PT687858E

PT687858E - Atomizadores para a combustao de combustivel liquido com angulo de aspersao estreito

Info

Publication number: PT687858E
Application number: PT95109048T
Authority: PT
Inventors: Arthur Wellington Francis Jr; William Thoru Kobayashi
Original assignee: Praxair Technology Inc
Priority date: 1994-06-13
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 2001-01-31
Also published as: CA2151541C; BR9502777A; ES2151007T3; CA2151541A1; JPH085018A; JP2939155B2; EP0687858A1; CN1140718C; CN1121571A; DE69519197D1; US5617997A; KR960001594A; DE69519197T2; EP0687858B1; KR100234572B1

Description

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DESCRIÇÃO "ATOMIZADORES PARA A COMBUSTÃO DE COMBUSTÍVEL LÍQUIDO COM ÂNGULO DE ASPERSÃO ESTREITO"

Campo do Invento O presente invento refere-se a aparelhos e a processos de atomização para a produção de um fluxo de combustível líquido com um ângulo de aspersão muito estreito que é útil para uma combustão eficaz.

Antecedentes do Invento A combustão a alta temperatura é freiquentemente utilizada em muitos processos industriais, tais como fusão de vidro e incineração de desperdícios. Os queimadores utilizados para efectuar tais processos muitas vezes utilizam combustível líquido, tal como óleo. A patente U.S. No. 4 541 796, por exemplo, descreve um queimador que possui, pelo menos, duas passagens para distribuir separadamente combustível líquido e um oxidante até um ponto fora do queimador. O combustível líquido distribuído separadamente é inicialmente atomizado e, em seguida, misturado e queimado com o oxidante. A atomização de combustível líquido é necessária para uma combustão eficaz. A patente U.S. n.° 4 738 614, descreve um atomizador útil para, entre outros, os queimadores descritos e reivindicados na patente U.S. m° 4 541 796. O atomizador tem uma passagem de combustível líquido especificamente desenhada e um canal angular de fluido de atomização. Enquanto o combustível líquido é injectado através da passagem de combustível líquido, o fluido de atomização é introduzido na passagem do combustível segundo um ângulo de 45 a 75 graus, de preferência, segundo um ângulo de 60 graus, medido a partir do eixo longitudinal da passagem de combustível, através do canal angular do fluido de atomização. Este atomizador é indicado como sendo

superior aos atomizadores mecânicos e de pressão conhecidos, por evitar problemas, tais como falhas mecânicas de partes amovíveis ou entupimento de orifícios para combustível líquido muito pequenos.

Este atomizador, contudo, revela algumas desvantagens. Primeiro, é difícil o controlo do fluxo de combustível líquido uma vez que o atomizador é desenhado de tal modo que existe uma dependência de pressão entre o combustível líquido e o fluido de atomização. O aumento do fluxo do fluido de atomização, por exemplo, provoca um aumento na pressão de retomo no abastecimento de combustível líquido, pelo que se toma difícil o controlo de abastecimento de combustível líquido. Segundo, este atomizador não pode ser operado eficazmente quando está embutido no interior de um canal refractário da parede da fornalha. O fluxo de combustível atomizado, tal como óleo, colide com a superfície interior do canal refractário, provocando a formação de fuligem no interior do canal, obstruindo assim o atomizador e o canal. Finalmente, este atomizador pode causar combustão perigosa se o fluido de atomização utilizado contiver oxigénio. Porque o combustível líquido é atomizado intemamente no interior da passagem de combustível com um fluido de atomização de combustível líquido, o combustível líquido pode fluir para uma linha de fluido (oxigénio) de atomização, provocando assim uma combustão perigosa. A patente U.S. 3 847 564 revela uma câmara de arrefecimento que compreende um queimador de três orifícios para atomizar um fluxo de hidrocarboneto líquido ejectado de um bocal de descarga central com um fluxo isento de gás, isento de oxigénio, ejectado de um bocal de descarga intermediário, e para simultaneamente envolver os fluxos misturados com um fluxo separado de um gás moderador de temperatura, tal como gotículas de vapor ou de água. O referido queimador é destinado a produzir misturas gasosas que compreendem uma mistura de hidrogénio e monóxido de carbono, como por exemplo, gás de síntese, gás redutor, ou gás de combustível, por combustão parcial do hidrocarboneto líquido que é depois feito passar através do bocal de descarga central a uma velocidade na gama de· cerca de 3 a 30,5 m (cerca de 10 a 100 pés) por segundo. O gás isento de oxigénio é feito passar através do bocal intermediário de descarga a uma velocidade na gama de cerca de 33,5 m (cerca de 110 pés) por segundo,

