PT1384947E - Método e sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro e queimador para ser utilizado com o mesmo - Google Patents
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Description
ΕΡ 1 384 947 /PT
DESCRIÇÃO "Método e sistema para a alimentação e queima de vim combustível pulverizado num forno de fusão de vidro e queimador para ser utilizado com o mesmo" 0 presente invento refere-se a um queimador, a um sistema e a um método para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro e, de forma mais especifica, a um queimador, a um método e a um sistema para a alimentação e queima de coque de petróleo pulverizado num forno de fusão de vidro. Um queimador, sistema e método deste tipo são conhecidos do documento US-A-3969 068.
TÉCNICA ANTERIOR RELACIONADA A fusão de vidro tem sido realizada em diferentes tipos de fornos e tipos de combustíveis, em função das caracteristicas finais do produto e, também, tendo em vista a eficiência térmica dos processos de fusão e refinação. Unidades de fornos de fusão têm sido utilizadas para fundir vidro (por meio de combustível gasoso), estes fornos possuem vários queimadores ao longo dos lados do forno, a unidade no total parece semelhante a uma caixa fechada onde existe uma chaminé que pode ser colocada quer no início do alimentador quer no final do forno, isto é, em direcção a jusante. No entanto, existe uma enorme perda de calor no vidro que sai dos fornos que funcionam a alta temperatura. A 1407°C (2500°F), por exemplo, o calor nos gases de combustão é 62 por cento do calor introduzido num forno alimentado a gás natural. A fim de tirar vantagem do calor remanescente dos gases de combustão, surge uma concepção mais sofisticada e dispendiosa, designada por forno recuperativo. É bem conhecido que, para operar um forno de fusão de vidro recuperativo, uma pluralidade dos queimadores de gás está associada a um par de regeneradores selados dispostos lado a lado. Cada regenerador possui uma câmara inferior, uma estrutura refractária por cima da câmara inferior e uma 2
ΕΡ 1 384 947 /PT câmara superior por cima da estrutura. Cada regenerador possui um orifício respectivo para ligar a respectiva câmara superior com uma câmara de fusão e refinação do forno. Os queimadores estão arquitectados para queimarem combustível, tal como gás natural, petróleo liquefeito, óleo combustível ou outros combustíveis gasosos ou líquidos que sejam adequados para utilização no forno de fusão de vidro e fornecer, deste modo, calor para fundir e refinar as matérias-primas de vidro na câmara. A câmara de fusão e refinação é alimentada com matérias-primas de vidro por uma extremidade onde está localizada uma câmara de enforma e possui um distribuidor de material fundido colocado na sua outra extremidade, que compreende uma série de orifícios através dos quais o vidro fundido pode ser retirado da câmara de fusão e refinação.
Os queimadores podem ser montados numa quantidade de configurações possíveis, por exemplo uma configuração de orifícios transversal, uma configuração de orifícios lateral ou uma configuração de orifícios inferior. 0 combustível, e.g. gás natural, é introduzido, a partir do queimador, no escoamento de ar pré-aquecido proveniente de cada regenerador durante o ciclo de ignição e a chama resultante e os produtos de combustão produzidos na chama estendem-se através da superfície do vidro fundido e transferem calor para o vidro na câmara de fusão e refinação.
Em funcionamento, os regeneradores são activados de forma cíclica, alternadamente entre ciclos de ar de combustão e de tiragem de calor. Em cada 20 minutos, ou 30 minutos, dependendo dos fornos específicos, o percurso da chama é invertido. O objectivo de cada regenerador é armazenar o calor expelido, o que permite uma maior eficiência e uma maior temperatura de chama, o que seria o contrário no caso de ar frio.
Para operar o forno de fusão de vidro, o combustível introduzido nos queimadores e o ar de combustão fornecido são controlados ao medir no bocal do orifício e no topo da estrutura, a quantidade de oxigénio e de material combustível presentes de modo a garantir que dentro da câmara de fusão ou nos pontos ao longo da câmara de fusão, o ar de combustão 3
ΕΡ 1 384 947 /PT introduzido é inferior ao necessário para uma combustão completa do combustível que está a ser fornecido.
No passado, o combustível utilizado para fundir vidro era óleo combustível, proveniente da destilação de petróleo. Durante muitos anos este tipo de combustível foi utilizado, mas o apertar das normas ambientais tem impulsionado a redução do óleo combustível, uma vez que este tipo de óleo possui impurezas provenientes do óleo de petróleo bruto, tais como, enxofre, vanádio, níquel e alguns outros metais pesados. Este tipo de óleo combustível produz substâncias poluentes tais como SOx, NOx e partículas. Recentemente, tem sido utilizado na indústria do vidro gás natural visto ser um combustível mais limpo. Todos os metais pesados e enxofre que vêem no escoamento líquido de resíduos de petróleo provenientes da destilação não estão contidos no gás natural. No entanto, a alta temperatura produzida na chama de gás natural tem sido muito eficaz na produção de mais NOx do que outras substâncias poluentes. Neste sentido, tem sido realizado muito esforço a fim de desenvolver queimadores de baixo teor de NOx para queimar gás natural. Além disso, têm sido desenvolvidas diferentes tecnologias para evitar a formação de NOx. Um exemplo é a "Oxy-fuel Technology", que utiliza oxigénio em vez de ar para o processo de combustão. Esta tecnologia tem o inconveniente de necessitar de uma unidade de forno de fusão com uma preparação especial dos refractários, uma vez que é necessário evitar a infiltração de ar. A utilização de oxigénio também produz uma chama de temperatura mais alta, mas com a ausência de azoto, a produção de NOx é drasticamente reduzida. 0 outro inconveniente do processo "oxy-fuel" é o custo do próprio oxigénio. A fim de tornar o mesmo mais económico é necessário colocar uma instalação de oxigénio ao lado do forno a fim de alimentar o oxigénio necessário ao processo de fusão.
No entanto, a continuação da subida em espiral dos custos da energia (principalmente do gás natural) tem forçado os principais fabricantes de vidro flotado a adicionar "sobretaxas" às cargas de camião de vidro plano. Os preços de gás natural aumentaram mais de 120% este ano (no México ou em 4 ΕΡ 1 384 947 /PT qualquer outra parte), muito acima das estimativas anteriores. 0 consenso qeral entre os iniciados da indústria do vidro é que os distribuidores serão forçados a olhar com cuidado para estas novas "sobretaxas" e muito provavelmente serão forçados a transferir as mesmas.
Tendo em consideração a técnica antecedente, o presente invento refere-se à aplicação de tecnologias diferentes para reduzir o custo da fusão, utilizando um combustível sólido proveniente dos resíduos de petróleo de torres de destilação, tal como coque de petróleo, a fim de ser utilizado para produção de vidro numa forma ambientalmente limpa. A principal diferença deste tipo de combustível em relação ao óleo combustível e ao gás natural é o estado físico da matéria, uma vez que o óleo combustível está numa fase líquida o gás natural está numa fase gasosa enquanto o coque de petróleo, por exemplo, é um sólido. 0 óleo combustível e o coque de petróleo possuem os mesmos tipos de impurezas, uma vez que ambos são provenientes de resíduos da torre de destilação de óleo de petróleo bruto. A diferença significativa é a quantidade de impurezas contidas em cada um. 0 coque de petróleo é produzido em três tipos de processos diferentes designados atrasado, fluido e flexível. Os resíduos provenientes do processo de destilação são colocados em tambores e depois aquecidos de 518°C a 537°C (900° a 1000° Fahrenheit) durante até 36 horas a fim de ser retirada a maior parte dos voláteis remanescentes dos resíduos. Os voláteis são extraídos do topo dos tambores de coqueficação e o material remanescente nos tambores é uma pedra dura constituída por 90 por cento de carbono e o resto de todas as impurezas do petróleo bruto utilizado. A pedra é extraída dos tambores através da utilização de perfuradores hidráulicos e de bombas de água.
Uma composição típica de coque de petróleo é dada a seguir: cerca de 90% de carbono; cerca de 3% de hidrogénio, cerca de 2% a 4% de azoto; cerca de 2% de oxigénio; cerca de 0,05% a 6% de enxofre e outros cerca de 1%. 5
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UTILIZAÇÃO DE COQUE DE PETRÓLEO
Combustíveis de petróleo sólidos já têm sido utilizados nas indústrias do cimento e da produção de energia em vapor. De acordo com a Pace Consultants Inc. a utilização de coque de petróleo nos anos 1999 para produção de cimento e de energia estava entre 40% e 14%, respectivamente.
Nas duas indústrias, a queima de coque de petróleo é utilizada como um sistema de queima directa, em que a atmosfera produzida pela combustão do combustível estava em contacto directo com o produto. No caso da produção de cimento, é necessário um forno rotativo a fim de proporcionar um perfil térmico requerido pelo produto. Neste forno rotativo, forma-se sempre uma concha de cimento fundido que evita o contacto directo dos gases de combustão e das chamas com os refractários do forno, para evitar o ataque aos mesmos. Neste caso, o produto calcinado (cimento) absorve os gases de combustão, evitando os efeitos erosivos e abrasivos do vanádio, S03 e NOx no forno rotativo.
No entanto, devido ao elevado conteúdo de enxofre e vanádio, a utilização de coque de petróleo como combustível não é de utilização comum na indústria do vidro, devido ao efeito negativo sobre a estrutura dos refractários e aos problemas ambientais.
PROBLEMAS NOS REFRACTÁRIOS A indústria do vidro utiliza vários tipos de materiais refractários e, a maior parte dos mesmos é utilizada para concretizar diferentes funções, não apenas as condições térmicas mas também a resistência química e a erosão mecânica devida às impurezas contidas nos combustíveis fósseis. A utilização de um combustível fóssil como a fonte de energia principal representa uma entrada para o forno de diferentes tipos de metais pesados contidos no combustível, tais como: pentóxido de vanádio, óxido de ferro, óxido de crómio, cobalto, etc. No processo de combustão a maior parte dos metais pesados evapora devido à baixa pressão de 6 ΕΡ 1 384 947 /PT vaporizaçao do óxido de metal e à alta temperatura do forno de fusão. A característica química dos gases de combustão provenientes do forno é, na maior parte, ácida devido ao elevado conteúdo de enxofre do combustível fóssil. Também o pentóxido de vanádio apresenta um comportamento ácido tal como os gases de combustão sulfurosos. 0 óxido de vanádio é um dos metais que representa uma fonte de danos para refractários básicos, devido ao comportamento ácido deste óxido no estado gasoso. É bem sabido que o pentóxido de vanádio reage, fortemente, com o óxido de cálcio para formar um silicato dicálcico a 1275 graus Celsius. 0 silicato dicálcico continua a deteriorar para formar uma fase de "merwinite" e de "monticelite" e, finalmente, de "forsterite", que reagem com o pentóxido de vanádio para formar um baixo ponto de fusão de vanadato tricálcico. A única forma de reduzir os danos provocados aos refractários básicos é a redução da quantidade de óxido de cálcio no refractário básico principal a fim de evitar a produção de silicato dicálcico que continua a reagir com o pentóxido de vanádio até que o refractário possa entrar em ruptura.
