BR102012005176B1

BR102012005176B1 - device for combustion chamber of industrial furnace burner, with air direction and refrigeration system

Info

Publication number: BR102012005176B1
Application number: BR102012005176-1A
Authority: BR
Inventors: Nilmar Gouvêa de Miranda
Original assignee: Global Service Controle Termico E Manutencao Refrataria Ltda.
Priority date: 2012-03-08
Filing date: 2012-03-08
Publication date: 2021-06-08
Also published as: BR102012005176A2

Abstract

DISPOSITIVO PARA CÂMARA DE COMBUSTÃO DE QUEIMADOR DE FORNO INDUSTRIAL, COM SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE AR E REFRIGERAÇÃO, onde, na câmara de combustão (1) do equipamento queimador (Q) para forno industrial, é instalada uma bandeja (3) com aletas helicoidais (4) distribuídas radialmente e combinadas com furos (5) efetuados na parede da bandeja (3), alinhada à ignição (não mostrada), seguindo-se a câmara de diluição (6) em conicidade, a partir da qual prolonga-se o bico queimador (7). Após ligado o ventilador e o sistema de gás de combustão (não mostrados) o ar entrante é dirigido pelas aletas helicoidais (4) e passa, em turbilhonamento pelos furos (5) da parede da bandeja (3), atingindo, com esse efeito, a ignição, provocando a chama de combustão (C). Uma parte do ar entrante provindo do ventilador escapa pelas laterais da parede da bandeja (3), ultrapassa-a e percorre laminarmente a câmara de combustão (1), a câmara de diluição (6) e o bico queimador (7), formando uma espécie de camisa protetora de ar laminar (L). Essa camisa protetora de ar lateral laminar (L) (que acaba sendo aquecido em menor intensidade) impede a incidência direta da chama de combustão (C) contra a superfície da parede interna do bico queimador (7), preservando-o e evitando avarias no equipamento.DEVICE FOR COMBUSTION CHAMBER OF INDUSTRIAL OVEN BURNER, WITH AIR DIRECTIONING AND COOLING SYSTEM, where, in the combustion chamber (1) of the burner equipment (Q) for industrial oven, a tray (3) with helical fins is installed ( 4) distributed radially and combined with holes (5) made in the wall of the tray (3), aligned to the ignition (not shown), followed by the dilution chamber (6) in conicity, from which the nozzle extends burner (7). After turning on the fan and the flue gas system (not shown) the incoming air is directed by the helical fins (4) and passes, in whirling through the holes (5) of the wall of the tray (3), reaching, with this effect, ignition, causing a combustion flame (C). A part of the incoming air coming from the fan escapes from the sides of the tray wall (3), passes it and laminarly travels through the combustion chamber (1), the dilution chamber (6) and the burner nozzle (7), forming a kind of laminar air protective jacket (L). This protective jacket of lateral laminar air (L) (which ends up being heated at a lesser intensity) prevents the direct incidence of the combustion flame (C) against the surface of the internal wall of the burner nozzle (7), preserving it and preventing damage to the equipment.

Description

Refere-se o presente relatório descritivo, a um pedido de patente de 5 invenção para um dispositivo introduzido na câmara de combustão de um queimador de forno industrial, composto por uma bandeja com uma série de aletas helicoidais posicionadas radialmente de forma tal que o ar provindo do ventilador é direcionado em turbilhonamento ao ponto de ignição para provocar maior concentração da chama de combustão, a qual é expelida com 10 intensidade contínua, homogênea e alinhada pelo centro do bico queimador, possibilitando, simultaneamente, um sistema de refrigeração.This descriptive report refers to a patent application for an invention for a device introduced into the combustion chamber of an industrial furnace burner, consisting of a tray with a series of helical fins positioned radially in such a way that the air comes from The fan is guided in swirl to the ignition point to cause greater concentration of the combustion flame, which is expelled with a continuous intensity, homogeneous and aligned by the center of the burner nozzle, simultaneously enabling a cooling system.

