QUEMADOR DE IMPACTO DIRECTO DE LA LLAMA.

Un quemador DFI (quemador de impacto directo de la llama) (1) que comprende un bloque metálico (2) y dos boquillas (3,

4) que sobresalen del bloque metálico (2), en donde cada una de las boquillas (3, 4) comprende un juego de aberturas de boquilla (11, 12a, 12b) que consta de al menos una abertura de combustible (11) y al menos una abertura de oxidante (12a, 12b), en donde el juego de aberturas (11, 12a, 12b) de cada boquilla (3, 4) es idéntico, comprendiendo aberturas de combustible y de oxidante correspondientes (11, 12a, 12b), en donde el bloque metálico (2) comprende solamente una entrada de combustible principal (5) y solamente una entrada de oxidante principal (6), en donde la entrada de oxidante principal (6) está conectada a al menos una cámara de oxidante principal (8a, 8b) conectada a al menos una abertura de oxidante (12a, 12b) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4) a través de orificios (10a, 10b) de idéntica longitud y sección transversal, y en donde la entrada de combustible principal (5) está conectada a al menos una cámara de combustible principal (7) conectada a al menos una abertura de combustible (11) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4) a través de orificios (9) de idéntica longitud y sección transversal, caracterizado porque la entrada de oxidante principal (6) y la entrada de combustible principal (5) están simétricamente posicionadas con relación al posicionamiento de las boquillas (3, 4), con lo que la presión de gas del combustible o del oxidante es igual en todas las aberturas de combustible y oxidante correspondientes (11, 12a, 12b) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4)

Quemador de impacto directo de la llama.

La presente invención se refiere a un quemador DFI (Direct Flame Impingement = impacto directo de la llama) para calentar materiales metálicos tales como piezas brutas metálicas, planchas metálicas, etc.

Se utilizan quemadores DFI para calentar diversos materiales metálicos. En lugar de calentar un volumen de la atmósfera en, por ejemplo, un horno y así calentar indirectamente un material, se hace que la llama impacte directamente sobre la superficie del material, calentándolo así directamente. Esto da lugar a una mejor eficiencia de la transferencia del calor del quemador al material.

Tales quemadores se usan comúnmente en, por ejemplo, hornos industriales para el procesamiento por calentamiento continuo o discreto de materiales metálicos. Pueden utilizarse también por separado, por ejemplo al precalentar o fundir materiales.

Un quemador DFI típico comprende una boquilla que a su vez comprende al menos una abertura de combustible y una abertura de oxidante, desde donde se dispensan combustible y oxidante, respectivamente.

Tal quemador DFI típico es alimentado con un combustible gaseoso, por ejemplo gas natural, y un oxidante gaseoso, por ejemplo oxígeno. Las aberturas de descarga para el combustible y el oxidante, respectivamente, pueden estar dispuestas a cierta distancia una de otra a fin de ganar control sobre parámetros tales como temperatura de combustión, contenido de NO_x de productos de combustión, etc.

Sin embargo, para optimizar el comportamiento y la eficiencia del quemador en diversas aplicaciones, las respectivas aberturas de la boquilla para combustible y oxidante en la cabeza del quemador pueden disponerse de diversas maneras. La elección de la disposición afectará, entre otras cosas, a la superficie de reacción química entre el combustible y el oxidante.

Naturalmente, cada abertura de la boquilla necesita ser abastecida con combustible o con oxidante. Así, en una disposición con varias aberturas individuales para tanto combustible como oxidante hay necesidad de una pluralidad de tubos de suministro. Esto es especialmente cierto en el caso corriente en que se desea un control sobre la presión de gas en cada abertura individual a fin de ejercer control sobre las características de combustión. Para acomodar estos tubos de suministro, válvulas, etc., el quemador tendrá que hacerse bastante voluminoso, algo que constituye un problema en términos de emplazamiento en una línea de producción o en un horno industrial. Asimismo, aumentan el coste de producción y el coste de mantenimiento del quemador debido a sus muchas piezas individuales.

