BRPI0706216B1

BRPI0706216B1 - methods for precipitating and sustaining flameless combustion and for converting conventional combustion to flameless combustion, and apparatus and system for precipitating and maintaining flammable combustion

Info

Publication number: BRPI0706216B1
Application number: BRPI0706216A
Authority: BR
Inventors: l gibson Robert; C Gibson William
Original assignee: Petro Chem Dev Co Inc
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2007-01-03
Publication date: 2019-09-03
Also published as: WO2007081687A3; TW200732599A; BRPI0706216A2; US20070269755A2; KR101477519B1; CN101389905A; EP1971803A4; CN101389905B; WO2007081687A2; TWI416050B; EP1971803A2; US20070154855A1; JP2009522537A; KR20080086533A; JP5074421B2; CA2633753A1

Abstract

metodos para precipitar e sustentar combustão sem chama e para converter combustão convencional para combustão sem chama, e, aparelho e sistema para precipitar e manter combustão sem chama. um sistema, aparelho e método, pelos quais combustão sem chama é precipitada e mantida em uma câmara de combustão tendo uma superficie que é ou convexa, côncava, retilínea ou qualquer combinação das mesmas sem a necessidade de catalisadores ou oxidantes de alta temperatura. o aparelho permite que a câmara de combustão opere em um modo de combustão convencional e um modo de combustão sem chama. o método provê ar quente e gás combustível para que ambos sejam inseridos antes de sua mistura enquanto suas temperaturas de mistura estão dentro da faixa de 537,80<198>c (10000<198>f) a 760,00<198>c (14000<198>f). o ar quente inerte e o gás combustível inerte fluem lado a lado ao longo da superficie interna da câmara de modo que os dois gases se misturam mais uniformemente, permitindo assim combustão sem chama a menores temperaturas, resultando em baixas emissões de no~x~.methods for precipitating and sustaining flameless combustion and for converting conventional combustion to flameless combustion, and apparatus and system for precipitating and maintaining flameless combustion. a system, apparatus and method by which flammable combustion is precipitated and maintained in a combustion chamber having a surface that is either convex, concave, rectilinear or any combination thereof without the need for high temperature catalysts or oxidizers. The apparatus allows the combustion chamber to operate in a conventional combustion mode and a flameless combustion mode. The method provides hot air and combustible gas for both to be inserted prior to mixing while their mixing temperatures are within the range of 537.80 <198> c (10000 <198> f) to 760.00 <198> c ( 14000 (f). Inert hot air and inert combustible gas flow side by side along the inner surface of the chamber so that the two gases mix more evenly, thus allowing flameless combustion at lower temperatures, resulting in low NOx emissions.

Description

“MÉTODOS PARA PRECIPITAR E SUSTENTAR COMBUSTÃO SEM CHAMA E PARA CONVERTER COMBUSTÃO CONVENCIONAL PARA COMBUSTÃO SEM CHAMA, E, APARELHO E SISTEMA PARA PRECIPITAR E MANTER COMBUSTÃO SEM CHAMA”"METHODS TO PRECIPITATE AND SUPPORT COMBUSTION WITHOUT FLAME AND TO CONVERT CONVENTIONAL COMBUSTION TO COMBUSTION WITHOUT FLAME, AND, APPARATUS AND SYSTEM TO PRECIPITATE AND MAINTAIN COMBUSTION WITHOUT FLAME"

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [0001] Este pedido reivindica prioridade ao Pedido de Patente US N^o 11/325.979, depositado em 5 de janeiro de 2006.CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS [0001] This application claims priority to US Patent Application No. 11 / 325,979, filed on January 5 , 2006.

DECLARAÇÃO DE PESQUISA/DESENVOLVIMENTO PATROCINADO PELO GOVERNO FEDERAL [0002] Não aplicável.DECLARATION OF RESEARCH / DEVELOPMENT SPONSORED BY THE FEDERAL GOVERNMENT [0002] Not applicable.

OS NOMES DAS PARTES A ACORDO CONJUNTO DE PESQUISA [0003] Não aplicável.THE NAMES OF THE PARTIES TO THE JOINT RESEARCH AGREEMENT [0003] Not applicable.

REFERÊNCIA A LISTAGEM DE SEQÜÊNCIA [0004] Não aplicável.SEQUENCE LISTING REFERENCE [0004] Not applicable.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [0005] A presente invenção refere-se geralmente a um sistema, aparelho e método para combustão espontânea. Mais especificamente, a presente invenção revela um sistema, aparelho e método, pelos quais combustão sem chama pode ser precipitada e mantida em uma câmara de combustão de qualquer formato na ausência de catalisador ou oxidantes de alta temperatura. A presente invenção pode ser usada para uma variedade de aplicações incluindo, mas não limitadas a, aquecimento de um edifício, caldeiras residenciais, caldeiras comerciais, caldeiras industriais, suprimento de calor para reação de fracionamento ou catalítica, e qualquer coisa que requer um processo de aquecimento.BACKGROUND OF THE INVENTION [0005] The present invention generally relates to a system, apparatus and method for spontaneous combustion. More specifically, the present invention discloses a system, apparatus and method, by which flameless combustion can be precipitated and maintained in a combustion chamber of any shape in the absence of catalyst or high temperature oxidants. The present invention can be used for a variety of applications including, but not limited to, building heating, residential boilers, commercial boilers, industrial boilers, heat supply for fractionation or catalytic reaction, and anything that requires a heating process. heating.

[0006] Fornos convencionais e aquecedores industriais operam em temperaturas de chama suficientemente altas, aproximadamente 2093,3°C (3800°F), que causam com que grandes quantidades de óxidos nitrosos, algumas vezes referidos como NOx, se formem. Um sistema de combustão térmica da técnica contemporânea tipicamente opera por meio do contato entre combustível e ar, criando uma camada limite, com uma fonte de ignição, a qual inflama esta mistura de modo que ela[0006] Conventional ovens and industrial heaters operate at sufficiently high flame temperatures, approximately 2093.3 ° C (3800 ° F), which cause large amounts of nitrous oxides, sometimes referred to as NOx, to form. A thermal combustion system of contemporary technique typically operates through the contact between fuel and air, creating a boundary layer, with an ignition source, which ignites this mixture so that it

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 11/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 11/55

2/27 continue a queimar. O ar é rico em moléculas de oxigênio e nitrogênio, enquanto o combustível é rico em hidrogênio e moléculas de carbono. Na camada limite, essas moléculas estão, todas, se movendo em torno aleatoriamente. Uma vez quando a temperatura na camada limite atinge a temperatura de auto-ignição ou com a assistência de uma fonte de ignição, ocorre combustão. Durante a combustão, as moléculas de hidrogênio se combinam com as moléculas de oxigênio para formar água e liberar energia. Adicionalmente, as moléculas de carbono se combinam com as moléculas de oxigênio para formar dióxido de carbono e liberar energia. Uma vez quando a combustão ocorre, as temperaturas de chama dentro da camada limite se elevam para até aproximadamente 2093,3°C (3800°F) porque essas moléculas estão estreitamente empacotadas no volume e ocorre uma alta liberação de energia por volume de gás. Uma chama visível é a resultante de fracionamento de carbono nessas elevadas temperaturas. Esta temperatura de chama de 2093,3°C (3800°F) é inerente com combustão convencional e resulta em elevadas Formações de NO_x. Emissões de NOx são criadas durante a combustão com temperaturas acima de em torno de 1204,4°C (2200°F). Infelizmente, os sistemas de combustão térmica da técnica contemporânea formam grandes quantidades de emissões de NO_x, tipicamente na faixa de 50 a 60 ppm. Assim, existe uma necessidade na indústria de reduzir formações de NOx durante o processo de combustão, que é um dos objetivos da presente invenção.2/27 continue to burn. Air is rich in oxygen and nitrogen molecules, while fuel is rich in hydrogen and carbon molecules. In the boundary layer, these molecules are all moving around at random. Once the temperature in the boundary layer reaches the auto-ignition temperature or with the assistance of an ignition source, combustion occurs. During combustion, hydrogen molecules combine with oxygen molecules to form water and release energy. In addition, carbon molecules combine with oxygen molecules to form carbon dioxide and release energy. Once when combustion occurs, flame temperatures within the boundary layer rise to approximately 2093.3 ° C (3800 ° F) because these molecules are tightly packaged in the volume and a high release of energy per volume of gas occurs. A visible flame is the result of carbon fractionation at these high temperatures. This 2093.3 ° C (3800 ° F) flame temperature is inherent with conventional combustion and results in high NO _x Formations. NOx emissions are created during combustion with temperatures above 1204.4 ° C (2200 ° F). Unfortunately, the thermal combustion systems of contemporary technique form large amounts of NO _x emissions, typically in the range of 50 to 60 ppm. Thus, there is a need in the industry to reduce NOx formations during the combustion process, which is one of the objectives of the present invention.

[0007] Aquecedores industriais são bem conhecidos e representados na técnica contemporânea. A ciência e prática de combustão sem chama é igualmente bem conhecida e apreciada por aqueles especializados na técnica. Para reduzir formações de NOx durante a combustão, a combustão sem chama pode ser usada porque a combustão ocorreria em temperaturas menores que 1204,4°C (2200°F). Na técnica anterior com respeito à combustão sem chama, a Patente U.S. 6,796,789, concedida a Gibson et al. Em 28 de setembro de 2004, ensina uma combinação de combustão sem chama dentro de um aquecedor essencialmente oval para facilitar elevadas taxas de recirculação de gás residual quente, gás combustível e ar dentro da seção irradiante do aquecedor para atingir e manter combustão sem chama.[0007] Industrial heaters are well known and represented in contemporary technique. The science and practice of flameless combustion is equally well known and appreciated by those skilled in the art. To reduce NOx formations during combustion, flameless combustion can be used because combustion would occur at temperatures below 1204.4 ° C (2200 ° F). In the prior art with respect to flameless combustion, U.S. Patent 6,796,789, issued to Gibson et al. On September 28, 2004, it teaches a combination of flameless combustion inside an essentially oval heater to facilitate high rates of recirculation of hot waste gas, fuel gas and air within the radiating section of the heater to achieve and maintain flameless combustion.

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 12/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 12/55

3/27 [0008] A técnica anterior tem um uso limitado na medida em que ela requer que a câmara seja essencialmente oval, uma vez que a invenção depende do controle da mistura da corrente de ar e corrente de combustível através de princípios centrífugos, e também que o gás residual tem que ser recirculado a altas taxas de recirculação que somente são possíveis em um espaço fechado oval. A técnica anterior ensina que o ar, gás combustível e gás residual são posicionados ao longo de um limite muito estreito ao longo da parede da câmara, em que o gás residual é posicionado no topo do gás combustível o qual é posicionado no topo da corrente de ar. O gás residual se mistura com o gás combustível, formando gás combustível inerte, o qual, então, se mistura com o ar, de acordo com princípios centrífugos. Uma vez que cada dos gases é posicionado no topo do outro, pontos quentes ocorrem dentro da câmara de combustão essencialmente oval, próximo às áreas de curvatura da câmara de combustão. Esses pontos quentes podem elevar a temperatura nesta área para acima de 1204,4°C (2200°F), aumentando assim as quantidades de emissão de NOx que são formadas.3/27 [0008] The prior art has limited use in that it requires the chamber to be essentially oval, since the invention depends on controlling the mixture of airflow and fuel flow through centrifugal principles, and also that the residual gas has to be recirculated at high rates of recirculation that are only possible in an oval closed space. The prior art teaches that air, fuel gas and waste gas are positioned along a very narrow limit along the wall of the chamber, where the waste gas is positioned on top of the fuel gas which is positioned on top of the flow stream. air. The residual gas mixes with the fuel gas, forming inert fuel gas, which then mixes with the air, according to centrifugal principles. Since each of the gases is positioned on top of the other, hot spots occur within the essentially oval combustion chamber, close to the curvature areas of the combustion chamber. These hot spots can raise the temperature in this area to above 1204.4 ° C (2200 ° F), thereby increasing the amounts of NOx emissions that are formed.

[0009] O que estava faltando, todavia, até a presente invenção, e o que a indústria há muito tem almejado, é uma câmara de combustão que pode precipitar e manter combustão sem chama ao longo de qualquer um formato de superfície quer a superfície seja convexa, côncava, quer retilínea, ou uma combinação de qualquer desses formatos de superfície. Adicionalmente, a indústria tem também almejado flexibilidade na fonte do gás residual, quer ela seja externa ou interna. Finalmente, a indústria tem também desejado uma câmara de combustão sem chama, capaz de executar a combustão com a mínima quantidade de emissões de NOx, a qual pode ser atingida com mistura melhor, mais uniforme, dos gases. Esta uniforme mistura pode ser atingida com a presente invenção por meio de primeiro inertizar tanto o ar quanto o gás combustível e, então, permitir que os dois gases, posicionados lado ao lado um ao outro, se difundam um no outro, eliminando assim a criação de pontos quentes e reduzindo formações de NOx dentro da câmara de combustão.[0009] What was missing, however, until the present invention, and what the industry has long been aiming for, is a combustion chamber that can precipitate and maintain flameless combustion across any surface shape whether the surface is convex, concave, either straight, or a combination of any of these surface shapes. In addition, the industry has also sought flexibility in the source of the residual gas, whether external or internal. Finally, the industry has also wanted a flameless combustion chamber, capable of combustion with the minimum amount of NOx emissions, which can be achieved with a better, more uniform mixture of gases. This uniform mixture can be achieved with the present invention by first inerting both the air and the combustible gas and then allowing the two gases, positioned side by side to each other, to diffuse into each other, thus eliminating the creation of hot spots and reducing NOx formations within the combustion chamber.

[0010] A presente invenção é capaz de usar uma câmara de combustão sem chama tendo um formato de superfície interna que é convexo, côncavo, retilíneo ou[0010] The present invention is capable of using a flameless combustion chamber having an internal surface shape that is convex, concave, rectilinear or

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 13/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 13/55

4/27 uma combinação de quaisquer desses formatos de superfície, porque ela usa os princípios ensinados pelo Efeito de Coanda. Os princípios ensinados pelo Efeito de Coanda também permitem à presente invenção utilizar um método de mistura dos gases mais eficiente, de modo que não ocorrem formações de pontos quentes ao longo da superfície de parede interna da câmara de combustão.4/27 a combination of any of these surface shapes, because it uses the principles taught by the Coanda Effect. The principles taught by the Coanda Effect also allow the present invention to use a more efficient gas mixing method, so that hot spot formation does not occur along the internal wall surface of the combustion chamber.