O sistema de refrigeração é obtido por uma outra parte do ar entrante também provindo do ventilador que ultrapassa a bandeja e, nessa condição, é desviado apenas para as laterais do bico queimador. Esse ar desviado, ao 15 passar em torno do turbilhonamento central da câmara provoca uma barreira que impede a chama de combustão de atingir diretamente as paredes internas do bico queimador do equipamento, preservando-o, dessa forma, de avarias.The cooling system is obtained by another part of the incoming air also coming from the fan that goes beyond the tray and, in this condition, is diverted only to the sides of the burner nozzle. This diverted air, when passing around the central swirl of the chamber, causes a barrier that prevents the combustion flame from directly reaching the internal walls of the equipment's burner nozzle, thus preserving it from damage.

TECHNICAL STATUS

O inventor do sistema em questão, acima citado, é detentor de um pedido 20 de patente PI 1104059-9 de título “QUEIMADOR PARA FORNO DE COQUERIA, COM SISTEMA DE AJUSTE DE POSICIONAMENTO E CONTROLE DE COMBUSTÃO”, depositado em 01.08.201 1, desenvolvido para o reaquecimento de forno (após etapa de limpeza, craqueamento e outros procedimentos).The inventor of the system in question, mentioned above, holds an application 20 of patent PI 1104059-9 entitled "BURNER FOR COKERY OVEN, WITH ADJUSTMENT SYSTEM FOR POSITIONING AND COMBUSTION CONTROL", filed on 01.08.201 1, developed for oven reheating (after cleaning, cracking and other procedures).

A figura 1 mostra imagens escaneadas, retiradas da PI 1104059-9, apresentando um tipo de queimador montado, em perspectiva e, ao lado, uma vista esquemática, mostrando o funcionamento de sua câmara de combustão. Como se observa, a câmara de combustão (13) recebe, pela sua entrada frontal 5 de ar (14), o mangote (25) do ventilador principal (7) e pela sua entrada lateral de ar (20), o mangote (26) do ventilador auxiliar (8). Após um sistema sincronizado de acionamento de válvulas (10), (11) e (12) de ar e dos bocais de gás (16) e (18), a ignição (17) é provocada para o fornecimento da chama inicial da câmara de combustão (13) que é aumentada gradativamente atingindo 10 a câmara de diluição cilíndrica (23). Através de uma entrada lateral (20) o ar é direcionado por aletas helicoidais (22) diretamente à câmara de diluição (23) para a integração com a chama decorrente da câmara de combustão (13) formando uma mistura homogênea de produtos da combustão saída pelo bico queimador (24) diretamente para o interior do forno (F).Figure 1 shows scanned images, taken from PI 1104059-9, showing a type of mounted burner, in perspective and, to the side, a schematic view, showing the functioning of its combustion chamber. As can be seen, the combustion chamber (13) receives, through its front air inlet (14), the hose (25) of the main fan (7) and through its side air inlet (20), the hose (26 ) of the auxiliary fan (8). After a synchronized system of actuation of valves (10), (11) and (12) of the air and of the gas nozzles (16) and (18), the ignition (17) is caused for the supply of the initial flame of the chamber of combustion (13) which is gradually increased reaching the cylindrical dilution chamber (23). Through a side inlet (20) the air is directed by helical fins (22) directly to the dilution chamber (23) for integration with the flame arising from the combustion chamber (13) forming a homogeneous mixture of combustion products exiting through the burner nozzle (24) directly into the oven (F).

Ocorre que, apesar da eficaz funcionabilidade do sistema da PI 1104059 9,garantindo o aumento de potência do queimador (Q) para o controle nos . ajustes de temperatura e homogeneidade no processo de reaquecimento do refratário do forno (F), foi percebido pelo inventor do pedido em questão que o bico queimador (24), com tempo de uso, devido à alta caloria incidida 20 contra a superfície interna de suas paredes, acaba sendo avariado, gerando reparos e, conseqüentemente, prejuízos.It turns out that, despite the effective functionality of the system of PI 1104059 9, guaranteeing the increase of the burner power (Q) for the control in . temperature adjustments and homogeneity in the furnace refractory reheating process (F), it was noticed by the inventor of the application in question that the burner nozzle (24), with time of use, due to the high calorie charged against the internal surface of its walls, ends up being damaged, causing repairs and, consequently, damage.

