BRPI0715471A2

BRPI0715471A2 - queimador e processo para utilizaÇço alternada de uma oxicombustço e de uma aerocombustço

Info

Publication number: BRPI0715471A2
Application number: BRPI0715471-2A
Authority: BR
Inventors: De Smedt Guillaume; Imbernon Christian; Mulon Jacques; Jean-Marie Recourt Patrick; Sanchez-Molinero Ivan; Pierre Tsiava Rémi
Original assignee: L'air Liquide, Sociéte Anonyme Pour Létude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2013-03-05
Also published as: EP2044367A2; CN101490473A; RU2433340C2; FR2903762B1; WO2008007016A2; CA2657537A1; CN101490473B; MX2009000279A; CA2657537C; WO2008007016A3; FR2903762A1; RU2009104938A; EP2044367B1; US20090311638A1

Abstract

QUEIMADOR E PROCESSO PARA A UTILIZAÇAO ALTERNADA DE UMA OXICOMBUSTAO E DE UMA AEROCOMBUSTAO. A invenção se refere a um processo de combustã.o de um combustível, por meio de um comburente e de pelo menos um gás majoritariamente inerte, no qual: se injeta O combustível e o comburente, de maneira a criar uma chama; se injeta o gás majoritariamente inerte sob a forma de dois jatos, de maneira que: o primeiro jato envolva a chama criada pelo combustível e pelo comburente, e esse primeiro jato apresente um swírl divergente em relação a essa chama; o segundo jato envolva o primeiro jato de gás majoritariamente inerte e esse segundo jato apresente um swirl convergente em relação à chama criada pelo combustível e pelo comburente. A invenção se refere também a um queimador adaptado à aplicação desse processo.

Description

QUEIMADOR E PROCESSO PARA A UTILIZAÇÃO ALTERNADA DE UMA OXICOMBUSTÃO E DE UMA AEROCOMBUSTÃO

A presente invenção se refere a um queimador e a um processo de combustão que pode utilizar alternadamente um gás muito oxigenado ou o ar como combustível.

Com as dificuldades ambientais cada vez mais constrangedoras, notadamente em termos de produção de CO2 e NOxi a combustão de um combustível com o auxílio de um oxigênio ou de um gás muito oxigenado se torna cada vez mais atraente para a combustão de combustíveis fósseis. Ora, os dispositivos de combustão tradicionais que utilizam o ar como combustível nem sempre têm a geometria, nem os materiais requeridos, para funcionar com o oxigênio ou um gás muito oxigenado. Com efeito, a ausência do balastro de nitrogênio em combustão muito ou totalmente oxigenada modifica significativamente os modos de transferência térmica, as concentrações de espécies e os regimes de pressão no interior da câmara de combustão.

Para poder funcionar em combustão qualquer oxigênio nessas instalações, uma solução proposta é de reinjetar fumaça proveniente dessa combustão ou de uma outra combustão para compensar em parte a ausência do nitrogênio. Essa maneira de agir permite evitar uma produção de NOx, importante, graças ao mesmo tempo à ausência de nitrogênio, mas também de uma temperatura de chama menor do que em combustão, qualquer oxigênio. Todavia, a fumaça reinjetada faz freqüentemente desaparecer as benfeitorias da oxicombustão como notadamente a baixa das taxas de não queimados dos resíduos pesados de petróleo ou a diminuição de uma parte das cinzas, esses não queimados e essas cinzas são então fontes de complicações no processo de tratamento das fumaças a jusante.

Essa injeção da fumaça pode ser essencialmente feita de duas maneiras. Inicialmente, misturando essa fumaça ao oxigênio, antes de sua introdução no queimador, de maneira a reconstituir um combustível, compreendendo

aproximadamente 21 a 27% de oxigênio e, em complemento, essencialmente CO2 no lugar do nitrogênio. Uma vantagem que se pode encontrar para essa solução, no caso de uma conversão de uma caldeira a ar, é a possibilidade de manter os queimadores ar com disposições de funcionamento não muito rudes. Ao contrário, a pré-mistura das fumaças de combustão e do oxigênio, antes de sua introdução no queimador, pode gerar problemas de segurança. Para evitar esse problema, de acordo com uma segunda maneira, a fumaça pode também ser injetada, de maneira independente, seja em um local da câmara de combustão, seja através do queimador. Neste último caso, a injeção da fumaça é feita a uma velocidade tal que ela alonga a chama que pode superaquecer elementos da câmara de combustão (parede oposta ou tubulações, no caso de uma caldeira). Para evitar esse problema, as velocidades de injeção de fumaça devem ser baixas, o que tem por efeito aumentar o tamanho do queimador e criar problemas de local, enquanto que se sabe bem que é preciso maximizar as superfícies da câmara de combustão.