Por outro lado, o problema principal com a utilização do coque de petróleo está relacionado com o elevado conteúdo de enxofre e vanádio, que tem um efeito negativo sobre a estrutura dos refractários nos fornos. A principal característica exigida a um refractário é suportar a exposição a temperatura elevada durante longos períodos de tempo. Além disso, o mesmo tem de ser capaz de suportar variações súbitas na temperatura, resistir à acção erosiva do vidro fundido, à acção corrosiva dos gases e às forças abrasivas de partículas na atmosfera. 0 efeito do vanádio sobre os refractários tem sido estudado em diferentes artigos, i.e. Roy W. Brown e Karl H. Sandmeyer no artigo "Sodium Vanadate's effect on superstruture refractories", Parte I e Parte II, The Glass Industry Magazine, edições de Novembro e Dezembro de 1978. 7
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Neste artigo os investigadores testaram diferentes refractários fundidos que estavam centrados em resolver o ataque de vanádio no escoamento de compostos fundidos, tais como alumina-bióxido de zircónio-silica (AZS), alfa-beta alumina, alfa alumina e beta alumina, que são, habitualmente, utilizados em superestruturas de tanques de vidro. J.R. Mclaren e Η. M. Richardson no artigo "The action of Vanadium Pentoxide on Aluminum Silicate Refractories" descreve uma série de experiências em que foram realizadas deformações de cone em conjuntos de amostras trituradas de tijolos com conteúdos de alumina de 73%, 42% e 9%, contendo cada amostra misturas de pentóxido de vanádio, isolado ou em combinação com óxido de sódio ou óxido de cálcio. A discussão dos resultados foi focada na acção do pentóxido de vanádio, na acção do pentóxido de vanádio com óxido de sódio e na acção do pentóxido de vanádio com óxido de cálcio. Os mesmos concluíram que: 1. - Mulite resistiu à acção do pentóxido de vanádio a temperaturas acima de 1700°C. 2. - Não foram encontradas provas da formação de compostos cristalinos ou soluções sólidas de pentóxido de vanádio e alumina ou de pentóxido de vanádio e sílica. 3. - 0 pentóxido de vanádio pode actuar como um mineralizador durante a transformação em escória de refractários de silicato de alumínio por cinza de óleo, mas não é o principal agente de transformação em escória. 4. - Os compostos de fusão a baixa temperatura são formados entre pentóxido de vanádio e óxidos de sódio ou cálcio, especialmente o primeiro. 5. - Em reacções entre vanadatos de sódio ou de cálcio e silicatos de alumínio, com tijolos de alto teor em sílica, são formadas escórias de ponto de fusão menor do que com tijolos de alto teor em alumina. 8
ΕΡ 1 384 947 /PT T.S. Busby e M. Cárter no artigo "The effect of S03, Na2S04 and V205 on the bonding minerais of basic refractories", Glass Technology Vol. 20, No. April, 1979, testaram uma quantidade de espinelas e silicatos, os minerais de ligas de refractários básicos, numa atmosfera sulfurosa entre 600 e 1400°C, com e sem adições de Na2S04 e V205. Foi determinado que parte dos MgO ou CaO nestes minerais foi convertida em sulfato. A velocidade de reacção foi aumentada pela presença de Na2S04 ou V205. Os seus resultados indicam que os MgO e CaO em refractários básicos podem ser convertidos em sulfato se os mesmos forem utilizados num forno onde o enxofre está presente nos gases residuais. A formação de sulfato de cálcio ocorre abaixo de 1400°C e de sulfato de magnésio abaixo de cerca de 1100°C.
No entanto, como foi descrito acima, o efeito do vanádio sobre os refractários produz uma grande quantidade de problemas nos fornos de vidro, que não foram resolvidos na sua totalidade.
COQUE DE PETRÓLEO E O AMBIENTE
Outro problema da utilização do coque de petróleo está relacionado com o ambiente. O elevado conteúdo de enxofre e de metais como o níquel e o vanádio produzidos pela combustão do coque de petróleo tem provocado problemas ambientais. No entanto, já existem desenvolvimentos para reduzir ou dessulfurar o coque de petróleo com um elevado conteúdo de enxofre (acima de 5% por unidade de peso). Por exemplo, a patente US n.° 4389388 refere-se à dessulfuração de coque de petróleo. O coque de petróleo é processado para reduzir o conteúdo de enxofre. Coque triturado é colocado em contacto com hidrogénio quente, sob condições de pressurização, durante um tempo de residência de cerca de 2 a 60 segundos. O coque dessulfurado é adequado para utilizações metalúrgicas ou de eléctrodo. A patente US n.° 4857284 concedida a Rolf Hauk a 15 de Agosto de 1989, refere-se a um processo para remover enxofre do gás residual de um forno vertical de redução. Nesta patente é descrito um novo processo para remover o enxofre contido num componente gasoso por absorção de, pelo menos, 9 ΕΡ 1 384 947 /PT parte do gás residual de um forno vertical de redução para minério de ferro. 0 gás residual é inicialmente limpo num depurador e arrefecido, seguido pela dessulfuração, durante a qual o material de absorção de enxofre é constituído por parte do ferro macio, esponjoso, produzido no forno vertical de redução. A dessulfuração ocorre, de forma vantajosa, a uma temperatura no intervalo de 30°C a 60°C. É, de preferência, concretizada sobre o C02 separado do gás de alto forno e a parte do gás de alto forno utilizada como tiragem de gás. A patente US n.° 4894122 refere-se a um processo para a dessulfuração de resíduos de destilação de petróleo na forma de partículas de coque com um conteúdo inicial de enxofre acima de cerca de 5% por unidade de peso. A dessulfuração é efectuada por meio de um processo termoeléctrico contínuo baseado numa pluralidade de leitos fluidificados ligados em sequência, nos quais as partículas de coque são sucessivamente introduzidas. A produção de calor necessário para dessulfurar as partículas de coque é obtida recorrendo à utilização de partículas de coque como uma resistência eléctrica em cada leito fluidificado ao prever um par de eléctrodos que se estendem para as partículas de coque fluidificado e passando uma corrente eléctrica através dos eléctrodos e através das partículas de coque fluidificado. Um último leito fluidificado sem eléctrodos está previsto para arrefecer as partículas de coque dessulfurado depois do nível de enxofre ter sido reduzido para menos de cerca de 1% por unidade de peso. A patente US n.° 5259864 refere-se a um método para a eliminação de um material ambientalmente indesejável que compreende coque de petróleo e o enxofre e os metais pesados aí contidos e fornecer combustível para um processo de produção de pré-produtos de ferro fundido ou aço e de redução de gás num gasificador de fusão com uma extremidade de carga de combustível superior, uma extremidade de descarga de redução de gás, uma extremidade de metal fundido e de recolha de escória inferior e meios que proporcionam uma entrada para carregar material ferroso no gasificador de fusão; introdução de coque de petróleo no gasificador de fusão na extremidade de carga de combustível superior; sopragem de gás que contém oxigénio para o coque de petróleo para formar, pelo menos, um 10 ΕΡ 1 384 947 /PT primeiro leito fluidificado de partículas de coque a partir do coque de petróleo; introdução de material ferroso no gasificador de fusão através dos meios de entrada, reacção do coque de petróleo, oxigénio e partículas de material ferroso para combustão da maior porção do coque de petróleo para produzir redução de gás e pré-produtos de ferro fundido ou aço que contenham metais pesados libertados pela combustão do coque de petróleo e uma escória que contém o enxofre liberto da combustão do coque de petróleo.
Um factor adicional a ser considerado na indústria do vidro é o controlo do ambiente, principalmente, da poluição do ar. O forno de fusão contribui com mais de 99% das partículas e substâncias poluentes gasosas do total de emissões provenientes de uma instalação de produção de vidro. O gás residual combustível proveniente de fornos de fusão de vidro consiste, principalmente, de dióxido de carbono, azoto, vapor de água, óxidos de enxofre e óxidos de azoto. Os gases residuais libertados pelos fornos de fusão consistem, principalmente, de gases de combustão produzidos por combustíveis e de gases que resultam da fusão da mistura vitrificável, que, por sua vez, depende das reacções químicas que ocorrem neste período. A proporção de gases da mistura vitrificável provenientes, exclusivamente, de fornos aquecidos por chama representa 3 a 5% do volume total de gases. A proporção dos componentes poluentes do ar no gás residual combustível depende do tipo do combustível queimado, do seu valor calorífico, da temperatura do ar de combustão, do desenho do queimador, da configuração da chama e do excesso de ar fornecido. Os óxidos de enxofre nos gases residuais de fornos de fusão de vidro têm origem no combustível utilizado, bem como nas misturas vitrifiçáveis fundidas. Vários mecanismos têm sido propostos, que incluem a volatilização destes óxidos de metal e como hidróxidos. Em qualquer caso, é bem sabido, em consequência da análise química da matéria em partículas real, que cerca de 70% dos materiais são compostos de sódio, cerca de 10% a 15% são 11
ΕΡ 1 384 947 /PT compostos de cálcio e o restante é, na maior parte, magnésio, ferro, sílica e alumina.
Outra consideração importante no forno de fusão de vidro é a emissão de S02. A emissão de S02 é uma função do enxofre introduzido nas matérias-primas e no combustível. Durante o tempo de aquecimento do forno, tal como, depois de uma subida do nível de produção, é libertada uma abundância de S02. A taxa de emissões de S02 fica entre cerca de 2,5 libras por tonelada de vidro fundido até 5 libras por tonelada. A concentração de S02 na tiragem está, de um modo geral, no intervalo de 100 a 300 ppm para fusão com gás natural. Enquanto que com a utilização de combustível de alto teor de enxofre, adiciona-se aproximadamente 4 libras de S02 por tonelada de vidro para cada 1% de enxofre no combustível.
Por outro lado, a formação de NOx em consequência de processos de combustão foi estudada e descrita por uma quantidade de autores (Zeldovich, J. The oxidation of
Nitrogen in Combustion and explosions. Acta. Physiochem. 21(4) 1946; Edwards, J.B. Combustion: The formation and emissions of trace species. Ann Arbor Science Publishers, 1974. p-39). Estes foram reconhecidos pela Emissions
Standards Division, Office of Air Quality Planning and Standards, USEOA, no seu relatório sobre "NOx Emissions from glass manufacturing" inclui Zeldovich sobre formação homogénea de NOx e Edwards com a sua apresentação de equações empíricas. Zeldovich desenvolveu relações constantes para a formação de NO e N02 em consequência de processos de combustão a alta temperatura.