PURPOSE OF THE PATENT

Para solucionar esse efeito, a câmara de combustão em questão recebe, como motivo desse pedido de patente, uma bandeja com aletas helicoidais distribuídas radialmente e posicionada junto à entrada de ar de um equipamento queimador. As aletas são combinadas com furos efetuados na parede da bandeja, a qual possui uma saída de ar alinhada à ignição (não mostrada), seguindo-se a câmara de diluição em conicidade, a partir da qual 5 prolonga-se o bico queimador.To solve this effect, the combustion chamber in question receives, as a reason for this patent application, a tray with helical fins distributed radially and positioned next to the air inlet of a burner equipment. The fins are combined with holes made in the wall of the tray, which has an air outlet aligned with the ignition (not shown), followed by the tapered dilution chamber, from which the burner nozzle extends.

Após ligado o ventilador e a ignição (não mostrados) o ar entrante é dirigido pelas aletas helicoidais e passa, em turbilhonamento pelos furos da parede da bandeja, atingindo, com esse efeito, a ignição, provocando a chama de combustão. A chama de combustão em turbilhonamento torna-se homogênea 10 e contínua e dirigida pela câmara de diluição e, pelo bico queimador incide contra o forno (não mostrado). Uma parte do ar entrante, provindo do ventilador escapa pelas laterais da parede da bandeja, ultrapassa-a e percorre laminarmente (não em turbilhonamento) a câmara de combustão, a câmara de diluição e o próprio bico queimador, formando uma espécie de camisa 15 protetora. Essa camisa protetora de ar (que acaba sendo aquecido em menor intensidade) impede a incidência direta da chama de combustão contra a . superfície da parede interna da câmara de combustão, da câmara de diluição e do bico queimador.After turning on the fan and ignition (not shown) the incoming air is directed by the helical fins and passes, in swirling, through the holes in the tray wall, reaching, with this effect, the ignition, causing the combustion flame. The swirling combustion flame becomes homogeneous 10 and continuous and directed through the dilution chamber and, through the burner nozzle, impinges against the furnace (not shown). A part of the incoming air, coming from the fan, escapes from the sides of the tray wall, passes it and runs laminarly (not in swirling) through the combustion chamber, the dilution chamber and the burner nozzle itself, forming a kind of protective jacket 15 . This protective air jacket (which ends up being heated to a lesser degree) prevents the combustion flame from directly impacting the . surface of the inner wall of the combustion chamber, the dilution chamber and the burner nozzle.

Dessa forma, a câmara de combustão, de diluição e, principalmente o 20 bico queimador têm a superfície interna de suas paredes protegidas pela passagem laminar do ar aquecido que envolve a chama de combustão a ser incidida contra o forno.In this way, the combustion chamber, dilution chamber, and especially the burner nozzle, have the inner surface of their walls protected by the laminar passage of heated air that surrounds the combustion flame to be applied to the furnace.

Explicado superficialmente, passa o dispositivo da câmara de combustão do queimador e o sistema de funcionamento que a envolve, a ser melhor detalhada através dos desenhos anexos, pelos quais se vêem:Explained superficially, the device for the combustion chamber of the burner and the operating system that surrounds it will be further detailed through the attached drawings, which can be seen:

Figura 2 - vista lateral esquemática da câmara de combustão, seguida da câmara de diluição, a partir da qual estende-se o bico queimador. Nessa vista é mostrado apenas o fluxo de ar, que é dirigido pelas aletas helicoidais, 5 passando pelos furos da parede da bandeja e alcançando, em turbilhonamento, a câmara de diluição, sendo dirigido pelo bico queimador. Uma parte do ar escapa pelas laterais da parede da bandeja e percorre laminarmente tangenciado ao longo da superfície interna da parede do bico queimador;Figure 2 - schematic side view of the combustion chamber, followed by the dilution chamber, from which the burner nozzle extends. In this view, only the air flow is shown, which is directed by the helical fins, passing through the holes in the tray wall and reaching, in swirling, the dilution chamber, being directed by the burner nozzle. A part of the air escapes from the sides of the tray wall and travels laminarly tangentially along the inner surface of the burner nozzle wall;

