BRPI0906983B1

BRPI0906983B1 - Processo de combustão, notadamente para a fusão do vidro, injetor para executar tal processo, queimador, forno, e aplicação dos mesmos

Info

Publication number: BRPI0906983B1
Application number: BRPI0906983-6A
Authority: BR
Inventors: Patrice Rouchy; Laurent GARNIER; Carlos Mazzotti De Oliveira; Joseph Vernaz
Original assignee: Saint-Gobain Glass France; Saint-Gobain Emballage
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2020-02-18
Also published as: JP2011510902A; EA017499B1; CN101939590B; EP2288851A2; EP2288851B1; PT2288851T; MX2010008624A; WO2009101326A3; FR2927148A1; UA105358C2; WO2009101326A2; ES2606487T3; KR20100112600A; BRPI0906983A8; FR2927148B1; JP5453318B2; BRPI0906983A2; ZA201005374B; US20110061642A1; EA201070925A1

Abstract

processo de combustão, notadamente para a fusão do vidro, injetor para executar o processo, queimador, forno e aplicação processo de combustão, notadamente para a fusão do vidro, no qual uma chama é criada pelo combustível gasoso, caracterizado pelo fato de que vários jatos periféricos de gás a baixa pressão regularmente espaçados uns dos outros convergem para um jato central de gás a alta pressão; um injetor para executar este processo; um queimador compreendendo um ou vários de tais injetores; um fomo compreendendo pelo menos um tal queimador.

Description

“PROCESSO DE COMBUSTÃO, NOTADAMENTE PARA A FUSÃO DO VIDRO, INJETOR PARA EXECUTAR TAL PROCESSO, QUEIMADOR, FORNO, E APLICAÇÃO DOS MESMOS” [0001] A invenção trata de um processo e dispositivo de combustão no qual a alimentação em combustível é assegurada por pelo menos um injetor.

[0002] A invenção será mais particularmente descrita para uma utilização para a fusão do vidro nos fornos de vidraria, notadamente os fornos para a fabricação de vidro plano de tipo float ou os fornos para a fabricação de vidro oco de embalagem, por exemplo os fornos funcionando em inversão do tipo daqueles utilizando regeneradores, mas ela não é de nenhuma forma limitada a tais aplicações.

[0003] A maioria dos processos de combustão do tipo acima citado notadamente aqueles utilizados nos fornos de vidraria é confrontada com problemas de emissão não desejada de NOx nas fumaças de combustão.

[0004] Os NOx têm uma influência nefasta ao mesmo tempo sobre o ser humano sobre o ambiente. Com efeito, por um lado o NO2 é um gás irritante como fonte de doenças respiratórias. Por outro lado, em contato com a atmosfera, eles podem formar progressivamente chuvas ácidas. Por fim, eles geram uma poluição fotoquímica, pois em combinação com os compostos orgânicos voláteis e a radiação solar, os NOx estão na origem da formação do ozônio dito troposférico cujo aumento de concentração a baixa altitude se torna nociva para o ser humano, sobretudo em período de forte calor.

[0005] Esta é a razão pela qual as normas em vigor sobre a emissão de NOx se tornam cada vez mais exigentes. Por causa mesmo da existência destas normas, os fabricantes e os operadores de forno, tais como aqueles dos fornos de vidraria, se preocupam, de maneira constante, em limitar ao máximo as emissões de NOx, de preferência a uma taxa de 800 mg por Nm³ de fumaças para um forno com queimadores transversais ou de 600 mg por Nitf de fumaças para um forno de ignição pela extremidade.

[0006] Os parâmetros que influem sobre a formação dos NOx já foram analisados. Trata-se essencialmente da temperatura, pois além de 1300°C, a

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2/6 emissão dos NOx cresce de maneira exponencial, e do excesso de ar porque a concentração dos NOx depende da raiz quadrada daquela do oxigênio ou ainda da concentração em N2.

[0007] Numerosas técnicas já foram propostas para reduzir a emissão dos NOx.

[0008] Uma primeira técnica consiste em fazer intervir um agente redutor sobre os gases emitidos a fim de que os NOx sejam convertidos em nitrogênio. Este agente redutor pode ser a amônia, mas isto induz inconveniente tais como a dificuldade armazenar e manipular um tal produto. É igualmente possível utilizar um gás natural como agente redutor, mas isto se faz em detrimento do consumo do forno e aumenta as emissões de CO2. A presença de gases redutores tais como o monóxido de carbono em certas partes do forno tais como os regeneradores pode ademais provocar uma corrosão acelerada dos refratários destas zonas.

