DISPOSICIÓN DE QUEMADOR Y PROCEDIMIENTO PARA SU FUNCIONAMIENTO.

Disposición de quemador y procedimiento para su funcionamiento. La invención se refiere a una disposición de quemador y a un procedimiento para el funcionamiento de la disposición de quemador. Para la combustión reducida en NOx en procesos a alta temperatura, se han desarrollado en el pasado diferentes procedimientos. Altas temperaturas de combustión favorecen la formación de NOx, de manera que a altas temperaturas de combustión aparecen grandes tasas de formación de NOx. Conocidos procedimientos para la reducción de NOx se basan pues, por ejemplo, en el descenso de la temperatura de combustión para la reducción del NOx. Para ello se gradúa, en especial, el combustible y/o el aire de combustión, o se recirculan los gases inertes de combustión. Un quemador que trabaja con una combustión progresiva, se describe en el documento DE 38 30 038. Para el modo de actuar de estos procedimientos es esencial la secuencia de la mezcla. Por ejemplo, se mezcla primeramente el gas comburente con gas de combustión y, después, se agrega combustible. En los procedimientos conocidos se reduce la intensidad de la combustión hasta el límite de la estabilidad de la combustión. Esto puede conducir a problemas en el comportamiento de arranque en frío del quemador. A causa de la baja intensidad de la combustión, se puede llegar a problemas de ignición, formación de CO, combustión incompleta y problemas de estabilidad. Cuanto menores son las emisiones de NOx de un quemador en el caso de altas temperaturas del entorno o temperaturas del recinto del horno, tanto peor es su comportamiento en combustión a bajas temperaturas del entorno, o funcionando con aire frío de combustión. Además, se conocen procedimientos para la combustión reducida en NOx en el caso de procesos a alta temperatura, en los que el quemador trabaja en dos regímenes funcionales distintos. Para el arranque del quemador y para calentar el recinto del horno a una temperatura de trabajo, el quemador trabaja en un primer régimen funcional. Al alcanzar un umbral definido de cambio, se conmuta a un segundo régimen funcional. Un procedimiento semejante se conoce, por ejemplo, por el documento EP 0 143 746 A2. El quemador no trabaja con una cámara de combustión, más bien el aire de combustión y el combustible se llevan directamente al recinto del horno, y desde luego, en función de la temperatura en el recinto del horno. Para el calentamiento del recinto frío del horno, el quemador trabaja en un primer régimen funcional en el que el combustible se alimenta a través de una primera admisión de combustible, antes de la entrada del aire de combustión en el recinto del horno, distanciándose la mezcla generada, de la pared del recinto del horno en el que se introduce esta. Al sobrepasar en el recinto del horno la temperatura de ignición del combustible, se conmuta el quemador a un segundo régimen funcional en el que se cierra la primera admisión de combustible, y se abre una segunda admisión de combustible. La segunda admisión de combustible desemboca a una distancia predeterminada de la admisión de aire de combustión, y a una distancia predeterminada de la pared del recinto del horno, en este. Un procedimiento arriba citado se conoce, además, por el documento EP 0 685 683 B1. Para el calentamiento del recinto del horno, se conmuta el quemador a un primer régimen funcional. En este régimen funcional se alimenta combustible a una cámara de combustión mediante una primera admisión de combustible que termina en la proximidad de un orificio de salida de un dispositivo de alimentación de aire. En la cámara de combustión se mezcla el combustible con el aire de combustión alimentado, y la mezcla originada se enciende mediante un electrodo de encendido dispuesto en la cámara, con lo que se quema en la cámara de combustión, y calienta el recinto de un horno correspondiente a la cámara de combustión. Tan pronto se ha calentado el recinto del horno mediante la temperatura de ignición del combustible, se conmuta el quemador a un segundo régimen funcional, en el que se cierra la primera admisión de combustible, y se abre una segunda admisión de combustible. La segunda admisión de combustible termina aproximadamente a la altura del orificio de salida de la cámara de combustión. En el segundo régimen funcional no se alimenta combustible ninguno más a la cámara de combustión, de manera