Figura 3 — vista segundo figura anterior, mostrando a chama de 10 combustão em turbilhonamento, sendo dirigida de forma homogênea e contínua, alinhada ao longo do centro do bico queimador. Tal alinhamento ocorre pelo direcionamento provocado pela passagem laminar do ar aquecido em menor intensidade ao longo da superfície interna da parede do bico queimador, que é preservada da incidência direta da chama em combustão, 15 evitando avarias no equipamento.Figure 3 — view according to the previous figure, showing the combustion flame in swirling, being directed in a homogeneous and continuous way, aligned along the center of the burner nozzle. Such alignment occurs due to the direction caused by the laminar passage of heated air at a lower intensity along the internal surface of the burner nozzle wall, which is preserved from the direct incidence of the burning flame, 15 preventing damage to the equipment.

Figura 4 - vista esquemática frontal da bandeja da câmara de combustão, com suas aletas helicoidais combinadas à furação para a passagem do ar em turbilhonamento;Figure 4 - schematic front view of the combustion chamber tray, with its helical fins combined with holes for the passage of swirling air;

Figura 5 - vista esquemática frontal, mostrando a chama de combustão 20 em turbilhonamento sendo dirigida de forma homogênea e alinhada ao longo do centro do bico queimador. A chama é guiada centralmente pela camisa de ar laminar passante junto à superfície interna da parede do bico queimador, preservando-o da caloria em excesso, evitando avarias.Figure 5 - schematic front view, showing the swirling combustion flame 20 being homogeneously directed and aligned along the center of the burner nozzle. The flame is centrally guided by the laminar air jacket passing along the inner surface of the burner nozzle wall, preserving it from excess calories, preventing damage.

Em conformidade com os desenhos anexos, a “DISPOSITIVO PARAIn accordance with the attached drawings, the “DEVICE FOR

CÂMARA DE COMBUSTÃO DE QUEIMADOR DE FORNO INDUSTRIAL, COM SISTEMA DE DIRECIONAMENTO DE AR E REFRIGERAÇÃO”, objeto desse presente pedido de patente de invenção, constitui-se de a partir de uma câmara de combustão (1) existente em equipamentos queimadores (Q) por 5 exemplo do tipo mostrado na figura 1 do estado da técnica, a qual recebe, ! junto à entrada de ar (2) provindo do ventilador (não mostrado), uma bandeja (3) cuja parede em leve conicidade recebe uma série de aletas helicoidais (4) distribuídas radialmente, combinadas a furação (5), comunicantes a ignição do forno (não mostrada). 10 A câmara de diluição (6) descreve leve conicidade e, por sua vez, é seguida do bico queimador (7) cilíndrico, o qual será inserido por exemplo, através da portinhola do forno industrial (não mostrado), para o auxílio no seu reaquecimento após eventuais paradas para etapas de limpeza, reparos ou f outros procedimentos.INDUSTRIAL OVEN BURNER COMBUSTION CHAMBER, WITH AIR AND COOLING DIRECTION SYSTEM", object of this present patent application, consists of from a combustion chamber (1) existing in burner equipment (Q) by 5 example of the type shown in figure 1 of the prior art, which receives, ! next to the air inlet (2) coming from the fan (not shown), a tray (3) whose slightly tapered wall receives a series of helical fins (4) distributed radially, combined with the drilling (5), communicating the ignition of the oven (not shown). 10 The dilution chamber (6) describes a slight taper and, in turn, is followed by the cylindrical burner nozzle (7), which will be inserted, for example, through the industrial oven door (not shown), to aid in its reheat after any stoppages for cleaning steps, repairs or other procedures.