até à velocidade do som, e o gás moderador da temperatura é feito passar através do bocal exterior de descarga a uma velocidade na gama de cerca de 16,8 m (cerca de 55 pés) por segundo até à velocidade, do som. O bocal central é coaxial relativamente ao eixo do queimador e os dois bocais anelares estão dispostos para ejectar fluxos cónicos convergentes para o interior, pelo que a superfície cónica do fluxo ejectado do bocal intermediário de descarga forma um ângulo com o eixo longitudinal do queimador na gama de cerca de 10° a 55°, e o respectivo ângulo da superfície cónica do fluxo ejectado do bocal exterior de descarga é na gama de cerca de 15° a 60°. Numa forma de realização do queimador conhecido, o orifício mais interior possui um diâmetro de 30,9 mm (1,215 polegadas), o orifício anelar intermediário tem um diâmetro interior de 31,8 mm (1,250 polegadas) e um diâmetro exterior de 43,7 mm (1,719 polegadas), e o orifício exterior possui, respectivamente, um diâmetro interior e exterior de 46,4 mm e 69,8 mm (1,827 polegadas e 2,750 polegadas). É um objecto do invento proporcionar um meio de atomização útil para controlar eficazmente o fluxo de combustível líquido.

Outro objecto do invento é proporcionar meios de atomização que podem ser utilizados eficazmente na atomização e combustão de combustível líquido sem entupir os meios de atomização, mesmo quando estão embutidos no interior de um canal refractário da parede da fornalha. É ainda outro objecto do invento proporcionar um meio de atomização que pode utilizar fluido de atomização contendo oxigénio com um risco mínimo de combustão perigosa. É um objecto adicional do invento proporcionar um meio de atomização que pode ser incorporado num queimador capaz de operar sem quaisquer meios de arrefecimento por água.

Sumário do invento

Os objectivos acima mencionados e outros objectivos evidentes através da leitura desta descrição são conseguidos pelo presente invento, sendo um dos seus aspectos:

Um· aparelho para atomização de combustível líquido, que compreende: (a) um bocal (3) que possui superfícies interior e exterior, com a referida superfície interior a definir uma passagem de combustível líquido (7) e um canal de combustível líquido (9), tendo o referido canal de combustível líquido uma entrada (11) para receber combustível líquido proveniente da referida passagem de combustível líquido e saída (13) para a descarga de combustível líquido; e (b) uma caixa (5) que possui superfícies interior e exterior, rodeando concentricamente pelo menos uma parte do referido bocal (3) e que definem uma passagem anelar (15) e um canal anelar de fluido de atomização (17) entre a referida superfície interior da referida caixa e a referida superfície exterior do referido bocal, tendo a referida passagem anelar que termina com a referida passagem de canal anelar de fluido de atomização a abertura de entrada (19) e de saída (21), em que ambas de, pelo menos uma parte da superfície interior da referida caixa (5) e, pelo menos, uma parte da referida superfície exterior do referido bocal (3) que definem o referido canal anelar de fluido de atomização, são em forma de um cone que possui um diâmetro que diminui em direcção à referida abertura de saída (21), pelo que, para combustão eficaz com reduzida geração de óxidos de azoto, (c) o diâmetro do referido cone diminui segundo um ângulo (A) que se situa numa gama de cerca de 5o a cerca de 30°, medido a partir do eixo longitudinal (C) do referido bocal, e (d) a proporção do diâmetro de saída do referido canál de combustível líquido (9) para o diâmetro de abertura de saída do referido canal anelar de fluido de atomização (17) situa-se numa gama de cerca de 0,25 a cerca de 0,55 mm, situando-se o referido diâmetro do canal de combustível líquido (9) numa

