PT687853E

PT687853E - Combustao por estadios de modo a reduzir os oxidos de azoto

Info

Publication number: PT687853E
Application number: PT95109042T
Authority: PT
Inventors: Hisashi Kobayashi; Arthur Wellington Francis Jr; William Thoru Kobayashi
Original assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2001-01-31
Also published as: KR960001595A; EP0687853B1; ES2151006T3; CN1121156A; EP0687853A3; JP3017048B2; US5601425A; DE69518952D1; EP0687853A2; CA2151540A1; CN1171032C; KR100234573B1; BR9502780A; CA2151540C; DE69518952T2; JPH07332616A

Description

DESCRIÇÃO

"COMBUSTÃO POR ESTÁDIOS DE MODO A REDUZIR OS ÓXIDOS DE AZOTO"

Campo da invenção A presente invenção refere-se a um processo de combustão de combustível líquido útil para minimizar a formação de óxidos de azoto, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.

Antecedentes da invenção

Os óxidos de azoto são gerados em quantidades significativas em muitos processos de combustão. Como os óxidos de azoto são poluentes bem conhecidos, toma-se desejável reduzir a sua produção durante a combustão. Para reduzir a produção de óxidos de azoto usou-se, como oxidante, ar enriquecido com oxigénio ou oxigénio tecnicamente puro em vez de ar para reduzir a quantidade de azoto introduzido para uma quantidade equivalente de oxigénio numa zona de combustão. No entanto, a utilização de ar enriquecido com oxigénio ou oxigénio tecnicamente puro como oxidante leva a que os processos de combustão sejam levados a cabo em temperaturas elevadas. A combustão a elevadas temperaturas favorece cineticamente a formação de óxidos de azoto e afecta de modo adverso a duração estrutural dos queimadores (bicos de gás), em particular queimadores arrefecidos sem ser com água.

Nas patentes estadunidenses n° 5,076,779, à qual o preâmbulo da reividicação 1 se refere, e 5,242,296 divulgam métodos de combustão em que a formação de óxidos de azoto é suprimida. Os métodos de combustão incluem a diluição de uma corrente oxidante com gases de fornalha numa zona de mistura de oxidantes de modo a formar 2 2

uma corrente diluída e depois o combustível de combustão na presença da corrente diluída na zona de reacção de modo a evitar as condições que favorecem a formação de óxidos de azoto. O combustível pode ser inicialmente sujeito à combustão parcial na presença de uma quantidade estequeométrica de oxidante antes da sua combustão completa na presença da corrente diluída. Estes métodos reduzem significativamente a produção de óxidos de azoto. No entanto, é desejável reduzir ainda mais a emissão de óxidos de azoto. A necessidade de combustão eficaz com produção reduzida de óxidos de azoto aumenta quando se utiliza combustíveis líquidos. Devido às complexidades associadas à atomização e combustão de combustíveis líquidos, a redução do nível de emissão de óxidos de azoto toma-se dificil. Se se usam queimadores arrefecidos sem ser com água numa porta reffactária da parede da fornalha, o fuel líquido ejectado do queimador pode contactar com a porta refractária e pode causar deposição de fuligem, o que eventualmente pode entupir o queimador.

Assim sendo, é um objectivo desta invenção fazer a combustão do combustível líquido de um modo eficaz e eficiente , com redução da produção de óxidos de azoto.

Outro objectivo da invenção é fazer a combustão do combustível líquido com queimadores arrefecidos sem ser a água sem causar deposição significativa de fuligem. E ainda outro objectivo da invenção fazer a combustão do combustível líquido com redução da temperatura de chama.

Sumário da invenção .

Os objectivos acima mencionados e outros que se tomem evidentes aos peritos nesta área depois de lerem esta descrição estão abrangidos pela presente invenção, tal como definida na reivindicação 1. 3

Μ

Tal como é aqui usado, o termo “gás ambiente” refere-se a gases existentes na zona de combustão, isto é na fornalha.

Tal como é aqui usado, o termo “produtos parcialmente combustidos” refere-se a produtos resultantes de combustão completa ou incompleta, incluindo, mas não estando limitados a C02, CO, H20, H2, hidrocarbonetos e combustível que não ardeu.

