Quemador.

Quemador de mezcla exterior con una primera alimentación de combustible (1) dotada de una abertura de salida ycon una primera alimentación de oxidante (2) dotada de una abertura de salida,

rodeando la abertura de salida de laprimera alimentación de oxidante (2) en forma de anillo a la abertura de salida de la primera alimentación decombustible (1), caracterizado porque está prevista una segunda alimentación de combustible (3) dotada de unaabertura de salida, estando dispuesta la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible (3) en formade anillo alrededor de la abertura de salida de la primera alimentación de oxidante (2), y porque está prevista unasegunda alimentación de oxidante (4) dotada de una abertura de salida, estando dispuesta la abertura de salida dela segunda alimentación de oxidante (4) en forma de anillo alrededor de la abertura de salida de la segundaalimentación de combustible (3), y estando previstas dos o más lanzas de oxígeno (7) cuyas aberturas de salidaposeen una distancia radial al centro del quemador que es más pequeña que la de la abertura de salida de lasegunda alimentación de combustible (3).

Quemador.

La invención concierne a un quemador de mezcla exterior con una primera alimentación de combustible dotada de una abertura de salida y con una primera alimentación de oxidante dotada de una abertura de salida, rodeando la abertura de salida de la primera alimentación de oxidante en forma de anillo a la abertura de salida de la primera alimentación de combustible. Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento para la transformación química de un combustible con un gas oxigenado por medio de un quemador de mezcla exterior, alimentándose el combustible a través del quemador y transformándolo con una primera corriente de un gas oxigenado que rodea a la corriente de combustible.

Cuando se quema un gas combustible con un gas oxigenado en quemadores de mezcla exterior, es decir, en quemadores en los que no se premezclan el gas combustible y el gas oxigenado, sino que éstos se conducen por separado a una zona de mezclado y se les enciende allí, es importante conseguir un intenso entremezclado del gas oxigenado y el gas combustible para acelerar la reacción química de combustión entre estos gases y obtener una llama estable. Esto rige especialmente cuando se utilizan combustibles de bajas calorías.

Así, en quemadores que se hacen funcionar con combustibles sólidos o líquidos se presentan frecuentemente problemas con la estabilidad de la llama y el quemado exhaustivo del combustible, es decir, la combustión completa de éste. La llama se desprende o es inestable y no posibilita así un funcionamiento seguro. Según el modo de funcionamiento, la característica de la llama varía en grado considerable. Apenas es posible un ajuste seguro de la llama con diferentes potencias de quemador y combustibles.

Por tanto, el cometido de la presente invención consiste en desarrollar un quemador y un procedimiento para la transformación química de gases, evitándose en lo posible los problemas anteriormente citados respecto de la estabilidad de la llama y el quemado exhaustivo.

Este problema se resuelve mediante un quemador de mezcla exterior con una primera alimentación de combustible dotada de una abertura de salida y con una primera alimentación de oxidante dotada de una abertura de salida, rodeando la abertura de salida de la primera alimentación de oxidante en forma de anillo a la abertura de salida de la primera alimentación de combustible, y cuyo quemador se caracteriza porque está prevista una segunda alimentación de combustible dotada de una abertura de salida, estando dispuesta la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible en forma de anillo alrededor de la abertura de salida de la primera alimentación de oxidante, y porque está prevista una segunda alimentación de oxidante con una abertura de salida, estando dispuesta la abertura de salida de la segunda alimentación de oxidante en forma de anillo alrededor de la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible, y estando previstas dos o más lanzas de oxígeno cuyas aberturas de salida poseen una distancia radial al centro del quemador más pequeña que la de la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible.

El procedimiento según la invención para la transformación química de un combustible con un gas oxigenado por medio de un quemador de mezcla exterior, en el que se alimenta el combustible a través del quemador y se le transforma con una primera corriente de un gas oxigenado que rodea a la corriente de combustible, se caracteriza porque está prevista una segunda corriente de combustible que rodea como corriente envolvente a la primera corriente oxigenada, y porque está prevista una segunda corriente oxigenada que rodea como corriente envolvente a la primera corriente de combustible, y en donde se inyectan dos o más corrientes de oxígeno adicionales en la primera corriente oxigenada.

