BR112013011264A2

BR112013011264A2 - combustor de combustível de baixo poder calorífico para turbina a gás

Info

Publication number: BR112013011264A2
Application number: BR112013011264-6A
Authority: BR
Inventors: Martin Beran; Michal Koranek; Acel Lars-Uno Eugen Axelsson
Original assignee: Opra Technologies B.V.
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2020-08-04
Also published as: CN103348188A; JP2013545959A; CN103348188B; WO2012063133A3; DE112011103722T5; US20120111014A1; JP5591408B2; US8844260B2; WO2012063133A2

Abstract

COMBUSTOR DE COMBUSTÍVEL DE BAIXO PODER CALORÍFICO PARA TURBINA A GÁS. A presente invenção refere-se a um combustor de suporte de chama para a queima de combustível de baixo valor calorífico para uma turbina a gás que inclui um invólucro de modo geral cilíndrico, e um revestimento de modo geral cilíndrico disposto coaxialmente no interior do invólucro de modo a definir, com o invólucro, uma passagem de fluxo externo radial para um ar de combustão, o revestimento definindo também uma zona de combustão interna e uma zona de diluição, a zona de diluição estando axialmente distante de uma extremidade de invólucro fechada com relação à zona de combustão. Um conjunto de bico injetor disposto na extremidade de alojamento fechada inclui um bico de jato de ar e palhetas de redemoinho circundantes. Uma luva de refrigeração de impacto disposta coaxialmente na passagem de ar de combustão entre o invólucro e o impacto de revestimento refrigera a porção do revestimento que define a zona de combustão. O revestimento de combustão tem uma razão L/D na faixa de 1 (menor igual) L/D (menor igual) 4, e uma razão do volume de zona de combustão (m3) para a taxa de fluxo de energia térmica Q (MJ/s) na faixa de 0,0026 < V/Q < 0,018.

Description

—————>),—————————————————-——-———m—m—————mnmm—m——m—mrmrormmomoomaoo 11111 ' Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMBUS- | TOR DE COMBUSTÍVEL DE BAIXO PODER CALORÍFICO PARA TURBI- NA A GÁS". O presente pedido reivindica a prioridade do Pedido de Patente dos Estados Unidos Nº 12/926.321, depositado em 9 de novembro de 2010, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento a título de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a combustores de suporte de chama para turbinas a gás. Em particular, a presente invenção se refere a —combustores de suporte de chama refrigerados com impacto para a queima de combustível gasoso ou líquido de baixo poder calorífico para motores de turbina a gás. ' ANTECEDENTES DA INVENÇÃO O problema principal com os combustíveis de um valor calorífico relativamente baixo de, por exemplo, 25 MJ/Kkg, ou menor vem a ser a baixa velocidade da chama, o que pode afetar adversamente a realização da combustão, principalmente em misturas de ar/combustível não uniformes, afetando, assim, a razão de ar/combustível local no combustor. Este problema particularmente se acentua no caso dos combustíveis líquidos, nos | quaisas misturas de ar/combustível podem apresentar grandes tamanhos | de partículas (gotículas) de combustível, o que aumenta o tempo necessário | para a vaporização e queima das partículas. A obtenção de baixos níveis de óxidos de nitrogênio nos combustores está estreitamente relacionada à temperatura da chama e sua variação ao longo das peças iniciais da zona de reação. A temperatura da chama é uma função de uma razão de ar/combustível eficaz na zona de reação, o que irá depender da razão de ar/combustível aplicada e do grau de mistura obtida antes da frente de chama. Esses fatores são obviamente influenciados pela aplicação local de combustível e de ar associado e, em particular, pela eficácia da mistura. O uso de um filme para refrigerar esses combustores de baixa temperatura de chama gera altos níveis de emissões de monóxido de

A A A OO A A O A MA O O AR AA 2/1 ' carbono e eventualmente cria sedimentos. Uma refrigeração de impacto externa do tubo de chama (revestimento) pode reduzir tais problemas. Além disso, a necessidade de uma combustão estequiométrica exige que o fluxo de ar para a zona de reação seja uma pequena porção do fluxo de ar total, e que uma grande porção do fluxo de ar total esteja disponível para a zona de diluição. Por conseguinte, existe uma vantagem considerável no controle desses fluxos a fim de otimizar a eficiência da combustão e minimizar as emissões. São possíveis aperfeiçoamentos na configuração dos combus- tores de suporte de chama e no controle do ar e nos fluxos de mistura de ar/combustível nos combustores de suporte de chama utilizando um combustível líquido com um baixo valor calorífico, cujos fluxos afetam a ! ' integridade da queima e, por conseguinte, o nível de emissões e a eficiência | térmica do combustor. Tais aperfeiçoamentos serão apresentados a seguir. |

