BRPI0902485A2

BRPI0902485A2 - burner appliance and methods

Info

Publication number: BRPI0902485A2
Application number: BRPI0902485-9A
Authority: BR
Inventors: Wesley R Bussman
Original assignee: John Zink Co Llc
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-04-20
Also published as: TW201009261A; MX2009007707A; JP2010048544A; EP2148137A2; KR20100011921A; CN101634450A; US20100021853A1; AU2009202864A1; EP2148138A2; EP2148138A3; EP2148137A3; AR072609A1; AU2009202864A9

Abstract

APARELHO QUEIMADOR E MéTODOS. A presente invenção refere-se a uma montagem de queimador e a um método de combustão de gás combustível em um forno. A montagem de queimador inclui um bloco de queimador tendo uma garganta de queimador disposta através da mesma. Um ar de combustão é conduzido através da garganta do queimador para uma zona de combustão no forno . Uma montagem piloto é usada para gerar uma chama piloto dentro da garganta de queimador. Gás combustível é injetado em uma zona de ignição localizada fora da garganta de queimador e queimado na mesma. A chama piloto gerada na garganta do queimador pode ser usada para queimar o gás combustível na zona de ignição. O gás combustível queimado é misturado com ar de combustão na zona de combustão. A montagem de queimador pode ser operada sem misturar uma quantidade significativa de gás combustível com ar de combustão na garganta do queimador, o que poderá ajudar a controlar a formação de óxidos de nitrogênio (NOx) indesejáveis.BURNER AND METHODS. The present invention relates to a burner assembly and a method of combustion of combustible gas in an oven. The burner assembly includes a burner block having a burner throat disposed therethrough. A combustion air is passed through the burner throat to a combustion zone in the furnace. A pilot mount is used to generate a pilot flame within the burner throat. Fuel gas is injected into an ignition zone located outside the burner throat and burned in it. The pilot flame generated in the burner throat can be used to burn the combustible gas in the ignition zone. Burnt combustible gas is mixed with combustion air in the combustion zone. The burner assembly can be operated without mixing a significant amount of combustible gas with combustion air in the burner throat, which can help control the formation of undesirable nitrogen oxides (NOx).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOQUEIMADOR E MÉTODOS".Report of the Invention Patent for "APPLIANCE AND METHODS".

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

As montagens de queimador são usadas em muitas aplicações. Por exemplo, as montagens de queimador de processo são utilizadas comrelação aos fornos industriais das refinarias de petróleo, das indústrias quí-micas e fábricas similares. O tipo e configuração específica das montagensde queimador utilizadas irão variar de acordo com a aplicação específica,com o tipo de forno, com as normas de emissões aplicáveis, além de outros fatores conhecidos àqueles versados na técnica.Burner mounts are used in many applications. For example, process burner assemblies are used in relation to industrial furnaces of oil refineries, chemical industries and similar factories. The specific type and configuration of burner assemblies used will vary depending on the specific application, the type of furnace, the applicable emission standards, and other factors known to those skilled in the art.

Um típico queimador de processo inclui um bloco de queimadortendo uma garganta de queimador estendendo-se através da mesma. O blo-co de queimador se estende para dentro do forno. O ar de combustão éconduzido através da garganta do queimador de modo a criar uma zona de combustão no forno adjacente à saída da garganta de queimador. Um com-bustível é injetado na garganta de queimador, misturado com o ar de com-bustão e queimado na zona de combustão.A typical process burner includes a burn block blocking a burner throat extending therethrough. The burner block extends into the oven. Combustion air is conducted through the burner throat to create a combustion zone in the furnace adjacent the outlet of the burner throat. A fuel is injected into the burner throat, mixed with the combustion air and burned in the combustion zone.

Muitas autoridades governamentais têm adotado normas regu-lamentando a quantidade de óxidos de nitrogênio (normalmente designados como "NOx" e basicamente incluindo o NO e o N02) além de outros compos-tos potencialmente poluentes que podem ser emitidos para a atmosfera apartir de fornos de processo ou outros equipamentos de combustão. Os Es-tados Unidos, por exemplo, têm normas rigorosas relativas às emissões deóxidos de nitrogênio. Estas normas têm conduzido ao desenvolvimento de aparelhos queimadores e correspondentes métodos de operação que resul-tam em emissões significativamente menores de oxido de nitrogênio.Many government authorities have adopted regulations regulating the amount of nitrogen oxides (commonly referred to as "NOx" and basically including NO and NO2) as well as other potentially polluting compounds that can be emitted into the atmosphere from blast furnaces. process or other combustion equipment. The United States, for example, has strict standards regarding nitrogen oxide emissions. These standards have led to the development of burner appliances and corresponding operating methods that result in significantly lower nitrogen oxide emissions.

Em uma abordagem, o combustível misturado com ar de com-bustão na garganta do queimador (normalmente referido como combustívelprimário) é queimado em uma primeira zona de combustão. O combustível adicional (com freqüência referido como combustível secundário ou estagia-do) é queimado em uma segunda zona de combustão. Em tal montagem dequeimador, o combustível secundário ou estagiado se dilui no gás de com-bustão do forno, abaixando, assim, a temperatura de combustão dos gases.O gás de combustão funciona como um dissipador de calor no sentido deque absorve o calor da chama. O gás de combustão pode se originar dachaminé do forno (gás de combustão externo) ou do próprio forno (gás de combustão interno). Ao baixar a temperatura de combustão dos gases dimi-nui-se a formação de óxidos de nitrogênio nos gases de combustão produzi-dos. Em segundo lugar, o gás de combustão misturado com os reagentes decombustão reduz a concentração de espécies de oxigênio necessária para aformação de oxido de nitrogênio, deste modo contribuindo para uma maior redução do oxido de nitrogênio.In one approach, fuel mixed with combustion air in the burner throat (commonly referred to as primary fuel) is burned in a first combustion zone. Additional fuel (often referred to as secondary or staged fuel) is burned in a second combustion zone. In such a burner assembly, the secondary or staged fuel is diluted in the furnace combustion gas, thereby lowering the combustion temperature of the gases. The combustion gas acts as a heat sink in the sense that it absorbs the heat of the flame. . Flue gas may originate from the furnace flue (external flue gas) or from the furnace itself (internal flue gas). Lowering the combustion temperature of the gases reduces the formation of nitrogen oxides in the combustion gases produced. Second, the flue gas mixed with the combustion reagents reduces the concentration of oxygen species required for nitrogen oxide formation, thereby contributing to a further reduction of nitrogen oxide.

Tem-se pensado, portanto, que se faz necessário misturar ocombustível primário com o ar de combustão na garganta do queimador,mesmo nas montagens de queimador de combustão estagiadas. O combus-tível na garganta do queimador ajuda a garantir que a mistura de combustí- vel e ar de combustão seja queimada na zona de combustão e ajuda a esta-bilizar o queimador. Infelizmente, em algumas aplicações, a mistura de com-bustível primário com ar de combustão na garganta do queimador poderágerar temperaturas internas altas o suficiente que permitem a formação deóxidos de nitrogênio. De menor importância, o ar de combustão na garganta do queimador inclui uma concentração substancialmente maior de oxigênioque a concentração de oxigênio no gás de combustão. A combinação deuma concentração relativamente alta de oxigênio na garganta do queimadorcom maiores temperaturas provocadas pela introdução de combustível pri-mário na garganta de queimador poderá fazer com que uma quantidade sig- nificativa de óxidos de nitrogênio se forme. Isto diminui a importância dasdemais medidas tomadas no sentido de reduzir a formação de óxidos denitrogênio.It has therefore been thought that it is necessary to mix the primary fuel with the combustion air in the burner throat even in the staged combustion burner assemblies. Fuel in the burner throat helps to ensure that the fuel and combustion air mixture is burned in the combustion zone and helps to stabilize the burner. Unfortunately, in some applications, mixing primary fuel with combustion air in the burner throat can cause internal temperatures high enough to allow the formation of nitrogen oxides. Of minor importance, the combustion air in the burner throat includes a substantially higher oxygen concentration than the oxygen concentration in the flue gas. The combination of a relatively high concentration of oxygen in the burner throat with higher temperatures caused by the introduction of primary fuel into the burner throat may cause a significant amount of nitrogen oxides to form. This diminishes the importance of other measures taken to reduce the formation of nitrogen oxides.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

A presente invenção prove uma montagem de queimador para um forno. A presente invenção prove ainda um método de uso de uma mon-tagem de queimador que inclui um bloco de queimador e uma garganta dequeimador estendendo-se através da mesma de modo a queimar gás com-bustível em um espaço de forno a fim de gerar calor.The present invention provides a burner assembly for an oven. The present invention further provides a method of using a burner assembly including a burner block and a burner throat extending therethrough to burn fuel gas in an oven space to generate heat. .

Em um primeiro aspecto, a montagem de queimador da presenteinvenção compreende um bloco de queimador para associação com o forno,uma montagem de queimador piloto e uma montagem de injeção de com- bustível.In a first aspect, the burner assembly of the present invention comprises a burner block for association with the furnace, a pilot burner assembly and a fuel injection assembly.

O bloco de queimador do primeiro aspecto da montagem dequeimador inclui uma superfície exterior a ser posicionada dentro do forno, euma garganta de queimador disposta através do bloco de queimador. A gar-ganta de queimador tem uma entrada e uma saída. A entrada da garganta de queimador é adaptada de modo a receber o ar de combustão que vem defora da garganta de queimador. A saída da garganta de queimador é posi-cionada adjacente à superfície exterior do bloco de queimador, e é posicio-nada de modo a introduzir o ar de combustão em uma zona de combustãolocalizada dentro do forno e adjacente à superfície exterior do bloco de queimador.The burner block of the first aspect of the burner assembly includes an outer surface to be positioned within the oven, a burner throat disposed through the burner block. The burner throat has an inlet and an outlet. The burner throat inlet is adapted to receive combustion air from outside the burner throat. The burner throat outlet is positioned adjacent the outer surface of the burner block, and is positioned to introduce combustion air into a combustion zone located within the furnace and adjacent the outer surface of the burner block.

A montagem de queimador piloto do primeiro aspecto da monta-gem de queimador é para a geração de uma chama piloto dentro da gargan-ta de queimador. A montagem de queimador piloto inclui um bocal piloto decombustível e um duto piloto de combustível. O duto piloto de combustível tem uma entrada adaptada de modo a ficar conectada de maneira fluida auma fonte de combustível, e uma saída conectada de maneira fluida ao bo-cal piloto de combustível. O bocal piloto de combustível é disposto dentro dagarganta de queimador.The pilot burner assembly of the first aspect of the burner assembly is for the generation of a pilot flame within the burner neck. The pilot burner assembly includes a combustible pilot nozzle and a fuel pilot duct. The fuel pilot duct has an inlet adapted to be fluidly connected to a fuel source, and an outlet fluidly connected to the fuel pilot nozzle. The fuel pilot nozzle is disposed within the burner throat.

A montagem de injeção de combustível do primeiro aspecto da montagem de queimador é adaptada de modo a injetar essencialmente todoo combustível necessário para a operação da montagem de queimador noforno a partir de um ou mais bicos de combustível localizados fora da gar-ganta de queimador. A montagem de injeção de combustível inclui um bocalde combustível principal e um duto de combustível principal de modo a inje- tar o combustível principal em uma zona de ignição localizada dentro do for-no e adjacente à superfície exterior do bloco de queimador. O duto de com-bustível principal tem uma entrada adaptada de modo a ficar conectada demaneira fluida a uma fonte de combustível, e uma saída conectada de ma-neira fluida ao bocal de combustível. O bocal de combustível é pelo menosparcialmente disposto dentro do forno e posicionado adjacente à superfícieexterior do bloco de queimador.The fuel injection assembly of the first aspect of the burner assembly is adapted to inject essentially all the fuel required for operation of the furnace burner assembly from one or more fuel nozzles located outside the burner throat. The fuel injection assembly includes a main fuel nozzle and a main fuel duct to inject the main fuel into an ignition zone located within the oven and adjacent to the outer surface of the burner block. The main fuel duct has an inlet adapted to be fluidly connected to a fuel source, and a fluidly connected outlet to the fuel nozzle. The fuel nozzle is at least partially disposed within the furnace and positioned adjacent the outer surface of the burner block.

