QUEMADOR DE CARBÓN EN POLVO DE BAJAS EMISIONES DE NOX.

Quemador para la combustión de carbón en polvo como hulla y lignito que presenta un conducto (1) de aire primario y un conducto (2) de aire secundario que envuelve el conducto (1) de aire primario presentando la zona de la boca del conducto (1) de aire primario,

por el lado de fuera, una garganta (3) desviadora de aire y por el lado de dentro un anillo (4) de estabilización que forman una única pieza metiéndose el anillo (4) de estabilización radialmente hacia dentro como una dentadura interna en el conducto (1) de aire primario, configurando la garganta (3) desviadora de aire, el anillo (4) de estabilización y una parte del conducto (1) de aire primario una pieza única caracterizado porque la configuración de una pieza formada por la garganta (3) desviadora de aire, el anillo (4) de estabilización y una parte del conducto (1) de aire primario forma la zona de la boca del conducto (1) de aire primario terminando la garganta (3) desviadora de aire y el anillo (4) de estabilización a nivel con la boca del conducto (1) de aire primario y estando configurada la garganta (3) desviadora de aire, en el lado externo del extremo del lado de salida del conducto (1) de aire primario, como una sección que se va expandiendo cónicamente radialmente hacia fuera

Quemador de carbón en polvo de bajas emisiones de NOx

La invención está enfocada a un quemador para la combustión de combustible en polvo como hulla o lignito preferentemente con una estructura concéntrica que presenta un conducto de aire primario y un conducto de aire secundario que envuelve el conducto de aire primario presentando la zona de la boca del conducto de aire primario, por su parte externa una garganta de rechazo de aire y por su parte interna un anillo de estabilización formando un componente de una pieza proyectándose el anillo de estabilización radialmente hacia adentro modelando una dentadura interna en el conducto de aire primario y formando la garganta desviadora de aire, el anillo de estabilización y una parte del conducto de aire primario un componente de una pieza.

En los quemadores que se emplean para la combustión del carbón en polvo la reducción de las emisiones de NOx ha representado y representa un problema relevante que hay que resolver. La separación de aire de combustión en varias corrientes parciales hace posible el ajuste de las corrientes particulares de aire en lo que se refiere a la cantidad de aire, la distribución de aire y el grado de vorticidad y se conoce como estrategia para la reducción de los óxidos de nitrógeno durante la combustión de carbón. La estructura de un quemador de este tipo con una admisión de aire escalonada se describe en el documento EP-B-571704. En este tipo de conducción de aire la admisión de aire escalonada contribuye a una reducción de las emisiones de NOx ya durante la combustión.

La tecnología de quemadores para la combustión de carbón en polvo persigue hoy en día el objetivo de producir una fuerte separación entre los gases de la pirólisis y el oxígeno durante la primera reacción o encendido para hacer participar a continuación el aire de combustión escalonadamente en la oxidación ulterior de los compuestos sólidos y así lograr una reducción más eficaz de las emisiones de NOx.

Por el documento EP 0260382 A1 se conoce un quemador de bajo NOx que presenta una tobera para carbón pulverizado para introducir soplando una corriente de una mezcla de carbón pulverizado con un aire primario, una tobera de aire secundario que está dispuesta por fuera y coaxialmente con la tobera para el carbón pulverizado, una tobera de aire terciario que está dispuesta por fuera de la tobera de aire secundario y coaxialmente con la tobera para carbón pulverizado y unos medios de generación de una corriente de vórtices para introducir soplando el aire secundario y el aire terciario como una corriente de vórtices. Entre la tobera de aire secundario y la tobera de aire terciario está dispuesto un separador que tiene un espesor tal que se ralentiza la mezcla del aire secundario con el aire terciario y que se genera una corriente de vórtices entre el aire secundario y el aire terciario.

Además de la división del aire de combustión en corrientes parciales, mediante una definición temporal y espacial precisa de las condiciones de encendido y la separación entre el núcleo de llama rico en combustible y las corrientes periféricas ricas en oxígeno se puede lograr una reducción adicional de las emisiones de NOx.

