Sistema de combustión para calderas verticales.La presente invención se refiere a un sistema de combustión para calderas verticales que permite quemar combustible sólido seco o con diferentes grados de humedad,

preferentemente combustible sólido procedente de biomasa. Se caracteriza esencialmente por un fondo móvil rotativo (3), cónico, que permite que la combustión de combustible (1) tenga lugar en espiral a lo largo de varios niveles perfectamente definidos, en cada uno de los cuales se definen zonas de actuación (5, 6, 7, 8 y 9) en las que el combustible está sometido a fases diferentes de combustión

Sistema de combustión para calderas verticales.

Sector técnico al que pertenece la invención

La presente invención se refiere a un sistema de combustión para calderas verticales destinado a permitir que la combustión del combustible tenga lugar de forma espiral, siendo el combustible es alimentado por medio de un tornillo sin fin o, en caso de combustible no calibrado, por medio de un impulsor o transportador, realizándose la eliminación de las cenizas por la parte central, de manera automática. Se caracteriza esencialmente por recurrir a un fondo móvil rotativo ligeramente cónico.

Anterioridades técnicas

No son conocidos por el solicitante sistemas que aplicados a calderas verticales puedan quemar combustible seco y húmedo con control de las emisiones, tal como se exige por las normas internacionales, y con gran rendimiento de la combustión.

La problemática relacionada con la combustión de combustible seco y húmedo es particularmente importante en la combustión de combustibles sólidos que proceden de la biomasa. Como es sabido, la biomasa, principalmente la biomasa forestal, se presenta con variados contenidos de humedad, lo que dificulta en gran medida su combustión. Por otro lado, una combustión de este tipo resulta en que los residuos de la combustión, especialmente los volátiles, no obedecen a las normas establecidas.

Desde hace unos 20 años las calderas verticales han tenido un verdadero éxito. No obstante no presentan un funcionamiento completamente correcto con combustible seco, por ejemplo, residuos de madera.

También se presentan otros tipos de problemas cuando en este tipo de calderas se queman otros combustibles, relacionados con la alimentación de acceso de aire primario al hogar, es decir, apenas existe aire primario en la periferia del hogar, lo que hace que el caudal que pasa por las tuberías de aire primario sea muy elevado, por lo que, en caso de quemar material en forma de polvo, se producirá un gran cantidad de arrastre de material por acción del aire, por lo tanto será material no quemado.

En el caso de combustión de combustible húmedo existe además otro problema. El combustible húmedo no tiene tiempo de secarse dado su paso muy rápido por los tubos de aire primario, y además es empujado hacia el exterior por el combustible nuevo que entra, lo que provoca una acumulación de combustible en el horno. Esta acumulación puede llegar a un metro de altura.

Los intentos de resolver este problema limitan la altura de combustible acumulado por la utilización de células colocadas en el horno. No obstante, esta solución no es satisfactoria ya que, cuando el combustible se inflama, deja de existir aire en cantidad suficiente para la cantidad de combustible, de lo que resulta una mala combustión, con CO₂, CO y liberación de humos negros.

En las calderas horizontales estos problemas son eliminados o minimizados. No obstante, estas calderas son de construcción substancialmente más onerosa.

Por otro lado, la patente finlandesa FI955946 describe un equipo o equipo suplementario para calderas de combustible sólido. El equipo está localizado esencialmente en el interior de la caldera donde, adaptado al espacio del combustible, puede ser relacionado, por ejemplo, con calderas de combustión en el fondo, de tipo convencional. Por medio de dicho equipo, el principio de funcionamiento de la caldera es modificado para funcionar de acuerdo con un proceso específico de combustión fluidificada designada como proceso de combustión fluidificada en "carrusel", de manera que el proceso y las soluciones de funcionamiento asociadas al mismo están destinados a posibilitar la utilización de combustible húmedo o combustible de calidad poco satisfactoria. El equipo comprende un cabezal quemador, es decir, de quemador en "carrusel", de manera que las piezas y dispositivos destinados a ser asociados al cabezal quemador de "carrusel" son los siguientes: un ventilador, una válvula de distribución de aire, un tornillo sin fin de extracción de cenizas, un motor de accionamiento para el tornillo sin fin de eliminación de las cenizas, un dispositivo de rejilla accionado mecánicamente, un conjunto de engranajes reductores en el espacio de las cenizas, una parte de prolongación que puede ser relacionada con la cabeza del quemador, un tubo de combustible que puede ser relacionado con una parte de prolongación y una parte estructural propia para formar una cámara de combustión. Este tipo de caldera con el equipo que propone la mencionada patente no resuelve todos los problemas anteriormente indicados.

Características de la invención

Se da a conocer una caldera de construcción económica, capaz de conseguir una combustión que cumple con las normas europeas.

Es indudable que las calderas verticales son las calderas de construcción más económica. Son capaces de cumplir con las normas a condición de quemar combustible seco. Cómo hacer para quemar combustible húmedo? El combustible húmedo que entra en el horno no tiene tiempo de secarse porque queda recubierto por el combustible nuevo, lo que provoca un acumulación de combustible en el horno y una combustión muy desfavorable.

En el caso del combustible húmedo, en caso de una caldera horizontal, los constructores utilizan una parrilla móvil, lo que no es posible de montar en una caldera vertical.

La presente invención tiene como objetivo fundamental el diseño de una caldera vertical que, cumpliendo las normas establecidas, consigue quemar tanto combustible seco como combustible húmedo.

Básicamente, el sistema de combustión objeto de la invención recurre a una combustión en espiral. Para ello, el sistema está constituido por un fondo rotativo ligeramente cónico, siendo un fondo dotado de parrilla de hierro fundido o de hormigón con tubos.