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gama de cerca de 0,5 mm a cerca de 25,4 mm (cerca de 0.02 polegadas a cerca de 1 polegada)

Um outro aspecto do presente invento é um processo para atomização de combustível líquido que utiliza um bocal (3) para proporcionar um fluxo de combustível líquido na forma de uma aspersão de dispersão que possui um ângulo de periferia exterior inferior a 15o, medido a partir do eixo do referido fluxo de combustível líquido, promovendo assim uma combustão eficaz com uma geração reduzida de óxido de azoto, compreendendo o referido processo: (a) a ejeçção de um fluxo de combustível líquido proveniente, pelo menos, de uma primeira abertura (13); (b) a ejecção do fluido de atomização a uma velocidade de cerca de 0,5 Mach até cerca de 1,2 Mach em direcção ao referido fluxo de combustível líquido num ângulo convergente (A) que se situa na gama de cerca de 5o a cerca de 30°, medido a partir do eixo longitudinal (C) do referido bocal (3), proveniente de pelo menos uma segunda abertura anelar (17) para, pelo menos, a primeira das referidas aberturas (13); e (c) a ejecção do referido fluido de atomização numa proporção tal que a relação da massa do referido fluido de atomização para o referido combustível líquido é mantida numa gama de cerca de 0,3 a cerca de 0,7.

Breve Descrição do Desenho A Figura 1 é uma vista em secção transversal de um atomizador de queimador de combustível líquido que é uma forma dè realização do presente invento. A Figura 2 é uma vista em secção transversal de um queimador de combustível líquido que tem o atomizador da Figura 1, em que o queimador está embutido no interior de canais refractários da parede rèfractária da fornalha.

Descrição Detalhada do invento O invento refere-se a um aperfeiçoamento dos processos e aparelhos de atomização úteis para a combustão de combustível líquido, tal como óleo. Os processos e os aparelhos de atomização produzem consistentemente fluxos de combustível líquido que têm ângulos de aspersão muito estreitos. Os fluxos de combustível líquido que têm ângulos de aspersão muito estreitos podem ser produzidos mesmo quando são usadas baixas taxas de fluxo de combustível líquido e mesmo quando os fluxos de combustível líquido são atomizados fora da passagem de combustível líquido. A produção de fluxos de combustível líquido de ângulo de aspersão estreito constante permite que o aparelho de atomização funcione durante um longo período sem causar problemas de entupimento, mesmo se o dispositivo está suficientemente afastado de aberturas internas de canais refractários definidos na parede da fornalha. As aberturas internas dos canais refractários situam-se em frente de uma zona de combustão no interior da fornalha, pelo que o líquido atomizado ejectado do aparelho de atomização pode ser queimado no interior da zona de combustão. Dado que o dispositivo de atomização pode ser efectivamente operado numa forma recolhida, não é necessária água de arrefecimento, evitando-se assim problemas relacionados com potencial corrosão. Além disso, os métodos e os aparelhos de atomização evitam substancialmente que o combustível líquido entre numa passagem de fluido de atomização do aparelho de atomização. Dado que o combustível líquido não entra na passagem de combustível de fluido de atomização, pode ser usado um gás contendo oxigénio como fluido de atomização, com o risco mínimo de combustão perigosa. O invento será descrito em pormenor fazendo referência a um aparelho de atomização preferido ilustrado nos desenhos. Contudo, como pode ser facilmente apreciado, a descrição do aparelho de atomização preferido não exclui de modo algum outras variações do aparelho de atomização preferido, o que se tomará facilmente evidente para os peritos na arte.