Una definición así se puede hacer con la interacción de los componentes de un cuerpo ciclónico en el conducto de aire primario, un anillo de estabilización en la boca del conducto de aire primario y una garganta desviadora de aire del conducto de aire secundario como queda descrito en el documento EP-B-670454. En este documento de patente se puede apreciar un quemador de esta clase en el que en el extremo del conducto del quemador que queda envuelto por un conducto de aire secundario por la parte interna de la boca del conducto del quemador está dispuesto un anillo de estabilización y por la parte externa del conducto del quemador está dispuesta una garganta desviadora de aire.

En esta zona se tiene que unir por un lado el conducto del quemador y el anillo de estabilización y por otro lado el conducto del quemador y la garganta desviadora de aire. Esto se hace, por lo general, mediante soldadura de modo que en esta zona a cada lado del conducto del quemador se forma un cordón de soldadura o una superficie de soldadura. Para esto resulta necesario que los materiales se ajusten el uno al otro acordemente. La elección de los materiales y la realización del cordón de soldadura en esta zona derivan en un coste constructivo elevado. Además, por tanto, en la zona de la boca del conducto del quemador o del aire primario que queda bañada por elementos agresivos y muy cargada térmicamente por la presencia de uniones soldadas se debe esperar que tenga averías o haya que repararla con frecuencia así como que la vida útil se vea afectada por estas condiciones.

Con respecto a esto el objetivo de la invención es conseguir una solución que haga posible configurar la zona de la boca de un quemador de esta clase de una forma más sencilla y/o para una vida útil más larga.

Para un quemador del tipo reseñado al comienzo este objetivo se consigue según la invención haciendo que la garganta desviadora de aire, el anillo de estabilización y una parte del conducto de aire primario constituyan la zona de la boca del conducto primario de aire estando diseñadas la garganta desviadora del aire y el anillo de estabilización para terminar a nivel con la boca del conducto de aire primario y estando diseñada la garganta desviadora de aire como una sección que se va expandiendo cónicamente radialmente hacia fuera en la cara externa del extremo del lado de salida del conducto de aire primario Así se hace posible que la zona de la boca sea un componente de una pieza que por la cara externa tiene la forma de una garganta desviadora de aire y por la cara interna presente la forma y contorno del anillo de estabilización. Este componente se puede soldar, por ejemplo, mediante un cordón de soldadura perimetral a la superficie frontal de un conducto del quemador o de un conducto de aire primario de modo que en la zona de la boca tan sólo esté presente un cordón de soldadura. Ya que sólo es necesario un cordón de soldadura se puede fabricar el quemador más rápido que un quemador de acuerdo con el estado de la técnica en el que son necesarios dos cordones de soldadura. Además así resulta posible disponer el cordón de soldadura, relativo al flujo de aire en el quemador o en el conducto de aire primario o secundario más aguas arriba, es decir, desde la abertura de salida del quemador hacia atrás de modo que el cordón de soldadura está dispuesto aguas arriba a partir del extremo de la boca de un conducto de aire central que esté dispuesto eventualmente en el conducto primario. La zona del quemador configurada de acuerdo con la invención tiene así un diseño para una vida útil más larga, es decir, menos susceptible de reparaciones y averías así como constructivamente más sencillo.

Para poder posicionar, aguas arriba del quemador, el punto de unión entre el conducto de aire primario y la zona de la boca que presenta la garganta desviadora de aire y el anillo de estabilización del componente de una pieza, muy lejos en las zonas particularmente menos cargadas térmicamente, el componente de una pieza presenta convenientemente también una parte que conforma una prolongación del conducto de aire primario casi hay que verla como un componente del conducto de aire primario. La garganta desviadora de aire, el anillo de estabilización y al menos una parte del conducto de aire primario forman por esta razón una pieza y constituyen la zona de la boca del conducto de aire primario terminando el anillo de estabilización en la boca del conducto de aire primario y/o la garganta desviadora de aire termina a nivel con la boca del conducto de aire primario.