[0009] É, pois, preferível, sem que isto seja obrigatório, dispensar esta técnica adotando medidas ditas primárias. Estas medidas são assim chamadas porque não se procura destruir os NOx já formados, como na técnica descrita acima, mas antes impedir sua formação, por exemplo ao nível da chama. Estas medidas são além disso mais simples de empregar e, consequentemente, mais econômicas. Elas podem, todavia, não substituir completamente a técnica acima citada mas vir completá-la vantajosamente. Estas medidas primárias constituem de todo modo um pré-requisito indispensável para diminuir o consumo de reativos das medidas secundárias.

[0010] Pode-se classificar de maneira não limitativa as medidas existentes em várias categorias:

- uma primeira categoria consiste a reduzir a formação de NOx com a ajuda da técnica dita de reburning pela qual se cria uma zona em falta de ar ao nível da câmara de combustão de um forno. Esta técnica apresenta o inconveniente de aumentar a temperatura ao nível dos empilhamentos de regeneradores e, dependendo do caso, de prever uma concepção específica dos regeneradores e de seus empilhamentos, muito particularmente em termos de estanqueidade e de resistência à corrosão;

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- uma segunda categoria consiste em agir sobre a chama reduzindo ou mesmo impedindo a formação dos NOx no seu nível. Para isto, pode-se por exemplo procurar reduzir o excesso de ar de combustão. É igualmente possível procurar limitar os picos de temperatura mantendo o comprimento de chama, e aumentar o volume da frente de chamas para reduzir a temperatura média dentro da chama. Uma tal solução é por exemplo descrita em US6047565 e WO9802386. Ela consiste em um processo de combustão para a fusão do vidro, no qual a alimentação em combustível e a alimentação em comburente são efetuadas ambas de maneira a espalhar no tempo o contato combustível/comburente e/ou a aumentar o volume deste contato tendo em vista reduzir a emissão dos NOx.

[0011] Lembre-se que um injetor é dedicado à propulsão de combustível, este último tendo vocação para ser queimado por um comburente. Assim, o injetor pode fazer parte de um queimador, o termo queimador designando geralmente o dispositivo compreendendo o mesmo temo a admissão de combustível e aquela de comburente.

[0012] O combustível é líquido do tipo óleo combustível ou gasoso tal como gás natural. Certos injetores, tais como descritos em FR 2 834 774 por exemplo, combinam pelo menos uma admissão de combustível líquido e uma de combustível gasoso.

[0013] É por outro lado sabido que os combustíveis gasosos são mais produtores de NOx que o óleo combustível.

[0014] A invenção tem por fim a concepção de um processo de combustão que só empregar o combustível gasoso, mas que produz apenas quantidades relativamente pequenas de NOx.

[0015] Este fim atingido pela invenção que tem por objeto um processo de combustão, notadamente para a fusão do vidro, no qual uma chama é criada pelo combustível gasoso, caracterizado pelo fato de que vários jatos periféricos de gás a baixa pressão regularmente espaçados uns dos outros convergem para um jato central de gás a alta pressão.

[0016] O jato central de gás a alta pressão determina o comprimento de chama,

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4/6 enquanto que a vazão global de gás (a baixa e alta pressão) determina a potência da chama. O processo da invenção permite manter constante um comprimento de chama modificando a potência, assim que o inverso.

[0017] Os jatos periféricos de gás a baixa pressão convergentes retardam o espalhamento em volume da chama.

[0018] Assim o número de possibilidades de regulagem é aumentado, notadamente com encurtamento da chama e diminuição da emissão de NOx.

[0019] De acordo com características preferidas do processo da invenção:

- 70 a 90%, de preferência 75 a 85% do poder calorífico têm por origem o gás a baixa pressão;

- o ângulo de convergência dos jatos periféricos de gás a baixa pressão para o jato central de gás a alta pressão fica compreendido entre 4 e 10°, de preferência entre 5 e 8°;

- o número de jatos periféricos de gás a baixa pressão fica compreendido entre 4 e 16, de preferência 8 e 12;

- todos os jatos periféricos de gás a baixa pressão têm as mesmas características: seção, vazão, ângulo de convergência para o eixo do jato central de gás a alta pressão.

[0020] A invenção tem igualmente por objeto um injetor para executar um processo de acordo com a invenção, caracterizado pelo fato de que ele compreende um conduto de admissão de gás a alta pressão circunscrito em um conduto coaxial de admissão de gás a baixa pressão cuja saída é totalmente obstruída por uma arruela munida de furos de seções idênticas, regularmente espaçados em torno do eixo dos ditos condutos de admissão e convergindo todos do mesmo ângulo para este eixo.

[0021] De preferência as seções retas dos furos, isto é, em planos perpendiculares ao eixo dos furos, têm perímetros circulares.

