalidade, após uma duração predeterminada Δtmcreforço, um segundo sinal de controle diferente é emitido, de modo que o controlador de combustível principal 101 faça com que a taxa real de abastecimento de combustível para o(s) queimador(es) 12 corresponda à taxa nominal de abastecimento de combustível e de modo que o controlador de oxidante principal 102 faça com que a taxa real de abastecimento de oxidante ao(s) queimador(es) 12 corresponda à taxa nominal de abastecimento de oxidante.

[00145] Alternativamente, o retorno à combustão principal nominal pode ser baseado no nível de substâncias combustíveis no gás residual evacuado 17 detectado pelo sensor 21. Por exemplo, quando a comparação pela unidade de controle central 22 entre o nível detectado de substâncias combustíveis no gás residual evacuado 17 sensor 21 é substancialmente igual ou mesmo inferior ao valor de referência armazenado na unidade central de controle 22, a unidade de controle 22 gera um segundo sinal de controle que, da maneira descrita acima, faz com que a combustão principal no forno 10 retorne ao modo nominal de operação de combustão principal.

[00146] Considerando que a regulação acima descrita da combustão principal pode manter os níveis de substâncias combustíveis nos gases residuais 17 saindo do forno 10 dentro de certos limites, ela não resolve o problema da liberação para a atmosfera dos níveis detectados de substâncias combustíveis em gás residual evacuado 17.

[00147] Esse problema é resolvido submetendo o gás residual evacuado 17 à pós-combustão na zona de pós-combustão 19.

[00148] Quando a temperatura do gás residual 17 que entra na zona de pós-combustão 19 e a natureza e a concentração de substâncias combustíveis no gás residual 17 são de modo que a ignição das substâncias combustíveis seja assegurada, a pós-combustão do gás residual 17 pode ser alcançada pela injeção de somente oxidante pós-combustão na zona de póscombustão 19, por exemplo, através do injetor 25.

[00149] Em muitos casos, tanto o oxidante de póscombustão quanto o combustível de pós-combustão serão injetados na zona de pós-combustão 19 para criar uma chama de pós-combustão permanente na zona 19. A pós-combustão de substâncias combustíveis no gás residual 17 é então alcançada na zona de pós-combustão 19 por um excesso estequiométrico de oxidante pós-combustão em relação ao combustível póscombustão. Na modalidade ilustrada, o combustível póscombustão e a quantidade estequiométrica correspondente de oxidante pós-combustão são fornecidos ao queimador 20, enquanto o excesso de oxidante pós-combustão para a póscombustão do gás residual é injetado na zona de pós-combustão 19 por meio do injetor 25.

[00150] Na etapa a) do método, de acordo com a invenção, um modo nominal de operação pós-combustão é definido para a zona de pós-combustão 19, com uma taxa nominal de injeção de oxidante pós-combustão correspondente e taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão. A taxa nominal total de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão e, em particular, a razão entre as duas é definida com base na temperatura e na composição que o gás residual evacuado 17 normalmente teria ao entrar no(a) pós-combustor/zona de pós-combustão 19, dada a fase e os parâmetros do processo em batelada no forno 10, e tendo em conta quaisquer limitações ao nível de substâncias combustíveis que um gás a ser liberado para a atmosfera impostas por, por exemplo, regulações ambientais. Em outras palavras, as taxas nominais de injeção de oxidante póscombustão e combustível são tais que resultariam na redução efetiva por pós-combustão das substâncias combustíveis no gás residual 17 no nível normalmente esperado em determinado estágio de operação de forno 10.

[00151] Na modalidade ilustrada, um outro sinal de controle, referido como 'primeiro sinal de controle', é gerado pela unidade de controle 22 com base na comparação acima descrita entre o nível de substâncias combustíveis no gás residual evacuado 17 detectado pelo sensor 21 e o valor de referência armazenado na unidade de controle central 22. O referido primeiro sinal de controle é enviado para o primeiro controlador de fluxo 104, que regula o excesso de oxidante pós-combustão para o injetor 25.

[00152] O fluxo de combustível pós-combustão e o fluxo estequiométrico correspondente do oxidante pós-combustão para o queimador pós-combustão 20 são regulados respectivamente pelo controlador 106 e controlador 105.

