Quemador de cerámica.

Quemador de cerámica (20) para su utilización en una cámara de combustión (12) de un generador de calor regenerativo, tal como una estufa Cowper

(10) de un alto horno, en el que el quemador de cerámica comprende:

una cámara de alimentación de quemador (21) con una pared de partición (30) para dividir la cámara de alimentación de quemador en una cámara de combustible (24) y una cámara de aire (28),

presentando la cámara de combustible (24) una entrada de combustible (22) para recibir el combustible inflamable y una salida de combustible para la alimentación del combustible inflamable a una zona de mezcla (34),

presentando la cámara de aire (28) una entrada de aire (26) para recibir aire de combustión y una salida de aire para la alimentación del aire de combustión a la zona de mezcla (34),

un recipiente de combustible metálico hermético al gas (48) dispuesto en la cámara de alimentación de quemador (21), comprendiendo el recipiente de combustible la cámara de combustible (24) en su interior, una parte de pared (54, 56) del recipiente de combustible que forma la pared de partición (30) entre la cámara de combustible (24) y la cámara de aire (28),

caracterizado porque

la pared de partición (30) es ondulada en una dirección perpendicular al flujo de combustible hacia la zona de mezcla (34).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/055360.

Solicitante: PAUL WURTH REFRACTORY & ENGINEERING GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: PETER-SANDER-STRASSE 32 55252 MAINZ-KASTEL ALEMANIA.

Inventor/es: ESCHMANN, FRIEDRICH, SPENGLER,ALOIS, DACHS,FRANZ, KRONE,TEODOR.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION > QUEMADORES > Quemadores para la combustión de un gas, p. ej.... > F23D14/22 (con los conductos de alimentación de aire y de gas separados, p. ej. con los conductos dispuestos paralelamente o cruzándose)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar... > C21B9/00 (Calentadores de aire en los altos hornos)

PDF original: ES-2464601_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Quemador de cerámica.

Introducción La presente invención se refiere a un quemador de cerámica para su utilización en una cámara de combustión de un generador de calor regenerativo, tal como una estufa Cowper de un alto horno.

El calentamiento previo del aire para los altos hornos convencionalmente se lleva a cabo en calentadores regenerativos adyacentes conocidos como estufas Cowper. Las estufas de este tipo generalmente comprenden una cámara de combustión y un vientre de conservación del calor. En el caso de una estufa de cámara de combustión interna, la cámara de combustión y el vientre de conservación del calor están separados uno del otro por una pared construida a partir de ladrillos refractarios. En el caso de la utilización de un quemador de cerámica, un quemador de cerámica de este tipo está colocado en una sección del fondo de la cámara de combustión. El aire de combustión y el combustible inflamable, generalmente gases combustibles, son suministrados al quemador de cerámica y una mezcla del aire de combustión y del combustible es quemada en la cámara de combustión. Los gases que emanan a partir de la combustión se elevan hacia arriba en la cámara de combustión, son desviados a través de la bóveda y pasan entonces a través del vientre de conservación del calor recubierto con ladrillos del recuperador de calor. El calor a partir de los gases de la combustión es absorbido por los ladrillos del recuperador de calor. Los gases de la combustión los cuales no han sido enfriados escapan de la estufa a través de una cámara del gas del escape y por lo menos un puerto de descarga.

Una vez los ladrillos del recuperador de calor han sido calentados hasta una temperatura suficiente, el suministro de aire de combustión y combustible se interrumpe y el aire es soplado a través de la estufa en la dirección opuesta. El aire se calienta a medida que pasa a través del vientre de conservación del calor que contiene los ladrillos del recuperador de calor calientes, es desviado a través de la bóveda al interior de la cámara de combustión en donde deja la estufa a través de una salida de aire forzado caliente en la carcasa de la estufa para ser alimentado al alto horno.