Fazendo agora referência às Figuras 1 e 2, ilustra-se uma vista em corte transversal de um aparelho de atomização (1) que possui um bocal (3) e uma caixa (5), que estão dispostos de um modo concêntrico. O aparelho (1) pode ser facilmente montado â 7 â 7

colocando o bocal (3) coaxialmente no interior da caixa (5). Numa caixa adicional (6), por exemplo, pode proporcionar-se uma conduta de fluido adicional para rodear concentricamente a caixa .(5) se for necessária uma passagem anelar adicional (8) para ejectar oxidante para combustão eficaz ou para ejectar fluido de atomização adicional para uma eficaz atomização. O bocal (3) e as caixas podem ser combinados utilizando quaisquer meios de junta conhecidos, incluindo mas não se limitando a, uma rosca maquinada e meios de vedação mecânicos do tipo de compressão como soldadura, caldeação, cementação, ou colagem. O aparelho (1) pode ser incorporado em qualquer queimador, incluindo um queimador duplo de combustível não arrefecido a água que pode estar embutido a partir da abertura interna (14) de um canal reffactário (10) da parede da fornalha (12). Por exemplo um queimador duplo de combustível arrefecido a gás, pode utilizar o aparelho (1) para ejectar combustível líquido atomizado e, em seguida, utilizar as suas passagens anelares exteriores, ou outras pássagens, para ejectar um combustível diferente, tal como um fluido contendo partículas de carvão e fluxos oxidantes. O aparelho (1) pode ser fabricado com quaisquer materiais que sejam compatíveis com o seu uso final. Tais materiais incluem entre outros, aço inoxidável, metais, cerâmicas e plásticos. O bocal (3) possui superfícies interiores e exteriores com a superfície interior a definir uma passagem de combustível líquido (7) que termina com um canal de combustível líquido (9). A passagem de combustível líquido (7) pode compreender, pelo menos, dois comprimentos. O primeiro comprimento (7a) tem uma área de secção transversal ou diâmetro relativamente grande enquanto o segundo comprimento (7b), que comunica com o primeiro comprimento (7a), tem uma área de secção transversal que diminui na direcção do canal de combustível líquido (9) (um redutor que diminui radialmente), de preferência, na forma de um cone. O canal de combustível líquido (9) tem uma entrada (11) para receber o combustível líquido proveniente da passagem de combustível líquido (7) e uma saída (13) para descarregar o combustível líquido. A entrada (11) do canal de combustível líquido (9) está normalmente localizada no fim do segundo comprimento (7b) e tem uma área de secção transversal ou diâmetro igual ou menor do que a área de secção transversal ou 8 8

diâmetro no fim do segundo comprimento (7b). O canal de combustível líquido (9) pode compreender pelo menos três secções, tendo a primeira secção (9a) uma área de secção transversal ou um diâmetro igual ou menor do que a área de secção transversal ou diâmetro no fim do segundo comprimento (7b) da passagem de combustível líquido (7), tendo a segunda secção (9b) uma área de secção transversal ou diâmetro ligeiramente decrescente na direcção da saída (13) e tendo a terceira secção (9c) uma área de secção transversal ou um diâmetro menor do que a área de secção transversal ou diâmetro da primeira secção (9a). Geralmente a passagem (7) de combustível líquido tem uma área de secção transversal ou diâmetro maior do que a área de secção transversal ou diâmetro do canal de combustível líquido (9). A caixa (5) que possui superfícies interior e exterior rodeia concentricamente, pelo menos, uma parte do comprimento do bocal (3) e define uma passagem anelar (15) e um canal de fluido de atomização anelar (17) entre a superfície interior da caixa (5) e a superfície exterior do bocal (3). A passagem anelar (15) termina com o canal anelar de fluido de atomização (17) que possui aberturas de entrada e de saída (19 e 21) para receber e descarregar o fluido de atomização de combustível líquido proveniente da passagem anelar (15). A passagem anelar (15) tem normalmente uma área de secção transversal ou diâmetro maior ou mais largo do que a área de secção transversal ou diâmetro do canal anelar de fluido de atomização (17). Pelo menos uma parte da superfície interior da caixa (5) e pelo menos uma parte da superfície exterior do bocal (3) que define o canal anelar de fluido dispersante (17) são na forma de um cone que possui um diâmetro que diminui em direcção à abertura dè saída num ângulo (A) que se situa na gama de cerca de 5o e a cerca de 30°, de preferência, cerca de 12° a cerca de 18o, medido a partir de um eixo longitudinal (C) do bocal (3).