[00153] Quando a comparação pela unidade de controle 22 revela que o nível detectado de substâncias combustíveis no gás residual 17 é significativamente maior que o valor de referência, por exemplo, comparando o nível detectado com um nível limiar superior C1superior definido na etapa a), a unidade de controle 22 gera um primeiro sinal de controle, que faz com que o primeiro controlador de fluxo 104 aumente o excesso de oxidante pós-combustão para o injetor 25 para um excesso reforçado de oxidante pós-combustão, que é maior do que o excesso de oxidante pós-combustão durante o modo nominal de operação pós-combustão, de modo que a razão entre a taxa real total de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa real de injeção de combustível pós-combustão seja maior do que a razão entre a taxa nominal total de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão. Dessa maneira, o oxidante póscombustão extra disponível é disponibilizado para póscombustão do pico em substâncias combustíveis presentes no gás residual evacuado 17 (modo reforçado de operação póscombustão).

[00154] Os critérios (como C1superior) para um nível “significativamente mais alto” para a regulação da póscombustão podem ser os mesmos ou diferentes dos critérios (tal como A1superior) para um nível “significativamente mais alto” para a regulação da combustão principal combustão.

[00155] Quando a comparação pela unidade de controle central 22 entre o nível de substâncias combustíveis no gás residual evacuado 17 detectado pelo sensor 21 é substancialmente igual ou mesmo inferior ao valor de referência correspondente armazenado na unidade de controle central 22, pelo que, novamente, o mesmo ou diferentes critério(s) pode(m) ser aplicado(s) para “substancialmente igual” em relação à regulação da combustão principal e à regulação da pós-combustão, o primeiro sinal de controle gerado pela unidade de controle 22 faz com que o segundo controlador de fluxo 104 regule a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão ao injetor 25, de modo que o excesso estequiométrico real do oxidante pós-combustão injetado na zona de pós-combustão 19 corresponda ao excesso estequiométrico nominal do oxidante pós-combustão (o fluxo real de combustível pós-combustão para o queimador 20 e o fluxo real de oxidante pós-combustão para o queimador 20 sendo regulados, também com base no primeiro sinal de controle, pelos controladores 106 e 105, respectivamente, de modo que o fluxo real de combustível pós-combustão para o queimador 20 corresponda à vazão nominal de combustível póscombustão e de modo que o fluxo de oxidante pós-combustão para o queimador 20 seja estequiométrico com o referido fluxo real/nominal de combustível pós-combustão).

[00156] Na modalidade ilustrada, uma segurança extra foi fornecida para o controle da pós-combustão na zona de póscombustão 19, em que um segundo sensor 24, do mesmo tipo do primeiro sensor 21, está presente na exaustão do póscombustor 19 e monitora o nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás pós-combustão 23 que sai da zona de póscombustão 19.

[00157] Um limiar superior B1superior para o referido nível de substância(s) combustível no gás pós-combustão 23 foi determinado na etapa a), o referido limiar superior B1superior sendo superior a um valor de referência para o nível da(s) substância(s) combustível(eis) monitorada(s) em gás pós-combustão 23. O referido valor de referência corresponde ao nível de substâncias combustíveis que normalmente se esperaria que o gás pós-combustão 23 apresentasse em uma determinada fase do processo em batelada e aos parâmetros de funcionamento da zona principal e da zona de pós-combustão.

[00158] Um limiar superior B1superior também é no máximo igual ou de preferência abaixo do nível máximo da(s) referida(s) substância(s) combustível(eis) permitida(s) pelas regulações ambientais locais.

[00159] A unidade de controle 22 compara o nível detectado pelo segundo sensor 24 com o limiar superior B1superior e, quando o nível detectado pelo segundo sensor 24 é maior que o limite B1superior, a unidade de controle 22 gera um primeiro sinal de controle que faz com que a zona de póscombustão 19 opere na operação de pós-combustão reforçada como descrito acima, e isso independentemente do nível detectado pelo primeiro sensor 21.

[00160] De modo similar, quando o nível detectado pelo primeiro sensor 21 é superior ao nível limiar C1superior, a unidade de controle central 22 gera um primeiro sinal de controle que faz com que a zona de pós-combustão 19 opere em operação de pós-combustão reforçada, independentemente do nível detectado pelo primeiro sensor 24.

[00161] Somente quando o nível detectado pelo primeiro sensor 21 e o nível detectado pelo segundo sensor 24 são substancialmente iguais ou mesmo inferiores aos valores de referência correspondentes armazenados na unidade de controle central 22, a unidade de controle 22 gera um primeiro sinal de controle com base no qual os controladores 104, 105 e 106 regulam o fluxo de combustível pós-combustão e o fluxo total de oxidante pós-combustão para a zona de pós-combustão 19 para corresponder às respectivas vazões nominais, em que, como descrito acima, o combustível póscombustão e o fluxo estequiométrico de oxidante são abastecidos ao queimador 20, enquanto o excesso estequiométrico de oxidante pós-combustão é abastecido no injetor 25.

