BR112013016987A2

BR112013016987A2 - processo de combustão distribuída e queimadores

Info

Publication number: BR112013016987A2
Application number: BR112013016987-7A
Authority: BR
Inventors: Taekyu KANG; Vivek GAUTAM; Rajeev S. PRABHAKAR; Benoit Grand; Betrand Leroux; Magnus Mortberg; Nicolas Docquier
Original assignee: L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2020-08-04
Also published as: US20150068437A1; CA2823431C; JP6022531B2; JP2014505851A; JP5996552B2; WO2012092069A3; PL2659186T3; US8915731B2; US20120171629A1; RU2570963C2; EP2659186A2; CN103547864B; RU2013135480A; CA2823431A1; US9285113B2; EP2659186B1; CN103547864A; JP2015121398A; WO2012092069A2

Abstract

PROCESSO DE COMBUSTÃO DISTRIBUÍDA E QUEIMADORES Um gravador tem um combustível / oxidante bicos e um par de lances dinâmicos espaçados em ambos os mesmos colaterias que injetar um jato de combustível e oxidante primário ao longo de um eixo de injeção de combustível, e jatos de oxidante secundário, respectivamente. Jatos de fluido de aiconamento colidir contra os jatos de oxidante secundário de ângulo fluidicamente os jatos de oxidante secundário fora do eixo de injeção de combustível. A ação da pesca afastado junto com encenação do oxidante entre as injeções oxidantes primárias e secundárias permite a realização de condições de combustão distribuídas.

Description

MÉTODO DE REALIZAR COMBUSTÃO DISTRIBUÍDA ANTECEDENTES

[001] Oxi-combustão de combustíveis é uma estratégia conhecida para aumentar a utilização de calor (eficiência térmica) em fornos industriais em relação à combustão baseada em ar. Queimadores de oxi-combustível têm temperaturas de chama superiores que aumentam a transferência de calor radiativo a partir da chama para a carga. Temperaturas de chama superiores, contudo, podem ter consequências negativas em certas circunstâncias especialmente para fornos de temperatura inferior, tal como para fusão secundária de alumínio. Devido à elevada temperatura de chama, aumenta a propensão de formação de NOx. Portanto, se N2 entrar na zona de combustão quer seja através do combustível ou devido à infiltração de ar no forno, a formação de NOx pode aumentar significativamente. Além disso, a chama de temperatura superior pode causar pontos quentes no forno ou afetar adversamente a qualidade do produto. Em certos casos como na fusão de alumínio, a temperatura de chama elevada também pode aumentar a taxa de oxidação de metal, resultando assim em perdas de metal.

[002] Para superar os problemas acima, a combustão distribuída tem sido desenvolvida como uma estratégia para realizar oxi-combustão em temperaturas inferiores, mas muito uniformes. Também chamada de combustão diluída, combustão branda ou combustão sem chama (em certas circunstâncias quando a chama não é mais visível), a idéia central dessa estratégia é a de diluir os regentes com os gases de forno (principalmente mistura de H2O e CO2) antes da combustão de modo a obter uma distribuição de temperatura inferior e mais uniforme dentro do forno. A temperatura das misturas diluídas deve ser mantida acima da temperatura de ignição para sustentar o modo sem chama. Ao contrário da interação complexa entre transporte de massa e reação química observada nos processos convencionais de combustão, os reagentes altamente diluídos tornam a combustão um processo cinético limitado mediante aumento da escala de tempo da reação de combustão. Esse processo lento de combustão se manifesta através de zonas de reação altamente distribuídas onde a temperatura de pico é baixa reduzindo assim drasticamente o NOx.

[003] Muitos propuseram queimadores para combustão distribuída.

[004] WO2004/029511 utiliza um efeito de ejetor produzido por bicos de oxigênio de um queimador para prover recirculação interna dos gases de forno. Injeção a jusante de combustível permite que oxigênio se misture com os gases do forno antes de alcançar o combustível. WO2004/029511 inclui seis tubos de fornecimento de oxigênio colocados em um círculo em torno da injeção de combustível. Os tubos de fornecimento de oxigênio preferivelmente fornecem oxigênio em velocidades supersônicas.

[005] Como com o queimador WO2004/029511, a Patente dos Estados Unidos Nº 6.007.326 se refere à combustão com baixas concentrações não apenas de combustível como de oxigênio no forno. A diluição dos reagentes é obtida com injeções espacialmente separadas dos mesmos em altas velocidades. O combustível e o oxidante podem ser pré- aquecidos até qualquer temperatura acima da temperatura ambiente.

[006] O Pedido de Patente dos Estados Unidos US 20070254251 revela um queimador projetado para um regime de combustão sem chama. O mesmo inclui várias injeções de combustível e oxidante, executando diferentes funções. Um estabilizador de chama central possível é circundado por múltiplos bicos para injetar combustível e oxidante gasoso no forno ou na zona de combustão. O mesmo pode usar ar ou oxigênio como oxidante.

[007] Alguns queimadores de combustão distribuída utilizando o oxigênio pode se basear em injeções de alta velocidade dos reagentes. As injeções de alta velocidade normalmente exigem elevadas pressões de oxigênio e gás natural para operação. Devido a esse empecilho, há uma necessidade de se obter combustão distribuída com um queimador utilizando oxigênio em pressões relativamente inferiores.

[008] Independentemente da pressão do fornecimento de oxidante, a combustão distribuída é normalmente obtida mediante injeção separada de combustível e oxidante para o forno. Qualquer um ou ambos os jatos de reagente são injetados no forno de tal modo a facilitar o arrasto dos gases de forno para dentro dos jatos, por exemplo, mediante uso de gradientes de alta velocidade, fluxos de redemoinho ou corpos abruptos. A distância entre os jatos é determinada com o objetivo de obter diluição suficiente de um ou dos dois reagentes antes de os fluxos de dois reagentes interagir/misturar um com o outro. Por exemplo, a Patente dos Estados Unidos Nº 5.961.312 revela um modelo de queimador em que a distância entre os jatos de combustível e ar, L, é dada pela equação (L/Da) X [(Va/Vo)5] > 10, onde

Da é o diâmetro do bico de ar, Va é a velocidade do ar e Vo é a velocidade unitária do ar (1 m/s). Similarmente, a Patente dos Estados Unidos Nº 6.007.326 requer uma distância de pelo menos 6 polegadas (15,24 cm) e preferivelmente de 24 polegadas (60,96 cm) entre os jatos de combustível e de oxidante para obter condições de combustão diluída para produção de NOx inferior. Essas exigências de espaçamento entre os jatos podem frequentemente tornar os queimadores proibitivamente grandes e volumosos.