Em um segundo aspecto, a montagem de queimador da presen- te invenção inclui um bloco de queimador para associação com o forno, umapassagem de ignição, uma montagem de queimador piloto e uma montagemde injeção de combustível.In a second aspect, the burner assembly of the present invention includes a burner block for association with the furnace, an ignition pass, a pilot burner assembly and a fuel injection assembly.

O bloco de queimador do segundo aspecto da montagem de queimador inclui uma superfície exterior a ser posicionada dentro do forno euma garganta de queimador disposta através do bloco de queimador. A gar-ganta de queimador tem uma entrada e uma saída. A entrada da gargantade queimador é adaptada de modo a receber o ar de combustão que vem defora da garganta de queimador. A saída da garganta de queimador é posi- cionada adjacente à superfície exterior do bloco de queimador, e posiciona-da de modo a introduzir o ar de combustão em uma zona de combustão lo-calizada dentro do forno e adjacente à superfície exterior do bloco de quei-mador.The burner block of the second aspect of the burner assembly includes an outer surface to be positioned within the oven and a burner throat disposed through the burner block. The burner throat has an inlet and an outlet. The burner neck inlet is adapted to receive combustion air from outside the burner throat. The outlet of the burner throat is positioned adjacent to the outer surface of the burner block and positioned so as to introduce combustion air into a combustion zone located within the furnace and adjacent to the outer surface of the burner block. burner.

A passagem de ignição do segundo aspecto da montagem de queimador se estende através do bloco de queimador entre a garganta dequeimador e a superfície exterior do bloco de queimador, e tem uma entradae uma saída. A entrada da passagem de ignição é posicionada adjacente àgarganta de queimador, e a saída da passagem de ignição é posicionadaadjacente à superfície exterior do bloco de queimador.The ignition passage of the second aspect of the burner assembly extends through the burner block between the burner throat and the outer surface of the burner block, and has an inlet and an outlet. The ignition port inlet is positioned adjacent to the burner throat, and the ignition port outlet is positioned adjacent the outer surface of the burner block.

A montagem de queimador piloto do segundo aspecto da mon- tagem de queimador é para a geração de uma chama piloto dentro da gar-ganta de queimador. A montagem de queimador piloto inclui um bocal pilotode combustível e um duto piloto de combustível. O duto piloto de combustí-vel tem uma entrada adaptada de modo a ficar conectada de maneira fluida a uma fonte de combustível, e uma saída conectada de maneira fluida aobocal piloto de combustível. O bocal piloto de combustível é disposto dentroda garganta de queimador.A montagem de injeção de combustível do segundo aspecto damontagem de queimador é adaptada de modo a injetar combustível no fornoa partir de um ou mais bicos de combustível localizados fora da garganta doqueimador. A montagem de injeção de combustível inclui um bocal de com- bustível principal e um duto de combustível principal de modo a injetar ocombustível principal em uma zona de ignição localizada dentro do forno eadjacente à superfície exterior do bloco de queimador. O duto de combustí-vel principal tem uma entrada adaptada de modo a ficar conectada de ma-neira fluida a uma fonte de combustível, e uma saída conectada de maneira fluida ao bocal de combustível principal. O bocal de combustível principal épelo menos parcialmente disposto dentro do forno e posicionado adjacente àsuperfície exterior do bloco de queimador.The pilot burner assembly of the second aspect of the burner assembly is for the generation of a pilot flame within the burner throat. The pilot burner assembly includes a fuel pilot nozzle and a fuel pilot duct. The fuel pilot duct has an inlet adapted to be fluidly connected to a fuel source, and a fluidly connected outlet to the fuel pilot nozzle. The fuel pilot nozzle is disposed within the burner throat. The second aspect fuel injection assembly of the burner assembly is adapted to inject fuel into the furnace from one or more fuel nozzles located outside the burner throat. The fuel injection assembly includes a main fuel nozzle and a main fuel duct to inject the main fuel into an ignition zone located within the furnace adjacent to the outer surface of the burner block. The main fuel duct has an inlet adapted to be fluidly connected to a fuel source, and an outlet fluidly connected to the main fuel nozzle. The main fuel nozzle is less partially disposed within the furnace and positioned adjacent to the outer surface of the burner block.

A passagem de ignição do segundo aspecto da montagem dequeimador recebe pelo menos uma porção da chama piloto gerada pela montagem de queimador piloto, e conduz a chama, ou porção da mesma,para a zona de ignição de tal modo que a chama ou porção da mesma pos-sa contatar e queimar o combustível principal injetado pelo bocal de combus-tível principal para a zona de ignição.The ignition passage of the second aspect of the burner assembly receives at least a portion of the pilot flame generated by the pilot burner assembly, and directs the flame, or portion thereof, to the ignition zone such that the flame or portion thereof You can contact and burn the main fuel injected from the main fuel nozzle into the ignition zone.

Em um primeiro aspecto, o método da presente invenção é reali- zado sem misturar uma quantidade significativa de combustível e ar de com-bustão na garganta do queimador. O método compreende as seguintes eta-pas:In a first aspect, the method of the present invention is performed without mixing a significant amount of fuel and combustion air in the burner throat. The method comprises the following steps:

(a) conduzir o ar de combustão através da garganta do queima-dor para uma zona de combustão localizada dentro do forno, e adjacente à superfície exterior do bloco de queimador;(a) direct combustion air through the burner throat to a combustion zone located within the furnace and adjacent to the outer surface of the burner block;

(b) gerar uma chama piloto na garganta do queimador com ocombustível piloto provido por uma montagem de queimador piloto;(b) generating a pilot flame in the throat of the pilot fuel burner provided by a pilot burner assembly;

(c) injetar essencialmente todo o combustível necessário para aoperação da montagem de queimador no forno a partir de um ou mais bicos de combustível localizados fora da garganta do queimador, o um ou maisbicos de combustível incluindo um bocal de combustível principal de modo ainjetar o combustível principal em uma zona de ignição localizada dentro doforno, e adjacente à superfície exterior do bloco de queimador;(c) inject essentially all fuel required for operation of the burner assembly in the furnace from one or more fuel nozzles located outside the burner throat, the one or more fuel nozzles including a main fuel nozzle in order to inject fuel main in an ignition zone located inside the furnace, and adjacent to the outer surface of the burner block;

(d) queimar o combustível principal na zona de ignição; e(d) burn the main fuel in the ignition zone; and

(e) misturar o combustível principal queimado com o ar de com-bustão conduzido através da garganta do queimador na zona de combustão.(e) mixing the burnt main fuel with the combustion air conducted through the burner throat in the combustion zone.

Em um segundo aspecto, o método da presente invenção com- preende as seguintes etapas:In a second aspect, the method of the present invention comprises the following steps:

(a) conduzir o ar de combustão através da garganta do queima-dor para uma zona de combustão localizada dentro do forno, e adjacente àsuperfície exterior do bloco de queimador;(a) direct combustion air through the burner throat to a combustion zone located within the furnace and adjacent to the outer surface of the burner block;

(b) gerar uma chama piloto na garganta do queimador com o combustível piloto provido por uma montagem de queimador piloto;(b) generating a pilot flame in the burner throat with pilot fuel provided by a pilot burner assembly;

(c) injetar combustível no forno a partir de um ou mais bicos decombustível localizados fora da garganta do queimador, o um ou mais bicosde combustível incluindo um bocal de combustível principal de modo a inje- tar o combustível principal em uma zona de ignição localizada dentro do for-no e adjacente à superfície exterior do bloco de queimador;(c) injecting fuel into the furnace from one or more fuel nozzles located outside the burner throat, the one or more fuel nozzles including a main fuel nozzle to inject the main fuel into an ignition zone located within outside and adjacent to the outer surface of the burner block;

(d) conduzir pelo menos uma porção da chama piloto da gargan-ta de queimador para a zona de ignição e usar a dita chama piloto, ou por-ção da mesma, para queimar o combustível principal na zona de ignição; e(d) driving at least a portion of the burner neck pilot flame into the ignition zone and using said portion of the pilot flame to burn the main fuel in the ignition zone; and

(e) misturar o combustível principal queimado com o ar de com- bustão conduzido através da garganta do queimador para a zona de com-bustão.(e) mix the burnt main fuel with the combustion air conducted through the burner throat to the combustion zone.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

A Figura 1 é uma vista em perspectiva frontal da montagem de queimador da presente invenção.Figure 1 is a front perspective view of the burner assembly of the present invention.

A Figura 2 é uma vista em seção da montagem de queimador dapresente invenção tomada ao longo da linha 2-2 da Figura 1. A Figura 2 ilus-tra ainda o fluxo de ar de combustão e a chama gerada pela montagem dequeimador piloto da montagem de queimador da presente invenção.Figure 2 is a sectional view of the burner assembly of the present invention taken along line 2-2 of Figure 1. Figure 2 further illustrates the combustion air flow and flame generated by the pilot assembly burner assembly. burner of the present invention.

A Figura 3 é uma vista frontal da montagem de queimador da presente invenção e ilustra ainda a deflexão de uma chama através do exte-rior do bloco de queimador.A Figura 4 é uma vista em detalhe, ampliada, do exterior do blo-co de queimador mostrado na Figura 3.Figure 3 is a front view of the burner assembly of the present invention and further illustrates the deflection of a flame through the outside of the burner block. Figure 4 is an enlarged detail view of the exterior of the burner block. burner shown in Figure 3.

A Figura 5 é uma vista de topo parcial da montagem de queima-dor da presente invenção.Figure 5 is a partial top view of the burner assembly of the present invention.

A Figura 6 é uma vista em perspectiva frontal, ampliada, de umelemento de movimento giratório e de um elemento estabilizador da monta-gem de queimador da presente invenção.Figure 6 is an enlarged front perspective view of a rotary motion element and a burner mount stabilizing member of the present invention.

A Figura 7 é uma vista em seção tomada ao longo da linha 7-7da Figura 6.Figure 7 is a sectional view taken along line 7-7 of Figure 6.

A Figura 8 é uma vista em seção de uma configuração alternati-va da montagem de queimador da presente invenção.Figure 8 is a sectional view of an alternate configuration of the burner assembly of the present invention.

A Figura 9 é uma vista em seção de uma outra configuração damontagem de queimador da presente invenção.Figure 9 is a sectional view of another burner assembly configuration of the present invention.

A Figura 10 é uma vista em seção de ainda uma outra configu-ração da montagem de queimador da presente invenção.Figure 10 is a sectional view of yet another embodiment of the burner assembly of the present invention.

A Figura 11A é uma vista frontal do exterior do bloco de queima-dor e ilustra uma modalidade alternativa da montagem de queimador da pre-sente invenção.Figure 11A is a front exterior view of the burner block and illustrates an alternative embodiment of the burner assembly of the present invention.

A Figura 11B é uma vista superiro parcial da modalidade mos-trada pela Figura 11 A.Figure 11B is a partial top view of the embodiment shown by Figure 11A.

A Figura 11C é uma vista em seção tomada ao longo da linha11C-11Cda Figura 11A.Figure 11C is a sectional view taken along line 11C-11C of Figure 11A.