Para operar o aparelho (1), é fornecido combustível líquido, tal como óleo e misturas de carvão-água à passagem (7). O combustível líquido empregue tem geralmente uma viscosidade na gama de cerca de 1 a 700 Saybolt Second Universal (SSU). O combustível líquido fornecido é gradualmente pressurizado à medida que passa através do segundo comprimento (7b) da passagem de combustível (7). O combustível líquido pressurizado pode ainda ser pressurizado no canal de combustível líquido (9) antes de

ser ejectado, aumentando assim a velocidade do combustível líquido. Para promover a formação de um fluxo de combustível líquido com o desejado ângulo estreito de aspersão, a saída (13) do canal de combustível líquido (9) deverá terminar no mesmo ponto, isto é, no mesmo plano onde termina a abertura de saída (21) do canal anelar de fluido de atomização (17). É, contudo, possível que a saída (13) do canal de combustível líquido (9) possa estar localizada a jusante de, ou em frente da abertura de saída (21) do canal anelar de fluido de atomização (17) numa distância de até cerca de um comprimento igual ao diâmetro da saída (13). Ainda de forma a promover a formação de um fluxo de combustível líquido com o desejado ângulo estreito de aspersão, deverá também proporcionar-se a área de secção transversal ou diâmetro apropriada da saída (13) do canal de combustível líquido (9). A área da secção transversal ou diâmetro da saída (13) do canal de combustível líquido (9) está dependente da área de secção transversal ou diâmetro da abertura de saída do canal anelar de fluido de atomização. A proporção do diâmetro da saída (13) para descarregar combustível líquido, pára o diâmetro da abertura (21) para ejectar fluido de atomização, situa-se na.gama de cerca de 0,25 a cerca de 0,55, de preferência, cerca de 0,35 a cerca de 0,45. A proporção equivalente em termos da área da secção transversal deve ser calculada usando a seguinte fórmula: AWF (Área da secção em corte - πτ2 em que r é o raio ou metade do diâmetro. O diâmetro da saída (13) do anal de combustível líquido (9) é superior a 0,5 mm (0,02 polegadas). O diâmetro de saída (13) situa-se numa gama de cerca de 0,5 mm a 25,4 mm (cerca de 0,02 a 1 polegada), de preferência, na gama de cerca de 0,5 mm a 12,7 mm (cerca de 0,02 até 0,5 polegadas). A área da secção transversal equivalente é calculada usando a fórmula acima. O fluido de atomização é distribuído à passagem anelar (15) a qual, por sua vez, flui para o canal anelar de fluido de atomização (17). A área de secção transversal ou diâmetro do canal anelar de fluido de atomização (17) é menor do que a área da secção transversal ou diâmetro da passagem anelar (15), acelerando assim a velocidade do fluido de atomização à medida que o mesmo passa através do canal anelar de fluido de