Para producir el componente de una pieza resultan adecuados en particular los procedimientos de colada centrífuga de modo que la invención para su materialización prevé que el componente de una pieza se produzca por un procedimiento de colada centrífuga.

Puesto que hay que hacer una unión entre el componente de una pieza y el conducto del quemador o el conducto de aire primario, la invención para su materialización prevé que el componente de una pieza esté fijado al conducto de aire primario, preferentemente por soldadura.

En un perfeccionamiento ventajoso la invención se caracteriza por un cuerpo de guía de aire que está dispuesto en una ranura anular entre el conducto de aire primario y el conducto de aire secundario que se puede ajustar en el sentido del flujo o en el sentido contrario entre la... [Seguir leyendo]

1. Quemador para la combustión de carbón en polvo como hulla y lignito que presenta un conducto (1) de aire primario y un conducto (2) de aire secundario que envuelve el conducto (1) de aire primario presentando la zona de la boca del conducto (1) de aire primario, por el lado de fuera, una garganta (3) desviadora de aire y por el lado de dentro un anillo (4) de estabilización que forman una única pieza metiéndose el anillo (4) de estabilización radialmente hacia dentro como una dentadura interna en el conducto (1) de aire primario, configurando la garganta (3) desviadora de aire, el anillo (4) de estabilización y una parte del conducto (1) de aire primario una pieza única caracterizado porque la configuración de una pieza formada por la garganta (3) desviadora de aire, el anillo (4) de estabilización y una parte del conducto (1) de aire primario forma la zona de la boca del conducto (1) de aire primario terminando la garganta (3) desviadora de aire y el anillo (4) de estabilización a nivel con la boca del conducto (1) de aire primario y estando configurada la garganta (3) desviadora de aire, en el lado externo del extremo del lado de salida del conducto (1) de aire primario, como una sección que se va expandiendo cónicamente radialmente hacia fuera.

2. Quemador de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el quemador presenta una estructura concéntrica.

3. Quemador de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque el componente de una pieza es un componente de colada centrífuga.

4. Quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-3 caracterizado porque el componente de una pieza está fijado en el conducto (1) de aire primario por soldadura.

5. Quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado por un cuerpo (5) de guía de aire dispuesto en la ranura anular entre el conducto (1) de aire primario y el conducto (2) de aire secundario que se puede desplazar en el sentido del flujo y en sentido contrario entre la posición retraída en la ranura anular y una posición que termina a nivel con la boca del conducto (1) de aire primario.

6. Quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el quemador presenta un conducto (6) de aire central dispuesto por dentro del conducto (1) de aire primario en el que está dispuesto un mechero (7) piloto desplazable en sentido del flujo y en sentido contrario entre la posición de encendido del quemador y la posición de funcionamiento del quemador.

7. Quemador de acuerdo con la reivindicación 6 caracterizado porque la boca del conducto (6) de aire central está dispuesta aguas arriba antes de la boca del conducto (1) de aire primario.

8, Quemador de acuerdo con las reivindicaciones 6 ó 7 caracterizado porque en el extremo del lado de la llama de encendido del mechero (7) piloto está dispuesto un cuerpo ciclónico (8) .

9. Quemador de acuerdo con la reivindicación 8 caracterizado porque en el cuerpo ciclónico (8) está dispuesta una sección tubular alrededor del eje longitudinal del mechero piloto y el extremo de la sección tubular, preferentemente hecho cónico, del lado de la llama de encendido sobresale en la posición de encendido del mechero (7) piloto por el extremo del lado de salida (boca) del conducto (1) de aire primario.

10. Quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones 6-9 caracterizado porque en la ranura anular entre el conducto (6) de aire central del conducto (1) de aire primario está dispuesto un cuerpo ciclónico (10) primario.