A Figura 12A é uma vista frontal do exterior do bloco de queima-dor e ilustra uma outra modalidade alternativa da montagem de queimadorda presente invenção.Figure 12A is a front exterior view of the burner block and illustrates another alternative embodiment of the burner assembly of the present invention.

A Figura 12B é uma vista superior parcial da modalidade damontagem de queimador da presente invenção mostrada na Figura 12A.Figure 12B is a partial top view of the burner assembly embodiment of the present invention shown in Figure 12A.

A Figura 12C é uma vista em seção tomada ao longo da linha11C-11C da Figura 12A.Figure 12C is a sectional view taken along line 11C-11C of Figure 12A.

A Figura 13A é uma vista frontal do exterior do bloco de queima-dor e ilustra ainda uma outra modalidade alternativa da montagem de quei-mador da presente invenção.A Figura 13B é uma vista superior parcial da modalidade damontagem de queimador da presente invenção mostrada na Figura 13A.Figure 13A is a front exterior view of the burner block and illustrates yet another alternative embodiment of the burner assembly of the present invention. Figure 13B is a partial top view of the burner assembly of the present invention shown in FIG. Figure 13A.

A Figura 13C é uma vista em seção tomada ao longo da linha11C-11Cda Figura 13A.Figure 13C is a sectional view taken along line 11C-11C of Figure 13A.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Com referência aos desenhos, a montagem de queimador dapresente invenção é ilustrada e de modo geral designada pelo numerai 10.Conforme mostrado nos desenhos e entendido pelos versados na técnica, amontagem de queimador 10 e seus componentes são concebidos de modo a serem associados a um forno 12 (o forno geral não é mostrado) e podem serusados para gerar calor em uma refinaria de petróleo, em uma indústriaquímica ou em outras aplicações. A montagem de queimador 10 é fixada auma parede 14 do forno 12 (por exemplo, uma parede lateral, uma paredede fundo (ou piso) e uma parede de topo (ou teto)) e se estende para um espaço de forno 16 do forno. A montagem de queimador 10 pode tambémficar totalmente em pé no forno 12, por exemplo, sobre o piso do forno. Aparede de forno 14 inclui uma camada interna de material isolante 14(a) fi-xado à mesma.With reference to the drawings, the burner assembly of the present invention is illustrated and generally designated by numeral 10. As shown in the drawings and understood by those skilled in the art, the burner assembly 10 and its components are designed to be associated with an oven. 12 (general furnace is not shown) and may be used to generate heat in an oil refinery, chemical industry or other applications. The burner assembly 10 is attached to an oven wall 14 (e.g., a side wall, a bottom wall (or floor) and a top wall (or ceiling)) and extends into an oven oven space 16. The burner assembly 10 may also be fully standing in the oven 12, for example on the oven floor. Furnace apparatus 14 includes an inner layer of insulating material 14 (a) attached thereto.

A montagem de queimador 10 mostrada nas Figuras 1 e 2 é fi- xada e horizontalmente associada a uma parede lateral 14 de um forno eatiçada no sentido ascendente (com fogo ascendente) com relação ao mes-mo. Conforme ainda apresentado abaixo, a montagem de queimador 10 po-de ser configurada e associada ao forno 12 também de outras maneiras. Amontagem de queimador 10 descarrega uma mistura de gás combustível ear para o espaço de forno 16 onda mistura é queimada na presença do gásde combustão, ao mesmo tempo produzindo um teor relativamente baixo deóxidos de nitrogênio (NOx) e de produtos de carbono. Tipicamente, são ins-taladas múltiplas montagens de queimador 10 em um único forno 12.The burner assembly 10 shown in Figures 1 and 2 is attached horizontally to a side wall 14 of an upwardly fired (upwardly fired) furnace with respect to the same. As further shown below, the burner assembly 10 may be configured and associated with the furnace 12 in other ways as well. Burner assembly 10 discharges an ear fuel gas mixture into the furnace space 16 where the mixture is burned in the presence of the combustion gas, while producing a relatively low nitrogen oxide (NOx) content and carbon products. Typically, multiple burner assemblies 10 are installed in a single oven 12.

A montagem de queimador 10 compreende um bloco de quei- mador 18 para associação com o forno 12, uma montagem de queimadorpiloto 20 e uma montagem de injeção de combustível 22. Conforme entendi-do pelos versados na técnica, a montagem de queimador 10 pode ser umqueimador de tiragem natural (isto é, o ar requerido para combustão é natu-ralmente arrastado para dentro do bloco de queimador 18), um queimadorde tiragem forçada (por exemplo, um soprador é utilizado para soprar o ar decombustão para dentro do bloco de queimador 18), um queimador de tira- gem equilibrado (por exemplo, são utilizados sopradores para soprar ar tantopara dentro como para fora do queimador a fim de atingir um equilíbrio apro-priado de ar de combustão) ou variações das mesmas.The burner assembly 10 comprises a burner block 18 for association with the oven 12, a pilot burner assembly 20 and a fuel injection assembly 22. As understood by those skilled in the art, the burner assembly 10 may be a natural draft burner (ie the air required for combustion is naturally drawn into the burner block 18), a forced draft burner (eg a blower is used to blow the combustion air into the burner block). 18), a balanced burner (for example, blowers are used to blow air both in and out of the burner to achieve a proper combustion air balance) or variations thereof.

O bloco de queimador 18 inclui uma base 24, e uma superfícieexterior 26 a ser posicionada dentro do forno 12 (de modo a se estender pa- ra dentro do espaço de forno 16). A superfície exterior 26 inclui uma seçãode topo 28, uma seção de fundo 30, e uma seção de paredes laterais 32 queligam a seção de topo à seção de fundo. A base 24 do bloco de queimador18 é fixada a uma parede de forno 14. A seção de fundo 30 é ligeiramenteafunilada a partir da base 24 para a seção de paredes laterais 32. A seção de paredes laterais 32 inclui uma face frontal 34 e faces laterais 36. A facefrontal 34 inclui uma face frontal inferior 34(a) e uma face frontal inclinada34(b). A face frontal inclinada 34(b) se afunila para dentro a partir da facefrontal inferior 34(a) para uma seção de topo 28 de uma superfície exterior26 do bloco de queimador 18.The burner block 18 includes a base 24, and an outer surface 26 to be positioned within the oven 12 (to extend into the oven space 16). The outer surface 26 includes a top section 28, a bottom section 30, and a sidewall section 32 that connect the top section to the bottom section. The base 24 of the burner block18 is fixed to an oven wall 14. The bottom section 30 is slightly tapered from the base 24 to the sidewall section 32. The sidewall section 32 includes a front face 34 and side faces 36. Frontal face 34 includes a lower front face 34 (a) and an inclined front face34 (b). The inclined front face 34 (b) tapers inwardly from the lower front face 34 (a) to a top section 28 of an outer surface 26 of the burner block 18.

Conforme ilustrado nos desenhos, a montagem de queimador 10 é um queimador de tiragem natural (isto é, o ar requerido para combustão énaturalmente arrastado para dentro do bloco de queimador 18). Um plenum38 é fixado à parte traseira da parede de forno 14 e a uma base 24 do blocode queimador 18 de modo a prover um ar de combustão (ilustrado nos de- senhos pelas setas 40) que vem de fora do forno 12 para uma montagem dequeimador 10. O plenum 38 inclui uma entrada de ar 42. Uma montagemamortecedora 44 é fixada à entrada de ar 42 de modo a regular a quantidadede ar introduzida no plenum 38 e na montagem de queimador 10. Uma aber-tura de ar 46 se estende através da parede de forno 14 de modo a permitir que o ar seja conduzido do plenum 38 para o bloco de queimador 18.As illustrated in the drawings, the burner assembly 10 is a naturally drawn burner (i.e., the air required for combustion is naturally drawn into the burner block 18). A plenum38 is attached to the rear of the furnace wall 14 and a base 24 of the burner block 18 to provide a combustion air (illustrated in the drawings by arrows 40) coming from outside the furnace 12 for a burner assembly. 10. The plenum 38 includes an air inlet 42. A damping assembly 44 is secured to the air inlet 42 to regulate the amount of air introduced into the plenum 38 and burner assembly 10. An air opening 46 extends through from the furnace wall 14 to allow air to be drawn from the plenum 38 to the burner block 18.

Uma garganta de queimador 48 é disposta através do bloco dequeimador 18. A garganta de queimador 48 inclui uma parede de garganta50 que define e envolve a garganta do queimador. A garganta de queimador48 tem uma entrada 52 e uma saída 54. A entrada 52 é adaptada de modo areceber o ar de combustão (designado pelas setas 40) que vem de fora dagarganta do queimador 48 (especificamente, o plenum 38). A entrada 52 da garganta de queimador 48 fica alinhada sobre a abertura de ar 46 estenden-do-se através da parede de forno 14, deste modo provendo uma comunica-ção fluida entre a garganta de queimador 48 e o plenum 38. A saída 54 dagarganta de queimador 48 é posicionada adjacente à superfície exterior 26do bloco de queimador, e é posicionada de modo a introduzir o ar de com- bustão (designado pelas setas 40) para uma zona de combustão 58 locali-zada dentro do forno 12 e adjacente à superfície exterior do bloco de quei-mador 18. O ar de combustão é descarregado para a zona de combustão 58do forno 12 através da saída 54 da garganta de queimador 48.A burner throat 48 is disposed through burner block 18. Burner throat 48 includes a throat wall50 that defines and surrounds the burner throat. Burner throat48 has an inlet 52 and an outlet 54. The inlet 52 is adapted to receive combustion air (designated by the arrows 40) coming from the outside of the burner 48 (specifically, the plenum 38). The inlet 52 of the burner throat 48 is aligned over the air opening 46 extending through the furnace wall 14, thereby providing fluid communication between the burner throat 48 and the plenum 38. The outlet 54 The burner throat 48 is positioned adjacent the outer surface 26 of the burner block, and is positioned to introduce the combustion air (designated by arrows 40) to a combustion zone 58 located within the oven 12 and adjacent to the outer surface of burner block 18. Combustion air is discharged into combustion zone 58 of oven 12 through outlet 54 of burner throat 48.

A parede 50 da garganta de queimador 48 se estende para den- tro adjacente à saída 54 da garganta de queimador 48 de modo a formar umressalto de garganta 60. O ressalto de garganta 60 funciona de modo a es-tabilizar a chama.The wall 50 of the burner throat 48 extends inwardly adjacent the outlet 54 of the burner throat 48 to form a throat bump 60. The throat bump 60 functions to stabilize the flame.

A montagem de queimador piloto 20 é utilizada para gerar umachama piloto 62 dentro da garganta de queimador 48. A montagem de quei- mador piloto 20 inclui um duto piloto de combustível 64 e um bocal piloto decombustível 66. O duto piloto de combustível 64 tem uma entrada 68 adap-tada de modo a ser conectada a uma fonte de combustível 70, e uma saída72 conectada de maneira fluida ao bocal piloto de combustível 66. O dutopiloto se estende através da abertura de ar 46 da parede de forno 14 para a garganta de queimador 48. O bocal piloto 66 é disposto dentro da gargantade queimador 48. De preferência, a montagem de queimador piloto 20 pré-mistura o combustível com o oxigênio na montagem de queimador piloto an-tes da geração da chama 62. Isto pode ser feito, por exemplo, ao se usar umjato misturador na entrada do duto piloto. A força motriz do combustível no jato misturador arrasta e mistura o ar (incluindo oxigênio) para dentro com ocombustível.Pilot burner assembly 20 is used to generate a pilot flame 62 within burner throat 48. Pilot burner assembly 20 includes a fuel pilot duct 64 and a combustible pilot nozzle 66. Fuel pilot duct 64 has a inlet 68 adapted to be connected to a fuel source 70, and an outlet72 fluidly connected to the fuel pilot nozzle 66. The pilot pilot extends through the air opening 46 of the furnace wall 14 to the throat of burner 48. Pilot nozzle 66 is disposed within burner neck 48. Preferably pilot burner assembly 20 pre-mixes fuel with oxygen in pilot burner assembly prior to flame generation 62. This can be done for example when using a mixing jet at the pilot duct inlet. The driving force of the fuel in the mixer jet drags and mixes the air (including oxygen) in with the fuel.