Os problemas precedentes indicam, portanto, que é necessário melhorar os processos e os queimadores de oxicombustão, utilizando a reciclagem de fumaças de combustão. Além disso, a prática mostra que é útil poder utilizar os queimadores de combustão em moda flexível, isto é, alternadamente em oxicombustão e em aerocombustão. Com efeito, em razão das dificuldades de disponibilidade do oxigênio e/ou de procedimentos de segurança, pode ser útil poder transformar uma oxicombustão em aerocombustão sem mudar de queimador. Da mesma forma, para certos tipos de combustão, é preferível começar a combustão ao ar, depois passar em seguida a uma oxicombustão por razões de segurança.

A finalidade da presente invenção é, portanto, propor um dispositivo que permite utilizar uma oxicombustão com reciclagem de fumaça em um dispositivo concebido para

uma aerocombustão.

Uma outra finalidade da presente invenção é de propor um dispositivo de combustão, permitindo utilizar alternadamente uma oxicombustão com reciclagem das fumaças

ou uma aerocombustão.

Uma outra finalidade da presente invenção é de propor um dispositivo de combustão, permitindo utilizar alternadamente uma oxicombustão com reciclagem das fumaças ou uma aerocombustão, essas combustões produzindo uma chama

de tamanho controlado.

Com essa finalidade, a invenção se refere a um processo de combustão por meio de pelo menos um combustível e de pelo menos um gás majoritariamente inerte, no qual:

- se injeta o combustível e o comburente de maneira a

criar uma chama;

- se injeta o gás maj oritariamente inerte sob a forma

de dois jatos, de maneira que: o primeiro jato envolve a chama criada pelo combustível e o comburente e esse primeiro jato apresenta um swirl divergente em relação a essa chama;

o segundo jato envolve o primeiro jato de gás majoritariamente inerte e esse segundo jato apresenta um swirl convergente em relação ã chama criada pelo combustível e pelo comburente.

A invenção se refere também a um queimador capaz de utilizar esse processo e compreendendo:

- pelo menos um meio de injeção de combustível e pelo menos um meio de injeção de comburente, esses meios sendo dispostos um em relação ao outro, de maneira que o comburente e o combustível sejam capazes de produzir uma chama;

- dois meios de injeção de um gás majoritariamente inerte:

o primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve a chama produzida pelo comburente e o primeiro combustível, e esse primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte, compreendendo um meio apto a colocar em rotação divergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa;

o segundo meio de injeção do gás majoritariamente inerte estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve o jato de gás majoritariamente inerte produzido pelo primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte, compreendendo um meio apto a colocar em rotação convergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa.

Outras características e vantagens da invenção aparecerão com a leitura da descrição que vai ser feita a seguir. Formas e modos de realização da invenção são dados a título de exemplos não limitativos, ilustrados pela figura 1 que representa uma vista esquemática de um queimador, de acordo com a invenção.

A invenção se refere, portanto, a um processo de combustão de pelo menos um combustível por meio de pelo menos um gás majoritariamente inerte, no qual:

- se injeta o combustível e o comburente, de maneira a

criar uma chama;

- se injeta o gás majoritariamente sob a forma de dois

jatos, de maneira que:

o primeiro jato envolve a chama criada pelo

combustível e pelo comburente e esse primeiro jato apresenta um swirl divergente em relação a essa chama;

o segundo jato envolve o primeiro jato de gás majoritariamente inerte e o segundo jato apresenta um swirl convergente em relação à chama criada pelo combustível.