[009] Algumas vezes, um ângulo de injeção diferente de zero entre os bicos de reagente também é usado para retardar a mistura dos reagentes até que eles sejam diluídos pelos gases do forno. Por exemplo, a Patente dos Estados Unidos Nº 5.772.421 revela um modelo de queimador no qual o combustível e o oxidante são descarregados de tal modo que eles inicialmente divergem um do outro, mas eventualmente se misturam dentro do forno. Contudo, a\ mistura dos jatos divergentes dependem da geometria do forno, da operação do queimador e da localização do queimador dentro do forno. Como um resultado, esses queimadores normalmente são eficazes apenas em certos fornos específicos e sob condições específicas de operação.

[0010] Outra estratégia para obter combustão distribuída é a de distribuir um dos reagentes no forno mediante uso de múltiplos bicos. O outro reagente é normalmente fornecido como um jato de alta velocidade ou de elevada ação de redemoinho para arrastar os gases de forno. Por exemplo, a Patente dos Estados Unidos Nº 6.773.256 revela um queimador no qual uma pequena quantidade de combustível é fornecida para dentro do fluxo de oxidante para obter uma chama de combustível insuficiente. O combustível restante é fornecido por intermédio de múltiplos bicos de combustível em distâncias fixas a partir da chama. Os bicos de combustível podem ser projetados para injetar o combustível em diferentes ângulos em relação à chama dependendo da graduação desejada. Tal estratégia de projeto pode resultar em um queimador relativamente grande, complexo que pode ser relativamente dispendioso em termos de fabricação e difícil de controlar.

[0011] Devido aos empecilhos descritos acima, há uma necessidade de se obter combustão distribuída com um queimador simples, compacto.

[0012] Mesmo se a compacidade do queimador não for considerada como um fator importante, e um queimador for otimizado para uma configuração de forno específica e para condições de operação específicas, quando a distância entre as injeções de combustível e oxidante é estabelecida, é possível modificar essa distância em queimadores convencionais com injeções fixadas de combustível e oxidante. Isso se torna importante se for desejável prover um modelo de queimador único capaz de queimar combustíveis gasosos, líquidos e sólidos. Isso porque diferentes combustíveis têm diferentes condições de injeção ótimas. Essa diferença entre condições ótimas de injeção existe até mesmo entre diferentes tipos de uma única classe geral de combustíveis, tal como carvão pulverizado.

[0013] Devido aos empecilhos descritos acima, há uma necessidade de se obter combustão distribuída com tipos diferentes de combustíveis com um único modelo de queimador.

[0014] Uma das condições importantes para obter combustão altamente graduada é a elevada temperatura do forno. Para manter combustão completa dentro da câmara de combustão para combustão altamente graduada, o forno deve ser pré-aquecido até acima de 800 ºC. A maioria dos queimadores altamente graduados requer um queimador de pré- aquecedor para obter as temperaturas desejadas no forno antes da graduação. Por exemplo, WO2006/031163 revela um queimador que pode ser operado em ambos os modos, de chama e graduado. Inicialmente quando o forno está frio, combustível e oxidante são injetados a partir da abertura coaxial (tubo em tubo) tendo uma chama estável. Quando a temperatura do forno atinge a temperatura de auto- inflamação de combustível, o combustível e oxidante são injetados a partir das aberturas que são separadas espacialmente entre si para ter uma combustão distribuída no interior do forno. O problema com quase todos os projetos de queimador graduado é o seu desempenho normalmente insuficiente em capacidades do queimador outra do que a capacidade de projeto nominal. Tipicamente esses queimadores operam em condições de capacidade normal, contudo, a sua eficiência de combustão e as características de emissão normalmente declinam significativamente no momento em que a capacidade do queimador é mudada de nominal para alguma outra capacidade. Tal mudança em capacidade do queimador é um cenário muito comum para a maioria dos fornos industriais.

[0015] Devido ao empecilho descrito acima, também há a necessidade de um queimador que possa obter combustão distribuída satisfatória em uma variedade de capacidades de queimador.

SUMÁRIO

[0016] É revelado um método de realizar combustão distribuída compreendendo as seguintes etapas. Combustível é injetado em um forno ao longo de um eixo de injeção de combustível a partir de um bico de combustível disposto em um bloco de queimador. Oxidante é injetado no forno a partir de um bico de oxidante principal, os bicos de oxidante de combustível e principal sendo dispostos concentricamente com relação um ao outro. O combustível e o oxidante principal são queimados no forno. Uma quantidade do oxidante injetado a partir do oxidante principal é diminuída. O primeiro e o segundo jatos do oxidante são injetados no forno a partir do primeiro e segundo lances dinâmicos dispostos em lados opostos do bico de combustível no bloco de queimador. Primeiro e segundo jatos de fluido de acionamento são injetados em ângulos em relação ao primeiro e segundo jatos de oxidante, respectivamente, de tal modo que o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são inclinados de forma fluídica no sentido contrário ao eixo de injeção de combustível.

[0017] Também é revelado um queimador para realizar combustão distribuída, compreendendo: um bloco de queimador tendo uma primeira face adaptada para estar voltada no sentido contrário a um espaço de combustão e uma segunda face adaptada para estar voltada no sentido de um espaço de combustão; um bico de combustível/oxidante se estendendo a partir da primeira face para a segunda face, o bico de combustível/oxidante compreendendo um tubo interno disposto concentricamente dentro de um tubo externo, o bico de combustível/oxidante adaptado para injetar combustível e oxidante principal dentro de um forno ao longo de um eixo de injeção de combustível; e primeiro e segundo lances dinâmicos igualmente espaçados a partir do bico de combustível/oxidante e se estendendo a partir da primeira face para a segunda face.

Cada uma de primeira lança dinâmica compreende: um corpo principal com uma extremidade de entrada adjacente à primeira face e uma extremidade terminal voltada para a segunda face; se estendendo através do corpo principal ou a partir da primeira face do bloco de queimador até a extremidade terminal de corpo principal estão um canal de injeção de oxidante secundário e um canal de injeção de fluido de acionamento, o canal de injeção de fluido de acionamento sendo disposto em um lado do canal de injeção de oxidante secundário afastado do bico de combustível/oxidante; e uma tampa disposta sobre a extremidade terminal de corpo principal, a tampa tendo uma extremidade de combinação adaptada para combinar com a extremidade terminal de corpo principal e uma extremidade terminal adjacente à segunda face, a tampa tendo ainda uma abertura na extremidade terminal de tampa que é dimensionada para corresponder a um diâmetro interno do tubo externo e é adaptada para permitir que um jato de oxidante secundário saia do canal de injeção de oxidante secundário e para fora da abertura de extremidade terminal.