A montagem de injeção de combustível 22 é de preferência a-daptada de modo a injetar essencialmente todo o combustível necessáriopara a operação da montagem de queimador 10 para dentro do forno 12 apartir de um ou mais bicos de combustível 74 localizados fora da gargantado queimador. Conforme aqui usado e nas reivindicações em apenso, "es-sencialmente todo o" combustível necessário para a operação da montagemde queimador 10 significa todo o combustível necessário para operar oqueimador, com exceção do combustível utilizado na operação da monta-gem de queimador piloto 20. A montagem de injeção de combustível 22 in-clui os dutos de combustível principal 76 e os bicos de combustível principal78 de modo a injetar o combustível principal nas zonas de ignição 80 locali-zadas dentro do forno 12 e adjacentes à superfície exterior 26 do bloco dequeimador 18. Os dutos de combustível principal 76 têm entradas 82 adap-tadas de modo a ficarem conectadas de maneira fluida a uma fonte de com-tível principal 78. De preferência, as porções dos dutos de combustível prin-cipal 76 que, de outra forma, se estenderiam para dentro do forno 14 sãodispostas através do bloco de queimador 18. Os bicos de combustível prin-cipal 78 são pelo menos parcialmente dispostos dentro do forno 12 e posi-cionados adjacentes à face frontal inferior 34(a) da face frontal 34 da seçãode paredes laterais 32 do bloco de queimador 18. Os bicos de combustívelprincipal 78 são posicionados de modo a injetar o combustível principal aolongo da face frontal 34 para as zonas de ignição 80. As zonas de ignição 80são posicionadas adjacentes a uma face frontal inclinada 34(b) da face fron-tal 34. Uma pluralidade de dutos de combustível principal 76 e de bicos decombustível principal 78 e uma pluralidade de zonas de ignição 80 pode serusada. As Figuras 1 e 3 a 5 ilustram dois dos dutos de combustível principal76 e dois bicos de combustível principal 78 correspondentes, cada qual inje-tando o combustível principal para uma zona de ignição separada 80.The fuel injection assembly 22 is preferably adapted to inject essentially all of the fuel required for the operation of the burner assembly 10 into the furnace 12 from one or more fuel nozzles 74 located outside the choked burner. As used herein and in the appended claims, "essentially all" fuel required for the operation of the burner assembly 10 means all the fuel required to operate the burner, except for the fuel used in the operation of the pilot burner assembly 20. Fuel injection assembly 22 includes main fuel ducts 76 and main fuel nozzles78 to inject main fuel into ignition zones 80 located within oven 12 and adjacent to outer surface 26 of the burner block. 18. The main fuel ducts 76 have inlets 82 adapted to be fluidly connected to a main fuel source 78. Preferably the portions of the main fuel ducts 76 which otherwise , would extend into the furnace 14 are arranged through the burner block 18. The main fuel nozzles 78 are at least partially disposed within the furnace 12 and positioned adjacent the lower front face 34 (a) of the front face 34 of the sidewall section 32 of the burner block 18. The main fuel nozzles 78 are positioned to inject the main fuel away from the face 34 for ignition zones 80. Ignition zones 80 are positioned adjacent an inclined front face 34 (b) of front face 34. A plurality of main fuel ducts 76 and main fuel nozzles 78 and a plurality of Ignition zones 80 can be used. Figures 1 and 3 to 5 illustrate two of the main fuel ducts76 and two corresponding main fuel nozzles 78, each injecting the main fuel into a separate ignition zone 80.

A montagem de injeção de combustível 22 inclui ainda umamontagem de injeção de combustível suplementar 90. A montagem de inje-ção de combustível suplementar 90 é posicionada de modo a injetar o com-bustível suplementar para a zona de combustão 58. A montagem de injeçãode combustível suplementar 90 inclui dutos de combustível suplementar 92 eos bicos de combustível suplementar 94. Os dutos de combustível suple-mentar 92 têm entradas 98 adaptadas de modo a ficarem conectadas demaneira fluida a uma fonte de combustível 100, e saídas 102 que se conec- tam de maneira fluida aos bicos de combustível suplementar 94. Os dutos decombustível suplementar 92 são parcialmente dispostos através do bloco dequeimador 18 e se estendem para dentro das calhas 104 dispostas no blocode queimador 18. Cada calha 104 inclui uma parede de calha 106 e umasaída de calha 108. Os dutos de combustível suplementar 92 se estendem através das paredes 106 das calhas 104. Os bicos de combustível suple-mentar 94 são posicionados dentro das calhas 104 e posicionados de modoa injetarem o combustível suplementar para a zona de combustão 58 atravésdas saídas 108 das calhas. Uma pluralidade de dutos de combustível su-plementar 92, de bicos de combustível suplementar 94 e calhas correspon- dentes 104 podem ser utilizados. Conforme ilustrado, a montagem de inje-ção de combustível 22 inclui dois dutos de combustível suplementar 92, doisbicos de combustível suplementar 94 e duas calhas correspondentes 104.The fuel injection assembly 22 further includes an additional fuel injection assembly 90. The supplemental fuel injection assembly 90 is positioned to inject the supplemental fuel into combustion zone 58. The fuel injection assembly 90 includes supplementary fuel ducts 92 and supplementary fuel nozzles 94. Supplementary fuel ducts 92 have inlets 98 adapted so that they are fluidly connected to a fuel source 100, and outlets 102 which are connected to each other. fluid fuel nozzle 94. Supplementary fuel ducts 92 are partially disposed through burner block 18 and extend into the rails 104 disposed in the burner block 18. Each rail 104 includes a rail wall 106 and a rail outlet 108 The supplemental fuel ducts 92 extend through the walls 106 of the rails 104. The combustion nozzles additional level 94 are positioned within the troughs 104 and positioned to inject supplemental fuel modoa to the combustion zone 58 atravésdas 108 outputs the rails. A plurality of supplementary fuel ducts 92, supplementary fuel nozzles 94 and corresponding rails 104 may be used. As shown, the fuel injection assembly 22 includes two supplementary fuel ducts 92, two supplementary fuel nozzles 94, and two corresponding rails 104.

A montagem de queimador 10 compreende ainda passagens deignição 114 para o recebimento de pelo menos uma porção da chama 62 gerada pela montagem de queimador piloto 20. As passagens de ignição114 conduzem a chama 62 ou porção da mesma para as zonas de ignição80, por meio do que a chama 62 ou porção da mesma poderá queimar ocombustível principal injetado pelos bicos de combustível principal 78 paraas zonas de ignição. As passagens de ignição 114 se estendem através do bloco de queimador 18 entre a garganta de queimador 48 e a superfície ex-terior 26 do bloco de queimador 18, especificamente a face frontal inclinada34(b) da face frontal 34 da seção de paredes laterais 32 de uma superfícieexterior 26 do bloco de queimador 18. As passagens de ignição 114 incluemas entradas 116 posicionadas adjacentes à garganta de queimador 48, e as saídas 118 posicionadas adjacentes à face frontal inclinada 34(b).The burner assembly 10 further comprises ignition passages 114 for receiving at least a portion of the flame 62 generated by the pilot burner assembly 20. The ignition passages114 carry the flame 62 or portion thereof to the ignition zones 80 by means of the ignition zone 80. that the flame 62 or portion thereof may burn the main fuel injected by the main fuel nozzles 78 into the ignition zones. Ignition passages 114 extend through the burner block 18 between the burner throat 48 and the outer surface 26 of the burner block 18, specifically the slanted front face34 (b) of the front face 34 of the sidewall section 32 of an outer surface 26 of the burner block 18. Ignition passages 114 include inlets 116 positioned adjacent burner throat 48, and outlets 118 positioned adjacent slanted front face 34 (b).

Conforme ilustrado, cada passagem de ignição 114 recebe umaporção 62(a) da chama 62 e conduz a porção de chama 62(a) para uma zo-na de ignição 80. Às porções de chama 62(a) contatam e queimam o com-bustível principal injetado pelos bicos de combustível principal 78 nas zonasde ignição 80. Uma pluralidade de passagens de ignição 114 pode ser usa-da. Conforme ilustrado, a montagem de queimador inclui duas passagens de ignição 114.As shown, each ignition passage 114 receives a portion 62 (a) of flame 62 and leads the flame portion 62 (a) into an ignition loop 80. The flame portions 62 (a) contact and burn the flame. main fuel injected by main fuel nozzles 78 into ignition zones 80. A plurality of ignition passages 114 may be used. As shown, the burner assembly includes two ignition passages 114.

A montagem de queimador 10 compreende ainda desviadoresde chama 124 de modo a fazer com que pelo menos uma porção da chama62 gerada pela montagem de queimador piloto 20 seja desviada para aspassagens de ignição 114. Conforme ilustrado, os desviadores de chama 124 são adaptados de modo a fazer com que uma porção da chama 62 ge-rada pela montagem de queimador piloto 20, a porção de chama 62(a), sejadesviada para as passagens de ignição 114, e uma porção da chama 62gerada pela dita montagem de queimador piloto, a porção de chama 62(b),seja conduzida através da saída 54 da garganta de queimador 48 para a zona de combustão 58. As quantidades relativas da chama 62 que formamas porções de chama 62(a) e 62(b) podem ser ajustadas conforme necessá-rio. Por exemplo, a quantidade da chama 62 desviada para as porções dechama 62(a) precisa ser suficiente para permitir que as porções de chama62(a) atinjam as zonas de ignição 80 e queimem o gás principal nas mes- mas.The burner assembly 10 further comprises flame diverters 124 so as to cause at least a portion of the flame62 generated by pilot burner assembly 20 to be diverted to ignition passages 114. As shown, the flame diverters 124 are adapted to causing a portion of the flame 62 generated by the pilot burner assembly 20, the flame portion 62 (a) to be diverted to the ignition passages 114, and a portion of the flame 62 generated by said pilot burner assembly, the portion 62 (b) is conducted through outlet 54 of burner throat 48 into combustion zone 58. The relative amounts of flame 62 which form flame portions 62 (a) and 62 (b) may be adjusted as required. -River. For example, the amount of flame 62 diverted to flame portions 62 (a) must be sufficient to allow flame portions 62 (a) to reach ignition zones 80 and to burn main gas therein.

Na modalidade da montagem de queimador 10 mostrada nasFiguras 1 a 7, os desviadores de chama 124 são blocos de incidência 126fixados à parede 50 da garganta de queimador 48 adjacentes às entradas depassagem de ignição 116. Os blocos de incidência 126 dividem a chama 62 nas porções de chama 62(a) e 62(b). Eles também podem ser configuradosde modo a desviarem toda a chama piloto 62 para as passagens de ignição114.In the embodiment of the burner assembly 10 shown in Figures 1 to 7, the flame diverters 124 are incident blocks 126 attached to wall 50 of burner throat 48 adjacent ignition passages 116. Incidence blocks 126 divide flame 62 into portions flame 62 (a) and 62 (b). They can also be configured to divert the entire pilot flame 62 to the ignition passages114.