que en lo esencial se suprime el proceso de combustión en la cámara de combustión. Un procedimiento arriba citado se conoce también, además, por el documento US-5263849. En un primer régimen funcional, se conmuta el quemador descrito que presenta una cámara que desemboca en el recinto de un horno. En esta cámara se forma y se enciende una mezcla primaria de combustible y aire de combustión. Tan pronto se ha calentado el recinto del horno por encima de una temperatura alcanzada, se conmuta el quemador a un segundo régimen funcional, en el que se reduce la alimentación primaria de aire de combustión, y se abre una alimentación secundaria de aire de combustión, de manera que una parte de la combustión comience y se sostenga al entrar en el recinto del horno. 2 ES 2 369 997 T3 Los quemadores necesarios para la realización de los conocidos procedimientos arriba citados, son constructivamente costosos, puesto que se necesitan admisiones diferentes de combustible para los dos regímenes funcionales del quemador. Además, son necesarios actuadores mecánicos que en la conmutación al segundo régimen funcional, cierren la primera admisión de combustible y abran la segunda admisión de combustible. Los costes para un quemador semejante son relativamente altos. La misión de la invención se basa en poner a disposición un procedimiento para la combustión reducida en NOx, que pueda funcionar con un quemador construido constructivamente sencillo. La misión se resuelve mediante un procedimiento para el funcionamiento de un quemador de alta temperatura que presenta una cámara que desemboca en el recinto de un horno, una admisión de combustible que desemboca en la cámara, y una admisión de aire de combustión que desemboca en la cámara, en el que: a) En la cámara se forma una mezcla combustible aire de combustión, y se enciende con ayuda de un dispositivo de encendido, b) la combustión de la mezcla combustible aire de combustión se sostiene en la cámara durante un primer lapso de tiempo, c) después se reduce la alimentación de combustible a través de la admisión de combustible, durante un segundo lapso de tiempo, de tal manera que se interrumpe la combustión, y permanece suspendida, descendiendo en el segundo lapso de tiempo, la temperatura en la cámara por debajo de una primera temperatura nominal, y d) después se eleva la alimentación de combustible, de manera que la combustión de la mezcla combustible aire de combustión comience y se sostenga al entrar en el recinto del horno, funcionando la cámara como cámara de mezcla. El procedimiento está pues subdividido en cuatro etapas de proceso. En la etapa a) se enciende en la cámara, la mezcla combustible aire de combustión, y se mantiene la combustión en la etapa b) durante un primer lapso de tiempo. El encendido se lleva a cabo mediante un dispositivo de encendido que puede estar dispuesto, por ejemplo, en la cámara, en la proximidad de la desembocadura de la admisión de combustible. El dispositivo de encendido puede estar configurado, por ejemplo, como un electrodo de encendido. No obstante, también cabe imaginar que el dispositivo de encendido esté realizado como mechero piloto, desembocando este entonces en la cámara 4. En el marco de esta solicitud, en el concepto en la cámara, debe de estar comprendido tanto el espacio interior de la cámara, como también la pared interior de la cámara. Se pueden utilizar combustibles, tanto gaseosos, como también líquidos. No obstante es preferente la utilización de un combustible gaseoso, y precisamente en especial, la utilización de gas natural o propano. Con el concepto aire de combustión se refiere a un portador cualquiera de oxígeno, no obstante, por motivos de coste, es preferente la utilización de aire, al que se pueden añadir, en caso necesario, sustancias adicionales o gases auxiliares, Durante el primer lapso de tiempo se calienta la cámara y el recinto del horno hasta por encima de la temperatura de ignición de la mezcla utilizada combustible / aire de combustión. Esta fase de calentamiento del quemador se designa a continuación como primer régimen funcional. En la siguiente etapa c) se disminuye o se cierra la alimentación de combustible durante un segundo lapso de tiempo, de manera que la combustión se interrumpe rn la cámara y permanece suspendida. Durante este segundo lapso de tiempo, desciende rápidamente la temperatura en la cámara, por debajo de una primera temperatura nominal. La primera temperatura... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento de un quemador de alta temperatura que presenta una cámara (4) que desemboca en el recinto (6) de un horno, una admisión (3) de combustible que desemboca en la cámara (4), y una admisión (2) de aire de combustión que desemboca en la cámara, en el que: a) En la cámara (4) se forma una mezcla combustible aire de combustión, y se enciende con ayuda de un dispositivo (12) de encendido, b) la combustión de la mezcla combustible aire de combustión se mantiene en la cámara (4) durante un primer lapso (t1) de tiempo, caracterizado porque c) después se reduce la alimentación de combustible a través de la admisión (3) de combustible durante un segundo lapso (t2) de tiempo, de tal manera que se interrumpe la combustión, y permanece suspendida, descendiendo en el segundo lapso (t2) de tiempo, la temperatura en la cámara (4) por debajo de una primera temperatura nominal, y d) después se eleva la alimentación de combustible, de manera que la combustión de la mezcla combustible aire de combustión comienza y se mantiene al entrar en el recinto (6) del horno, funcionando la cámara (4) como cámara de mezcla. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el segundo lapso (t2) de tiempo, la temperatura en la cámara (4) desciende por debajo de la primera temperatura nominal, evacuándose calor de la cámara (4). 3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque durante el mantenimiento de la combustión en el recinto del horno en la etapa d), la temperatura en la cámara (4) se mantiene por debajo de una temperatura de ignición de la mezcla combustible / aire de combustión, evacuándose calor de la cámara (4). 4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se evacua el calor de la cámara (4), recibiendo calor del aire de combustión que atraviesa la cámara (4), o de una mezcla combustible / aire de combustión, no inflamable. 5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se evacua el calor de la cámara (4), evacuándose calor por la mezcla combustible / aire de combustión que atraviesa la cámara (4). 6. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el calor se evacua con al menos un dispositivo de refrigeración que está dispuesto en la superficie exterior de la cámara (4). 7. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el primer lapso (t1) de tiempo, y/o el segundo lapso (t2) de tiempo, son lapsos predeterminados de tiempo. 8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el primer lapso (t1) de tiempo y/o el segundo lapso (t2) de tiempo se predeterminan o predetermina, teniendo en cuenta al menos un parámetro del quemador de alta temperatura, del recinto (6) del horno, del combustible o del aire de combustión. 9. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la combustión en la cámara (4) se mantiene durante el primer lapso (t1) de tiempo, hasta que se sobrepase una segunda temperatura nominal en el recinto (6) del horno, determinándose la segunda temperatura nominal mediante un dispositivo de medición dispuesto en el horno (6). 10. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la alimentación de combustible a través de la admisión (3) de combustible, durante el segundo lapso (t2) de tiempo permanece disminuida, al menos hasta que se desciende por debajo de la primera temperatura nominal, determinándose la primera temperatura nominal mediante un dispositivo de medición dispuesto en la cámara (4). 11. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el aire de combustión al alimentarlo a la cámara (4), se dirige con un dispositivo (10) deflector del aire, de tal manera que el aire de combustión sale del dispositivo (10) deflector del aire, con un impulso rotatorio. 12. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones 1 a11, caracterizado porque durante el segundo lapso (t2) de tiempo, también se disminuye la alimentación de aire de combustión. 13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque la alimentación del aire de combustión se eleva antes de la elevación de alimentación de combustible. 