BRPI0720895A2 - Processo para queimar combustíveis líquidos - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA QUEIMAR COMBUSTÍVEIS LÍQUIDOS".

A presente invenção refere-se a um novo processo para queimar combustíveis líquidos em instalações de aquecimento, caldeiras ou seme- 5 lhantes, com pelo menos um bocal de injeção essencialmente sob pressão ambiente, e que se projeta para dentro de uma câmara de combustão, em contato direto com a atmosfera externa através da condução do gás de es- cape, que pode ser abastecido de modo intermitente com um combustível líquido sob pressão constantemente igual, com uma alimentação para o ar 10 de combustão disposta na proximidade direta da abertura de bocal.

Abastecimentos intermitentes do combustível através de tubeiras de injeção em câmaras de combustão de máquinas de combustão interna, por um lado, e instalações de aquecimento ou semelhantes, por outro lado, em parte já são conhecidos há muito tempo.

No que se refere ao estado da técnica concernente, a seguir se-

rão mencionados e brevemente discutidos alguns dos documentos conheci- dos.

Do documento DE 12 77 499 são conhecidos dispositivos de injeção para a injeção de combustível líquido em fornos cerâmicos com alta pressão e grande número de pulsos, especialmente por meio de válvulas elétricas especialmente executadas.

Do documento DE 41 13 067 é conhecido um dispositivo de abastecimento para combustível líquido para um queimador de aquecimento, especialmente um queimador de óleo que possui um controle de pulso atra- 25 vés do qual é possível um controle de rendimento também em caso de um rendimento regulado para pequeno. No caso é prevista uma válvula de co- mutação controlável por meio dos respectivos pulsos.

No documento DE 100 40 868 é descrito um processo para a redução de vibrações termo-acústicas, sendo que através de um bico de combustível uma mistura de combustível e ar é introduzido em um queimador e este combustível é pulsado com uma frequência entre 1 Hz e 1000. Do documento WO 2004/055437 é descrito uma tubeira de inje- ção para um queimador para combustível líquido que também é projetado para taxas de queima baixas. Nisso, é prevista uma válvula que torna o a- bastecimento do combustível pulsante.

Do documento US 5 158 261 é conhecido um dispositivo de con-

trole para a injeção de um combustível líquido no queimador de um aquece- dor ou semelhante, onde o combustível pode ser injetado por meio de um fuso de modo pulsante ou dosado.

Do documento US 3.798.901 é conhecido um dispositivo onde uma válvula de combustível abre e fecha periodicamente em intervalos pre- definidos.

Se alguns desses processos de queima apresentam também uma variabilidade de rendimento de aquecimento dentro de determinados limites, até a presente data falta um método onde é garantida uma variação 15 do rendimento de aquecimento uma instalação de queima para as mais di- versas finalidades da geração de calor dentro de amplos limites mantendo ao mesmo tempo uma efetividade favorável em toda a faixa de rendimento.

A presente invenção tem a tarefa de criar um processo queima de tal modo flexível e ao mesmo tempo efetivo de técnica de aquecimento, onde é aplicada uma prática nova que até agora não é comum nesse setor do abastecimento intermitente do combustível líquido.

O objeto da presente invenção é um processo novo para queimar combustíveis líquidos de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 que apre- senta as características citadas na parte caracterizante da reivindicação.

Com o objetivo de conseguir uma efetividade mais alta possível

na utilização do rendimento útil do combustível líquido é vantajosa uma inje- ção adaptada à injeção intermitente da mistura de combustível e ar de uma segunda fração do ar de combustão de acordo com a reivindicação 2.

Durante os ensaios abrangentes no contexto do desenvolvimento do processo de acordo com a presente invenção tornou-se evidente como sendo especialmente vantajoso para a redução dos poluentes do meio ambi- ente no gás de escape ou gás de fumo da combustão, injetar respectivamente de modo adaptado aos pulsos da injeção de uma mistura de combustível lí- quido e ar e da segunda fração de ar de combustão na câmara de combustão, mas ou menos na proximidade da sua saída de gás de escape, também de modo intermitente, ureia em solução, conforme consta na reivindicação 3.

De acordo com a reivindicação 4 é previsto um método favorável

da regulação da introdução das bolhas de ar da primeira fração de ar no combustível líquido sob o uso dos sensores correspondentes.

Principalmente para a diminuição do risco de uma transferência ou um entupimento de dispositivos da instalação de aquecimento, tal como 10 por exemplo, da bomba de alta pressão devido a frações de gordura sólida e/ou para a diminuição da viscosidade do combustível líquido, em particular biocombustível, para uma melhor pulverização, é vantajoso um preaqueci- mento do mesmo, como esclarece a reivindicação 5.

As reivindicações 6 a 9 indicam, visando rendimentos de valores caloríficos altos no sistema de aquecimento, tempos de pulsos de injeção de combustível, tempos de intervalos entre os pulsos de injeção de combustí- vel, períodos de pulsos de injeção de ar e períodos de pulsos de pulveriza- ção de ureia especialmente vantajosos.