Conforme melhor mostrado nas Figuras 4 a 7, as porções dechama 62(a) conduzidas através das passagens de ignição 114 são igual- mente manipuladas no lado de fora do bloco de queimador. A este respeito,a montagem de queimador 10 inclui elementos de movimento giratório 140,os elementos de movimento giratório 140 sendo localizados adjacentes àsuperfície exterior 26 do bloco de queimador 18 e posicionados de modo aredirecionar as porções de chama 62(a) a partir das saídas 118 das passa-gens de ignição através da superfície exterior do bloco de queimador. Emuma modalidade, os elementos de movimento giratório 140 são blocos demovimento giratório 142 posicionados sobre a face frontal inclinada 34(b) daface frontal 34 da seção de paredes laterais 32 de uma superfície exterior 26acima das saídas de passagem de ignição 118. As porções de chama 62(a)conduzidas através das saídas de passagem de ignição 118 incidem sobreos blocos de movimento giratório 142 e são redirecionadas através dos ca-nais 144 dispostos na face frontal inclinada 34(b) através a face frontal incli-nada 34(b).As best shown in Figures 4 to 7, the flame portions 62 (a) conducted through the ignition passages 114 are also manipulated on the outside of the burner block. In this regard, the burner assembly 10 includes rotary motion elements 140, the rotary motion elements 140 being located adjacent the outer surface 26 of the burner block 18 and positioned to redirect the flame portions 62 (a) from the outputs. 118 of the ignition passages through the outer surface of the burner block. In one embodiment, the rotatable motion elements 140 are rotatable movable blocks 142 positioned over the slanted front face 34 (b) of the front face 34 of the sidewall section 32 of an outer surface 26 above the ignition passageways 118. The flame portions 62 (a) driven through the ignition passageways 118 focus on the rotary motion blocks 142 and are redirected through the channels 144 disposed on the slanted front face 34 (b) through the slanted front face 34 (b).

Os elementos estabilizadores 150 são posicionados sobre a su-perfície exterior 26 do bloco de queimador 18 de modo a receber as porçõesde chama 62(a) (ou uma porção da mesma) e facilitar o contato da chamarecebida com o combustível principal injetado pelos bicos de combustívelprincipal 78. Em termos específicos, cada elemento estabilizador 150 é fixa-do a um bloco de movimento giratório 142 correspondente e se estende deuma forma substancialmente perpendicular a partir do mesmo abaixo do ca-nal 144 correspondente e ao longo da face frontal inclinada 34(b). Os ele-mentos estabilizadores 150 atuam como corpos de reforço no sentido derecebem tanto as chamas (ou uma porção das mesmas) dos blocos de mo-vimento giratório 142 e do combustível principal descarregado dos os bicosde combustível principal 78. O combustível principal descarregado dos bicosde combustível principal 78 diminui a sua velocidade ou incide sobre os ele-mentos estabilizadores 150 onde o mesmo é queimado pelas chamas.The stabilizer elements 150 are positioned over the outer surface 26 of the burner block 18 to receive the flame portions 62 (a) (or a portion thereof) and facilitate contact of the received flame with the main fuel injected by the burner nozzles. Specifically, each stabilizer member 150 is attached to a corresponding rotatable motion block 142 and extends substantially perpendicular thereto below the corresponding channel 144 and along the sloping front face 34 ( B). The stabilizing elements 150 act as reinforcing bodies in the direction of receiving both the flames (or a portion thereof) of the rotating motion blocks 142 and the main fuel discharged from the main fuel nozzles 78. The main fuel discharged from the nozzles main fuel 78 slows down or focuses on stabilizing elements 150 where it is burned by flames.

Uma pluralidade de blocos de movimento giratório 142, de ca-nais 144 e de elementos estabilizadores 150 pode ser utilizada. Conformeilustrado, a bloco de movimento giratório 142, o canal 144 e o elemento es-tabilizador 150 são utilizados em associação com cada uma das duas pas-sagens de ignição 114.A plurality of rotatable motion blocks 142, channels 144 and stabilizer elements 150 may be used. As illustrated, the rotary motion block 142, channel 144 and stabilizer element 150 are used in association with each of the two ignition passages 114.

Com referência a seguir às Figuras 8 a 10, são ilustradas outrasconfigurações da montagem de queimador 10. Conforme acima menciona-do, a montagem de queimador 10 pode ser configurada e associada ao forno12 de diversas maneiras. Por exemplo, a montagem de queimador 10 podeser associada ao forno 12 horizontal ou verticalmente e pode ser atiçada nosentido ascendente (de fogo ascendente) ou atiçada no sentido descendente(de fogo descendente). A montagem de queimador 10 pode ser associadaao forno 12 em qualquer orientação.Referring next to Figures 8 to 10, further configurations of the burner assembly 10 are illustrated. As mentioned above, the burner assembly 10 may be configured and associated with the furnace 12 in various ways. For example, the burner assembly 10 may be associated with the furnace 12 horizontally or vertically and may be fanned upwards (downward) or fanned downwards (downward). Burner assembly 10 may be associated with furnace 12 in any orientation.

Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, a montagem de queima-dor 10 é concebida e configurada de modo a ser horizontalmente montadasobre uma parede 14 do forno 12 e verticalmente atiçada adjacente a umaparede lateral do forno. A Figura 8 ilustra uma concepção e configuração damontagem de queimador 10 adaptada de modo a ser verticalmente montadasobre a parede 14 do forno 12 ou verticalmente atiçada adjacente a umaparede lateral do forno. A montagem de queimador da presente invençãomostrada pela Figura 8 é atiçada ao longo da parede lateral do forno. Porexemplo, em contrapartida à garganta de queimador 48 ilustrada nas Figuras1 e 2, a garganta de queimador 48 na configuração mostrada na Figura 8não é em forma de "L", mas sim reta.As shown in Figures 1 and 2, the burner assembly 10 is designed and configured to be horizontally mounted on an oven wall 14 and vertically raised adjacent an oven sidewall. Figure 8 illustrates a design and configuration of the burner assembly 10 adapted to be vertically mounted on the furnace wall 14 or vertically raised adjacent an oven sidewall. The burner assembly of the present invention shown in Figure 8 is poked along the side wall of the furnace. For example, in contrast to burner throat 48 shown in Figures 1 and 2, burner throat 48 in the configuration shown in Figure 8 is not "L" shaped, but straight.

A Figura 9 ilustra um concepção e configuração da montagemde queimador 10 adaptada de modo a ser verticalmente montada sobre opiso 14 do forno e verticalmente atiçada no interior 160 do forno. A monta-gem de queimador da presente invenção mostrada na Figura 9 pode ser fi-xada ou ficar em por exemplo em uma área intermediária 162 no interior 160do forno. Esta configuração inclui múltiplos bicos e dutos de combustívelprincipal, passagens de ignição e correspondentes componentes. A mesmanão inclui as calhas 104 e seus componentes correspondentes para a inje-ção de combustível suplementar.Figure 9 illustrates a design and configuration of the burner assembly 10 adapted to be vertically mounted on furnace option 14 and vertically raised within the furnace 160. The burner assembly of the present invention shown in Figure 9 may be attached or to be located for example in an intermediate area 162 within the oven 160. This configuration includes multiple main fuel nozzles and ducts, ignition passages and corresponding components. The same does not include rails 104 and their corresponding components for supplemental fuel injection.

A Figura 10 ilustra uma concepção e configuração da montagemde queimador 10 similar à montagem de queimador da presente invençãomostrada na Figura 9, com a exceção de que, nesta configuração, a monta-gem de queimador da presente invenção é adaptada de modo a ser verti-calmente montada a partir do teto 14 do forno 12 e verticalmente atiçadapara baixo em uma área intermediária 162 no interior 160 do forno.Com referência a seguir às Figuras 11A a 11C, uma modalidadealternativa da montagem de queimador da presente invenção 10 é ilustrada.Nesta modalidade, as passagens de ignição 114 incluem superfícies de Co-anda 170 adjacentes às entradas 116 de modo a fazer com que pelo menosuma porção da chama 62 gerada pela montagem de queimador piloto 20seja desviada para as passagens de ignição 114. Como um resultado, osdesviadores de chama 124 não são propriamente necessários. A chama 62emitida a partir do bocal piloto 66 ou de uma porção do mesmo (dependendoda velocidade da chama, da curvatura das superfícies de Coanda e de ou-tros fatores conhecidos aos versados na técnica) se adere às e segue a tra-jetória das superfícies de Coanda 170 para as passagens de ignição 114. Assuperfícies de Coanda 170 podem ser utilizadas em associação com os des-viadores de chama 124, caso desejado.Figure 10 illustrates a design and configuration of the burner assembly 10 similar to the burner assembly of the present invention shown in Figure 9, except that in this configuration the burner assembly of the present invention is adapted to be vertical. assembled from the ceiling 14 of the furnace 12 and vertically lowered downward to an intermediate area 162 within the furnace 160. Referring next to Figures 11A to 11C, an alternative embodiment of the burner assembly of the present invention is illustrated. , the ignition passages 114 include Co-floor surfaces 170 adjacent to the inlets 116 so as to cause at least a portion of the flame 62 generated by the pilot burner assembly 20 to be diverted to the ignition passages 114. As a result, the diverters Flames 124 are not necessarily necessary. The flame 62 emitted from the pilot nozzle 66 or a portion thereof (depending on the flame velocity, the curvature of the Coanda surfaces and other factors known to those skilled in the art) adheres to and follows the trajectory of the surfaces. 170 for ignition passages 114. Coanda 170 surfaces may be used in combination with flame diverters 124 if desired.

Conforme ilustrado nas Figuras 11A a 11C, as passagens deignição 114 podem também incluir superfícies de Coanda 174 adjacentes àssaídas 118 das passagens de ignição 114 de modo a fazer com que pelomenos uma porção das porções de chama 62(a) conduzida através das saí-das 118 a ser redirecionada através da face frontal inclinada 34(b) da facefrontal 34 da seção de paredes laterais 32 de uma superfície exterior 26 dobloco de queimador 18. Como um resultado, os elementos de movimentogiratório 140 não são propriamente necessários. As porções de chama 62(a)conduzidas através das saídas 118 das passagens de ignição 114 se ade-rem e seguem as trajetórias das superfícies de Coanda 174 de tal modo queas mesmas sejam recebidas pelo elemento estabilizador 150. Nesta modali-dade, o elemento estabilizador 150 é um ressalto 178 posicionado abaixodas saídas 118. Os elementos de movimento giratório 140 podem tambémser utilizados, se necessário.As shown in Figures 11A through 11C, the de-ignition passages 114 may also include Coanda surfaces 174 adjacent to the exits 118 of the ignition passages 114 so as to cause at least a portion of the flame portions 62 (a) to pass through the exits. 118 to be redirected through the slanted front face 34 (b) of the front face 34 of the sidewall section 32 of an outer surface 26 of the burner block 18. As a result, the rotary motion elements 140 are not necessarily required. The flame portions 62 (a) conducted through the exits 118 of the ignition passages 114 adhere to and follow the paths of Coanda surfaces 174 so that they are received by the stabilizer element 150. In this embodiment, the element stabilizer 150 is a shoulder 178 positioned below the outlets 118. The rotary motion elements 140 may also be used if required.