[0011] O Efeito de Coanda foi descoberto em 1930 pelo aerodinamicista romeno Henri-Marie Coanda. O Efeito de Coanda, ou o efeito de fixação em parede, é a tendência de um fluido móvel, quer seja líquido ou gás, de se auto fixar em uma superfície e fluir ao longo dela. Quando um fluido se move através de uma superfície, certa quantidade de atrito (chamado atrito superficial) ocorre entre o fluido e a superfície, o qual tende a reduzir a velocidade do fluido em movimento. Esta resistência ao fluxo de fluido empurra o fluido rumo à superfície, causando com que ela adira à superfície. Assim, um fluido que emerge a partir de um bocal tende a seguir uma superfície curva próxima, até mesmo até o ponto de encurvamento em torno dos cantos, se a curvatura da superfície ou o ângulo que a superfície faz com a corrente não for demasiadamente agudo. Por exemplo, o Efeito de Coanda em ação é mostrado quando se faz contato com a parte traseira de uma colher com uma corrente de água correndo livremente para fora de uma torneira. Neste exemplo, a corrente de água se defletirá a partir da vertical a fim de correr sobre a parte traseira da colher. Assim, o Efeito de Coanda permite que os gases, combustível inerte e ar inerte, se fixem à parede de superfície interna da câmara de combustão para se misturarem e difundirem mais uniformemente que na técnica anterior porque os gases estarão se misturando lado a lado um com o outro, em contraste com a partir de um no topo do outro. Conseqüentemente, quando da mistura lado a lado, não estarão presentes forças centrífugas que atuam sobre a mistura para causar formações de pontos quentes ao longo da parede de superfície interna da câmara de combustão.[0011] The Coanda Effect was discovered in 1930 by the Romanian aerodynamicist Henri-Marie Coanda. The Coanda Effect, or the effect of fixing on a wall, is the tendency of a mobile fluid, whether liquid or gas, to fix itself on a surface and flow along it. When a fluid moves across a surface, a certain amount of friction (called surface friction) occurs between the fluid and the surface, which tends to slow the fluid in motion. This resistance to fluid flow pushes the fluid towards the surface, causing it to stick to the surface. Thus, a fluid that emerges from a nozzle tends to follow a nearby curved surface, even to the point of curving around the corners, if the curvature of the surface or the angle the surface makes with the chain is not too acute . For example, the Coanda Effect in action is shown when making contact with the back of a spoon with a stream of water running freely out of a tap. In this example, the water stream will deflect from the vertical in order to run over the back of the spoon. Thus, the Coanda Effect allows the gases, inert fuel and inert air, to be attached to the internal surface wall of the combustion chamber to mix and diffuse more evenly than in the prior art because the gases will be mixing side by side with each other. the other, in contrast to one on top of the other. Consequently, when mixing side by side, there will be no centrifugal forces acting on the mixture to cause hot spot formation along the internal surface wall of the combustion chamber.

[0012] É, por conseguinte, um objetivo da presente invenção revelar e reivindicar um sistema, aparelho e método, de combustão sem chama na ausência do uso de catalisadores ou oxidantes de alta temperatura.[0012] It is, therefore, an objective of the present invention to reveal and claim a flammable combustion system, apparatus and method in the absence of the use of high temperature catalysts or oxidants.

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 14/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 14/55

5/27 [0013] É outro objetivo da presente invenção revelar e reivindicar um sistema, aparelho e método para atingir combustão sem chama com ar ou outros oxidantes similarmente inertizados em uma temperatura de mistura entre em torno de 537,8°C (537,8°C (1000^QF)) a em torno de 760,0°C (1400°F), com uma temperatura preferida de em torno de 676,6°C (1250°F).5/27 [0013] It is another objective of the present invention to reveal and claim a system, apparatus and method for achieving flameless combustion with air or other similarly inerted oxidants at a mixing temperature of around 537.8 ° C (537, 8 ° C (1000 ^Q F)) to around 760.0 ° C (1400 ° F), with a preferred temperature of around 676.6 ° C (1250 ° F).

[0014] É ainda outro objetivo da presente invenção revelar e reivindicar um sistema, aparelho e método para atingir combustão sem chama na ausência da necessidade de catalisador ou estabilizadores de chama.[0014] It is yet another objective of the present invention to reveal and claim a system, apparatus and method for achieving flameless combustion in the absence of the need for catalyst or flame stabilizers.

[0015] É ainda outro objetivo da presente invenção revelar e reivindicar um aparelho aquecedor/queimador integrado. Quando usado aqui, o termo aquecedor é definido como um espaço fechado revestido com refratário contendo uma serpentina de resfriamento por transferência de calor e o termo queimador é definido como um dispositivo de dosagem para gás combustível, ar e gás residual.[0015] It is yet another objective of the present invention to reveal and claim an integrated heater / burner apparatus. When used here, the term heater is defined as a closed space lined with a refractory containing a heat transfer cooling coil and the term burner is defined as a metering device for combustible gas, air and waste gas.

[0016] É ainda outro objetivo da presente invenção revelar e reivindicar um sistema, aparelho e método de inertizar o ar e inertizar o gás combustível antes do ar inerte se misturar com o gás combustível inerte para causar combustão.[0016] It is yet another objective of the present invention to reveal and claim a system, apparatus and method of inerting the air and inerting the combustible gas before the inert air mixes with the inert combustible gas to cause combustion.

[0017] Outro objetivo da presente invenção é revelar e reivindicar um aparelho que incorpora uma câmara de combustão que é capaz de ter um formato de parede de superfície interna que é convexo, côncavo, retilíneo ou qualquer combinação dos mesmos e ainda atingir combustão sem chama com o meio de controle da taxa de difusão entre o gás inerte e o gás combustível inerte.[0017] Another objective of the present invention is to reveal and claim an apparatus that incorporates a combustion chamber that is capable of having an internal surface wall format that is convex, concave, rectilinear or any combination thereof and still achieve flameless combustion with the means of controlling the diffusion rate between inert gas and inert fuel gas.

[0018] Outro objetivo da presente invenção é eliminar pontos frios e quentes, associados com câmaras de combustão da técnica anterior.[0018] Another objective of the present invention is to eliminate cold and hot spots, associated with combustion chambers of the prior art.

[0019] Outro objetivo da presente invenção é introduzir um sistema, aparelho e método, pelos quais combustão muito uniforme e mais fria pode ser precipitada, criando assim baixas emissões de No_x, medidas em torno de 3 a 5 ppm.[0019] Another objective of the present invention is to introduce a system, apparatus and method, by which very uniform and colder combustion can be precipitated, thus creating low No _x emissions, measured around 3 to 5 ppm.

[0020] Ainda outro objetivo da presente invenção é prover a combustão completa em temperaturas muito uniformes e controladas, eliminando emissões de CO.[0020] Yet another objective of the present invention is to provide complete combustion at very uniform and controlled temperatures, eliminating CO emissions.

[0021] Ainda outro objetivo da presente invenção é aumentar eficiência radiante para reduzir consumo de combustível, que então reduzirá emissões de CO₂ e gás de[0021] Yet another objective of the present invention is to increase radiant efficiency to reduce fuel consumption, which will then reduce emissions of CO ₂ and greenhouse gas.

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 15/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 15/55

6/27 estufa.6/27 greenhouse.

[0022] Outro objetivo da presente invenção é usar telas de malha de metal nobre sobre os dutos de descarga de gás para reduzir ainda mais as emissões de NOx.[0022] Another objective of the present invention is to use noble metal mesh screens over the gas discharge ducts to further reduce NOx emissions.

[0023] Será aparente para uma pessoa especializada na técnica que as matérias reivindicadas como um todo, incluindo a estrutura do aparelho, e da cooperação dos elementos do aparelho, se combinam para resultar em vantagens e utilidades inesperadas da presente invenção. As vantagens e objetivos da presente invenção e características de tal sistema, aparelho, e método, de combustão sem chama se tornará aparente para aqueles especializados na técnica quando lidas em conjunção com a descrição acompanhante, descrição das figuras, e reivindicações anexas. BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0024] Um método para precipitar e manter combustão sem chama dentro de uma câmara de combustão de um aparelho aquecedor/queimador integrado compreendendo as etapas de (a) prover uma câmara de combustão, tendo um formato de superfície lateral interna em comunicação com pelo menos um bocal de injeção de ar quente, o pelo menos um bocal de injeção de ar quente em outra comunicação com uma fonte de ar quente externa à câmara de combustão; (b) prover pelo menos um bico de gás combustível, a pelo menos um bico de gás combustível introduzir um gás combustível, o gás combustível em comunicação com uma fonte de gás combustível e a câmara de combustão; (c) introduzir ar quente na câmara de combustão através do pelo menos um bocal de injeção de ar quente; (d) prover gás residual ao interior da câmara de combustão; (e) introduzir gás combustível na câmara de combustão; (f) inertizar o gás combustível com o gás residual; (g) inertizar o ar quente com o gás residual; e (h) difundir o gás combustível inertizado com o ar quente inertizado em um compósito molecular, em que o compósito molecular tem uma temperatura de mistura, onde a temperatura de mistura está em uma faixa de 537,8°C (537,8°C (1000°F)) a 760,0°C (1400°F).[0023] It will be apparent to a person skilled in the art that the claimed materials as a whole, including the structure of the apparatus, and the cooperation of the elements of the apparatus, combine to result in unexpected advantages and uses of the present invention. The advantages and objectives of the present invention and characteristics of such a flameless combustion system, apparatus, and method will become apparent to those skilled in the art when read in conjunction with the accompanying description, description of the figures, and attached claims. BRIEF SUMMARY OF THE INVENTION [0024] A method for precipitating and maintaining flameless combustion within a combustion chamber of an integrated heater / burner comprising the steps of (a) providing a combustion chamber, having an internal lateral surface shape in communication with at least one hot air injection nozzle, the at least one hot air injection nozzle in another communication with a hot air source external to the combustion chamber; (b) providing at least one combustible gas nozzle, at least one combustible gas nozzle introducing a combustible gas, the combustible gas in communication with a combustible gas source and the combustion chamber; (c) introducing hot air into the combustion chamber through at least one hot air injection nozzle; (d) supplying residual gas to the interior of the combustion chamber; (e) introducing combustible gas into the combustion chamber; (f) inerting the combustible gas with the residual gas; (g) inerting the hot air with the residual gas; and (h) diffusing the inertized fuel gas with the inertized hot air in a molecular composite, where the molecular composite has a mixing temperature, where the mixing temperature is in the range of 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) to 760.0 ° C (1400 ° F).

[0025] Um método para converter combustão convencional para combustão sem chama dentro de uma câmara de combustão de um aparelho aquecedor/queimador integrado compreendendo as etapas de (a) prover uma câmara de combustão, tendo[0025] A method for converting conventional combustion to flameless combustion inside a combustion chamber of an integrated heater / burner comprising the steps of (a) providing a combustion chamber, having

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 16/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 16/55

7/27 um formato de superfície lateral interna, em comunicação com pelo menos um bocal de injeção de ar quente, o pelo menos um bocal de injeção de ar quente em outra comunicação com uma fonte de ar quente externa à câmara de combustão; (b) prover pelo menos um queimador posicionado sobre o formato de superfície lateral interna da câmara de combustão, compreendendo (i) um bocal de injeção de ar ambiente para suprir ar ambiente ao interior da câmara de combustão durante modo de combustão convencional, o bocal de injeção de ar ambiente em comunicação com o formato de superfície lateral interna, o bocal de injeção de ar ambiente em outra comunicação com uma válvula de suprimento de ar ambiente externa à câmara de combustão; (ii) um duto de exaustão em comunicação com o formato de superfície lateral interna, pelo qual pressão interna da câmara de combustão pode ser equalizada; (iii) um venturi em comunicação com o duto de exaustão e em outra comunicação com o bocal de injeção de ar ambiente, em que o venturi desloca-se através do interior do bocal de injeção de ar ambiente; (iv) um bico de gás combustível dentro do duto de exaustão, o bico de gás combustível em comunicação com uma fonte de gás combustível e a entrada do venturi; (v) um bico de gás piloto em comunicação com uma fonte de gás piloto e a saída do bocal de injeção de ar ambiente; (c) introduzir ar ambiente na câmara de combustão através do bocal de injeção de ar ambiente; (d) prover gás residual ao interior da câmara de combustão: (e) dosar e fornecer gás combustível para a câmara de combustão através do bico de gás combustível; (f) inertizar o gás combustível; (g) acender uma chama no pelo menos um queimador para iniciar combustão convencional; (h) atuar a válvula de suprimento de ar ambiente para reduzir o fluxo de ar ambiente através do pelo menos um bocal de injeção de ar ambiente enquanto simultaneamente introduz ar quente no pelo menos um bocal de injeção de ar quente, em que a redução de fluxo de ar ambiente é substancialmente igual ao aumento em fluxo de ar quente; (i) inertizar o ar quente com o gás residual; (j) ainda atuar a válvula de suprimento de ar ambiente até que a válvula de suprimento de ar ambiente seja completamente fechada, resultando em a câmara de combustão operar no modo de combustão sem chama de 100 por cento; e (k) continuar a dosar gás combustível7/27 an internal lateral surface shape, in communication with at least one hot air injection nozzle, the at least one hot air injection nozzle in other communication with a hot air source external to the combustion chamber; (b) providing at least one burner positioned on the internal side surface shape of the combustion chamber, comprising (i) an ambient air injection nozzle to supply ambient air to the interior of the combustion chamber during conventional combustion mode, the nozzle of ambient air injection in communication with the internal side surface format, the ambient air injection nozzle in other communication with an ambient air supply valve external to the combustion chamber; (ii) an exhaust duct in communication with the shape of the internal lateral surface, by which the internal pressure of the combustion chamber can be equalized; (iii) a venturi in communication with the exhaust duct and in other communication with the ambient air injection nozzle, in which the venturi moves through the interior of the ambient air injection nozzle; (iv) a combustible gas nozzle inside the exhaust duct, the combustible gas nozzle in communication with a combustible gas source and the venturi inlet; (v) a pilot gas nozzle in communication with a pilot gas source and the outlet of the ambient air injection nozzle; (c) introducing ambient air into the combustion chamber through the ambient air injection nozzle; (d) supplying residual gas inside the combustion chamber: (e) dosing and supplying combustible gas to the combustion chamber through the fuel nozzle; (f) inerting the fuel gas; (g) lighting a flame in at least one burner to start conventional combustion; (h) actuating the ambient air supply valve to reduce the flow of ambient air through at least one nozzle of ambient air while simultaneously introducing hot air into at least one nozzle of hot air, in which the reduction of ambient air flow is substantially equal to the increase in hot air flow; (i) inerting the hot air with the residual gas; (j) still act on the ambient air supply valve until the ambient air supply valve is completely closed, resulting in the combustion chamber operating in 100 percent flameless combustion mode; and (k) continue to dose fuel gas