Breve descrição das figuras

As Figuras 1 e 2 são vistas de secções transversais de várias configurações relacionadas com a introdução de oxidantes primários, oxidantes secundários e combustível, que são formas de realização da invenção. A Figura 3 é a vista de uma secção transversal de um aparelho de atomização de combustível líquido, que é outra forma de realização da invenção. A Figura 4 é a vista de uma secção transversal de queimadores de combustível líquido com o atomizador da Figura 3, que é ainda outra forma de realização da invenção.

As Figuras. 5-6 são representações gráficas que ilustram a importância da utilização de determinados ratios de volume da corrente de oxidante secundário em relação ao oxidante primário, o que é uma forma de realização adicional da invenção.

As Figuras 7-8 são representações gráficas que ilustram a importância de ejectar o oxidante secundário a uma velocidade em particular, que é ainda outra forma de realização da invenção.

Descrição detalhada da invenção A invenção irá ser descrita em detalhe com referência aos desenhos.

Com referência ás Figuras 1-4, o combustível líquido e o oxidante são ejectados a partir de um ou mais queimadores (3) com pelo menos uma passagem de combustível

I 4 4

(5) e pelo menos uma passagem de oxidante primário (7). Os queimadores (3) podem conter um pulverizador (9) e uma cerca (11) que rodeie concentricamente pelo menos uma porção do comprimento do pulverizador (9). A passagem anular formada entre a superfície exterior do pulverizador (9) e a superfície interior da cerca (11) representa a passagem do oxidante primário (7) enquanto que a passagem do pulverizador (9) representa a passagem do combustível (5).

Para além da passagem do combustível (5) e da passagem do oxidante primário (7), há pelo menos uma passagem de atomização de fluidos (13), quando se utilizam combustíveis líquidos. A passagem de atomização de fluidos (13) é apropriadamente desenhada e localizada de modo a produzir pelo menos uma corrente de combustível líquido na forma de um spray dispersante com um ângulo periférico exterior inferior a 15°, de preferência menos de 10°, medidos a partir do eixo da referida corrente de combustível líquido. De acordo com as Figuras 3-4, a passagem do fluido atomizado (13) pode ter a forma de uma passagem anular intermediária rodeando concentricamente pelo menos uma porção do comprimento do pulverizador (9) com uma cerca intermediária (15) (por exemplo um condutor de fluidos colocado entre o pulverizador e a cerca (11)).

Numa das formas de realização da invenção, o pulverizador (9) útil para ejectar uma dispersão de combustível líquido com o desejado pequeno ângulo periférico exterior, tem superfícies interior e exterior, em que a superfície interior define a passagem de combustível (5) que termina numa porta de combustível. A passagem de combustível (5) pode ter pelo menos dois comprimentos. O primeiro comprimento (5a) tem um diâmetro ou uma área seccional relativamente grande, enquanto que o segundo comprimento (5b), que comunica com o primeiro comprimento (5a), tem uma área seccional que diminui em direcção à porta de combustível (17) (diâmetro decrescente), de preferência na forma de um cone. A porta do combustível (17) tem uma entrada (19) para a recpção de combustível a partir da passagem de combustível (5) e uma saída (21) para a descarga de combustível. A entrada (19) da porta do combustível (17) localiza-se normalmente na extremidade do segundo comprimento (5b) e tem um diâmetro ou área 5