Com referência a seguir às Figuras 12A a 12C, uma outra moda-lidade alternativa da montagem de queimador da presente invenção 10 éilustrada. Nesta modalidade, os desviadores de chama 124 são montagensde injeção de fluido 180 associadas às passagens de ignição 114 de modo ainjetar fluido nas passagens de ignição para as zonas de ignição 80 de modoa criar pressões nas passagens de injeção 114 inferiores à pressão na gar-ganta do queimador 48. As pressões relativamente baixas das passagens deinjeção arrastam a chama piloto 62 ou uma porção da mesma (as porçõesde chama 62a) para as passagens de injeção 114. As montagens de injeçãode fluido 180 são adaptadas de modo a ficarem conectadas de maneira flui-da a uma fonte de combustível 182 por meio do que as montagens de inje-ção de fluido poderão injetar combustível para as passagens de ignição 114.Conforme mais bem mostrado na Figura 12C, as passagens de edução decombustível 190 são formadas no bloco de queimador 18. Cada uma daspassagens de edução de fluido 190 se estendem a partir de um duto decombustível principal 76 para a correspondente passagem de ignição 114.Uma entrada 192 de cada passagem de edução de combustível 190 é co-nectada de maneira fluida ao e recebe o combustível principal do correspon-dente duto de combustível principal 76. Uma saída 194 de cada passagemde edução de combustível 190 é conectada de maneira fluida à correspon-dente passagem de ignição 114. Desta maneira, o combustível pode ser di-retamente injetado a partir dos dutos de combustível principal 76 para aspassagens de ignição 114 a fim de descarregar a chama piloto 62 ou umaporção da mesma para as passagens de ignição. O combustível principaldas passagens de edução de combustível 190 é queimado pela chama 62ou queimado nas passagens ou queimado nas zonas de ignição.Referring next to Figures 12A to 12C, another alternative embodiment of the burner assembly of the present invention is illustrated. In this embodiment, flame deflectors 124 are fluid injection assemblies 180 associated with ignition passages 114 so as to inject fluid into the ignition passages to ignition zones 80 to create pressures on the injection passages 114 below the throat pressure. The relatively low pressures of the injection ports pull the pilot flame 62 or a portion thereof (the flame portions 62a) into the injection ports 114. Fluid injection assemblies 180 are adapted to be fluidly connected. to a fuel source 182 whereby the fluid injection assemblies may inject fuel into the ignition passages 114. As best shown in Figure 12C, the fuel edging passages 190 are formed in the burner block. 18. Each of the fluid edging passages 190 extend from a main combustible duct 76 to the corresponding and ignition passage 114. An inlet 192 of each fuel eduction passage 190 is fluidly connected to and receives the main fuel from the corresponding main fuel duct 76. An outlet 194 of each fuel eduction passage 190 it is fluidly connected to the corresponding ignition port 114. In this manner, fuel can be directly injected from the main fuel ducts 76 to ignition passages 114 to discharge pilot flame 62 or a portion thereof. for the ignition passages. The main fuel in the fuel eduction passages 190 is burned by the flame 62 or burned in the passages or burned in the ignition zones.

Com referência a seguir às Figuras 13A a 13C, uma outra moda-lidade alternativa da montagem de queimador da presente invenção 10 éilustrada. Nesta modalidade, uma vez que as passagens de ignição 114 sãodispostas através do bloco de queimador 18 em ângulos radialmente diver-gentes para fora da garganta de queimador 48. Nesta modalidade, as pas-sagens 114 se desviam radialmente para fora em ângulos muito maiores apartir da garganta de queimador 48 (em compartimento aos ângulos nosquais as passagens 114 se desviam radialmente para fora a partir da gar-ganta de queimador 48, conforme mostrado na Figura 5). Isto coloca aschamas emitidas a partir das passagens 114 em maior proximidade aos bi-cos de combustível principal 78 e ajuda a direcionar as chamas através daface frontal inclinada 34(b). Devido à localização das saídas 118 e do ângulode injeção da chama a partir das mesmas, os elementos de movimento gira-tório 140 não são propriedade necessários. As porções de chama 62(a) con-duzidas através das saídas 118 das passagens de ignição 114 são recebi-das pelos elementos estabilizadores 196. Os elementos estabilizadores 196são os ressaltos 198 posicionados abaixo das saídas 118. Os elementos demovimento giratório 140 poderão ser ainda utilizados, se assim for desejado.Referring next to Figures 13A to 13C, another alternative embodiment of the burner assembly of the present invention is illustrated. In this embodiment, since the ignition passages 114 are arranged through the burner block 18 at radially divergent angles out of the burner throat 48. In this embodiment, the passages 114 radially outwardly diverge from each other. from burner throat 48 (in compartment at angles at which passages 114 radially outwardly from burner throat 48, as shown in Figure 5). This places the flames emitted from the passages 114 closer to the main fuel nozzles 78 and helps direct the flames through the sloped front face 34 (b). Due to the location of the exits 118 and the flame injection angle therefrom, the rotary motion elements 140 are not property required. The flame portions 62 (a) led through the exits 118 of the ignition passages 114 are received by the stabilizing elements 196. The stabilizing elements 196 are the shoulders 198 positioned below the exits 118. The rotating demotion elements 140 may still be used if desired.

A face frontal inclinada 34(b) pode ser agudamente inclinada ousuavemente inclinada. Um fator determinante inclui a pressão utilizada parainjetar o combustível principal a partir dos bicos de combustível principal 78na face frontal inclinada 34(b).The inclined front face 34 (b) may be sharply inclined or gently inclined. A determining factor includes the pressure used to inject the main fuel from the main fuel nozzles 78 on the inclined front face 34 (b).

Operação da montagem de queimador da presente invençãoOperation of the burner assembly of the present invention

Uma variedade de diferentes tipos de combustíveis pode serqueimada pela montagem de queimador da presente invenção 10, incluindogás natural, metano, hidrogênio, propano, propileno, etano, etileno, butano,butileno, outros combustíveis típicos do tipo refinaria e suas misturas. Depreferência, o combustível está em uma forma gasosa, embora um atomiza-dor de combustível ou outros equipamentos conhecidos na técnica dos com-bustíveis líquidos possam ser utilizados.A variety of different types of fuels may be burned by the burner assembly of the present invention 10 including natural gas, methane, hydrogen, propane, propylene, ethane, ethylene, butane, butylene, other typical refinery fuels and mixtures thereof. Preferably, the fuel is in a gaseous form, although a fuel atomizer or other equipment known in the art of liquid fuels may be used.

A montagem de queimador da presente invenção 10 pode serusada de modo a queimar combustível no espaço de forno 16 a fim de gerarcalor sem misturar uma quantidade significativa de combustível e ar de com-bustão na garganta do queimador 48. Conforme aqui usado e nas reivindica-ções em apenso, "sem misturar uma quantidade significativa de combustívele ar de combustão na garganta do queimador 48" significa sem a adição decombustível (por exemplo, um combustível primário) à garganta de queima-dor, com exceção do combustível adicionado à garganta de queimador comrelação à geração da chama piloto 62 na mesma.The burner assembly of the present invention may be used to burn fuel in furnace space 16 to generate heat without mixing a significant amount of fuel and combustion air in the burner throat 48. As used herein and in the claims herein. appended, "without mixing a significant amount of fuel and combustion air in the burner throat 48" means without the addition of fuel (eg a primary fuel) to the burner throat, except fuel added to the burner throat regarding the generation of pilot flame 62 therein.

A montagem de queimador da presente invenção 10 é fixada àparede de forno 14 de tal modo que a superfície exterior do bloco de quei-mador 18 se estenda para dentro do espaço de forno 16. A montagem dequeimador 10 pode também ficar em pé livremente no interior do forno 12.Conforme explicado acima, o ar de combustão (ilustrado nos desenhos pelassetas 40) é provido para a entrada da garganta de queimador 52 a partir doplenum 38 através da abertura de ar 46.The burner assembly of the present invention 10 is fixed to the furnace wall 14 such that the outer surface of the burner block 18 extends into the furnace space 16. The burner assembly 10 may also be freely standing within. As explained above, the combustion air (shown in the baffle drawings 40) is provided for the entrance of the burner throat 52 from the duct plum 38 through the air opening 46.

O ar de combustão é conduzido a partir do plenum 38 para agarganta de queimador 48 e através da saída 54 da garganta de queimadorpara a zona de combustão 58. A zona de combustão 58 se situa dentro doforno 12 e adjacente à superfície exterior 26 do bloco de queimador 18. Umachama piloto 62 é gerada dentro da garganta do queimador 48 com o com-bustível piloto provido pela montagem de queimador piloto 20. Antes de ge-rar a chama piloto, o oxigênio é pré-misturado com o combustível piloto namontagem de queimador piloto 20.The combustion air is conducted from the plenum 38 to the burner throat 48 and through the outlet 54 of the burner throat to the combustion zone 58. The combustion zone 58 is located within the furnace 12 and adjacent to the outer surface 26 of the combustion block. burner 18. A pilot flame 62 is generated within the throat of burner 48 with pilot fuel provided by pilot burner assembly 20. Before generating the pilot flame, oxygen is premixed with pilot fuel in the burner assembly. pilot 20.

Essencialmente todo o combustível necessário para a operaçãoda montagem de queimador 10 é injetado no forno 12 a partir dos bicos decombustível 74 localizados fora da garganta do queimador 48. Conformeacima mencionado, conforme aqui usado e nas reivindicações em apenso,"essencialmente todo o" combustível necessário para a operação da monta-gem de queimador 10 significa todo o combustível necessário para operar oqueimador, com exceção do combustível usado na operação da montagemde queimador piloto 20. Os bicos de combustível 74 incluem os bicos decombustível principal 78. Os bicos de combustível principal 78 injetam ocombustível principal nas zonas de ignição 80 localizadas dentro do forno 12e adjacentes à superfície exterior 26 do bloco de queimador 18. O combustí-vel principal é queimado nas zonas de ignição 80. O combustível principalqueimado é em seguida misturado com o ar de combustão da zona de com-bustão 58. A combustão primária do combustível para a geração de calor noforno ocorre na zona de combustão 58.Essentially all fuel required for operation of burner assembly 10 is injected into furnace 12 from the fuel nozzles 74 located outside the throat of burner 48. As mentioned above, as used herein and in the appended claims, "essentially all" necessary fuel for operation of burner assembly 10 means all fuel required to operate the burner except fuel used in operation of pilot burner assembly 20. Fuel nozzles 74 include main fuel nozzles 78. Main fuel nozzles 78 inject the main fuel into the ignition zones 80 located within the furnace 12e adjacent to the outer surface 26 of the burner block 18. The main fuel is burned in the ignition zones 80. The burned main fuel is then mixed with the combustion air of the combustion zone 58. The primary combustion of the fuel l for heat generation in the oven occurs in the combustion zone 58.

Em uma modalidade, pelo menos uma porção da chama piloto62 gerada na garganta do queimador 48 é usada para queimar o combustí-vel principal nas zonas de ignição 80. A chama piloto 62 ou porção da mes-ma é conduzida para as zonas de ignição 80 através das passagens de igni-ção 114 estendendo-se através do bloco de queimador 18 entre a gargantade queimador 48 e a superfície exterior 26 do bloco de queimador por meiodo que a chama piloto ou porção da mesma poderá contatar e queimar ocombustível nas zonas de ignição 80.In one embodiment, at least a portion of the pilot flame62 generated in the throat of burner 48 is used to burn the main fuel in ignition zones 80. Pilot flame 62 or portion thereof is conducted to ignition zones 80. through the ignition passages 114 extending through the burner block 18 between the burner neck 48 and the outer surface 26 of the burner block by means that the pilot flame or portion thereof may contact and burn the fuel in the ignition zones. 80

A chama piloto 62 ou porção da mesma é desviada para as pas-sagens de ignição 114. De preferência, as primeiras porções 62(a) da chamapiloto são desviadas para as passagens de ignição 114 e a segunda porção62(b) da chama piloto pode ser conduzida através da garganta do queimador48 para a zona de combustão 58. Em uma modalidade, a chama piloto ouporções da mesma é desviada para as passagens de ignição ao incidir achama piloto ou porções da mesma sobre os desviadores de chama 124localizados na garganta do queimador. Em uma outra modalidade, as pas-sagens de ignição 114 incluem superfícies de Coanda, e a chama piloto 62ou porções da mesma é desviada para as passagens de ignição ao direcio-nar a chama piloto ou porções da mesma sobre as superfícies de Coanda.Em ainda uma outra modalidade, a chama piloto 62 ou porções da mesma édesviada para as passagens de ignição 114 ao fazer com que as pressõesdas passagens de ignição sejam menores que a pressão na garganta doqueimador 48. As pressões nas passagens de ignição 114 são de preferên-cia menores que a pressão na garganta do queimador 48 ao injetar um fluidode edução nas passagens de ignição para as zonas de ignição 80. De prefe-rência, o fluido de edução é um combustível.The pilot flame 62 or portion thereof is diverted to the ignition passages 114. Preferably, the first portions 62 (a) of the pilot flame are diverted to the ignition passages 114 and the second portion62 (b) of the pilot flame may be be carried through the burner throat48 to the combustion zone 58. In one embodiment, the pilot flame or portions thereof are diverted to the ignition passages by focusing the pilot portion or portions thereof on the flame diverters 124 located in the burner throat. In another embodiment, the ignition passages 114 include Coanda surfaces, and the pilot flame 62or portions thereof are diverted to the ignition passages by directing the pilot flame or portions thereof over the Coanda surfaces. In yet another embodiment, the pilot flame 62 or portions thereof is diverted to the ignition passages 114 by causing the pressures of the ignition passages to be less than the pressure in the burner throat 48. The pressures in the ignition passages 114 are preferably. lower than the throat pressure of burner 48 by injecting an eduction fluid into the ignition passages to ignition zones 80. Preferably, the eduction fluid is a fuel.