0 processo, de acordo com a invenção, utiliza a combustão principal de um combustível por um comburente. O combustível pode ser de qualquer natureza, líquida ou gasosa. Quando é gasoso, o combustível pode ser gás natural, o gás de mina, o gás de coqueria, o gás de altos fornos, o gás de refinaria ou gás de síntese. Quando é líquido, o combustível pode ser escolhido dentre o combustível doméstico, o combustível pesado, o asfalto, os resíduos de refinaria, o petróleo bruto. O processo pode se referir à combustão de vários tipos de combustível, por exemplo, o gás natural e o fuel líquido. Esses diferentes tipos de combustíveis são injetados, de maneira a formar uma chama com o comburente. As injeções do(s) combustível(is) e do comburente podem ser feitas de qualquer maneira conhecida do técnico, permitindo produzir uma chama. Por "gás majoritariamente inerte", entende-se um gás ou uma mistura gasosa, cuja composição molar compreende no máximo 50% de oxigênio. Geralmente, o gás majoritariamente inerte compreende pelo menos um dos seguintes compostos: CO2, N2, H2O, Ar, de preferência em uma quantidade molar de pelo menos 50%. A natureza do gás majoritariamente inerte pode ser idêntica ou não àquela do comburente, segundo o modo de funcionamento do processo, seja em aerocombustão, seja em oxicombustão.

Independentemente desse modo de funcionamento, o gás majoritariamente inerte é injetado sob a forma de dois jatos. 0 primeiro jato envolve a chama criada pelo combustível e pelo comburente, e o segundo jato envolve esse primeiro jato de gás majoritariamente inerte. Por conseguinte, o segundo jato envolve também a chama criada pelo combustível e pelo comburente, mas se acha a uma distância mais afastada da chama que o segundo jato de gás majoritariamente inerte; no pedido, falar-se-á do primeiro jato de gás majoritariamente inerte como o jato periférico interno e falar-se-á do segundo jato de gás majoritariamente inerte como o jato periférico externo. Por envolver, entende-se o fato de esses jatos de gás majoritariamente inerte envolverem a chama central do combustível e do comburente. De acordo com um modo preferido, os jatos de gás majoritariamente inerte apresentam a forma de anéis centrados sobre a chama de combustível e de comburente.

De acordo com a invenção, o jato periférico interno apresenta swirl divergente em relação à chama de combustível e de comburente. Por swirl de um jato, entende- se um movimento de rotação do jato sobre ele próprio. O jato periférico interno é, portanto, um jato em rotação sobre ele próprio. Devido ao fato de esse jato envolver a chama do combustível e do comburente, esse jato periférico interno está também em rotação em torno dessa chama. De acordo com a invenção, essa rotação é divergente, isto é, no jato periférico interno, o gás majoritariamente inerte se afasta da chama de combustível e de comburente, à medida

que ocorre sua injeção.

De acordo com a invenção, o jato periférico externo apresenta um swirl convergente em relação à chama de combustível e de comburente. Como o jato periférico interno, o jato periférico externo está também em rotação em torno dessa chama. De acordo com a invenção, essa rotação é convergente, isto é, no jato periférico externo, o gás majoritariamente inerte se afasta da chama de combustível e de comburente, à medida que ocorre sua

inj eção.

Qualquer que seja para o jato periférico externo, ou o jato periférico externo, a taxa de swirl de cada um desses jatos de gás majoritariamente inerte está vantajosamente compreendida entre 0,26 e 1,73. A taxa de swirl S é definido conforme a seguir: S = It/Ia, It e Ia sendo respectivamente os impulsos tangencial e axial do fluido colocado em rotação em um jato. O processo, de acordo com a invenção, permite controlar o comprimento da chama, modificando a razão da vazão do jato periférico sobre a vazão do jato interno.