Finalmente, em estado de funcionamento normal, onde as chamas estão ajustadas de forma adequada e o forno não está com falta de ar de combustão, muito pouco CO ou resíduos da combustão incompleta de combustível fóssil são encontrados na tiragem. A concentração de gás destas espécies será inferior a 100 ppm, provavelmente inferior a 50 ppm, com uma taxa de produção inferior a 0,2%/ton. O controlo para estas substâncias poluentes é, simplesmente, uma instalação de combustão adequada. 12
ΕΡ 1 384 947 /PT Técnicas de processamento para a redução de emissões gasosas estão, no essencial, restritas à selecção adequada de combustíveis para queima e de matérias-primas, bem como, à concepção e operação do forno. A patente US n.° 5053210 descreve um método e aparelho para a purificação de gases de combustão, em particular, para a dessulfuração e eliminação de NOx do gás de combustão por adsorção multi-fase e reacção catalítica em leitos móveis de escoamento gravítico de materiais com carbono, granulados, que contactam com um vapor de gás transversal, em que um mínimo de dois leitos móveis estão dispostos em série em relação à trajectória do gás, de modo que a eliminação de NOx ocorra no segundo ou em qualquer leito móvel a jusante. Onde grandes volumes de gás de combustão provenientes de fornos industriais têm de ser purificados, a purificação é afectada de forma adversa pela formação de veios de gás com concentrações de dióxido de enxofre que variam muito. Esta desvantagem é eliminada por o gás de combustão pré-purifiçado que sai do primeiro leito móvel e que possui um gradiente de concentração de dióxido de enxofre localmente variável estar sujeito a mistura repetida antes da amónia ser adicionada como reagente para eliminação de NOx. A patente US n.° 5636240 refere-se a um processo e aparelho de controlo da poluição do ar para fornos de vidro para utilização na saída de gás residual dos fornos que incluem a passagem dos gases residuais através de uma torre de neutralização do tipo chuveiro para remover sulfatos nos gases residuais ao aspergir um absorvente (NaOH) para reduzir a opacidade dos gases de tiragem e que utilizam um dispositivo de alimentação de pó, pneumático, para alimentar cinzas volantes ou hidróxido de cálcio periodicamente num troço entre a torre de neutralização do tipo chuveiro e uma câmara de filtros para manter o funcionamento normal do saco do filtro na câmara de filtros.
QUEIMADORES PARA COMBUSTÍVEL PULVERIZADO
Finalmente, para a queima de coque de petróleo pulverizado ou em pó é necessário considerar um tipo especial de concepção de queimador. De um modo geral, a energia de ignição é fornecida a uma mistura de combustível e ar para a 13 ΕΡ 1 384 947 /PT ignição da chama do queimador. Alguns sistemas de queimadores foram desenvolvidos para queimarem combustível pulverizado como carvão ou coque de petróleo. 0 pedido de PCT, PCT/EP83/00036, descreve um queimador para combustíveis pulverulentos, gasosos e/ou líquidos. Este queimador possui uma câmara de ignição com uma parede, que abre para fora e que possui a rotação simétrica, bem como um tubo de tiragem aí ligado. Ao centro da parede da câmara, está disposta a entrada de uma conduta para a admissão de um jacto de combustível, bem como, uma alimentação de ar à volta da dita entrada para a admissão de um vórtice de ar de combustão que produz, no interior da câmara de ignição, um escoamento de recirculação quente que mistura o jacto de combustível e aquece o último para a temperatura de ignição. A quantidade de ar do vórtice fornecida à câmara de ignição é apenas uma porção do total de ar de combustão necessário. Na área entre a parede da câmara e a conduta de tiragem está colocada uma segunda conduta de admissão através da qual outra porção do ar de combustão pode ser introduzida na câmara de ignição, sendo a dita porção totalmente ou parcialmente misturada com o jacto de combustível. A soma das porções de ar de combustão que participam no interior da câmara de ignição para a mistura com o jacto de combustível (e, por conseguinte, para a ignição e início da combustão) é ajustada de modo a não exceder 50% do total de ar de combustão necessário. Ao conjugar todas estas medidas, proporcionou-se um queimador particularmente adequado para a produção de calor para processos industriais e também com, para razões de potência variáveis e intermédias, uma ignição estável que produz uma chama com uma forma fina e alongada na câmara de combustão e, deste modo, com uma baixa deflexão radial de partículas. A patente US n.° 4412810 refere-se a um queimador de carvão pulverizado que pode realizar a combustão num estado estável com uma redução nas quantidades de NOx, CO e carbono não queimado produzidos em consequência da combustão. A patente US n.° 4531461 refere-se a um sistema para pulverização e queima de combustível sólido, tal como carvão ou outro combustível fóssil, e para a queima de combustíveis 14
ΕΡ 1 384 947 /PT pulverizados deste tipo suspensos num escoamento de ar, principalmente em ligação com fornos industriais tais como os utilizados para aquecer caldeiras de processamento de gesso cru e fornos metalúrgicos. A patente US n.° 4602575 refere-se a um método de queima de pó de coque de petróleo numa chama de queimador com uma zona de recirculação interna intensiva. O pó de coque de petróleo é introduzido naquela região da zona de recirculação intensiva que garante a energia de ignição para o pó de coque de petróleo que se destina a ser queimado. No entanto, esta patente descreve que, em função do tipo de processamento que o petróleo bruto sofreu, o coque de petróleo pode conter materiais nocivos, tais como, vanádio que não conduzem apenas à corrosão dos componentes durante a combustão em geradores de vapor, mas, para além disso, poluem, de forma considerável, o ambiente quando os mesmos saem do “gerador de vapor" com o gás de combustão. Ocorre que quando este queimador é utilizado, estes efeitos negativos ou ocorrências nocivas podem ser extensivamente evitados através da adição de aditivos de ligação de vanádio à combustão através de aumento de ar.
Um outro desenvolvimento sobre os queimadores de carvão é ilustrado na patente US n.° 4924784 que se refere queima de carvão refinado, solvente, pulverizado num queimador para uma "caldeira ou semelhante".
Finalmente, a patente US n.° 5829367 refere-se a um queimador para combustão de uma mistura de carvão pulverizado com dois tipos de concentração rica e pobre, que possui uma altura de um painel de queimador de um painel de queimador reduzido e o queimador no global simplificado. Os queimadores são destinados a um forno de caldeira ou a um forno químico industrial.
Como foi descrito acima, os desenvolvimentos focalizaram-se no controlo da poluição do coque de petróleo, no entanto, estes focalizaram-se na dessulfuração ou descontaminação do coque de petróleo. 15
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Por outro lado, apesar do coque de petróleo já ter sido utilizado noutras indústrias, em alguns casos o mesmo produto absorve os gases poluentes, bem como, os efeitos erosivos e abrasivos de vanádio em fornos (ver indústria do cimento).
Em cada caso, os problemas de poluição e as suas soluções dependem de cada indústria. Cada indústria e forno possuem diferentes propriedades térmicas e problemas com contaminantes, com o tipo de refractários - que também influenciam o consumo de energia e a qualidade do produto - e além da estrutura do forno e além do produto resultante.
SOLUÇÃO PROPOSTA
Apesar de todo o antecedente, na indústria do vidro não foi considerado, nesta data, a queima de coque de petróleo para a fusão de matérias-primas de vidro devido à consideração de todos os factores descritos acima, tais como a poluição e os elevados conteúdos de enxofre e vanádio, que têm um efeito negativo sobre a estrutura dos refractários nos fornos e também sérios problemas com o ambiente.
Considerando todos os processos descritos acima, o presente invento refere-se à utilização de um combustível sólido de baixo custo, proveniente da destilação de petróleo residual (coque de petróleo) a fim de produzir vidro comercial numa forma ambientalmente limpa, reduzindo o risco de danificar os refractários do forno de vidro e reduzindo as emissões de contaminantes na atmosfera. Este combustível sólido, como foi descrito na técnica relacionada, não foi considerado para ser utilizado na fusão de materiais de vidro, devido aos problemas anteriormente descritos.
Para a utilização deste invento, foi desenvolvido equipamento de combustão para a alimentação e queima de coque de petróleo a fim de realizar uma combustão eficiente. 0 invento também considerou um sistema de controlo de emissões, que foi colocado a seguir ao forno a fim de limpar os gases de combustão evitando a emissão de impurezas provenientes do combustível, tais como SOx, NOx e partículas. Através da integração de equipamento desenvolvido, seleccionando a configuração correcta de equipamentos e sistemas, é possível 16 ΕΡ 1 384 947 /PT utilizar um combustível de baixo custo, para produzir vidro comercial e gerar gases de combustão dentro das normas ambientais.
Do antecedente, o presente invento baseia-se na concepção de vários sistemas colocados num único processo a fim de produzir vidro comercial num forno de vidro do tipo de orifícios laterais. Assim, num forno de fusão de vidro do tipo de orifícios laterais, é queimado combustível pulverizado do tipo composto por carbono, enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel para fundir matérias primas de vidro para a produção de placas de vidro ou recipientes. Meios para alimentar o combustível pulverizado são introduzidos, pelo menos, num queimador que está disposto por cada um de uma pluralidade de primeiros e segundos orifícios laterais de uma região de fusão de vidro do dito forno de fusão de vidro, para queimar o combustível pulverizado durante ciclos de fusão de vidro, incluindo o dito forno de fusão de vidro meios refractários em câmaras regenerativas de um forno de fusão de vidro para resistir à acção erosiva da fusão de vidro, à acção corrosiva de gases de combustão e às forças abrasivas das partículas na atmosfera provocadas pela queima do dito combustível pulverizado no forno. Finalmente, meios para controlo da poluição do ar na saída de um gás residual depois da combustão do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro ter sido concretizada, reduzindo os ditos meios para controlo da poluição do ar as emissões de componentes de enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel na atmosfera.
Para além disso, a fim de reduzir ou evitar uma possível deterioração do óxido de magnésio é necessário ter, pelo menos, 98% de óxido de magnésio onde a pureza das matérias-primas que formam o refractário reduzem a quantidade de óxido de cálcio presente no material e retardam a formação de uma fase fundida. Este refractário a fim de possuir as impurezas envoltas pelo óxido de magnésio tem de ser sinterizado a alta temperatura para criar uma liga cerâmica no material principal. 0 refractário básico de 98% de óxido de magnésio, ou mais, é, na sua maioria, utilizado nas filas da parte 17
ΕΡ 1 384 947 /PT superior das câmaras regenerativas do forno de vidro. Outro exemplo de refractários que podem ser utilizados nas câmaras regenerativas ou zonas superiores de empilhar são os materiais de moldagem fundidos de zircão-silica-alumina que também apresentam um comportamento ácido como o pentóxido de vanádio para reduzir o impacto na deterioração dos refractários. A selecção correcta de material refractário no interior do forno de vidro pode reduzir o impacto das impurezas contidas no combustível fóssil, com base na análise termodinâmica e na composição química das impurezas e dos compostos químicos que formam os refractários.