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Em um aspecto da presente invenção, um combustor de suporte | de chama é configurado para a queima de combustíveis com um baixo valor | calorífico. O combustor inclui um invólucro de modo geral cilíndrico que tem | um interior, um eixo geométrico longitudinal, uma entrada anular para o | recebimento de ar comprimido em uma extremidade de invólucro longitudinal com a outra extremidade de invólucro longitudinal sendo fechada. Além disso, um revestimento de combustor de modo geral cilíndrico é disposto coaxialmente no interior do invólucro, o revestimento e o invólucro definindo uma passagem de fluxo de modo geral anular para o ar comprimido recebido através da entrada do invólucro, e o interior do revestimento definindo uma zona de combustão adjacente à extremidade de alojamento fechada e uma zona de diluição distante da extremidade de invólucro fechada. O revestimento é dimensionado de modo a apresentar uma razão L/D na faixa de 1 < L/D < 4, em que L é o comprimento do revestimento e D é o diâmetro do revestimento, e prover, em uma potência nominal, uma razão do volume V da zona de combustão em metros cúbicos para a taxa de fluxo de energia de combustível Q no combustor em MJ/s na faixa de 0,0026 < V/Q < 0,018.

A ———————————————s—s————— ——————————————m—m — 3/11 ' Um conjunto de bico injetor de combustível é disposto na extremidade fechada, o conjunto de bico injetor sendo suprido a partir de uma fonte de combustível com um valor calorífico inferior a cerca de 25 MJ/kg. Além disso, uma luva de refrigeração de impacto é disposta na passagem de ar comprimido em torno da porção de revestimento que define a zona de combustão, a luva tendo uma pluralidade de orifícios dimensionados e configurados de modo a refrigerar com impacto a superfície externa da porção de revestimento. Essencialmente, todo o ar comprimido recebido na entrada de invólucro pode passar através da luva. Uma pluralidade de furos primários é circunferencialmente disposta no revestimento para a introdução de uma primeira porção do ar comprimido a partir de uma região a jusante da luva de refrigeração de impacto para a zona de combustão, e uma ' pluralidade de aberturas de diluição é disposta circunferencialmente no revestimento para a introdução de uma segunda porção do ar comprimido a —partirda região a jusante da luva de refrigeração de impacto para a zona de diluição. Ainda adicionalmente, pelo menos uma parte da porção restante do ar comprimido da região a jusante da tela de refrigeração de impacto é canalizada através do conjunto de bico injetor de combustível de modo a se misturar com o combustível suprido a fim de prover uma mistura de —ar/combustível direcionada para a zona de combustão. As figuras em anexo, que são incorporados e constituem uma parte do presente relatório descritivo, ilusttam uma modalidade da presente invenção e, em conjunto com essa descrição, servem para explicar os princípios da presente invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS A figura 1 é uma vista esquemática em seção transversal de um combustor de suporte de chama de turbina a gás configurado para a queima de um combustível com um baixo valor calorífico, de acordo com a presente invenção, e | As figuras 2A e 2B são vistas esquemáticas em seção | transversal comparando as dimensões do combustor da figura 1 (figura 2A) | com as de um combustor da técnica anterior (figura 2B) em uma aplicação | | ' |

: de motor de turbina a gás.