Cuando se calientan materiales metálicos, se desea frecuentemente calentar el material de manera uniforme a través de una mayor parte del área superficial del material. Por ejemplo, cuando se procesan continuamente chapas metálicas, se desea frecuentemente obtener un perfil de calentamiento uniforme a través de toda la anchura de la chapa metálica procesada a fin de evitar gradientes de temperatura, etc. Por tanto, cuando se utilizan quemadores DFI, hay necesidad de utilizar conjuntamente varios quemadores DFI dispuestos lado a lado.

En caso de que se utilicen varios quemadores DFI, existe el problema de obtener un perfil de calentamiento uniforme a través de todos los quemadores DFI individuales. En efecto, para obtener tal perfil de calentamiento uniforme, todos los quemadores individuales necesitan ceder la misma potencia de calentamiento al material. Dado que la potencia de calentamiento del quemador DFI depende de la presión de gas del combustible y del oxidante en cada abertura respectiva, estas presiones necesitan ser iguales en aberturas correspondientes de la boquilla en toda la gama de quemadores DFI individuales.

Cuando se utiliza una red de tubos o tuberías para abastecer cada abertura individual de combustible o de oxidante de la boquilla, además del problema de la voluminosidad es difícil obtener dichas presiones de gas iguales debido a caídas de presión que ocurran en las diversas partes de la red de tubos o tuberías, tal como en tubos individuales, tuberías individuales, válvulas individuales, conexiones individuales, etc. Estas caídas de presión son a menudos difíciles de calcular de antemano, por lo que es necesaria una experimentación práctica para hacer que sean iguales las presiones de gas entre las aberturas de la boquilla, lo que es costoso en términos de consumo de tiempo. Asimismo, los cambios en las tuberías, la sustitución de piezas, etc. afectarán posiblemente a las presiones de gas finales de las aberturas de la boquilla, haciendo necesaria una recalibración, lo cual es costoso.

El documento GB 2183816 A describe un calentador para calentar el borde de un fleje metálico, que comprende cámaras principales de oxígeno y de gas, cada una de ellas conectada a aberturas de entrada y a una pluralidad de boquillas con respectivas aberturas de oxígeno y de combustible.

El documento US 5112219 A describe un quemador de gas que comprende un bloque metálico que puede comprender varias boquillas con respectivas aberturas. Las aberturas están dispuestas como salidas concéntricas para combustible y oxidante, respectivamente, y están conectadas a cámaras correspondientes para combustible y oxidante. Además, en el bloque metálico están dispuestas una abertura de entrada para combustible y una abertura de entrada para oxidante.

Debido a caídas de presión diferentes en la trayectoria del oxígeno y del combustible, respectivamente, a través de diversas boquillas de estos quemadores, éstos producirán una serie de llamas no idénticas, conduciendo a problemas de calentamiento desigual.

La presente invención resuelve los problemas anteriormente descritos.

Así, la presente invención proporciona un quemador DFI que comprende un bloque metálico y dos boquillas que sobresalen del bloque metálico, y se caracteriza porque cada una de las boquillas comprende un juego de aberturas de boquilla que consta de al menos una abertura de combustible y al menos una boquilla de oxidante, porque el juego de aberturas de cada boquilla es idéntico, comprendiendo aberturas de combustible y de oxidante correspondientes, porque el bloque metálico comprende solamente una entrada de combustible principal y solamente una entrada de oxidante principal, porque la entrada de oxidante principal está conectada a al menos una cámara de oxidante principal conectada a al menos una abertura de oxidante del juego de aberturas de cada boquilla a través de orificios de idéntica longitud y sección transversal, porque la entrada de combustible principal está conectada a al menos una cámara de combustible principal conectada a al menos una abertura de combustible del juego de aberturas de cada boquilla a través de orificios de idéntica longitud y sección transversal, y porque la entrada de oxidante principal y la entrada de combustible principal están posicionadas simétricamente con relación al posicionamiento de las boquillas, con lo que la presión de gas del combustible o del oxidante es igual en todas las aberturas de combustible y de oxidante correspondientes del juego de aberturas de cada boquilla.