seccional igual ou inferior ao diâmetro ou área seccional da extremidade do segundo comprimento (5b). A porta do combustível (17) pode ter pelo menos três secções, em que a primeira secção (17a) tem um diâmetro ou área seccional igual ou inferior ao diâmetro ou área seccional da extremidade do segundo comprimento (5b) da passagem do combustível (5), a segunda secção (17b) com um diâmetro ou área seccional que diminui ligeiramente em direcção à saída (21) e a terceira secção (17c) tem um diâmetro ou área seccional inferior ao diâmetro ou área seccional da primeira secção (17a). em geral, a passagem do combustível (5) tem um diâmetro ou área seccional superior ao diâmetro ou área seccional da porta do combustível (17). A cerca intermediária (15), útil para a formação da passagem de atomização de fluidos (13) capaz de promover a formação de um spray (dispersão) de combustível com o ângulo periférico exterior desejado com superfícies interiores e exteriores e rodeia concentricamente pelo menos uma porção do pulverizador (9). Entre a superfície interior da cerca (15) e a superfície exterior do pulverizador (9) há a passagem de atomização de fluidos (13), por exemplo, uma passagem anular, e uma porta de atomização de fluidos (23), por exemplo uma porta de atomização de fluidos anular. A passagem de atomização de fluidos (13) termina com a porta de atomização de fluidos (23) com aberturas de entrada e saída (25 e 27) para receber e descarregar os fluidos atomizados da passagem anular (13). A passagem de atomização de fluidos anular (13) normalmente tem uma área seccional ou um diâmetro que a área seccional ou o diâmetro maior que o da porta de atomização de fluidos anular (23). Pelo menos uma porção da superfície interior da cerca intermediária (15) e pelo menos uma porção da superfície externa do pulverizador (9) que definem a porta de atomização de fluidos anular (13) têm a forma de um cone com um diâmetro que decresce em direcção à saída com um ângulo (A) na gama de cerca de 5° a cerca de 30°, de preferência de cerca de 12° a cerca de 18°, medidos a partir do eixo longitudinal (C) do pulverizador (9). Se estes queimadores (3) são queimadores duplos arrefecidos a gás, são necessárias mais cercas para formar passagens adicionais (isto é, passagens anulares adicionais) para injectar diferentes combustíveis como um fluido que contenha partículas de combustível sólidas ou combustível gasoso, e oxidante primário adicional. V/ $ 6 A ponta de pelo menos um queimador (3) pode ser recuada em pelo menos uma abertura interna (28) de pelo menos uma porta refractária (29) definida em pelo menos uma parede da fornalha (31) de modo que possam ser usadas como queimadores arrefecidos sem ser a água. Cada porta refractária (29) tem uma abertura interna que contacta com uma zona de combustão (33) formada dentro da parede da fornalha (31). Em geral, o diâmetro da abertura interna (28) situa-se no intervalo de cerca de 0,25 a cerca 10 polegadas (1 polegada equivale a 2,54 cm). Descobriu-se que, recuando a ponta de cada queimador (3) da abertura interna (28) da porta refractária (29) numa distância de pelo menos o diâmetro da abertura interna da porta refractária (28), cada queimador (3) pode ser usado sem utilizar meios de arrefecimento com água. Este recúo reduz a temperatura da ponta do queimador. Os queimadores (3) podem ser feitos de qualquer material que seja compatível com processos de combustão. Estes materiais incluem, entre outros exemplos, aço inoxidável, metais, cerâmicas e plásticos. O combustível fluido usado é combustível líquido. O combustível, como o óleo ou o carvão, podem conter azoto quimicamente ligado. Tal como é aqui usado o termo “azoto quimicamente ligado” significa átomos de azoto que estão quimicamente ligados a compostos químicos (excluindo azoto molecular). Alguns dos compostos químicos com azoto quimicamente ligado incluem, entre outros, aminas, amidas e compostos heterocíclicos com azoto. Se o combustível líquido usado tiver elevada viscosidade, pode ser aquecido antes de ser introduzido na passagem de combustível (5). A velocidade do combustível fluido deve ser de preferência mais elevada que a velocidade do oxidante primário de modo a promover a combustão parcial estável do combustível fluido. O fluido de atomização é usado para dispersar o combustível líquido para se ter uma combustão eficiente e eficaz. A técnica de atomização é aquela em que o fluido de atomização faça com que a corrente de combustível líquido atomizado resultante tenha o desejado ângulo de dispersão periférico exterior estreito consistente mesmo quando o combsutível líquido é ejectado a baixas velocidades, por exemplo a velocidades 7