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 17/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 17/55

8/27 inertizado, ar quente inertizado e gás residual de modo que o ar quente inertizado e o gás combustível inertizado se difundem em um compósito molecular e atingem ou excedem a temperatura de auto-ignição do compósito molecular, em que o ar quente inertizado e o gás combustível inertizado têm uma temperatura de mistura, em que a temperatura de mistura está em uma faixa de 537,8°C (537,8°C (1000°F)) a 760,0°C (1400°F). Esta faixa de temperatura de mistura mantém a combustão sem chama. [0026] Um aquecedor/queimador industrial integrado para precipitar e manter combustão sem chama compreendendo (a) uma câmara de combustão tendo um lado superior, um lado inferior e um formato de superfície lateral interna; (b) pelo menos um queimador posicionado sobre o formato de superfície lateral interna da câmara de combustão, compreendendo (i) um bocal de injeção de ar ambiente para suprir ar ambiente ao interior da câmara de combustão durante modo de combustão convencional, o bocal de injeção de ar ambiente em comunicação com o formato de superfície lateral interna; (ii) um duto de exaustão em comunicação com o formato de superfície lateral interna; (iii) um venturi em comunicação com o duto de exaustão e em outra comunicação com o bocal de injeção de ar ambiente; (iv) um bico de gás combustível dentro do duto de exaustão; (v) um bico de gás piloto posicionada sobre o formato de superfície lateral interna da câmara de combustão, e (c) pelo menos um bocal de injeção de ar quente para suprir ar quente à câmara de combustão durante o modo de combustão sem chama, o pelo menos um bocal de injeção de ar quente em comunicação com o formato de superfície lateral interna, o pelo menos um bocal de injeção de ar quente em outra comunicação com um préaquecedor de ar externo à câmara de combustão.8/27 inertized, hot inerted air and residual gas so that hot inerted air and inerted combustible gas diffuse into a molecular composite and reach or exceed the auto-ignition temperature of the molecular composite, in which hot inertized air and the inertized fuel gas has a mixing temperature, where the mixing temperature is in the range of 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) to 760.0 ° C (1400 ° F). This mixing temperature range maintains combustion without flame. [0026] An integrated industrial heater / burner to precipitate and maintain flameless combustion comprising (a) a combustion chamber having an upper side, a lower side and an internal lateral surface shape; (b) at least one burner positioned on the internal side surface shape of the combustion chamber, comprising (i) an ambient air injection nozzle to supply ambient air to the interior of the combustion chamber during conventional combustion mode, the injection of ambient air in communication with the internal lateral surface format; (ii) an exhaust duct in communication with the internal lateral surface shape; (iii) a venturi in communication with the exhaust duct and in another communication with the ambient air injection nozzle; (iv) a fuel gas nozzle inside the exhaust duct; (v) a pilot gas nozzle positioned on the shape of the internal side surface of the combustion chamber, and (c) at least one hot air injection nozzle to supply hot air to the combustion chamber during the flameless combustion mode, o at least one hot air injection nozzle in communication with the internal side surface shape, o at least one hot air injection nozzle in other communication with an air preheater external to the combustion chamber.

[0027] A sistema para precipitar e manter combustão sem chama dentro de uma câmara de combustão de um aparelho aquecedor/queimador integrado compreendendo (a) uma câmara de combustão para precipitar e manter combustão convencional ou combustão sem chama, em que ar ambiente, ar quente, e gás combustível, entram na câmara de combustão, e gás residual tendo uma quantidade de emissões de NO_x sai da câmara de combustão; (b) uma seção de convecção, posicionada a jusante da câmara de combustão, para aquecer por convecção pelo[0027] A system for precipitating and maintaining flameless combustion within a combustion chamber of an integrated heater / burner apparatus comprising (a) a combustion chamber for precipitating and maintaining conventional combustion or flameless combustion, in which ambient air, air hot, and fuel gas, enter the combustion chamber, and residual gas having a quantity of NO _x emissions exits the combustion chamber; (b) a convection section, positioned downstream of the combustion chamber, for heating by convection by

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 18/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 18/55

9/27 menos uma serpentina de resfriamento por transferência de calor usando as altas temperaturas do gás residual a partir da saída da câmara de combustão; (c) uma chaminé tendo um registro de chaminé, posicionado a jusante da seção de convecção, para operação de tiragem natural quando o registro de chaminé é aberto e operação de pré-aquecimento de ar quando O registro de chaminé é fechado; (d) um pré-aquecedor de ar, posicionado a montante da câmara de combustão, para converter ar ambiente em ar quente para uso pela câmara de combustão; (e) uma ventoinha de tiragem forçada tendo uma registro de ventoinha de tiragem forçada, posicionada a montante do pré-aquecedor de ar, para suprir ar quente para a câmara de combustão através do pré-aquecedor de ar; e (f) uma ventoinha de tiragem induzida tendo uma registro de ventoinha de tiragem induzida, posicionada a jusante do pré-aquecedor de ar e a montante da chaminé no lado de gás residual, para induzir o gás residual quente através do pré-aquecedor de ar e fornecer o gás residual mais frio para uma chaminé.9/27 minus a heat transfer cooling coil using the high temperatures of the residual gas from the combustion chamber outlet; (c) a chimney having a chimney register, positioned downstream of the convection section, for natural draft operation when the chimney register is opened and air preheating operation when the chimney register is closed; (d) an air preheater, positioned upstream of the combustion chamber, to convert ambient air into hot air for use by the combustion chamber; (e) a forced draft fan having a forced draft fan register, positioned upstream of the air preheater, to supply hot air to the combustion chamber through the air preheater; and (f) an induced draft fan having an induced draft fan register, positioned downstream of the air preheater and upstream of the chimney on the waste gas side, to induce hot waste gas through the waste preheater. air and supply the cooler residual gas to a chimney.

[0028] O precedente esboçou amplamente as características mais importantes da invenção para a melhor compreensão da descrição detalhada que segue, e para a melhor compreensão da contribuição da presente invenção à técnica. Como aqueles especializados na técnica apreciarão, a concepção, sobre a qual esta exposição é baseada, pode ser usada como uma base para projetar outras estruturas, métodos, e sistemas para executar as finalidades da presente invenção. As reivindicações, por conseguinte, incluem tais construções equivalentes até a extensão em que as construções equivalentes não saem do espírito e escopo da presente invenção. Ainda, o resumo associado com esta descrição não tem a pretensão nem de definir a invenção, que é medida pelas reivindicações, nem pretensão de limitar, de maneira alguma, o escopo da invenção.[0028] The precedent has broadly outlined the most important features of the invention for a better understanding of the detailed description that follows, and for a better understanding of the contribution of the present invention to the technique. As those skilled in the art will appreciate, the design, on which this exhibition is based, can be used as a basis for designing other structures, methods, and systems to perform the purposes of the present invention. The claims, therefore, include such equivalent constructions to the extent that the equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the present invention. In addition, the summary associated with this description is neither intended nor to define the invention, which is measured by the claims, nor is it intended to limit the scope of the invention in any way.

[0029] Estas, juntamente com os outros objetivos da invenção, com as várias características de novidade, que caracterizam a invenção, são destacados com particularidade nas reivindicações anexas e que formam uma parte desta exposição. Para uma melhor compreensão da invenção, suas vantagens de operação, os objetivos específicos atingidos por seus usos, referência deve ser feita aos desenhos[0029] These, together with the other objectives of the invention, with the various characteristics of novelty, which characterize the invention, are highlighted with particularity in the attached claims and that form a part of this exhibition. For a better understanding of the invention, its operating advantages, the specific objectives achieved by its uses, reference should be made to the drawings

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 19/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 19/55

10/27 acompanhantes e matérias descrita em que são ilustradas formas de concretização preferidas da invenção.10/27 companions and materials described in which preferred embodiments of the invention are illustrated.

[0030] Deve ser entendido que qualquer uma das características da invenção pode ser usada separadamente ou em combinação com outras características. Deve ser entendido que características que não foram aqui mencionadas podem ser usadas em combinação com uma ou mais das características aqui mencionadas. Outros sistemas, métodos, características, e vantagens da presente invenção serão ou se tornarão aparentes para uma pessoa com conhecimento na técnica quando do exame dos desenhos e descrição detalhada. É pretendido que todos de tais adicionais sistemas, métodos, características, e vantagens sejam protegidos pelas reivindicações acompanhantes.[0030] It should be understood that any of the features of the invention can be used separately or in combination with other features. It should be understood that features that are not mentioned here can be used in combination with one or more of the features mentioned here. Other systems, methods, characteristics, and advantages of the present invention will or will become apparent to a person skilled in the art upon examination of the drawings and detailed description. It is intended that all such additional systems, methods, characteristics, and advantages are protected by the accompanying claims.

[0031] Esses e outros objetivos, características e vantagens da presente invenção serão mais claramente aparentes quando considerados em conexão com a seguinte descrição detalhada de formas de concretização preferidas da invenção, cuja descrição é apresentada em conjunção com os desenhos anexos abaixo. BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DO DESENHO [0032] O sumário precedente bem como a seguinte descrição detalhada da forma de concretização preferida da invenção serão melhor entendidos quando lidos em conjunção com os desenhos anexos. Deve ser entendido, todavia, a invenção é não limitada aos precisos arranjos e instrumentalidades aqui mostrados. Os componentes nos desenhos não estão necessariamente em escala, ênfase sendo dada, em contraste, na ilustração clara dos princípios da presente invenção. Além disto, nos desenhos, os mesmos números de referência designam partes correspondentes através de todas das várias vistas.[0031] These and other objectives, characteristics and advantages of the present invention will be more clearly apparent when considered in connection with the following detailed description of preferred embodiments of the invention, the description of which is presented in conjunction with the accompanying drawings below. BRIEF DESCRIPTION OF THE VARIOUS VIEWS OF THE DRAWING [0032] The preceding summary as well as the following detailed description of the preferred embodiment of the invention will be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the precise arrangements and instrumentalities shown here. The components in the drawings are not necessarily to scale, emphasis being, in contrast, given on the clear illustration of the principles of the present invention. In addition, in the drawings, the same reference numbers designate corresponding parts across all of the various views.

[0033] A invenção pode tomar forma física em certas partes e arranjo das partes. Para uma compreensão mais completa da presente invenção, e de suas vantagens, referência é agora feita às seguintes descrições tomadas em conjunção com os desenhos acompanhantes, nos quais:[0033] The invention can take physical form in certain parts and arrangement of the parts. For a more complete understanding of the present invention, and its advantages, reference is now made to the following descriptions taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

a figura 1 representa uma câmara de combustão sem chama da técnica anterior;figure 1 represents a prior art flameless combustion chamber;

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 20/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 20/55

11/27 a figura 2a representa uma vista lateral da câmara de combustão durante combustão convencional de acordo com uma forma de concretização da presente invenção;11/27 figure 2a represents a side view of the combustion chamber during conventional combustion according to an embodiment of the present invention;

a figura 2b representa uma vista lateral da câmara de combustão durante combustão sem chama de acordo com uma forma de concretização da presente invenção;figure 2b represents a side view of the combustion chamber during flameless combustion according to an embodiment of the present invention;

a figura 3 representa uma vista superior da câmara de combustão vista superior a vista minuciosa de um duto de exaustão, um bico de gás combustível, um venturi, e um bocal de injeção de ar ambiente de acordo com uma forma de concretização da presente invenção;figure 3 represents a top view of the combustion chamber top view of the exhaust duct, a fuel gas nozzle, a venturi, and an ambient air injection nozzle according to an embodiment of the present invention;

a figura 4 representa uma representação esquemática do sistema de combustão sem chama mostrando arranjos de vários componentes de acordo com uma forma de concretização da presente invenção;figure 4 represents a schematic representation of the flameless combustion system showing arrangements of various components according to an embodiment of the present invention;

a figura 5 representa uma vista frontal dos bocais de injeção de ar quente mostrando lâminas de mistura opcionais de acordo com uma forma de concretização da presente invenção; e a figura 6 representa uma vista lateral da câmara de combustão de acordo com uma forma de concretização da presente invenção.figure 5 represents a front view of the hot air injection nozzles showing optional mixing blades according to an embodiment of the present invention; and figure 6 represents a side view of the combustion chamber according to an embodiment of the present invention.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0034] A seguinte discussão é apresentada para permitir que uma pessoa especializada na técnica execute e use a invenção. Os princípios gerais aqui descritos podem ser aplicados em outras formas de concretização e aplicações que não aquelas detalhadas abaixo, sem fugir do espírito e escopo da presente invenção como definida pelas reivindicações anexas. Não se pretende que a presente invenção seja limitada às formas de concretização mostradas, mas deve-se estar de acordo com o escopo mais amplo consistente com os princípios e características aqui reveladas.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0034] The following discussion is presented to allow a person skilled in the art to perform and use the invention. The general principles described herein can be applied in other embodiments and applications than those detailed below, without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. It is not intended that the present invention be limited to the embodiments shown, but it must be in accordance with the broader scope consistent with the principles and characteristics disclosed herein.