Como oxidantes se emplea un gas oxigenado, preferiblemente aire, aire enriquecido con oxígeno, una mezcla de oxígeno y dióxido de carbono o una mezcla de oxígeno, dióxido de carbono y aire. En una forma de realización de la invención se mezcla como oxidante una corriente de dióxido de carbono con oxígeno de modo que el contenido de oxígeno de dicha corriente esté entre 15% en volumen y 25% en volumen.

El procedimiento según la invención adquiere una importancia especial debido a que el contenido de oxígeno puede adaptarse simplemente a condiciones modificadas del combustible (poder calorífico, composición, humedad) .

El quemador según la invención es adecuado para combustibles de todas las clases – combustibles sólidos, líquidos o gaseosos -. En particular, el quemador es adecuado para quemar combustibles de bajas calorías, especialmente combustibles sólidos, como, por ejemplo, lignito, hulla, madera o virutas de madera, y combustibles obtenidos de biomasa y biocarburantes, como, por ejemplo, aceite vegetal, biodiesel, bioetanol o biometano. El quemador según la invención puede hacerse funcionar también con mezclas de los combustibles anteriormente citados, por ejemplo con carbón y madera. El combustible puede ser alimentado en este caso como mezcla tanto a través de la primera alimentación de combustible como a través de la segunda alimentación de combustible. Es posible también proporcionar una clase de combustible a través de una alimentación de combustible y otra clase de combustible a través de la otra alimentación de combustible.

Bajo el término de “combustible de bajas calorías” se entienden combustibles que poseen un poder calorífico menor que el del gas natural. Ejemplos de combustibles de bajas calorías son combustibles gaseosos con un poder calorífico de menos de 10 kWh/m3, menos de 8 kWh/m3 o menos de 5 kWh/m3) o bien combustibles sólidos o líquidos con un poder calorífico de menos de 30 MJ/kg.

Con la primera y la segunda alimentaciones de oxidante están unidos unos medios de suministro de un gas oxigenado, especialmente oxígeno puro, aire, dióxido de carbono o una mezcla de dos o más de estas materias. En la primera y la segunda alimentaciones de combustibles están conectados unos respectivos medios de suministro de un combustible, bien gaseoso, líquido o sólido. Las lanzas de oxígeno están unidas con una fuente de oxígeno que suministra un gas con un contenido de oxígeno de más de 21% en volumen, un gas con un contenido de oxígeno de más de 75% en volumen, un gas con un contenido de oxígeno de más de 90% en volumen o bien oxígeno técnicamente puro.

Según la invención, la alimentación de combustible está dividida en dos partes: Una parte del combustible sale del quemador a través de la abertura de salida - centralmente dispuesta en la cabeza del quemador - de la primera alimentación de combustible. Una segunda parte del combustible se alimenta a través de una segunda alimentación 15 de combustible cuya abertura de salida rodea en forma de anillo a la abertura de salida de la primera alimentación de combustible. La distribución del combustible en las dos alimentaciones de combustible se efectúa preferiblemente de modo que se alimente más combustible a través de la primera alimentación de combustible que a través de la segunda alimentación de combustible. De manera especialmente preferida, la relación de la cantidad de combustible alimentada por la primera alimentación de combustible a la cantidad de combustible alimentada por la segunda alimentación de combustible está entre 4:1 y 1, 3:1, de manera especialmente preferida entre 2, 5:1 y 1, 5:1.

Entre las aberturas de salida de las dos alimentaciones de combustible se encuentra la abertura de salida también anular de una primera alimentación de oxidante, a través de la cual se alimenta un oxidante que reacciona con el combustible y lo transforma químicamente. Una segunda alimentación de oxidante rodea a la segunda alimentación de combustible. La abertura de salida de la segunda alimentación de oxidante está dispuesta en forma de anillo alrededor de la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible. Ventajosamente, se alimenta más oxidante por la segunda alimentación de oxidante que por la primera alimentación de oxidante, de manera especialmente preferida 1, 2 a 2 veces la cantidad de oxidante alimentada por la primera alimentación de oxidante.

