Procedimiento para el funcionamiento de un horno provisto de al menos un primer quemador.

Procedimiento para el funcionamiento de un horno provisto de al menos un primer quemador

La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un horno provisto de al menos un primer quemador, en particular de un horno industrial, presentando el quemador conexiones para combustible y aire y estando conectado a una pared de horno de modo que desemboca en el horno.

Para calentar un espacio de horno de un horno industrial se usan quemadores de alta temperatura, con los cuales se hacen reaccionar combustibles como gas natural y aire u otro gas portador de oxígeno, para calentar con los gases de combustión calientes resultantes en este caso, el espacio de horno. Mientras la combustión se produce a altas temperaturas de combustión mediante la formación de una llama, incrementa la formación de óxidos de nitrógeno (NO^x) , lo cual debido a motivos de tecnología medioambiental ha de evitarse.

Para una combustión reducida en NO^x para lograr altas temperaturas en el espacio interior del horno se han desarrollado en el pasado diferentes procedimientos, los cuales se basan en evitar en la medida de lo posible picos de temperatura de combustión de aparición limitada localmente, como se encuentran en una llama acusada de un quemador. Para este fin se aspira a una combustión libre de llama de los reactivos en el espacio interior del horno, debido a lo cual la temperatura de reacción se homogeneíza y no aparecen picos de temperatura, en los cuales se registran las tasas de formación de óxido de nitrógeno más altas.

Para que pueda producirse una combustión libre de llama en el interior del horno, es necesario precalentar el espacio de horno en primer lugar a una temperatura de funcionamiento. Esto se produce con la ayuda de uno o de varios quemadores, el cual/los cuales está/están conectados de tal manera a la pared del horno desembocando en el horno, que el combustible suministrado al quemador reacciona con el aire de combustión igualmente suministrado formando una llama ardiente en el espacio interior del horno y calentando de esta manera el espacio interior del horno. Al alcanzarse en el horno la temperatura requerida para la combustión libre de llama se cambia entonces el procedimiento de combustión.

El documento EP 1724 524 A2 propone para ello dejar reaccionar el combustible y el aire de combustión en un quemador de alta velocidad durante la fase de calentamiento en primer lugar en una cámara de combustión mediante ignición activa para la formación de una combustión en condiciones de llama, hasta que la atmósfera en el espacio interior del horno tiene una temperatura que se encuentra por encima de la temperatura de ignición espontánea del combustible en forma de gas. El suministro de combustible al quemador se interrumpe entonces durante tanto tiempo hasta que la temperatura en la cámara de combustión del quemador ha caído a por debajo de la temperatura de ignición espontánea del combustible. El suministro de combustible en forma de gas al quemador se abre entonces de nuevo, reaccionando el combustible con el gas portador de oxígeno que también se continúa suministrando a través del mismo quemador, solo cuando los dos reactivos entran en el espacio interior del horno, en el cual predomina la temperatura de ignición espontánea requerida para la ignición espontánea y la combustión libre de llama.

El procedimiento conocido y la disposición de horno propuesta para llevarlo a cabo tienen la desventaja de que la reacción entre el combustible y el aire comienza directamente al entrar los dos reactivos en el espacio interior del horno, es decir, en la zona de la desembocadura de la boquilla de salida del quemador en el horno. Puede ocurrir por lo tanto fácilmente que la combustión vuelva a la cámara de combustión del quemador y la temperatura que allí predomina aumente fuertemente debido al volumen comparativamente pequeño de la cámara de combustión en un corto periodo de tiempo y se favorezca de esta manera por su parte la formación de una llama. En todo caso se espera debido a la temperatura que aumenta entonces eventualmente de manera pronunciada una generación aumentada de óxidos de nitrógeno en la cámara de combustión, la cual sin embargo precisamente ha de evitarse. Otros procedimientos se conocen por el documento EP2431696 y por el documento EP2778521.

La tarea de la invención es indicar un procedimiento y una disposición del tipo mencionado inicialmente, con los cuales se evite de manera fiable tras alcanzarse la temperatura de funcionamiento (temperatura de ignición espontánea del combustible usado) , que el combustible y el gas portador de oxígeno (aire) reaccionen ya entre sí en el quemador mismo y debido a ello tengan como consecuencia altas temperaturas de combustión.

Esta tarea se soluciona con un procedimiento según la reivindicación 1.

Con el procedimiento según la invención y la disposición según la invención es posible calentar el horno mediante el quemador de la manera conocida en primer lugar a temperatura de funcionamiento, en cuanto que al quemador se suministran combustible y aire, se mezclan y se produce su ignición en la cámara de mezcla o de combustión propia del quemador y los gases de combustión calientes resultantes en este caso mediante la formación de llama se guían al interior del horno. Tan pronto como la temperatura de funcionamiento, es decir, la temperatura de ignición espontánea del combustible, se ha alcanzado en la atmósfera del horno, se interrumpe entonces según la invención el suministro de uno de los dos reactivos, es decir, combustible o aire, al quemador o bien por completo, o se reduce en todo caso hasta tal punto que en la cámara de combustión del quemador mismo ya no se forma una mezcla con capacidad de reacción. De esta manera queda excluido que en la cámara de combustión del quemador exista una mezcla con capacidad de ignición, de manera que no puede producirse una combustión en el espacio de combustión equeño en comparación con el horno. El segundo reactivo, que se suministra al quemador sin modificar, accede por lo tanto en primer lugar sin quemar a través del (primer) quemador al espacio interior del horno. El primer reactivo se guía por completo o en todo caso en una proporción notable, a través de la instalación de suministro separada del quemador al espacio interior del horno y se pone en contacto solo allí con el segundo reactivo, de manera que la reacción exotérmica, libre de llama, se produce entonces en todo caso a una distancia lo suficientemente grande de la cámara de combustión del quemador, quedando limitada conforme a lo deseado la formación de óxidos de nitrógeno debido a la temperatura de reacción homogeneizada, a un mínimo.

De acuerdo con la invención la instalación de suministro está formada por al menos un segundo quemador y en la fase de calentamiento se solicitan los dos quemadores con combustible y aire y los gases de combustión resultantes en la combustión mediante los quemadores se conducen al espacio interior de horno para su calentamiento, y tras alcanzarse la temperatura de funcionamiento predeterminada se solicita uno de los quemadores únicamente con combustible o una mezcla de combustible y aire con capacidad de ignición con excedente de combustible (A << 1) y el otro quemador únicamente con aire o una mezcla de aire y combustible con capacidad de ignición con excedente de aire (A >> 1) . De este modo puede calentarse el horno mediante los al menos dos quemadores en un tiempo muy corto a temperatura de funcionamiento, con lo cual los dos quemadores entonces ya no continúan funcionando como tales, sino que mediante uno de los quemadores de manera preferente solo se guía uno de los dos reactivos y mediante el otro quemador preferentemente solo el otro de los dos reactivos hacia el interior del horno. Es particularmente ventajoso a este respecto cuando los dos quemadores o varios primeros quemadores y/o varios segundos quemadores están dispuestos en paredes opuestas del horno, es decir, se encuentran unos más o menos frente a otros, de manera que los reactivos introducidos en el espacio interior del horno por el o por los primeros quemador (es) y el o los segundos quemador (es) , se mezclan entre sí esencialmente solo en el centro del espacio interior de horno de un modo que conforman una mezcla con capacidad de ignición, es decir, la combustión se inicia en todo caso a una distancia de la pared del horno.

Otras características y ventajas de la invención resultan de la siguiente descripción y del dibujo, en los cuales se explica con mayor detalle una forma de realización preferente de la invención mediante...