Breve descripción de los dibujos

La descripción siguiente se basa en los dibujos adjuntos que, sin carácter limitativo, representan:

la figura 1, una vista esquemática del fondo rotativo y del tornillo sin fin de alimentación;

la figura 2 es una vista esquemática y en sección de la caldera vertical dotada del nuevo sistema de combustión;

las figuras 3 y 4 muestran en sección una caldera de combustión vertical respectivamente en alzado principal y lateral.

Descripción detallada de la invención

Tal como se puede observar en las figuras adjuntas, la combustión del combustible tiene lugar en espiral. El combustible (1) es alimentado por medio de un tornillo sin fin (2) o, en caso de que se trate de combustible no calibrado, por medio de un impulsor o transportador (no representado), realizándose la eliminación de las cenizas por la parte central, de modo automático. Se caracteriza esencialmente por utilizar un fondo móvil rotativo (3), ligeramente cónico. La rotación constante del fondo móvil (3), unida al hecho de tener una configuración cónica, con un ángulo de unos 15º, permitirá establecer sobre su superficie varios niveles perfectamente definidos. El combustible (1), que entra en el hogar (4) alimentado por el tornillo sin fin (2), recorrerá cada uno de los niveles definiendo zonas de actuación distintas teniendo en cuenta el proceso a que está sometido en cada una de ellas.

A lo largo de la superficie del fondo móvil (3) quedan establecidas por lo tanto zonas bien definidas. De esta manera, el combustible introducido por el tornillo sin fin (2) recorre, en la primera vuelta que realiza en el fondo móvil (3), una zona de presecado (5). El combustible eventualmente húmedo en contacto con la parrilla del fondo móvil, que es la zona más caliente del horno (4), seca rápidamente.

Después de una vuelta completa en el fondo móvil (3) dentro del horno (4) y por el paso delante de la alimentación, este combustible es empujado hacia el centro hacia un nivel superior por el combustible nuevo que entra (1), y realiza una nueva vuelta en el hogar. Recorre en este caso una vuelta en la llamada zona de precombustión (6).

Nuevamente, al pasar por delante de la alimentación, el combustible (1) es empujado hacia el interior, hacia un nivel inmediatamente superior y realiza una nueva vuelta, recorriendo la llamada zona de combustión (7).

Al pasar nuevamente por delante de la alimentación del tornillo sin fin, el combustible de la zona de combustión pasa, al ser empujado por el combustible del nivel...

1. Sistema de combustión para calderas verticales, caracterizado por un fondo móvil rotativo (3), cónico, que permite que la combustión del combustible (1) tenga lugar en espiral a lo largo de varios niveles bien definidos, de manera que cada uno define zonas de actuación (5, 6, 7, 8 y 9) en las que el combustible es sometido a fases diferentes de combustión.

2. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación anterior, caracterizado porque la alimentación del combustible (1) tiene lugar con intermedio de un tornillo sin fin (2) o, en caso de que se trate de combustible no calibrado, por medio de un impulsor.

3. Sistema de combustión para calderas verticales, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la rotación constante del fondo móvil (3), asociado al hecho de que éste tiene configuración cónica con un ángulo de 15º, permitiendo establecer a lo largo de su superficie varios niveles perfectamente definidos, niveles a los que el combustible, durante el proceso de combustión, es sometido sucesivamente a empuje por el combustible (1) del nivel inmediatamente inferior siempre que, durante la rotación, pasa por delante de la boca de alimentación del husillo sin fin (2).

4. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación 1, caracterizado porque el fondo móvil (3) está dotado de una rejilla (12) de hierro fundido o de hormigón dotada de tubos para el paso de aire primario.

5. Sistema de combustión para calderas verticales, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por la rotación en espiral del combustible (1) a lo largo del fondo rotativo cónico (3), en el sentido de fuera hacia adentro, garantizando sucesivamente la formación de zonas de presecado (5), precombustión (6), combustión (7), enfriamiento (8) y retirada de las cenizas (9).

6. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación 3, caracterizado por una zona de eliminación de cenizas o combustible (1) ya quemado en forma de cenizas, siendo empujado hacia un orificio central (9), donde las cenizas son evacuadas hacia el exterior con intermedio de un husillo sin fin (10).

7. Sistema de combustión para calderas verticales, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el combustible (1), en el caso de encontrarse húmedo, al entrar en el horno directamente en contacto con el lecho del fondo rotativo, que es la zona más caliente del horno, se seca a medida que avanza a lo largo de la zona de presecado.

8. Sistema de combustión para calderas verticales, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuanto más se aproxima el combustible al centro, más pequeñas resultan las coronas circulares o vueltas, siendo compensada esta disminución por el hecho de que el combustible se va quemando y disminuyendo de volumen.

9. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación 5, caracterizado por un tornillo sin fin de eliminación de las cenizas que pueda recuperar también el polvo en suspensión procedente del depurador de la caldera.

10. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación 3, caracterizado por estar especialmente adaptado para la combustión de combustible seco o húmedo, preferentemente de biomasa.

11. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación 1, caracterizado porque el tornillo sin fin de alimentación presenta una inclinación de 15º, para evitar los retornos de llama.

12. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación 1, caracterizado porque cuanto más caliente es el aire primario a introducir en el horno, más rápido y eficaz será el secado del combustible, siendo el aire primario preferentemente recuperado del depurador de polvo en suspensión de la caldera.

13. Sistema de combustión para calderas verticales, según la reivindicación 1, caracterizado porque el fondo rotativo está dispuesto sobre rodillos y la transmisión de movimiento a dicho fondo tiene lugar por medio de un conjunto moto-reductor en el exterior de la caldera.