Horno para la fusión de sales inorgánicas, dotado de un recipiente (1),

al menos una zona de entrada (2) de sales inorgánicas sólidas, al menos una zona de salida (3) de sales inorgánicas fundidas y al menos un tubo intercambiador de calor (5) o serpentín. Cada tubo intercambiador de calor (5) comprende un tramo de entrada (5a) conectado a la pared lateral exterior del recipiente (1), un tramo en espiral (5b) sustancialmente a lo largo de las paredes laterales internas del recipiente (1) delimitando un espacio interior (6), estando dispuesto dicho tramo en espiral (5b) sobre un plano sustancialmente horizontal, y un tramo de salida (5c) sustancialmente vertical descendente o ascendente, hacia la base o hacia la parte superior del recipiente (1). Dicho horno ofrece una mayor seguridad y rendimiento que los hornos hasta ahora conocidos

Horno para la fusión de sales inorgánicas.

Sector de la técnica

La invención se refiere a un horno para la fusión de sales inorgánicas.

Estado de la técnica

En el estado de la técnica se conocen diversos tipos de hornos para la fusión de sales inorgánicas. Todos estos hornos se caracterizan por estar formados por un recipiente que se mantiene caliente por medio de elementos calentadores, un medio de entrada para alimentar el horno de sales inorgánicas en estado sólido y un medio de salida (por ejemplo un rebosadero) para extraer las sales inorgánicas fundidas.

Las sales inorgánicas fundidas por estos hornos pueden ser utilizadas posteriormente para diversos usos. Por ejemplo, se conoce el uso de sales inorgánicas fundidas para transferir o mantener calientes sistemas en procesos industriales, tratamientos térmicos, acumulación de energía térmica, en centrales termosolares, etc.

Los hornos de fusión de sales inorgánicas suelen comprender en su interior algún medio para remover las sales inorgánicas en proceso de fusión y así homogeneizar la temperatura de las sales en su interior. También se encuentran en ocasiones elementos físicos de separación entre el medio de entrada de sales sólidas y el medio de salida de sales fundidas, para evitar que las sales sólidas (de menor peso específico aparente) salgan flotando sobre las fundidas por el medio de salida.

Un ejemplo de horno de fusión de sales inorgánicas puede verse en el documento US20050005646, el cual comprende un recipiente de una forma relativamente compleja con unos quemadores que funden la zona superior de las sales contenidas en el mismo. Una unidad de recirculación remueve las sales para facilitar la homogeneización de las mismas y su extracción por una zona de salida.

Otro ejemplo de horno de fusión de sales está descrito en la patente US4042318. En este horno, el recipiente está dividido en un elevado número de particiones. Una vez fundidas las sales sólidas introducidas por una zona de entrada, deben recorrer todas las particiones hasta salir por un rebosadero.

Otro ejemplo de horno de fusión de sales inorgánicas puede encontrarse en el documento US20080233527A1. Dicho horno comprende un recipiente de disposición sustancialmente vertical, unos tubos intercambiadores de calor, por el interior de los cuales circula la llama de unos quemadores, una zona de entrada de sales sólidas y una unidad de extracción de sales fundidas. Además, el horno comprende una unidad de circulación que crea un flujo de sales fundidas en el interior del recipiente. Dicho flujo, afirma el documento, crea dos zonas, una de sales sólidas y otra de sales fundidas, siendo de esta supuesta segunda zona de donde la unidad de extracción extrae las sales fundidas. Los tubos intercambiadores de calor del horno en cuestión están cercanos a las paredes del recipiente, presentando una forma de serpentín vertical, doblemente descendente y ascendente, con salida de gases en su parte más alta a un colector en la parte superior del horno.

El uso de tubos intercambiadores de calor verticales presenta dos riesgos importantes.