A tampa é configurada para prover comunicação de fluido entre o canal de injeção de fluido de acionamento e a extremidade terminal de tampa e é adaptada para permitir que um jato de fluido de acionamento incida contra um jato de oxidante secundário a partir do canal de injeção de oxidante secundário para inclinar o jato de oxidante secundário para longe do eixo de injeção de combustível.

[0018] Também é revelado um sistema de queimador para realizar combustão distribuída compreendendo o queimador revelado acima, uma fonte de combustível em comunicação de fluido com o bico de combustível/oxidante e as lanças dinâmicas.

[0019] O método, queimador, e/ou sistema de queimador podem incluir um ou mais dos seguintes aspectos: - o combustível é gasoso. - o combustível é líquido atomizado. - o combustível é sólido pulverizado. - o combustível é carvão pulverizado. - o carvão pulverizado é fluidificado e injetado com um gás de transporte de ar ou gás de combustão reciclado. - quantidades do combustível e do oxidante injetados no forno são aumentadas enquanto que as quantidades de fluido de acionamento injetado como primeiro e segundo jatos de fluido de acionamento são aumentadas desse modo diminuindo o grau no qual o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são inclinados de forma fluídica para longe do eixo de injeção de combustível. - uma porção adicional de oxidante secundário é injetada a partir da primeira e da segunda lança de oxidante de baixa velocidade dispostas acima e abaixo do bico de combustível, respectivamente, em que a porção adicional de oxidante secundário é injetada em uma velocidade menor do que aquela da primeira e segunda lança dinâmica. - a combustão do combustível e oxidante não produz chama visível. - o combustível e o primeiro e segundo jatos de oxidante secundário são injetados paralelos um ao outro antes de ser iniciada a injeção do fluido de acionamento. - antes de ser iniciada a injeção do fluido de acionamento, o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são injetados afastados do eixo de injeção de combustível em um ângulo; e após ser iniciada a injeção do fluido de acionamento, o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são injetados afastados do eixo de injeção de combustível em um ângulo maior. - cada uma das tampas compreende ainda uma cavidade em comunicação de fluido entre o canal de injeção de fluido de acionamento respectivo e a abertura terminal de tampa; e os canais de injeção de fluido de acionamento, canais de injeção de oxidante secundário, cavidades, e aberturas terminais são configurados e adaptados de tal modo que o jato de fluido de acionamento incide contra o jato de oxidante secundário antes de o oxidante secundário sair da abertura terminal. - cada uma das tampas compreende ainda um furo que se estende entre o canal de injeção de fluido de acionamento respectivo e a extremidade terminal de tampa; e os canais de injeção de fluido de acionamento, canais de injeção de oxidante secundário, furos, e aberturas terminais, são configurados e adaptados de tal modo que o jato de fluido de acionamento se choca contra o jato de oxidante secundário após o oxidante secundário sair da abertura terminal. - cada um dos canais de injeção de oxidante secundário se estende ao longo de um eixo formando um ângulo em relação ao eixo de injeção de combustível. - cada um dos canais de injeção de oxidante secundário se estende ao longo de um eixo paralelo ao eixo de injeção de combustível. - o oxidante é oxigênio industrialmente puro.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] Para um entendimento adicional da natureza e objetivos da presente invenção, referência deve ser feita à descrição detalhada seguinte, tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais elementos semelhantes recebem os mesmos números de referência ou números de referência análogos e em que: A Figura 1A é um diagrama esquemático de uma primeira etapa de uma primeira modalidade do método inventivo em que apenas combustível principal e oxidante são injetados a partir de um bloco de queimador; A Figura 1B é um diagrama esquemático de uma segunda etapa da primeira modalidade do método inventivo em que a injeção de oxidante secundário é iniciada; A Figura 1C é um diagrama esquemático de uma terceira etapa da primeira modalidade do método inventivo em que um grau desejado de graduação do oxidante secundário é obtido; A Figura 1D é um diagrama esquemático de uma quarta etapa da primeira modalidade do método inventivo em que o oxidante secundário é inclinado para longe do eixo de injeção de combustível por intermédio de jatos de acionamento;

A Figura 2A é um diagrama esquemático de uma primeira etapa de uma segunda modalidade do método inventivo em que apenas o combustível principal e o oxidante são injetados a partir de um bloco de queimador; A Figura 2B é um diagrama esquemático de uma segunda etapa da segunda modalidade do método inventivo em que a invenção de oxidante secundário é iniciada; A Figura 2C é um diagrama esquemático de uma terceira etapa da segunda modalidade do método inventivo em que um grau desejado de graduação do oxidante secundário é obtido; A Figura 2D é um diagrama esquemático de uma quarta etapa da segunda modalidade do método inventivo em que o oxidante secundário é inclinado para longe do eixo de injeção de combustível por intermédio de jatos de acionamento; A Figura 3 é um diagrama esquemático em elevação frontal ilustrando partes ocultas de uma primeira modalidade do queimador inventivo que não inclui lanças de oxigênio de baixa velocidade; A Figura 4 é um diagrama esquemático em elevação frontal ilustrando partes ocultas de uma segunda modalidade do queimador inventivo incluindo um par de lanças de oxigênio de baixa velocidade dispostas acima e abaixo do plano em que estão situados os bicos de oxidante/combustível principal e de oxidante secundário; A Figura 5A é um diagrama esquemático isométrico de uma primeira modalidade de uma lança dinâmica ilustrando partes ocultas; A Figura 5B é uma vista em seção transversal da lança dinâmica da Figura 5A tomada ao longo da linha B-B;