SUMÁRIO DO INVENTO
De acordo com o presente invento um primeiro objectivo do presente invento é proporcionar um método e um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro, para a alimentação e queima de coque de petróleo pulverizado e redução dos custos de fusão do vidro.
Um objectivo adicional do presente invento é proporcionar um método e um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado que contém carbono, enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel num forno de fusão de vidro, que controla as emissões produzidas pela combustão do combustível pulverizado, a fim de limpar os gases de combustão e reduzir a emissão de impurezas provenientes do combustível pulverizado, tais como, SOx, NOx e partículas, sendo a redução das emissões controlada depois da combustão do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro ter sido concretizada. É um outro objectivo do presente invento proporcionar um método e um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro, em que uma mistura de combustível pulverizado em combinação com um ar primário ou gás é injectada a alta velocidade em cada um dos queimadores. 18
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Um objecto adicional do presente invento é proporcionar um método e um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro, que utiliza refractários especiais para a construção das câmaras do forno de fusão de vidro com o objecto de diminuir os efeitos erosivos e abrasivos produzidos pela queima do dito combustível pulverizado, em especial, pelos efeitos produzidos pelo V205.
Um objectivo adicional do presente invento é proporcionar um método e um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro, em que o combustível pulverizado é introduzido directamente no forno numa relação de combustível e ar de cerca de 16% de ar em excesso em relação a um ar estequiométrico.
Um outro objectivo do presente invento é proporcionar um método e um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro, que também possa ser fundido, em simultâneo, com dois ou três tipos de combustível. Séries de queimadores podem estar dispostas na câmara de fusão para a queima, de forma independente, de coque de petróleo, gás ou óleo combustível.
Outro objectivo adicional do presente invento é proporcionar um método e um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro, em que o combustível pulverizado é introduzido por meio de meios pneumáticos, com relação de sólidos e ar elevada.
Estes e outros objectivos e vantagens do presente invento serão evidentes aos especialistas no campo a partir da seguinte descrição detalhada do invento, que está ilustrada nos desenhos em anexo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Fig. 1 é um diagrama de blocos de uma concretização do presente invento, que compreende, principalmente: um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado em, 19 ΕΡ 1 384 947 /PT pelo menos, um queimador de um forno de fusão de vidro; meios refractários em diferentes configurações, que formam as paredes e o piso de um forno de fusão de vidro para resistir à acção erosiva do vidro fundido, à acção corrosiva de gases de combustão e às forças abrasivas de partículas na atmosfera provocadas pela queima do dito combustível pulverizado no forno; e um sistema de controlo ambiental para controlo da poluição do ar numa saída de gás residual depois da combustão do combustível pulverizado ter sido concretizada no forno. A Fig. 2 ilustra outro diagrama de blocos de uma primeira concretização do sistema para a alimentação e queima do coque de petróleo de acordo com o presente invento. A Fig. 3 é uma vista em planta de um forno de fusão de vidro do tipo recuperativo. A Fig. 4 é uma vista longitudinal, esquemática, do forno ilustrado na Fig. 1; a Fig. 5 é uma vista esquemática do sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado de acordo com o presente invento; a Fig. 6 é uma vista lateral do sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado em combinação com o forno de fusão de vidro do tipo recuperativo; a Fig. 7 é uma vista detalhada de uma arquitectura de um queimador para a alimentação e queima de um combustível pulverizado de acordo com o presente invento; a Fig. 8 é uma vista lateral, que é tomada da Fig. 7, numa concretização preferida de um queimador para a queima de coque de petróleo pulverizado de acordo com o presente invento; a Fig. 9 é uma vista frontal, que é tomada da Fig. 8; a Fig. 10 é uma vista detalhada de uma secção vertical do queimador da Fig. 8; 20
ΕΡ 1 384 947 /PT a Fig. 11 é uma vista em planta que foi tomada da linha "A-A" da Fig. 10, que mostra o queimador com duas tubeiras de saída; e a Fig. 12 é outra vista em planta que mostra o queimador da segunda concretização com uma tubeira de saída.
DESCRIÇÃO DETALHADA DO INVENTO O invento será agora descrito em relação a uma concretização específica, em que as mesmas peças serão referidas com os mesmos números e em que a Fig. 1 é um diagrama de blocos de uma concretização do presente invento, que compreende principalmente: um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado em, pelo menos, um queimador A de um forno de fusão de vidro, do tipo de orifícios laterais, como será descrito posteriormente. Meios refractários B formados em diferentes configurações, para formar as paredes e o piso de câmaras regenerativas de um forno de fusão de vidro, sendo os meios refractários seleccionados de um material com, pelo menos, 98% de óxido de magnésio onde a pureza das matérias-primas que formam o refractário reduzem a quantidade de óxido de cálcio presente no material e retardam a formação de uma fase fundida. Este refractário a fim de ter as impurezas envolvidas pelo óxido de magnésio tem de ser sinterizado a alta temperatura para criar uma liga cerâmica no material principal. Outros materiais que podem ser utilizados nas zonas superiores de empilhar ou câmaras regenerativas onde as temperaturas são tão elevadas como 1350 a 1450 Celsius são materiais de moldagem fundidos de zircão-sílica-alumina que também apresentam um comportamento ácido como o pentóxido de vanádio para reduzir o impacto na deterioração dos refractários. Outro tipo de materiais refractários que podem ser utilizados é o seleccionado de um material que contém cerca de 80% de magnésia e cerca de 20% de silicato de zircónio. Sendo os ditos materiais utilizados para resistirem às forças erosivas do vidro fundido, à acção corrosiva de gases de combustão e às forças abrasivas de partículas na atmosfera provocadas pela queima do combustível pulverizado (coque de petróleo) no forno. Finalmente, um sistema de controlo ambiental C é necessário para controlo da poluição do ar numa saída de gás 21 ΕΡ 1 384 947 /PT residual depois da combustão do combustível pulverizado ter sido concretizada no forno.
Fazendo, agora, referência à Fig. 2, o sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado (A) será ligado a cada um dos queimadores 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g e 48h, bem como, a cada um dos queimadores 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g e 50h (ver Figs. 3 e 5) para a alimentação e queima do coque de petróleo pulverizado no interior de um forno de fusão de vidro. 0 sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado (A) compreende em combinação; um sistema de dosagem (D) para a dosagem do coque de petróleo pulverizado e, um sistema de combustão (E) para a queima do coque de petróleo pulverizado no interior do forno de fusão de vidro. O sistema de dosagem (D) pode ser alimentado através de um sistema para alimentar e manipular o coque de petróleo pulverizado (F), já conhecido na indústria. O sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado (A) será, agora, descrito em relação com as Figs. 3 a 5, i.e. as Figs. 3 e 4 mostram vistas esquemáticas de um forno de fusão de vidro do tipo recuperativo que compreende uma câmara de fusão 10, uma câmara de refinação 12, uma câmara de condicionamento 14 e uma garganta 16 entre a câmara de refinação 12 e a câmara de condicionamento 14. Num painel anterior 18 da câmara de refinação 12 compreende uma série de ligações de alimentação 20 através das quais o vidro fundido é removido da câmara de refinação 12. O painel posterior 22 da câmara de fusão 10 inclui uma câmara de enforma 24 através da qual as matérias-primas do vidro são introduzidas por meio de um carregador de mistura vitrificável 26. Um par de regeneradores 28, 30 está colocado de cada lado da câmara de fusão 10. Os regeneradores 28 e 30 estão munidos com orifícios de ignição 32, 34, que ligam cada regenerador 28, 30 com a câmara de fusão 10. Os regeneradores 28, 30 estão munidos com uma câmara regeneradora de gás 36 e com uma câmara regeneradora de ar 38. As duas câmaras 36 e 38 estão ligadas a uma câmara inferior 40, que está arquitectada para ser comunicada por meio de registos 42 a uma conduta de chaminé 44 e a uma chaminé 46 para a tiragem de gases. Os queimadores 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g e 48h, bem 22
ΕΡ 1 384 947 /PT 50e, 50f, 50g e 50h 3 4 numa porção de de ignição 32, 34 a natural, coque de para utilização no como, os queimadores 50a, 50b, 50c, 50d, estão dispostos em cada orifício 32, pescoço 52, 54, de cada um dos orifícios fim de queimar combustível, como gás petróleo ou outro tipo de combustíveis forno de fusão de vidro.
Portanto, quando as matérias-primas de vidro são introduzidas através da câmara de enforma 24 no painel posterior da câmara de fusão 10, o vidro para fundir é fundido pelos queimadores 48 a-h, 50 a-h e flutua num sentido para a frente até que, completamente fundido, passa da câmara de fusão 10 para a câmara de condicionamento 14. Durante o funcionamento do forno, os regeneradores 28, 30 alternam de forma cíclica entre ciclos de ar de combustão e de tiragem. Cada 20 minutos, ou 30 minutos, dependendo dos fornos específicos, o trajecto da chama de uma série de queimadores 48a-h ou 50a-h é invertido. Portanto, a chama resultante e os produtos de combustão produzidos em cada queimador 48a-h, 50a-h, passam através da superfície do vidro em fusão e transferem calor para o vidro na câmara de fusão 10 e na câmara de refinação 12. ALIMENTAÇÃO DO COQUE DE PETRÓLEO PULVERIZADO (F)
Fazendo, agora, referência às Figs. 5 e 6, o sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado (A) num forno de fusão de vidro compreende numa primeira concretização do presente invento, primeiros silos de armazenagem ou tanques 56 e 58 para armazenar coque de petróleo pulverizado ou outro tipo de combustível para utilização no forno de fusão de vidro. Os silos de armazenagem 56, 58 são alimentados através de um vagão ou comboio de abastecimento 60 por meio de uma primeira conduta de entrada 62 ligada entre o comboio de abastecimento 60 e os silos 56, 58. Possuindo a primeira conduta principal 62 primeiras condutas de ramal 64, 66, que estão ligadas, respect ivamente, a cada silo 56, 58, para o abastecido de cada silo 56, 58. As válvulas 68, 70 estão ligadas a cada uma das primeiras condutas de ramal 64 e 66 para regular o abastecimento de cada silo 56, 58. Cada um dos silos 56, 58 é abastecido por meio de um efeito de vácuo através de uma 23 ΕΡ 1 384 947 /PT bomba de vácuo 70 por meio de uma primeira conduta de saída 72. Possuindo a primeira conduta de saída 72 segundas condutas de ramal 74, 76, para serem ligadas a cada silo 56, 58. As válvulas 78, 80 são ligadas por cada uma das segundas condutas de ramal 74, 76, para regularem o efeito de vácuo proporcionado pela bomba de vácuo 70 para o abastecimento de cada silo 56, 58.