[0035] Para a realização do precedente e fins correlacionados, a invenção compreende as características daqui por diante totalmente descritas e particularmente destacadas nas reivindicações. A seguinte descrição e os desenhos[0035] For the realization of the foregoing and related purposes, the invention comprises the characteristics hereinafter fully described and particularly highlighted in the claims. The following description and drawings

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 21/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 21/55

12/27 anexos expõem em detalhe certas formas de concretização ilustrativas da invenção. Essas formas de concretização são indicativas de várias, mas poucas, maneiras nas quais os princípios da invenção podem ser empregados. Outros objetivos, vantagens, e características novas da invenção serão ficarão aparentes a partir da seguinte descrição detalhada da invenção quando considerados em conjunção com os desenhos.12/27 annexes detail certain illustrative embodiments of the invention in detail. These embodiments are indicative of several, but few, ways in which the principles of the invention can be employed. Other objectives, advantages, and new features of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention when considered in conjunction with the drawings.

[0036] Foram assim delineadas, ao contrário de amplamente, as características mais importantes da invenção, para que a descrição detalhada das mesmas que segue possa ser melhor entendida, e para que a presente contribuição à técnica possa ser melhor apreciada. Existem características adicionais da invenção que serão descritas daqui por diante e que formarão a matéria das reivindicações apensas às mesmas.[0036] The most important characteristics of the invention have thus been outlined, so that the detailed description of them that follows can be better understood, and so that the present contribution to the technique can be better appreciated. There are additional features of the invention which will be described hereinafter and which will form the subject of the claims appended thereto.

[0037] A este respeito, antes da explicação de pelo menos uma forma de concretização da invenção em detalhe, deve ser entendido que a invenção não é limitada neste pedido aos detalhes de construção e aos arranjos dos componentes expostos na seguinte descrição ou ilustrados nos desenhos. A invenção é capaz de outras formas de concretização e de ser praticada e executada em várias maneiras. Também, deve ser entendido que a fraseologia e terminologia empregadas aqui são para a finalidade de descrição e não devem ser consideradas como limitativas.[0037] In this regard, before explaining at least one embodiment of the invention in detail, it should be understood that the invention is not limited in this application to the details of construction and arrangements of components set out in the following description or illustrated in the drawings . The invention is capable of other embodiments and of being practiced and executed in several ways. Also, it should be understood that the phraseology and terminology used here are for the purpose of description and should not be considered as limiting.

[0038] Como tais, aqueles especializados na técnica apreciarão que a concepção, sobre a qual esta descrição é baseada, pode ser facilmente utilizada como uma base para o projeto de outras estruturas, métodos, e sistemas para executar as várias finalidades da presente invenção. É importante, por conseguinte, que as reivindicações sejam consideradas como incluindo tais construções equivalentes, desde que elas não fujam do espírito e escopo da presente invenção.[0038] As such, those skilled in the art will appreciate that the design, upon which this description is based, can easily be used as a basis for the design of other structures, methods, and systems to perform the various purposes of the present invention. It is important, therefore, that the claims are considered to include such equivalent constructions, as long as they do not deviate from the spirit and scope of the present invention.

[0039] A técnica anterior da figura 1 ilustra uma câmara de combustão sem chama, com uma configuração de tubo de transferência de calor de explosão de estrelas e singular posicionamento de um meio de ar de combustão, um meio de introdução de gás combustível, e um meio de saída de gás residual. O aparelho da técnica anterior é geralmente indicado como 23. A câmara de combustão[0039] The prior art of figure 1 illustrates a flameless combustion chamber, with a star burst heat transfer tube configuration and unique placement of a combustion air medium, a means of introducing combustible gas, and a residual gas outlet means. The prior art apparatus is generally indicated as 23. The combustion chamber

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 22/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 22/55

13/27 essencialmente oval 22 da invenção da técnica anterior é mostrada em comunicação com uma entrada de ar 28, com a entrada de ar 28 em outra comunicação com uma fonte de ar 41 externa à câmara de combustão oval 22. A fonte de ar 41 é tipicamente incorporada como um meio de soprador ou meio de tiragem natural, bem conhecido para aqueles especializados na técnica, com dito meio de soprador ou meio de tiragem natural introduzindo ar aquecido ou não aquecido na câmara de combustão oval 22 em um ângulo geralmente variando entre 0 ° e 40 ° com relação à parede lateral interna do aquecedor. Embora maior angularidade possa ser propiciada através da prática da invenção da técnica anterior, é notado que a introdução de ar em um ângulo entre 0 ° e 40 ° é constatado ser mais eficiente para a introdução de volume em suficientes pés cúbicos por minuto (CFM) para precipitar força centrífuga para manter faixas iniciais e separadas de gás combustível inertizado 42, gás residual 44 e ar combustível 45 dentro de um limite estreitamente definido indicado como a linha 30, onde dito limite 30 é encosta-se à superfície oval interna 32 do aparelho 23. Uma fonte de gás combustível 26 é ainda provida dentro da câmara de combustão oval 22 e introduz um gás combustível 42, dita fonte de gás combustível 26 usada e a introdução de gás combustível 42 é bem conhecida e praticada por aqueles especializados na técnica quando usada em associação com aquecedores da técnica contemporânea.13/27 essentially oval 22 of the prior art invention is shown in communication with an air inlet 28, with the air inlet 28 in another communication with an air source 41 external to the oval combustion chamber 22. The air source 41 it is typically incorporated as a blower medium or natural draft medium, well known to those skilled in the art, with said blower medium or natural draft medium introducing heated or unheated air into the oval combustion chamber 22 at an angle generally ranging from 0 ° and 40 ° with respect to the internal side wall of the heater. Although greater angularity can be provided through the practice of the invention of the prior art, it is noted that the introduction of air at an angle between 0 ° and 40 ° is found to be more efficient for the introduction of volume at sufficient cubic feet per minute (CFM) to precipitate centrifugal force to maintain initial and separate ranges of inert fuel gas 42, residual gas 44 and fuel air 45 within a narrowly defined limit indicated as line 30, where said limit 30 is leaning against the internal oval surface 32 of the apparatus 23. A source of combustible gas 26 is further provided within the oval combustion chamber 22 and introduces a combustible gas 42, said used fuel gas 26 and the introduction of combustible gas 42 is well known and practiced by those skilled in the art when used in association with heaters of contemporary technique.

[0040] Como praticada na técnica anterior, a qual é ilustrada na figura 1, a câmara de combustão interna oval 22 é primeiramente aquecida por meio de um queimador de partida 27 posicionado na entrada de ar 28 para pré-aquecer a câmara de combustão interna oval 22 para uma temperatura operacional geralmente na faixa entre 760,0°C (1400°F) e 1148,88°C (2100°F). O gás residual 44 dentro da câmara de combustão oval 22 é recirculado como uma conseqüência deste aquecimento, enquanto o ar combustível 45 é introduzido na câmara de combustão oval 22 em um ângulo geralmente entre 0 ° e 40 Gás combustível 42 é fornecido para a câmara de combustão oval 22 e comunicando-se com o gás residual de recirculação 44 em uma maneira para criar duas distintas faixas, ar combustível 45 e gás combustível inertizado. Ar combustível 45 é continuamente introduzido na[0040] As practiced in the prior art, which is illustrated in figure 1, the oval internal combustion chamber 22 is first heated by means of a starting burner 27 positioned at the air inlet 28 to preheat the internal combustion chamber oval 22 for an operating temperature generally in the range between 760.0 ° C (1400 ° F) and 1148.88 ° C (2100 ° F). The residual gas 44 inside the oval combustion chamber 22 is recirculated as a consequence of this heating, while the combustible air 45 is introduced into the oval combustion chamber 22 at an angle generally between 0 ° and 40 Combustible gas 42 is supplied to the heating chamber oval combustion 22 and communicating with the recirculating residual gas 44 in a way to create two distinct bands, combustible air 45 and inert fuel gas. Combustible air 45 is continuously introduced into the

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 23/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 23/55

14/27 porção interna da câmara de combustão oval 22 e continua para precipitar a outra recirculação e difusão das moléculas de ar combustível 45, gás combustível 42 e gás residual 44 até que, em combinação com a continuada monitoração de quantidades dosadas de gás combustível 42, a composição molecular na interface do ar combustível 45 e gás combustível inertizado atinge ou excede a temperatura de auto-ignição. Uma vez atingido a temperatura de auto-ignição, a combustão sem chama do aparelho da técnica anterior é mantida por meio ou de um meio de controle de temperatura manual bem conhecido para aqueles especializados na técnica ou meios de controle por software, em uma maneira para sustentar dita combustão sem chama em uma temperatura operacional na câmara de combustão oval 22 geralmente entre 760,0°C (1400°F) e 1148,88°C (2100°F).14/27 inner portion of the oval combustion chamber 22 and continues to precipitate the other recirculation and diffusion of the fuel air 45, fuel gas 42 and residual gas 44 molecules until, in combination with the continued monitoring of metered quantities of fuel gas 42 , the molecular composition at the interface of the combustible air 45 and inertized combustible gas reaches or exceeds the auto-ignition temperature. Once the auto-ignition temperature has been reached, the flammable combustion of the prior art apparatus is maintained by means or by a manual temperature control means well known to those skilled in the art or software control means, in a way to to sustain this flameless combustion at an operational temperature in the oval combustion chamber 22 generally between 760.0 ° C (1400 ° F) and 1148.88 ° C (2100 ° F).

[0041] A recirculação do meio de saída de gás residual 49, também ilustrada na figura 1, provê um meio de saída pelo qual a pressão interna da câmara de combustão oval 22 pode ser equalizada em consideração para expressamente introduzir gás combustível 42 e ar combustível 45.[0041] The recirculation of the residual gas outlet means 49, also illustrated in figure 1, provides an outlet means by which the internal pressure of the oval combustion chamber 22 can be equalized in consideration to expressly introduce combustible gas 42 and combustible air 45.

[0042] A figura 2a ilustra uma vista lateral da câmara de combustão 100 representando dutos de exaustão 120, pontas de gás combustível 122, venturis 124, bocais de injeção de ar ambiente 126 e bocais de injeção de ar quente 128 durante combustão convencional de acordo com uma forma de concretização da presente invenção. A figura 3 é uma vista superior da câmara de combustão 100 ilustrando uma vista minuciosa de um duto de exaustão 120, um bico de gás combustível 122, um venturi 124 e um bocal de injeção de ar ambiente 126, como mostrados na figura 2a.[0042] Figure 2a illustrates a side view of the combustion chamber 100 representing exhaust ducts 120, fuel gas tips 122, venturis 124, ambient air injection nozzles 126 and hot air injection nozzles 128 during conventional combustion in accordance with an embodiment of the present invention. Figure 3 is a top view of the combustion chamber 100 showing a close-up view of an exhaust duct 120, a fuel gas nozzle 122, a venturi 124 and an ambient air injection nozzle 126, as shown in figure 2a.

[0043] Como mostrado na figura 2a, a presente invenção revelada daqui para frente descreve uma câmara de combustão 100 que está realizando combustão convencional, em que está presente uma chama visível 134, e tem as capacidades de comutar de combustão 100 por cento sem chama e, se aparecer a necessidade, de volta para combustão convencional. A finalidade de realizar o processo de combustão é de aquece fluido que está passando através das serpentinas de resfriamento por transferência de calor 183 (figura 4). A câmara de combustão 100[0043] As shown in figure 2a, the present invention disclosed hereinafter describes a combustion chamber 100 which is performing conventional combustion, in which a visible flame 134 is present, and has the capabilities of switching combustion 100 percent without flame and, if the need arises, back to conventional combustion. The purpose of carrying out the combustion process is to heat the fluid that is passing through the heat transfer cooling coils 183 (figure 4). The combustion chamber 100

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 24/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 24/55

15/27 da presente invenção tem um lado superior 110, um lado inferior 112 e é capaz de ter um formato de superfície lateral interna 114 que é convexo, côncavo, retilíneo ou uma combinação de quaisquer destes formatos de superfície.15/27 of the present invention has an upper side 110, a lower side 112 and is capable of having an internal side surface shape 114 that is convex, concave, rectilinear or a combination of any of these surface shapes.

[0044] Como mostrado com referência à figura 2a e a figura 3, a câmara de combustão 100 está em comunicação com o bocal de injeção de ar ambiente 126, em que o bocal de injeção de ar ambiente 126 está em outra comunicação com a válvula de suprimento de ar ambiente 150, posicionada externa à câmara de combustão 100, para suprir ar ambiente 127 ao bocal de injeção de ar ambiente 126. O bocal de injeção de ar ambiente 126 está também em comunicação com o duto de exaustão 120 através de comunicação através de um venturi 124, o qual se desloca da superfície lateral do duto de exaustão 120 e através do interior do bocal de injeção de ar ambiente 126, de modo que a saída do venturi 124 é essencialmente verticalmente alinhada com a saída do bocal de injeção de ar ambiente 126. Um bico de gás combustível 122, a qual está em comunicação com uma fonte de gás combustível 121, externa à câmara de combustão 100, é alojada dentro do duto de exaustão 120. O bico de gás combustível 122 permite que o gás combustível 138 seja soprado através do venturi 124 e entra na câmara de combustão 100. Um bico de gás de piloto 137, a qual está em comunicação com uma fonte de gás de piloto 136, externa à câmara de combustão 100, é posicionada justamente a jusante do bocal de injeção de ar ambiente 126. O bico de gás de piloto 137 é usado durante apagamento da chama de combustão convencional, como ilustrado na figura 2a, em que está presente uma chama visível 134 e emissões maiores de NOx. O duto de exaustão 120 está em comunicação com a câmara de combustão 100 para facilitar a remoção de gás residual estagnado ou aproximadamente estagnado 135 flutuando no espaço acima ou próximo ao duto de exaustão 120 a partir do interior da câmara de combustão 100. Na forma de concretização preferida, o duto de exaustão é de tipicamente 18 a 24 polegadas de comprimento. Será entendido por uma pessoa especializada na técnica que os comprimentos do duto de exaustão 120 podem ser mais curtos ou mais longos sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. embora algum do gás residual 135 empurrado para dentro do duto de exaustão 120[0044] As shown with reference to figure 2a and figure 3, the combustion chamber 100 is in communication with the ambient air injection nozzle 126, where the ambient air injection nozzle 126 is in other communication with the valve ambient air supply nozzle 150, positioned external to the combustion chamber 100, to supply ambient air 127 to the ambient air injection nozzle 126. The ambient air injection nozzle 126 is also in communication with the exhaust duct 120 via communication through a venturi 124, which moves from the side surface of the exhaust duct 120 and through the interior of the ambient air injection nozzle 126, so that the venturi 124 outlet is essentially vertically aligned with the outlet of the injection nozzle ambient air 126. A combustible gas nozzle 122, which is in communication with a source of combustible gas 121, external to the combustion chamber 100, is housed inside the exhaust duct 120. Fuel gas nozzle 122 allows fuel gas 138 to be blown through venturi 124 and enters combustion chamber 100. A pilot gas nozzle 137, which is in communication with a pilot gas source 136 , external to the combustion chamber 100, is positioned just downstream of the ambient air injection nozzle 126. The pilot gas nozzle 137 is used during extinguishing the conventional combustion flame, as illustrated in figure 2a, in which a visible flame 134 and higher NOx emissions. The exhaust duct 120 is in communication with the combustion chamber 100 to facilitate the removal of stagnant or approximately stagnant residual gas 135 floating in the space above or near the exhaust duct 120 from the inside of the combustion chamber 100. In the preferred embodiment, the exhaust duct is typically 18 to 24 inches long. It will be understood by a person skilled in the art that the lengths of the exhaust duct 120 can be shorter or longer without departing from the scope and spirit of the present invention. although some of the residual gas 135 pushed into the exhaust duct 120

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 25/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 25/55

16/27 saia da câmara de combustão 100, uma porção do gás residual 135 é misturada com o gás combustível 138 que entra para formar gás combustível inerte 130, o qual então sai do venturi 124 e entra novamente na câmara de combustão 100. O venturi 124 cria turbulência entre o gás combustível 138 e o gás residual 135, permitindo assim que os dois gases se misturem uniformemente um com o outro e formem gás combustível inerte 130.16/27 exits combustion chamber 100, a portion of residual gas 135 is mixed with combustible gas 138 which enters to form inert combustible gas 130, which then leaves venturi 124 and enters combustion chamber 100 again. 124 creates turbulence between the fuel gas 138 and the residual gas 135, thus allowing the two gases to mix uniformly with each other and form inert fuel gas 130.