0 processo, de acordo com a invenção, pode ser aplicado tanto para um processo de oxicombustão, quanto para um processo de aerocombustão. De acordo com um primeiro modo de aplicação do processo, trata-se de uma oxicombustão, o que significa que um dos dois comburentes é um gás oxigenado. Por gás oxigenado, entende-se um gás que apresenta uma concentração em oxigênio superior a 8 0%, de preferência superior a 90%. De acordo com esse primeiro modo, o comburente é um gás oxigenado e o gás majoritariamente inerte é composto dos gases oriundos de uma combustão. Os gases de uma combustão compreendem geralmente de modo majoritário, até mesmo unicamente, CO2. Esses gases podem também compreender H2O. De preferência, o gás majoritariamente inerte é composto pelo menos em parte dos gases oriundos da combustão do presente processo e que são reciclados no processo de combustão. Nesse caso, as fumaças são recicladas externamente na câmara de combustão, na qual o presente processo é aplicado. Elas podem ser tratadas, antes de serem recicladas. Geralmente, no máximo 4 Nm3 de fumaças são reciclados no processo, de acordo com a invenção. De acordo com esse primeiro modo, é preferível que a vazão de gás majoritariamente inerte injetado no primeiro jato de gás majoritariamente inerte represente 50 a 97% da vazão total de gás majoritariamente inerte injetado. Essa distribuição do gás majoritariamente inerte entre os jatos periféricos interno e externo permite evitar subidas de gases quentes na câmara de combustão. Além disso, os gases oriundos de uma combustão injetados sob a forma dos jatos periféricos interno e externo não perturbam a chama oriunda da combustão do combustível e do gás oxigenado, mas criam nas proximidades da ponta do queimador um corredor que protege as paredes da câmara de combustão de uma radiação muito intensa. Além da ponta do queimador, os gases oriundos de uma combustão e injetados sob a forma dos jatos periféricos interno e externo e os gases quentes oriundos da própria combustão do processo se misturam para formar apenas uma mistura homogênea. De acordo com o primeiro modo, gases oriundos de uma combustão podem também ser injetados em pelo menos um ponto da câmara de combustão diferente dos pontos de injeção dos jatos periféricos

interno e externo.

De acordo com um segundo modo de aplicação do processo, o processo é uma aerocombustão, o que significa que os dois comburentes são o ar (ou nenhum dos comburentes é um gás oxigenado) . De acordo com esse segundo modo, o comburente é o ar e o gás majoritariamente inerte é o ar também. De preferência, utiliza-se o ar sem óleo, pois esse ar circula em meios de injeção que podem também servir para a injeção de um gás oxigenado em modo de oxicombustão; esse meio de injeção não deve, portanto, compreender matéria graxa em caso de injeção de gás oxigenado. De preferência, a vazão de ar injetado como comburente representa 5 a 3 0% da vazão total de ar injetado no processo. É também preferível que a vazão de ar injetado, no primeiro jato de gás majoritariamente inerte, represente 4 a 25% da vazão total de ar injetado no processo. De preferência, a vazão total de ar injetado no processo pode corresponder à quantidade de ar necessária à combustão do combustível. Essa repartição da vazão de ar nos jatos periféricos interno e externo permite fazer convergir o ar para o combustível, de maneira a encaixar a chama na ponta do queimador e em diminuí-la, de maneira a evitar o superaquecimento das paredes da câmara de combustão.

De acordo com um terceiro modo de aplicação do processo, o comburente é um gás oxigenado e o gás majoritariamente inerte é o ar. Esse terceiro modo é particularmente utilizado para o acionamento do processo de combustão.

A invenção se refere também a um queimador que compreende:

- pelo menos um meio de injeção de combustível e pelo menos um meio de injeção de comburente, esses meios sendo dispostos um em relação ao outro, de maneira que o comburente e o primeiro combustível sejam capazes de

produzir uma chama;

- dois meios de injeção de um gás majoritariamente

inerte:

o primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve a chama produzida pelo comburente e pelo combustível, e esse primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte compreendendo um meio apto a colocar em rotação divergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o

atravessa;

o segundo meio de injeção do gás majoritariamente inerte estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve o jato de gás majoritariamente inerte produzido pelo primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte, e esse segundo meio de injeção do gás majoritariamente inerte, compreendendo um meio apto a colocar em rotação convergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa.

0 queimador, de acordo com a invenção, compreende, portanto, uma primeira parte central que compreende pelo menos um meio de injeção de combustível e pelo menos um meio de injeção comburente. Esses dois meios de injeção devem ser dispostos um em relação ao outro, de maneira que o comburente e o combustível sejam capazes de produzir uma chama, quando o queimador funciona. Assim, os meios de injeção de combustível e de comburente podem ser tubulações coaxiais ou tubulações separadas. Qualquer técnica conhecida de injeção de combustível e de comburente, de maneira a formar uma chama pode ser utilizada.

0 queimador compreende uma segunda parte periférica constituída dos dois meios de injeção do gás majoritariamente inerte. As duas partes do queimador podem ser adjacentes, ou separadas por uma divisória. De preferência, os meios aptos a colocarem em rotação convergente os fluxos de gás majoritariamente inerte que atravessam o primeiro meio de injeção ou o segundo meio de injeção colocam esses fluxos em rotação com uma taxa de swirl compreendida entre 0,26 e 1,73. Esse meio apto a colocar em rotação divergente ou divergente é geralmente um defletor.