atomização (17). A pressão à qual o fluido de atomização é distribuído é tal que o fluido de atomização é ejectado a uma velocidade de cerca de 0,5 Mach a cerca de 1,2 Mach, de preferência, a cerca de 0,8 a cerca de 1,1 Mach, em direcção ao fluxo de combustível líquido proveniente da saída (13) do canal de combustível líquido (9). Ao fazer com que este fluido de atomização convirja para o fluxo de combustível líquido segundo um ângulo de convergência (A) que se situa na gama de cerca de 5o a cerca de 30°, de preferência, cerca de 12° a cerca de. 18°, promove-se a formação de uma aspersão de combustível líquido com o desejável ângulo estreito de aspersão mesmo quando o combustível líquido é ejectado a baixa velocidade, isto é, 1,5 m até 15,2 m, (5 até 50 pés) por segundo. A proporção de fluido de atomização distribuído é tal que a proporção de massa de fluido de atomização para o combustível líquido deverá ser mantida numa gama de cerca de 0,3 a cerca de 0,7, de preferência, cerca de 0,4 e cerca de 0,7. Esta proporção é também útil para a formação do fluxo de combustível líquido com o desejado ângulo estreito de aspersão. A quantidade de fluido de atomização desejada é ejectada segundo um ângulo desejado a partir da abertura de saída (21) do canal de atomização anelar (17) que está localizado no mesmo plano que o da saída (13) do canal de combustível líquido (9) ou localizada a jusante da saída (13) do canal de combustível líquido (9) numa distância igual ou inferior à do diâmetro da saída (13). O fluxo de combustível líquido desejado é na forma de aspersão de dispersão que tem um ângulo de periferia exterior inferior a 15°, de preferência, inferior a cerca de 10° mas superior a 2o, medido a partir do eixo do referido fluxo de combustível líquido.

Qualquer fluido de atomização eficaz pode ser usado na prática deste invento. Alguns dos fluidos de atomização conhecidos incluem azoto, dióxido de carbono, árgon, vapor, ar, ar enriquecido com oxigénio e oxigénio puro. O aparelho de atomização (1) do invento permite o uso de ar enriquecido com oxigénio e oxigénio puro como um fluido de atomização sem aumentar substancialmente o risco associado a uma combustão perigosa. Quando o fluido de atomização usado é o ar, ar enriquecido com oxigénio ou oxigénio puro, pelo menos uma parte do combustível líquido é queimado fora do aparelho (1). A combustão provoca a geração de gases quentes de combustão que aumentam o impulso e a fluidez do combustível líquido o que, por sua vez, provoca um maior grau de atomização do combustível líquido no interior de uma fornalha. κ f i t..

Uma vez que o combustível líquido é efectiva e eficazmente atomizado, pode ser feito reagir, ou queimar com um oxidante. O oxidante pode ser fornecido por uma abertura anelar (8) para a passagem anelar (15) ou por uma abertura afastada do ponto no qual o combustível líquido é atomizado. O oxidante preferido é oxigénio puro ou ar enriquecido com oxigénio tendo uma concentração de oxigénio de, pelo menos, 25 por cento por volume.

Ainda para ilustrar o invento e demonstrar os resultados melhorados através do mesmo, dão-se os seguintes exemplos. Eles são apresentados com fins ilustrativos e demonstrativos e não pretendem ser limitativos.

Todos os testes foram conduzidos numa fornalha cilíndrica de laboratório tendo um diâmetro interno de cerca de 0,9 m (cerca de 3 pés) e um comprimento interno de cerca de 2,4 m (cerca de 8 pés). A fornalha tem, pelo menos, uma parede que define, pelo menos, um canal. O canal tem uma abertura interna voltada para a câmara interior da fornalha de modo a que um queimador nela instalado possa dirigir uma chama para o interior da fornalha. O queimador é construído colocando coaxialmente um aparelho de atomização, isto é, um atomizador da técnica anterior ou o atomizador do presente invento, no interior de uma conduta de fluido com extremidade em aço inoxidável e/ou cerâmica. O queimador proporciona uma passagem de combustível interior, uma passagem de fluido de atomização e uma passagem de oxidante anelar. Este queimador foi colocado no interior do canal. Se o queimador se destina a ser usado sem arrefecimento por água, a extremidade do queimador é embutida, pelo menos, duas vezes o diâmetro de uma saída da passagem de combustível da abertura interna do canal refractário. Para os fins desta experiência, a extremidade do queimador foi embutida cerca de 3,2 mm (cerca de 1/8 de polegada) a partir da abertura interna do canal. O queimador foi concebido para queimar a uma velocidade de combustão de 293 KW (1 MM BTU/hora) na câmara interior da fornalha. Injeçtou-se azoto na fornalha a partir de 3 pontos diferentes da fornalha para simular infiltração de ar que se sabe existir em fornalhas industriais. A temperatura média da parede refractária da fornalha foi mantida a 1 538°C (2 800°/F) durante a medição de NO’s (óxidos de azoto). Os resultados de NO’s são expressos em termos de NO (óxido de azoto) medido por uma célula catalítica

de análise química luminescente e expressa em libras , por N02 por MM Btu do combustível queimado. O termo abreviado “MM” significa milhão.