Na base de cada silo 56, 58, estão incluídos uma secção cónica 82, 84 e um sistema de alimentação de coque gravimétrico 86, 88, para fluidificar e para garantir um escoamento de descarga constante do coque pulverizado para uma segunda conduta de saída 90 onde o material pulverizado é avançado para um sistema de dosagem de combustível sólido SD-5, SD-6 e SD-7. Incluindo a segunda conduta de saída 90 umas terceiras condutas de ramal 92, 94, ligadas à base de cada secção cónica 82, 84 de cada silo ou tanque 56, 58. As válvulas 96, 98 estão ligadas a cada terceira conduta de ramal 92, 94, para regular o escoamento do coque de petróleo pulverizado para a segunda conduta de saída 90.
SISTEMA DE DOSAGEM (D) PARA O COQUE DE PETRÓLEO PULVERIZADO
Fazendo, agora, referência ao sistema de dosagem (D) de acordo com o presente invento, o coque de petróleo pulverizado é recebido em cada sistema de dosagem de combustível sólido SD-5, SD-6 e SD-7 através da segunda conduta de saída 90. Umas quartas condutas de ramal 100, 102 e 104, estão ligadas à segunda conduta de saída 90, a fim de transportarem o coque pulverizado dos primeiros silos ou tanques 56 e 58 para o sistema de alimentação de combustível sólido SD-5, SD-6 e SD-7. Incluindo cada sistema de alimentação de combustível sólido SD-5, SD-6 e SD-7 uma segunda série de silos ou tanques 106, 108, 110. Compreendendo a segunda série de silos 106, 108, 110 uma secção cónica 112, 114, 116; um sistema de alimentação de coque gravimétrico 118, 120, 122; um sistema de gasificação 124, 126, 128; um alimentador 130, 132, 134; e um filtro 136, 138 e 140, para descarregar um escoamento constante de coque pulverizado para cada um dos queimadores 48f, 48g, 48h e dos 24
ΕΡ 1 384 947 /PT queimadores 50f, 50g e 50h, como será descrito posteriormente.
Um compressor de ar pneumático 142 e um tanque de ar 144 estão ligados por meio de uma segunda conduta principal 146. Umas primeiras condutas de ramal de entrada 148, 150, 152, estão ligadas à segunda conduta principal 146 para fornecimento de um ar filtrado - através dos filtros 136, 138 e 140 - para transportar o coque para o interior de cada um da segunda série de silos ou tanques 106, 108, 110. A segunda conduta principal 146 também inclui umas primeiras condutas de ramal de retorno 154, 156, 158, que estão ligadas a cada sistema de gasificação 124, 126, 128, para permitirem um escoamento adequado do coque para umas terceiras condutas de saída 160, 162, 164, como será descrito posteriormente. Além disso, uma segunda conduta de entrada 166 está ligada com a segunda conduta principal 146 - depois do tanque de ar 144 -, a qual inclui segundas condutas de ramal de entrada 168, 170, que estão ligadas à parte superior de cada silo ou tanque 56, 58, para injectarem ar para o interior de cada silo ou tanque 56, 58. 0 sistema de alimentação de combustível sólido SD-5, SD-6 e SD-7 inclui quartas condutas de saída 172, 174, 176, ligadas por baixo de cada alimentador 130, 132, 134. Uma válvula de regulação de três vias 178, 180, 182, está ligada, respectivamente, às quartas condutas de saída 172, 174, 176, através de uma primeira via; uma segunda via está ligada às primeiras condutas de retorno 179, 181, 183, para fazer retornar o coque pulverizado para cada um da segunda série de silos ou tanques 106, 108, 110, visto que a terceira via está ligada às terceiras condutas de saída 160, 162, 164, que são utilizadas para fornecimento de uma mistura de ar e combustível para uma arquitectura de uma conduta de quatro vias 184, 186 e 188 relativas ao sistema de combustão (E) como será agora descrito. SISTEMA DE COMBUSTÃO (E)
Fazendo, agora, referência ao sistema de combustão (E), o mesmo está ligado a cada sistema de alimentação de combustível sólido SD-5, SD-6 e SD-7 através de uma primeira 25
ΕΡ 1 384 947 /PT via da conduta de quatro vias 184, 186, 188, que estão ligadas a cada uma das terceiras condutas de saída 160, 162, 164 de cada sistema de alimentação de combustível sólido SD-5, SD-6 e SD-7. Uma segunda via está ligada, respectivamente, com as quartas condutas de saída 190, 192, 194, para alimentar o fornecimento da mistura de ar e combustível para os queimadores 48h, 48g e 48f. Uma terceira via da conduta de quatro vias 184, 186 e 188, está ligada às quintas condutas de saída 196, 198, 200 para alimentar a mistura de ar e combustível para os queimadores 50h, 50g e 50f; e uma quarta saída da conduta de quatro vias 184, 186, 188, está ligada, respectivamente, às segundas condutas de retorno 202, 204, 206, para fazer retornar o excesso de coque pulverizado para cada um da segunda série de silos ou tanques 106, 108, 110 . Possuindo a conduta de quatro vias 184, 186 e 188 válvulas de macho esférico 208 A a C, 210 A a C, 212 A a C, entre uma porção de ligação da conduta de quatro vias 184, 186 e 188 e as quartas condutas de saída 190, 192, 194; as quintas condutas de saída 196, 198, 200; e as segundas condutas de retorno 202, 204, 206.
Assim, desta forma, durante o funcionamento do forno, os queimadores 48 a-a-h ou 50 a-a-h são activados de forma cíclica, alternadamente, entre ciclos de combustão e de não combustão. Cada 20 minutos, ou 30 minutos, dependendo dos fornos específicos, o percurso da chama de uma série de queimadores 48 a-a-h ou 50 a-a-h é invertido. A mistura de ar e combustível que chega através das terceiras condutas de saída 160, 162, 164, é regulada pela conduta de quatro vias 184, 186 e 188 e pelas válvulas de macho esférico 208 A-a-C, 210 A-a-C, 212 A-a-C, para alternarem a injecção da mistura de ar e combustível entre os queimadores 48 a-a-h e 50 a-a-h. Quando o ciclo de funcionamento, de forma alternada, entre os queimadores 48 a-a-h e 50 a-a-h é concretizado, uma quantidade de ar e combustível é obrigada a retornar à segunda série de silos ou tanques 106, 108, 110, por meio das segundas condutas de retorno 202, 204, 206. 0 ar de alimentação que é fornecido através das terceiras condutas de saída 160, 162, 164, é utilizado para transportar o coque de petróleo e para originar altas velocidades de injecção de coque para a tubeira de cada 26 ΕΡ 1 384 947 /PT queimador 48 a-a-h e 50 a-a-h. O ar de alimentação é fornecido por meio de um ventilador de alimentação de ar pneumático 214 através de uma terceira conduta principal 216.
As quartas condutas de saída 218, 220 e 22 estão ligadas à terceira conduta principal 216 e às terceiras condutas de saída 160, 162, 164, para manterem uma relação elevada da mistura de combustível e ar que está a ser fornecida aos queimadores 48 a-a-h e 50 a-a-h.
Para efectuar o ciclo de combustão dos queimadores 48 a-a-h ou 50 a-a-h, cada queimador 48 a-a-h ou 50 a-a-h é alimentado individualmente com a mistura de ar e combustível. Esta mistura será fornecida através de uma conduta interna de cada queimador 48 a-h ou 50 a-h e chega a uma câmara de distribuição para ser distribuída para as diversas tubeiras de injecção de cada queimador 48 a-h ou 50 a-h.
Para aumentar a turbulência dos escoamentos e da mistura do combustível pulverizado com um ar de combustão pré-aquecido em cada queimador 48 a-h ou 50 a-h, um ar primário é injectado a partir de um ventilador de ar primário 224, que é fornecido sob pressão através das tubeiras de injecção de cada queimador 48 a-h ou 50 a-h. Portanto, o funcionamento dos queimadores 48 a-h ou 50 a-h, terá uma injecção de coque através de transporte pneumático com uma relação de sólidos e ar elevada e com uma relação de ar primário de, aproximadamente, 4% de um ar estequiométrico.
Uma sexta conduta de saída 226 e uma sétima conduta de saída 228 estão ligadas com o ventilador de ar primário 224. Estando a sexta conduta de saída 226 ligada com as quintas condutas de ramal 230, 232, 234 e estando a sétima conduta de saída 228 ligada com as sextas condutas de ramal 236, 238, 240. Estando a extremidade de saída de cada uma das quintas e sextas condutas de ramal 230, 232, 234, 236, 238, 240 ligadas de uma forma directa com cada queimador 48 f-a-h ou 50 f-a-h. O escoamento de ar primário em cada uma das quintas e sextas condutas de ramal 230, 232, 234, 236, 238, 240, é regulado individualmente por uma arquitectura de uma primeira válvula de globo 242, uma primeira válvula de macho esférico 244 e uma segunda válvula de globo 246. 27
ΕΡ 1 384 947 /PT
Além disso, a sexta conduta de saída 226 inclui sétimas condutas de saída 248, 250 e 252, que estão ligadas, respectivamente, com as quintas condutas de saída 196, 198, 200. E, a sétima conduta de saída 228 inclui sextas condutas de saída 254, 256, 258, que estão ligadas, respectivamente, com as quartas condutas de saída 190, 192, 194. Possuindo cada uma das sextas e sétimas condutas de saída 248, 250, 252, 254, 256, 258, uma válvula anti-retorno 260 e uma válvula de macho esférico 262.
Através da arquitectura descrita acima, o ventilador de ar primário 224 fornece ar primário aos queimadores 48 f-a-h (queimadores à esquerda) ou aos queimadores 50 f-a-h através da sexta conduta de saída 226 e da sétima conduta de saída 228 e por cada uma das quintas e sextas condutas de ramal 230, 232, 234, 236, 238, 240. O ventilador de ar 224 funciona para fornecimento de um escoamento máximo de ar durante o funcionamento de cada queimador 48 f-a-h ou queimadores 50 f-a-h, enquanto um escoamento mínimo de ar será fornecido aos queimadores 48 f-a-h ou aos queimadores 50 f-a-h que não estão a funcionar por meio de cada uma das sextas e sétimas condutas de saída 248, 250, 252, 254, 256, 258, para garantir as melhores condições de refrigeração.
Apesar do invento ter sido descrito sobre a base de três queimadores 48f, 48g, 48h e dos queimadores 50f, 50g e 50h, deverá ser entendido que o sistema descrito no presente invento é aplicado para todos os queimadores 48 a-a-h e 50 a- a-h.