Os bicos de combustível 74 incluem ainda os bicos de combustí-vel suplementar 94 de modo a injetar um combustível suplementar para azona de combustão 58. O combustível suplementar é injetado a partir dosbicos de combustível suplementar 94 para as calhas 104 e para a zona decombustão 58. À medida que o combustível suplementar queima, ele contro-la a chama na zona de combustão 58 ao arrastar a chama para mais próxi-mo da parede lateral 14 do forno 12. O uso do termo "suplementar" no pre-sente documento não deve ser construído no sentido de que menos com-bustível é conduzido através dos bicos de combustível suplementar 94 doque através dos bicos de combustível principal 78. O volume de combustívelsuplementar descarregado para a zona de combustão 58 pelos bicos decombustível suplementar 94 pode exceder o volume de combustível principaldescarregado pelos bicos de combustível principal 78 em algumas aplica-ções.Fuel nozzles 74 further include supplementary fuel nozzles 94 to inject a supplemental fuel for combustion azone 58. Supplementary fuel is injected from supplementary fuel nozzles 94 into gutters 104 and combustion zone 58 As the supplemental fuel burns, it controls the flame in combustion zone 58 by dragging the flame closer to the sidewall 14 of the furnace 12. The use of the term "supplemental" in this document does not shall be constructed in the sense that less fuel is driven through the supplementary fuel nozzles 94 than through the main fuel nozzles 78. The volume of additional fuel discharged to combustion zone 58 by the additional fuel nozzles 94 may exceed the volume of main fuel discharged from the main fuel nozzles 78 in some applications.

A fim de mais bem ilustrar a presente invenção, são providos oexemplo e os dados de teste a seguir.In order to further illustrate the present invention, the following example and test data are provided.

A montagem de queimador da presente invenção 10 foi testadapara desempenho. A montagem de queimador 10 testada foi de modo geralconfigurada como a montagem de queimador 10 mostrada nas Figuras de 1a 7.The burner assembly of the present invention 10 has been tested for performance. The burner assembly 10 tested was generally configured as the burner assembly 10 shown in Figures 1 to 7.

O forno 12 estava frio quando cada teste era iniciado. Os dadosde teste mostrados abaixo foram derivados seguindo um procedimento semluz. O procedimento sem luz incluiu as etapas de abrir o amortecedor de for-no, aquecer o forno com uma liberação de calor de cerca de 0.75 MMBtu/hpor cerca de 10 minutos a 12% de 02, e em seguida aumentando a liberaçãode calor para cerca de 1.25 MMBtu/h por cerca de 30 minutos a 9% de 02.Oven 12 was cold when each test was started. The test data shown below was derived following a light procedure. The non-light procedure included the steps of opening the oven damper, heating the oven with a heat release of about 0.75 MMBtu / h for about 10 minutes at 12% of 02, and then increasing the heat release to about 1.25 MMBtu / h for about 30 minutes at 9% 02.

Durante a partida, o combustível principal foi injetado na facefrontal inclinada 34(b) e incidido sobre os elementos estabilizadores 150.Uma porção da chama piloto 62 (pré-misturada com oxigênio) foi desviadaatravés das passagens de ignição 114 pelo desviador de chama 124. Achama desviada foi descarregada a partir da passagem de ignição 114 eredirecionada para os elementos estabilizadores de chama 150 pelos blocosde movimento giratório 142. A chama desviada e o combustível principal in-jetado a partir dos bicos de combustível principal 78 fizeram contato nas zo-nas de ignição 80, e o combustível principal foi queimado nas mesmas. Ocombustível principal queimado continuou a fluir para cima sobre a face fron-tal inclinada 34(b) para a zona de combustão 58. Uma porção da chama 62sai pela saída 54 da garganta de queimador 48, deste modo provendo umafonte adicional de ignição e estabilizando o queimador. Na zona de combus-tão 58, o combustível suplementar, o ar de combustão da garganta de quei-mador 48 e o combustível principal queimado queimou mais ainda de umamaneira a produzir um nível relativamente baixo de óxidos de nitrogênio.Os seguintes dados de teste foram gerados.Dados de TesteDuring the start-up, the main fuel was injected into the inclined front face 34 (b) and focused on the stabilizing elements 150. A portion of pilot flame 62 (premixed with oxygen) was diverted through ignition passages 114 by flame diverter 124. The diverted flame was discharged from the ignition passage 114 and directed to the flame stabilizing elements 150 by the rotating motion blocks 142. The diverted flame and the main fuel injected from the main fuel nozzles 78 made contact in ignition 80, and the main fuel was burned in them. The main fuel burnt continued to flow upward on the sloping front face 34 (b) to the combustion zone 58. A portion of the flame 62 exits through the outlet 54 of the burner throat 48, thereby providing an additional source of ignition and stabilizing the burner. In combustion zone 58, the supplementary fuel, burner throat combustion air 48 and the main fuel burned further burned to a relatively low level of nitrogen oxides. The following test data were generated.Test Data

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* Gás natural Tulsa* Tulsa Natural Gas

**este valor pode ser substancialmente diminuído com uma taxa de aqueci-mento mais lenta** This value can be substantially decreased with a slower heating rate.

<table>table see original document page 24</column></row><table><table> table see original document page 24 </column> </row> <table>

* Gás natural Tulsa* Tulsa Natural Gas

<table>table see original document page 24</column></row><table>* Gás natural Tulsa<table> table see original document page 24 </column> </row> <table> * Tulsa Natural Gas

<table>table see original document page 25</column></row><table><table> table see original document page 25 </column> </row> <table>

* Gás natural Tulsa* Tulsa Natural Gas

Sendo assim, a montagem de queimador da presente invençãofuncionou muito bem. Não foram observadas essencialmente nenhumaemissão de monóxido de carbono durante a operação normal da montagemde queimador. As emissões de oxido de nitrogênio foram muito baixas.Therefore, the burner assembly of the present invention worked very well. Essentially no carbon monoxide emissions were observed during normal burner assembly operation. Nitrogen oxide emissions were very low.

Outras modalidades da presente invenção tornar-se-ão aparen-tes aos versados na técnica a partir das considerações apresentadas nesterelatório descritivo ou da prática da presente invenção. Deste modo, o relató-rio descritivo acima é considerado meramente exemplar da presente inven-ção, com o verdadeiro âmbito de aplicação da mesma sendo definido pelasreivindicações a seguir.Other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the considerations set forth in the descriptive report or from the practice of the present invention. Accordingly, the above descriptive report is considered merely exemplary of the present invention, with its true scope being defined by the following claims.

Por conseguinte, a presente invenção se encontra bem-adaptada para realizar os objetos e chegar às finalidades e vantagens men-cionadas e aludidas, assim como às tidas como inerentes à mesma.Accordingly, the present invention is well adapted to realize the objects and achieve the purposes and advantages mentioned and alluded to as inherent thereto.

Claims

1. Furnace burner assembly, comprising: - a burner block for association with the furnace, the burner dipstick including: - an outer surface to be positioned within the furnace; and a burner throat disposed through said burner block, said burner throat having an inlet and an outlet, adds inlet of said burner throat being adapted to receive a combustion beam coming from outside of said burner throat; said outlet of said burner throat being positioned adjacent said outer surface of said burner block and positioned so as to introduce combustion air into a combustion zone located within the dictofuge and adjacent to said outer surface of said block. - a pilot burner assembly for generating a pilot flame within said burner throat, said pilot burner assembly including a fuel pilot nozzle and a fuel pilot duct, said fuel pilot duct having an adaptive inlet; so that it is fluidly connected to a fuel source and a fluidly connected outlet to said fuel pilot nozzle. combustible, said fuel pilot nozzle being disposed within said burner throat; and a fuel injection assembly adapted to essentially inject all the fuel required for operation of said burner assembly in said furnace from one or more fuel nozzles located outside said burner throat, said injection assembly. including a main fuel nozzle and a main fuel duct so as to inject the main fuel into an ignition zone located within said furnace and adjacent said outer surface of said burner block, said main fuel duct having an adapted inlet of the In order to be fluidly connected to a fuel source and a fluidly connected outlet to said fuel nozzle, said fuel nozzle being disposed at least partially within said furnace and positioned adjacent said outer surface of said burner block.

The burner assembly of claim 1, wherein said burner block further includes an ignition passage for receiving at least a portion of the flame generated by said pilot burner and conducting said flame or portion thereof to said ignition zone whereby said flame or portion thereof may contact and burn the main fuel injected by said main fuel nozzle into said injection zone, said injection passage extending through said burner block between said burner throat and said outer surface of said burner block and having an inlet and an outlet, said inlet of said ignition passage being positioned adjacent to said burner throat, and said outlet of said ignition passage being positioned adjacent said outer surface of said burner block.

A burner assembly according to claim 2, wherein said pilot burner assembly is adapted to premix oxygen and fuel in said pilot burner assembly prior to generation of said flame.

A burner assembly according to claim 2, wherein said ignition passage includes a Coanda surface such that at least a portion of the flame generated by said pilot burner assembly is diverted to said ignition passage. ignition.

A burner assembly according to claim 2, further comprising a flame diverter so as to cause at least a portion of the flame generated by said pilot burner assembly to be diverted to said ignition passage.

The burner assembly of claim 5, wherein said flame diverter is adapted to cause a portion of the flame generated by said pilot burner assembly to be diverted to said ignition passage and a portion of the the flame generated by the pilot burner assembly is conducted through said outlet of said burner throat to said combustion zone.

The burner assembly of claim 5, wherein said flame diverter is an incident element located in the burner throat.

A burner assembly according to claim 7, wherein said flame diverter is a fluid injection assembly associated with said ignition passage so as to inject fluid into said ignition passage into said ignition zone.

A burner assembly according to claim 8, wherein said fluid injection assembly is fluidly connected to a fuel source through which the fluid injection assembly may inject fuel. in said ignition passage.

A burner assembly according to claim 1, wherein said outer surface of said burner block includes a top section, a bottom section and a sidewall section that connects the top section to said section. background.

The burner assembly of claim 10, wherein said main fuel combustion nozzle and said de-ignition zone are adjacent to said sidewall section of said outer surface of said burner block.