A reivindicação 10 revela um método especialmente econômico do preaquecimento da segunda fração do ar de combustão a ser levado dire- tamente para o bocal de combustão.

A reivindicação 11 refere-se ao uso vantajoso de uma sonda Lambda no contexto do processo de acordo com a presente invenção.

A reivindicação 12 informa sobre um modo vantajoso da trans- formação concreta do abastecimento intermitente do combustível.

A reivindicação 13 refere-se ao retorno do excesso da mistura de combustível e ar da bomba de alta pressão ou da tubeira de injeção e à separação do ar nele contido do mesmo.

A reivindicação 14 descreve um modo vantajoso da execução da regulação da quantidade de introdução de ar.

A questão da ignição da mistura de combustível e ar levada para a tubeira de injeção é o objeto da reivindicação 15. Da reivindicação 16 é evidente ainda um outro abastecimento de ar para a névoa de combustível na própria câmara de combustão.

O novo processo de queima de combustível líquido pode facil- mente ser usado especialmente tanto para óleos vegetais, óleo de pirólise, glicerina e também para óleo de aquecimento leve e óleo de aquecimento extra leve. O queimador é capaz de modular entre 10 a 100% do seu rendi- mento progressivamente. A fim de conseguir esse efeito em combustíveis com maior viscosidade, deve ser aplicado, como ficou evidente, para conse- guir a pulverização mais otimizada, como por exemplo, em óleo vegetal, com vantagem deve ser aplicado uma pressão acima de 10 MPa (100 bar) ou eventualmente até pelo menos 20 MPa (200 bar). Em virtude dessa alta pressão não é possível uma injeção contínua na câmara de combustão, já que até mesmo com o bocal menor possível mais combustível seria injetado do que é necessário para o menos rendimento de aquecimento do queima- dor de, por exemplo, 3 kW ou 0,3 litro de óleo de aquecimento com um ren- dimento de aquecimento de 10 kW/l.

Por esta razão, a injeção pulsante do combustível para dentro da câmara de combustão previsto de acordo com a presente invenção é absolu- tamente necessária, a fim de alcançar a capacidade de modulação do ren-

dimento de aquecimento acima descrito mas até agora nunca alcançado e não alcançável.

Características e vantagens essenciais da nova instalação de aquecimento são as seguintes:

1. Uso de tubeiras de injeção ou de uma combinação de válvula eletromecânica e ou com bocal na câmara de combustão onde reina pressão

ambiente e que não são apropriados para o acionamento de uma máquina de combustão interna com compressão de ar.

2. A injeção na câmara de combustão é feita em uma determi- nada faixa de rendimento sempre com a quantidade de injeção constante de

combustível líquido por injeção. A modulação de rendimento é feita por meio da alteração da frequência de injeção. A quantidade de injeção por injeção pode ser alterada para fins de uma ampliação da faixa de rendimento gradu- almente ou progressivamente.

3. A adição do ar por mistura diretamente para dentro do com- bustível líquido ocorre antes da sua compressão para o que é usada uma primeira fração da quantidade de ar de combustão necessária para a com-

bustão do combustível.

4. A injeção de ar é pulsante dirigida, precisamente da segunda fração do ar total necessário para a combustão, para dentro da névoa de combustível na câmara de combustão.

5. Com vantagem é feito um preaquecimento da segunda fração do ar a ser injetada de modo pulsante através de um registro de aquecimen- to na câmara de combustão.

6. Também ocorre uma injeção de ureia na câmara de combus- tão que somente está sob pressão ambiental e que não é parte integrante de uma máquina de combustão interna, dentro do qual o ar é comprimido antes

da injeção do combustível líquido.

Com a ajuda do desenho a presente invenção é explicada deta- lhadamente.

A figura 1 mostra um esquema do novo processo e a figura 2 mostra um diagrama que ilustra uma seqüência típica das injeções intermi- tentes da mistura de combustível e ar BLG, da segunda fração de ar de combustão VL2 e ureia UL na câmara de combustão.

O novo processo de aquecimento é descrito detalhadamente com a ajuda da função de uma instalação de aquecimento destinada à exe- cução do processo como é mostrada na figura 1.

A fim de proteger a bomba de alta pressão 25 e também a tubei-

ra de pulverização 20 na câmara de combustão 10, o óleo VB preferencial- mente preaquecido por um aquecimento de tubulação de tanque do tanque

21 passa por um ou vários filtros finos 22 e lá ele é filtrado. Através do prea- quecimento em um dispositivo de preaquecimento 23 é impedido um entu- pimento do filtro ou dos filtros 22, por exemplo, com partículas de gordura ou parafina sólidas.