[00162] Considerando que o uso de uma unidade de controle central 22 é ilustrado, será apreciado que o método, de acordo com a invenção também pode ser implementado com um sistema distribuído ou modular usando PLCs ou similares para comparar valores detectados com valores de referência e/ou para regular abastecimentos de combustível e/ou oxidante.

[00163] A modalidade acima descrita fornece um controle máximo do nível de substâncias combustíveis no gás póscombustão e assim do nível de substâncias combustíveis susceptíveis de serem liberadas para a atmosfera.

[00164] Quando a redução de substâncias combustíveis no gás pós-combustão for menos crítica, pode-se usar um sistema de controle menos elaborado para a pós-combustão, por exemplo, baseado apenas no nível de substâncias combustíveis detectado por um dos sensores 21 e 24.

[00165] Números de referência no desenho: 10:
forno - 11: chama - 12: queimador do forno 10 - 13: fonte de combustível - 14: fonte de oxidante - 15: carga - 16: atmosfera no forno 10 - 17: gases residuais evacuados - 18: conduto dos gases residuais - 19: pós-combustor/zona de pós-combustão - 20: queimador do pós-combustor 19 - 21: primeiro sensor - 22: unidade de controle central - 23: gás pós-combustão - 24: segundo sensor - 25: injetor de oxidante do pós-combustor 19 - 101: controlador de fluxo de combustível para o queimador 12 - 102: controlador de fluxo de oxidante para o queimador 12 - 103: controlador de fluxo de oxidante para o primeiro sensor 21 - 104: controlador de fluxo de oxidante para o injetor 25 - 105: controlador de fluxo de oxidante para o queimador 20 - 106 : controlador de fluxo de combustível para o queimador 20 - 107: controlador de fluxo de oxidante para o segundo sensor 24.