inferiores a 50 pés por segundo. A técnica de atomização preferida envolve a ejecção do fluido de atomização a uma velocidade de cerca de 0,5 a 1,2 Mach e fazendo convergir o combustível líquido num ângulo de convergência (A) no intervalo de cerca de 5o a cerca de 30°, de preferência de cerca de 12° a cerca de 18°, medido a partir do eixo longitudinal (C) do pulverizador (9). O fluido atomizado ejectado da porta do fluido de atomização anular (23) arrasta subsequentemente pelo menos uma porção do oxidante primário para dentro da corrente de combustível líquido, causando assim a combustão parcial do combustão do combustível líquido. Podem-se usar outras técnicas de atomização desde que se obtenha o desejado ângulo de dispersão periférico exterior estreito e desde que pelo menos uma porção do oxidante primário seja arrastado para dentro da corrente de combustível líquido. A obtenção do desejado ângulo de dispersão periférico exterior estreito, não só promove a utilização de queimadores de combustível-óleo arrefecidos sem ser com água, mas também potência a combustão eficaz e eficiente do combustível líquido com produção reduzida de óxidos de azoto. Também, controlando ou ajustando a taxa de fluido de atomização ejectado de modo a manter o ratio de massa do fluido de atomização em relação ao combustível em relação ao combustível líquido no intervalo de cerca de 0,3 a cerca de 0,7, de preferência de cerca de 0,4 a 0,7, se promove a redução dos níveis de emissão de óxidos de azoto. O fluido de atomização usado pode ser qualquer substância gasosa, incluindo, mas não estando limitada a, vapor, dióxidos de carbono, argon, azoto, ar, ar enriquecido com oxigénio e oxigénio puro. Em geral prefere-se o gás de atomização que não contenha azoto. O oxidante primário ejectado a partir da passagem do oxidante primário (7) arrasta e reage com o combustível fluido. O oxidante primário ejectado contém uma quantidade estequeométrica de oxigénio para reagir com o combustível fluido, provocando assima combustão parcial do combustível fluido. A quantidade estequeométrica desejada de oxigénio é cerca de 10 a 30 por cento da quantidade estequeométrica de oxigénio necessária para fazer a corrente de combustível fluido. A velocidade do oxidante primário é normalmente mantida abaixo de 61 m/s (200 pés por segundo), de preferência abaixo dos 30,5 m/s (100 pés por segundo), de modo a promover a combustão parcial estável e reduzir a formação de óxidos de azoto. O oxidante primário usado pode ser ar, ar enriquecido com oxigénio ou oxigénio tecnicamente puro. O oxidante primário desejado, no entanto, contém uma concentração de oxigénio superior a 30 por cento por volume. Deve-se entender que se pode introduzir oxidante primário e combustível (por exemplo, combustível diferente) adicionais através de passagens adicionais, por exemplo, passagens anulares exteriores, dentro dos queimadores (3). Usando oxidante primário e combustível adicionais, os queimadores (3), por exemplo, podem ser usados como queimadores duplos de combustível.

Durante a ejecção do combustível fluido e do oxidante primário de cada queimador (3), ejecta-se uma segunda corrente de oxidante secundário a partir de pelo menos uma lança (35). A lança (35) é colocada dentro de pelo menos uma segunda porta reffactária (37) na parede da fornalha (31). A porta refractária (37) tem uma abertura interna (36) que contacta com a zona de combustão (33). A ponta da lança (35) pode recuar a partir da abertura interna (36) da porta refractária (37). Se a ponta da lança (35) for feita com materiais de cerâmica, não é necessário que recue. O design da lança ou o seu recuo permite que a lança (35) funcione sem arrefecimento com água, evitando assim a corrosão; associada com a arrefecimento com água. A posição da lança (35) faz com a corrente de oxidante secundário seja ejectada de um ponto afastado, em ângulo, oposto a e/ou adjacente ao local de onde o oxidante primário e o combustível são ejectados. Quando a lança (35) forma um ângulo ou é afastada do queimador (3), a distância de espaçamento é tal que a corrente do oxidante secundário ejectado arrasta um grande volume de gás ambiente, ou seja, o gás que está dentro da zona de combustão ou fornalha, antes de que a corrente secundária reaja com os produtos parcialmente combustidos. Por exemplo, quando a corrente de oxidante secundária é ejectada em paralelo com a corrente de combustível, o ponto de onde o oxidante secundário é ejectado deve ser espaçadas pelo menos 7,6 cm (3 polegadas) em relação ao ponto em que o oxidante primário e o combustível são ejectados. Por outro lado, quando a lança (35) está localizada pelo menos na parede oposta e/ou adjacente àquela onde se localizam os queimadores (3), o ponto onde os produtos parcialmente combustidos e o oxidante secundário se intersectam deve ser suficientemente afastado 9

do ponto em que o oxidante secundário é ejectado de modo a formar a desejada corrente diluída antes de se misturar a corrente de oxidante secundário com os produtos parcialmente combustidos. A desejada corrente diluída tem uma concentração de oxigénio de cerca de 1 a 30 por cento por volume, de preferência de cerca de 2 a cerca de 25 por cento por volume. A desejada corrente diluída forma-se estabelecendo um padrão de circulação de gás ambiente com uma corrente de oxidante secundário em que a corrente de oxidante secundário arrasta o gás ambiente antes de ser usado na combustão de produtos parcialmente combustidos. O gás ambiente normalmente contém uma concentração de oxigénio de cerca de 0,5 a cerca de 15 por cento. Ao formar-se a desejada corrente diluída, a temperatura da chama e a emissão de óxidos de azoto são reduzidos.