Por un lado, dichos tubos intercambiadores de calor verticales pueden sobrecalentarse por falta de nivel de sales en el horno. Por ello, el calentamiento de este tipo de hornos ha de realizarse en todo momento con el horno completamente lleno de sales, para evitar el deterioro de los tubos. Sin embargo, en la práctica existe una gran dificultad en crear un lecho fundido con tubos intercambiadores de calor verticales ya que el volumen de las sales al fundirse se reduce en un 50% aproximadamente dejando los tubos intercambiadores de calor al descubierto constantemente.

Por otro lado, ha de tenerse en cuenta que el calentamiento de las sales genera gases y vapores. Si estando el horno en producción y por lo tanto lleno de sales, sufriera una parada imprevista (bien por avería, bien por falta de suministro eléctrico o bien por falta de combustible) y por lo tanto se quedara sin aportación calorífica, las sales fundidas se irían enfriando, iniciándose la solidificación de las mismas en la parte superior o superficie por ser la zona con más pérdidas de calor y más comunicada con el exterior. En estas condiciones, reiniciar el calentamiento supondría un grave riesgo, con peligro de explosión, ya que las sales solidificadas en la superficie impedirían la salida de los gases generados por el nuevo calentamiento de las mismas, haciendo de tapón. Los tubos intercambiadores de calor verticales no permiten fundir las sales de la parte superior, sin calentar el resto, para eliminar el riesgo de explosión.

La presente invención tiene como objetivo fabricar un horno de fusión de sales inorgánicas que elimine los riesgos citados, mejorando así la seguridad. Además, el horno de la invención busca aumentar el rendimiento, así como mejorar las condiciones de trabajo de los operarios.

Descripción breve de la invención

Es objeto de la invención un horno para fusión de sales inorgánicas, que comprende un recipiente, al menos una zona de entrada de sales inorgánicas sólidas y al menos una zona de salida de sales inorgánicas fundidas. El horno según la invención comprende al menos un tubo intercambiador de calor (también conocido como serpentín) caracterizado por estar provisto de una zona de entrada conectada a la pared lateral exterior del recipiente, un cuerpo en espiral sustancialmente a lo largo de las paredes internas del recipiente, delimitando un espacio interior y un tramo de salida sustancialmente vertical descendente hacia la base o ascendente hacia la parte superior del recipiente. El cuerpo en espiral del tubo intercambiador de calor está dispuesto en un plano sustancialmente horizontal. A la zona de entrada del tubo intercambiador de calor se conecta, por fuera del recipiente, un quemador, no siendo éste relevante para la presente invención.

De forma especialmente ventajosa, el horno comprende varios tubos intercambiadores de calor del tipo descrito, instalados a diferentes alturas y definiendo diferentes niveles de calentamiento. Ello permite que, durante la puesta en marcha del horno, es decir, durante el llenado inicial del mismo, se puedan calentar las sales sólidas en orden ascendente en altura, empezando por el tubo intercambiador de calor situado más abajo y hasta llegar al superior. De este modo se elimina el riesgo de explosión del horno ya que los gases generados pueden evacuar libremente al no tener sobre ellos una capa de sales en estado sólido. Por otro lado, si estando el horno en producción lleno de sales fundidas se queda frío, el calentamiento de las sales se realizara en sentido inverso, es decir, iniciándose el calentamiento en orden descendente, empezando por el tubo intercambiador de calor situado más alto, para continuar, una vez fundidas las sales de su nivel, por el segundo tubo y así hasta llegar al último tubo de la parte inferior. De esta forma se evita el riesgo de explosión, ya que por encima de la zona que se está calentando no existen sales en estado sólido, permitiendo la evacuación de los gases que se generan durante el calentamiento a través de las sales fundidas a modo de burbujeo, evacuando finalmente por una salida de gases.

Descripción breve de las figuras

Los detalles de la invención se aprecian en las figuras que se acompañan, no pretendiendo éstas ser limitativas del alcance de la invención:

- La Figura 1 muestra una perspectiva del modo de realización preferente del horno según la invención.