La primera y la segunda alimentaciones de combustible y la primera y la segunda alimentaciones de oxidante están dispuestas de preferencia coaxialmente una respecto de otra. En lugar de la conducción paralela de las corrientes de combustible y de oxidante, el combustible y el oxidante puede confluir también bajo un ángulo determinado para mejorar el mezclado de las corrientes.

Además, están previstas varias lanzas de oxígeno cuyas aberturas... [Seguir leyendo]

1. Quemador de mezcla exterior con una primera alimentación de combustible (1) dotada de una abertura de salida y con una primera alimentación de oxidante (2) dotada de una abertura de salida, rodeando la abertura de salida de la primera alimentación de oxidante (2) en forma de anillo a la abertura de salida de la primera alimentación de combustible (1) , caracterizado porque está prevista una segunda alimentación de combustible (3) dotada de una abertura de salida, estando dispuesta la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible (3) en forma de anillo alrededor de la abertura de salida de la primera alimentación de oxidante (2) , y porque está prevista una segunda alimentación de oxidante (4) dotada de una abertura de salida, estando dispuesta la abertura de salida de la segunda alimentación de oxidante (4) en forma de anillo alrededor de la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible (3) , y estando previstas dos o más lanzas de oxígeno (7) cuyas aberturas de salida poseen una distancia radial al centro del quemador que es más pequeña que la de la abertura de salida de la segunda alimentación de combustible (3) .

2. Quemador según la reivindicación 1, caracterizado porque está previstas una tercera alimentación de oxidante

(5) que está configurada como un canal anular y rodea a la segunda alimentación de oxidante (4) .

3. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque están previstas varias lanzas de oxígeno exteriores (6) cuyas aberturas de salida se encuentran dentro del canal anular (5) que forma la tercera alimentación de oxidante.

4. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la segunda alimentación de combustible (3) y/o la segunda alimentación de oxidante (4) y/o las lanzas de oxígeno (7) presentan unos medios de generación de un vórtice (8) de una corriente que circula por la respectiva alimentación (3, 4, 6, 7) .

5. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la primera alimentación de combustible (1) y/o la segunda alimentación de combustible (3) están provistas de unos medios de atomización de un combustible líquido.

6. Quemador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las lanzas de oxígeno (6, 7) presentan unos medios de generación de un vórtice de un gas que circula por éstas.

7. Procedimiento de transformación química de un combustible con un gas oxigenado por medio de un quemador de mezcla exterior, en el que se alimenta el combustible a través del quemador y se le transforma con una primera corriente (2) de un gas oxigenado que rodea a la corriente de combustible (1) , caracterizado porque está prevista una segunda corriente de combustible (3) que rodea como corriente envolvente a la primera corriente oxigenada (2) , y porque está prevista una segunda corriente oxigenada (4) que rodea como corriente envolvente a la segunda corriente de combustible (3) , y en donde se inyectan dos o más corrientes de oxígeno (7) en la primera corriente oxigenada (2) .

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se imprime un flujo vortical (8, 9) sobre la segunda corriente oxigenada (4) , la segunda corriente de combustible (3) y/o las corrientes de oxígeno adicionales (7) .

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque los flujos vorticales (8, 9) imprimidos a la segunda corriente oxigenada (4) y a la segunda corriente de combustible (3) son del mismo sentido.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la velocidad de flujo de la segunda corriente oxigenada (4) supera a la velocidad de flujo de la segunda corriente de combustible (3) en más de 50% y preferiblemente en más de 75%, estando de manera especialmente preferida entre 90% y 120% de la velocidad de flujo de la segunda corriente de combustible (3) .

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque se transforma un combustible líquido o sólido, especialmente carbón, lignito o madera.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque la primera (2) y/o la segunda (4) corrientes oxigenadas contienen una mezcla de oxígeno y dióxido de carbono, consistiendo especialmente en una mezcla de oxígeno y dióxido de carbono.