De acordo com um modo particular, o queimador é tal que:

- o primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte é composto de duas tubulações coaxiais centrados em torno do meio de injeção do combustível e do meio de injeção do comburente, o espaço entre as duas tubulações, permitindo a passagem de uma parte do gás majoritariamente inerte e compreendendo o meio apto a colocar em rotação divergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa;

- o segundo meio de injeção do gás majoritariamente inerte é composto de duas tubulações coaxiais centrados em torno das duas tubulações coaxiais do primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte, o espaço entre as duas tubulações do segundo meio de injeção do gas majoritariamente inerte, permitindo a passagem de uma parte do gás maj oritariamente inerte e compreendendo o meio apto a colocar em rotação convergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa.

De acordo com esse modo particular, o queimador pode também compreender dois meios de injeção do comburente, esses meios sendo tubulações coaxiais e o meio de injeção do combustível pode ser uma coroa metálica perfurada de pelo menos uma coroa de orifícios, essa coroa metálica sendo coaxial com as tubulações de injeção do comburente e colocada entre essas tubulações. 0 queimador é, então, composto de 4 tubulações coaxiais e da coroa metálica atravessada por orifícios dispostos em coroa, essa coroa sendo colocada entre a tubulação menor e a tubulação de

diâmetro superior.

De acordo com a invenção, o queimador pode compreender dois meios de injeção de combustível distintos para a injeção de dois combustíveis diferentes.

A invenção se refere também a um processo de conversão de um queimador aerocombustível, compreendendo pelo menos um meio de injeção de um combustível e pelo menos um meio de injeção de ar, esses meios sendo dispostos um em relação ao outro, de maneira que o ar e o primeiro combustível sejam capazes de produzir uma chama, em queimador oxicombustível. Esse processo de conversão consiste em completar esse queimador por dois meios de injeção de comburente:

- o primeiro meio de injeção do comburente estando apto a injetar uma parte de comburente sob a forma de um jato que envolve o queimador aerocombustível, e esse primeiro meio de injeção de comburente compreendendo um meio apto a colocar em rotação divergente o fluxo de

comburente que o atravessa;

- o segundo meio de injeção de comburente estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve o queimador aerocombustível, e esse segundo meio de injeção de comburente, compreendendo um meio apto a colocar, em rotação convergente, o fluxo de

comburente que o atravessa.

Assim, é possível transformar um queimador aerocombustível em queimador oxicombustível, permitindo a combustão do mesmo combustível com gás oxigenado. A transformação consiste em acrescentar ao queimador aerocombustível dois meios de injeção de comburente. Esses meios de injeção devem ser dispostos, de maneira a permitir a injeção de um primeiro jato de comburente sob uma forma que envolve o queimador aerocombustível e a injeção de um segundo jato de comburente sob uma forma que envolve o primeiro jato de comburente e, portanto, o queimador aerocombustível. Além disso, esses dois meios de injeção devem ser equipados com meios que permitem lhes dar um movimento de rotação (swirl) : o jato o mais próximo da chama apresentando um swirl divergente e o segundo um swirl convergente.

A invenção se refere, enfim, a um processo de conversão de um processo de aerocombustão de combustível no qual se injeta o combustível e o ar de maneira a criar uma chama em processo de oxicombustão, no qual:

- se substitui o ar por um gás oxigenado, e

- se injetam gases oriundos de uma combustão sob a

forma de dois jatos, de maneira que:

o primeiro jato envolve a chama criada pelo combustível e pelo gás oxigenado e esse primeiro jato apresenta um swirl divergente em relação a essa chama;

o segundo jato envolve o primeiro jato de gás oriundo de uma combustão e esse segundo jato apresenta um swirl convergente em relação à chama criada pelo

combustível e pelo gás oxigenado.