Numa concretização adicional do presente invento, a fusão de vidro pode ser fundida com dois ou três tipos de combustível, por exemplo, na Fig. 3, os queimadores 48a-48d e 50a-50d podem ser alimentados com um combustível pulverizado como coque de petróleo; e os queimadores 48e-48h e 50e-50h podem ser alimentados com gás ou óleo combustível. Numa terceira concretização do presente invento, os queimadores 48a-48d e 50a-50d podem ser alimentados com um combustível pulverizado como coque de petróleo; os queimadores 48e-48f e 50e-50f podem ser alimentados com gás; e os queimadores 48g-48h e 50g-50h podem estar com óleo combustível. Estas combinações consideram que nesta altura já existem fornos de 28
ΕΡ 1 384 947 /PT fusão de vidro que utilizam gás ou óleo combustível como o combustível principal para fundir vidro e que o comportamento dos ditos gás e óleo combustível é bem conhecido na técnica.
QUEIMADOR DE COMBUSTÍVEL PULVERIZADO
Além disso, para concretizar uma boa combustão do coque de petróleo pulverizado, um queimador especial foi concebido para ser utilizado com o sistema para alimentação e queima do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro. As Figs. 7 a 12 mostram uma vista detalhada do queimador (48f) para a alimentação e queima de um combustível pulverizado de acordo com o presente invento. 0 queimador de combustível pulverizado (48f) compreende um corpo principal 264, constituído por uma conduta exterior 266, uma conduta intermédia 268 e uma conduta interior 270 (Fig. 10), que estão dispostas de forma concêntrica entre si. Estando a conduta exterior 266 fechada na extremidade superior 272 (Fig. 9) . Uma primeira câmara 276 está formada no espaço definido pela conduta exterior 266 e pela conduta intermédia 268. Possuindo a conduta exterior 266 uma conduta de entrada 278 e uma conduta de saída 280 (Fig. 8) através da qual água de refrigeração é introduzida na primeira câmara 276 para arrefecimento do queimador (48f). Estando a conduta intermédia 268 e a conduta interior 270 estendidas para além da extremidade superior 272 da conduta exterior 266.
Na parte superior do queimador 48f, uma conduta de entrada de ar 282 está ligada numa forma inclinada à volta da conduta intermédia 268, a fim de estar ligada com as sextas condutas de ramal 236 (ver Fig. 7) para introdução de um escoamento de ar primário ou gás natural numa segunda câmara 284 formada no espaço definido pela conduta interior 270 e pela conduta intermédia 268. A segunda câmara 284 serve para dirigir o ar primário ou gás natural da conduta de entrada de ar 236 (Fig. 7) e é transportado para a extremidade inferior do queimador 48f. O escoamento de ar primário na segunda câmara 284 é regulado pela arquitectura da primeira válvula de globo 242, da primeira válvula de macho esférico 244 e da segunda válvula de globo 246. 29
ΕΡ 1 384 947 /PT
Da mesma forma, uma mistura de ar secundário e coque de petróleo pulverizado é introduzida numa extremidade superior 286 da conduta interior 270 e é transportada para a extremidade inferior do queimador 48f. A extremidade superior 286 da conduta interior 270 está ligada, respectivamente, com a quarta conduta de saída 194 para alimentar o fornecimento da mistura combustível pulverizado e ar secundário ao dito queimador (48f) . Assim, quando o ar primário e a mistura de ar secundário e coque de petróleo pulverizado atingem a extremidade inferior do queimador (48f), o ar primário ou gás natural e a mistura combustível pulverizado e ar secundário são misturadas para provocar a ignição de um processo de combustão, como será, agora, descrito.
Fazendo, agora, referência às Figs. 10 a 12, estas mostram uma vista detalhada de uma concretização do queimador (48f) para a alimentação e queima de um combustível pulverizado de acordo com o presente invento.
Basicamente, o queimador (48f) [Fig. 10] compreende um corpo principal 264, constituído por uma conduta exterior 266, uma conduta intermédia 268 e uma conduta interior 270, que estão dispostas de forma concêntrica entre si. Uma primeira câmara 276 está formada no espaço definido pela conduta exterior 266 e pela conduta intermédia 268. Possuindo a conduta exterior 266 uma conduta de entrada 2 78 e uma conduta de saída 280 através da qual é introduzida água de refrigeração na primeira câmara 276 para a refrigeração do queimador (48f) .
Uma segunda câmara 284, para a introdução de um escoamento de ar primário ou gás, está formada no espaço definido pela conduta interior 270 e pela conduta intermédia 268. A segunda câmara 284 serve para dirigir ar primário ou gás da conduta de entrada de ar 236 (Fig. 7) e é transportado para a extremidade inferior do queimador 48f. Do mesmo modo, uma mistura de ar secundário e de coque de petróleo pulverizado é introduzida numa extremidade superior 286 da conduta interior 270 e é transportada para a extremidade inferior do queimador 48f. 30
ΕΡ 1 384 947 /PT
Fazendo, agora, referência particular às Figs. 10 a 12, a extremidade inferior 274 do queimador (48f) inclui um distribuidor de escoamento 286 para receber e distribuir, em simultâneo, o ar primário ou gás e o ar secundário e combustível pulverizado. O distribuidor de escoamento 286 (Fig. 11) está ligado abaixo da extremidade inferior 274 do queimador (48f) e inclui um corpo principal 288 que define uma primeira câmara de distribuição 290 para receber uma mistura de ar secundário e combustível pulverizado; uma segunda câmara de distribuição 292 para receber o escoamento do ar primário ou gás; e uma terceira câmara 294 que envolve uma secção da primeira câmara de distribuição 290 e uma secção da segunda câmara 292 através da qual é introduzida água de refrigeração na terceira câmara 294 para a refrigeração do queimador (48f). Estando a primeira câmara 290 definida dentro de uma parede semi-esférica 296. Tendo a parede semi-esférica 296, formada pela parte superior, uma primeira manga anular interior 298, que está ligada com a extremidade inferior da conduta interior 270 e uma manga anular intermédia 300, que está ligada com a extremidade inferior da conduta exterior 268, que define a câmara secundária 342, através da qual ar primário ou gás é obrigado a fluir. 0 distribuidor de escoamento 286 também inclui uma extremidade de descarga 302, localizada numa posição de 90° em relação à parede semi-esférica 296 do corpo principal 288, a fim de desviar o escoamento do ar primário ou gás e a mistura de ar secundário e combustível pulverizado de uma escoamento vertical para um escoamento longitudinal. A extremidade de descarga 302 inclui uma passagem 304 (Figs. 10 e 12), que é formada longitudinalmente no corpo principal 286 que liga a primeira câmara de distribuição 290 à periferia exterior do dito corpo 286. Sendo a passagem 304 formada por uma primeira secção anular interior 306, através da qual flúi a mistura combustível pulverizado e ar secundário. Sendo a primeira secção anular 306 formada internamente numa forma troncónica, com um diâmetro inferior na frente de cada passagem. E uma segunda secção anular intermédia 308 que envolve a primeira secção anular interior 306 através da qual ar primário ou gás é obrigado a fluir. A primeira secção anular interior 306 e a segunda secção anular intermédia 308 31 ΕΡ 1 384 947 /PT definem uma entrada para receber uma tubeira 310 para misturar, em simultâneo, o ar primário ou gás, bem como, a mistura de ar de secundário e coque de petróleo pulverizado no interior das câmaras do forno de fusão de vidro. Finalmente, a periferia do corpo principal 288 e a segunda secção anular, intermédia, 308 definem a terceira câmara 294 para obrigar água a fluir para a refrigeração do queimador ( 4 8 f) .
Agora, fazendo referência à tubeira 310, esta inclui uma cabeça cilíndrica 312 e um elemento cilíndrico 364 localizado na parte posterior da cabeça 362. O elemento cilíndrico 314 inclui um orifício central 316 e, pelo menos, uma pluralidade dos orifícios 318, que cruzam, de forma transversal, a periferia do elemento cilíndrico 314. O elemento cilíndrico 314 é introduzido na entrada definida pela primeira secção anular, interior, 306 e pela segunda secção anular intermédia 308, formando uma secção fechada na segunda câmara 292. Quando o elemento cilíndrico 314 é introduzido na dita entrada, a pluralidade dos orifícios 318 está situada de forma coincidente com a segunda câmara 292 para permitir uma saída de escoamento do ar primário ou gás para fora do distribuidor de escoamento 286. Um primeiro rebaixo anular 320 está definido entre a primeira secção anular interior 306 e a parte interna do elemento cilíndrico 314, para desviar o escoamento do ar primário ou gás para a parte frontal do distribuidor de escoamento 286.
Numa terceira concretização do queimador (Fig. 11), o distribuidor de escoamento 286 é mostrado com duas extremidades de descarga 322, 324, localizadas numa posição de 90° em relação à estrutura principal 288. Tubeiras 326, 328 são introduzidas por cada uma das extremidades de descarga 322, 324. Estando as posições das extremidades de descarga 322, 324, separadas com um ângulo de, aproximadamente, cerca de 10° a cerca de 20° entre si, em relação a um eixo longitudinal 330.
Agora, de acordo com o queimador (48f) mostrado nas Figs. 8 e 10, o ar primário entra através da conduta de entrada de ar 282 e introduz o escoamento de ar primário ou gás na segunda câmara 284 formada no espaço definido pela 32
ΕΡ 1 384 947 /PT conduta interior 270 e pela conduta intermédia 268. Depois, o escoamento de ar primário ou gás continua através da segunda câmara de distribuição 342 para ser expelido através da pluralidade dos orifícios 318 das tubeiras 310 ou 326 e 328.
Em simultâneo, a mistura de ar secundário e coque de petróleo pulverizado é introduzida na extremidade superior 286 através da conduta interior 270 e é transportada para a primeira câmara de distribuição 290 e desta secção, a mistura flúi para a passagem 304 do distribuidor de escoamento 286. A mistura é introduzida através da passagem 304 numa direcção axial para ser introduzida nas câmaras do forno de fusão de vidro. O ar primário ou gás e a mistura de ar secundário e coque de petróleo pulverizado são, em simultâneo, queimadas na saída da tubeira 310 ou tubeiras 326 e 328. Água de refrigeração é continuamente introduzida através da primeira câmara 276 e da terceira câmara 294 para refrigerar o queimador.