14. Disposición de quemador con: Un quemador de alta temperatura que presenta una cámara (4) que desemboca en el recinto (6) de un horno, una admisión (3) de combustible que desemboca en la cámara (4), y una admisión (2) de aire de combustión que des­ 11 ES 2 369 997 T3 emboca en la cámara (4), presentando la alimentación (3) de combustible al menos una salida (9) de combustible, a través de la cual llega combustible a la cámara (4), con un dispositivo de mando acoplado con el quemador de alta temperatura, que está configurado de manera que a) una mezcla combustible aire de combustión formada en la cámara (4), se enciende con ayuda de un dispositivo (12) de encendido, b) la combustión de la mezcla combustible aire de combustión se mantiene en la cámara (4) durante un primer lapso (t1) de tiempo, y caracterizada porque c) reduce la alimentación de combustible a través de la admisión (3) de combustible durante un segundo lapso (t2) de tiempo, de tal manera que interrumpe la combustión, y la mantiene suspendida, descendiendo en el segundo lapso (t2) de tiempo, la temperatura en la cámara (4) por debajo de una primera temperatura nominal, y d) eleva la alimentación de combustible, de manera que comienza la combustión de la mezcla combustible aire de combustión y se mantiene, al entrar en el recinto (6) del horno, funcionando la cámara (4) como cámara de mezcla. 15. Disposición de quemador según la reivindicación 14, caracterizada porque el quemador de alta temperatura presenta un dispositivo (10) deflector del aire que está configurado corriente arriba de la al menos una salida (9) de combustible. 16. Disposición de quemador según la reivindicación 14 ó 15, caracterizada porque la admisión (3) de combustible termina en una boquilla (8) que está configurada corriente abajo del dispositivo (10) deflector del aire. 17. Disposición de quemador según la reivindicación 16, caracterizada porque la boquilla (8) presenta una multitud de salidas (9) de combustible que están configuradas con un ángulo cualquiera entre 0 y 90º respecto al eje de la cámara (4). 18. Disposición de quemador según la reivindicación 17, caracterizada porque al menos una de las salidas (9) de combustible, está configurada paralela al eje de la cámara (4). 19. Disposición de quemador según alguna de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizada porque la boquilla (8) presenta una lanza (13( de combustible configurada paralela al eje de la cámara (4), que se extiende en la cámara (4), con al menos una salida (9a) de combustible. 20. Disposición de quemador según la reivindicación 19, caracterizada porque la lanza (13) de combustible presenta una multitud de salidas (9a) de combustible que están configuradas en un ángulo cualquiera entre 0 y 90º respecto al eje de la lanza (13) de combustible, estando configurada de preferencia al menos una salida (9a) de combustible, paralela a la lanza (13) de combustible. 21. Disposición de quemador según alguna de las reivindicación 15 a 20, caracterizada porque el dispositivo (10) deflector de aire presenta una multitud de orificios (11a, 11b) para el aire de combustión, que están configurados con un ángulo menor de 60º respecto al eje del dispositivo (10) deflector del aire. 22. Disposición de quemador según la reivindicación 21, caracterizada porque en la periferia del dispositivo (10) deflector del aire están configurados orificios (11b) para el aire de combustión, como rendijas, y/o los orificios para el aire de combustión en la zona interior del dispositivo (10) deflector del aire, están configurados de preferencia de forma circular. 23. Disposición de quemador según la reivindicación 21 ó 22, caracterizada porque al menos el 70% de la superficie de paso del aire de combustión facilitada ya por los orificios (11a, 11b) para el aire de combustión, está dispuesto en la zona del dispositivo (10) deflector del aire, cuyo diámetro es mayor que 0,7 veces el diámetro del dispositivo (10) del aire. 24. Disposición de quemador según la reivindicación 15, caracterizada porque el dispositivo (10) deflector del aire está configurado como un cilindro en el que desemboca la admisión (3) de combustible, y presenta una multitud de entradas (14) de aire de combustión. 25. Disposición de quemador según alguna de las reivindicaciones 14 a 24, caracterizada porque la desembocadura de la cámara (4) en el recinto del horno, está configurada como un orificio (5) con simetría de rotación. 26. Disposición de quemador según la reivindicación 25, caracterizada porque la sección transversal del orificio (5) es menor que la sección transversal de la cámara (4), en especial menor que 0,8 veces la sección transversal de la cámara (4). 12 ES 2 369 997 T3 13 ES 2 369 997 T3 14 ES 2 369 997 T3 ES 2 369 997 T3 16