El quemador de cerámica comprende generalmente una cámara del combustible para la alimentación del combustible inflamable suministrado al quemador de cerámica hasta una zona de mezcla y una cámara del aire para la alimentación del aire de combustión suministrado al quemador de cerámica hasta la zona de mezcla. El combustible y las cámaras de aire generalmente están separados entre sí por medio de una partición construida a partir de ladrillos refractarios. En el extremo de salida del quemador de cerámica, el combustible inflamable y el aire de combustión se mezclan en la zona de mezcla para formar una mezcla inflamable.

A fin de obtener un buen rendimiento de la instalación, es importante que los componentes de la combustión se quemen tan completamente como sea posible antes de que el gas de la combustión caliente fluya a través del vientre de conservación del calor. Se ha dedicado un gran esfuerzo en el diseño del extremo de salida del quemador de cerámica de modo que se asegure un buen rendimiento.

Sin embargo, un problema asociado con los quemadores de cerámica de este tipo, es el hecho de que, debido a que los quemadores de cerámica están expuestos a altas temperaturas y a altas diferencias de temperatura, los ladrillos refractarios se contraen y se dilatan. Con el tiempo, esto causa el dañado de las paredes de ladrillos y reducen la vida útil del quemador de cerámica.

Otro problema es el combustible inflamable, por ejemplo gas de CO, que escape fuera de la cámara del combustible y que cause una alta concentración de CO en los gases del escape. Este problema está presente particularmente en las estufas en las que la cámara de alimentación del quemador y la cámara del gas del escape están instaladas próximas entre sí en la sección del fondo de la estufa, con la única separación de los ladrillos refractarios entre ellas. Debido a la porosidad de los ladrillos refractarios, una separación de este tipo de ladrillos refractarios nunca puede ser completamente hermética al gas. La fuga de combustible fuera de la cámara del combustible, por ejemplo en el interior de la cámara del gas del escape, se acentúa por el envejecimiento de las paredes de ladrillos. La fuga de gas de CO al interior de la cámara del gas del escape y por lo tanto dentro de los humos del escape causa que la concentración del CO sea demasiado alta.

Adicionalmente, un cruce del combustible o el aire entre las cámaras del combustible o del aire en la cámara de alimentación del quemador causa un mezclado prematuro, el cual puede conducir a un quemado indeseable y prematuro de la mezcla.

Un cruzamiento a partir de la cámara del combustible en el interior de la cámara del aire y viceversa puede causar un dañado incontrolado al diseño refractario y acelerar la destrucción de los ladrillos refractarios.

La patente US nº 4.997.362 divulga un recipiente metálico del combustible hermético al gas instalado en la cámara de alimentación del quemador, el recipiente del combustible comprendiendo en su interior la cámara del combustible,

una parte de pared del recipiente del combustible formando la pared de partición entre la cámara del combustible y la cámara del aire, evitando de ese modo un cruzamiento a partir de la cámara del combustible en el interior de la cámara del aire y viceversa.

Objetivo de la invención Por consiguiente, el objetivo de la presente invención es proporcionar un quemador de cerámica mejorado para utilizarlo en una cámara de combustión de un generador de calor regenerativo, tal como una estufa Cowper. Este objetivo se consigue mediante un quemador cerámico como se reivindica en la reivindicación 1.

Descripción general de la invención A fin de conseguir este objetivo, la presente invención propone un quemador de cerámica para su utilización en una cámara de combustión de un generador de calor regenerativo, tal como una estufa Cowper de un alto horno, en el que el quemador de cerámica comprende una cámara de alimentación del quemador con una pared de partición para dividir la cámara de alimentación del quemador en una cámara del combustible y una cámara del aire. La cámara del combustible presenta una entrada del combustible para recibir el combustible inflamable y una salida de combustible para la alimentación del combustible inflamable a una zona de mezcla. La cámara del aire presenta una entrada del aire para recibir el aire de combustión y una salida de aire para la alimentación del aire de combustión a la zona de mezcla. El quemador de cerámica adicionalmente comprende un recipiente metálico de combustible hermético al gas instalado en la cámara de alimentación del quemador, el recipiente del combustible que comprende la cámara del combustible en su interior, una parte de pared del recipiente del combustible que forma la pared de partición entre la cámara del combustible y la cámara del aire.