A Figura 5C é uma vista em seção transversal da lança dinâmica da Figura 5A tomada ao longo da linha C-C; A Figura 5D é uma vista em seção transversal da lança dinâmica da Figura 5A tomada ao longo da linha D-D; A Figura 5E é uma vista em elevação esquemática de uma fatia longitudinal tomada a partir da lança dinâmica da Figura 5A; A Figura 6A é um diagrama esquemático isométrico de uma segunda modalidade de uma lança dinâmica ilustrando partes ocultas; A Figura 5B é uma vista em elevação esquemática de uma fatia longitudinal tomada em relação à lança dinâmica da Figura 6A.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0021] É revelado um queimador simples, compacto para combustão distribuída que é capaz de ampla distribuição de oxidante em um forno através de ação vetorial fluídica dos jatos de oxidante secundário obtidos com o uso de lanças dinâmicas. As lanças dinâmicas utilizam porções adicionais de oxidante em vez de partes mecânicas móveis para mudar as direções dos jatos injetados de oxidante secundário para longe do jato de combustível. Portanto, o oxidante é espalhado sobre um volume muito maior do que aquele obtido com os bicos de oxidante secundário tendo um eixo fixo de injeção. Mediante espalhamento do oxidante por um volume muito maior, o queimador pode ser operado em um modo de combustão distribuída exemplificado por maior temperatura do forno uniformemente assim como um máximo de temperatura de forno inferior. O modo de combustão distribuída também pode ser aperfeiçoado mediante diminuição do fluxo de oxidante principal para zero ou fluxo quase zero e simultaneamente injetando uma quantidade correspondente de oxigênio a partir dos bicos de oxidante de baixa velocidade dispostos acima e abaixo dos bicos de combustível e de oxidante.

[0022] Uma vantagem provida pelo queimador inventivo é sua adaptabilidade para injetar uma ampla variedade de combustíveis. O queimador pode injetar combustível particulado sólido, líquido ou gasoso. O combustível particulado sólido é tipicamente carvão pulverizado que é fluidificado e transportado com um gás de transporte de ar ou gás de combustão/de forno reciclado de acordo com técnicas bem conhecidas na arte. O gás de transporte tipicamente tem um teor de oxigênio de aproximadamente 5 % em volume/volume na capacidade mínima do queimador. O combustível líquido é tipicamente óleo combustível que é injetado em uma velocidade suficiente para atomizar o mesmo em uma pulverização. Técnicas para injetar óleo combustível atomizado são bem conhecidas daqueles versados na arte. O combustível gasoso é tipicamente gás natural.

[0023] Outra vantagem provida pelo queimador é o seu tamanho compacto. Queimadores de combustão altamente graduada ou distribuída, convencionais requerem amplo espaçamento entre as injeções de combustível e oxidante secundário para obter maior arrasto dos gases de forno e mistura retardada do oxidante e combustível antes de sua combustão completa. Assim, blocos de queimador convencional podem ser relativamente grandes. Embora o queimador inventivo ainda permita maior arrasto dos gases de forno e mistura retardada de combustível e oxidante, isso é realizado mediante colocação dos pontos de injeção relativamente mais próximos e inclinação dos jatos de oxidante secundário para longe do jato de combustível.

[0024] Ainda outra vantagem provida pelo queimador é a sua capacidade de adaptação às várias geometrias de forno. A geometria do forno e a capacidade do queimador podem ter um efeito sobre o grau de arrasto do gás de forno dentro do jato inclinado do oxidante secundário. Em outras palavras, se o jato é inclinado em um grau muito elevado e a parede do forno está suficientemente próxima do jato, a extensão de outro modo total na qual o gás de forno poderia ser arrastado pode ser limitada. Se a geometria do forno não limita o jato inclinado de tal maneira, então em termos gerais, quanto maior for o grau no qual o jato é inclinado, mais ele e torna diluído com os gases de forno, menor se torna a temperatura global do forno, e quanto maior se torna homogênea a temperatura do forno.

[0025] Ainda outra vantagem provida pelo queimador é a sua capacidade de obter mistura desejável de combustível e oxidante através de uma faixa relativamente ampla de capacidades de queimador. Considere o caso de um queimador de combustão distribuída que tem injeções de reagente, espacialmente separadas, cujos ângulos de injeção de reagente são fixos com relação uns aos outros. Tais modelos de queimador são orientados pela necessidade de se obter combustão distribuída em uma capacidade típica de queimador. Quando a capacidade de tal queimador convencional é diminuída de sua capacidade otimizada, as injeções de pressão relativamente inferiores dos reagentes ao longo de ângulos fixos (ou paralelos entre si) tenderão a aumentar a mistura dos reagentes com gases de forno antes da mistura uns com os outros, desse modo levando a uma chama instável.

Por outro lado, quando a capacidade de tal queimador convencional é aumentada a partir da capacidade otimizada, as injeções de pressão relativamente superior ao longo dos eixos fixos (ou paralelos entre si) tenderão a misturar menos com os gases de forno antes de os reagentes serem misturados em conjunto, desse modo causando pontos quentes na chama e no forno.

Isso é especialmente um problema para combustível particulado sólido como carvão pulverizado onde a queima total pode não ocorrer antes de as partículas de carvão, parcialmente queimadas, atingir a parede oposta do forno.

Para tratar desses problemas, mistura ótima do combustível e oxidante e arrasto ótimo dos gases de forno podem ser mantidos quando a capacidade do queimador é mudada simplesmente mediante variação do grau no qual os jatos de oxidante secundário são inclinados a partir do jato de combustível.

Na prática, arrasto de gás de forno excessivo, e instabilidade de chama excessiva em capacidades de queimador, relativamente inferiores, podem ser evitados mediante diminuição do grau no qual o jato de oxidante secundário é inclinado para longe do jato de combustível.

Além disso, a criação de pontos quentes ou impacto do carvão particulado na parede do forno antes da queima total em capacidades de queimador relativamente superiores pode ser evitada mediante diminuição do grau no qual o jato de oxidante secundário é inclinado para longe do jato de combustível.

Como o oxidante e o combustível são misturados mais cedo, combustão mais completa pode ser obtida sem impacto dos produtos de combustão sobre a parede oposta de forno.

[0026] Embora o queimador possa ser usado em uma ampla variedade de processos, a sua operação é especialmente vantajosa em processos de combustão envolvendo uma fase de fusão seguida por uma fase de refino tal como para a fusão e refino de cargas sólidas como vidro e metal.

[0027] Durante uma primeira fase (a fase de aquecimento) de operação do queimador inventivo, combustível e oxidante principal são injetados através de um bico de combustível/oxidante do tipo tubo em tubo quando um jato de um reagente envolvido pelo outro reagente para dentro da câmara de combustão (tal como um forno industrial) onde eles são queimados. Embora esse jato envolvido possa incluir um jato central de oxidante principal envolvido pelo combustível, mais tipicamente ele é um jato central de combustível envolvido por oxidante principal. Durante a fase de aquecimento, embora o oxidante secundário possa ser injetado a partir de lanças dinâmicas em lados opostos do bico de combustível/oxidante, tipicamente isso não ocorre.

