MXPA04009014A

MXPA04009014A - Combustion baja en nox utilizando corrientes de nitrogeno y oxigeno cogeneradas.

Info

Publication number: MXPA04009014A
Application number: MXPA04009014A
Authority: MX
Inventors: Kobayashi Hisashi
Original assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2005-09-08
Also published as: US20050058958A1; AU2010224349A1; AU2004212517A1; US7484956B2; KR20050027939A; CN1598401A; JP2005134102A; TW200523509A; EP1517085A2; CA2481617A1

Abstract

La combustion de combustible de hidrocarburo se logra con menos formacion de NOx al alimentar el combustible hacia una atmosfera enriquecida ligeramente con oxigeno, y al separar el aire en las corrientes ricas en nitrogeno y ricas en oxigeno que se alimentan por separado hacia el dispositivo de combustion.

Description

COMBUSTIÓN BAJA EN NOX UTI LIZAN DO CORRIENTES DE NITRÓGENO Y OXÍGENO COG EN ERADAS CAM PO D E LA I NVENCIÓN La presente invención se refiere a la combustión de combustibles de hidrocarburo que contienen nitrógeno combinado, particularmente de carbón .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El conocimiento ambiental está en crecimiento en los E.U.A y alrededor del mundo conduciendo a presiones reguladoras y públicas crecientes para reducir las emisiones contaminantes de hervidores, incineradores, y hornos. Un contaminante de interés particular es NOx (por el cual se entiende óxidos de nitrógeno tales como pero no limitándose a NO, N02, N03 > N20, N203, N204, N304, y mezclas de los mismos), el cual se ha implicado en la lluvia acida, ozono a nivel de tierra, y formación de partículas finas. Un número de tecnologías se encuentran disponibles para reducir las emisiones de NOx. Estas tecnologías pueden dividirse en dos clases principales, primaria y secundaria. Las tecnologías primarias minimizan o previenen la formación de NOx en la zona de combustión al controlar el proceso de combustión. Las tecnologías secundarias utilizan químicos para reducir NOx formado en la zona de combustión para el nitrógeno molecular. La invención actual es una tecnología de control primaria.