DESCRIÇÃO DA MODALIDADE O combustor de suporte de chama da presente invenção, de modo geral designado pelo numeral 10 nas figuras, se destina para uso na —queimade um combustível de um baixo valor calorífico com o ar comprimido do compressor 6, e para a liberação dos gases de combustão para a turbina a gás 8, por exemplo, para uma expansão na produção de serviço, tal como em um motor de turbina a gás. Vide figura 1. O compressor 6 pode ser um compressor centrífugo e a turbina a gás 8 pode ser uma turbina de influxo radial, no entanto essas especificações são meramente preferidas e não se destinam a limitar o âmbito de aplicação da presente invenção, a qual é definida pelas reivindicações em apenso e seus equivalentes. ' De acordo com a presente invenção, tal como incorporada e amplamente descrita no presente documento, o combustor de suporte de | 15 chama pode incluir um invólucro de modo geral cilíndrico que tem um interior, uma seção longitudinal, uma entrada anular para o recebimento do ar comprimido em uma extremidade longitudinal, o eixo geométrico com a outra extremidade longitudinal sendo fechado. Tal como incorporado no presente documento e com referência à figura 1, o combustor de suporte de chama 10 inclui um invólucro externo 12 tendo um interior 14, um eixo longitudinal 16, uma entrada anular 18 configurada de modo a receber o ar comprimido do compressor 6 na extremidade de alojamento aberta 20. O invólucro inclui ainda uma extremidade fechada 22. O invólucro 12 é de um formato de modo geral cilíndrico em torno do eixo geométrico 16, mas pode incluir seções afuniladas e/ou escalonadas de um diâmetro diferente, de acordo com as necessidades de uma aplicação em particular e acomodar certas características da presente invenção a ser descrita a seguir. De acordo com a presente invenção, o combustor inclui ainda um revestimento de combustor de modo geral cilíndrico disposto coaxial- mente no interior do invólucro e configurado de modo a definir, com o invólucro, uma passagem de modo geral anular para o ar comprimido recebido através da entrada. O revestimento também define respectivos

' volumes radiais internos para uma zona de combustão e uma zona de diluição. A zona de diluição é axialmente distante da extremidade de invólucro fechada com relação à zona de combustão, e a zona de combustão fica axialmente adjacente à extremidade de invólucro fechada. Tal como incorporado no presente documento, e ainda com referência à figura 1, o combustor 10 inclui um revestimento de combustor 24 disposto no interior do invólucro 12 de modo geral concêntrico com relação ao eixo geométrico 16. O revestimento 24 pode ser dimensionado e configurado de modo a definir, com o invólucro 12, uma passagem externa 26 parao ar comprimido suprido a partir do motor do compressor 6 através da entrada 18 a ser utilizado para uma refrigeração de impacto, e, em seguida, para o ar de combustão e o ar de diluição. O revestimento 24 ' também define parcialmente um trajeto de ar de diluição 28. Na modalidade da figura 1, o trajeto 28 para o ar de diluição inclui uma pluralidade de ori- i 15 fícios de diluição 30 distribuídos sobre a circunferência do revestimento 24. O interior 14 do revestimento 24 define a zona de combustão 32 axialmente adjacente à extremidade fechada 22, na qual o ar comprimido e o combustível são queimados de modo a produzir gases de combustão quentes. Em conjunto com o conjunto de bico injetor de combustível 40 dis- posto na extremidade fechada 18 (a ser descrita mais adiante), o reves- timento 24 é configurado de modo a prover uma recirculação estável na região superior 34 da zona de combustão 32, de uma maneira conhecida para os versados na técnica. O interior do revestimento 24 define ainda uma zona de diluição 36, na qual os gases de combustão são misturados com o arde diluição dos orifícios de diluição 30 a fim de baixar a temperatura dos gases de combustão, antes da expansão de produção de serviço na turbina

8. A seguir, com referência às figuras 2A e 2B, uma característica distintiva dos combustores de suporte de chama da presente invenção inclui a dimensão maior da zona de combustão, em comparação com os com- bustores de suporte de chama convencionais configurados para uma queima em taxas de fluxo de combustível equivalentes. Em termos específicos, o

] revestimento 24 do combustor de suporte de chama 10 da presente invenção tem um volume aproximadamente 4 (quatro) vezes maior que o dos combustores convencionais 10' para aproximadamente o mesmo fluxo de combustível em uma potência nominal. Ou seja, o revestimento 24, e, por conseguinte, o invólucro 12, apresentam dimensões maiores para O comprimento de revestimento L e/ou para o diâmetro de revestimento D na região da zona de combustão 32 de modo a atingir um volume de zona de combustão maior para um fluxo de massa de combustível equivalente, em potência nominal. Em termos específicos, o revestimento da presente invenção pode ser configurado de modo a apresentar uma razão de volume de zona de combustão V em metros cúbicos para a taxa de fluxo de energia térmica Q em MJ/s, em potência nominal, na faixa de 0,0026 < V/Q < 0,018, ' na qual Q é definido como o valor calorífico do combustível em MJ/kg multiplicado pela taxa de fluxo de massa de combustível em kg/s. Espera-se | | 15 que esse aumento no volume da zona de combustão com relação aos | combustores de suporte de chama convencionais venha a prover um aumento do tempo médio de residência da mistura de ar/combustível, e ainda promover a vaporização de quaisquer gotículas de combustível, quan- do um combustível líquido é utilizado. Além disso, a razão L/D do revesti- mento dos combustores construídos de acordo com a presente invenção pode estar na faixa de 1 < L/D < 4, e de preferência na faixa de 1,5 < UD <