[0028] A fase de aquecimento pode ser continuada até que uma temperatura de auto-inflamação do combustível e oxidante seja atingida. Para combustíveis gasosos tal como gás natural, essa é tipicamente maior do que 700 ºC ou maior do que 800 ºC.

[0029] Primeira e segunda lança dinâmica igualmente espaçadas em lados opostos do bico de combustível/oxidante fornecem o oxidante secundário. Para por fim obter a combustão distribuída, enquanto a injeção de oxidante principal a partir do bico de oxidante-combustível é reduzida, a injeção do oxidante secundário é iniciada durante uma transição da fase de aquecimento para uma segunda fase de operação (fase de combustão distribuída). Se for desejada uma mesma taxa de fluxo global de oxidante para dentro do forno, o aumento de injeção de oxidante secundário corresponderá à diminuição da injeção de oxidante primário. À medida que essa transição da fase de aquecimento para a fase de combustão distribuída é continuada, a quantidade de oxidante secundário é aumentada ainda mais e a quantidade do oxidante principal é adicionalmente diminuída. Isso continua até que uma porção desejada (isto é, graduação desejada) de oxidante esteja sendo injetada como o oxidante secundário (a partir das lanças dinâmicas) em comparação com a quantidade do oxidante principal (a partir do bico de combustível/oxidante).

[0030] Durante a transição a partir da primeira para a segunda fase, uma válvula é aberta para permitir um fluxo de fluido de acionamento através dos canais de injeção de fluido de acionamento cada um dos quais é disposto adjacente aos canais de injeção de oxidante secundário em um seu lado oposto ao bico de combustível/oxidante. O fluxo de fluido de acionamento se choca contra o fluido de oxidante secundário em um ângulo. Devido à relação angular entre o fluido de acionamento e os fluxos de oxidante secundário, os jatos de oxidante secundário são inclinados para longe do jato de combustível em comparação com os eixos iniciais ao longo dos quais os jatos de oxidante secundário foram injetados antes de iniciar a injeção de fluido de acionamento.

[0031] Opcionalmente em algum ponto entre o início e o fim da transição a partir da primeira para a segunda fase, a taxa de fluxo do oxidante principal pode ser reduzida para zero e uma quantidade correspondente do oxidante global pode ser injetada a partir de um par de lanças de baixa velocidade, uma das quais está disposta acima do bico de combustível/oxidante e a outra das quais está disposta abaixo do bico de combustível/oxidante. Se essa opção for selecionada, a velocidade dos jatos dinâmicos de oxidante secundário é tipicamente maior do que 60 m/s enquanto que a velocidade da invenção de oxidante secundário de baixa velocidade é inferior àquela dos jatos de oxidante secundário, mas tipicamente de pelo menos 5 m/s. Descobrimos que a injeção de oxidante de baixa velocidade em vez de oxidante principal permite a obtenção de combustão sem chama onde nenhuma chama visível é observada.

[0032] Na conclusão da transição a partir da fase de aquecimento para a fase de combustão distribuída, o grau desejado de inclinação dos jatos de oxidante secundário é alcançado, o grau desejado de graduação do oxigênio entre o oxidante principal e oxidante secundário é alcançado, e a injeção opcional de oxidante de baixa velocidade é realizada. Essas condições podem ser contínuas através da fase de combustão distribuída. Durante a fase de combustão distribuída, tipicamente de 90 a 95 % da quantidade global de oxidante é injetada como o oxidante secundário enquanto que apenas 10-5 % são injetados como oxidante principal. Se desejado, o grau de graduação pode ser variado de uma maneira empírica até que a chama não seja mais uma chama visível e combustão sem chama é obtida. Graus inferiores de graduação também são possíveis, dependendo do grau desejado de combustão distribuída. Adicionalmente, graus inferiores de graduação podem ser desejáveis se uma chama relativamente mais curta for necessária devido às limitações de geometria do forno.

[0033] A taxa de fluxo do fluido de acionamento é tipicamente de 1 a 20 % do fluxo total de oxidante a partir da lança dinâmica. A velocidade do fluido de acionamento tipicamente é de 100 m/s ou menos em capacidade nominal do queimador, enquanto que as velocidades de oxidante principal e combustível são tipicamente de 100 a 200 m/s e de 75 a 150 m/s, respectivamente, em capacidade nominal do queimador.

[0034] Embora o oxidante possa ser o ar, oxigênio industrialmente puro, ou ar enriquecido com oxigênio, tipicamente ele é oxigênio industrialmente puro que tem uma pureza de pelo menos 90 % (em volume). O oxidante principal compreende tipicamente de 75 a 100 % da taxa de fluxo de oxidante total do queimador durante a primeira fase, mas apenas de 0 a 10 % da taxa de fluxo de oxidante total do queimador acima da temperatura de auto-inflamação (tipicamente de 0 a 10 % da taxa de fluxo total de oxidante acima de 850 ºC) durante a segunda fase. Por outro lado, o oxidante secundário tem tipicamente uma velocidade de 75 a 200 m/s na capacidade nominal de queimador e compreende de 0 a 25 % da taxa de fluxo de oxidante total do queimador durante a primeira fase, mas compreende tanto quanto 90-100 % em temperaturas de câmaras de combustão acima da temperatura de auto-inflamação (tipicamente de 90 a 100 % da taxa de fluxo de oxidante total acima de 850 ºC) durante a segunda fase.

[0035] O fluido de acionamento pode ser uma porção adicional de oxidante, ar, ou um gás inerte tal como argônio ou gás de combustão reciclado.

[0036] Embora as lanças dinâmicas possam ser separadas do bico de combustível/oxidante por qualquer distância desejada que ainda permita a produção de uma chama estável, tipicamente, o centro de cada lança dinâmica é separado de um centro do bico de combustível/oxidante em aproximadamente seis vezes o diâmetro interno do tubo mais interno do bico de combustível/oxidante. Essa distância produz comumente um grau suficiente de mistura entre o oxidante secundário e os gases de forno.