[0022] Outros objetos da invenção são:

- um queimador compreendendo um ou vários injetores descritos acima;

- um forno, notadamente de queima pela extremidade ou de queimadores

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5/6 transversais, compreendendo pelo menos um tal queimador; e

- a aplicação do processo, do injetor, do queimador ou do forno da invenção para limitar as emissões de NOx.

[0023] A invenção é agora ilustrada pelo exemplo que se segue, com referência aos desenhos anexos nos quais

- a figura 1 é uma vista de frente de uma arruela que faz parte de um injetor da invenção, e

- a figura 2 é uma vista em corte desta arruela.

[0024] A arruela 1 comporta dez furos 2 regularmente espaçados em torno do eixo 3.

[0025] Os furos 2 circulares convergem de um ângulo de 6° para o eixo 3.

[0026] Além disso, a arruela 1 comporta um furo central destinado a receber o jato central de gás a alta pressão, enquanto que os jatos periféricos de gás a baixa pressão passam pelos furos convergentes 2.

[0027] Ensaios são efetuados em um forno de queima pela extremidade de 44 m² [0028] Trabalha-se em uma primeira fase com um injetor alternativamente na parte direita e esquerda do forno.

[0029] Trata-se de um injetor dupla impulsão de gás que só se diferencia daquele da invenção pela ausência de jatos a baixa pressão individualizados e convergentes.

[0030] Neste exemplo, o injetor está em posição central sob a corrente de ar com um ângulo de 5° para cima, a corrente de ar sendo dirigida para baixo de um ângulo de 22°. O injetor é inclinado de 3° de azimute para o eixo central interior do forno.

[0031] Os valores são dados a 8% de O2 e 5000 ppm de CO.

[0032] A potência do injetor é mantida constante a 8000 kW.

[0033] A emissão de NOx é de 687 mg/Nm³ para uma impulsão específica Ispé (definida como a relação da impulsão total do jato de combustível para o poder calorífico) de 4N/MW.

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6/6 [0034] O injetor é agora modificado de acordo com a invenção, pela utilização da arruela das figuras 1 e 2.

[0035] A uma impulsão específica de 4 N/MW, a emissão de NOx desce a 587 mg/Nm³.

[0036] O documento US 2007/037106 A1 descreve um processo de combustão para a fusão de vidro compreendendo a criação de uma chama por combustível gasoso, e vários jatos periféricos de gás combustíveis espaçados uns dos outros e que convergem para um jato central de gás combustível.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo de combustão, notadamente para a fusão do vidro, no qual uma chama é criada por combustível gasoso, caracterizado pelo fato de que vários jatos periféricos de gás a baixa pressão regularmente espaçados uns dos outros convergem para um jato central de gás a alta pressão, o dito processo utilizando um injetor que compreende um conduto de admissão de gás a alta pressão circunscrito em um conduto coaxial de admissão de gás a baixa pressão, cuja saída é totalmente obstruída por uma arruela (1) munida de furos (2) de seções retas idênticas, regularmente espaçados em torno do eixo (3) dos ditos condutos de admissão e convergindo todos do mesmo ângulo para este eixo (3), os jatos periféricos de gás a baixa pressão passando pelos furos convergentes (2) e pela arruela (1) incluindo um furo central (4) recebendo o jato central de gás a alta pressão.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que 70 a 90%, de preferência 75 a 85% da potência calorífica tem por origem o gás a baixa pressão.
3. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ângulo de convergência dos jatos periféricos de gás a baixa pressão para o jato central de gás a alta pressão está compreendido entre 4 e 10°, de preferência entre 5 e 8°.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o número de jatos periféricos de gás a baixa pressão está compreendido entre 4 e 16, de preferência 8 e 12.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que todos os jatos periféricos de gás a baixa pressão têm as mesmas características.
6. Injetor para executar o processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende um conduto de admissão de gás a alta pressão circunscrito em um conduto coaxial de admissão de gás a baixa pressão cuja saída é totalmente obstruída por uma arruela (1) munida de furos (2) de seções retas idênticas, regularmente espaçados em torno do eixo (3)

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2/2 dos ditos condutos de admissão e convergindo todos do mesmo ângulo para este eixo (3), os jatos periféricos de gás a baixa pressão passando pelos furos convergentes (2) e pela arruela (1) incluindo um furo central (4) destinado a receber o jato central de gás a alta pressão.
7. Injetor de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as seções retas dos furos têm perímetros circulares.
8. Queimador caracterizado pelo fato de que compreende um ou vários injetores como definidos em qualquer uma das reivindicações 6 ou 7.
9. Forno, notadamente de queima pela extremidade ou de queimadores transversais, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um queimador como definido na reivindicação 8.
10. Aplicação do processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, ou do injetor como definido em qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, ou do queimador como definido na reivindicação 8, ou do forno como definido na reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que é para limitar as emissões de NOx.