Se o óleo ou alqo semelhante, previsto como combustível líquido FB apresentar uma viscosidade relativamente alta, como por exemplo, óleo de colza com 38 mm2/s a 40°C de acordo com DIN EN ISO 3104, é necessá- ria preaquecer o combustível líquido FB por meio de um aquecimento 23, por exemplo, elétrica, por exemplo, até uma temperatura de 80°C. Este pre- 5 aquecimento 23 contribui para uma injeção melhor e também para o aumen- to da segurança de operação da bomba de alta pressão 25.

A respectiva regulagem durante a operação ocorre por meio de um sensor de temperatura não mostrado no dispositivo de preaquecimento 23 já mencionado.

O excesso da bomba de alta pressão 25 é retornado diretamente

após o dispositivo de preaquecimento 23 através de um separador de ar 27 para a tubulação, para baixar o consumo de energia elétrica de preaqueci- mento durante a operação e para conseguir ao mesmo tempo que o com- bustível líquido termicamente tratado, tal como por exemplo, óleo vegetal, 15 não volte mais para o tanque 21, pois de outro modo a capacidade de arma- zenamento do óleo lá armazenado seria reduzida. Durante a parada da ins- talação de aquecimento 100 o dispositivo de preaquecimento 23 é desligado e será ligado antes de entrar em operação da instalação de aquecimento , a fim de aquecer o combustível.

Em caso de operação com o óleo de aquecimento Extra Leicht

[extra leve] o uso desse dispositivo de preaquecimento 23 não é necessário, portanto nesse caso tampouco é ativo.

Para se conseguir uma combustão essencialmente melhor e mais efetiva do combustível líquido FB na câmara de combustão 10, por meio da 25 baixa pressão reinante na linha de sucção da bomba de alta pressão 25 em um dispositivo de adição por mistura de ar 24 através de uma lança de injeção fina, especialmente com um furo inferior a 1 mm, é introduzida no fluxo de massa do combustível líquido FB e/ou por meio de um outro tipo de dispositi- vo de dosagem, ar purificado e filtrado, isto é, uma primeira fração de quanti- 30 dade VL1 relativamente pequena de todo o ar de combustão VL necessário em bolhas minúsculas, e dessa forma adicionado por mistura ao combustível líquido FB e então é formada uma mistura de combustível líquido e ar BLG. Se na linha de sucção mencionada não tiver baixa pressão, é usado, por exemplo, um compressor para a introdução das bolhas de ar. Por meio de um sensor, especialmente por meio de um sensor capacitivo, depois da adição do ar, a concentração do na mistura de combustível líquido e ar 5 BLG é medida e comunicada à unidade de regulação de injeção 71.

Nisso, em uma forma de aplicação possível, o sensor transmite dois sinais independentes, precisamente “ligar” e “desligar” através de uma histerese e um sinal analógico da concentração do ar, por exemplo, propor- cional de O a 10 Volts. Através de “ligar” e “desligar” somente a adição de ar 10 é ligada ou desligada através de uma válvula a fim de evitar uma concentra- ção do ar alta demais na mistura de combustível líquido e ar BLG.

Através do sinal analógico da unidade de regulação de injeção 71, a concentração do ar na mistura de combustível líquido e o ar BLG é ajustada através de uma bomba de ar regulada não mostrada, e dosada- mente adicionado ao fluxo de volume de combustível atual no dispositivo de adição por mistura de ar 24.

Se várias bombas forem conectadas em série, ar de combustão é adicionado em cada estágio de pressão do combustível líquido FB ou da mistura de combustível líquido e ar BLG. Várias bombas podem ser unidas para uma única bomba de alta pressão 25 de vários estágios.

Excesso da mistura de combustível líquido e ar BLG são elimi- nados através de uma válvula de descarga no lugar da bomba de alta pres- são 25 com a pressão mais alta, e pode ser alimentado novamente antes da última bomba de pressão ou antes da bomba de pressão com a pressão mais baixa.

Devido ao aumento de pressão na bomba de alta pressão 25, o volume das bolhas de ar, por exemplo, no caso de óleo de colza, é reduzido em mais de 100 vezes, as mesmas terão então um diâmetro de por exem- plo, menos de 0,5 mm. Na saída da tubeira de pulverização 20 do queimador 30 na câmara de combustão 10 ocorre então uma expansão em forma de uma explosão das bolhas de ar que também contribuem para a pulverização do combustível. Também já é contido mais ar no jato de saída da tubeira de pulverização 20, precisamente trazido através do bocal 30, isto é, a segunda fração de ar de combustão VL2 que melhora a combustão e apóia a pulveri- zação.

Por meio da bomba de alta pressão 25, a pressão na linha para a tubeira de pulverização 20 é aumentada para, por exemplo, acima de 10 MPa (100 bar). Nisso, elementos de bomba das mais diversas tecnologias podem estar integrados em um gabinete.