De acordo com o antecedente, um método para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro do tipo que inclui uma região de fusão de vidro revestida com material refractário e uma pluralidade dos queimadores associada a regeneradores selados no forno de fusão de vidro, que actuam como permutadores de calor, compreendendo o método: o fornecimento de combustível pulverizado do tipo que compreende carbono fixo e materiais de impurezas de enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel ou mistura dos mesmos a cada um dos ditos queimadores associados aos regeneradores selados do dito forno de fusão de vidro, sendo o dito combustível pulverizado introduzido directamente no forno numa relação de combustível e ar de cerca de 16% de ar em excesso em relação a um ar estequiométrico; a queima do dito combustível pulverizado por cada um dos ditos queimadores na região de fusão do dito forno de fusão, que proporciona uma chama para cada queimador para concretizar um processo de combustão na dita região de fusão para a fusão do vidro; 33
ΕΡ 1 384 947 /PT ο controlo de emissões de carbono e materiais de impurezas produzidos pela queima do dito combustível pulverizado com meios de controlo ambiental, estando os ditos meios de controlo ambiental localizados numa saída de gás residual do dito forno de fusão de vidro, a fim de limpar os gases de combustão e reduzir a emissão de impurezas do combustível pulverizado, tais como, SOx, NOx e partículas, sendo a dita redução de emissões controlada durante e depois da combustão do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro ter sido concretizada; e, o contrariar dos efeitos erosivos e abrasivos do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro por meio de meios refractários, estando o dito forno de fusão de vidro construído com os ditos meios refractários para controlo dos ditos efeitos erosivos e abrasivos produzidos pela queima do dito combustível pulverizado no dito forno. 0 método também compreende as fases de: introduzir um material combustível pulverizado numa série de meios de distribuição; fluidificar o material combustível pulverizado no interior da série de meios de distribuição; descarregar o material combustível pulverizado a fluidificar da série de meios de distribuição para, pelo menos, uma conduta principal; misturar o combustível pulverizado a fluidificar com um primeiro escoamento de ar primário para descarga de um escoamento constante do combustível pulverizado para a conduta principal; distribuir a mistura de combustível pulverizado a fluidificar e o ar primário em, pelo menos, duas condutas de distribuição, para fornecimento da mistura de combustível e ar primário a cada uma das duas condutas de distribuição num ciclo de funcionamento alternativo; 34
ΕΡ 1 384 947 /PT fornecer a mistura de combustível e ar a partir de cada uma das duas condutas de distribuição a uma primeira série de queimadores e a uma segunda série de queimadores de um forno de fusão, para operar os ditos primeiro e segundo queimadores num ciclo de funcionamento alternativo entre um ciclo de combustão e de não combustão; e, fornecer, em simultâneo, um segundo escoamento de ar a cada um dos primeiro e segundo queimadores, para manter um melhor ciclo de combustão para cada um dos ditos queimadores.
Em que a fase de fornecimento de um segundo escoamento de ar a cada um dos primeiro e segundo queimadores compreende a fase de fornecer, em simultâneo, a cada queimador, um escoamento interno do combustível pulverizado a fluidificar e o primeiro ar, e um escoamento externo do segundo escoamento de ar.
CONTROLO AMBIENTAL
Finalmente, depois da combustão do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro ter sido concretizada, um equipamento para reduzir e controlar a poluição de ar e as emissões de componentes de enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel na atmosfera é colocado no fim da conduta da chaminé 44 e ligado à chaminé 46 para os gases de tiragem. 0 sistema de controlo de poluição de acordo com o presente invento está adaptado numa saída de gás residual do forno de fusão de vidro.
Para o controlo de emissões contaminantes, precipitadores electrostáticos têm demonstrado um bom desempenho na redução de substâncias em partículas do forno de vidro. As substâncias em partículas finas de fornos de vidro não apresentam problema para precipitadores electrostáticos.
No caso onde é necessária a remoção de SO2 para além das substâncias em partículas, um depurador seco ou parcialmente húmido realiza um bom complemento a um precipitador electrostático ou a um sistema de filtro de tecido. De facto, sob as condições de gás de elevada acidez, um depurador é 35
ΕΡ 1 384 947 /PT necessário para reduzir a concentração dos gases corrosivos. No caso da utilização de um novo combustível, um depurador será necessário para reduzir o conteúdo de S02. 0 mesmo não serve apenas como um benefício para o sistema de prevenção de corrosão, mas também reduz a temperatura da tiragem e, por conseguinte, reduz o volume de gás. A depuração seca (a injecção de um pó reactivo seco) e a depuração semi-húmida ocorrem numa grande câmara de reacção a montante dos precipitadores electrostáticos. Nos dois casos, seco e húmido, os materiais de depuração incluem Na2CC>3, Ca(OH)2, NaHCC>3, ou alguns outros. Os materiais da reacção resultante são ingredientes básicos para o processo de fabrico de vidro e, por conseguinte, são genericamente recicláveis até um ponto. Por via de regra, para cada 1% de enxofre no combustível, existirá cerca de 4 libras de S02 geradas por tonelada de vidro fundido. Assim, para combustíveis com elevado teor de enxofre haverá uma abundância de resíduo seco, NaS04 por exemplo. Esta quantidade de resíduo irá variar com a taxa de captura e a quantidade de material que pode ser reciclado, mas o número será significativo. Para o funcionamento do forno flutuante com combustível de elevado teor de enxofre haverá até 5 toneladas de resíduo por dia.
Os níveis de desempenho de depuração variam de 50% a 90% utilizando NaHC03 seco ou NaHC03 semi-húmido. O controlo de temperatura é importante em todas as alternativas de depuração com temperaturas de reacção alvo no intervalo de cerca de 250°C a 400°C sobre o material a depurar.
Depuradores húmidos existem num número quase infinito de formatos, dimensões e aplicações. As duas aplicações principais, relativas ao fabrico de vidro são as concebidas para recolher gases (S02) e as que são concebidas para capturar substâncias em partículas.
Do antecedente, um sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado em, pelo menos, um queimador de um forno de fusão de vidro foi descrito e será evidente para os especialistas na técnica que muitas outras características ou melhoramentos podem ser realizados, que podem ser 36
ΕΡ 1 384 947 /PT pelas considerados dentro do âmbito determinado reivindicações seguintes.
Lisboa,
Claims (36)
- ΕΡ 1 384 947 /PT 1/10 REIVINDICAÇÕES 1 - Queimador (48f) para a queima de um combustível pulverizado (A) para utilização num forno de fusão de vidro, que compreende: um corpo principal (264) que compreende uma conduta exterior (266), uma conduta intermédia (268) e uma conduta interior (270), estando as ditas condutas dispostas de forma concêntrica entre si, formando a dita conduta exterior (266) e a dita conduta intermédia (268) uma primeira câmara (276), incluindo a dita conduta exterior uma conduta de entrada (278) e uma conduta de saída (280) para introdução e circulação de um fluido de refrigeração no interior da dita primeira câmara (276) para a refrigeração do queimador (4 8 f); incluindo a dita conduta intermédia uma primeira entrada (282) para introdução de um primeiro escoamento de ar ou gás numa segunda câmara (284), estando a dita segunda câmara definida entre a dita conduta interior (270) e a dita conduta intermédia (268); incluindo a dita conduta interior uma segunda entrada para introdução de uma mistura combustível pulverizado e ar através da dita conduta interior; e, meios de distribuição (286), ligados numa extremidade inferior (274) o dito corpo principal (264), incluindo os ditos meios de distribuição uma primeira câmara de recepção (290), estando a dita primeira câmara de recepção ligada a uma extremidade inferior da dita segunda entrada da dita conduta interior (270), para recepção da mistura combustível pulverizado e ar; uma segunda câmara de recepção (292), estando a dita segunda câmara de recepção formada entre a extremidade inferior da dita conduta interior e a dita conduta intermédia; e uma terceira câmara (294) que envolve uma secção exterior dos meios de distribuição (286) para recepção e circulação do fluido de refrigeração, que está a ser introduzido na dita primeira câmara para a refrigeração dos ditos meios de distribuição, e, pelo menos, uma passagem de saída (304), formada a partir da primeira câmara de recepção (290), para uma extremidade de saída (302) dos ditos meios de distribuição (286), estando a dita passagem de saída (304) disposta para transportar a mistura combustível ΕΡ 1 384 947 /PT 2/10 pulverizado e ar para fora da extremidade de saída dos ditos meios de distribuição; e, pelo menos uma tubeira de descarga (310), ligada a cada uma das passagens de saída dos ditos meios de distribuição, incluindo a dita tubeira de descarga um orifício central (316) para transporte da mistura combustível pulverizado e ar, e uma segunda pluralidade dos orifícios (318) disposta em coincidência com a segunda câmara de recepção para proporcionar um movimento de turbulência do primeiro escoamento de ar ou gás, sendo o dito primeiro escoamento de ar ou gás e a dita mistura combustível pulverizado e ar misturados em simultâneo, para serem queimados numa zona de combustão de um forno de fusão de vidro.
- 2 - Queimador de acordo com a reivindicação 1, em que a passagem de saída (304) inclui uma primeira secção anular interior (306) e uma segunda secção anular intermédia (308), definindo a dita primeira secção anular interior e a dita segunda secção anular intermédia, um acesso para a recepção da tubeira de descarga (310).
- 3 - Queimador de acordo com a reivindicação 1, em que a primeira secção anular interior (306) inclui um primeiro recesso anular (320) para desvio do escoamento de ar primário ou gás para a parte frontal dos meios de distribuição.
- 4 - Queimador de acordo com a reivindicação 1, em que o fluido de refrigeração é água.
- 5 - Queimador de acordo com a reivindicação 1, em que a tubeira de descarga (310) compreende: uma cabeça (312); um elemento cilíndrico (314), ligado na parte posterior da dita cabeça, compreendendo o dito elemento cilíndrico (314) um orifício central (316) com uma forma troncónica, com um diâmetro inferior na frente da cabeça; estando, pelo menos, uma pluralidade dos orifícios (318) formada na periferia do dito elemento cilíndrico, estando os ditos orifícios (318) formados de forma transversal à volta da periferia do elemento cilíndrico (314) para proporcionar comunicação entre a segunda câmara de recepção (292) e o orifício central (316) da dita tubeira de descarga (310) . ΕΡ 1 384 947 /PT 3/10
- 6 - Queimador de acordo com a reivindicação 5, em que a pluralidade dos orifícios (318) do elemento cilíndrico (314) são formados numa forma perpendicular em relação ao elemento cilíndrico (314).
- 7 - Queimador de acordo com a reivindicação 5, em que a pluralidade dos orifícios (318) do elemento cilíndrico (314) são formados tangencialmente com um ângulo de 0 a 15 graus, para produzir um movimento de turbulência do primeiro escoamento de ar ou gás à volta da mistura combustível pulverizado e ar.
- 8 - Queimador de acordo com a reivindicação 1, em que os meios de distribuição (286) estão separados por um ângulo de cerca de 10° a cerca de 20° entre si.