Após as etapas de ativação, no forno, dos sistemas de ventilação e do 1 gás de combustão (não mostrados) do equipamento queimador (Q), o ar penetra pela entrada (2) da câmara de combustão (1) e, através das aletas helicoidais (4) é dirigido em turbilhonamento pelos furos (5) da parede da bandeja (3) e, nessa condição provoca, na ignição da câmara de combustão (1), a chama de 20 combustão (C).After the activation steps, in the oven, of the ventilation systems and the 1 flue gas (not shown) of the burner equipment (Q), the air penetrates through the inlet (2) of the combustion chamber (1) and through the fins helicals (4) is directed in swirling through the holes (5) of the wall of the tray (3) and, in this condition, it causes, in the ignition of the combustion chamber (1), the combustion flame (C).

Simultaneamente uma parte do ar entrante provindo do ventilador “escapa” pelas laterais das paredes da bandeja (3) e tangencia a superfície interna da parede da câmara de combustão (1), da câmara de diluição (6), seguindo em fluxo laminar lateral (L) e em reduzido aquecimento, ao longo do bico queimador (7).Simultaneously, a part of the incoming air coming from the fan "escapes" through the sides of the tray walls (3) and touches the inner surface of the wall of the combustion chamber (1), of the dilution chamber (6), following in a lateral laminar flow ( L) and in reduced heating, along the burner nozzle (7).

A chama de combustão (C) formada em turbilhonamento nas câmaras de combustão (1) e de diluição (6), segue de forma contínua e homogênea ao longo do centro do diâmetro do bico queimador (7), direcionada pela camisa de 5 ar de fluxo laminar lateral (L) até sua saída, para incidir no forno industrial auxiliando no seu reaquecimento.The combustion flame (C) formed in swirling in the combustion (1) and dilution (6) chambers, follows in a continuous and homogeneous way along the center of the burner nozzle (7) diameter, directed by the 5 air jacket of lateral laminar flow (L) until its exit, to affect the industrial furnace, helping its reheating.

Com tal efeito, a camisa de ar de fluxo laminar lateral (L) em reduzido aquecimento, ao direcionar centralmente a chama de combustão (C) impede sua incidência direta na superfície da parede interna do bico queimador (7), 10 preservando-o do calor intenso e evitando, assim, avarias no equipamento queimador (Q).With this effect, the lateral laminar flow air jacket (L) in reduced heating, by centrally directing the combustion flame (C) prevents its direct incidence on the internal wall surface of the burner nozzle (7), 10 preserving it from intense heat and thus avoiding damage to the burner equipment (Q).

Claims

1) "DEVICE FOR INDUSTRIAL OVEN BURNER COMBUSTION CHAMBER", consisting of a combustion chamber (1) existing in burner equipment (Q) to aid in the reheating of industrial ovens, said chamber (1) characterized by receiving, near the entrance air (2) coming from the oven ventilation system (not shown), a tray (3) whose slightly tapered wall receives a series of helical fins (4) distributed radially, combined with the drilling (5), connected with a nozzle aligned to the ignition (not shown), prior to the dilution chamber (6) which describes a slight taper and which, in turn, is followed by the cylindrical burner nozzle (7).

2) "AIR AND COOLING DIRECTION SYSTEM", according to claim 1, after the activation steps, in the oven, of the ventilation and flue gas systems (not shown) for the operation of the burner equipment, the air penetrates through the inlet (2) of the combustion chamber (1) characterized in that it is directed through the helical fins (4) swirling through the holes (5) in the wall of the tray (3) causing the combustion flame (C), simultaneously with the passage of part of the incoming air coming from the fan "escaping" through the sides of the tray walls (3) and tangent to the inner surface of the combustion chamber wall (I), of the dilution chamber (6), following in lateral laminar flow (L) and in reduced heating, along the burner nozzle (7).

3) "AIR AND COOLING DIRECTION SYSTEM", according to claims 1 and 2, characterized by the combustion flame (C) formed in swirling in the combustion (1) and dilution (6) chambers, to follow continuously and homogeneously along the center of the diameter of the burner nozzle (7), directed by the lateral laminar flow air jacket (L) to its exit.

4) "AIR AND COOLING DIRECTION SYSTEM", according to claims 1, 2 and 3, characterized by the direction by the lateral laminar air jacket (L), centrally, to avoid direct contact of the combustion flame (C) against the surface inside the burner nozzle wall (7).