Assim, é possível transformar um processo de aerocombustão utilizando uma combustão ar/combustível em um processo de oxicombustão, utilizando a combustão do mesmo combustível com um gás oxigenado. A transformação consiste em substituir o ar por um gás oxigenado no processo inicial e em injetar gases oriundos de uma combustão em complemento dessa oxicombustão. Os gases oriundos de uma combustão podem ser os gases oriundos da oxicombustão, que foram reciclados, ou podem provir de uma outra combustão. Esses gases oriundos de uma combustão devem ser introduzidos no processo de oxicombustão sob a forma de dois jatos que envolvem todos dois a chama criada pela combustão e pelo gás oxigenado, o segundo jato envolvendo ele próprio o primeiro jato. Além disso, o primeiro jato, que é o mais próximo da chama oxicombustível, deve apresentar um efeito de rotação divergente em relação à chama criada pelo combustível e pelo gás oxigenado, e o segundo jato, que é o mais próximo da chama oxicombustível, deve apresentar um efeito de rotação convergente em relação à chama criada

pelo combustível e pelo gás oxigenado.

A figura 1 representa extremidade de um queimador, de acordo com a invenção. Ele compreende uma primeira parte

central constituída:

- de um meio de injeção de combustível 1 que é uma

tubulação;

- de um meio de injeção de um comburente 2 que compreende duas tubulações 21 e 22: uma, 21, é colocada no centro da tubulação de injeção de combustível 1, e, a outra, 22, em torno da mesma tubulação de injeção de

combustível 1.

0 queimador compreende também uma segunda parte que e um meio de injeção de um gás majoritariamente inerte; ele compreende três tubulações coaxiais 22, 31, 32 centradas sobre a primeira parte central, a tubulação menor correspondendo à tubulação 22 de injeção de combustível 1. O espaço entre a tubulação maior 32 e a tubulação intermediária 31 compreende um meio 4 (alhetas) apto a colocar em rotação divergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que a atravessa. 0 espaço entre a tubulação intermediária 31 e a tubulação menor 22 compreende um meio 5 (alhetas) apto a colocar em rotação convergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que a atravessa.

Uma vantagem da invenção é que ela permite modificar um queimador que funciona habitualmente ao ar, de maneira que funcione com um gás oxigenado e fumaças oxigenadas. Basta completar o queimador correspondente â primeira parte do queimador, de acordo com a invenção, pela segunda parte do queimador, de acordo com a invenção, permitindo a injeção das fumaças recicladas. 0 gás oxigenado é, então, injetado na primeira parte do queimador e as fumaças são

injetadas na segunda parte.

Uma vantagem do queimador, de acordo com a invenção, é que ele pode funcionar unicamente com o ar como comburente, conservando a vazão de combustível utilizado em oxicombustão. Essa dificuldade de funcionamento com qualquer ar pode ser requerida para a continuidade de produção nas situações nas quais o fornecimento de oxigênio

ao queimador é interrompido.

Uma vantagem do queimador e do processo de combustão, de acordo com a invenção, é que produzem uma chama de tamanho controlado, o que é útil em compartimentos confinados, tais como câmaras de combustão de caldeiras, nas quais o contato direto da chama excessivamente longa com tubulações em aço desprotegido é fatal. Neste último caso, a geometria da chama produzida pelo queimador, de acordo com a invenção, permite uma repartição homogênea do fluxo térmico sobre todas as superfícies internas da caldeira; uma caldeira equipada com esse queimador que funciona em oxicombustão aceita uma densidade energética que vai até 0,60 0 MW/m3, segundo a taxa de fumaça reciclada.

Uma outra vantagem do queimador e do processo de combustão, de acordo com a invenção, que funciona com um gás oxigenado é que produz uma chama, cuja temperatura de núcleo é elevada, o que permite diminuir significativamente os não-queimados.

Claims

1. Processo de combustão de pelo menos um combustível por meio de pelo menos um comburente e de pelo menos um gás majoritariamente inerte, caracterizado pelo fato de que: - se injeta o combustível e o comburente, de maneira a criar uma chama; - se injeta o gás majoritariamente inerte sob a forma de dois jatos, de maneira que: o primeiro jato envolva a chama criada pelo combustível e pelo comburente, e esse primeiro jato apresente um swirl divergente em relação a essa chama; . o segundo jato envolva o primeiro jato de gás majoritariamente inerte e esse segundo jato apresente um swirl convergente em relação à chama criada pelo combustível e pelo comburente.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o comburente ser um gás oxigenado e o gás majoritariamente inerte ser composto dos gases oriundos de uma combustão.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o gás majoritariamente inerte ser composto pelo menos em parte dos gases oriundos da combustão desse processo e reciclados.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de a vazão de gás majoritariamente inerte injetado no primeiro jato de gás majoritariamente inerte representar 50 a 97% da vazão total de gás majoritariamente inerte injetado.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o comburente ser o ar, de preferência sem óleo, e o gás majoritariamente inerte ser o ar.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de a vazão de ar injetado como comburente representar 5 a 3 0% da vazão total de ar necessária ã combustão do combustível.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de a vazão de ar injetado no primeiro jato de gás majoritariamente inerte representar 4 a 25% da vazão total de ar necessária à combustão do combustível.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o comburente ser um gás oxigenado e o gás majoritariamente inerte ser o ar.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de a taxa de swirl de cada um desses jatos de gás majoritariamente inerte estar compreendida entre 0,26 e 1, 73 .