En las tecnologías de control primarias, se utilizan diferentes estrategias de combustión para controlar el así llamado "NOx térmico" y "NOx combustible". El NOx térmico se forma por oxidación de moléculas de nitrógeno, N2, principalmente en aire de combustión a temperatura alta. Es la fuente principal de emisiones de NOx de gas natural y aceites ligeros que no contienen especies de nitrógeno combinado. La estrategia de control principal para reducir el NOx térmico es reducir la temperatura de llama máxima. El NOx combustible se forma por la oxidación de especies de nitrógeno contenidas en combustible y es la fuente principal de emisiones de NOx de combustión de carbón y aceite pesado. La invención actual se refiere a métodos de combustión mejorados para controlar la emisión de NOx combustible. La tecnología de control primaria para el NOx combustible se llama comúnmente combustión graduada en la cual el mezclado entre el aire de combustión y el combustible se controla cuidadosamente para minimizar la formación de NOx. La formación de NOx de nitrógeno combustible se basa en la competencia entre la formación de NOx y la formación de N2 de las especies de nitrógeno en los volátiles de combustible y nitrógeno de carbón animal. Las condiciones ricas en oxígeno conducen la competencia hacia la formación de NOx. Las condiciones ricas en combustible conducen a las reacciones a formar N2. La combustión graduada tiene ventaja de este fenómeno al controlar cuidadosamente el mezclado de aire y combustible para formar una región rica en combustible para prevenir la formación de NOx. Para reducir las emisiones de NOx, la región rica en combustible debe ser lo suficientemente caliente para conducir la cinética de reducción de NOx. Sin embargo, tiene que transferirse suficiente calor de la primera etapa rica en combustible hacia la carga de calor de horno a fin de prevenir la formación de NOx térmico en la segunda etapa. Un quemador bajo en NOx convencional (QBN) incluye una primera zona rica en combustible, cerca del orificio de alimentación, que se controla principalmente por mezclado y combustión de aire primario y combustible, y en cierto grado, aire terciario o secundario adicional mezclado en esta zona. Para la combustión de carbón pulverizado, el aire primario se utiliza para transportar las partículas de carbón. En una segunda zona , el resto del aire secundario y cualquier aire terciario se mezclan con el combustible sin quemar y los productos de la combustión parcial de la primera etapa y completan la combustión. Un requisito de proceso importante para la combustión graduada es transferir una cantidad suficiente de calor de la primera etapa rica en combustible hacia la carga de calor de horno para enfriar los productos de combustión de la primera etapa. La temperatura inferior de la segunda etapa ayuda a reducir la conversión de los compuestos nitrosos restantes en NOx y también a prevenir la formación de NOx térmico en la segunda etapa. En un QBN aerodinámicamente graduado, todo el aire de combustión se introduce desde el mismo puerto de quemador o adyacente al puerto de quemador. La configuración más común de un quemador de carbón bajo en NOx es tener una serie de pasos anulares para el aire de carbón/primario, el aire secundario y aire terciario. El paso central frecuentemente se utiliza para jeringa de engrase o para gas natural para iniciar el calentamiento. Los flujos de aire, secundario y terciario, se equipan con generadores de turbulencia para impartir flujos turbulentos a fin de crear una zona de recirculación para estabilidad de llama. Las velocidades de aire y turbulencia se ajustan para crear una primera zona rica en combustible relativamente grande a lo largo del eje del quemador, seguido por el mezclado relativamente gradual de aire secundario y terciario a lo largo de la longitud del horno. Ya que las velocidades de aire suficiente deben proporcionarse para mezclar el combustible y el aire dentro del espacio de horno para completar la combustión, es difícil crear una primera zona rica en combustible muy grande para proporcionar un tiempo de residencia lo suficientemente largo para la reducción de NOx máxima. A pesar de que el QBN es una manera muy barata para reducir el NOx y se han hecho varios avances en el diseño de quemador, las versiones actualmente disponibles todavía no son capaces de alcanzar los límites de emisiones en regulaciones pendientes de 0.15 Ib (como N02) por MMBtu de carbón incendiado para los quemadores de utilidad. Aquellos expertos en la materia han superado las limitaciones de un QBN aerodinámicamente graduado mediante una instalación de combustión globalmente graduada "aire secundario" (AS). El AS se inyecta por separado desde un quemador o un grupo de quemadores para proporcionar una zona de combustión primaria rica en combustible grande (ZCP) y una zona de quemado (ZQ) en donde la combustión se completa al mezclar AS y combustible sin quemar y los productos de combustión parcial de la ZCP. Típicamente, los puertos de AS se separan en al menos un diámetro de puerto de quemador desde el quemador más cercano y varios diámetros de puerto de quemador desde el quemador más lejano. A pesar de que el mezclado de aire y combustible y las condiciones estequiométricas locales cercanas del puerto de quemador de un quemador individual son similares a aquellas sin AS, una ZCP rica en combustible grande se forma fuera de la zona de mezclado de aire de combustión cerca del quemador. Debido a la separación física de los puertos de inyección de AS, el tiempo de residencia en la ZCP rica en combustible es mucho más largo que aquel típicamente obtenido en la primera zona rica en combustible de un quemador aerodinámicamente graduado. La combinación de puertos de AS y QBN ha permitido la reducción adicional en las emisiones de NOx. S.J. Johnson y R. J. Yang ("Interpretaron of Small and Intermedíate Scale test Results from a Low NOx Combustión System", International Fíame Research Foundation Advanced Combustión Technology Meeting, Noordwijkerhout, Holanda, Mayo 12-14, 1980) encontraron que las emisiones de NOx del proceso de combustión de dos etapas encendido por carbón es fuertemente dependiente de la temperatura de la segunda etapa. Sus resultados experimentales conducidos en hornos de prueba de escala intermedios y pequeños indicaron que la emisión de NOx se reduce por aproximadamente 16% por cada 37.7°C de caída en la temperatura teórica de la segunda etapa. La recirculación de gas de combustión (RGC) a la segunda etapa fue uno de los métodos probados para reducir la temperatura de la segunda etapa. La RGC puede proporcionar una gran cantidad de enfriamiento en la cámara de combustión. Sin embargo, el volumen del gas de combustión se aumenta por la RGC, el cual origina una ca ída de presión más alta y una transferencia de calor más grande en la sección conectiva y limita la cantidad máxima de RGC permitida para un hervidor dado. Además, el manejo de gas de combustión reciclado es muy intensivo en mantenimiento. Dependiendo de dónde se extrae el gas de combustión del sistema, puede contener vapores de ácido sulfúrico y/o ceniza volante que podrían hacerlo corrosivo para el equipo de reciclado. Además, tendrá niveles residuales de calor y presiones típicamente bajas que requieren tuberías más grandes para manejar las velocidades de flujo y pueden tener niveles más altos que el oxígeno deseado dependiendo de la infiltración de aire hacia el sistema de combustión y la estequiometría global de la operación del hervidor. Esta última condición también puede requerir volúmenes más grandes de gas de combustión a requerir si se requiere aire de dilución a un cierto nivel de oxígeno. La naturaleza de suciedad del gas también hace difícil la medición y control; y cuando los sistemas se rompen, son caros de arreglar de modo que no siempre se hacen reparaciones. Además, cualquier operación que no corresponde a la especificación deseada del hervidor (por ejemplo, niveles altos en CO) puede traer estos contaminantes indeseables de regreso hacia el alojamiento del hervidor, creando beneficios de seguridad del operador que deberá perder el desarrollo o los beneficios de seguridad del proceso deberá presentar gases combustibles en la corriente reciclada. Además, la composición del gas de combustión reciclado dependerá de las condiciones de operación del hervidor y puede variar durante las cond iciones de operación que no corresponde a la especificación deseada o las corrientes de sobrevoltaje del hervidor. Los q uemadores bajos en NOx y el aire secundario representan una tecnolog ía muy madura y como tales se discuten ampl iamente a lo largo de la patente y la literatu ra de archivo. Se han propuesto varias ideas para mejorar la efectividad de los QBN y AS mientras que se mi nimizan impactos nocivos tales como estabilidad de llama escasa y carbón aumentado en la ceniza . De estas ideas, dos son particularmente relevantes: precalentar el aire en la primera etapa, y convertir el combustor en cocción oxi-combustible . Tanto el precalentamiento de aire como la combustión de oxi-combustible mejoran la efectividad de la combustión graduada para la reducción de NOx combustible al aumentar la temperatu ra en la zona de combustión primaria sin aumentar la proporción esteq uiométrica . La combustión de oxi-combustible ofrece la ventaja adicional de tiempos de residencia más largos en la región rica en combustible, debido a q ue el gas inferior fluye , el cua l se ha mostrado que reduce las emisiones de NOx. Según se discute anteriormente, la combustión graduada utiliza una etapa rica en combustible para promover la formación de N2 en lugar de NOx. Ya que las reacciones para formar N2 se controlan cinéticamente, tanto la temperatura como la concentración de radical de hidroca rburo son críticas para red ucir la formación de NOx. Por ejemplo, si la temperatura es alta y la concentración de rad ical es baja, ta l como bajo cond iciones medianamente graduadas o sin g raduar, la formación de NOx se aumenta. Cuando la concentración de radical es alta pero la temperatura es baja, tal como bajo condiciones profu ndamente graduadas, la conversión de especies intermed ias tales como HCN a N2 se retarda . Cuando el aire se agrega para completar el q uemado, los i ntermed ios se oxidan para formar NOx, por lo ta nto la formación de NOx neta se aumenta. Sarofim et al. , "Strategies for Controll ing N itrogen Oxide Emissions During Combustión of Nitrogen bearing fuels", 69th Annual Meeting of the Al Che, Ch icago, IL, Nov. 1 976, y otros han sugerido que la cinética de la primera etapa puede mejorarse al precalentar el aire de combustión a temperaturas muy altas. Alternativamente Kobayashi et al. , ("NOx Emisión Characteristics of Industrial Burners and Control Methods Under Oxigen-Enriched Combustión Cond itions" , I nternational Fíame Research Foundation 9,h Member's Conference, Noordwijkerhout, Mayo 1989), sugirieron q ue el uso de oxígeno en lugar de aire para la combustión podría aumentar la cinética . La combustión de oxi-combustible, cuando la temperatura de llama se controla por d iseño de quemador, además reduce la formación de NOx térmico al eliminar sustancialmente N2 en aire de combustión . En ambos casos, el resultado neto es que la temperatura de gas en la primera etapa se aumenta , dando como resultado la formación de NOx red ucido. Además, utilizando tanto el precalentamiento de aire como la cocción de oxi-combusti ble se permite a la primera etapa graduarse más profundamente sin degradar la estabilidad de llama . Esto permite aún las reducciones ad icionales en la formación de NOx. La cocción de oxi-combustible ofrece una ventaja ad icional para los QBN . Timothy et al. , ("Characteristics of Sing le Particle Coal Combustión", 19th Symposium (international) on Combustión, The Combustión Institute, 1983) mostró que los tiempos de devolatilización se reducen significativamente, y la producción volátil se aumenta , cuando el carbón se quema en condiciones enriquecidas de oxígeno. Estas pruebas fueron pruebas de combustión de partícula única realizadas bajo condiciones pobres altamente de combustible, lo cual no proporcionan información de cuánto oxígeno es necesario para lograr esto bajo condiciones de combustión más reales. La producción de volátil más alta significa que los combustibles en la fase de gas aumentan según se compara a la línea de base - conduciendo a una fase de gas más rica en combustible que inhibe la formación de NOx de la especie de nitrógeno volátil. Además, los volátiles de combustible se encienden rápidamente y sujetan la llama hacia el quemador, lo cual se ha mostrado que disminuye la formación de NOx. La producción de volátil mejorada también conduce a tiempos de quemado más cortos ya que resta menos carbón animal. A pesar de q ue la técnica anterior describe varias mejoras elegantes para la combustión graduada y los QBN, varios problemas prácticos han limitado su aplicación. Primero, el precalentamiento del aire de combustión a los niveles requeridos para mejorar la cinética requiere varias modificaciones tanto para el sistema como para la tubería de aire. El calentador de aire y las secciones economizadoras deben modificarse para permitir que el aire entrante se caliente a temperaturas más altas, lo cual puede requerir modificaciones para el resto de los componentes de ciclo de vapor. La tubería y la caja del viento, así como también el quemador por sí mismo, también debe modificarse para manejar el aire caliente. Todas las modificaciones pueden ser costosas y pueden tener un impacto negativo sobre la operación del hervidor. La barrera principal para el uso de cocción de oxi-combustible en hervidores ha sido el costo de oxígeno. A fin de q ue el uso de oxígeno sea económico, los ahorros de combustible logrados a l aumentar la eficiencia del proceso deben ser mayores al costo del oxígeno suministrado. Para las operaciones de temperatura alta, tales como hornos sin recuperación de calor sign ificante, esto se log ra fácil mente. Sin embargo, para las operaciones más eficientes, tales como hervidores, los a horros de combustible alcanzables al utilizar la cocción de oxi-combustible es típicamente mucho más baja que el costo de oxígeno. Por ejemplo, si u n hervidor de utilidad encendido por carbón típico se convierte de cocción de aire a cocción de oxígeno, aproximadamente 1 5 a 20% de la sal ida de energ ía de ese hervidor podría req uerirse para prod ucir el oxígeno necesario. Claramente , esto no es económico para la mayoría de los hervidores. Otro problema potencial de la cocción de oxi-combustible o combustión de enriq uecimiento de oxígeno en el hervidor es el deseq uil ibrio de la transferencia de calor en las sección convectivas y radiativas del hervidor. Cuando la combustión enriq uecida en oxígeno se aplica a un horno de hervidor diseñado para la cocción de aire, el volumen de gas de combustión se red uce y más calor llega a estar disponible y se transfiere en la sección rad iante y menos calor se transfiere en la sección convectiva. La recirculación del gas de combustión puede llegar a ser necesaria a fi n de mantener la transferencia de calor adecuada para diversas secciones de transferencia de calor del hervidor (es decir, las paredes de agua, súper calentador, recalentador, y economizador, y calentador de agua de alimentación). Sin embargo, el manejo del gas de combustión reciclado es intensivo en mantenimiento y es deseable que tenga una corriente de diluyente limpia alternativa. El problema de control de las emisiones de NOx de un hervidor encendido por carbón se complica además a medida q ue las condiciones de cocción del hervidor cambian dependiendo de la salida de energ ía requerida para la turbina de vapor. Bajo las condiciones de rechazo del hervidor, los req uisitos de flujo de aire mínimo para los quemadores y triturador de carbón tendrán que mantener y adecuar el flujo de masa a través de las necesidades del hervidor a mantener para balancear la producción de vapor entre tas secciones radiativas (horno) y convectivas del hervidor. Para lograr esto, los quemadores funcionan típicamente con exceso de aire, el cual es una condición de operación ineficiente y usualmente aumenta la proporción estequiométrica global que frecuentemente conduce a emisiones de NOx más altas por MMBtu encendido. A pesar de que la recirculación de gas de combustión puede aplicarse para reducir el requisito de exceso de aire, éste complica la operación del hervidor y eleva los intereses de mantenimiento. De esta manera, permanece la necesidad de un método para lograr las emisiones de NOx reducidas en combustión de combustible (particularmente carbón) conteniendo uno o más compuestos nitrosos y especialmente de un método que pueda llevarse a cabo en hornos existentes sin requerir modificaciones estructurales extensivas o de mantenimiento.