[0045] A unidade descrita acima é coletivamente conhecida como um queimador 119. O gás residual 135 mencionado acima pode ser criado dentro da câmara de combustão 100 durante a operação no modo de combustão convencional ou pode ser suprido a partir de uma exaustão de turbina (não mostrada) ou qualquer outra fonte externa capaz de fornecer a apropriada inertização e exigências de temperatura para criar a corrente de gás combustível inerte 130. Será entendido por uma pessoa especializada na técnica, todavia, que, embora a forma de concretização preferida represente somente dois queimadores 119 por série e que eles são posicionados em extremidades opostas, estes queimadores 119 não são limitados em número ou local, mas podem ser aumentados ou diminuídos em números bem como ter seu posicionamento realocado sem fugir do escopo e espírito da presente invenção.[0045] The unit described above is collectively known as a 119 burner. The residual gas 135 mentioned above can be created inside combustion chamber 100 during operation in conventional combustion mode or can be supplied from a turbine exhaust ( not shown) or any other external source capable of providing the appropriate inertization and temperature requirements to create the inert fuel gas stream 130. It will be understood by a person skilled in the art, however, that, although the preferred embodiment represents only two burners 119 per series and that they are positioned at opposite ends, these burners 119 are not limited in number or location, but can be increased or decreased in numbers as well as having their positioning relocated without departing from the scope and spirit of the present invention.

[0046] Também representado na figura 2a, uma pluralidade de dutos de exaustão 120 é posicionada por colunas de dutos entre os dois queimadores 119, um posicionado próximo ao lado superior 110 da câmara de combustão 100 e o outro posicionado próximo ao lado inferior 112 da câmara de combustão 100. Esta pluralidade de dutos de exaustão 120 permite que o gás residual 135 saia da câmara de combustão 100 através de pressão negativa para permitir que os novos gases entrem na câmara de combustão 100. Em adição; dois bocais de injeção de ar quente 128 são posicionados a jusante dos dois queimadores 119 e estão na posição no centro do lado superior 110 da câmara de combustão 100 e do lado inferior 112 da câmara de combustão 100. Os bocais de injeção de ar quente 128 não estão em uso durante a combustão convencional, que é representada na figura 2a. será entendido por uma pessoa especializada na técnica, todavia, que, embora a[0046] Also shown in figure 2a, a plurality of exhaust ducts 120 are positioned by duct columns between the two burners 119, one positioned close to the upper side 110 of the combustion chamber 100 and the other positioned close to the lower side 112 of the combustion chamber 100. This plurality of exhaust ducts 120 allows the residual gas 135 to exit the combustion chamber 100 through negative pressure to allow new gases to enter the combustion chamber 100. In addition; two hot air injection nozzles 128 are positioned downstream of the two burners 119 and are in the center position on the upper side 110 of the combustion chamber 100 and the lower side 112 of the combustion chamber 100. The hot air injection nozzles 128 are not in use during conventional combustion, which is shown in figure 2a. will be understood by a person specialized in the technique, however, that, although the

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 26/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 26/55

17/27 forma de concretização preferida represente quatro dutos de exaustão adicionais 120 por série, estes dutos de exaustão adicionais 120 não são limitados em número ou local, podem ser aumentados ou diminuídos em números bem como tendo seu posicionamento modificado sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. Será também entendido por uma pessoa especializada na técnica que, embora a forma de concretização preferida represente dois bocais de injeção de ar quente 128 por série, estes bocais de injeção de ar quente 128 não são limitados em número ou local, mas podem ser aumentados ou diminuídos em números bem como tendo seu posicionamento modificado sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. Cada dos bocais de injeção de ar quente 128 pode ser posicionado ao longo do lado superior 110 da câmara de combustão 100 e a lado inferior 112 da câmara de combustão 100, com os dois queimadores 119 posicionados no centro do lado superior 110 da câmara de combustão 100 e do lado inferior 112 da câmara de combustão 100, desde que esteja presente uma mistura do ar quente inertizado 140 a partir dos bocais de injeção de ar quente 128 e do gás combustível inerte 130, sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. Também, embora somente uma série de queimadores 119, dutos de exaustão 120 e bocais de injeção de ar quente 128 tenha sido descrita, a figura 2a ilustra que pode estar presente um número desta série, tendo queimadores 119n, duto de exaustão 120n e bocais de injeção de ar quente 128n, através de todo formato de superfície 114 do lado interno da câmara de combustão 100 da presente invenção, e são distanciados por aproximadamente 25 pés. Esta distância é aproximada e pode variar na dependência da distância requerida para completar o processo de combustão e dependerá das especificidades aplicação de combustão e transferência de calor, quer realizada por combustão convencional quer por combustão sem chama.17/27 preferred embodiment represents four additional exhaust ducts 120 per series, these additional exhaust ducts 120 are not limited in number or location, can be increased or decreased in numbers as well as having their positioning modified without escaping the scope and spirit of the present invention. It will also be understood by a person skilled in the art that, although the preferred embodiment represents two hot air injection nozzles 128 per series, these hot air injection nozzles 128 are not limited in number or location, but can be increased or decreased in numbers as well as having their positioning modified without departing from the scope and spirit of the present invention. Each of the hot air injection nozzles 128 can be positioned along the upper side 110 of the combustion chamber 100 and the lower side 112 of the combustion chamber 100, with the two burners 119 positioned in the center of the upper side 110 of the combustion chamber 100 and the lower side 112 of the combustion chamber 100, provided that a mixture of the inertized hot air 140 from the hot air injection nozzles 128 and the inert fuel gas 130 is present, without departing from the scope and spirit of the present invention. Also, although only one series of burners 119, exhaust ducts 120 and hot air nozzles 128 has been described, figure 2a illustrates that a number of this series may be present, with 119n burners, 120n exhaust duct and air nozzles. injection of hot air 128n, across the entire surface format 114 of the internal side of combustion chamber 100 of the present invention, and are spaced approximately 25 feet apart. This distance is approximate and may vary depending on the distance required to complete the combustion process and will depend on the specificities of combustion application and heat transfer, whether carried out by conventional combustion or by combustion without flame.

[0047] A figura 2b ilustra uma vista lateral da câmara de combustão 100 descrita na figura 2a e representa os mesmos dutos de exaustão 120, pontas de gás combustível 122, venturis 124, bocais de injeção de ar ambiente 126 e bocais de injeção de ar quente 128, mas durante combustão sem chama de acordo com uma forma de concretização da presente invenção.[0047] Figure 2b shows a side view of the combustion chamber 100 described in figure 2a and represents the same exhaust ducts 120, fuel gas tips 122, venturis 124, ambient air injection nozzles 126 and air injection nozzles hot 128, but during flameless combustion according to an embodiment of the present invention.

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 27/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 27/55

18/27 [0048] Como mostrado na figura 2b, com referência adicional à figura 3, as partes de equipamento da presente invenção são idênticas àquelas como mostradas na figura 2a, mas difere em sua operação. A figura 2b mostra a câmara de combustão 100, tendo um lado superior 110 e um lado inferior 112, operando no modo de combustão 100 por cento sem chama. Neste modo, a válvula de suprimento de ar ambiente 150 é completamente desligada de modo que ar ambiente 127 não flui através do bocal de injeção de ar ambiente 126 e para dentro da câmara de combustão 100. O gás de piloto 139 pode estar fluindo através do bico de gás de piloto 137 ou pode ser desligado completamente durante o modo de combustão sem chama. A fonte de gás combustível 121, todavia, continua a suprir o gás combustível 138, que é misturado com algum do gás residual 135 que sai do duto de exaustão 120. O venturi 124 cria turbulência entre o gás combustível 138 e o gás residual 135, permitindo assim que os dois gases se misturem uniformemente um com o outro e formem gás combustível inerte 130, o qual então sai do venturi 124 e entra na câmara de combustão 100. Assim, gás combustível inerte 130 é o único gás que sai dos queimadores 119. O gás combustível inerte 130 sai do venturi 124 e se fixa à forma de superfície 114 do lado interno da câmara de combustão 100 através do Efeito de Coanda. Uma vez que a válvula de suprimento de ar ambiente 150 está completamente fechada, ar quente 142 (figura 4) é suprido através do bocal de injeção de ar quente 128. O ar quente 142 (figura 4) é inertizado com gás residual 135 a partir do interior da câmara de combustão 100, formando assim ar quente inerte 140 na saída do bocal de injeção de ar quente 128. O gás residual 135 usado durante o modo de combustão sem chama pode ser criado dentro da câmara de combustão 100 durante operação no modo de combustão convencional ou pode ser suprido a partir de uma exaustão de turbina (não mostrada) ou de qualquer outra fonte externa capaz de fornecer a apropriada inertização e exigências de temperatura para criar a corrente de gás combustível inerte.18/27 [0048] As shown in figure 2b, with additional reference to figure 3, the pieces of equipment of the present invention are identical to those as shown in figure 2a, but differ in their operation. Figure 2b shows the combustion chamber 100, having an upper side 110 and a lower side 112, operating in the 100 percent flameless combustion mode. In this mode, the ambient air supply valve 150 is completely turned off so that ambient air 127 does not flow through the ambient air injection nozzle 126 and into the combustion chamber 100. Pilot gas 139 may be flowing through the pilot gas nozzle 137 or can be turned off completely during smoldering mode. The fuel gas source 121, however, continues to supply fuel gas 138, which is mixed with some of the residual gas 135 coming out of the exhaust duct 120. Venturi 124 creates turbulence between fuel gas 138 and waste gas 135, thus allowing the two gases to mix uniformly with each other and form inert fuel gas 130, which then leaves venturi 124 and enters combustion chamber 100. Thus, inert fuel gas 130 is the only gas that leaves burners 119 The inert fuel gas 130 leaves venturi 124 and attaches to the surface shape 114 on the inside of combustion chamber 100 through the Coanda Effect. Once the ambient air supply valve 150 is completely closed, hot air 142 (figure 4) is supplied through the hot air injection nozzle 128. Hot air 142 (figure 4) is inerted with residual gas 135 from from inside the combustion chamber 100, thus forming inert hot air 140 at the outlet of the hot air injection nozzle 128. The residual gas 135 used during the combustion mode can be created inside the combustion chamber 100 during operation in the mode conventional combustion or can be supplied from a turbine exhaust (not shown) or any other external source capable of providing the appropriate inerting and temperature requirements to create the inert fuel gas stream.