2.5. Além disso, de acordo com a presente invenção, o combustor inclui um conjunto de bico injetor de combustível disposto na extremidade de | invólucro fechada e configurado de modo a injetar uma pulverização de combustível para a zona de combustão. O conjunto de bico injetor pode incluir um bico injetor alinhado ao longo do eixo geométrico do revestimento de modo a direcionar uma pulverização de combustível através de uma abertura para a zona de combustão. O bico injetor pode ser um bico de "jato dear", tal como é conhecido na técnica, no qual o ar comprimido é utilizado no sentido de "atomizar" um combustível líquido de modo a prover uma pulverização, ou seja, produzir gotículas muito pequenas da ordem de cerca

A OO OO O O A 7IM | ' de 65 mícrons de diâmetro. Tal bico de jato de ar pode também ser utilizado com combustíveis gasosos de modo a prover uma melhor mistura no combustor 10. O conjunto de bico injetor pode ter ainda uma pluralidade de palhetas de redemoinho circunferencialmente dispostas sobre o bico injetor —demodoainduziroredemoinho da mistura de ar/combustível. Tal como incorporado no presente documento, e com referência à figura 1, o conjunto de bico injetor 40 inclui um bico de jato de ar 42 que é controlavelmente suprido com um combustível (líquido ou gasoso) de baixo poder calorífico a partir da fonte 44 através do conduto 46. O bico injetor 42 pode ser alinhado ao longo do eixo geométrico 16 e pode incluir aberturas 48 para a admissão do ar comprimido a partir da região de câmara de ar 50 entre o revestimento 50 e o invólucro 12 na extremidade de invólucro ] fechada 22 para uma posição próxima à ponta de bico injetor 42a, a qual pode ser alargada para fora. Quando usado com combustíveis líquidos, esta | 15 construção de conjunto de bico injetor pode fazer uma névoa de pulveri- zação muito fina ("atomização") do combustível e pode oferecer uma vapo- rização e misturas significativas antes da entrada da mistura de ar/com- bustível para a região de recirculação 34 da zona de combustão 32 através da saída de conjunto de bico injetor 52.

Além disso, e ainda com referência à figura 1, uma pluralidade de palhetas de redemoinho 54 é disposta em torno da circunferência do bico injetor 42. As palhetas de redemoinho 54 são também alimentadas pelo ar comprimido da câmara de ar 50 e provocar o redemoinho da mistura de ar/combustível que emerge da saída 52, aumentando ainda mais a mistura e a vaporização. Além disso, uma segunda fonte 60 de combustível, tal como uma substância facilmente vaporizada, por exemplo, etanol, pode ser provida a fim de ser misturada com o combustível da fonte 44 no sentido de auxiliar na combustão em uma carga parcial, por exemplo, 60 % ou menor, da potência nominal. Pode ser preferido misturar os combustíveis a —montante do conjunto de bico injetor 40, tal como ilustrado na figura 1. Uma pessoa versada na técnica poderá prover válvulas adequadas e controladores de combustível, tendo em vista a presente invenção. De

] maneira alternativa, ou adicionalmente, o aparelho de controle de ar, por exemplo, de uma geometria de sangria ou variável, poderá ser empregada no sentido de reduzir o fluxo de massa de ar total durante a referida operação de carga parcial.