- 9 - Sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado (A) num forno de fusão de vidro do tipo que inclui uma região de fusão de vidro revestida com material refractário e uma pluralidade dos queimadores (48a-h, 50a-h) de acordo com as reivindicações 1 a 8, associados a regeneradores selados (28, 30) no forno de fusão de vidro, que actuam como permutadores de calor, compreendendo o sistema: meios para fornecimento de um combustível pulverizado (A) do tipo que compreende carbono e materiais de impurezas de enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel ou misturas dos mesmos a cada um dos queimadores (48a-h, 50a-h) a fim de queimarem o dito combustível pulverizado na região de fusão de vidro do dito forno de fusão de vidro, fornecendo uma chama por cada queimador para concretizar os ciclos de fusão de vidro; meios para controlo das emissões de carbono e materiais de impurezas produzidos pela queima do dito combustível pulverizado, estando os ditos meios para controlo das emissões localizados numa saída de gases residuais do dito forno de fusão de vidro, a fim de limpar os gases de combustão e reduzir a emissão de impurezas do combustível pulverizado, tais como SOx, NOx e partículas, sendo a dita redução de emissões controlada durante e depois da combustão ΕΡ 1 384 947 /PT 4/10 do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro ter sido concretizada; e, meios refractários (B) para contrariar os efeitos erosivos e abrasivos produzidos pela queima do combustível pulverizado na dita região de fusão de vidro, sendo o dito forno de fusão de vidro construído com os ditos meios refractários para controlo dos ditos efeitos erosivos e abrasivos produzidos pela queima do dito combustível pulverizado no dito forno.
- 10 - Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que o forno de fusão de vidro é do tipo de orifício lateral.
- 11 - Sistema de acordo com a reivindicação 9 ou 10, em que os queimadores (48a-h, 50a-h) estão dispostos numa pluralidade dos orifícios laterais (32, 34) associados à região de fusão do vidro do dito forno de fusão de vidro.
- 12 - Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 11, em que os meios refractários (B) são seleccionados de um material com, pelo menos, 98% de óxido de magnésio, reduzindo o dito material a quantidade de óxido de cálcio presente no dito material em câmaras regenerativas.
- 13 - Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 12, em que os meios refractários (B) são seleccionados de um material de moldagem fundido de zircão-sílica-alumina, que apresenta um comportamento ácido para reduzir a deterioração dos refractários produzida pela queima do combustível pulverizado.
- 14 - Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 13, em que os meios para fornecimento do combustível pulverizado compreende: meios para fornecimento do material combustível pulverizado nos meios de distribuição (286); ΕΡ 1 384 947 /PT 5/10 meios para descarga do material combustível pulverizado dos ditos meios de distribuição para, pelo menos, uma conduta principal; meios para mistura do combustível pulverizado com um primeiro escoamento de ar e para descarga de um escoamento constante de uma mistura combustível pulverizado e ar primário para, pelo menos, uma das ditas condutas principais; meios para fornecimento da mistura combustível pulverizado e ar de cada conduta principal a, pelo menos, um queimador de um forno de fusão de vidro, para accionamento dos ditos queimadores num ciclo de funcionamento alternativo entre um ciclo de combustão e de não combustão; e, meios para fornecimento de um segundo escoamento de ar ou gás natural para cada um dos ditos queimadores, sendo o dito segundo escoamento alimentado, em simultâneo, com a mistura combustível pulverizado e ar em cada queimador para concretizar o ciclo de combustão de cada queimador no forno de fusão de vidro.
- 15 - Sistema de acordo com a reivindicação 14, em que o sistema para a alimentação e queima de um combustível pulverizado em, pelo menos, um queimador de um forno de fusão de vidro que compreende ainda: meios para fluidificação do combustível pulverizado no interior dos ditos meios de distribuição.
- 16 - Sistema de acordo com a reivindicação 14, em que os meios para fornecimento da mistura combustível pulverizado e ar proveniente de cada conduta principal compreendem: meios para distribuição da mistura combustível pulverizado e ar em, pelo menos, duas condutas de distribuição, para fornecer a mistura combustível pulverizado e ar a cada um dos queimadores no forno de fusão de vidro num ciclo de funcionamento alternativo.
- 17 - Sistema de acordo com a reivindicação 14, em que os meios para descarga do combustível pulverizado dos meios de ΕΡ 1 384 947 /PT 6/10 distribuição compreende: meios para retorno do excesso de combustivel pulverizado para os ditos meios de distribuição.
- 18 - Sistema de acordo com a reivindicação 14, em que os meios para fornecimento da mistura combustivel pulverizado e ar à conduta principal compreende: meios para retorno do excesso da mistura combustivel pulverizado e ar da conduta principal para os ditos meios de distribuição.
- 19 - Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que os meios para controlo das emissões compreendem: precipitadores electrostáticos, depuradores secos ou parcialmente húmidos, depuração seca e depuração semi-húmida ou uma combinação das mesmas.
- 20 - Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que o sistema inclui ainda: uma segunda série de queimadores (50a-h), estando a dita segunda série de queimadores disposta na dita pluralidade de primeiros e segundos orifícios na dita região de fusão de vidro da dita câmara de fusão para queimar gás natural na dita câmara de fusão.
- 21 - Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que o sistema inclui ainda: uma terceira série de queimadores, estando a dita terceira série de queimadores disposta na dita pluralidade de primeiros e segundos orifícios na dita região de fusão de vidro da dita câmara de fusão para queimar óleo combustível na dita câmara de fusão.
- 22 - Sistema de acordo com a reivindicação 9, em que o forno de fusão de vidro é do tipo de orifícios laterais, os ditos regeneradores (28, 30) são um par de regeneradores selados, dispostos lado a lado e os queimadores estão dispostos em cada um de uma pluralidade de primeiros e segundos orifícios associados à região de fusão de vidro do dito forno de fusão de vidro. ΕΡ 1 384 947 /PT 7/10
- 23 - Método para a alimentação e queima de um combustível pulverizado num forno de fusão de vidro do tipo que inclui uma região de fusão de vidro revestida com material refractário e uma pluralidade dos queimadores (48f) de acordo com as reivindicações 1 a 8 associados a regeneradores selados no forno de fusão de vidro, que actuam como permutadores de calor, compreendendo o método: o fornecimento de um combustível pulverizado do tipo que compreende carbono fixo e materiais de impurezas de enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel ou mistura dos mesmos a cada um dos ditos queimadores (48f) associados aos regeneradores selados do dito forno de fusão de vidro; a queima do dito combustível pulverizado em cada um dos ditos queimadores (48f) na região de fusão do dito forno de fusão, proporcionando uma chama em cada queimador para concretizar um processo de combustão na dita região de fusão para a fusão do vidro; o controlo de emissões de carbono e materiais de impurezas produzidos pela combustão do dito combustível pulverizado com meios de controlo ambiental, estando os meios de controlo ambiental localizados numa saída de gases residuais do dito forno de fusão de vidro, a fim de limpar os gases de combustão e reduzir a emissão de impurezas provenientes do combustível pulverizado, tais como, SOx, NOx e partículas, sendo a dita redução de emissões controlada durante e depois da queima do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro ter sido concretizada; e, o contrariar dos efeitos erosivo e abrasivo do combustível pulverizado no forno de fusão de vidro por meios refractários, no dito forno de fusão de vidro.
- 24 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que o forno de fusão de vidro é do tipo de orifício lateral.
- 25 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que os queimadores estão dispostos numa pluralidade dos orifícios associados lateralmente à região de fusão de vidro do dito forno de fusão de vidro. ΕΡ 1 384 947 /PT 8/10
- 26 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que o combustível pulverizado é coque de petróleo. 7 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que a fase de fornecimento do combustível pulverizado compreende: a alimentação de combustível pulverizado nos meios de distribuição; a descarqa de material combustível pulverizado proveniente dos meios de distribuição para, pelo menos, uma conduta principal; a mistura do combustível pulverizado com um primeiro escoamento de ar para a produção de uma mistura combustível pulverizado e ar, sendo a dita mistura combustível pulverizado e ar distribuída para a dita conduta principal; o fornecimento da mistura combustível pulverizado e ar proveniente da conduta principal a cada um dos queimadores do forno de fusão, para accionamento dos ditos queimadores num ciclo de funcionamento alternativo entre ciclos de combustão e não combustão; e, o fornecimento, em simultâneo, de um sequndo escoamento de ar ou de gás natural em conjunto com a mistura combustível pulverizado e ar, a cada um dos ditos queimadores, para concretizar o ciclo de combustão no forno de fusão de vidro.
- 28 - Método de acordo com a reivindicação 27, em que a fase de descarga compreende: o retorno do combustível pulverizado que está a ser fornecido para a conduta principal para os meios de distribuição.
- 29 - Método de acordo com a reivindicação 27, em que a fase de fornecimento da mistura combustível pulverizado e ar proveniente da conduta principal compreende: o retorno do excesso da mistura combustível pulverizado e ar proveniente da conduta principal para cada um dos meios de distribuição.
- 30 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que a fase de alimentação do combustível pulverizado compreende: a ΕΡ 1 384 947 /PT 9/10 fluidificação do combustível pulverizado antes do dito combustível pulverizado ser distribuído para a conduta principal.
- 31 - Método de acordo com a reivindicação 27, em que a fase de mistura do combustível pulverizado compreende: a distribuição da mistura de combustível pulverizado e ar em, pelo menos, duas condutas de distribuição, para fornecimento da mistura combustível pulverizado e ar a cada um dos queimadores num ciclo de funcionamento alternativo.
- 32 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que os meios refractários são seleccionados de um material com, pelo menos, 98% de oxido de magnésio para reduzir a quantidade de óxido de cálcio presente no dito material nas câmaras regenerativas.
- 33 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que os meios refractários são seleccionados de um material de moldagem fundido de zircão-sílica-alumina, que apresenta um comportamento ácido para reduzir a deterioração dos refractários, produzida pela combustão do combustível pulverizado nas câmaras regenerativas.
- 34 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que os meios refractários são seleccionados de um material que contém cerca de 80% de magnésia e cerca de 20% de silicato de zircónio nas câmaras regenerativas.
- 35 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que a fase de controlo das emissões de carbono e dos materiais de impurezas de enxofre, azoto, vanádio, ferro e níquel é concretizada com precipitadores electrostáticos, depuradores secos ou parcialmente húmidos, depuração seca e depuração semi-húmida ou uma combinação das mesmas.
- 36 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que o método inclui ainda: ΕΡ 1 384 947 /PT 10/10 ο fornecimento de gás natural a uma segunda série de queimadores, estando a dita segunda série de queimadores disposta na dita região de fusão da dita câmara de fusão.
- 37 - Método de acordo com a reivindicação 23, em que o método inclui ainda: o fornecimento de óleo combustível a uma terceira série de queimadores, estando a dita terceira série de queimadores disposta na dita região de fusão da dita câmara de fusão. Lisboa,
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