[0037] Como os jatos são altamente turbulentos, podemos supor que a taxa de difusão do jato não é uma função do número de Reynolds Re. Portanto, um diâmetro de jato pode ser escrito como a equação (1): (r½)/(x) = 0,08468 (I) onde x é o eixo de um jato e r½ é o raio do jato no qual a velocidade axial caiu para metade de seu valor de linha central. Utilizando a equação acima, a distância onde os dois jatos se encontram pode ser calculada. A diferença de densidade entre um jato e o gás ambiente não é incluída nesse cálculo. Não obstante, esse cálculo pode ser apropriado como uma primeira aproximação. Quando um jato turbulento se desloca por uma distância x, a fórmula para a proporção de jato e taxa de fluxo de massa arrastada apresentada pode ser escrita como equação (II): Mx/Mo=0,32(ρ1/ρ2)0.5x/do onde Mo: Taxa de fluxo de massa de um jato.

Mx: Taxa de fluxo de massa integrante de arrasto até x, do: diâmetro de jato, ρ1: Densidade ambiente, e ρ2: Densidade de jato.

[0038] Se um valor de 72 mm for usado para x na equação (II), o valor de Mx/Mo é de 4,72. Isso representa a menor quantidade de diluição que um jato tem que ter. Para obter a mesma diluição para uma capacidade superior de queimador, um jato tem que se deslocar por uma distância mais longa. Para uma capacidade de queimador de dois MW, o jato tem que se deslocar por 650 mm. Isso produz uma distância entre o bico de combustível/oxidante e a lança secundária de 87 mm. Tal distância pode resultar em um tamanho de queimador que é indesejavelmente grande. Para reduzir o tamanho de tal queimador indesejavelmente grande, as lanças dinâmicas podem ser orientadas em um ligeiro ângulo (tal como 15) de afastamento a partir do eixo de injeção de combustível. Essa angulação reduz a distância entre o bico de combustível/oxidante e as lanças dinâmicas a apenas 45 mm, aproximadamente uma diminuição de quase 50 %. Desse modo, podemos manter a distância mínima (por exemplo, 650 mm) onde os dois reagentes se encontram sem aumentar o espaçamento entre o bico de combustível/oxidante e as lanças dinâmicas. Aqueles de conhecimento comum na técnica reconhecerão que os conceitos acima podem ser aplicados para se obter uma distância desejada na qual os jatos se encontram para uma determinada capacidade de queimador.

[0039] Uma primeira modalidade do processo inventivo é ilustrada nas Figuras 1A-D. Conforme mostrado melhor na Figura 1A, durante a primeira fase (por exemplo,

aquecimento) do processo de combustão, um jato principal PJ envolvido de combustível e oxidante é injetado a partir do bloco de queimador B.

A quantidade total de oxidante é injetada no jato principal PJ.

Como mostrado melhor na Figura 1B, durante a transição a partir da primeira fase (por exemplo, aquecimento) para a segunda fase (por exemplo, combustão distribuída), graduação do oxidante entre porções, primária e secundária, é iniciada mediante iniciação da injeção do oxidante secundário como jatos dinâmicos DJ ao longo dos eixos de injeção inicial A1. As linhas mais escuras do jato principal PJ indicam uma proporção relativamente maior do oxidante total em comparação com a proporção relativamente menor do oxidante total injetado, como os jatos dinâmicos DJ com linhas correspondentemente mais claras.

Conforme mostrado melhor na Figura 1C, a transição continua para o grau desejado de graduação entre os oxidantes, primário e secundário; com as linhas mais escuras dos jatos dinâmicos DJ e as linhas relativamente mais claras do jato principal PJ indicando as proporções relativamente maiores e menores do oxidante total injetado como fluxos de oxidante, secundário e primário, respectivamente.

Conforme mostrado melhor na Figura 1D, injeção dos jatos de acionamento é iniciada com o resultado de que os jatos dinâmicos DJ são injetados ao longo respectivamente dos eixos A2 que formam ângulos θ em relação aos eixos respectivos A1. Essa angulação se afastando dos jatos dinâmicos DJ do oxidante secundário a partir do eixo de injeção do jato principal PJ em conjunto com a graduação do oxidante entre os fluxos, primário e secundário, resulta em combustão distribuída.

Embora não seja ilustrado, as quantidades de oxidante injetadas como oxidante principal e secundário podem ser diminuídas e uma quantidade correspondente de oxidante pode ser injetada em velocidades relativamente inferiores a partir de duas lanças de oxidante de baixa velocidade, uma das quais é disposta acima do bico de combustível/oxidante e uma das quais é disposta abaixo do bico de combustível/oxidante.

[0040] Uma segunda modalidade do processo inventivo é ilustrada nas Figuras 2A-D. Como mostrado melhor na Figura 2A, durante a primeira fase (por exemplo, aquecimento) do processo de combustão, um jato principal PJ do jato envolvido de combustível e oxidante é injetado a partir do bloco de queimador B ao longo do eixo de injeção de combustível P1. A quantidade total de oxidante é injetada no jato principal PJ. Conforme mostrado melhor na Figura 2B, durante a transição da primeira fase (por exemplo, aquecimento) para a segunda fase (por exemplo, combustão distribuída), a graduação do oxidante entre as porções, principal e secundária, é iniciada mediante iniciação da injeção do oxidante secundário como jatos dinâmicos DJ ao longo dos eixos de injeção inicial A1. Os eixos de injeção A1 são inclinados a partir do eixo de injeção de combustível P1 mediante ângulos iniciais respectivos α1. As linhas mais escuras do jato principal PJ indicam uma proporção relativamente maior do oxidante total em comparação com a proporção relativamente menor do oxidante total injetado, como os jatos dinâmicos DJ, com linhas correspondentemente mais claras. Conforme mostrado melhor na Figura 2C, a transição continua para o grau desejado de graduação entre os oxidantes, principal e secundário; com as linhas mais escuras dos jatos dinâmicos DJ e linhas relativamente mais claras do jato principal PJ indicando as proporções relativamente maiores ou menores de oxidante total injetado como fluxos de oxidante, secundários e principais, respectivamente. Conforme mostrado melhor na Figura 2D, a injeção dos jatos de acionamento é iniciada com o resultado de que os jatos dinâmicos DJ são injetados ao longo respectivamente dos eixos A2 que formam ângulos respectivos α2 do eixo de injeção de combustível P1 onde α2 > α1. Essa angulação adicional se afastando dos jatos dinâmicos DJ a partir do eixo de injeção do jato principal PJ em conjunto com a graduação do oxidante entre fluxos, primário e secundário, resulta em combustão distribuída. Embora não ilustrado, as quantidades de oxidante injetadas como oxidante primário e secundário podem ser diminuídas e uma quantidade correspondente de oxidante pode ser injetada em velocidades relativamente inferiores a partir de duas lanças de oxidante de baixa velocidade, uma das quais é disposta acima do bico de combustível/oxidante e uma das quais é disposta abaixo do bico de combustível/oxidante.