Claims

Método combinado de combustão e pós-combustão, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
a) definir um modo nominal de operação pós-combustão para uma zona de pós-combustão (19) com
- (1) ou uma taxa nominal de injeção de oxidante póscombustão na zona de pós-combustão (19), quando a zona de pós-combustão (19) é uma zona de pós-combustão somente de oxidante que não está equipada para a injeção de combustível pós-combustão de combustão na mesma,
- (2) ou uma taxa nominal de injeção de oxidante póscombustão e uma taxa nominal de injeção de combustível póscombustão na zona de pós-combustão (19), quando a zona de pós-combustão (19) é uma zona de pós-combustão de combustível oxidante que é equipada para a injeção de oxidante póscombustão e combustível pós-combustão na mesma, a taxa nominal de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão definindo um excesso estequiométrico nominal do oxidante pós-combustão no que se refere ao combustível pós-combustão,
b) fornecer combustível e oxidante de combustão para uma zona de combustão principal (10) a, respectivamente, uma taxa real de abastecimento de combustível e uma taxa real de abastecimento de oxidante,
c) submeter à combustão o combustível abastecido com o oxidante abastecido na zona de combustão principal (10), produzindo assim calor e gases residuais, que podem conter matéria combustível residual,
d) evacuar o gás residual da zona de combustão principal (10) e introduzir o gás residual evacuado (17) na zona de pós-combustão (19),
e) injetar, na zona de pós-combustão (19):
- (1) oxidante pós-combustão a uma taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e sem combustível pós-combustão, quando a zona de pós-combustão (19) é uma zona de póscombustão somente de oxidante, ou
- (2) oxidante pós-combustão a uma taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e combustível pós-combustão a uma taxa real de injeção de combustível pós-combustão, quando a zona de pós-combustão (19) é uma zona de pós-combustão de combustível oxidante, a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa real de injeção de combustível póscombustão definindo um excesso estequiométrico real de oxidante pós-combustão em relação ao combustível póscombustão,
f) pós-combustão do gás residual evacuado (17) na zona de pós-combustão (19) com:
- (1) o oxidante pós-combustão no caso de uma zona de póscombustão somente de oxidante ou
- (2) o excesso estequiométrico real de oxidante póscombustão no caso de uma zona de pós-combustão de combustível oxidante, gerando assim um gás pós-combustão (23),
g) evacuar o gás pós-combustão (23) da zona de póscombustão (19),
h) monitorar um primeiro nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás residual (17) evacuado da zona de combustão principal (10) e/ou um segundo nível de uma ou mais de substâncias combustíveis no gás pós-combustão (23) evacuado da zona de pós-combustão (19),
i) gerar um primeiro sinal de controle com base no nível ou com base em um ou ambos os níveis monitorados na etapa h), e
j) regular, em função do primeiro sinal de controle:
- (1) a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19) ou
- (2) o excesso estequiométrico real do oxidante póscombustão através da taxa real de injeção de oxidante póscombustão e/ou a taxa real de injeção de combustível póscombustão, no caso de uma zona de pós-combustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de controle é gerado com base no segundo nível monitorado.
Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que:
a etapa a) compreende:
i. definir um limiar superior B1superior para o segundo nível monitorado,
e pelo qual, quando o segundo nível monitorado excede o limiar superior B1superior, o primeiro sinal de controle gerado faz com que, na etapa j)
- (1) o fluxo real de oxidante pós-combustão seja maior do que o fluxo nominal oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19) ou
- (2) o excesso estequiométrico real de oxidante póscombustão seja maior que o excesso estequiométrico nominal de oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de póscombustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a etapa
a) compreende adicionalmente:
i. definir um limiar inferior B1inferior para o segundo nível monitorado, e/ou
ii. definir um limiar inferior B2inferior para o segundo nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tB,
pelo qual, quando o segundo nível monitorado está abaixo do limite B1inferior ou permanece abaixo do limiar inferior B2inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tB, o primeiro sinal de controle gerado faz com que na etapa j):
- (1) o fluxo real de oxidante pós-combustão iguale ao fluxo nominal oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19) ou
- (2) o fluxo real de oxidante pós-combustão e o fluxo real de combustível pós-combustão sejam iguais, respectivamente, ao fluxo nominal de oxidante pós-combustão e ao fluxo nominal de combustível pós-combustão no caso de uma zona de pós-combustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de controle é gerado com base no primeiro nível monitorado.
Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa
a) compreende adicionalmente:
i. definir um limiar superior C1superior para o primeiro nível monitorado, e pelo qual,
quando o primeiro nível monitorado excede o limiar superior C1superior, o primeiro sinal de controle gerado faz com que, na etapa j)
- (1) que o fluxo real de oxidante pós-combustão seja maior do que o fluxo nominal oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19) ou
- (2) que o excesso estequiométrico real de oxidante póscombustão seja maior que o excesso estequiométrico nominal de oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de póscombustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a etapa
a) compreende:
i. definir um limiar inferior C1inferior para o primeiro nível monitorado, e/ou
ii. definir um limiar inferior C2inferior para o primeiro nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tC,
pelo qual, quando o primeiro nível monitorado está abaixo do limite C1inferior ou permanece abaixo do limiar inferior C2inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tC, o primeiro sinal de controle gerado faz com que na etapa j):
- (1) o fluxo real de oxidante pós-combustão iguale ao fluxo nominal oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19) ou
- (2) o fluxo real de oxidante pós-combustão e o fluxo real de combustível pós-combustão sejam iguais, respectivamente, ao fluxo nominal de oxidante pós-combustão e ao fluxo nominal de combustível pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sinal de controle é gerado com base no primeiro e no segundo níveis monitorados.
Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que: a etapa
a) compreende:
i. definir um limiar superior C1’superior para o primeiro nível monitorado e
ii. definir um limiar superior B1’superior para o segundo nível monitorado,
e pelo qual quando o primeiro nível monitorado excede o limiar superior C1’superior ou quando o segundo nível monitorado excede o limiar superior B1’superior, o primeiro sinal de controle gerado faz com que, na etapa j)