Para além de se ejectar o oxidante secundário tal como se indica em cima, a quantidade de oxidante secundário introduzido é regulado ou ajustado com base na quantidade do oxidante primário introduzido de modo a reduzir a formação de óxidos de azoto. As figuras 5-6, por exemplo, ilustram o NOx (níveis de emissão de óxidos de azoto) versus a velocidade de injecção do oxidante secundário usando diferentes ratios de oxidante secundário em relação ao oxidante primário. O gráfico sugere que a massa de óxidos de azoto produzido diminui com o aumento do ratio de volume do oxidante secundário em relação ao oxidante primário. O ratio de volume desejado do oxidante primário em relação ao oxidante secundário deve ser superior a 1,5:1, de preferência superior ou igual a 2,4:1, mais preferivelmente superior a 3:1, mas menos de 20:1.

Mais ainda, a velocidade do oxidante secundário deve ser elevada para reduzir a formação de óxidos de azoto. As figuras 7-8 mostram um gráfico do NOx (níveis de emissão de óxidos de azoto) versus a contrapressão do oxidante secundário e velocidade de injecção do oxidante secundário. O gráfico indica que a massa de óxidos de azoto produzida diminui com o aumento da velocidade de injecção do oxidante secundário ou com a contrapressão de oxidante secundário. A velocidade desejada de oxidante secundário é superior a 76,2 m/s (250 pés por segundo), de preferência superior a 91,4 m/s (300 pés por segundo), mais preferivelmente superior a 121,9 m/s (400 pés por segundo). O oxidante secundário usado pode ser ar, ar enriquecido com oxigénio ou oxigénio tecnicamente puro. O oxidante secundário desejado, no entanto, contém uma concentração de oxigénio superior a 30 por cento por volume.

Na prática, o oxidante secundário ejectado em velocidades elevadas dos locais desejados, como foi indicado anteriormente, estabelece um padrão de circulação de gás ambiente em que o gás ambiente e os produtos parcialmente combustidos resultantes da combustão do combustível com o oxidante primário são arrastados para a corrente do oxidante secundário devido ao efeito de aspiração de jacto da corrente de oxidante secundário. Como a velocidade da corrente de oxidante secundário é elevada e é ejectada a partir de um ponto suficientemente afastado das correntes do combustível e do oxidante primário, a mistura do oxidante secudário com o combustível e com o oxidante primário é retardada. Este atraso permite que o oxidante secundário seja inicialmente misturado com o gás ambiente de modo a formar a desejada corrente diluída enquanto se formam os produtos parcialmente combustidos a partir da combustão parcial do combustível com o oxidante primário. A corrente diluída resultante arrasta e faz a combustão dos produtos parcialmente combustidos.

De modo a ilustrar a invenção, apresentam-se os seguintes exemplos. Apresentam-se com fins de ilustração e não como limitantes da invenção.

Todos os testes destes exemplos foram levados a cabo numa fornalha de laboratório cujas dimensões internas são 0,91 m (3 pés) de diâmetro e 2,44 m (8 pés) de comprimento. A fornalha tem pelo menos uma parede que define pelo menos duas portas com aberturas na extremidade que abrem para a câmara interna da fomaça.

As propriedades físicas e químicas do combustível óleo estão resumidas nas Tabelas que se seguem. 11 r TABELA 1 c H S N H,0 85,12 10,99 0,27 0,22 2,6 TABELA 2

Viscosidade cSt a60°C (140°F) 32,96 ' a 82°C (180°F) 16,21 Densidade a 60°C (140°F) 0,8980 a 82°C (180°F) 0,8855 Valores de aquecimento KJ/kg (Btu/lb) Bruto 43038(18503) Liquido 41400(17799)

O óleo foi bombeado a 60°C (140°F) e a temperatura na entrada do queimador foi mantida a 82°C (180°F) de modo a manter a viscosidade do óleo a 16 cSt (‘centistokes’). O queimador foi aqquecido a uma taxa de 2,9xlO"W (1 MM Btu/h).