[0041] Como melhor ilustrado na Figura 3, uma primeira modalidade de um queimador B inclui um bico de combustível/oxidante do tipo tubo em tubo FON que injeta combustível a partir do tubo interno e oxidante principal a partir do tubo externo. Um par de lanças dinâmicas DL é igualmente espaçado em lados opostos do bico de combustível/oxidante FON. Cada lança dinâmica DL inclui um canal de injeção de oxidante secundário SOIC e um canal de injeção de combustível de acionamento que se estende adjacente ao mesmo em um lado oposto àquele do bico de combustível/oxidante FON. No caso de lanças dinâmicas DL que são configuradas para injetar jatos de oxidante secundário paralelos ao jato de combustível e oxidante antes de ser iniciado o fluido de acionamento, uma distância L entre o centro da lança dinâmica DL e o centro do bico de combustível/oxidante é tipicamente de pelo menos 6 vezes o diâmetro do tubo mais interno do bico de combustível/oxidante FON. Conforme descrito acima, a distância L pode ser diminuída para um valor menor do que 6 vezes o diâmetro do tubo mais interno se as lanças dinâmicas DL forem configuradas para injetar os jatos de oxidante secundário em ângulos que se afastam do jato de combustível e oxidante primário antes de ser iniciada a injeção do fluido de acionamento.

[0042] Conforme ilustrado melhor na Figura 4, uma segunda modalidade de um queimador B é idêntica àquela da primeira modalidade da Figura 3 exceto que também inclui um par de lanças de oxidante de baixa velocidade LSOL. Uma das lanças de oxidante de baixa velocidade LSOL é disposta acima e uma delas é disposta abaixo do plano horizontal na qual está situado o bico de combustível/oxidante FON e as lanças dinâmicas DL.

[0043] Um tipo de lança dinâmica DL adequada para uso nos métodos inventivos e queimadores é mostrado nas Figuras 5A-5E. A lança dinâmica DL inclui um corpo de bico principal MB e uma tampa CP. Um canal de injeção de reagente centralmente disposto SOIC, e um canal de injeção de fluido de acionamento AFIC, se estendem através do corpo de bico principal MB. Uma tampa CP cobre a extremidade do corpo de bico principal MB que está voltada para o espaço de combustão. O oxidante secundário SO flui através do canal de injeção de oxidante secundário e é injetado a partir do mesmo. Durante a transição a partir da primeira fase (por exemplo, aquecimento) para a segunda fase (por exemplo, combustão distribuída) ou durante a segunda fase, o fluido de acionamento AF flui através do canal de injeção de fluido de acionamento AFIC. O canal de injeção de fluido de acionamento AFIC é ilustrado com linhas interrompidas nas Figuras 5A-B como é agora visível a partir da frente da lança dinâmica DL.

[0044] O terminal (voltado para o espaço de combustão) do corpo de bico principal MB é coberto com, e unido a uma tampa CP. A tampa CP tem uma abertura terminal TO alinhada com o eixo do canal de injeção de oxidante secundário SOIC. A abertura terminal TO é geralmente dimensionada para combinar com um diâmetro do canal de injeção de oxidante secundário SOIC de modo que o fluxo do oxidante secundário SO para fora do canal de injeção de oxidante secundário SOIC continua através da abertura terminal TO e para fora da lança dinâmica DL. A tampa CP inclui uma cavidade C no lado voltado para o terminal do corpo principal MB.

[0045] A cavidade se estende na direção axial da tampa CP (de a montante para a jusante) para terminar em uma superfície plana situada em um plano perpendicular ao eixo geométrico da lança dinâmica DL. Embora a parede externa OW nas Figuras 5B, 5C e 5E ilustre uma cavidade como tendo um formato geralmente circular com uma projeção triangular arredondada, a cavidade pode ter qualquer formato desde que se estenda entre a abertura terminal TO e os canais de injeção de fluido de acionamento AFIC para prover comunicação de fluido entre os mesmos.

[0046] Continuando com referência às Figuras 5A-5E, o oxidante secundário 50 flui para fora da extremidade terminal do canal de injeção de oxidante secundário SOIC e para fora da abertura terminal TO na tampa CP. Quando o fluxo do fluido de acionamento AF sai do canal de injeção de fluido de acionamento AFIC, a superfície plana da cavidade redireciona a direção do fluxo de fluido de acionamento AF de modo que ele intersecta o fluxo de oxidante secundário SO sendo injetado a partir do canal de injeção de oxidante secundário SOIC aproximadamente em um ângulo reto. Como o jato de fluido de acionamento AF intersecta o jato do oxidante secundário SO a partir do canal de injeção de oxidante secundário SOIC, o jato central de oxidante secundário SO é induzido a curvar/desviar/inclinar se afastando de seu eixo de fluxo original e para longe do eixo da injeção de combustível a partir do bico de combustível/oxidante. O ângulo de curvatura/desvio pode ser controlado mediante controle da pressão do fluido de acionamento AF.

[0047] Outro tipo de lança dinâmica DL adequada para uso nos métodos inventivos e queimadores é mostrado nas Figuras 6A-6B. A lança dinâmica DL inclui um corpo de bico principal MB e uma tampa CP. Um canal de injeção de oxidante secundário SOIC e um canal de injeção de fluido de acionamento AFIC se estendem através do corpo de bico principal MB. Uma tampa CP cobre a extremidade do corpo de bico principal MB que está voltado para o espaço de combustão. Oxidantes secundários SO fluem através do canal de injeção de oxidante secundário SOIC e é injetado a partir do mesmo. Durante a transição a partir da primeira fase (por exemplo, aquecimento) para a segunda fase (por exemplo, combustão distribuída) ou durante a segunda fase, o fluido de acionamento AF flui através do canal de injeção de fluido de acionamento AFIC. O canal de injeção de fluido de acionamento AFIC é ilustrado com linhas interrompidas nas Figuras 6A uma vez que não é visível a partir da frente da lança dinâmica DL.