- (1) o fluxo real de oxidante pós-combustão seja maior do que o fluxo nominal oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19) ou
- (2) o excesso estequiométrico real de oxidante póscombustão seja maior que o excesso estequiométrico nominal de oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de póscombustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que:
a etapa a) compreende:
iii. definir um limiar inferior C1’inferior para o primeiro nível monitorado e um limiar inferior B1’inferior para o segundo nível monitorado, e/ou
iv. definir um limiar inferior C2’inferior para o primeiro nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tC’ e um limiar inferior B2’inferior para o segundo nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tB’,
pelo qual, quando o primeiro nível monitorado estiver abaixo do limiar inferior C1’inferior e o segundo nível monitorado estiver abaixo do limite B1’inferior ou quando o primeiro nível monitorado permanecer abaixo do limiar inferior C2’inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tC’ e o segundo nível monitorado permanece abaixo do limiar inferior B2’inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tB’, o primeiro sinal de controle gerado faz com que na etapa j):
- (1) a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão seja igual à taxa nominal de injeção de oxidante póscombustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19), ou
- (2) a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa real de injeção de combustível pós-combustão sejam iguais, respectivamente, à taxa nominal de injeção de oxidante pós-combustão e à taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão, no caso de uma zona de póscombustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3, 6 e 9, caracterizado pelo fato de que a etapa a) compreende adicionalmente definir uma duração predeterminada Δtpcreforço e, pelo qual, quando, na etapa j)
- (1) o fluxo real de oxidante pós-combustão tenha sido maior do que o fluxo nominal oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19) ou
- (2) o excesso estequiométrico real do oxidante póscombustão tenha sido maior do que o excesso estequiométrico nominal do oxidante pós-combustão, no caso de uma zona de pós-combustão de combustível oxidante (19),
por um período Δtpcreforço, um primeiro sinal de controle é gerado na etapa i) que faz com que na etapa j)
- (1) a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão seja igual à taxa nominal de injeção de oxidante póscombustão, no caso de uma zona de pós-combustão somente de oxidante (19), ou
- (2) a taxa real de injeção de oxidante pós-combustão e a taxa real de injeção de combustível pós-combustão sejam iguais, respectivamente, à taxa nominal de injeção de oxidante pós-combustão e à taxa nominal de injeção de combustível pós-combustão, no caso de uma zona de póscombustão de combustível oxidante (19).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que:
a etapa a) inclui a definição de um modo nominal de operação de combustão principal para a zona de combustão principal (10) com uma taxa nominal de abastecimento de combustível e uma taxa nominal de abastecimento de oxidante para a zona principal de combustão (10),
a etapa i) inclui gerar um segundo sinal de controle com base no primeiro nível e/ou segundo nível monitorado(s) na etapa h),
e pelo qual o método compreende adicionalmente:
uma etapa k) de regular a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a zona de combustão principal (10) em função do segundo sinal de controle.
Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que na etapa i) o segundo sinal de controle é gerado com base no primeiro nível monitorado.
Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa a) compreende adicionalmente:
i. definir um limiar superior A1superior para o primeiro nível monitorado, e/ou
ii. definir um limiar superior positivo RA1superior para uma taxa de alteração do primeiro nível monitorado, e pelo qual - quando o primeiro nível monitorado excede o limiar superior A1superior,
e/ou
- quando o primeiro nível monitorado aumenta a uma taxa maior que o limiar superior RA1superior,
o segundo sinal de controle gerado faz com que, na etapa k), a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a zona de combustão principal (10) sejam reguladas, de modo que a razão entre a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível seja maior do que a razão entre a taxa nominal de abastecimento de oxidante e a taxa nominal de abastecimento de combustível.
Método, de acordo com as reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que:
a etapa a) compreende:
i. definir um limiar inferior A1inferior para o primeiro nível monitorado,
e/ou
ii. definir um limiar inferior A2inferior para o primeiro nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tA,
e pelo qual:
- quando o primeiro nível monitorado está abaixo do limiar inferior A1inferior
e/ou
- quando o primeiro nível monitorado permanece abaixo do limiar inferior A2inferior por pelo menos o período de tempo ∆tA,
o segundo sinal de controle gerado faz com que, na etapa k), a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a zona de combustão principal (10) sejam reguladas, de modo que a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível correspondam respectivamente à taxa nominal de abastecimento de oxidante e à taxa nominal de abastecimento de combustível.
Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que na etapa i) o segundo sinal de controle é gerado com base no segundo nível monitorado.
Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que:
a etapa a) compreende:
i. definir um limiar superior D1superior para o segundo nível monitorado,
e pelo qual,
quando o segundo nível monitorado excede o limiar superior D1superior, o segundo sinal de controle gerado faz com que, na etapa k), a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a zona de combustão principal (10) sejam reguladas, de modo que a razão entre a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível seja maior do que a razão entre a taxa nominal de abastecimento de oxidante e a taxa nominal de abastecimento de combustível.
Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa a) compreende adicionalmente:
ii. definir um limiar inferior D1inferior para o segundo nível monitorado,
e/ou
iii. definir um limiar inferior D2inferior para o segundo nível monitorado e um período de tempo correspondente ∆tD,
pelo qual, quando o segundo nível monitorado está abaixo do limiar B1inferior ou permanece abaixo do limiar inferior B2inferior durante pelo menos o período de tempo ∆tB, o segundo sinal de controle gerado faz com que na etapa k), a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível para a principal zona de combustão (10) sejam reguladas, de modo que a taxa real de abastecimento de oxidante e a taxa real de abastecimento de combustível correspondam respectivamente à taxa nominal de abastecimento de oxidante e à taxa nominal de abastecimento de combustível.