[0049] O ar quente inertizado 140 flui da saída do bocal de injeção de ar quente 128 e também se fixa à forma de superfície lateral interna 114 da câmara de combustão 100 através do Efeito de Coanda. Esta fixação do gás combustível inerte[0049] The inertized hot air 140 flows from the outlet of the hot air injection nozzle 128 and also attaches to the internal side surface 114 of the combustion chamber 100 through the Coanda Effect. This fixation of the inert fuel gas

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 28/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 28/55

19/2719/27

130 e do ar quente inertizado 140 ao formato de superfície lateral interna 114 da câmara de combustão 100 é explicada pelos princípios de Efeito de Coanda e permite que o formato de superfície lateral interna 114 da câmara de combustão 100 tenha um formato côncavo, um formato convexo, um formato retilíneo ou quaisquer combinações dos mesmos. A temperatura de mistura, a qual é a média da temperatura do gás combustível inerte 130 e da temperatura do ar quente inertizado 140, tem que cair entre aproximadamente 537,8°C (537,8°C (1000°F)) e 760,0°C (1400°F), preferivelmente 676,6°C (1250°F), precipitando assim combustão sem chama na área limite de combustão sem chama 144, que é onde a difusão do gás combustível inertizado 130 e do ar quente inertizado 140 ocorre. O gás combustível inerte 130 e o ar quente inertizado 140 fluem lado a lado até que eles se misturam e precipitam a combustão sem chama. Este fluxo lado a lado permite que o ar quente inertizado 140 e o gás combustível inerte 130 se difundam um no outro de forma suficientemente lenta de modo que ele não fica demasiadamente quente durante combustão, mas suficientemente rápido a um nível de energia suficientemente alto para o movimento molecular, de modo que ocorre combustão sem chama. A mistura desses dois gases ocorre mais uniformemente que se os gases estivessem um no topo do outro, eliminando assim pontos quentes. Embora somente uma série de queimadores 119, dutos de exaustão 120 e bocais de injeção de ar quente 128 tenha sido descrita, a figura 2b ilustra que pode existir um número desta série, tendo queimadores 119n, dutos de exaustão 120n e bocais de injeção de ar quente 128n, por todo o formato de superfície lateral interna 114 da câmara de combustão 100 da presente invenção e são distanciados por aproximadamente 7,62 m (25 pés). Esta distância é aproximada e pode variar, desde que distância seja suficientemente longa para completar o processo de combustão e dependerá das especificidades da combustão e aplicação de transferência de calor.130 and the inertized hot air 140 to the internal side surface shape 114 of the combustion chamber 100 is explained by the Coanda Effect principles and allows the internal side surface shape 114 of the combustion chamber 100 to have a concave shape, a convex shape , a rectilinear shape, or any combination thereof. The mixing temperature, which is the average of the temperature of the inert fuel gas 130 and the temperature of the inertized hot air 140, must fall between approximately 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) and 760 , 0 ° C (1400 ° F), preferably 676.6 ° C (1250 ° F), thus precipitating flameless combustion in the limit area of flameless combustion 144, which is where the diffusion of inertized combustible gas 130 and hot air inertized 140 occurs. Inert fuel gas 130 and hot inert air 140 flow side by side until they mix and precipitate flameless combustion. This side-by-side flow allows the inertized hot air 140 and the inert fuel gas 130 to diffuse into each other slowly enough so that it does not get too hot during combustion, but fast enough at an energy level high enough for the molecular movement, so that flameless combustion occurs. The mixing of these two gases occurs more evenly than if the gases were on top of each other, thus eliminating hot spots. Although only one series of burners 119, exhaust ducts 120 and hot air nozzles 128 has been described, figure 2b illustrates that there may be a number in this series, having 119n burners, 120n exhaust ducts and air injection nozzles. hot 128n, across the internal side surface format 114 of the combustion chamber 100 of the present invention and are spaced approximately 7.62 m (25 feet) apart. This distance is approximate and can vary, as long as the distance is long enough to complete the combustion process and will depend on the specificities of the combustion and application of heat transfer.

[0050] A figura 5 representa uma vista frontal do bocal de injeção de ar quente 128 mostrando lâminas misturadoras opcionais 160, instaladas sobre ele, de acordo com uma forma de concretização da presente invenção. De acordo com a figura 5, com referência adicional à figura 2b, estas lâminas misturadoras 160, as quais[0050] Figure 5 represents a front view of the hot air injection nozzle 128 showing optional mixing blades 160, installed on it, in accordance with an embodiment of the present invention. According to figure 5, with additional reference to figure 2b, these mixing blades 160, which

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 29/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 29/55

20/27 podem ser fixas ou giratórias, facilitam em uniformemente misturar o gás residual 135 com o ar quente 142 (figura 4) para formar ar quente inerte 140 na saída do bocal de injeção de ar quente 128. Estas lâminas misturadoras 160 facilitam a mistura porque elas causam turbulência entre o ar quente 142 (figura 4) e o gás residual 135. A queda de pressão do lado de 1 de H2O e 5 de H2O. A presente invenção é capaz de ter altas quedas de pressão no lado quente e significante energia de mistura para inertizar o ar quente 142 com o gás residual 135, porque os bocais de injeção de ar quente 128 são únicos e separados dos bocais de injeção de ar ambiente 126. A técnica anterior não tem estas capacidades porque a técnica anterior tem ar combustível 45 (figura 1), exaustão natural ambiente e ar quente, entrando através da mesma entrada de ar 28. Será entendido por uma pessoa especializada na técnica, todavia, que, embora a forma de concretização preferida represente lâminas misturadoras 160 tendo oito (8) lâminas, estas lâminas misturadoras 160 não são limitadas em número, mas podem ser aumentadas ou diminuídas em número sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. Também, uma pessoa especializada na técnica entenderá que estas lâminas misturadoras 160 podem ser colocadas em passos de vários ângulos sem fugir do escopo e espírito da presente invenção.20/27 can be fixed or rotating, making it easy to uniformly mix the residual gas 135 with the hot air 142 (figure 4) to form inert hot air 140 at the outlet of the hot air injection nozzle 128. These mixing blades 160 facilitate mixing because they cause turbulence between the hot air 142 (figure 4) and the residual gas 135. The pressure drop on the side of 1 H2O and 5 H2O. The present invention is capable of having high pressure drops on the hot side and significant mixing energy to inert the hot air 142 with the residual gas 135, because the hot air injection nozzles 128 are unique and separate from the air injection nozzles. 126. The prior art does not have these capabilities because the prior art has combustible air 45 (figure 1), natural room exhaust and hot air, entering through the same air inlet 28. It will be understood by a person skilled in the art, however, whereas, although the preferred embodiment represents mixing blades 160 having eight (8) blades, these mixing blades 160 are not limited in number, but can be increased or decreased in number without departing from the scope and spirit of the present invention. Also, a person skilled in the art will understand that these mixing blades 160 can be placed in steps from various angles without departing from the scope and spirit of the present invention.

[0051] A figura 6 mostra uma vista lateral da câmara de combustão 100, tendo uma parede superior 110, uma parede inferior 112 e um formato de superfície lateral interna 114, representando dutos de exaustão 120, pontas de gás combustível 122, venturi 124, bocais de injeção de ar ambiente 126 e bocais de injeção de ar quente 128 em arranjo em camadas, separado por meio de um console 170, de acordo com uma forma de concretização da presente invenção. Quando a carga da câmara de combustão 100 aumenta, pelo que outras adições de queimadores 119n, dutos de exaustão 120n e bocais de injeção de ar quente 128n em série não é possível, as adições podem ser feitas por meio da adição de outra camada de queimadores 119, dutos de exaustão 120 e bocais de injeção de ar quente 128 ou acima e/ou abaixo da camada original e separação das camadas por meio de um console 170. Estas adições são possíveis por causa da simetria que existe na presente invenção. Como[0051] Figure 6 shows a side view of the combustion chamber 100, having an upper wall 110, a lower wall 112 and an internal side surface shape 114, representing exhaust ducts 120, fuel gas tips 122, venturi 124, ambient air injection nozzles 126 and hot air injection nozzles 128 in a layered arrangement, separated by means of a console 170, according to an embodiment of the present invention. When the load of the combustion chamber 100 increases, so other additions of 119n burners, 120n exhaust ducts and 128n hot air injection nozzles in series is not possible, the additions can be made by adding another layer of burners 119, exhaust ducts 120 and hot air injection nozzles 128 or above and / or below the original layer and separation of the layers by means of a console 170. These additions are possible because of the symmetry that exists in the present invention. How

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 30/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 30/55

21/27 mostrado na presente forma de concretização, cada camada é de aproximadamente dez (10) pés em largura, com cada série de queimador 119n substancialmente igualmente espaçada em aproximadamente 7,62 m (25 pés). Este arranjo de camadas pode também ser feito em uma câmara de combustão de não-expansão 100, em que a câmara de combustão 100 é limitada até certas exigências especiais ou exigências de forma. Setas foram mostradas na figura 6 para ilustrar o fluxo de gás e a direção de combustão para cada camada. As setas também mostram que o gás residual 135 da porção superior de uma camada circula para outro gás residual 135 da porção inferior da camada, e vice-versa. Os queimadores 119 representados na figura 6 são idênticos aos queimadores 119 representados na figura 2b, pelo que os queimadores 119 compreendem um duto de exaustão 120, um bico de gás combustível 122, Um bico de gás de piloto 137, um venturi 124 e um bocal de injeção de ar ambiente 126. Será entendido por uma pessoa especializada na técnica, todavia, que, embora a forma de concretização preferida represente três (3) camadas por meio de dois (2) consoles 170, estas camadas não são limitadas em número, mas podem ser aumentadas ou diminuídas em número sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. Será entendido por uma pessoa especializada na técnica, todavia, que, embora a forma de concretização preferida represente as camadas tendo uma largura de dez (10) pés e a série de queimadores 119n series espaçada por aproximadamente 7,62 m (25 pés), estas distâncias podem ser aumentadas ou diminuídas sem fugir do escopo e espírito da presente invenção. Será também apreciado que, por causa do Efeito de Coanda, a vista representada na figura 6 poderia também ser vertical (típica de parede) ou horizontal (típica de teto ou piso) e ser côncava, convexa, retilínea ou em qualquer combinação.21/27 shown in the present embodiment, each layer is approximately ten (10) feet in width, with each 119n burner series substantially equally spaced at approximately 7.62 m (25 feet). This layer arrangement can also be done in a non-expansion combustion chamber 100, in which the combustion chamber 100 is limited to certain special requirements or shape requirements. Arrows were shown in figure 6 to illustrate the gas flow and the combustion direction for each layer. The arrows also show that the residual gas 135 from the upper portion of a layer circulates to another residual gas 135 from the lower portion of the layer, and vice versa. The burners 119 shown in figure 6 are identical to the burners 119 shown in figure 2b, so the burners 119 comprise an exhaust duct 120, a fuel gas nozzle 122, A pilot gas nozzle 137, a venturi 124 and a nozzle injection of ambient air 126. It will be understood by a person skilled in the art, however, that although the preferred embodiment represents three (3) layers by means of two (2) consoles 170, these layers are not limited in number, but they can be increased or decreased in number without departing from the scope and spirit of the present invention. It will be understood by a person skilled in the art, however, that, although the preferred embodiment represents the layers having a width of ten (10) feet and the 119n series burner spaced approximately 7.62 m (25 feet) apart, these distances can be increased or decreased without departing from the scope and spirit of the present invention. It will also be appreciated that, because of the Coanda Effect, the view represented in figure 6 could also be vertical (typical of wall) or horizontal (typical of ceiling or floor) and be concave, convex, rectilinear or in any combination.

[0052] Como praticado na forma de concretização preferida e ilustrada na figura 2a, figura 2b, figura 3 e na figura 4, a câmara de combustão 100 primeiramente começa a combustão por meio de combustão convencional, como mostrado na figura 2a, e pode, então, mudar para combustão sem chama, como ilustrado na figura 2b, usando o sistema mostrado na figura 4.[0052] As practiced in the preferred embodiment and illustrated in figure 2a, figure 2b, figure 3 and figure 4, the combustion chamber 100 first begins combustion by means of conventional combustion, as shown in figure 2a, and can, then, switch to flameless combustion, as illustrated in figure 2b, using the system shown in figure 4.

[0053] Com referência à figura 2a, à figura 3 e à figura 4, a primeira etapa para[0053] With reference to figure 2a, figure 3 and figure 4, the first step for

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 31/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 31/55

22/27 operar a presente invenção é iniciar o funcionamento da câmara de combustão 100, a qual tem um lado superior 110 e um lado inferior 112, no modo de combustão convencional. O sistema tem que primeiramente assegurar que combustíveis não estejam presentes dentro da câmara de combustão 100, usualmente por meio do uso de um dispositivo de teste de gás (não mostrado). Ar ambiente 127 já está entrando na câmara de combustão 100 através da válvula de suprimento de ar ambiente 150, porque ele é naturalmente tirado, tornando assim a câmara de combustão 100 um ambiente rico em ar. Uma vez quando é verificado que os combustíveis são ausentes, o sistema permite que o gás de piloto 139, usualmente gás natural, flua para o interior da câmara de combustão 100 e, então, acenda o bico de gás de piloto 137. Uma vez quando o piloto está testado, o sistema está pronto para acender a chama visível 134, a qual, na presente invenção, é posicionada fora do bocal de ar ambiente 126. O sistema, então, abre a válvula de suprimento de gás combustível (não mostrada), permitindo assim que gás combustível 138 entre na câmara de combustão 100 e causa com que a chama visível 134 se acenda. Neste ponto, o sistema usualmente apagaria o piloto; todavia, alguns sistemas podem escolher manter o piloto acesso. Na presente invenção, estão presentes dois queimadores 119 representados por séries, com um número de series ocorrendo. Este acendimento do processo de chama visível é continuado com todos os outros queimadores 119 dentro da câmara de combustão 100. Neste ponto no tempo, o processo de combustão está ocorrendo em uma maneira de combustão convencional e tem uma chama visível 134, causada por meio da dissociação de carbono. Temperaturas dentro da chama visível 134 podem atingir aproximadamente 2093,3°C (3800°F) resultando em altas quantidades de emissões de NOx, tipicamente em torno de 50 a 60 ppm. As emissões de NO_x começam a se formar uma vez quando a temperatura atinge um valor acima de 1204,4°C (2200°F) durante a combustão.To operate the present invention is to start the combustion chamber 100, which has an upper side 110 and a lower side 112, in the conventional combustion mode. The system must first ensure that fuels are not present within the combustion chamber 100, usually through the use of a gas test device (not shown). Ambient air 127 is already entering the combustion chamber 100 through the ambient air supply valve 150, because it is naturally drawn out, thus making the combustion chamber 100 an air-rich environment. Once the fuels are found to be absent, the system allows pilot gas 139, usually natural gas, to flow into the combustion chamber 100 and then ignite pilot gas nozzle 137. Once when the pilot is tested, the system is ready to ignite the visible flame 134, which, in the present invention, is positioned outside the ambient air nozzle 126. The system then opens the fuel gas supply valve (not shown) thereby allowing combustible gas 138 to enter the combustion chamber 100 and cause the visible flame 134 to ignite. At this point, the system would usually delete the pilot; however, some systems may choose to maintain the pilot access. In the present invention, two burners 119 represented by series are present, with a number of series occurring. This ignition of the visible flame process is continued with all other burners 119 inside the combustion chamber 100. At this point in time, the combustion process is taking place in a conventional combustion manner and has a visible flame 134, caused by carbon dissociation. Temperatures within the visible flame 134 can reach approximately 2093.3 ° C (3800 ° F) resulting in high amounts of NOx emissions, typically around 50 to 60 ppm. NO _x emissions start to form once when the temperature reaches above 1204.4 ° C (2200 ° F) during combustion.