BREVE DESC RIPCIÓN DE LA I NVENCIÓN Un aspecto de la invención es un método de combustión que reduce la cantidad de NOx emitido, comprendiendo: (A) proporcionar un dispositivo de combustión; (B) alimentar el aire primario y combustible en dicho dispositivo a través de un quemador que comprende medios para alimentar el aire secundario en dicho dispositivo de combustión y opcionalmente comprenda med ios para alimentar aire terciario en dicho dispositivo de combustión; (C) separar el aire fuera del dispositivo de combustión en una corriente rica en oxígeno y una corriente rica en nitrógeno; (D) quemar dicho combustible en una llama, mientras q ue se alimenta al menos una parte de dicha corriente rica en oxígeno en dicha llama, (E) y alimentar al menos una parte de dicha corriente rica en nitrógeno en dicho dispositivo de combustión , preferentemente a través de uno o ambos tanto de dichos medios para suministrar aire secundario como de dichos medios para suministrar aire terciario. Una modalidad preferida de la presente invención es un método de combustión que reduce la cantidad de NOx emitido comprendiendo: (A) proporcionar un dispositivo de combustión que tiene una zona de combustión primaria y una zona de quemado; (B) alimentar el aire y combustible a través de un quemador hacia dicha zona de combustión primaria; (C) separar el aire en una corriente rica en oxígeno y una corriente rica en nitrógeno; (D) quemar el combustible en una llama en la zona de combustión primaria, mientras que se alimenta al menos una parte de dicha corriente rica en oxígeno en dicha zona de combustión primaria, (E) agregar aire de una fuente diferente a dicho quemador en dicha zona de quemado en una cantidad que contenga suficiente oxígeno que la cantidad total de oxígeno alimentado en dicho dispositivo sea al menos la cantidad estequiométrica necesaria para la combustión completa de dicho combustible, y quemar los combustibles residuales de dicha zona de combustión primaria en dicha zona de quemado, y (F) agregar al menos una parte de dicha corriente rica en nitrógeno en dicho dispositivo de combustión. Esta modalidad de la invención preferentemente incluye las etapas de proceso de inyectar carbón en un hervidor, suministrando menos del flujo de aire requerido total para el hervidor por medio de aire de combustión. El aire restante requerido para la combustión se envía a una planta de separación de aire en donde se divide en sus componentes: una corriente rica en oxígeno, y una corriente de derivado rica en nitrógeno. La corriente rica en oxigeno se inyecta cerca del punto de alimentación de carbón en la zona de llama rica en combustible en el hervidor para minimizar la formación de NOx combustible, y la corriente rica en nitrógeno se inyecta en una última etapa de la combustión con aire de combustión terciario o secundario o con aire secundario (AS) para reducir las temperaturas de combustión y concentraciones de oxígeno que dan como resultado la conversión reducida de especie de nitrógeno combustible en NOx y también la producción de NOx térmico reducida. Preferentemente, el sistema de combustión del hervidor se equipa con puertos de AS para la reducción de NOx y el gas rico en nitrógeno se inyecta mediante premezclado con AS o se inyecta por separado desde o cerca de los puertos de AS, preferentemente debajo de los puertos de AS. La cantidad de aire desviado desde el dispositivo de combustión hacia la planta de separación de aire se encontrará típicamente entre 1 % de vol. y 25% de vol. del aire req uerido para la combustión, pero preferentemente se encontrará en el 2% de vol. a 1 5% de vol. de rango. Según se utiliza en la presente, el término "proporción estequiométrica" cuando se utiliza en el contexto de una corriente que contiene oxígeno y una corriente de alimentación del material que puede quemarse con oxígeno en la corriente significa la proporción de oxigeno en la corriente que contiene oxígeno hacia la cantidad total de oxígeno que podría ser necesario para convertir completamente todo el carbón, azufre e hidrógeno presente en las sustancias que comprenden la corriente de alimentación en dióxido de carbono, dióxido de azufre y agua. Según se utiliza en la presente, el término "rico en combustible" significa que tiene una proporción estequiométrica menos de 1 .0 y el término "pobre en combustible" significa que tiene una proporción estequiométrica mayor a 1 .0.

Según se utiliza en la presente, el término "nitrógeno combinado" significa el nitrógeno presente en una molécula diferente a N2. Según se utiliza en la presente, el término "zona de combustión primaria" significa la región dentro de un dispositivo de combustión inmediatamente adyacente a las salidas del quemador y que se ocupa principalmente por la llama o llamas del quemador o q uemadores. Según se utiliza en la presente, el término "zona de quemado" significa la región dentro de un dispositivo de combustión que se encuentra entre la zona de combustión primaria y la combustión , fuera de la llama o llamas que se encuentran en la zona de combustión primaria, en donde el aire secundario se inyecta y los combustibles residuales y combustibles de la zona de combustión primaria se queman con el aire secundario. Según se utiliza en la presente, el término "aire de combustión primario" o "aire primario" significa el aire que ya se ha mezclado con el combustible a medida que el combustible y este aire se alimentan hacia un dispositivo de combustión, por ejemplo, a través de un orificio de un quemador. Según se utiliza en la presente, el término "aire de combustión secundario" o "aire secundario" significa el aire q ue se alimenta hacia un dispositivo de combustión a través uno o más orificios de un quemador, pero que no se mezcla con el combustible a medida que el aire se alimenta hacia el dispositivo de combustión. Un quemador que tiene orificios para el aire secundario puede tener orificios adicionales para el aire de alimentación, cuyos orificios adicionales se encuentran lejos del punto de entrada del combustible a través del quemador que lo que se encuentran los orificios para el aire secundario. Según se utiliza en la presente, el término "aire de combustión terciario o "aire terciario" significa el aire que se alimenta hacia un dispositivo de combustión a través de tales orificios adicionales. Si un q uemador también tiene orificios colocados aún más lejos del punto de entrada del combustible que los orificios para el aire terciario, entonces el aire alimentado a través de tales orificios se denomina en la presente "aire de combustión cuaternario" o "aire cuaternario". Según se utiliza en la presente, el término "aire secundario" (u "AS") significa el aire que se inyecta hacia un dispositivo de combustión por separado desde el quemador o los quemadores en el dispositivo de combustión para proporcionar una zona de combustión primaria rica en combustible grande y una zona de quemado en donde la combustión se completa al mezclar el AS con el combustible sin quemar y los productos de la combustión parcial de la zona de combustión primaria. Las referencias en la presente para alimentar "oxígeno", hacia el "oxígeno" que se alimenta, y otras referencias en la presente para el uso de "oxígeno", en un contexto análogo, significa corrientes gaseosas que contienen 02. Preferentemente, el oxígeno se alimenta como una corriente de gas que contiene al menos 50% de vol . de 02, más preferentemente que contiene al menos 80% de vol. de 02, y aún más preferentemente que contiene al menos 90% de vol. de 02. Según se utiliza en la presente, una "unidad de separación de aire" significa un dispositivo o sistema que se produce, desde una corriente de alimentación de una mezcla gaseosa que comprenden 02 y N2 tal como aire, una corriente de producto que se enriquece con oxígeno y se consume con nitrógeno y una corriente de producto que se enriquece con nitrógeno y se consume con oxígeno. "Enriquecido" significa presente en la corriente de producto en un porcentaje de volumen superior en comparación a la corriente de alimentación, y "Consumido" significa presente en la corriente de producto en un porcentaje de volumen inferior en comparación a la corriente de alimentación. Los ejemplos de unidades de separación de aire incluyen sistemas de separación de aire criogénico que emplean la destilación y/o rectificación, sistemas de absorción oscilante de presión, y sistemas de absorción oscilante de presión al vacío. Según se utiliza en la presente, "intercambio de calor indirecto" significa efectuar la transferencia de calor desde un primer fluido hacia un segundo fluido sin ningún contacto físico o intermezclado de los fluidos entre sí. La transferencia del calor puede ser por el paso directamente desde el primer fluido hacia el segundo, tal como a través de una división que separa los fluidos, o por transferencia de calor desde el primer fluido hacia un objeto o material intermedio tal como un recuperador o enladrillado, y después desde el objeto o material intermedio hacia el segundo fluido.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una representación transversal de una modalidad de aparato para llevar a cabo la presente invención. La Figura 2 es una representación transversal de un quemador útil para llevar a cabo la presente invención. Las Figuras 3a-3d son representaciones transversales de lanzas útiles para alimentar el oxigeno hacia q uemadores de acuerdo con la presente invención . La Figura 4A es una vista transversal de otro tipo de horno de quemador con el cual puede utilizarse la presente i nvención , en donde el combustión y el oxidante se alimentan desde los puertos separados tangencialmente hacia el horno. La Fig ura 4B es una vista superior del horno representado en la Fig . 4A, mostrando el flujo tangencial del combusti ble y el oxidante hacia el horno. La Figura 4C es una vista frontal desde la parte interna del horno que se observa en las partes frontales de los puertos.