El recipiente metálico de combustible hermético al gas eficazmente evita que el contenido de la cámara del combustible escape dentro de la cámara del aire, evitando de ese modo un mezclado prematuro de los mismos. También, el recipiente metálico del combustible está influido de forma sólo insignificante por el envejecimiento de la instalación. La pared de partición metálica no se deteriora de tal modo que permita que el combustible pase a través de la misma. El quemador de cerámica según la presente invención y el generador de calor regenerativo que comprende un quemador de cerámica de este tipo por lo tanto tienen una vida prolongada.

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Reivindicaciones:

1. Quemador de cerámica (20) para su utilización en una cámara de combustión (12) de un generador de calor regenerativo, tal como una estufa Cowper (10) de un alto horno, en el que el quemador de cerámica comprende:

una cámara de alimentación de quemador (21) con una pared de partición (30) para dividir la cámara de alimentación de quemador en una cámara de combustible (24) y una cámara de aire (28) ,

presentando la cámara de combustible (24) una entrada de combustible (22) para recibir el combustible inflamable y una salida de combustible para la alimentación del combustible inflamable a una zona de mezcla (34) ,

presentando la cámara de aire (28) una entrada de aire (26) para recibir aire de combustión y una salida de aire para la alimentación del aire de combustión a la zona de mezcla (34) ,

un recipiente de combustible metálico hermético al gas (48) dispuesto en la cámara de alimentación de quemador (21) , comprendiendo el recipiente de combustible la cámara de combustible (24) en su interior,

una parte de pared (54, 56) del recipiente de combustible que forma la pared de partición (30) entre la cámara de combustible (24) y la cámara de aire (28) ,

caracterizado porque la pared de partición (30) es ondulada en una dirección perpendicular al flujo de combustible hacia la zona de mezcla (34) .

2. Quemador de cerámica según la reivindicación 1, en el que la pared de partición ondulada (30) forma canales de combustible en el interior del recipiente de combustible (48) y canales de aire fuera del recipiente de combustible, conduciendo los canales de combustible y los canales de aire que se alternan el combustible inflamable y el aire de combustión hacia la zona de mezcla (34) .

3. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el recipiente de combustible

(48) está suspendido de una construcción metálica (66) que se apoya sobre un reborde de soporte de la cámara de combustión (12) .

4. Quemador de cerámica según la reivindicación 3, en el que la construcción metálica (66) comprende una pluralidad de barras de metal (70) .

5. Quemador de cerámica según la reivindicación 4, en el que las barras de metal (70) presentan una sección transversal en forma de doble T.

6. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que el reborde de soporte comprende una pluralidad de placas de soporte de metal (68) en la obra de ladrillos refractarios de la cámara de combustión (12) para el soporte de la construcción metálica (66) .

7. Quemador de cerámica según la reivindicación 6, en el que las placas de soporte de metal (68) están dispuestas de manera que se apoyan de manera móvil sobre la obra de ladrillos refractarios de la cámara de combustión (12) .

8. Quemador de cerámica según la reivindicación 6 o 7, en el que las placas de soporte de metal (68) están dispuestas en una configuración interbloqueada.

9. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que las placas de soporte de metal

(68) están atornilladas juntas.

10. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, en el que el recipiente de combustible (48) está roscado a la construcción metálica (66) .

11. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el recipiente de combustible (48) comprende una pluralidad de elementos de chapa de metal (64) .

12. Quemador de cerámica según la reivindicación 11, en el que dichos elementos de chapa de metal (64) están roscados juntos para formar el recipiente de combustible (48) .

13. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la construcción metálica (66) y/o el recipiente de combustible (48) y/o un conducto de entrada del recipiente de combustible (48) están realizados en acero inoxidable.

14. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además un recipiente de aire metálico dispuesto en la cámara de alimentación de quemador (21) , comprendiendo el recipiente de aire en su interior la cámara de aire (28) .

15. Quemador de cerámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el combustible inflamable es un gas inflamable.