A burner assembly according to claim 11, wherein said fuel injection assembly further includes an additional fuel nozzle and an additional fuel duct in order to inject an additional fuel into said combustion zone, said supplemental fuel duct. having an inlet adapted to be fluidly connected to a fuel source and an outlet connected to said supplementary fuel nozzle.

A burner assembly according to claim 12, wherein said supplemental fuel duct is disposed partially through the burner block and extends into a rail disposed in the burner block that includes an outlet positioned adjacent to the burner block. said combustion zone, and said supplementary fuel nozzle is disposed in the dictatorship.

A burner assembly according to claim 2, further comprising a rotary motion element, said rotary motion element located adjacent said outer surface of the burner ditoblock and positioned to redirect said flame or a portion thereof. exiting said ignition passage through said outer surface of said burner block.

A burner assembly according to claim 14, further comprising a stabilizer element, said stabilizer element being positioned on said outer surface of said burner block in order to receive said flame or a portion thereof and making the same. facilitating contact of said flame or a portion thereof with the fuel injected by said main fuel nozzle.

A burner assembly according to claim 15, wherein said stabilizing element is fixed to said rotary motion element and extends substantially perpendicularly therethrough said outer surface of said burner block. and said stabilizing element receives said flame or a portion thereof from said rotary motion block.

The burner assembly of claim 1, wherein said fuel injection assembly further includes a supplemental fuel nozzle and a supplemental fuel duct, said supplemental fuel duct having an inlet adapted to be fluidly connected. to a fuel source and an outlet connected to said supplementary fuel nozzle, said supplementary fuel nozzle being disposed at least partially within said furnace and positioned to discharge said supplemental fuel into the combustion dithiazone.

An oven burner assembly, comprising: - a burner block for association with the oven, the burner dipstick including: - an outer surface to be positioned within the oven; and a burner throat arranged through said burner block, said burner throat having an inlet and an outlet, adds inlet of said burner throat being adapted to receive combustion air coming from outside said burner throat. burner throat, adds outlet from said burner throat being positioned adjacent said outer surface of said burner block and positioned to introduce combustion air into a combustion zone located within said furnace and adjacent said outer surface of said burner block. said burner block - an ignition passageway extending through said burner block between said burner throat and said outer surface of said burner block and having an inlet and an outlet, said inlet said ignition passageway being positioned adjacent said burner neck, and said outlet of said ignition passage being positioned adjacent said outer surface of the a burner block - a pilot burner assembly for generating a pilot flame within said burner throat, said pilot burner assembly including a fuel pilot nozzle and a fuel pilot duct, said fuel pilot duct having an inlet. adapted to be fluidly connected to a fuel source, and an outlet fluidly connected to said fuel pilot nozzle, said fuel pilot nozzle being disposed within said burner throat; and a fuel injection assembly adapted to inject fuel into said furnace from one or more fuel nozzles located outside said burner throat, said fuel injection assembly including a main fuel nozzle and a main fuel nozzle. In order to inject the main fuel into an ignition zone located within said furnace and adjacent said outer surface of said burner block, said main fuel duct has an inlet adapted to be fluidly connected to a gas source. and an outlet fluidly connected to the main fuel nozzle, said main fuel nozzle is arranged at least partially within said furnace and positioned adjacent said outer surface of said burner block by means of said passageway. ignition system receives at least a portion of said flame pilot generated by said pilot burner assembly and conducts said flame portion thereof to said ignition zone such that the said burner or portion thereof may contact and burn the main fuel injected by said main fuel nozzle into said ignition zone. dog.

The burner assembly of claim 18, wherein said fuel injection assembly is adapted to inject essentially all of the fuel required for operation of said burner assembly to said furnace from one or more located fuel nozzles. out of said burner throat.

A burner assembly according to claim 18, wherein said pilot burner assembly is adapted to premix oxygen and pilot fuel in said pilot flame generation assembly of said flame.

The burner assembly of claim 18, wherein said ignition passage includes a Coanda surface such that at least a portion of the flame generated by said pilot burner assembly is diverted to said ignition passage.

The burner assembly of claim 18, further comprising a flame diverter so as to cause at least a portion of the flame generated by said pilot burner assembly to be diverted to said ignition passage.

The burner assembly of claim 22, wherein said flame diverter is adapted to cause a portion of the flame generated by said pilot burner assembly to be diverted to said ignition passage, and a portion of the flame generated by said pilot burner assembly is conducted through said outlet of said burner throat to said combustion zone.

The burner assembly of claim 22, wherein said flame diverter is an incident element located in said burner throat.

A burner assembly according to claim 22, wherein said flame diverter is a fluid injection assembly associated with said ignition passage so as to inject fluid into said ignition passageway into said ignition zone.

A burner assembly according to claim 25, wherein said fluid injection assembly is fluidly connected to a fuel source by means of which said fluid injection assembly may inject fuel into said fuel injection assembly. ignition passage.

A burner assembly according to claim 18, wherein said outer surface of said burner block includes a top section, a bottom section and a sidewall section that connects the top section to said section. background.

A burner assembly according to claim 27, wherein said main fuel combustion nozzle and said de-ignition zone are adjacent to said sidewall section of said outer surface of said burner block.

A burner assembly according to claim 28, wherein said fuel injection assembly further includes an additional fuel nozzle and an additional fuel duct in order to inject the additional fuel into said combustion zone, said supplemental fuel duct. having an inlet adapted to be fluidly connected to a fuel source and an outlet connected to said supplementary fuel nozzle.

A burner assembly according to claim 29, wherein said supplemental fuel duct is disposed partially through the burner block and extends into a rail disposed in the burner block that includes an outlet positioned adjacent to the burner block. said combustion zone, and said supplementary fuel nozzle is disposed in the dictatorship.

A burner assembly according to claim 18, wherein said burner assembly includes more than one ignition passage, more than one ignition zone and more than one main combustible combustion nozzle, said ignition zones and nozzles. main combustion combustion being located adjacent said sidewall section of said outer surface of said burner block.

The burner assembly of claim 31, wherein said fuel injection assembly includes more than one supplemental fuel nozzle, said supplementary fuel nozzles being positioned to discharge the supplemental fuel into the combustion zone.

A burner assembly according to claim 18, further comprising a rotary motion element, said rotary motion element located adjacent said outer surface of the burner ditoblock and positioned to redirect said flame or a portion thereof. said ignition passage through said outer surface.

A burner assembly according to claim 33, further comprising a stabilizer element, said stabilizer element being positioned on said outer surface of said burner block in order to receive said flame or a portion thereof and making the same. facilitating contact of said flame or a portion thereof with the fuel injected by said main fuel nozzle.

A burner assembly according to claim 34, wherein said stabilizing element is fixed to said rotary motion element and extends substantially perpendicularly therethrough said outer surface of said burner block. and said stabilizing element receives said flame or a portion thereof from said rotary motion block.

36. A method of using a burner assembly including a burner block and a burner throat extending therethrough to burn fuel in an oven space to generate heat without mixing a significant amount of fuel and the combustion throat in the burner throat, comprising the steps of: - directing the combustion air through the burner throat to a combustion zone located within the furnace and adjacent to the outer surface of the burner block - generating a pilot flame in the throat burner with pilot fuel provided by a pilot burner assembly - inject essentially all fuel required for operation of the burner assembly in the furnace from one or more fuel nozzles located outside the burner throat, the one or more nozzles including a main fuel nozzle to inject the main fuel into an ignition zone the furnace and adjacent to the outer surface of the burner block - burn the main fuel in the ignition zone; e- mixing the burnt main fuel with the combustion air conducted through the burner throat in the combustion zone.

A method according to claim 36, wherein at least a portion of the pilot flame generated in the burner throat is used to burn the main fuel in the ignition zone.

The method of claim 37, wherein the pilot flame or portion thereof is used to burn the main ignition nazone fuel by conducting the pilot flame or portion thereof to the ignition loop through an ignition passageway. extending through the burner block between the burner throat and the outer surface of the burner block, whereby the pilot flame or portion thereof may contact and burn fuel in the injection zone.

The method of claim 38, further comprising the step of premixing oxygen and pilot fuel in the pilot burner assembly prior to generating the pilot flame.

The method of claim 39, further comprising the step of diverting the pilot flame or portion thereof into the ignition passage.

The method of claim 38, further comprising the step of diverting a first portion of the pilot flame into the ignition passage and allowing a second portion of the pilot flame to be guided through the burner throat to the combustion zone.

A method according to claim 40, wherein the pilot flame or portion thereof is diverted to the ignition passage by inciting the pilot flame or portion thereof onto a diverter element in the throat of the burner.

The method of claim 40, wherein the ignition passage includes a Coanda surface, and the pilot flame or portion thereof is diverted to the ignition passage by directing the pilot flame or portion thereof over the ignition surface. Coanda.

A method according to claim 40, wherein the flame pilot or portion thereof is diverted to the ignition passage by causing the pressure in the ignition passage to be less than the burner throat pressure.

A method according to claim 44, wherein the pressure in the ignition passage is less than the throat pressure of the burner by injecting an eduction fluid into the ignition passage for the ignition zone.

The method of claim 45, wherein the production fluid is combustible.

The method of claim 36, wherein the one or more fuel nozzles include a supplemental fuel nozzle for injecting the supplemental fuel into the combustion zone, and said method further comprising the step of injecting the supplemental fuel into the zone. of combustion.

48. A method of using a burner assembly including a burner block and a burner throat extending therethrough to burn fuel in an oven space to generate heat, comprising the steps of: - conducting combustion air through the burner throat to a combustion zone located within the furnace and adjacent to the outer surface of the burner block - generating a pilot flame in the burner throat with pilot fuel provided by a burner assembly - injecting fuel into the furnace from one or more fuel nozzles located outside the burner throat, or one or more fuel nozzles including a main fuel nozzle to inject the main fuel into an ignition zone located within outside and adjacent to the outer surface of the burner block, - conduct at least a portion of the pilot flame from the burner neck to the ignition air said pilot flame or portion thereof to burn the main fuel in the ignition zone; e- mixing the burnt main fuel with the combustion air conducted through the burner throat to the combustion zone.

The method of claim 48, wherein the flame pilot or portion thereof is conducted from the burner throat to ignition azone by conducting the pilot flame or portion thereof through an ignition passage extending through the burner block between the burner throat and said outer surface of the burner block.

A method according to claim 48, wherein essentially all the fuel required for the burner assembly operation is injected into the furnace from one or more fuel nozzles located outside the burner throat.

A method according to claim 49, further comprising the step of premixing oxygen and pilot fuel in the pilot burner assembly prior to generating the pilot flame.

The method of claim 49, further comprising the step of diverting the pilot flame or portion thereof into the ignition pass.

The method of claim 49, further comprising the step of diverting a first portion of the pilot flame into the ignition passage and allowing a second portion of the pilot flame to be guided through the burner throat to the combustion zone.

A method according to claim 52, wherein the flame pilot or portion thereof is diverted to the ignition passage by inciting the pilot flame or portion thereof onto a diverter element in the throat of the burner.

The method of claim 52, wherein the ignition passage includes a Coanda surface, and the pilot flame or portion thereof is diverted to the ignition passage by directing the pilot flame or portion thereof over the ignition surface. Coanda.

A method according to claim 52, wherein the flame pilot or portion thereof is diverted to the ignition passage by causing the pressure in the ignition passage to be less than the burner throat pressure.

A method according to claim 56, wherein the pressure in the ignition passage is less than the pressure in the burner throat by injecting an eduction fluid into the ignition passage for ignition azone.

A method according to claim 57, wherein the production fluid is combustible.

The method of claim 48, wherein the one or more fuel nozzles include a supplemental fuel nozzle for injecting the supplemental fuel into the combustion zone, and said method further comprising the step of injecting the supplemental fuel into the zone. of combustion.