DESCRI PCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La invención se describirá con referencia a las Figuras, a pesar de que una descripción que se refiere a las Figuras no se pretende que limite el alcance de esa considera que es la presente invención . La Fig ura 1 muestra un d ispositivo de combustión 1 , el cual puede ser cualquier aparato en donde la combustión se l leva a cabo en el interior 2 del dispositivo. Los dispositivos de combustión preferidos incluyen hornos y hervidores que se utilizan para generar el vapor para generar energ ía eléctrica mediante med ios convencionales , no mostrados. La combustión en el d ispositivo de combustión prod uce el gas de combustión q ue sale del dispositivo de combustión por medio de un bloque en la parte superior. Cada quemador 3 en una pared lateral o pared final del dispositivo de combustión 1 alimenta el combustible, aire y oxígeno desde las fuentes de mismo hacia fuera del dispositivo de combustión 1 hacia el interior 2 del dispositivo de combustión 1 . Los combustibles adecuados incluyen líquidos de hidrocarburo, tales como aceite combustible, y también incluyen sólidos de hidrocarburo pulverulentos, un ejemplo preferido del cual se pulveriza el coque de petróleo o carbón. Según se observa en la Figura 1 y más cercanamente en la Figura 2, el quemador 3 se comprende preferentemente de varios pasos concéntricamente instalados, a pesar de que otras construcciones para el mismo efecto pueden utilizarse. El combustible se alimenta hacia el dispositivo de combustión 1 a través de un paso anular 4, colocado concéntricamente alrededor de la lanza 4 a través de la cual se alimenta el oxígeno según se describe en la presente. Preferentemente, el combustible se transporta desde una fuente de suministro 20 hacia uno o más quemadores 3 y se propulsa a través del quemador 3 hacia el interior 2 del dispositivo de combustión 1 , mediante medios de bombeo adecuado en el caso de líquidos tales como el aceite combustible, y por sopladores e impulsores de diseño convencional en el caso de sólidos de hidrocarburo tales como carbón pulverizado, que se alimentan convencionalmente hacia el dispositivo de combustión con la ayuda del aire de transporte (el "aire primario")- Los combustibles de hidrocarburo líquidos preferentemente se alimentan a través de una o más toberas atomizadoras de diseño convencional, para alimentar el combustible l íquido hacia la cámara de combustión como gotículas dispersas, discretas con el aire atomizador. Una cantidad eficaz típicamente aproximadamente 1 .5 a 2.0 Ib de aire primario se utiliza para transportar 1 Ib de carbón, que corresponde a aproximadamente 20% del aire de combustión estequiométrica requerido para la combustión del carbón bituminoso. Para la combustión de aceite pesado aproximadamente 0.5 a 1 .0 Ib de aire primario se utiliza para atomizar 1 Ib de aceite. Desde la unidad de separación de aire 30 dos líneas de montaje se extienden: línea 32 que transporta una corriente consumida por nitrógeno, enriquecida con oxigeno hacia el q uemador, y línea 34 que transporta una corriente consumida por oxígeno y enriq uecida con nitrógeno hacia los puertos o el puerto de aire secundario 7. La composición preferida de la corriente enriquecida con oxígeno es al menos 50% de vol. de oxígeno, más preferentemente al menos 80% de vol. o aún al menos 90% de vol. de oxígeno, y menos de 50% de vol . de nitrógeno y más preferentemente menos de 20% de vol. de nitrógeno. La composición preferida de la corriente enriquecida con nitrógeno es al menos 85% de vol. de nitrógeno, más preferentemente al menos 90% de vol. o aún al menos 95% de vol. de nitrógeno, y menos de 1 5% de vol . de oxígeno y más preferentemente menos de 10% de vol. de oxígeno. Se espera que el proceso de separación de aire utilizado para esta invención se enfocará en la producción de oxígeno de pureza alta (>90% de vol. ) como su producto primario con el derivado o efluente que es gas rico en nitrógeno. Una planta de nitrógeno estándar con una corriente de derivado rico en oxígeno también podría emplearse, pero no podría ser como deseable de las consideraciones del proceso. Mientras que los dibujos ilustran la modalidad preferida, la cual es alimentar la corriente consumida por oxígeno, enriquecida con nitrógeno hacia los puertos de aire secundario, también pueden realizarse ventajas al alimentar esa corriente en donde el aire de combustión terciario o secundario se alimenta. El aire de combustión 22 se suministra por un ventilador FD hacia una o más cajas del viento 21 y se alimenta hacia los pasos de aire de uno o más quemadores 3. El aire de combustión secundario 15 se alimenta a través del quemador 3 hacia el dispositivo de combustión 1 , preferentemente a través de los pasos anulares concéntricamente instalados 1 1 que rodean el espacio anular 4 a través del cual s alimenta el combustible de hidrocarburo. Preferentemente, el aire de combustión terciario 16 se alimenta a través del quemador 3 hacia el dispositivo de combustión 1 , preferentemente a través de pasos anulares concéntricamente instalados 12 que rodean el paso de aire secundario. Preferentemente, el aire de combustión también se alimenta a través del puerto de aire secundario 7 (ver en la Figura 1 ) hacia el dispositivo de combustión 1 . Preferentemente, el oxígeno se alimenta hacia el interior 2 del dispositivo lejos del aire de combustión terciario y secundario. Es decir, el oxígeno que se alimenta a través del quemador 3 de acuerdo con esta invención preferentemente se consume completamente en combustión con el combustible, antes de que el oxígeno tenga una oportunidad para llegar a mezclarse con el aire de combustión terciario y/o secundario antes o inmediatamente después de que éste se alimenta hacia el dispositivo de combustión 1 , especialmente cuando nada de aire secundario se utiliza. Los quemadores bajos en NOx preferidos tienen pasos de aire primario (alimentación de combustible), secundario y terciario para la buena ajustabilidad aerodinámica. Sin embargo, otros diseños de quemador bajo en NOx que utilizan solamente alimentaciones de aire primario y secundario, pueden utilizarse. Una vez que los ajustes óptimos con los tres pasos se han determinado, la paleta de turbulencia de aire secundario y el paso pueden diseñarse para crear aproximadamente las mismas características de mezclado aerodinámico como con el diseño de tres paso. Alternativamente, los quemadores con un paso adicional (cuaternario) pueden utilizarse (tal como el quemador RSFC™ descrito en la Patente de E.U. 5,960,724). Las emisiones de NOx de un hervido encendido por carbón que utiliza la corriente enriquecida con oxígeno de una planta de separación de aire puede reducirse además al utilizar una corriente enriquecida con nitrógeno desde la misma unidad de separación de aire, q ue se ventila normalmente a la atmósfera y se consume. En la zona de quemado (ZQ) 9 del horno de hervidor en donde los combustibles residuales de la zona de combustión primaria (ZCP) 1 0 se mezclan y se queman con el aire secundario 7, el tan llamado el NOx térmico se forma y algunas de las especies de nitrógeno formadas en la ZCP del nitrógeno combinado de combustible se convierten así también en NOx. Según se menciona en la sección anterior, la formación tanto del NOx térmico como la conversión de las especies de nitrógeno en NOx en la ZQ depende de la temperatura de zona. La temperatura de zona inferior y el oxígeno en exceso inferior reducen la formación de NOx en la ZQ. El NOx térmico se controla al limitar la temperatura de llama y el oxígeno en exceso en las zonas de combustión pobres en combustible en el horno. La recirculación de gas de combustión en la ZQ nombra tanto el mecanismo de formación de NOx térmico como la velocidad de conversión de las especies de nitrógeno formadas en la ZCP. Se hace esto al diluir el aire de combustión (es decir, reducir la concentración de oxígeno) y proporcionar un volumen extra de gas para actuar como un disipador térmico y reducir las temperaturas generadas durante la combustión. Usualmente, puede emplearse el reciclado de gas de combustión hacia un nivel en donde se alcanza un límite práctico. Cuando se utilizan las proporciones de reciclado de gas de combustión aumentado, el suministro de calor cambia en la sección convectiva del hervidor debido a un gran volumen de gases calientes que ahora deben pasar a través del mismo. Este efecto de transferencia de calor que impacta los balances de vapor del hervidor es una limitación en el uso de reciclado de gas de combustión. Otra limitación es la caída de presión aumentada en el hervidor a medida que el volumen de gas de combustión se aumenta con RGC. La corriente rica en nitrógeno desde un gas de planta de separación de aire puede aplicarse ventajosamente, sin algunas de las limitaciones del método RGC, para diluir la concentración de oxígeno en el aire secundario y proporcionar volumen de gas extra como un disipador térmico. De acuerdo a un cálculo de balance de calor bajo condición de horno de hervidor, por cada 1 % de aire estequiométrico reemplazado por oxígeno puro, el gas rico en nitrógeno resultante podría reducir las temperatura de gas del horno por aproximadamente -1 1 .27°C. Esto significa que si 10% del aire estequiométrico se reemplazó por oxígeno puro, la temperatura de gas de horno podría caerse por aproximadamente 47.22°C al utilizar la corriente rica en nitrógeno disponible de la planta de separación de aire. A pesar de que una cantidad mayor de gas rico en nitrógeno inyectado en el hervidor podría enfriar la temperatura de gas además y reducir las emisiones de NOx, el costo de nitrógeno extra y el cambio de transferencia de calor desde la sección radiante hacia la sección convectiva limitan la cantidad máxima que puede inyectarse. Típicamente, el uso de gas rico en nitrógeno solamente será económico en hervidores que ya utilizan oxígeno para el control de NOx. El volumen de gas rico en nitrógeno disponible se relaciona directamente al volumen de nitrógeno que se removió del aire para suministrar la corriente rica en oxígeno. Una cantidad preferida de la corriente de gas rica en nitrógeno inyectada en la ZQ de un hervido es 10 a 100% de la corriente rica en nitrógeno producida de la planta de separación de aire utilizada para generar la corriente rica en oxígeno. Una cantidad más preferida de la corriente de gas rica en nitrógeno inyectada en la ZQ de un hervidor es 50 a 100% de la corriente rica en nitrógeno producida desde la planta de separación de aire utilizada para generar la corriente rica en oxígeno. Si toda la corriente rica en oxígeno y la corriente rica en nitrógeno desde una planta de separación de aire se inyectan en un hervidor, el efecto neto para el hervidor es reemplazar algo del aire de combustión precalentado (típicamente 1 5.55°C) con la cantidad equivalente de "aire" de temperatura ambiente desde la planta de separación de aire. Existe una ligera penalidad de eficiencia impuesta sobre el hervidor bajo esta condición, ya que algo de la energ ía precaliente de aire se pierde. Sin embargo, este efecto se espera que sea pequeño dado que solamente hasta 25% del aire de combustión se reemplazará con corriente rica en oxígeno en este proceso. Esta penalidad de eficiencia menor puede eliminarse al precalentar el gas rico en nitrógeno al intercambiar el calor con el gas de combustión caliente. Si el calentador de aire existente del hervidor es un tipo recuperativo, puede ser posible modificar el recuperar para precalentar tanto el aire de combustión como la corriente rica en nitrógeno en dos diferentes secciones del mismo recuperador. Alternativamente, la penalidad de eficiencia menor puede eliminarse al limitar la cantidad de gas rico en nitrógeno inyectado en el hervido de tal forma que la concentración de oxígeno promedio de la mezcla de la corriente rica en oxígeno y la corriente rica en nitrógeno inyectadas en el hervidor es aproximadamente 23.5% . La selección del punto en el cual se alimenta la corriente rica en nitrógeno puede proporcionar diferentes ventajas operativas y costos. Por ejemplo, toda o parte de la corriente rica en nitrógeno puede canalizarse en ductos de combustión de aire precaliente antes de la caja del viento que típicamente suministra el aire secundario, el aire terciario, y el aire secundario. En este caso, todas las corrientes de aire de combustión precaliente se diluirán igualmente con la corriente rica en nitrógeno. A pesar de que el costo de instalación es relativamente bajo, los siguientes métodos alternativos pueden proporcionar mejor reducción de NOx. Alternativamente, toda o parte de la corriente rica en nitrógeno puede canalizarse por separador hacia el paso de aire secundario, el paso de aire terciario, o tanto los pasos de aire, secundario y terciario, de cada quemador. Los costos de canalización serán más altos que el método anterior, pero la cantidad de la corriente rica en nitrógeno alimentada para cada quemador podría ajustarse (por separado para cada q uemador) para optimizar la reducción de NOx. Como otra alternativa, toda o parte de la corriente rica en nitrógeno puede alimentarse a través de su propio paso del quemador, de tal forma que emerge desde el quemador entre en donde el combustible emerge desde el quemador y en donde al aire, secundario y terciario, emergen desde el quemador. La velocidad de la corriente rica en nitrógeno es preferentemente igual o abajo de las velocidades de la corriente de combustible primario y la corriente de aire secundario. Esta alternativa retarda el mezclado de aire terciario y secundario con el combustible, y permite de tal modo que se alargue la zona rica en combustible, que podría contribuirse a la reducción de las emisiones de NOx. Todavía como otra alternativa, toda o parte de la corriente rica en nitrógeno puede alimentarse en el interior 2 del dispositivo de combustión, en una región que se encuentra fuera (aguas abajo) de la zona de combustión primaria y aguas arriba de la zona de q uemado. En esta instalación, la corriente rica en nitrógeno se mezcla con los combustibles desde la ZCP y reduce la temperatura de gas en la ZQ y reduce las emisiones de NOx. Como todavía otra alternativa, toda o parte de la corriente rica en nitrógeno puede alimentarse en o cerca de los puertos de AS. En esta instalación, la corriente rica en nitrógeno parcialmente se mezcla con las corrientes de AS y red uce la temperatura de gas en la ZQ y reduce las emisiones de NOx. Cuando el hervidor no tiene limitaciones de transferencia de calor o presión para pasar una cantidad más grande de gas de combustión, es posible combinar la inyección de gas de combustión recirculado y la inyección de gas rico en nitrógeno para la reducción de NOx adicional en cualquiera de los métodos precedentes. Como una alternativa, o como un suplemento, para la inyección de gas de combustión recirculado o la inyección de gas rico en nitrógeno, uno puede inyectar un rociador de agua líquida. El rociador de agua puede formarse utilizando toberas atomizadoras convencionales ya sea por la tan llamada atomización de presión (en la cual se logra la atomización sin gas atomizador mediante la aplicación de presión a la corriente líquida entrante aguas arriba de una tobera atomizadora a través de la cual se forza la corriente líquida), o por atomización de gas que requiere la aplicación de una corriente acompañante de gas comprimido, preferentemente aire comprimido o gas rico en nitrógeno comprimido. Los métodos preferidos de inyección de rocío por agua, incluyendo en donde el rociador de agua entra a la cámara de combustión, son sustancialmente similares a lo que se ha descrito arriba para la inyección de la corriente rica en nitrógeno.