Se no queimador for usada uma tubeira de pulverização 20 me- cânica, onde a agulha da tubeira somente se levanta com uma pressão mí- nima e fecha ao não alcançar a pressão de abertura, então a pressão pul- sante para a injeção é gerada em uma bomba de injeção. A quantidade de injeção é regulada através da quantidade de combustível líquido comprimida na bomba de injeção, fazendo com que para a tubeira de pulverização 20 resulta diferentes tempos de abertura ou duração de abertura.

Se o queimador dispuser de uma tubeira de pulverização 20 tipo válvula magnética eletromecânica ou de uma tubeira de pulverização 20 de válvula piezelétrica, então através da bomba mencionada somente durante a operação do queimador é gerada a pressão operacional necessária que não está diretamente ligada ao ciclo de injeção. Nisso, independentemente de se uma válvula magnética ou piezelétrica são usadas separadamente ou em combinação em uma peça única.

Para garantir a pressão a ser gerada e do fluxo de volume ne- cessário podem ser usados vários processos: Ou usa-se uma regulação de pressão, tal como, por exemplo, uma válvula de descarga, uma regulação através do volume trazido ou uma regulação que é uma combinação dessas duas variações. A quantidade injetada de mistura de combustível líquido e ar BLG, e, por conseguinte do combustível líquido FB é regulada ou através da duração de abertura da válvula magnética ou através da duração de abertu- ra e largura de abertura da válvula piezelétrica.

A frequência de abertura permanece constante em ambos os casos e para a regulação da quantidade de combustível somente são altera- das a duração de abertura e a largura de abertura. O excesso da mistura de combustível líquido e ar BLG da bomba de alta pressão 25, por um lado, e/ou da tubeira de pulverização 20, por outro lado, são respectivamente trazidos de novo através de uma linha de excedente e de fuga através do separador de ar 27 para o circuito de com- 5 bustível depois do dispositivo de preaquecimento 23.

No caso de queimadores de maior rendimento, o rendimento da bomba é regulado por meio de um conversor de frequências para baixar o consumo de energia elétrica. Nisso, em caso de rendimento pequeno, o flu- xo de volume em toda a linha de excedente é reduzido. Nisso, o rendimento 10 e o número de rotações da bomba de alta pressão 25 é regulado através de um sensor de pressão na sua faixa de alta pressão.

Por meio de um enriquecimento de ar do combustível líquido FB deve ser separado o ar do excedente de combustível líquido FB da bomba de alta pressão 25 e da tubeira de pulverização 20 antes da sua nova con- 15 dução para a bomba de alta pressão 25. Em virtude da viscosidade menor, especialmente em virtude da temperatura mais alta, as bolhas de ar maiores são rapidamente separados do combustível . Com temperatura e pressão constantes, o fluxo de volume na linha de excedente no separador de ar 27 é decisivo.

Se a bomba de alta pressão 25 possuir varas conexões de alta

pressão para as tubeiras de injeção, como por exemplo, no caso de máqui- nas de combustão interna, estes podem ser conduzidos para um bocal me- cânico através de um ou vários coletores ou junções 26. Dependendo do número das conexões de alta pressão e junções, o número de rotações po- 25 de ser reduzido a fim de manter o intervalo de injeção desejado. A seqüência das conexões de alta pressão somente é relevante durante o uso de mais de uma tubeira de injeção.

No uso de uma tubeira de injeção eletromecânica, esta parte é dispensada e substituída por uma parte com maior seção transversal.

Através da tubeira de pulverização 20, em dependência da bom-

ba de alta pressão 25, a mistura de combustível líquido e o ar BLG é pulveri- zada finissimamente e na câmara de combustão 10 sob pressão ambiente, da instalação de aquecimento que não é usada como máquina de combus- tão interna, é misturada com a segunda fração de ar de combustão VL2 com ar de combustão VL sem compressão, trazida por, por exemplo, um bocal anelar 30, de ar de combustão VL.

A área principal da aplicação da presente invenção é o uso em

instalações de caldeiras de aquecimento para o aquecimento de água para instalações que precisam de energia térmica para processos de aquecimen- to, processamento e preparação de água quente.

Apesar eixo de rotação pulsante ou intermitente, em uma consi- deração de toda a câmara de combustão 10, acontece uma combustão per- manente, isto é, ininterrupta da mistura de combustível líquido e ar BLG na câmara de combustão 10, de modo que apenas é necessária a ignição inicial.

No uso de tubeiras de injeção mecânicas ou eletromecânicas, diferente das máquinas de combustão interna, a duração de injeção e, por- tanto, a quantidade de injeção é constante e o rendimento é regulado atra- vés dos ciclos de injeção por unidade de tempo.

Em virtude disso, no uso de uma injeção adicional de uma solu- ção de ureia UL na câmara de combustão 10 para a redução de NOx nos 20 gases de escape da combustão VA que escapam através da descarga de gás de escape 51, a quantidade de injeção, através do bocal 40 no segmen- to 11 da câmara de combustão 10, perto do início da descarga de gás de escape 52 do tanque de ureia 4, da ureia UL também injetada intermitente- mente, também é constante.