[0054] Com referência à figura 4, uma vez quando a câmara de combustão 100 está operando no modo de combustão convencional, o gás residual 135 sai dos dutos de exaustão 120 e passa através de um crivo de metal nobre 180. Este crivo[0054] With reference to figure 4, once when the combustion chamber 100 is operating in the conventional combustion mode, the residual gas 135 leaves the exhaust ducts 120 and passes through a noble metal screen 180. This screen

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 32/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 32/55

23/27 de metal nobre 180 é feito a partir de qualquer metal nobre, tal como ouro, prata, platina, paládio, tântalo, ródio, rutênio, rênio, ósmio ou irídio. Uma liga de metal nobre seria também um material apropriado para a construção do crivo de metal nobre 180. O crivo de metal nobre 180 é usado para reduzir as emissões de NOx. O gás residual 135 contendo as emissões de NO_x, então, prossegue para uma seção de convecção 182 onde calor do gás residual 135 é transferido para serpentinas de resfriamento por transferência de calor 183, por convecção. O registro de derivação 184 é usado para controlar a temperatura do ar quente 142 que abandona o préaquecedor de ar 190 (e, assim, a requerida temperatura de mistura para combustão sem chama) quando o sistema está, por sua vez, no modo desligado. O gás residual 135, então, prossegue para a chaminé 186. O registro de chaminé 188 está 100 por cento, aberto quando combustão convencional está ocorrendo em 100 por cento. Assim, gás residual 135 não flui para o interior do pré-aquecedor de ar 190, nem ar ambiente 127 entra no pré-aquecedor de ar 190.23/27 noble metal 180 is made from any noble metal, such as gold, silver, platinum, palladium, tantalum, rhodium, ruthenium, rhenium, osmium or iridium. A noble metal alloy would also be a suitable material for the construction of the noble metal screen 180. The noble metal screen 180 is used to reduce NOx emissions. Residual gas 135 containing NO _x emissions then proceeds to a convection section 182 where heat from the residual gas 135 is transferred to heat transfer cooling coils 183 by convection. Bypass log 184 is used to control the temperature of the hot air 142 that leaves the air preheater 190 (and thus the required mixing temperature for flameless combustion) when the system is, in turn, in the off mode. Residual gas 135 then proceeds to chimney 186. Chimney register 188 is 100 percent open when conventional combustion is occurring at 100 percent. Thus, residual gas 135 does not flow into the air preheater 190, nor does ambient air 127 enter the air preheater 190.

[0055] Na presente invenção, o processo de combustão pode ser convertido para combustão sem chama (figura 2b) de modo que emissões de NOx são significantemente reduzidas, tipicamente em torno de 5-8 ppm. Uma vez quando o sistema é instruído para converter combustão convencional para combustão sem chama, como mostrado na figura 2b, o sistema precisará passar através de uma série de etapas automáticas, controladas através de um programa de computador. Na forma de concretização preferida com referência à figura 4, o processo de conversão da combustão convencional para combustão sem chama e de volta para combustão convencional ocorre automaticamente com o programa de computador controlando a válvula de suprimento de ar ambiente 150, o registro de chaminé 188, o registro de ventoinha de tiragem forçada 192, e o registro de ventoinha de tiragem induzida 196. Embora o sistema automático possa ser operado em um modo manual, uma significante melhoria associada com a presente invenção são os controle e monitoração completos e automáticos.[0055] In the present invention, the combustion process can be converted to flameless combustion (figure 2b) so that NOx emissions are significantly reduced, typically around 5-8 ppm. Once the system is instructed to convert conventional combustion to flameless combustion, as shown in figure 2b, the system will need to pass through a series of automatic steps, controlled through a computer program. In the preferred embodiment with reference to figure 4, the process of converting conventional combustion to flameless combustion and back to conventional combustion occurs automatically with the computer program controlling the ambient air supply valve 150, the chimney register 188 , the forced draft fan register 192, and the induced draft fan register 196. Although the automatic system can be operated in a manual mode, a significant improvement associated with the present invention is complete and automatic control and monitoring.

[0056] O processo de conversão da combustão convencional para combustão sem chama tem que ser realizado gradualmente de modo que as apropriadas[0056] The process of converting conventional combustion to flameless combustion has to be carried out gradually so that the appropriate ones

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 33/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 33/55

24/27 temperaturas de mistura podem ser mantidas para combustão sem chama para precipitar e continuar. Antes da introdução de ar quente 142 na câmara de combustão 100 através do bocal de injeção de ar quente 128, o ar quente 142 tem que ser primeiramente aquecido para uma temperatura de modo que a temperatura de mistura do ar quente inertizado 140 (figura 2b) e o gás combustível inerte 130 (figura 2b) esteja na faixa de aproximadamente 537,8°C (537,8°C (1000²F)) a 760,0°C (1400°F). Na forma de concretização preferida, o ar quente 142 está em aproximadamente 454,44°C (850°F) ou maior, o gás residual 135 está em aproximadamente 898,89°C (1650°F) e o gás combustível 138 é aproximadamente entre 15,56°C (60°F) a 48,89 °C (120°F). Na presente invenção, temperaturas de gás individual não são críticas; todavia, A temperatura de mistura do gás combustível inerte 130 (figura 2b) e o ar quente inertizado 140 (figura 2b) é mais crítica.24/27 mixing temperatures can be maintained for flammable combustion to precipitate and continue. Before the introduction of hot air 142 into the combustion chamber 100 through the hot air nozzle 128, the hot air 142 must first be heated to a temperature so that the mixing temperature of the inert hot air 140 (figure 2b) and the inert fuel gas 130 (figure 2b) is in the range of approximately 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ² F)) to 760.0 ° C (1400 ° F). In the preferred embodiment, hot air 142 is approximately 454.44 ° C (850 ° F) or greater, residual gas 135 is approximately 898.89 ° C (1650 ° F) and combustible gas 138 is approximately between 15.56 ° C (60 ° F) to 48.89 ° C (120 ° F). In the present invention, individual gas temperatures are not critical; however, the mixing temperature of the inert fuel gas 130 (figure 2b) and the inertized hot air 140 (figure 2b) is more critical.

[0057] Inicialmente, a válvula de suprimento de ar ambiente 150 e o registro de chaminé 188 estão 100 por cento abertos, enquanto o registro de ventoinha de tiragem forçada 192 e o registro de ventoinha de tiragem induzida 196 estão 100 por cento fechados, mas com a ventoinha de tiragem forçada 194 e a ventoinha de tiragem induzida 198 em funcionamento. A primeira etapa é fechar a válvula de suprimento de ar ambiente 150 e o registro de chaminé 188 em dez (10) por cento e abrir o registro de ventoinha de tiragem forçada 192 e o registro de ventoinha de tiragem induzida 196 em dez (10) por cento. Esta etapa permitirá que combustão convencional continue em 90 por cento e combustão sem chama se precipite em 10 (dez) por cento. Ar ambiente 127 passa através da válvula de suprimento de ar ambiente 150 a 90% de fluxo em massa e entra na câmara de combustão 100 através dos bocais de injeção de ar ambiente 126 (figura 2a). Ao mesmo tempo, ar ambiente 127 passa através do registro de ventoinha de tiragem forçada 192 em dez (10) por cento de fluxo em massa e é bombeado através do pré-aquecedor de ar 190 por meio da ventoinha de tiragem forçada 194. O pré-aquecedor de ar cria ar quente 142 em 454,44°C (850°F) ou maior, que, então, entra na câmara de combustão 100 através dos bocais de injeção de ar quente 128. O gás residual 135 sai da câmara de combustão 100 através dos dutos de exaustão 120. O gás residual[0057] Initially, the ambient air supply valve 150 and the chimney register 188 are 100 percent open, while the forced draft fan 192 and the induced draft fan 196 are 100 percent closed, but with the forced draft fan 194 and the induced draft fan 198 in operation. The first step is to close the ambient air supply valve 150 and the chimney register 188 by ten (10) percent and open the forced draft fan 192 and the induced draft fan 196 by ten (10) Percent. This step will allow conventional combustion to continue at 90 percent and flameless combustion to precipitate at 10 (ten) percent. Ambient air 127 passes through the ambient air supply valve 150 to 90% mass flow and enters the combustion chamber 100 through the ambient air injection nozzles 126 (figure 2a). At the same time, ambient air 127 passes through the forced draft fan register 192 in ten (10) percent mass flow and is pumped through the air preheater 190 through the forced draft fan 194. The pre -air heater creates hot air 142 at 454.44 ° C (850 ° F) or higher, which then enters the combustion chamber 100 through the hot air injection nozzles 128. Residual gas 135 leaves the air chamber combustion 100 through exhaust ducts 120. The residual gas

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 34/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 34/55

25/2725/27

135, então, passa através do crivo de metal nobre 180 e através da seção de convecção 182. O gás residual 135, então, entra na chaminé 186 em que 90 por cento vai para cima da chaminé 186 e para fora do sistema e dez (10) por cento é reciclado através do pré-aquecedor de ar 190 e do registro de ventoinha de tiragem induzida 196 através da ventoinha de tiragem induzida 198. A ventoinha de tiragem induzida 198 bombeia este gás de volta para a chaminé 186 e para fora do sistema. O pré-aquecedor de ar 190 usa este gás para pré-aquecer o ar ambiente 127 para criar ar quente 142.135 then passes through the noble metal screen 180 and through the convection section 182. Residual gas 135 then enters chimney 186 where 90 percent goes up chimney 186 and out of the system and ten ( 10) percent is recycled through the air preheater 190 and the induced draft fan record 196 through the induced draft fan 198. The induced draft fan 198 pumps this gas back into chimney 186 and out of the system. Air preheater 190 uses this gas to preheat ambient air 127 to create hot air 142.

[0058] Uma vez quando o programa de computador detecta as temperaturas a ser estabilizadas, o programa de computador ainda atua sobre a válvula de suprimento de ar ambiente 150 e o registro de chaminé 188 por outros dez (10) por cento e abre o registro de ventoinha de tiragem forçada 192 e o registro de ventoinha de tiragem induzida 196 por outros dez (10) por cento, resultando assim em a válvula de suprimento de ar ambiente 150 e o registro de chaminé 188 serem 80 por cento abertos e o registro de ventoinha de tiragem forçada 192 e o registro de ventoinha de tiragem induzida 196 estando 20 por cento aberto. Este procedimento continua até que a válvula de suprimento de ar ambiente 150 e o registro de chaminé 188 estejam 100 por cento fechados e o registro de ventoinha de tiragem forçada 192 e o registro de ventoinha de tiragem induzida 196 estejam abertos nos apropriados ajustes para manter apropriados níveis de tiragem e de O2. Nesse instante, a câmara de combustão 100 está operando em combustão a 100 por cento sem chama, como mostrado na figura 2b, que produz emissões de NOx de aproximadamente 5-8 ppm, as quais, então, passam através do crivo de metal nobre 180, reduzindo assim as emissões de NOx para aproximadamente 3-5 ppm. Será entendido por uma pessoa especializada na técnica, todavia, que, embora a forma de concretização preferida represente que ocorra a transição gradual em incrementos de dez (10) por cento, os incrementos percentuais podem ser aumentados ou diminuídos sem fugir do escopo e espírito da presente invenção.[0058] Once the computer program detects the temperatures to be stabilized, the computer program still acts on the ambient air supply valve 150 and the chimney register 188 by another ten (10) percent and opens the register forced draft fan 192 and induced draft fan record 196 by another ten (10) percent, thus resulting in the ambient air supply valve 150 and chimney register 188 being 80 percent open and the forced draft fan 192 and induced draft fan record 196 being 20 percent open. This procedure continues until the ambient air supply valve 150 and the chimney register 188 are 100 percent closed and the forced draft fan 192 and induced draft fan 196 are open at the appropriate settings to maintain proper draft and O2 levels. At this point, combustion chamber 100 is operating on 100 percent flameless combustion, as shown in figure 2b, which produces NOx emissions of approximately 5-8 ppm, which then pass through the 180 noble metal screen. , thereby reducing NOx emissions to approximately 3-5 ppm. It will be understood by a person specialized in the technique, however, that, although the preferred embodiment represents the gradual transition in increments of ten (10) percent, the percentage increments can be increased or decreased without departing from the scope and spirit of the present invention.

[0059] Quando a operação da câmara de combustão requer comutação de retorno da combustão sem chama para combustão convencional, o processo de[0059] When the operation of the combustion chamber requires switching back to flameless combustion for conventional combustion, the process of

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 35/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 35/55

26/27 comutação de retorno é muito rápido e não requer incrementos percentuais graduais do fechamento de uma abertura de válvulas. Uma razão pela qual esta comutação de retorno poderia ser requerida é que o ar quente 142 pára de fluir para o interior do bocal de injeção de ar quente 128, que pode ser causado por meio de queda de energia elétrica, um desligamento de ventoinha, etc. Este processo de comutação de retorno é rápido porque a presente forma de concretização requer que o ar seja movido dos queimadores 119 para os bocais de injeção de ar quente 128 para conversão para combustão sem chama e de volta para os queimadores 119 para conversão de volta para a combustão convencional. Na presente invenção, o ar se move, e não o gás combustível 138, o que permite uma a comutação de retorno segura e garantida, sem a perda de combustão ou a necessidade de reiniciar o funcionamento do aquecedor. Uma vez quando ar ambiente 127 reentra no bocal de injeção de ar ambiente 126, a combustão convencional imediatamente é iniciada. Assim, a válvula de suprimento de ar ambiente 150 e o registro de chaminé 188 são ajustados para ficarem abertos.26/27 return switching is very fast and does not require gradual percentage increments of closing a valve opening. One reason this return switching could be required is that the hot air 142 stops flowing into the hot air injection nozzle 128, which can be caused by a power outage, a fan shutdown, etc. . This return switching process is quick because the present embodiment requires air to be moved from burners 119 to hot air injection nozzles 128 for conversion to flameless combustion and back to burners 119 for conversion back to conventional combustion. In the present invention, the air moves, not the combustible gas 138, which allows a safe and guaranteed return switching, without the loss of combustion or the need to restart the operation of the heater. Once when ambient air 127 re-enters the ambient air injection nozzle 126, conventional combustion is immediately initiated. Thus, the ambient air supply valve 150 and the chimney register 188 are adjusted to remain open.