La determinación de la cantidad de agua para rociarse en la cámara de combustión se facilita al reconocer que, de acuerdo a un cálculo de balance de calor bajo condiciones de horno de hervidor típicas, aproximadamente 0. 17 Ib de rocío por agua o 0.61 Ib de gas de nitrógeno por kilo de velocidad de cocción de carbón se requiere para reducir la temperatura de gas de combustión por 37.7°C en la zona de q uemado. Debido al calor latente de evaporación para el agua, la velocidad de flujo de masa de inyección específica requerida para el agua es solamente aproximadamente 28% de aquella del nitrógeno. En el diseño de la inyección de rocío por agua es importante asegurar q ue las gotículas de agua se evaporan dentro de la ZQ. El tamaño más largo de las gotículas de agua es preferentemente menor a 500 micrones en la mayoría de las aplicaciones, más preferentemente menos de 150 micrones. También es posible combinar la inyección de rocío por agua con la inyección de gas de combustión recirculado y/o la inyección de gas rico en nitrógeno. Todos estos fluidos actúan como refrigerantes y sus efectos son aditivos. Otra ventaja de la inyección de corriente rica en nitrógeno en o cerca de los puertos de aire secundario (AS) es el mezclado mejorado. El AS se suministra típicamente al tomar una corriente lateral de aire de combustión fuera de la caja del viento existente, de esta manea, la velocidad máxima de las corrientes de AS se limita por la presión del aire de combustión disponible en la caja del viento. Debido al tamaño grande del hervidor y la cantidad limitada y presión del AS, el mezclado con los gases de horno de la ZCP es un problema crónico. Este mezclado pobre puede dar como resultado emisiones de CO altas, y niveles altos de carbón sin quemar en la ceniza. Si la estequiometría global del hervidor se ajusta para compensarse para el CO alto, entonces las emisiones de NOx pueden originarse, contrario a la razón de que el AS se instaló en el primer lugar. La inyección de una corriente rica en nitrógeno a través de o adyacente a los puertos de AS a velocidad alta (tal como al menos 100 pies por segundo y preferentemente más de 200 pies por segundo) puede ser benéfica en esta situación debido a que puede hacerse disponible a una presión más alta. Una presión más alta permite una velocidad de inyección mayor en el horno que podría mejorar el mezclado entre el AS y los gases de horno de la ZCP mientras que al mismo tiempo se diluyen los gases de combustión para absorber el calor y reducir la concentración de oxígeno para evitar la temperatura alta de llama. Las presiones más altas también permiten canalizaciones más pequeñas para utilizarse que pueden retrofijarse a los hervidores existentes más fáciles q ue el enladrillado más grande. El gas limpio también facilita el monitoreo de gas más fácil y el control para asegurar que el sistema se opere como se diseña todo el tiempo. La corriente rica en nitrógeno puede inyectarse a través de todos los puertos de AS a fin de mejorar el mezclado de AS y el gas de horno o inyectarse por separado desde uno o más puertos de AS, mientras que los otros puertos de AS se utilizan para la inyección de aire solamente. La inyección de una corriente rica en nitrógeno en la ZQ es especialmente ventajosa en el caso en donde se encuentra un sistema de reducción no catal ítica selectiva ("RNCS") en lugar de reducir emisiones de NOx. Este método reduce las emisiones de NOx de hervidores y hornos que inyectan un reactivo reductor tal como amonio, urea, ácido cianúrico o carbonato de amonio en la cámara de combustión, en donde el reactivo forma radicales de amina (-NH2) a temperatura alta y reacciona con NO presente en los gases de combustión de temperatura alta en la cámara de combustión para formar N2. Este método se conoce bien y se describe en aspectos numerosos en la técnica anterior. Prominentes entre los procesos de SCNR se encuentran aquellos descritos por Lyon en la Pat. de E.U. No. 3,900,554 y por Arand et al., en las Pat. de E.U. Nos. 4,208,386 y 4,325,924, y las mejoras actuales en el proceso de RNCS incluyen aquellos descritos en la Pat. de E.U. No. 6,030,204 y la Solicitud de Patente de E.U. No. de Publicación US 2002/0025285 Al. Las descripciones de estos cinco artículos se incorporan en la presente para referencia. El amonio y urea son los reactivos preferidos. Para la reducción eficaz de NOx, el reactivo tiene que mezclarse uniformemente con los gases de combustión que contienen NOx dentro del espacio y tiempo de residencia disponible para cada proceso de combustión. El mezclado uniforme es un problema práctico difícil a medida que la proporción molar del reactivo para el gas de combustión es en atención a 1,000 a 10,000 para el gas de combustión que contiene 100 a 1000 ppm de NOx. La información en la literatura sugiere que la disminución de las temperaturas de gas de las condiciones típicas del hervidor hacia la temperatura óptima puede mejorar las reacciones de reducción de NOx significativamente produciendo de tal modo menos NOx en el mismo uso de reactivo, o los mismos niveles de NOx con menos consumo de reactivo.