- La Figura 2 muestra un alzado del horno de la Figura 1.

- La Figura 3 muestra una vista en planta del horno de la Figura 1.

- La Figura 4 muestra una perspectiva de un tubo intercambiador de calor de acuerdo con la invención.

- La Figura 5 muestra un alzado del tubo intercambiador de calor de la Figura 4.

- La Figura 6 muestra una vista en planta del tubo intercambiador de calor de la Figura 4.

- La Figura 7 muestra una vista en sección del horno de acuerdo con el plano de sección A-A de la Figura 2.

- La Figura 8 muestra una vista en sección del horno de acuerdo con el plano de sección B-B de la Figura 2.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 muestra una perspectiva del modo de realización preferente del horno según la invención. El horno comprende un recipiente (1), que en el presente modo de realización tiene una...

1. Horno para la fusión de sales inorgánicas, que comprende un recipiente (1), al menos una zona de entrada (2) de sales inorgánicas sólidas, al menos una zona de salida (3) de sales inorgánicas fundidas, que se caracteriza por que comprende al menos un tubo intercambiador de calor (5) o serpentín, por el cual circulan gases de combustión, donde dicho tubo intercambiador de calor (5) comprende un tramo de entrada (5a) conectado a una pared lateral exterior del recipiente (1), un tramo en espiral (5b) sustancialmente a lo largo de las paredes laterales internas del recipiente (1) delimitando un espacio interior (6), estando dispuesto dicho tramo en espiral (5b) sobre un plano sustancialmente horizontal, y un tramo de salida (5c) sustancialmente vertical descendente hacia la base o ascendente hacia la parte superior del recipiente (1).

2. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende varios tubos intercambiadores de calor (5), dispuestos a diferentes alturas, definiendo diferentes niveles de calentamiento del recipiente (1).

3. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que la zona de salida (3) comprende un rebosadero.

4. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el tramo de salida (5c) de cada tubo intercambiador de calor (5) se extiende hasta la parte superior del recipiente (1).

5. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el tramo de salida (5c) de cada tubo intercambiador de calor (5) se extiende hasta la base del recipiente (1).

6. Horno, según la reivindicación 4 ó 5, que se caracteriza por que comprende una cavidad (9) colectora de gases, a la que se expulsan los gases desde el tramo de salida (5c) de cada tubo intercambiador de calor (5).

7. Horno, según la reivindicación 6, que se caracteriza por que la cavidad (9) está ubicada en la parte superior del recipiente (1).

8. Horno, según la reivindicación 7, que se caracteriza por que los gases son extraídos de dicha cavidad (9) hacia el exterior por un conducto que termina en una chimenea.

9. Horno, según la reivindicación 6, que se caracteriza por que la cavidad (9) está ubicada en la parte inferior del recipiente (1).

10. Horno, según la reivindicación 9, que se caracteriza por que los gases son extraídos de dicha cavidad (9) hacia el exterior por un conducto inferior (10) soterrado, que termina en una chimenea (11) separada del horno.

11. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que el tubo intercambiador de calor (5), el recipiente (1), una tapa superior (14) que cubre el recipiente (1) y/o la cavidad (9) colectora de gases están fabricados parcialmente de acero inoxidable, y parcialmente de acero al carbono.

12. Horno, según la reivindicación 1, que comprende un sistema de agitación para homogeneizar las sales fundidas.

13. Horno, según la reivindicación 12, que se caracteriza por que el sistema de agitación hace girar las sales fundidas en sentido contrario al sentido de avance de los gases de combustión por el interior del tramo en espiral (5b) del tubo intercambiador de calor (5).

14. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende al menos un elemento divisor interior (13) entre la zona de entrada (2) y la zona de salida (3).

15. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende un rebosadero de seguridad (12).

16. Horno, según la reivindicación 1, que se caracteriza por que comprende una salida (7) destinada a evacuar los gases y vapores generados por la fusión de las sales.