[0060] Embora a invenção tenha sido mostrada e descrita com respeito a uma certa forma de concretização preferida ou formas de concretização preferidas, é óbvio que alterações e modificações equivalentes ocorrerão a outros especializados na técnica quando da leitura e compreensão desta descrição e dos desenhos anexos. Em particular com respeito às várias funções realizadas por meio dos componentes acima descritos (conjuntos, dispositivos, circuitos, etc.), os termos (incluindo a referência a um meio) usados para descrever tais componentes são destinados a corresponder, a menos que indicado ao contrário, com qualquer componente que executa a função especificada do componente descrito (isto é, que é funcionalmente equivalente), ainda que não estruturalmente equivalente à estrutura revelada que executa a função na forma de concretização exemplificativa, aqui ilustrada, da invenção. Em adição, embora uma característica particular da invenção possa ter sido revelada com respeito a somente uma de várias formas de concretização, tal característica pode ser combinada com uma ou outras mais características das outras formas concretização, quando puder ser desejado.[0060] Although the invention has been shown and described with respect to a certain preferred embodiment or preferred embodiments, it is obvious that equivalent changes and modifications will occur to others skilled in the art when reading and understanding this description and the accompanying drawings . In particular with respect to the various functions performed by means of the components described above (assemblies, devices, circuits, etc.), the terms (including reference to a medium) used to describe such components are intended to correspond, unless otherwise indicated. conversely, with any component that performs the specified function of the described component (i.e., that is functionally equivalent), although not structurally equivalent to the disclosed structure that performs the function in the exemplary embodiment, illustrated here, of the invention. In addition, although a particular feature of the invention may have been disclosed with respect to only one of several embodiments, such a feature can be combined with one or more other features of the other embodiments, when desired.

Petição 870180033091, de 24/04/2018, pág. 36/55Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 36/55

27/27 [0061] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a formas de concretização específicas, estas descrições não são destinadas a serem entendidas em um sentido limitativo. Várias modificações das formas de concretização alterna reveladas, bem como formas de concretização alternativas da invenção serão aparentes para pessoas especializadas na técnica quando da referência à descrição da invenção. Deve ser apreciado por aqueles especializados na técnica que a concepção e a forma de concretização específica revelada pode ser facilmente utilizada como uma base para modificar ou configurar outras estruturas para executar as mesmas finalidades da presente invenção; deve ser também entendido por aqueles especializados na técnica que tais construções equivalentes não fogem do espírito e escopo da invenção como exposta nas reivindicações apensas. Por conseguinte, é contemplado que as reivindicações cobrirão quaisquer de tais modificações ou formas de concretização que caem dentro do verdadeiro dentro do verdadeiro escopo da invenção.27/27 [0061] Although the invention has been described with reference to specific embodiments, these descriptions are not intended to be understood in a limiting sense. Various modifications of the disclosed alternate embodiments, as well as alternative embodiments of the invention will be apparent to persons skilled in the art when referring to the description of the invention. It should be appreciated by those skilled in the art that the specific design and embodiment disclosed can be easily used as a basis for modifying or configuring other structures to perform the same purposes as the present invention; it should also be understood by those skilled in the art that such equivalent constructions do not deviate from the spirit and scope of the invention as set out in the attached claims. Accordingly, it is contemplated that the claims will cover any such modifications or embodiments that fall within the true scope of the invention.

Claims

1. Method to precipitate and sustain flameless combustion inside a combustion chamber defined by an internal surface, characterized by the fact that it comprises the steps of:

introducing air directly into the combustion chamber through a first air injection nozzle, oriented in a direction generally parallel to the internal surface of the combustion chamber to which it is attached, in a generally tapered dispersion pattern around a first air path which is generally parallel to the internal surface of the combustion chamber;

providing residual gas to the interior of the combustion chamber from an exhaust duct;

introduce combustible gas directly into the combustion chamber through a first fuel gas nozzle, disposed in an exhaust duct and oriented in a direction generally parallel to the internal surface of the combustion chamber to which it is fixed, in a generally conical dispersion pattern in around a first fuel gas path that is generally parallel to the internal surface of the combustion chamber;

inertize the combustible gas with the residual gas using a venturi disposed inside the exhaust duct and being in communication with the first air injection nozzle to receive the residual gas from the exhaust duct and the combustible gas from the top of the combustible gas and provide the residual gas and combustible gas through the first air injection nozzle and into the combustion chamber;

inerting the air with the residual gas;

where the combustible gas and the air are separately inerted with residual gas before the inertized fuel gas diffuses with the inert air and continue to separately introduce the air and the combustible gas so that the generally conical dispersions of inert air and inert fuel gas diffuse side by side with respect to the internal surface of the combustion chamber in a molecular composite within a limitless combustion area and reach or exceed the auto-ignition temperature of the molecular composite and so

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 38/55

2/9 precipitating flameless combustion.

2. Method according to claim 1, characterized by the fact that the molecular composite has a mixing temperature, wherein the mixing temperature is in a range of 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F) )) at 760.0 ° C (1400 ° F).

Method according to claim 2, characterized by the fact that it further comprises the step of maintaining a mixing temperature of the molecular composite of generally between 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) to 760 , 0 ° C (1400 ° F) while simultaneously providing an outlet means by which the internal pressure of the combustion chamber can be equalized in consideration of the introduction of combustible gas and air into the combustion chamber.

4. Method according to claim 3, characterized by the fact that the outlet is the exhaust duct.

5. Method according to claim 1, characterized by the fact that the internal surface is convex, concave, rectilinear, or a combination thereof.

6. Method according to claim 1, characterized in that the air is preheated to a temperature generally ranging from 454.44 ° C (850 ° F) and higher.

7. Method according to claim 1, characterized by the fact that the combustible gas is selected from the fuel gases H ₂ , CO, CH ₄ , C2H6, C2H4, C3H8, C3H6, C4H10, C4H8, C5H12, and C6H14 .

8. Method according to claim 3, characterized by the fact that the step of sustaining flameless combustion by maintaining the mixing temperature between 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) at 760.0 ° C (1400 ° F) further comprises controlling the introduction of combustible gas according to software controlled temperature sensing means.

9. Method according to claim 3, characterized by the fact that the step of sustaining flameless combustion by maintaining the mixing temperature between 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) at 760.0 ° C (1400 ° F) further comprises controlling air introduction according to temperature sensing means

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 39/55

3/9 controlled by software.

10. Method according to claim 3, characterized by the fact that the step of sustaining flameless combustion by maintaining the mixing temperature between 537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) at 760.0 ° C (1400 ° F) produces an amount of NOx emissions in the range of 5 to 8 ppm.

11. Method according to claim 10, characterized by the fact that it still comprises the step of providing a noble metal screen downstream of the outlet means for further reduction of the amount of NO _x emissions to around 3 ppm.

12. Method according to claim 11, characterized in that the noble metal screen is made of a noble metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, tantalum, rhodium, ruthenium, rhenium, osmium , and iridium.

Method according to claim 11, characterized in that the noble metal screen is made of a noble metal alloy.

Method according to claim 1, characterized in that the generally conical dispersions of inert air and inert combustible gas diffuse into each other between the first generally parallel air path and the first combustible gas path.

15. Method according to claim 1, characterized by the fact that inerting the air with the residual gas is facilitated by installing mixing blades on the first air injection nozzle.

16. Method according to claim 1, characterized by the fact that the step of providing residual gas inside the combustion chamber is carried out by introducing externally generated residual gas into the combustion chamber.

17. Method according to claim 1, characterized by the fact that the step of providing residual gas inside the combustion chamber is carried out by creating residual gas inside the combustion chamber.

18. Method according to claim 1, characterized by the fact that

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 40/55

4/9 which further comprises providing a second air injection nozzle arranged to introduce air in a generally tapered dispersion pattern around a second air path that is generally parallel to the internal surface of the combustion chamber.

19. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises providing a second air injection nozzle downstream of the first air injection nozzle and arranged to introduce air in a generally tapered dispersion pattern around a second air path that is generally parallel to the internal surface of the combustion chamber.

20. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises providing a second fuel gas nozzle arranged to introduce fuel gas in a generally tapered dispersion pattern around a second fuel gas path that is generally parallel to the internal surface of the combustion chamber.

21. Method according to claim 1, characterized in that it further comprises providing a second fuel gas nozzle downstream of the first fuel gas nozzle and arranged to introduce fuel gas in a generally tapered dispersion pattern around a second fuel gas path that is generally parallel to the internal surface of the combustion chamber.

22. Method according to claim 1, characterized by the fact that it further comprises spacing the first air injection nozzle downstream of the first fuel gas nozzle.

23. Method for converting conventional combustion to flameless combustion inside a combustion chamber, characterized by the fact that it comprises the steps of:

providing a combustion chamber having an internal surface and a hot air injection nozzle disposed on the internal surface to inject hot air into the combustion chamber;

provide a burner arranged on the inner surface of the

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 41/55

5/9 combustion, comprising:

a fuel gas nozzle inside a duct, which is disposed on the internal surface of the combustion chamber;

an ambient air injection nozzle disposed on the internal surface to inject ambient air into the combustion chamber; a venturi disposed inside an exhaust duct and is in communication with the ambient air injection nozzle to receive residual gas from an exhaust and fuel gas duct from the fuel gas nozzle, and for supplying residual gas and fuel gas through the ambient air injection nozzle and into the combustion chamber; and a pilot gas nozzle disposed on the inner surface downstream of the venturi;

introducing ambient air into the combustion chamber through the ambient air injection nozzle;

providing residual gas inside the combustion chamber;

introducing combustible gas through the combustible gas nozzle;

inerting the combustible gas with the residual gas;

light the pilot gas burner to start conventional combustion;

reduce the flow of ambient air through the nozzle of ambient air while simultaneously introducing hot air into the combustion chamber through the nozzle of hot air, where the reduction in the flow of ambient air is substantially equal to the increase in airflow hot;

inerting the hot air with the residual gas;

eliminate the flow of ambient air; and continue to introduce combustible gas and hot air so that the inertized hot air and the inertized fuel gas diffuse into a molecular composite and reach or exceed the auto-ignition temperature of the molecular composite to precipitate flameless combustion.

24. Method according to claim 23, characterized by the fact that the molecular composite has a mixing temperature in a range of

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 42/55

6/9

537.8 ° C (537.8 ° C (1000 ° F)) to 760.0 ° C (1400 ° F).

25. Apparatus to precipitate and maintain flameless combustion, characterized by the fact that it comprises:

a combustion chamber having an internal surface;

a first exhaust duct on the inner surface;

a first burner disposed on the internal surface of the combustion chamber comprising:

a first ambient air injection nozzle arranged to inject ambient air into the combustion chamber;

a venturi arranged to receive combustible gas from a combustible gas nozzle;

a first pilot gas nozzle disposed downstream of the venturi to selectively ignite a mixture of ambient air and fuel gas downstream of the venturi; and a first hot air injection nozzle disposed on the internal surface and arranged to inject hot air into the combustion chamber at a temperature higher than said ambient air.

26. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that the first hot air injection nozzle is downstream of the first fuel gas nozzle.

27. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that it still comprises a second exhaust duct disposed on the internal surface.

28. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that the first venturi is disposed within the first exhaust duct and is in communication with the first ambient air nozzle.

29. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that the first pilot gas nozzle is downstream of the first ambient air injection nozzle.

30. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 43/55

7/9 which still comprises a second burner disposed on the internal surface.

31. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that it still comprises a second nozzle for hot air injection disposed on the internal surface.

32. Apparatus according to claim 31, characterized in that the first hot air injection nozzle and the second hot air injection nozzle are positioned downstream of the first fuel gas nozzle.

33. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that the internal surface is convex, concave, rectilinear, or a combination thereof.

34. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that it still comprises a mixing blade in the first air injection nozzle.

35. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that it still comprises a noble metal screen positioned downstream of the first exhaust duct.

36. Apparatus according to claim 35, characterized in that the noble metal screen is made of a noble metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, tantalum, rhodium, ruthenium, rhenium, osmium and iridium.

37. Apparatus according to claim 35, characterized in that the noble metal screen is made of a noble metal alloy.

38. Apparatus according to claim 25, characterized by the fact that the combustion chamber still comprises a first heat transfer cooling coil.

39. Apparatus according to claim 25, characterized in that the internal surface of the combustion chamber is separated into a first layer and a second layer by means of a console.

40. Apparatus according to claim 39, characterized in that the first layer comprises first burner and first hot air injection nozzle and the second layer comprises a first burner and a

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 44/55

8/9 first hot air injection nozzle.

41. Apparatus according to claim 39, characterized in that air, combustible gas, and residual gas in the first layer travel in a first direction, and air, combustible gas and residual gas in a second opposite direction in the second layer.

42. System for precipitating and maintaining flameless combustion within a combustion chamber of the apparatus, as defined in any one of claims 25 to 41, characterized by the fact that it comprises:

a combustion chamber, in which ambient air, hot air and combustible gas enter the combustion chamber, and residual gas leaves the combustion chamber;

a convection section, positioned downstream of the combustion chamber, to heat a heat transfer cooling coil using the residual gas from the combustion chamber outlet;

a chimney having a chimney register, positioned downstream of the convection section, capable of natural draft operation when the chimney register is open and air preheating operation when the chimney register is closed;

an air preheater, positioned upstream of the combustion chamber, to convert ambient air into hot air;

a forced draft fan having a forced draft fan register, positioned upstream of the air preheater, to supply hot air to the combustion chamber through the air preheater; and an induced draft fan having an induced draft fan register, positioned downstream of the air preheater and upstream of the chimney on the residual gas side, to induce the residual gas through the air preheater and supply the residual gas for a chimney.

43. The system according to claim 42, characterized by the fact that the residual gas leaving the combustion chamber has an amount of NOx emissions in the range of 5-8 ppm.

Petition 870180033091, of 24/04/2018, p. 45/55

9/9

44. System according to claim 42, characterized by the fact that it still comprises a noble metal screen, positioned downstream of the combustion chamber and upstream of the convection section, to further reduce the amount of NO _x emissions to around 3 ppm.

45. System according to claim 44, characterized by the fact that the noble metal screen is made of a noble metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, tantalum, rhodium, ruthenium, rhenium, osmium , and iridium.

46. System according to claim 44, characterized in that the noble metal screen is made of a noble metal alloy.

47. System according to claim 44, characterized by the fact that the ambient air supply, the chimney register, the forced draft fan register and the induced draft fan register are controlled automatically through a computer program .

48. System according to claim 44, characterized by the fact that the ambient air supply, the chimney register, the forced draft fan register and the induced draft fan register are controlled manually.