Inicialmente, foi levado a efeito um teste depois de se construir um queimador com o atomizador descrito na patente U.S. n.° 4 738 614 como indicado atrás. Foi fornecido a este queimador combustível óleo com uni teor de azoto de 0,22% por peso, com uma densidade de 0,0898 a 60°C (140° F) e um valor bruto de aquecimento de 43 038 Kj/Kg (18 503 BTU/lb). A temperatura na entrada do queimador foi mantida a 82°C (180°F) de forma a manter a viscosidade do óleo a cerca de 16 Centistokes (CST) ou 80 SSU. O óleo combustível distribuído foi atomizado com vapor para combustão. Durante a atomização de óleo, houve uma forte interferência da pressão de vapor na taxa de fluxo do óleo. A interferência tomou difícil o controlo das taxas de fluxo, tanto do vapor, como do óleo. A pressão do óleo na entrada do queimador teve de ser elevada para cerca de 584 Kpa (cerca de 70 psig) de forma a minimizar a interferência. Entretanto o atomizador incorporado no queimador produziu um óleo atomizado tendo um largo ângulo de aspersão provocando o depósito de fuligem na extremidade do queimador. O teste foi repetido sob condições idênticas depois de se construir um queimador com o atomizador do presente invento como atrás indicado. O atomizador do presente invento deu um combustível atomizado com um ângulo de aspersão estreito constante a todas as taxas de fluxo. Isto permitiu que o queimador fosse operado sem arrefecimento por água e sem provocar grande depósito de fuligem na extremidade do queimador. Também não houve interferência da pressão de vapor na taxa de fluxo de óleo, permitindo assim que o queimador operasse a uma baixa pressão de retomo. Além disso, o óleo combustível não fluiu para a passagem de fluido de atomização, possibilitando assim que o queimador operasse utilizando um gás contendo oxigénio como um fluido de atomização.

Quando o teste foi novamente repetido após fazer variar as proporções de atomização de vapor/óleo e fazer variar os ângulos segundo os quais o fluido de atomização anelar converge para o óleo combustível, verificou-se que uma proporção mais elevada de vapor/óleo reduziu o nível de emissão de óxidos de azoto e um ângulo de convergência

de 15°, ou aproximadamente 15°, produziu um fluxo de óleo combustível com o mais estreito ângulo de aspersão, medido a partir do eixo do fluxo de óleo combustível.

Lisboa,

- 8 MOV. 2000i— íL U

Dr. Américo da Silva Carvalho Agente -Oficiei cb rrer-i industriei R. Castilho, Ki-S^* US3QA Telefs. 213 651333 - 213 854 613

Claims

I REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho (1) para atomização de combustível líquido, que compreende: (a) um bocal (3) que possui superfícies interior e exterior com a referida superfície interior a definir uma passagem de combustível líquido (7) e um canal de combustível líquido (9), possuindo o referido canal de combustível líquido uma entrada (11) para receber combustível líquido da referida passagem de combustível líquido e uma saída (13) para a descarga de combustível líquido; e (b) uma caixa (5) que possui superfícies interior e exterior que rodeiam concentricamente, pelo menos, uma parte do referido bocal (3) e que definem uma passagem anelar (15) e um canal anelar de fluido de atomização (17) entre a referida superfície interior da referida caixa e a referida superfície exterior do referido bocal, terminando a referida passagem anelar com o referido canal anelar de fluido de atomização que possui as aberturas de entrada (19) e de saída (21), em que, pelo menos uma parte da superfície interior da referida caixa (5) e pelo menos uma parte da superfície exterior do referido bocal (3) que definem o referido canal anelar de fluido de atomização são na forma de um cone que possui um diâmetro que diminui em direcção à referida abertura de saída (21), caracterizado pelo facto de, para uma combustão eficaz com reduzida geração de óxidos de azoto, c) o diâmetro do referido cone diminuir segundo um ângulo (A) numa gama de cerca de 5o a cerca de 30°, medidos a partir de um eixo longitudinal (C) do referido bocal; e (d) a proporção do diâmetro de saída do referido canal de combustível líquido (9) para o diâmetro de abertura de saída do referido canal anelar de fluido de