Ainda de acordo com a presente invenção, tal como incorporada e amplamente descrita no presente documento, o combustor de suporte de chama pode incluir ainda uma luva de refrigeração de impacto coaxialmente disposta na passagem de ar comprimido entre o invólucro e o revestimento de combustor e envolver, pelo menos, a zona de combustão. A luva de refrigeração de impacto pode ter uma pluralidade de orifícios dimensionados e distribuídos de modo a direcionar o ar comprimido contra a superfície radial externa da porção do revestimento de combustor que define a zona de ' combustão, para uma refrigeração de impacto. Essencialmente todo o ar comprimido recebido na entrada de invólucro passa através da luva.

| 15 Tal como incorporado no presente documento, e mais uma vez com referência à figura 1, a luva de refrigeração de impacto 70 encontra-se coaxialmente disposta entre o invólucro 12 e o revestimento 24. A luva de refrigeração de impacto 70 se estende no sentido axial ao longo de uma porção do revestimento 24 a partir de uma posição 72 a jusante dos orifícios de diluição 30, com relação à direção geral de fluxo axial 74 dos gases de combustão, para uma posição 76 sobre o invólucro 12 adjacente à extremidade fechada 22. A luva 70 inclui uma pluralidade de orifícios de refrigeração de impacto 78 distribuídos circunferencialmente em torno da luva 70 e configurados e orientados de modo a direcionar o ar de combustão na passagem 26 contra a superfície externa 24a do revestimento 24 em proximidade à zona de combustão 32. O espaço 80 entre a luva 70 e o revestimento 24 compreende a região a jusante para o fluxo de ar comprimido depois de o mesmo ter atravessado a luva 70 através dos orifícios de refrigeração de impacto 78 e da superfície refrigerada com impacto24a.

Tal como se pode melhor observar na figura 1, o ar comprimido a partir da região a jusante de luva 80 é canalizado tanto em uma direção 82

] de modo a prover um ar de combustão para a zona de combustão 32 substancialmente através de uma pluralidade de furos primários 84, como também em uma direção 86 para o trajeto de ar de diluição 28, a fim de prover um ar de diluição substancialmente através das aberturas de diluição

30. Além disso, os furos primários 84 podem ser configurados com extensões de parede em forma de bico direcionadas para dentro 94a de modo a promover a penetração na zona de combustão 32. Também pode ser preferido que a região de câmara de ar 50 na extremidade "de cabeça" fechada 22 do invólucro de combustão 12 seja suprida com o ar comprimido da região de luva a jusante 80, e tal como se encontra representado na figura 1, pelo trajeto de fluxo 90. Deve-se notar na modalidade da figura 1 que o ar comprimido para o bico de jato de ar 42 é ' direcionado apenas em função do diferencial de pressão entre a câmara de ar 50 e a porção de recirculação 34 da zona de combustão 32. Nenhuma | 15 fonte de ar comprimido separada se faz necessária para o funcionamento do bico injetor 42, deste modo simplificando o sistema como um todo, embora o âmbito de aplicação da presente invenção, em seus aspectos mais amplos, não se limite a este aspecto. Mais ainda, pode ser preferível usar uma porção do ar comprimido na câmara de ar 50 para a refrigeração de impacto da porção de entrada 94 do revestimento 24. Na modalidade da figura, a porção de entrada 94 é conicamente afunilada e inclui um elemento de blindagem cônica espaçada para dentro 96. Orifícios dimensionados e direcionados de maneira adequada 98 são distribuídos em torno da porção de entrada de revestimento 94 e direcionados para a refrigeração de impacto da blindagem 96, usando o ar comprimido da câmara de ar 50. Após a refrigeração da blindagem 96, a fração do ar comprimido a partir da câmara de ar 50, ou seja, a parte não usada para o funcionamento do bico de jato de ar 42 é admitida para a região 34 da zona de combustão 32 através da entrada de revestimento 100 ao longo do trajeto de fluxo 102, para uso como ar de combustão. Pode ainda ser mais preferido que uma fração do fluxo de ar de