No contexto da compressão na adição por mistura de ar no

combustível líquido as indicações são feitas em kWh/kg ou apenas em kg.

Em virtude da capacidade de modulação alta e ao mesmo tempo progressiva que pode ser alcançada de acordo com a presente invenção da instalação de aquecimento 100 nova descrita, dependendo do uso e do tipo ou da construção da caldeira, as quantidades de combustível são limitadas para cima e para baixo.

A título de exemplo será mencionado um queimador para o ren- dimento de aquecimento máximo de uma câmara de combustão 10 ou cal- deira de 25 kW: No caso - a partir do rendimento de aquecimento mais baixo de 0,3 kg/h (=3 kWh) de óleo de colza - são injetados progressivamente e adaptado ao rendimento de carga de aquecimento e transporte das bombas 5 nos circuitos de aquecimento, através da regulação de avanço e refluxo, até 2,5 kg/h (= 25 kWh) de óleo de colza. Assim sendo, o rendimento de aque- cimento mínimo corresponde a uma injeção de 0,0833 g/s e com o rendi- mento de aquecimento máximo do exemplo, 0,6944 g/s.

Nas demais indicações técnicas de aquecimento não ocorre ne- nhuma alteração independentemente de se são usados válvulas controladas mecânica ou eletromecanicamente com bocais ou tubeiras de injeção mecâ- nicas ou eletromecânicas 20, 30, 40.

Para a redução do NOx, conforme já foi mencionado, depois da combustão principal do combustível líquido FB, nos gases de fumo VA já 15 pré-esfriados, no final de combustão, ureia UL é injetada ou pulverizada na câmara de combustão 10. É mantido um contexto claro direto de tempo en- tre a injeção da mistura de combustível líquido e ar BLG e aquela da ureia UL.

Diferente das demais máquinas de combustão interna, no pro- 20 cesso de acordo com a presente invenção o gás de fumo ou gás de escape de combustão VA está presente em um estado não comprimido e portanto não é usado em nenhum ciclo para um trabalho de expansão, exceto a ge- ração de pressão através da resistência de fluxo dentro do caminho do gás de fumo 51.

Para a ignição da mistura de combustível líquido ou de óleo e ar

BLG é usado com vantagem um dispositivo de ignição de arco voltaico de alta tensão.

Com a ajuda de uma válvula de limitação do ar, dependendo do rendimento de aquecimento, é limitada na entrada a quantidade de ar fresco conduzida através da câmara de combustão 10, preaquecido no registro de aquecimento 34 ou não preaquecida, a fim de obter para a combustão a res- pectiva razão de mistura otimizada de ar VL e combustível líquido FB. Devido à capacidade de modulação progressiva da quantidade de combustível líquido FB é exigido que também seja adaptada a quantidade do ar na segunda fração de ar de combustão VL2 do ar de combustão VL introduzida através do bocal de introdução de ar 30 do queimador na câmara 5 de combustão 10. Assim sendo, toda a quantidade de ar é modulada.

O valor de atuação do atuador da válvula de limitação de ar é determinado pela sonda Lambda 52 no início da descarga de gás de escape

51. Disso resulta que a quantidade de ar das conexões de alta pressão é toda a quantidade de ar necessária para a combustão menos aquela quanti- dade de ar que já é existente na mistura de combustível líquido e ar.

A regulação da quantidade de ar de combustão total é feita por meio da unidade de regulação de quantidade de ar 6, 61 para o soprador 31 para a alimentação de ar adicional através de uma abertura de abastecimento de ar 313 perto da tubeira de pulverização 20 e 30 para dentro da câmara de 15 combustão 10 e para o compressor 32 responsável para o abastecimento in- termitente da segunda fração de ar de combustão VL2 do ar de combustão.

No caso de queimadores com um rendimento maior é apropriado realizar adicionalmente uma regulação do número de rotações através de conversores de frequência, a fim de reduzir o consumo de energia elétrica do soprador 31 e/ou do compressor 32.

A fim de baixar as perdas de gás de escape na faixa de rendi- mento inferior, a mistura de combustível líquido e ar BLG é injetada não a- penas de modo pulsante ou intermitente, mas essencialmente no intervalo dessas injeções acontece, como foi mencionado, a injeção adicional pulsan- 25 te, dirigida da segunda fração de ar de combustão VL2 do ar de combustão VL através de pelo menos um bocal de introdução de ar 30 do queimador para dentro da névoa de combustível na câmara de combustão 10.