atomização (17) ser na gama de cerca de 0,25 a cerca de 0,55, sendo o diâmetro do referido canal de combustível líquido (9) na gama de cerca de 0,5 mm a cerca de 25,4 mm (cerca de 0.02 polegadas a cerca de 1 polegada);
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a proporção do diâmetro de saída do referido canal de combustível líquido (9) para o diâmetro da abertura de saída do referido canal anelar de fluido de atomização (17) ser na gama de cerca de 0,35 a cerca de 0,45.
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por, pelo menos uma das referidas partes da superfície interior da referida caixa (5) e pelo menos uma das referidas partes superfície exterior do referido bocal (3) que definem o referido canal anelar de fluido de atomização (17), serem na forma de um cone que possui um diâmetro que diminui em direcção à referida abertura de saída (21) segundo um ângulo (A) ná gama de cerca de 12° a cerca de 18°, medidos a partir de um eixo longitudinal (C) do referido bocal.
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a saída (13) do referido canal de combustível líquido (9) estar localizada a jusante da abertura de saída (21) do canal anelar de fluido de atomização (17), numa distância de até cerca de um comprimento igual ao diâmetro da saída do referido canal de combustível líquido ou estar localizada no mesmo plano que a abertura de saída do canal de combustível líquido de atomização.
5. Processo pàra atomização de combustível líquido que utiliza um bocal (3) para proporcionar um fluxo de combustível líquido sob a forma de aspersão de dispersão que possui um ângulo de periferia exterior inferior a 15°, medido a partir do eixo do referido fluxo de combustível líquido, promovendo assim uma combustão eficaz com geração reduzida de óxido de azoto, compreendendo o referido processo: 3

(a) a ejecção de um fluxo de combustível líquido proveniente de, pelo menos, uma primeira abertura (13); (b) a ejecção do fluido de atomização a uma velocidade de cerca de 0,5 Mach até cerca de 1,2 Mach em direcção ao referido fluxo de combustível líquido segundo um ângulo de convergência (A) na gama de cerca de 5o a cerca de 30°, medido a partir de um eixo longitudinal (C) do referido bocal (3), proveniente de, pelo menos, uma segunda abertura anelar (17), pelo menos, para a referida primeira abertura (13); e (c) a ejecção do referido fluido de atomização a uma taxa tal que a proporção de massa do referido fluido de atomização para o referido combustível líquido é mantida na gama de cerca de 0,3 a cerca de 0,7.
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o referido combustível líquido ser ejectado a menos de 15,2 m (50 pés) por segundo.
7. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o referido fluido de atomização ser ejectado a uma velocidade de cerca de 0,8 a cerca de 1,1 Mach em direcção ao referido fluxo de combustível líquido segundo um ângulo de convergência (A) na gama de cerca de 12° a cerca de 18°, medido a partir de um eixo longitudinal (C) do referido bocal (3).
8. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o referido fluido de atomização ser escolhido do grupo que consiste em vapor, azoto, ar, ar enriquecido com oxigénio e oxigénio puro.
9. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por, pelo menos uma das referidas primeira abertura (13) possuir um diâmetro na gama de cerca de 0,5 mm a cerca de 25,4 mm (cerca de 0,02 polegadas.a cerca de 1 polegada). Lisboa, - g MOV. 2000

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