La mayoría de los hervidores se apagan durante el período de demanda de baja energ ía diaria (de aproximadamente 1 1 pm a aproximadamente 5 am). Cuando un hervidor se apaga y la velocidad de cocción se reduce, las condiciones de operación del hervidor cambian significativamente. La mayoría de los hervidores de carbón operan satisfactoriamente debajo de aproximadamente 70% de la velocidad de cocción completa, a pesar de que las velocidades de gas reducido podrían cambiar las características aerodinámicas de la llama, dando como resultado emisiones de NOx más altas o estabilidad de llama pobre. La mayoría de los trituradores de carbón requieren una cantidad mínima de velocidad de flujo de aire para la pulverización adecuada y transporte de carbón. De esta manera, a medida que la entrada de carbón al triturador se reduce, la proporción del aire de transporte al carbón se aumenta, lo cual hace a la proporción estequiométrica de la primera etapa de combustión más pobre, al menos que se reduzcan as velocidades de flujo de aire secundario y terciario. Las reducciones adicionales en la velocidad de cocción típicamente requieren el apagado de uno o más trituradores de carbón y dejar los q uemadores correspondientes fuera de servicio. Típicamente, los quemadores en las elevaciones inferiores se apagan a fin de mantener la temperatura de vapor. Una gran fracción de la entrada de calor del hervidor se transfiere en la sección radiante en cargas bajas y la temperatura de salida de gas del horno (TSGH) se reduce, lo cual reduce el calor transferido en los bancos convectivos. Frecuentemente llega a ser difícil mantener la temperatura de calor súper al vapor en cargas bajas. A fin de aumentar la TSGH, más de la velocidad de cocción se cambia hacia los quemadores superiores y también el exceso de aire se aumenta a fin de cambiar más calor hacia los bancos convectivos. Los quemadores fuera de servicio, sin embargo, tienen que enfriarse mediante el flujo de una cierta cantidad de aire de combustión, el cual proporciona aire de combustión adicional a los quemadores de nivel superior. Este aumenta la proporción estequiométrica de la zona de combustión primaria y tiende a aumentar las emisiones de NOx específicas (Ibs NOx/MMBtu). Estos cambios típicamente dan como resultado condiciones de cocción no óptimas, reduciendo la eficiencia del hervidor y aumentando las emisiones del hervidor específicas. Los operadores de hervidor tienen opciones limitadas para nombrar estos temas y usualmente permite que el hervidor opere bajo condiciones no óptimas durante estos períodos de apagado diarios. El agregar gas rico en nitrógeno al aire de combustión primario alimentado hacia los trituradores de carbón o para el aire de combustión secundario y terciario hacia los quemadores (es decir, hacia la caja del viento) en este punto en su operación podría ayudar al red ucir el contenido de oxígeno del aire de combustión que podría reducir los niveles de oxígeno en el hervido y reducir el NOx generado. La carga de calor adicional del gas rico en nitrógeno podría también requerir una velocidad de cocción ligeramente mayor para calentar los extra gases y un volumen más grande de gases caliente podría encontrarse disponible hacia la sección convectiva para producir vapor más súper caliente. La salida de masa aumentada en esta condición de cocción baja ayuda a operar el hervidor más cerca de su punto de diseño y las concentraciones de oxígeno inferiores ayudan a controlar las emisiones de NOx. La cocción con el exceso de aire puede producir los mismos efectos de transferencia de calor, pero al costo de emisiones altas debido a los temas de NOx asociados con los niveles de oxígeno altos en el hervidor. La RGC podría producir resultados similares si un sistema se instala, sin embargo, el control de los niveles de oxígeno en exceso podría también exigirse a medida que el gas de combustión regresado contendrá cierto oxígeno residual que podría tener que compensarse para el control del proceso. A pesar de que la estabilidad de la llama es generalmente más crítica a velocidades de cocción bajas y el contenido de oxígeno reducido del aire de combustión podría reducir más la estabilidad de la llama, la inyección directa de la corriente rica en oxígeno hacia la corriente de carbón podría proporcionar buena estabilidad de llama y permitir la dilución de aire de combustión al mismo tiempo. La operación de la planta de separación de aire para suministrar la corriente rica en oxígeno podría variarse cuando el hervidor se apaga. Debido a que los períodos de apagado son usualmente menos de ocho horas en duración, la planta de oxígeno puede permanecer en capacidad completa generando más oxígeno que lo que podría necesitarse para inyectarse en e hervidor. Este oxígeno en exceso podría ventilarse o enviarse a un licuador para recuperación. El volumen de gas rico en nitrógeno disponible de la planta será más alto que el originalmente disponible del aire de combustión y de allí un aumento neto en niveles de nitrógeno podrá obtenerse en el hervidor. Debido a las condiciones de operación del hervidor ineficientes, el nitrógeno tendrá un efecto positivo más pronunciado sobre la operación del hervidor si éste se inyecta en el área del quemador. Este desplaza el oxígeno contenido en el exceso de aire y puede mantener el volumen de flujo a través de los quemadores de otra forma apagados. La Figura 4 representa esta otra modalidad para la operación de carga baja. Se espera que más gas rico en nitrógeno podría utilizarse que el que se encuentra disponible en base a la cantidad de oxígeno requerida para el proceso y el gas rico en nitrógeno resultante producido. Si las condiciones económicas permiten que se utilice más nitrógeno, entonces una fuente adicional de nitrógeno podría utilizarse. Otro procedimiento para las instalaciones de hervidor múltiples podría ser producir suficiente oxígeno para dos o más hervidores y después distribuir el nitrógeno a menos del número total que la mayoría del gas rico en nitrógeno se encuentra disponible para los hervidores que lo utilizan. Esta configuración podría ser especialmente útil cuando un hervidor se está apagando mientras que otro continua en carga completa. La mayoría del gas rico en nitrógeno podría encontrarse disponible para el hervidor apagado maximizando de tal modo los beneficios de utilizar nitrógeno en lugar de la demanda inferior para oxígeno que se da como resultado durante la condición de apagado. Si la planta de oxígeno no se apaga con los hervidores, entonces este no llega a ser un tema a medida que el exceso de oxígeno podría ventilarse o capturarse para utilizarse en cualquier lugar y la podría de nitrógeno podría no reducirse. En los hervidores que utilizan las técnicas de Hervidor Fuera de Servicio (QFDS) durante el apagado, podría ser posible inyectar preferentemente el nitrógeno en la caja del viento cerca de los quemadores de apagado para enfriar los quemadores fuera de servicio con gases ricos en nitrógeno en lugar del aire de combustión . Esto podría limitar además los niveles de exceso de oxígeno en las áreas de llama caliente del hervidor. Otra configuración posible que podría imitar la configuración de AS es apagar los quemadores más superiores de tal forma que el aire de combustión refrigerante actúe como AS e inyectar el nitrógeno hacia la caja del viento para los quemadores inferiores a fin de tratar y prevenir la proporción estequiométrica de zona primaria de aumentar debido al aire extra agregado bajo estas condiciones. Según se indica anteriormente, una modalidad preferida de la invención se encuentra en la adaptación de un dispositivo de combustión encendido por carbón (hervidor de utilidad) de tal forma que produzca menos NOx. La combustión se lleva a cabo entre el combustible de hidrocarburo y el oxígeno en el aire de combustión, dando como resultado la formación de una llama 6. La región 8 de la llama más cercana al extremo del quemador 3, es decir, en donde el combustible de hidrocarburo emerge del quemador, es la zona rica en combustible de la llama. El área de la llama 6 alrededor de su periferia es relativamente pobre, a medida que el aire de combustión secundario y terciario no se ha reaccionado completamente con el combustible. Cuando la cantidad de aire de combustión 22 para el quemador 3 se reduce y una cantidad suficiente de aire se alimenta desde el puerto de aire secundario 7 para la graduación de la combustión global, la zona inferior completa del horno, o la zona de combustión primaria (ZCP) 10, abajo del puerto de aire secundario 7 llegan a ser ricas en combustible, excepto las áreas cerca de los quemadores 3 en donde el aire se inyecta y todavía no reacciona completamente con el combustible. Entonces, en la implementación de esta modalidad de la presente invención, la lanza 5 para la introducción de oxígeno adicional , se agrega. El oxígeno adicional puede proporcionarse en lugar de otras maneras tal como agregarlo al aire primario. Alternativamente, un quemador que alimenta el combustible y el aire de combustión se reemplaza con un quemador que funciona según se muestra en las Figuras. Preferentemente, el aire también se alimenta a través de la abertura del puerto de aire de fuego 7 hacia el interior del dispositivo de combustión 1 , para hacer la zona de combustión primaria 1 0 menos pobre en combustible o más rica en combustible y para proporcionar oxígeno adicional ayudando a lograr la combustión completa del combustible en la zona de quemado 9. El oxígeno en el aire de combustión alimentado a través del quemador 3, combinado con el oxígeno contenido en el aire alimentado en la abertura 7, si se utiliza, son suficientes para permitir la combustión completa del combustible, y típicamente contienen 10 a 25 por ciento de volumen de exceso de oxígeno sobre la cantidad requerida para la combustión completa del combustible. Preferentemente, el aire de combustión secundario y terciario se alimentan en el quemador 3 a fin de hacer turbulencia alrededor de su eje longitudinal, creando de tal modo una zona de recirculación cercana a cada quemador y mejorando el mezclado de aire y combustible. La turbulencia puede lograrse mediante técnicas conocidas, tales como el proporcionar deflectores, 1 3 y 14, en los pasos anulares para el flujo de aire secundario y terciario del quemador que dirigen el flujo de las corrientes en la dirección de turbulencia deseada. Se prefiere proporcionar un grado alto de turbulencia, preferentemente un número de turbulencia, según se define en "Combustión Aerodynamcis", J. M. Beer and N.A. Chigier, Robert E. Krieger Publishing Company, Inc. , 1 983, de 0.6 a 2.0. En la práctica de esta invención con aire secundario, se prefiere que la cantidad total de aire alimentado a través del quemador 3, es decir, la suma del aire primario, secundario y terciario, sea entre 60 y 99% del requisito de aire estequiométrico para la combustión completa. Más preferentemente, la cantidad total de aire alimentado a través del quemador 3 es aproximadamente 70 a 85% del requisito de aire estequiométrico para la combustión completa. La velocidad de cada corriente de aire de combustión primario, secundario y terciario es preferentemente 50 a 150 pies por segundo en la salida de la tobera desde la cual emerge el aire. La velocidad del oxígeno inyectado a través de la lanza 5, en la salida de la tobera de la cual emerge el oxígeno, es preferentemente dentro de 10% a 900% , más preferentemente dentro de 25% a 400% de la velocidad del aire primario. Las pruebas han sugerido que un procedimiento preferido es exponer al menos algunas de las partículas de combustible o gotículas a una concentración alta de oxígeno según se opone para enriquecer uniformemente el aire de combustión global. El procedimiento simple de inyección de oxígeno en la caja del viento 21 de un quemador bajo en NOx de tal forma que el aire enriquecido se alimenta hacia el quemador completo, incluyendo el aire de etapa primaria crítico, no se considera como eficaz. Cuando el oxígeno se premezcla o se mezcla rápidamente en la corriente de transporte de carbón (corriente de aire primario) utilizando 20% de aire estequiométrico y la proporción estequiométrica de combustión global es 1 .1 5, las siguientes concentraciones promedio de oxígeno en la corriente de aire de transporte y en el aire de combustión completo se calculan, asumiendo que el aire es seco y contiene 21 .0% de vol. de 02. (*por ejemplo, 5 cf de aire reemplazado con 1 .95 cf de 02 puro para dar la misma cantidad de 02) este ejemplo, debido a la pequeña cantidad de oxígeno utilizada, solamente aumentos modestos en la concentración de oxígeno de aire se logran cuando se mezcla uniformemente aún cuando el oxígeno se mezcla solamente con el aire de transporte. Un método preferido es inyectar oxígeno en la corriente de transporte de carbón/aire hacia la punta de la tobera de la lanza. En este caso, algunas de las partículas de carbón se mezclan con chorros de oxígeno y localmente crean zonas de mezcla de 02 alta en carbón. Tales condiciones pueden proporcionar zonas de fuentes de ignición rápida y facilitar la ignición temprana y devolatilización según se compara al caso de oxígeno que se premezcla con la corriente de aire de transporte. Otro método preferido es inyectar el oxígeno desde el espacio anular externo o interno adyacente a la corriente de carbón. En este caso, la condición de combustión rica en oxígeno favorable se proporciona en el límite de las corrientes de oxígeno y carbón. Cuando el oxígeno se inyecta por separado a velocidad alta paralela a la corriente de combustible, así como fue el caso para Farmayan, et al. , el (los) chorro (s) de oxígeno puede diluirse rápidamente con gases circundantes y su efectividad puede retardarse. De esta manera, el método de inyección de oxígeno tiene que diseñarse cuidadosamente. La presente invención mejora, es decir, disminuye, la formación de NOx en el dispositivo de combustión al alimentar el oxígeno en la corriente de combustible de hidrocarburo entrante según se describe en la presente. Más específicamente y preferentemente, el oxígeno se alimenta como una corriente de oxígeno concentrado preferentemente al menos 80% de vol. de 02, más preferentemente al menos 90% de vol. de 02 y se alimenta directamente hacia el combustible de , hidrocarburo a medida que éste emerge del quemador y entra al interior 2 del dispositivo de combustión 1 . De esta manera, al menos algunas de las partículas de combustible sólido, o las gotículas de combustible l iquido, según pueda ser el caso, entran al dispositivo de combustión y la parte rica en combustible de la llama 6, en una atmósfera gaseosa que contiene una concentración alta de oxígeno. Cuando el aire secundario se utiliza para la graduación de la combustión global, preferentemente con quemadores de aire equipados con tres o cuatro pasos de aire separados, el oxígeno puede premezclarse con el aire primario o secundario o ambos, utilizando los rociadores adecuados dentro de los pasos de gas en el quemador 3. El oxígeno se alimenta preferentemente a través de una lanza 5 o tubería de alimentación similar que puede abrirse en el extremo que se abre hacia el dispositivo de combustión 1 , o que se cierra al final y tiene numerosas aberturas en su periferia adyacente que cierran el extremo, de tal forma que el oxígeno fluye a través de aquellas aberturas directamente hacia el combustible de hidrocarburo que entra al dispositivo de combustión desde el quemador. Las Figuras 3a a través de 3d muestran varias configuraciones de lanza que pueden emplearse. Otras configuraciones de lanza pueden utilizarse. En la Figura 3a, la lanza 5 termina con un orificio único 31 que se orienta preferentemente a lo largo del eje de la lanza. En la Figura 3b, el extremo de la lanza 5 se cierra y dos o más, preferentemente dos a dieciséis, más preferentemente cuatro a ocho toberas a lo largo del perímetro de la lanza cerca del extremo caliente de la lanza se proporcionan para la inyección de oxígeno radial. Una a cuatro o más toberas pueden también proporcionarse en el extremo de esta lanza. En la Figura 3c, dos o más y preferentemente dos a dieciséis, más preferentemente cuatro a ocho toberas 32 se proporcionan radialmente cerca del extremo aguas abajo cerrado de la lanza 5, y se proporcionan dos o más, preferentemente dos a dieciséis, preferentemente cuatro a ocho toberas 33 cada una de las cuales forma un ángulo mayor a 0 grados y menos de 90 grados hacia el eje de la dirección de flujo de oxígeno hacia la lanza 5. En la Figura 3d, se proporcionan dos o más y preferentemente dos a ocho toberas 34 a lo largo del perímetro de la lanza 5 cerca del extremo caliente de la lanza 5, cada una de las cuales forma un ángulo de 30 a 60 grados con respecto a la inverso de la dirección de flujo de oxígeno hacia la lanza 5. En estas y otras modalidades de lanza , las toberas a través del lado de la lanza pueden agruparse sobre uno o más de una circunferencia. Cuando el oxígeno se inyecta hacia el dispositivo de combustión 1 según se describe en la presente, la velocidad de flujo del aire de combustión alimentado a través del quemador 3 se reduce simultáneamente para mantener o reducir la proporción estequiométrica de la zona de combustión primaria. Cuando se utiliza aire secundario, la proporción estequiométrica de la zona de combustión primaria con la inyección de oxígeno es preferentemente entre 60 y 99%, más preferentemente aproximadamente 70 a 85%, del requisito de aire estequiométrico para la combustión completa. La cantidad de oxígeno alimentado en esta manera deberá ser suficiente para establecer una proporción estequiométrica en la zona rica en combustible 8 de la llama 6 que es menos a aproximadamente 0.85 y es preferentemente mucho menor que 0.85, por ejemplo 0.65 o menos. La cantidad de oxígeno alimentado a través de la tubería 5 deberá ser menor al 25% de la cantidad estequiométrica requerida para la combustión completa del combustible. Más preferentemente, la cantidad corresponde a menos del 1 5% de la cantidad estequiométrica requerida para la combustión completa del combustible. Aún más preferentemente, la cantidad corresponde a menos de 8% de la cantidad estequiométrica requerida para la combustión completa del combustible. La emisión de NOx depende fuertemente de las condiciones estequiométricas locales. A medida que la inyección de oxígeno hace la condición estequiométrica local más pobre, uno tiene que considerar el cambio en las condiciones estequiométricas locales después de la inyección de oxígeno. Por ejemplo, la inyección de oxígeno, equivalente al 10% del aire estequiométrico, en una zona rica en combustible localmente en una proporción estequiométrica de 0.4 (PE=0.4), sin cambiar la velocidad de flujo del aire de combustión que se alimenta, podría alterar las condiciones estequiométricas locales para PE=0.5 y podría esperarse que reduzca las emisiones de NOx sustancialmente. Sin embargo, esto se debe a que PE=0.4 es demasiado rica en combustible para la reducción de Ox óptima. Tal efecto es mucho más grande que el de "reemplazar 10% de aire con oxígeno" mientras que se mantiene la constante de condición estequiométrica local a PE=0.4. Si la misma cantidad de oxígeno se inyecta en la zona rica en combustible, sin cambiar la velocidad de flujo del aire de combustión, en donde la condición estequiométrica local es PE=0.5, la emisión de NOx se espera que aumente exactamente a medida que la condición estequiométrica local se aumenta a PE=1.05. De esta manera, se prefiere generalmente inyectar oxígeno en el área más rica de la llama. La inyección o mezclado de oxígeno hacia el aire terciario y cuaternario, si se utiliza, deberá evitarse en un quemador aerodinámicamente graduado sin AS. Esto se debe a que cualquier aire terciario, y cualquier aire cuaternario, se mezclan en el área relativamente pobre de una llama. En teoría, la optimización de la condición estequiométrica local puede hacerse sin nada de oxidantes incluyendo aire. Sin embargo, el oxígeno es más eficaz debido solamente a que se requiere un pequeño volumen y la condición estequiométrica local puede cambiarse sin un gran impacto sobre las condiciones de mezclado aerodinámico global de la llama. Otro requisito importante es que el enriquecimiento de oxígeno tiene que hacerse de tal manera que se conserve o mejore el tamaño físico de la zona rica en combustible (la "zona formadora de N2") de una llama aerodinámicamente graduada. El método de inyección de oxígeno y la reducción consecuente de flujos de aire en ciertos pasos de aire de un quemador podría influir las condiciones de graduación aerodinámica del quemador, y de allí el tamaño físico y las condiciones estequiométricas locales. Si el tamaño de la zona rica en combustible se reduce y el tiempo de residencia de gas promedio en la zona rica en combustible se reduce como resultado de la inyección de oxígeno, tal cambio podría originar aumentos de NOx. Por ejemplo, la inyección de velocidad alta de oxígeno a través de una lanza axial tal como la que se muestra en la Figura 3a podría aumentar eficazmente el momento axial de la corriente de carbón/aire circundante, el cual a su vez puede mejorar el mezclado con el aire terciario y secundario. Como resultado, el tamaño de la zona de reducción de NOx rica en combustible de la llama puede reducirse y el NOx puede aumentar. Por el otro lado cuando el flujo de oxígeno se inyecta radialmente desde una lanza de oxígeno axialmente localizada tal como la mostrada en la Figura 3b cerca de la punta del quemador, puede aumentar eficazmente la zona de recirculación cerca del quemador y de allí aumentar el tamaño de la zona rica en combustible y además promover la reducción de NOx por enriquecimiento de oxígeno. Los impactos complejos de la inyección de oxígeno sobre las condiciones aerodinámicas del quemador tienen que evaluarse cuidadosamente para que un quemador específico logre la reducción de NOx. Sin pretender someterse a ninguna explicación en particular del funcionamiento inesperado de esta invención, el funcionamiento del dispositivo de combustión operado de acuerdo con esta invención es consistente con un mecanismo en el cual el oxígeno inyectado origina un aumento en la temperatura de esa porción de la llama más cercana al quemador, que a su vez, origina los componentes relativamente volátiles presentes en el combustible de hidrocarburo para entrar a la fase de gas del combustible y superar la reacción parcial con el oxígeno ambiente, creando de tal modo una atmósfera relativamente reductora q ue permite a la especie que contiene nitrógeno liberarse del combustible de combustión a convertirse en nitrógeno molecular, es decir, N2, en lugar de convertirse en NOx y otros compuestos nitrosos tales como HCN y NH3. Típicamente, la temperatura de la zona rica en combustible en la cual el combustible y el oxígeno entran, es en atención a 1 371 °C o más. La alimentación del oxígeno en esta manera puede originar que la base de llama 6 se extraiga más cerca de la abertura del quemador 3, o aún llegue a unirse al quemador 3. Sin embargo, la alimentación del oxígeno en la manera descrita en la presente hacia el combustible de hidrocarburo a medida que emerge del quemador procede en la misma manera, aún si la llama llega a unirse al quemador. En la operación de estado estático, por ejemplo, después de que un dispositivo de combustión se ha retrofijado de acuerdo con las enseñanzas en la presente, la operación del dispositivo de combustión continúa sobre la base que es menor a 25%, preferentemente menor a 15% , más preferentemente menor a 8% , de la cantidad estequiométrica de oxígeno requerida para que la combustión completa del combustible se alimente hacia el combustible, mientras que el aire de combustión se alimenta a través del quemador en una cantidad menor a la que podría ser el caso, de tal forma que la cantidad total de oxígeno alimentado en el dispositivo es al menos la cantidad estequiométrica necesaria para la combustión completa del combustible. Utilizando una corriente rica en nitrógeno, derivada, de una planta de oxígeno en sitio puede simplificar el suministro de gases inertes hacia el hervidor debido a la limpieza y la composición relativamente constante de la corriente rica en nitrógeno. Esto, en combinación con presiones disponibles superiores, puede hacer una corriente rica en nitrógeno muy fácil de controlar y medir y podría utilizar sistemas de inyección y canalización más pequeños que el gas de combustión reciclado que podría disminuir los costos de capital para un sistema. Todos estos factores tomados juntos podrían hacer un sistema de inyección rico en nitrógeno muy bajo en mantenimiento y muy fácil de reparar cuando se requiera proporcionando de esta manera disponibilidad aumentada para la operación del hervidor. Cuando se compara la inyección de gas rica en nitrógeno a la recirculación de gas de combustión, existen diferencias que son importantes de entender. Una es que la inyección de gas rica en nitrógeno es tomar aire que haberse dejado salir en el proceso en cualquier forma e inyectarlo en dos diferentes formas para producir un cambio de proceso benéfico. Desde un punto de vista termodinámico global en una cámara de combustión bien mezclada, ya sea que el aire se alimente hacia la cámara de combustión directamente o después de la separación hacia una corriente rica en oxígeno y una corriente rica en nitrógeno, la temperatura de gas final deberá ser la misma. Cuando se aplica este proceso a un hervidor, existen dos factores que originan una temperatura más fría de la segunda etapa por la presente invención. En la etapa de combustión rica en combustible, una temperatura de llama más alta y un tiempo de residencia de gas de mayor duración producido con la combustión enriquecida con oxígeno aumentan la transferencia de calor hacia las paredes del horno y enfrían los productos de combustión, que se enfrían más por la adición de nitrógeno. (Si no ocurre cambio en la transferencia de calor global, los gases de combustión enriquecidos con oxígeno podrían ser más calientes que el caso de aire equivalente, y el agregar el nitrógeno de regreso podría enfriarlos de regreso a la misma temperatura que podrían haber estado en el aire que se ha utilizado para la combustión.) Otra diferencia es que el aire de combustión para un hervidor encendido por carbón se precalienta típicamente a aproximadamente 260 a 315°C y las corrientes ricas en nitrógeno y ricas en oxígeno típicamente se encuentran a temperatura ambiente, de esta manera se reduce la salida de calor total hacia el hervidor, q ue reduce la temperatura de los productos de combustión. Mientras que la presente invención se ha descrito con referencia principal a los hervidores de pared encendida tales como el tipo ilustrado en las Figuras 1 y 2, esta descripción no se pretende que sugiera que la invención se limita en aplicabilidad a aquel tipo de sistema de combustión. La invención es aplicable a otros sistemas en donde el combustible y el aire se queman, incluyendo sin limitación los sistemas tangencialmente encendidos del tipo descrito con respecto a las Figuras 4A-4C, y el sistema de combustión se conoce en la materia como hornos de "ciclón", en donde la zona de combustión primaria del horno incluye uno o más encierres cada uno teniendo una pared cilindrica, una pared de extremo cerrado, y un extremo abierto que se abre hacia la cámara principal del horno a través de una pared del horno, en donde el combustible, el aire de combustión y el oxidante (alimentados en las cantidades según se enseñan en la presente en el combustible) se alimentan a través de la pared cilindrica y la pared final en el encierre en una dirección de tal forma que giran alrededor del eje central de rotación del encierre y se queman para formar una llama y calor de combustión que se emiten a través del extremo abierto hacia la cámara principal del horno. Otro tipos de quemadores pueden emplearse además de aquellos ejemplificados en la presente, tales como los quemadores tan llamados de corriente de división en donde la corriente de combustible se divide hacia una pluralidad de corrientes separadas entre sí, y aún se desvían entre sí, a medida que el combustible entra a la cámara de combustión. Con este tipo de quemador, el oxígeno se alimenta desde una pluralidad correspondiente de lanzas hacia cada corriente de combustible, o desde una lanza con una pluralidad de toberas orientadas hacia una corriente de combustible, y los requisitos esteq uiométricos de oxígeno se basan en las cantidades totales de combustible y oxígeno que se alimentan.