[0048] O terminal (voltado para a câmara de combustão) do bico de corpo principal MB é coberto com uma tampa CP e unido à mesma. A tampa CP tem uma abertura terminal TO alinhada com o eixo do canal de injeção de oxidante secundário SOIC. A abertura terminal TO é geralmente dimensionada para combinar comum diâmetro do canal de injeção de oxidante secundário SOIC de modo que o fluxo de oxidante secundário SO para fora do canal de injeção de oxidante secundário SOIC continua através da abertura terminal TO e para fora da lança dinâmica DL. A tampa CP inclui também dois furos H perfurados através da mesma; cada um dos quais está em comunicação de fluido entre uma saída de um canal de injeção de fluido de acionamento respectivo AFIC e a face terminal da tampa CP espaçada da abertura terminal TO. Os furos H são perfurados em um ângulo em direção ao eixo do canal de injeção de oxidante secundário SOIC, mas o furo H não intersecta a abertura terminal Toda tampa CP. Assim, o oxidante secundário SO flui para fora da extremidade terminal do canal de injeção de oxidante secundário SOIC na forma de um jato através da abertura terminal TO enquanto o fluido de acionamento AF flui a partir da saída dos canais de injeção de fluido de acionamento AFIC para dentro dos furos H e sai da tampa CP na forma de um jato em um ângulo em relação ao jato do oxidante secundário SO. O jato de fluido de acionamento AF intersecta os jatos do oxidante secundário SO após ele ter saído da lança dinâmica DL. Como o jato do fluido de acionamento AF intersecta o jato do oxidante secundário SO a partir do canal de injeção de oxidante secundário SOIC, o jato central do oxidante secundário SO é induzido a ser curvo/desviado/inclinado para longe de seu eixo de fluxo original e afastado do eixo da injeção de combustível a partir do bico de combustível/oxidante. O ângulo de curvatura/desvio pode ser controlado mediante controle da pressão do fluido de acionamento AF.

[0049] Embora duas modalidades de lanças dinâmicas tenham sido descritas acima, aqueles versados na arte reconhecerão que outras técnicas conhecidas na arte adequadas para curvar, desviar, inclinar de forma fluídica um jato podem ser usadas com igual efeito no método inventivo. Por exemplo, outras técnicas adequadas incluem àquelas ensinadas no Pedido de Patente publicado dos Estados Unidos Nº US20100068666 A1, cujo conteúdo é aqui integralmente incorporado.

EXEMPLO

[0050] Um queimador inflamado por gás natural foi construído em conformidade com a modalidade da Figura 4, instalado no fundo de um forno e operado de acordo com os métodos revelados acima em capacidades de 20 kW e 25 kW. Pares térmicos foram colocados próximos à parede do forno em posições adjacentes ao teto (número 8) e piso (número 5). Três pares térmicos adicionais (números 2, 3 e 4 na ordem de superior para inferior) foram colocados em posições similares próximos à parede em intervalos de 17,75 cm entre os primeiros dois pares térmicos. Mais dois pares térmicos foram colocados diretamente acima do queimador em posições verticais similares àquelas do par térmico mais alto colocado próximo à parede (número 1) e o segundo par térmico mais alto colocado próximo à parede (número 9) para um total de sete.

[0051] Durante a operação do queimador sob condições de combustão distribuída, a temperatura do forno em cada local de par térmico foi registrada e é tabelada na Tabela 1. Conforme visto na Tabela 1, uniformidade relativamente boa de estação móvel foi observada. Adicionalmente, o queimador produziu apenas 30 ppm de nível de NOx em 20 kW e 36 ppm em kW. O nível de CO era zero. Quando as lanças de baixa velocidade foram utilizadas, nenhuma chama foi observada. Tabela 1 - Temperatura de forno (ºC) em 20 kW e 25 kW para TC n° 1 2 3 4 5 8 9 25 kW 1191 1126 1128 1005 826 1113 1274 20 kW 1097 1023 1038 917 732 985 1191

[0052] Processos e aparelho preferidos para a prática da presente invenção foram descritos. Será entendido e prontamente evidente para aqueles versados na técnica que muitas alterações e modificação podem ser feitas nas modalidades descritas acima sem se afastar da essência e escopo da presente invenção. O precedente é apenas ilustrativo e outras modalidades dos processos e aparelho integrados podem ser empregadas sem se afastar do verdadeiro escopo da invenção definido nas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de realizar combustão distribuída, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: injetar combustível em um forno ao longo de um eixo de injeção de combustível a partir de um bico de combustível disposto em um bloco de queimador, um eixo do bico de combustível sendo um bico de injeção de combustível; injetar oxidante no forno a partir de um bico de oxidante principal, os bicos de combustível e de oxidante principal sendo dispostos concentricamente com relação um ao outro; queimar o combustível e o oxidante principal no forno; injetar primeiro e segundo jatos de oxidante secundário no forno a partir da primeira e segunda lanças dinâmicas dispostas em lados opostos do bico de combustível no bloco de queimador; diminuir uma quantidade do oxidante principal injetado a partir do bico de oxidante principal enquanto uma quantidade do oxidante secundário injetado e do primeiro e segundo jatos de oxidante secundário são aumentadas; e injetar primeiro e segundo jatos de fluido de acionamento em ângulos em relação ao primeiro e segundo jatos de oxidante secundário, respectivamente, de tal modo que o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são inclinados de forma fluídica afastados do eixo de injeção de combustível.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o combustível é gasoso.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o combustível é líquido atomizado.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o combustível é sólido pulverizado.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o combustível é carvão pulverizado, o qual é fluidizado e injetado com um gás de transporte de ar ou gás de combustão reciclado.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas de: aumentar as quantidades do combustível e do oxidante principal injetados no forno; e diminuir uma quantidade do fluido de acionamento injetado como primeiro e segundo jatos de fluido de acionamento desse modo diminuindo o grau ao qual o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são inclinados de forma fluídica afastados do eixo de injeção de combustível.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de injetar uma porção adicional de oxidante secundário a partir da primeira e da segunda lanças de oxidante de baixa velocidade dispostas acima e abaixo do bico de combustível, respectivamente, em que: a porção adicional do oxidante secundário é injetada em uma velocidade menor do que aquela da primeira e da segunda lanças dinâmicas.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a combustão do combustível e do oxidante não produz chama visível.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o combustível e o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são injetados paralelos um ao outro antes de ser iniciada a injeção do fluido de acionamento.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: antes de ser iniciada a injeção do fluido de acionamento, o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são injetados afastados do eixo de injeção de combustível em um ângulo; e após ser iniciada a injeção do fluido de acionamento, o primeiro e o segundo jatos de oxidante secundário são injetados afastados do eixo de injeção de combustível em um ângulo maior.