Este ar em estado comprimido é conduzido através de um regis- tro de aquecimento 34 que se encontra na câmara de combustão 10 sendo aquecido lá, para se conseguir uma ignição mais fácil e assim otimizar a combustão e o ar é trazido através de uma válvula 33 do bocal de introdução de ar 30. Para a regulação da composição da mistura e por conseguinte para composição do gás de escape, o queimador necessita um emissor de valores de medição que pode medir os gases de escape VA ou reconhecer se a mistura é rica ou pobre demais. Esta tarefa assume agora a sonda 5 Lambda 52 a partir da menos carga parcial até a carga plena. Ela mede con- tinuamente a fração de oxigênio no gás de escape VA que resta depois da combustão, através de uma medição de oxigênio comparativa.

A sonda Lambda 52 que é posicionada na descarga de gás de escape 51 fornece a divergência de regulação dos dados de combustão oti- mizados, que compensa sobre o caminho de regulação através do servomo- tor na válvula de limitação de ar. Uma vez que os valores de gás de escape situam-se abaixo da temperatura operacional de 300°C da sonda Lambda

52, é apropriado que a mesma seja equipada com um aquecimento. O a- quecimento ocorre imediatamente com o sinal de solicitação para logo de- 15 pois do término do processo de ignição poder regular por meio do automáti- co de combustão 7, 6, 71, 61. Uma vez que o estrangulamento do ar depois da lavagem com o ar que assim surge é útil para o efeito da ignição e um abastecimento de oxigênio pobre demais, primeiro é regulado.

Em virtude da operação pulsante do queimador, para diminuir as 20 perdas de gás de escape, a sonda Lambda 52 é operada, em caso de ren- dimento de aquecimento baixo, na faixa de medição inferior otimizada da mesma. A fim de se obter uma regulação estável, a regulação da diferença de regular é retardada proporcionalmente à diferença de tempo entre duas injeções.

Todos os elementos do dispositivo de ignição, controle de de-

curso e dos dispositivos de segurança são padronizados de acordo com a norma.

A regulação a ser usada no processo de acordo com a presente invenção com a tarefa de controlar os intervalos de injeção, precisa cumprir em particular duas tarefas, sto é a regulação da temperatura do meio porta- dor de energia e a adaptação do rendimento ao respectivo consumo momen- tâneo de calor. De acordo com a tarefa da operação da instalação de acordo com o processo novo, a temperatura do meio portador de energia é constan- te ou variável de acordo com parâmetros definidos. Graças à determinação da temperatura de partida, em dependência das exigências é regulada a 5 temperatura de soma média dos pulsos de combustão e tempos ou dos in- tervalos entre os pulsos de combustão na câmara de combustão através da alteração da quantidade de combustível.

Um critério decisivo, por fim, é o rendimento de aquecimento necessário. Nisso, a temperatura de avanço varia para regular o rendimento

de aquecimento nos corpos de calefação de uma instalação de aquecimen- to. Com a velocidade de fluxo constante do meio de aquecimento, o rendi- mento de aquecimento necessitado corresponde à diferença de avanço e retorno na caldeira de aquecimento. A tarefa da regulação é manter constan- te a diferença uma vez regulada.

Para esta finalidade, a quantidade de combustível injetada é al-

terada apenas pela variação de acordo com a presente invenção da fre- quência de injeção. Em virtude de ao mesmo tempo manter constante da quantidade de injeção de combustível por ciclo de injeção, também a quanti- dade da ureia UL injetada por ciclo de injeção é quase que constante e não 20 precisa ser regulada explicitamente, mas é controlada através da duração de injeção da mistura de combustível líquido e ar respectivamente regulada e, portanto, da quantidade de injeção como os únicos valores de guia.

A figura 2 mostra um esquema concreto do decurso cronológico das injeções de mistura de combustível líquido e ar, segunda fração de quantidade VL2 do ar de combustão VL e de solução de ureia UL na câmara de combustão 10.

Em direção y são registradas as quantidades máximas de pulso de injeção BLi de mistura de combustível líquido e ar, e os pulsos de injeção que já começam pouco antes do seu início e que somente terminam também 30 depois do seu término da segunda fração de ar de combustão VL2 conduzi- da para o bocal de introdução de ar 30 do ar de combustão VL total neces- sário, e do pulso de injeção de ureia Ul realizado no intervalo Il que aqui du- ra mais ou menos At = 9,2 ms entre estes dois pulsos de injeção da solução de ureia UL introduzida através do bocal 40 no lado frio 11 da câmara de combustão 10.

Em direção x é registrado o tempo em ms, e lá podem ser lidos os intervalos curtos At entre o início do pulso ar(VL2)LI e o início do pulso de injeção de combustível BLI e Ag entre o fim do mesmo e o fim do pulso de ar LI e o tempo entre o início e o fim de cada um dos pulsos mistura de com- bustível líquido e ar BLI.