Injectou-se azoto através de três pontos no lado da fornalha de modo a simular infiltração de ar, pois este problema ocorre nas fornalhas industriais. A temperatura média da parede refractária da fornalha foi mantida a 1538°C (2800°F) durante as medições dos NOx.

Os resultados do NOx são expressos com base nas medições de NO feitas por um analizador quimiluminescente e expressos como lb (libra= 453 gramas) de N02 por milhão BTU de combustível queimado.

Os testes foram levados a cabo com o queimador' representado na Figura 4. O queimador foi colocado dentro da porta refractária definida na parede da fornalha de tal 12 hJi modo que a ponta do queimador recuasse da abertura interna da porta em cerca de 0,10 m (4 polegadas) (o dobro do diâmetro da abertura interna). Colocou-se uma lança de oxigénio dentro de outra porta refractária definida na parede da fornalha de tal modo que a ponta do queimador recuasse da abertura interna da porta em cerca de 0,05 m (2 polegadas) (uma distância igual ao diâmetro da abertura interna de outra porta refractória). Tanto o queimador como a lança foram instaladas em paralelo um em relação ao outro e distanciados entre si em cerca de 6 polegadas. Enquanto a lança foi usada para ejectar o oxidante secundário, o queimador foi usado para ejectar óleo, fluido de atomização e oxidante primário de modo a fazer a combustão parcial do óleo. Utilizou-se vapor, ar e oxigénio como fluido de atomização. A quantidade de fluido de atomização ejectado foi tal que o ratio fluido de atomização/massa de óleo se manteve a cerca de 50%. Na Figura 5 usou-se vapor como fluido de atomização. Na figura 6 o fluido de atomização utilizado foi o ar. Para obter os gráficos da Figuras 5-6 fez-se variar a velocidade de injecção do oxidante secundário e o ratio de volume oxidante secundário/oxidante primário. Os gráficos mostram o efeito do ratio de volume oxidante secundário/oxidante primário nos níveis de emissão de óxidos de azoto. De acordo com os gráficos nas figuras 5-6, o nível de emissão de óxidos de azoto pode diminuir aumentando o ratio de volume oxidante secundário/oxidante primário. Nas Figuras 7-8 ilustra-se o efeito da velocidade de injecção do oxidante secundário sobre o nível de emissão de óxidos de azoto. A quantidade de oxidante primário injectado foi tal que o oxigénio introduzido através do queimador constitui cerca de 30% a 40%, respectivamente para as Figuras 7 e 8, tendo como base o total de oxigénio introduzido. O fluido de atomização foi o vapor em ambas as figuras 7 e 8. De acordo com os gráficos obtidos nas figuras 7 e 8, o aumento da velocidade de injecção do oxidante secundário diminui o nível de emissão de óxidos de azoto.

Usando a presente invenção, o nível de emissão de óxidos de azoto é significativamente reduzido. A redução do nível de óxidos de azoto no contexto da combustão de combustíveis líquidos é digna de especial nota porque a redução do nível de emissão de óxidos de azoto fornecida pela invenção, usando uma corrente de combustível líquido com um ângulo de spray (dispersão) muito estreito, não tinha sido 13

contemplada pelos técnicos desta área devido às complexidades associadas à atomização e combustão de combustíveis líquidos. Mais ainda, a utilização da corrente de combustível líquido com um ângulo de spray muito estreito, com reduzida produção de óxidos de azoto, permite que o queimador seja usado sem arrefecimento com água e sem causar o aparecimento de fuligem e a corrosão durante um longo período.

Apesar da presente invenção ter sido descrita em detalhe com referência a certas formas de realização, os técnicos desta área irão reconhecer que há outras formas de realização da invenção que estão dentro do âmbito das reivindicações.