' diluição seja utilizada para a refrigeração de impacto de uma porção de transição do revestimento entre a zona de combustão e a zona de diluição. Na figura 1, a porção de revestimento de transição 110 é conicamente afunilada e converge na direção de fluxo 74, e é provida com uma blindagem de transição cônica espaçada para dentro 112. Uma pluralidade de orifícios de refrigeração de impacto 114 é distribuída sobre a porção de revestimento de transição 110, e os orifícios são dimensionados e direcionados para a refrigeração de impacto da blindagem de transição 112 utilizando uma fração do ar comprimido que flui na passagem de ar de diluição 28. Após a refrigeração da blindagem de transição 112, a fração de ar de diluição é admitida para a zona de diluição 36 na saída de blindagem de transição 118. Mais ainda, pode ser preferido revestir a superfície 120 da porção de revestimento porção 24a com um revestimento de barreira térmica ("TBC") a fim de manter as altas temperaturas de superfície interna de | 15 revestimento, e ao mesmo tempo evitar uma indevida perda de calor a partir da zona de combustão 32 e possíveis desvios de temperatura significativos da temperatura dos gases de combustão locais próximos da parede de revestimento com relação aos valores médios em massa da zona de combustão. O revestimento TBC também reduz a quantidade de sedimentos ede combustível não queimado sobre a superfície interna de revestimento. Uma pessoa versada na técnica será capaz de selecionar um revestimento TBC adequado, tendo em vista a presente invenção. Na modalidade ilustrada na figura 1, essencialmente todo o ar comprimido liberado através da entrada 18 passa primeiro através dos orifícios 78 da luva de impacto 70 a fim de prover uma refrigeração para a porção de revestimento 24a, e, em seguida, o mesmo é admitido para a zona de combustão 32 como "ar de combustão" ou para a zona de diluição 36 como "ar de diluição", ou seja, todo o ar, com exceção de fugas Possi- velmente inevitáveis.

Pode ser ainda mais preferido configurar o combustor 10 da modalidade da figura 1 de tal modo que, ao queimar combustíveis líquidos de baixos valores caloríficos, tal como um óleo de pirólise tendo um poder

' calorífico de cerca de 18,7 MJ/kg, cerca de 5 a 15 % do fluxo total de massa de ar comprimido a partir da entrada 18 entre na zona de combustão 32 através dos orifícios primários 84, e que cerca de 60 a 70 % entre na zona de diluição 36 através dos orifícios de diluição 30. Tal como se pode apreciar, a porção restante (-15 a 35 %) do fluxo total de massa de ar com- primido que entra na entrada de combustor 18 é usada para o funciona- mento do bico de jato de ar 42 e para a refrigeração de impacto da blinda- gem de entrada de revestimento 96 e/ou da blindagem de transição de revestimento 112. Além disso, em tal aplicação, o combustor de suporte de chama deve, de preferência, ser configurado com um valor L/D de cerca de 1,65, e um valor V/Q de cerca de 0,0029 m? - s/MJ. A taxa de fluxo de mas- sa de combustível em potência nominal em tal aplicação deverá ser de cerca ' de 0,387 kg/s e o volume da zona de combustão de cerca de 0,021 m?.

Tornar-se-á evidente para os versados na técnica que várias i 15 modificações e variações podem ser feitas no combustor de suporte de chama refrigerado com impacto da presente invenção sem se afastar dos ensinamentos contidos no presente documento. Embora modalidades sejam evidentes para os versados na técnica a partir da consideração do presente relatório descritivo e da prática do aparelho da presente invenção, pretende- seque orelatório descritivo e os exemplos sejam considerados tão-somente como exemplares, com o seu verdadeiro âmbito de aplicação sendo indicado pelas reivindicações e seus equivalentes a seguir.

Claims

' REIVINDICAÇÕES

1. Combustor de suporte de chama para a queima de com- bustíveis com baixos valores caloríficos, o combustor compreendendo: - um invólucro de modo geral cilíndrico tendo um interior, um eixo geométrico longitudinal, uma entrada anular para o recebimento de ar comprimido em uma extremidade de invólucro longitudinal, com a outra extremidade de invólucro longitudinal sendo fechada; - um revestimento de combustor de modo geral cilíndrico dis- posto coaxialmente no interior do invólucro, o revestimento e o invólucro definindo uma passagem de fluxo de modo geral anular para o ar comprimido recebido através da entrada do invólucro, um interior do revestimento definindo uma zona de combustão adjacente à extremidade de : invólucro fechada e uma zona de diluição distante da extremidade de invólucro fechada; i 15 - um conjunto de bico injetor de combustível disposto na extremidade fechada, o conjunto de bico injetor sendo suprido a partir de uma fonte de combustível que tem um valor calorífico inferior a cerca de 25 MJ/kg; - uma luva de refrigeração de impacto disposta na passagem de ar comprimido em torno da porção de revestimento que define a zona de combustão, a luva tendo uma pluralidade de furos dimensionados e configurados de modo a resfriar com impacto uma superfície externa da porção de revestimento com essencialmente todo o ar comprimido recebido na entrada de invólucro que passa através da luva; - uma pluralidade de furos primários dispostos circunferencial- mente no invólucro para a introdução de uma primeira porção do ar comprimido a partir de uma região a jusante da luva de refrigeração de impacto para a zona de combustão; - uma pluralidade de aberturas de diluição circunferencialmente — dispostas no revestimento para a introdução de uma segunda porção do ar comprimido a partir da região a jusante da luva de refrigeração de impacto para a zona de diluição,