Claims (16)

1. Processo para queimar combustíveis líquidos em instalações de aquecimento, instalações de aquecimento remoto, instalações de caldeira ou semelhantes, com pelo menos um bocal de injeção (20) essencialmente sob pressão ambiente, que se projeta para dentro de uma câmara de com- bustão (1), em contato direto com a atmosfera externa através da condução do gás de escape (11), que pode ser abastecido de modo intermitente com um combustível líquido (FB) sob pressão, com uma alimentação (30) para o ar de combustão (VL) disposta na proximidade direta da abertura de bocal (201), caracterizado pelo fato de que - para a obtenção de uma variabilidade alta do rendimento de aquecimento total de uma instalação, especialmente no mínimo no escopo entre um rendimento de aquecimento simples e de cinqüenta vezes da mesma instalação; - uma primeira fração de quantidade baixa (VL1) do ar (VL) ne- cessário para uma combustão realmente completa do combustível líquido (FB) na forma de bolhas de ar com um diâmetro pequeno é introduzida no combustível líquido (FB); - que a mistura de combustível líquido e ar (BLG) assim formada é colocada, em um ou em vários estágios, para uma pressão constante de no mínimo 1 MPa (10 bar), eventualmente de no mínimo 5 MPa (50 bar), e especialmente no caso de combustíveis líquidos (FB) de maior viscosidade de no mínimo 10 MPa (100 bar), e intermitentemente é conduzida ao bocal de injeção (20) de combustível e ar que se projeta para dentro da câmara de combustão (10) da instalação, e a partir deste, com uma pressão de injeção constantemente igual, é pulverizada o mais finamente possível de modo ex- plosivo para dentro da câmara de combustão (10); - sendo que cada vez a duração (Δχ) e, portanto, a quantidade da mistura de combustível líquido e ar (BLG) é mantida constante em um valor respectivamente desejado ou necessário para o rendimento do aque- cimento com cada pulso de injeção de combustível (BI) individual; - que a quantidade total da mistura de combustível líquido e ar (BLG) que é injetado para dentro da câmara de combustão (10) por unidade de tempo que determina o rendimento de aquecimento da instalação é ajus- tada ou regulada pela variação da duração (Δχ) dos intervalos ou das pau- sas (II) entre os diversos pulsos de injeção do combustível e ar (BLI) que são iguais ou constantes entre si quanto à quantidade; - que a fração de quantidade (VL2) restante, segunda, essenci- almente maior do ar de combustão (VL) é introduzida para dentro da câmara de combustão (10), preferencialmente também de modo intermitente, por meio de um bocal de ar (30) disposto na proximidade da abertura (201) do bocal de injeção de combustível e ar (20), preferencialmente através de um bocal de ar (30) que cerca de modo anelar esta abertura (201).

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe- lo fato de que também o abastecimento da fração de quantidade (VL2) es- sencialmente residual maior do ar de combustão (VL) para a proximidade da abertura do bocal (201) dos bocais de injeção de combustível e ar (20) é fei- to de modo intermitente, e precisamente de preferência, de modo que cada um dos pulsos de introdução de ar (LI) começa respectivamente um curto período (Af) antes do início dos diversos pulsos de injeção do combustível e ar (BLI) e termina respectivamente um curto período (Ag) depois do término de cada pulso de injeção do combustível e ar (BLI) individual.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza- do pelo fato de que - para a manutenção dos limites da emissão do óxido nítrico nos gases de escape da combustão (VA) - na região (11) da câmara de combustão (10) de onde parte pelo menos uma descarga de gás de es- cape (51) através de pelo menos um bocal de injeção de ureia (40), também de modo intermitente, é injetada uma solução de ureia (UL) sendo que res- pectivamente sob a adaptação à quantidade da quantidade respectivamente injetada por pulsos de injeção do combustível e ar (BLI) através do bocal de injeção de combustível e ar (20) através da quantidade de mistura de com- bustível líquido e ar (BLG) injetada através do bocal de injeção de combustí- vel e ar (20), é regulada a quantidade da solução de ureia injetada por pulso de injeção de ureia (Ul), sendo que o início do respectivo pulso de injeção de ureia (UI) é feito respectivamente dentro de um período curto depois do tér- mino de cada um dos pulsos de injeção do combustível e ar (BLI) da mistura de combustível líquido e ar (BLG) e o fim do mesmo é feito respectivamente dentro de um curto intervalo de tempo antes do início do respectivo pulso de injeção do combustível e ar (BLI)1 preferencialmente dentro de um período onde não queima nenhuma chama na câmara de combustão (10).

4. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, ca- racterizado pelo fato de que por meio de pelo menos um sensor correspon- dente, a quantidade atual real da primeira fração de quantidade (VL1) de ar de combustão (VL) que é introduzida ou foi introduzida no combustível líqui- do (FB) na forma de pequenas bolhas de ar, e a respectiva quantidade de fato de combustível líquido (FB), é determinada através da medição contínua das propriedades de absorção de radiação e/ou capacitivas, densiométricas do fluxo de mistura de combustível líquido e ar (BLG), antes da sua entrada na bomba de combustível de alta pressão (25) que solicita com pressão a mistura de combustível líquido e ar (BLG), e que por meio dos dados levan- tados pelo sensor mencionado, a primeira fração de quantidade (VL1) menor necessariamente a ser introduzida no combustível líquido (FB) do ar de combustão realmente necessário é liberada para uma unidade de regulação (61) que controla o dispositivo de mistura de ar (24) responsável por isso.

5. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, ca- racterizado pelo fato de que a viscosidade do combustível líquido (FB), antes da introdução da primeira menor fração de quantidade de ar de combustão (VL1) no mesmo para a formação da mistura de combustível líquido e ar (BLG), através de preaquecimento (23) do combustível líquido (FB), especi- almente para o caso de que se trata de um combustível recente ou biocom- bustível, tal como por exemplo, óleo de colza ou de um óleo mineral mais pesado, é abaixada para um valor que garante a capacidade de fluir e de pulverização no bocal de injeção de combustível e ar (20).

6. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, ca- racterizado pelo fato de que o comprimento (Δχ) ou a duração dos pulsos de injeção do combustível e ar (BLI) respectivamente para uma determinada faixa de rendimento de aquecimento da instalação é regulado para o respec- tivo valor de 1 a 100 ms mantido constante, preferencialmente de 1 a 10 ms, e em particular, de 2,5 a 5 ms.

7. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os períodos ou os intervalos (At) ou (II) entre os diversos pulsos de injeção do combustível e ar (BLI), ajustados para uma determinada faixa do rendimento de aquecimento da instalação e mantidos constantes, são variados entre 0,1 ms e 1 s, preferencialmente entre 1 e 10 ms.

8. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, ca- racterizado pelo fato de que os intervalos (Af, Ag) para os pulsos de introdu- ção (LI) da fração de quantidade (VL2) restante ou segunda, maior, introdu- zida de modo intermitente, do ar de combustão (VL) para o bocal de injeção de combustível e ar (20) são ajustados de entre 0,1 a 1,0 ms antes do início a 0,1 a 0,5 ms depois do término de cada pulso de injeção do combustível e ar (BLI).

9. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, ca- racterizado pelo fato de que os pulsos de injeção de ureia (UI) apresentam uma duração de 0,5 a 10 ms, em especial de 1 a 5 ms, e respectivamente em essência são feitos mais ou menos no meio do intervalo de tempo (At) ou (II) entre o término de um pulso de injeção do combustível e ar (BLI) anterior e o início do pulso de injeção do combustível e ar (BLI) subsequente.

10. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, ca- racterizado pelo fato de que a fração de quantidade (VL2) restante ou se- gunda, maior, do ar de combustão (VL) a ser introduzida na região do bocal de injeção de combustível e ar (20) é conduzida através de um trocador de calor (34) na câmara de combustão (10) da instalação para seu (pré-) aque- cimento.

11. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a regulação do abastecimento, em especial da fração de quantidade (VL2) restante ou segunda, maior, do ar de com- bustão (VL) é feita por meio de uma sonda Lambda (52) disposta na descar- ga do gás de combustão (52) conectada à unidade de abastecimento de ar (6, 61).

12. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o abastecimento intermitente da mistura de combustível líquido e ar (BLG) para o bocal de injeção de combustível e ar (20) e/ou da fração de quantidade (VL2) restante ou segunda, maior, do ar de combustão (VL) para o bocal de introdução de ar (30), é providenciado por meio de pelo menos uma válvula (31) controlada ou controlável pela uni- dade de regulação (61).

13. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a mistura de combustível líquido e ar (BLG) excedente da bomba de combustível de alta pressão (25) e/ou do bocal de injeção de combustível e ar (20), antes da nova introdução na bomba de combustível de alta pressão (25) em um recipiente de preparação (27) com separador de ar, é separada do ar contido na mistura (BLG) mencionada.

14. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a quantidade do ar de combustão (VL) que por cada pulso de introdução de ar (LI) através do bocal de introdução de ar (30) é introduzida na câmara de combustão (10), é regulada por meio da duração de abertura e/ou da largura da abertura e/ou da pressão do ar de combustão (VL2) de uma válvula (33) conectada no lado montante do bocal de introdução de ar (30) mencionado ou por meio da duração de abertura do próprio bocal de introdução de ar (30), especialmente de um piezo-bocal de injeção ou de uma válvula magnética ou piezo-válvula eletromecânica com um bocal de combustível separado.

15. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que para a ignição da mistura de combustível lí- quido e ar (BLG) é usado um dispositivo de ignição de arco voltaico de alta tensão e/ou uma vela de incandescência.

16. Processo, de acordo com uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que através de um abastecimento com ar (313) disposto separadamente na proximidade do bocal de injeção de combustível e ar (20) que é abastecido com ar (LU) por um soprador (31), eventualmente também de modo intermitente é realizada uma introdução de ar eventual- mente desejada ou necessária para dentro da névoa de combustível na câ- mara de combustão (10).