Lisboa, 2 6 OUT. 2000

Telers. 213851309-2138546)3

Claims

1

REIVINDICAÇÕES 1. Um processo para combustão de combustível líquido com produção reduzida de óxidos de azoto, sendo que este processo compreende: (a) fornecimento de pelo menos uma corrente de combustível líquido numa zona de combustão; (b) injecção de uma quantidade estequeométrica de uma corrente de oxidante primário sob a forma de uma corrente anular de modo a rodear ou envolver pelo menos uma porção do comprimento da referida corrente de combustível líquido; (c) arrastamento de pelo menos uma porção da referida corrente de oxidante primário para a corrente de combustível líquido e fazendo a combustão parcial do referido combustível líquido com o oxidante arrastado de modo a obter produtos parcialmente combustidos; (d) injecção de pelo menos uma corrente de oxidante secundário de modo a estabelecer um padrão de circulação de gás ambiente, na qual um grande volume de gás ambiente é arrastado para a corrente de oxidante secundário de modo a formar uma corrente diluída com uma concentração de oxigénio de cerca de 1 a cerca de 30 por cento por volume antes de ser misturada com os produtos parcialmente combustidos; e (e) mistura da referida corrente diluída com os produtos parcialmente combustidos e depois fazendo a combustão destes produtos parcialmente combustidos com o oxidante da referida corrente diluída; caracterizado por no passo (a) fomecer-se pelo menos uma corrente de combustível líquido na forma de um spray de dispersão com um ângulo periférico exterior de menos de 15°, medido a partir do eixo da referida corrente de combustível líquido; e no passo (b) a referida corrente de oxidante primário é injectada a uma velocidade inferior a cerca de 61 m/s (200 pés por segundo). 2

2. O processo de acordo com a reivindicação 1, em que a velocidade de, pelo menos uma corrente de oxidante secundário injectada é tal que o ratio de volume do oxidante secundário em relação ao oxidante primário é superior a 4:1 e de modo que essa, pelo menos uma corrente de oxidante secundário flui a uma velocidade superior à velocidade da referida corrente de combustível líquido.

3. O processo de acordo com a reivindicação 1, em que pelo menos uma corrente de combustível líquido do passo (a) se forma pela injecção de pelo menos uma corrente de combustível líquido numa direcção axial através de pelo menos um pulverizador com uma abertura e injectando fluido de atomização através de uma passagem anular com uma abertura anular formada entre o referido, pelo menos um, pulverizador e uma cerca que rodeia pelo menos uma porção do comprimento do pulverizador, sendo que o fluido de atomização é injectado a uma velocidade de cerca de 0,5 a cerca de 1,2 Mach, com um ângulo de convergência de cerca de 12° a cerca de 18o, medidos a partir do eixo da referida corrente de combustível líquido, a partir da referida abertura anular que está localizada a montante ou no mesmo plano que a abertura do pulverizador.

4. O processo de acordo com a reivindicação 3, em que a ponta do referido, pelo menos um, pulverizador é recuado, a partir de uma abertura interna de, pelo menos, uma porta refractária definida por, pelo menos, uma parede que rodeia a referida zona de combustão numa distância pelo menos igual ao diâmetro da referida abertura interna.

5. O processo de acordo com a reivindicação 3, em que o ratio de volume do referido fluido de atomização em relação ao combustível líquido se encontra no intervalo de cerca de 0,4 a cerca de 0,7.

6. O processo de acordo com a reivindicação 3, em que a referida corrente de oxidante secundário é injectada de uma lança distanciada do referido pulverizador ou 3

localizada numa parede adjacente ou oposta ao local onde situa pelo menos um pulverizador.

7. O processo de acordo com a reivindicação 3, em que também se compreende a injecção de uma corrente adicional de combustível seleccionada do grupo que consiste numa corrente de combustível gasoso, uma corrente gasosa contendo partículas de combustível sólidas e as suas misturas, a partir de uma segunda abertura anular formada entre a referida cerca e uma segunda cerca que rodeia pelo menos uma porção do comprimento da referida cerca e a injecção de oxidante primário adicional a partir de uma terceira abertura anular formada entre a segunda cerca e uma terceira cerca que rodeie pelo menos uma porção do comprimento da segunda cerca.

8. O processo de acordo com a reivindicação 1, em que a referida, pelo menos uma, corrente de oxidante secundário injectado de tal modo que o ratio de volume do referido oxidante secundário em relação ao oxidante primário é superior a 1,5:1 mas inferior a 20:1.

9. O processo de acordo com a reivindicação 8, em que a referida, pelo menos uma, corrente de oxidante secundário injectado de tal modo que o ratio de volume do referido oxidante secundário em relação ao oxidante primário é superior a 2,4:1

10. O processo de acordo com a reivindicação 8, em que a velocidade da referida corrente de oxidante secundário é superior a 61 m/s (200 pés por segundo). Lisboa, 2 S OUT. 2000

Teleis. 213851333'-213 654 613