' - em que pelo menos parte de uma porção restante do ar comprimido a partir da região a jusante da tela de refrigeração de impacto é canalizada através do conjunto de bico injetor de combustível para mistura com o combustível suprido de modo a prover uma mistura de ar/combustível direcionada para a zona de combustão, e - em que o revestimento é dimensionado de modo a apresentar uma razão L/D na faixa de 1,00 < UD < 4,00, sendo que L é um comprimento do revestimento e D é um diâmetro de revestimento, e prover, em uma potência nominal, uma razão de um volume de zona de combustão Vemm? para a taxa de fluxo de energia térmica Q em MJ/s na faixa de 0,0026 < V/Q < 0,018.

2. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivin- : dicação 1, em que 1,5 < L/D < 2,5, e em que 0,0026 < V/Q < 0,0046 mº? - S/MJ.

i 15 3. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivin- dicação 1, em que a primeira porção do ar comprimido tem 5 a 15 % de uma taxa de fluxo de massa de ar comprimido total.

4. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que a segunda porção do ar comprimido tem 60 a 70 % deumataxade fluxode massa de ar comprimido total.

5. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que o conjunto de bico injetor de combustível inclui um bico de jato de ar, e em que o conjunto de bico injetor é configurado de modo a usar uma parte da porção de ar restante do ar comprimido a fim de direcionar a mistura de ar/combustível para a zona de combustão usando um diferencial de pressão de ar comprimido entre a região a jusante da luva de refrigeração de impacto e a zona de combustão.

6. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 5, em que o conjunto de bico injetor de combustível é disposto — coaxialmente com o revestimento e inclui palhetas de redemoinho distribuídas circunferencialmente em torno de uma saída do conjunto de bico injetor a fim de induzir um redemoinho na mistura de ar/combustível

: direcionada utilizando uma outra parte da porção de ar remanescente.

7. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que o conjunto de bico injetor de combustível e o revestimento são dimensionados e configurados de modo a injetar e queimar umóleo de pirólise líquido.

8. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 7, em que o conjunto de bico injetor de combustível inclui um bico de jato de ar; em que o valor L/D é de cerca de 1,65; e em que o valor VIQ é de cerca de 0,0029 mº - s/MJ.

9. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 7, em que a fonte de combustível inclui um álcool de baixo peso misturado com o óleo de pirólise para a operação do combustor em : menos do que cerca de 60 % da potência nominal.

10. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que os furos primários têm extensões de parede em forma de bico para a zona de combustão.

11. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que uma superfície do revestimento é revestida com um revestimento TBC a fim de aumentar a temperatura da superfície interna.

12. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que o revestimento inclui uma porção de entrada afunilada adjacente a uma saída do conjunto de bico injetor de combustível, em que o revestimento inclui ainda um elemento de blindagem de entrada disposto coaxialmente dentro da e espaçado da porção de revestimento de entrada afunilada; e em que uma pluralidade de furos de refrigeração de impacto é provida na porção de revestimento afunilada dimensionada e direcionada de modo a refrigerar por impacto o elemento de blindagem de entrada utilizando o ar comprimido da região a jusante da luva.

13. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que o revestimento inclui uma porção de transição afunilada disposta entre a zona de combustão e a zona de diluição, em que o revestimento inclui ainda um elemento de blindagem de transição disposto

' coaxialmente dentro da e espaçado da porção de revestimento de transição afunilada, e no qual uma pluralidade de furos de refrigeração de impacto é provida na porção de revestimento de transição afunilada, os furos sendo dimensionados e direcionados de modo a refrigerar por impacto o elemento de blindagem de transição usando o ar comprimido da região a jusante da luva.

14. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 1, em que a luva de refrigeração de impacto se estende de uma posição sobre o revestimento a jusante dos orifícios de diluição para uma posição sobre o invólucro a montante da zona de combustão, em relação a uma direção de fluxo dos gases de combustão.

