Quemador autonómo de biocombustible sólido.

Esta invención consiste en un novedoso sistema de combustión de biomasa, que posibilita la utilización de subproductos de tipo biomásico en forma de pélets u otros formatos con muy elevado rendimiento. El sistema de doble parrilla superpuesto que se propone posibilita la generación de un tiro natural inducido por la convección generada en el módulo superior del quemador

, de forma que no es necesaria la instalación de soplantes, ventiladores o sistemas de inyección pneumática del aire de combustión.

Una parrilla con orificios permite la caída de brasas sobre otra parrilla inferior sin orificios donde las ascuas mantienen la inercia térmica del conjunto del quemador, necesaria para que el proceso de combustión en cadena se desarrolle de forma eficiente y controlable.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201200887.

Solicitante: UNIVERSIDADE DE VIGO.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ORTIZ TORRES, LUIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > MOBILIARIO; ARTICULOS O APARATOS DE USO DOMESTICO;... > MATERIAL DE COCINA; MOLINILLOS DE CAFE; MOLINILLOS... > Horneado; Asado; Asado a la parrilla; Fritura (hornos... > A47J37/07 (Dispositivos para hacer parrilladas al aire libre; Barbacoa)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION > HORNOS CREMATORIOS; COMBUSTION DE DESECHOS O DE COMBUSTIBLES... > F23G7/00 (Métodos o aparatos, p. ej. incineradores, especialmente adaptados para la combustión de desechos o combustibles de baja calidad particulares, p. ej. productos químicos (F23G 1/00  tiene prioridad; retretes con incineración A47K 11/02; oxidación de fangos C02F 11/06; incineración de desechos radiactivos G21F 9/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION > HORNOS CREMATORIOS; COMBUSTION DE DESECHOS O DE COMBUSTIBLES... > Métodos o aparatos, p. ej. incineradores, especialmente... > F23G7/10 (de detritus de campo o jardín)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > ESTUFAS U HORNILLAS DE USO DOMESTICO, PARA COMBUSTIBLES... > Estufas u hornillas > F24B1/02 (Estufas cerradas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > OTRAS ESTUFAS U HORNILLAS DE USO DOMESTICO; DETALLES... > Detalles (elementos o disposiciones de calefactado... > F24C15/08 (Placas de base o de soporte; Patas o pilares; Cubiertas; Ruedas (F24C 15/10 tiene prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > OTRAS ESTUFAS U HORNILLAS DE USO DOMESTICO; DETALLES... > F24C15/00 (Detalles (elementos o disposiciones de calefactado eléctrico H05B))
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Quemador autonómo de biocombustible sólido.

Fragmento de la descripción:

QUEMADOR AUTÓNOMO DE BIOCOMBUSTIBLE SÓLIDO

Sector de la técnica La presente invención se sitúa en el sector de los quemadores de combustible sólido.

Estado del arte El objetivo básico de la invención radica en posibilitar la combustión de biocombustibles sólidos derivados de biomasa, como pueden ser los pélets o briquetas, que debido a su elevada densidad que, en general, se sitúa por encima de los 1000 Kgjm3, no se pueden emplear de forma eficiente salvo que se disponga de quemadores especialmente adaptados a este tipo de biomasas.

Los quemadores existentes en el mercado requieren de tolvas, alimentadores, dosificadores, inyectores de aire, etc. Lo cual complica, dificulta y encarece notablemente la implantación de este tipo de tecnologías (EP1559957, CNI01551101, DD148812) .

Dada la dificultad para conseguir una correcta combustión de la biomasa cuando se emplean parrillas fijas, que requieren de sistemas de dosificación regulable e inyectores de aire primario y secundario se propone un sistema de doble parrilla La invención que aquí se presenta simplifica y abarata la construcción de esos dispositivos y permite la fácil movilidad del equipo, a diferencia de las clásicas estructuras y configuraciones rígidas habituales. Además se reduce considerablemente el volumen y peso del quemador.

Descripción de la invención El sistema de doble parrilla superpuesto que se propone posibilita la generación de un tiro natural inducido por la convección generada en el módulo superior del quemador, de forma que no es necesaria la instalación de soplantes, ventiladores o sistemas de inyección pneumática del aire de combustión. Por otra parte, la presencia de la parrilla del módulo inferior del quemador mantiene unas condiciones de temperatura mínima que garantiza la correcta combustión de la biomasa que se alimenta de forma manual y discrecional en el módulo superior. De esta forma, se mantiene una cierta cantidad de material incandescente o ardiendo con escasa llama en la parte inferior, mientras en la parte superior se puede ir añadiendo biomasa en función de las necesidades específicas y de la demanda puntual de calor.

El quemador puede funcionar con cualquier tipo de biocombustible biomásico sólido. Los mejores resultados se obtienen empleando productos como los pélets; si bien, pueden utilizarse briquetas, huesos de aceituna, cáscaras de almendra, avellana, piñones, astillas, carbón vegetal, etc.

El sistema de doble parrilla permite mantener dos zonas de combustión independientes pero inter relacionadas y comunicadas entre sí mediante los orificios de una de las mismas. Esto permite mantener diferentes grados de aireación y perfiles de temperatura, de forma que la gasificación y combustión combinada con la pirólisis flash permite mantener zonas de combustión muy viva e intensa, con gran generación de llamas, mientras en otras se puede mantener material incandescente en forma de brasas, que mantienen las condiciones de inercia térmica necesaria para deshidratar y pirolizar de forma eficaz las nuevas cargas y aportaciones puntuales de biomasa.