La expresión "aberturas de combustible y de oxidante correspondientes de cada boquilla" se refiere aquí a cada abertura de combustible y de oxidante correspondiente, respectivamente, que está dispuesta en cada juego respectivo de aberturas de cada abertura. Así, una de estas aberturas de combustible o de oxidante correspondientes está presente exactamente una vez en cada boquilla.

Se describirá ahora la invención con detalle haciendo referencia a una realización ejemplificadora de la invención y a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La figura 1 es una vista en sección -a lo largo de un plano A-A de la figura 2- de una representación conceptual de una realización de un quemador según la invención.

La figura 2 es una vista de una representación conceptual de una realización de un quemador según la invención, tomada desde arriba en la figura 1.

La figura 3 es una vista general de una realización de un quemador según la invención.

La figura 4 es una vista en sección transversal del quemador mostrado en la figura 3.

La figura 5 es una vista tridimensional en sección transversal a lo largo del plano A-A del quemador mostrado en la figura 4.

La figura 6 es una vista tridimensional en sección transversal a lo largo del plano B-B del quemador mostrado en la figura...

1. Un quemador DFI (quemador de impacto directo de la llama) (1) que comprende un bloque metálico (2) y dos boquillas (3, 4) que sobresalen del bloque metálico (2), en donde cada una de las boquillas (3, 4) comprende un juego de aberturas de boquilla (11, 12a, 12b) que consta de al menos una abertura de combustible (11) y al menos una abertura de oxidante (12a, 12b), en donde el juego de aberturas (11, 12a, 12b) de cada boquilla (3, 4) es idéntico, comprendiendo aberturas de combustible y de oxidante correspondientes (11, 12a, 12b), en donde el bloque metálico (2) comprende solamente una entrada de combustible principal (5) y solamente una entrada de oxidante principal (6), en donde la entrada de oxidante principal (6) está conectada a al menos una cámara de oxidante principal (8a, 8b) conectada a al menos una abertura de oxidante (12a, 12b) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4) a través de orificios (10a, 10b) de idéntica longitud y sección transversal, y en donde la entrada de combustible principal (5) está conectada a al menos una cámara de combustible principal (7) conectada a al menos una abertura de combustible (11) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4) a través de orificios (9) de idéntica longitud y sección transversal, caracterizado porque la entrada de oxidante principal (6) y la entrada de combustible principal (5) están simétricamente posicionadas con relación al posicionamiento de las boquillas (3, 4), con lo que la presión de gas del combustible o del oxidante es igual en todas las aberturas de combustible y oxidante correspondientes (11, 12a, 12b) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4).

2. Quemador según la reivindicación 1, caracterizado porque las aberturas (11, 12a, 12b) de cada juego de aberturas de cada boquilla (3, 4) están dispuestas concéntricamente de tal manera que cada segunda abertura (11) es una abertura de combustible y cada segunda abertura (12a, 12b) es una abertura de oxidante.

3. Quemador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada boquilla (3, 4) comprende más de dos aberturas.

4. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada cámara de combustible principal (7) se conecta a solamente una abertura de combustible correspondiente (11) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4) y porque cada cámara de oxidante principal (8a, 8b) se conecta a solamente una abertura de oxidante correspondiente (12a, 12b) del juego de aberturas de cada boquilla (3, 4).

5. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la entrada de combustible (5), la entrada de oxidante (6), las cámaras de combustible principales (7), las cámaras de oxidante principales (8a, 8b) y los orificios (9, 10a, 10b) consisten en agujeros taladrados en el bloque metálico (2) y parcialmente sellados por cierres metálicos.

6. Uso de un quemador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el quemador (1) está diseñado para ser alimentado con un oxidante que contiene al menos un 85% en peso de oxígeno.