15. Motor de turbina a gás tendo o combustor de suporte de ' chama, de acordo com a reivindicação 1, operacionalmente interligado entre um compressor de ar e uma turbina a gás.

16. Combustor de suporte de chama para a queima de um combustível líquido com um baixo valor calorífico, o combustor compreendendo: - um invólucro de modo geral cilíndrico tendo um interior, um eixo geométrico longitudinal, uma entrada angular para o recebimento de ar comprimido em uma extremidade de invólucro longitudinal com a outra extremidade de invólucro longitudinal sendo fechada; - um revestimento de combustor de modo geral cilíndrico e o invólucro definindo uma passagem de fluxo de modo geral anular para o ar comprimido recebido através da entrada de invólucro, um interior do revestimento definindo uma zona de combustão adjacente à extremidade de invólucro fechada e uma zona de diluição distante da extremidade de invólucro fechada; - um conjunto de bico injetor de combustível disposto na extremidade fechada, o conjunto de bico injetor sendo suprido a partir de uma fonte de combustível líquido que tem um valor calorífico inferior a cerca de 25 MJ/Kkg, o conjunto de bico injetor sendo configurado de modo a prover uma pulverização de combustível;

' - uma luva de refrigeração de impacto disposta na passagem de ar comprimido em torno da porção de revestimento que define a zona de combustão, a luva tendo uma pluralidade de orifícios dimensionados e configurados de modo a refrigerar com impacto uma superfície externa da

— porção de revestimento com essencialmente todo o ar comprimido recebido na entrada de invólucro que passa através da luva;

- uma pluralidade de furos primários dispostos circunferen- cialmente no revestimento para a introdução de uma primeira porção do ar comprimido a partir de uma região a jusante da luva de refrigeração de impacto para a zona de combustão;

- uma pluralidade de aberturas de diluição circunferencialmente dispostas no revestimento para a introdução de uma segunda porção do ar

. comprimido a partir da região a jusante da luva de refrigeração de impacto para a zona de diluição,

' 15 - em que pelo menos parte de uma porção restante do ar comprimido da região a jusante da tela de refrigeração de impacto é canalizada através do conjunto de bico injetor de combustível de modo a se misturar com a pulverização de combustível a fim de prover uma mistura de ar/combustível direcionada para dentro da zona de combustão,

- em que o conjunto de bico injetor de combustível inclui um bico de jato de ar, e em que o conjunto de bico injetor de combustível é configurado de modo a usar uma parte da porção de ar restante do ar comprimido a fim de direcionar a mistura de ar/combustível para a zona de combustão utilizando um diferencial de pressão de ar comprimido entre a regiãoajusante da luva de refrigeração de impacto e a zona de combustão,

- em que o conjunto de bico injetor de combustível é disposto coaxialmente com o revestimento e inclui palhetas de redemoinho distri- buídas circunferencialmente em torno de uma saída do conjunto de bico injetor a fim de induzir um redemoinho na mistura de ar/combustível direcionada utilizando uma outra parte da porção de ar remanescente,

- em que o revestimento é dimensionado de modo a apresentar uma razão L/D na faixa de 1,5 < L/D < 2,5, na qual L é o comprimento do

] revestimento e D é o diâmetro do revestimento, e de modo a prover, em uma potência nominal, uma razão de um volume de zona de combustão V em m? para uma taxa de fluxo de energia térmica Q em MJ/s na faixa de 0,0026 < VIQ < 0,0046 m? - s/MJ

17. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 16, em que a primeira porção do ar comprimido tem 5 a 15% de uma taxa de fluxo de massa de ar comprimido total.

18. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivin- dicação 16, em que a segunda porção do ar comprimido tem 60 a 70 % de uma taxa de fluxo de massa de ar comprimido total.

19. Combustor de suporte de chama, de acordo com a reivindicação 16, em que o combustível líquido é um óleo de pirólise com um . valor calorífico de cerca de 7 MJ/kg, em que a razão L/D é de cerca 1:65, e em que o valor V/Q é de cerca de 0,0029 m? - s/MJ.

20. Motor de turbina a gás tendo o combustor de suporte de chama, como definido na reivindicação 16, operacionalmente interligado entre um compressor de ar e uma turbina a gás.