El tiro por convección generado en el módulo superior genera un flujo de aire que mantiene la combustión controlada en forma de ascuas en el módulo inferior. Por otra parte, las brasas y cenizas generadas en la parrilla superior caen por gravedad a través de los orificios practicados en la misma y se depositan en la inferior, manteniendo y favoreciendo una inercia térmica de larga duración.

El módulo inferior dispone de dos aperturas longitudinales que permiten la circulación del comburente y la salida de humos sin rebote ni acumulación de los mismos. Asimismo, está dotado de dos "ventanas" de apertura regulable mediante trampilla sobre carril deslizante, que permite aumentar y regular el tiro forzado en determinadas circunstancias, controlar el proceso, así como permitir el acceso para regenerar la combustión o remover la biomasa incandescente para facilitar la combustión con llama y así poder adaptarse a las circunstancias concretas de cada situación y escenario de aplicación. '

El conjunto se complementa con una tapa que encaja herméticamente sobre cualquiera de los dos módulos, de forma que se puede extinguir la llama en cualquier momento, así como dirigir y controlar el flujo de gases del equipo.

Todos los restos de.la , combustión .convertidos en cenizas e in quemados se pueden emplear como fertilizante natural por sus elevadas concentraciones en K, Ca, P, Mn.

El funcionamiento del quemador puede describirse en 3 fases:

FASE 1. Durante esta etapa, se produce la ignición controlada y regulable del gas licuado. El calor generado por el gas propano o butano o cualquier otro tipo de sistema de ignición, como pastillas, etc, produce el calentamiento y secado de la biomasa. El tiempo de precalentamiento necesario'varÍa entre 3 y 5min, según la cantidad y humedad de la biomasa a secar. A partir de este momento se puede desconectar el gas.

FASE 2.Una vez alcanzada la temperatura de auto ignición, la biomasa comienza a liberar compuestos orgánicos volátiles que arden de forma intensa y autónoma, sin necesidad de apoyo con gas u otro sistema de ignición FASE 3. A partir de este punto, el sistema mantiene las condiciones de combustión estable y, tan solo, es necesario añadir más biomasa y/o remover las ascuas en función de las necesidades de calor específicas deseadas ya que la inercia térmica alcanzada, así como el sistema de parrilla con orificios permite que las pequeñas ascuas que se van generando en el módulo superior, alimenten al módulo inferior, de forma que el nuevo combustible que se va añadiendo al módulo superior se deshidrata y arde de forma muy rápida.

El sistema puede emplearse tanto en calefacción doméstica, chimeneas, etc. así como en cocinas y barbacoas. Por tratarse de un sistema autónomo y modular es posible transportarlo e instalarlo de forma fácil y segura en diferentes emplazamientos y situaciones. El tamaño y forma facilita su uso conjunto o de forma parcial, así como su limpieza y mantenimiento. El sistema puede suministrarse con diferentes parrillas en canto a espesor y diámetro de los orificios de ventilación, por lo que el montaje, sustitución de parrillas, etc es muy sencillo.

Las principales aplicaciones prácticas incluyen la calefacción doméstica, en este caso el quemador consta de dos módulos independientes fabricados en chapa ligera resistente a las elevadas temperaturas y de O, Sm2 de superficie de alta transferencia de calor por radiación y O, 2m2 de superficie de convección. El módulo basal está dotado de una parrilla fija con sistema de convección por tiro natural. Dispone de una ventanilla regulable para el control del tiro, que facilita el acceso y control mediante la remoción discrecional del biocombustible, para acelerar la combustión y generar más o menos llama, así como la formación de brasas También es aplicable a cocinas y barbacoas. En general, conviene trabajar en vacío en la parte superior durante la primera fase y añadir biomasa solo durante la fase 3, para evitar un consumo excesivo de biocombustible' sólido. Una vez agotados los componentes volátiles, la llama se va extinguiendo de forma paulatina, quedando las brasas, ascuas e in quemados, que se descomponen lentamente, cediendo el calor residual idóneo para la preparación de carnes, pescados, etc. de gran calidad final.

El consumo se sitúa entre 3 y Skg de pélets para barbacoas y de 10 a lSkg para 8h de calefacción.

Descripción de una forma de realización El quemador se compone de dos cuerpos independientes, módulo superior e inferior. Estos dos módulos son perfectamente acoplables de forma que desempeñan el papel de doble...

 


Reivindicaciones:

1. Quemador autónomo de combustible sólido caracterizado por comprender dos módulos independientes superpuestos; un módulo superior que actúa de parrilla y está formado por una placa dotada con orificios donde se deposita el combustible sólido, y un módulo inferior que calienta inicialmente el módulo superior lormado por una estructura fija metálica que dispone de aperturas longitudinales para la circulación del comburente y orificios laterales de apertura regulable.

2. Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicación 1, caracterizado por comprender un módulo inferior que está equipado con un quemador de gas.

3. Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por comprender una tapa adicional que encaja con los dos módulos para control de la combustión.

4. Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicaciones 1-3, en el que el combustible es biomasa o residuos vegetales en general.

5. Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicaciones 1-3, en el que el combustible son pélets; briquetas, huesos de aceituna, cáscaras de almendra, avellana, piñones, astillas o carbón vegetal.

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