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de os jatos de gás majoritariamente inerte apresentarem a forma de anéis.

11. Queimador, caracterizado pelo fato de compreender: - pelo menos um meio de injeção de combustível (1) e pelo menos um meio de injeção de comburente, esses meios sendo dispostos um em relação ao outro, de maneira que o comburente e o combustível sejam capazes de produzir uma chama; - dois meios de injeção de um gás majoritariamente inerte: . o primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve a chama produzida pelo comburente e pelo combustível, e esse primeiro meio de injeção do gás maj oritariamente inerte compreendendo um meio (4) apto a colocar em rotação divergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa; . o segundo meio de injeção do gás maj oritariamente inerte estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve o jato de gás maj oritariamente inerte, produzido pelo primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte, e esse segundo meio de injeção do gás majoritariamente inerte que compreendendo um meio (5) apto a colocar em rotação convergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa.

12. Queimador, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de: o primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte ser composto de duas tubulações coaxiais (22, 31) centradas em torno do meio de injeção do combustível (1) e do meio de injeção do comburente, o espaço entre as duas tubulações permitindo a passagem de uma parte do gás maj oritariamente inerte e compreendendo o meio (4) apto a colocar em rotação divergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa; - o segundo meio de injeção do gás majoritariamente inerte ser composto de duas tubulações coaxiais (31, 32) centrados em torno das duas tubulações coaxiais (22, 31) do primeiro meio de injeção do gás majoritariamente inerte, o espaço entre as duas tubulações (31, 32) do segundo meio de injeção do gás majoritariamente inerte permitindo a passagem de uma parte do gás majoritariamente inerte e compreendendo o meio (5) apto a colocar em rotação convergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa.

13. Queimador, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de compreender dois meios de injeção do comburente, esses meios sendo tubulações coaxiais, e pelo fato de o meio de injeção do combustível ser uma coroa metálica perfurada de pelo menos uma coroa de orifícios, essa coroa metálica sendo coaxial com as tubulações de injeção do comburente e colocada entre essas tubulações.

14. Processo de conversão de um queimador aerocombustível, compreendendo pelo menos um meio de injeção de um combustível e pelo menos um meio de injeção de ar, esses meios sendo dispostos um em relação ao outro, de maneira que o ar e o combustível sejam capazes de produzir uma chama, em queimador oxicombustível, caracterizado pelo fato de se completar esse queimador por dois meios de injeção de gás majoritariamente inerte: - o primeiro meio de injeção de gás majoritariamente inerte estando apto a injetar uma parte de comburente sob a forma de um jato que envolve o queimador aerocombustível, e esse primeiro meio de injeção de gás majoritariamente inerte compreendendo um meio apto a colocar em rotação divergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa; - o segundo meio de injeção de gás maj oritariamente inerte estando apto a injetar uma parte do gás majoritariamente inerte sob a forma de um jato que envolve o queimador aerocombustível, e esse segundo meio de injeção de gás majoritariamente inerte, compreendendo um meio apto a colocar em rotação convergente o fluxo de gás majoritariamente inerte que o atravessa.

15. Processo de conversão de um processo de aerocombustão de um combustível, no qual se injetam o combustível e o ar, de maneira a criar uma chama, em processo de oxicombustão, caracterizado pelo fato de: - se substituir o ar por um gás oxigenado, e - se injetarem gases oriundos de uma combustão sob a forma de dois jatos, de maneira que: o primeiro jato envolva a chama criada pelo combustível e pelo gás oxigenado e esse primeiro jato apresente um swirl divergente em relação a essa chama; o segundo jato envolva o primeiro jato de gás oriundo de uma combustão e esse segundo jato apresente um swirl convergente em relação à chama criada pelo combustível e pelo gás oxigenado.