Claims

REIVINDICACIONES 1 . Un método de combustión que reduce la cantidad de NOx emitido, comprendiendo: (A) proporcionar un dispositivo de combustión; (B) alimentar el aire primario y combustible en dicho dispositivo a través de un quemador que comprende medios para alimentar el aire secundario en dicho dispositivo de combustión y opcionalmente comprenda medios para alimentar aire terciario en d icho dispositivo de combustión; (C) separar el aire fuera del dispositivo de combustión en una corriente rica en oxígeno y una corriente rica en nitrógeno; (D) quemar d icho combustible en una llama , mientras q ue se alimenta al menos una parte de d icha corriente rica en oxígeno en dicha llama, (E) y alimentar al menos una parte de dicha corriente rica en nitrógeno en d icho d ispositivo de combustión.
2. U n método según la reivindicación 1 , caracterizado porque dicha corriente rica en nitrógeno se cal ienta antes de que se alimente a través de dicho quemador por intercambio de calor indi recto con gas de combustión producido en d icho d ispositivo de combustión por dicha combustión .
3. Un método según la reivindicación 1 , caracterizado porque una parte de gas de combustión producido en dicho dispositivo de combustión por dicha combustión se alimenta con dicha corriente rica en nitrógeno en la etapa (E).
4. Un método de combustión que reduce la cantidad de NOx emitido comprendiendo: (A) proporcionar un dispositivo de combustión que tiene una zona de combustión primaria y una zona de quemado; (B) alimentar el aire y combustible a través de un quemador hacia dicha zona de combustión primaria; (C) separar el aire fuera del dispositivo de combustión en una corriente rica en oxígeno y una corriente rica en nitrógeno; (D) quemar el combustible en una llama en la zona de combustión primaria, mientras que se alimenta al menos una parte de dicha corriente rica en oxígeno en dicha zona de combustión primaria, (E) agregar aire de una fuente diferente a dicho quemador en d icha zona de quemado en una cantidad que contenga suficiente oxígeno que la cantidad total de oxígeno alimentado en dicho dispositivo sea al menos la cantidad estequiométrica necesaria para la combustión completa de dicho combustible, y quemar los combustibles residuales de dicha zona de combustión primaria en dicha zona de quemado, y (F) y alimentar al menos una parte de dicha corriente rica en nitrógeno en dicho dispositivo de combustión.
5. Un método según la reivindicación 4, caracterizado porque dicha corriente rica en nitrógeno se calienta antes de que se alimente hacia dicha zona de quemador por intercambio de calor indirecto con el gas de combustión producido en dicho dispositivo de combustión por dicha combustión.
6. Un método según la reivindicación 4, caracterizado porque una parte de gas de combustión prod ucido en d icho d ispositivo de combustión por dicha combustión se alimenta con dicha corriente rica en nitrógeno en la etapa (E).
7. Un método según la reivind icación 4 , comprend iendo además inyectar en o ag uas abajo de dicha zona de quemado un reactivo reductor que reacciona con NOx para formar N3 y de tal modo disminuir la cantidad de NOx que podría emitirse de otra forma de dicho horno.
8. Un método de combustión q ue reduce la cantidad de NOx emitido, comprendiendo: (A) proporcionar un dispositivo de combustión; (B) alimentar el aire primario y combusti ble hacia d icho dispositivo a través de un quemador que comprende medios para al i mentar el aire secundario hacia dicho dispositivo de combustión y opcionalmente comprende medios para alimentar el aire terciario hacia d icho dispositivo de combustión; (C) q uemar dicho combustible en u na llama, mientras que se alimenta una corriente rica en oxígeno en dicha l lama, e (D) inyectar un rociador de agua l íq uida en dicho dispositivo de combustión .