ES1077147U - Caldera para calentamiento preferentemente de agua. - Google Patents
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Abstract
1. Caldera para calentamiento preferentemente de agua que utiliza un combustible de biomasa sólida de tipo granular que comprende un quemador (3) donde se produce la combustión de la caldera (100), un dispositivo de carga de dicho combustible, un dispositivo de evacuación de inquemados (13) donde dichos inquemados son generados en el quemador (3) durante la combustión, un dispositivo de gestión del flujo de aire, donde dicho flujo de aire es necesario para que se produzca o se reavive la combustión, y un dispositivo de mando (8) que controla y gestiona el dispositivo de carga, el dispositivo de evacuación de inquemados (13) y el dispositivo de gestión del flujo de aire, caracterizada porque la caldera también comprende un dispositivo de control de la combustión que comprende un detector de llama (12) que es controlado y gestionado por el dispositivo de mando (8).2. Caldera según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho detector de llama (12) es un detector de luminosidad.3. Caldera según la reivindicación 2, caracterizada porque el quemador (3) comprende un cuerpo de combustión (9), preferentemente cilíndrico, donde se produce la combustión.4. Caldera según la reivindicación 3, caracterizada porque dicho cuerpo de combustión (9) comprende al menos una ranura (10) que permite que el detector de luminosidad capte la luminosidad de la llama de combustión.5. Caldera según las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizada porque la base del cuerpo de combustión (9) es móvil y forma parte del dispositivo de evacuación de inquemados (13).6. Caldera según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque el cuerpo de combustión (9) comprende una pluralidad de perforaciones (17) para permitir la entrada de aire.7. Caldera según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque el dispositivo de evacuación de inquemados (13) comprende un elemento (16) móvil que es movible entre una posición de avance y una posición de retroceso y que es apto para retener los inquemados producidos durante la combustión en el cuerpo de combustión (9) y también para empujar dichos inquemados.8. Caldera según la reivindicación 7, caracterizada porque dicho elemento (16) forma la base del cuerpo de combustión (9).9. Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de evacuación de inquemados (13) es automático.10. Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de gestión del flujo de aire comprende al menos un motor-ventilador (5) dispuesto en la parte alta de la caldera (100).11. Caldera según la reivindicación 10, caracterizada porque el dispositivo de gestión del flujo de aire también comprende entradas de aire (6) que permiten la entrada de aire al quemador (3).12. Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de carga del combustible es automático.13. Caldera según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 12, caracterizada porque dicho dispositivo de carga comprende un dosificador de carga (7), preferentemente en forma de sinfín, que deposita el combustible en el interior del cuerpo de combustión (9) de forma dosificada.14. Caldera según la reivindicación 13, caracterizada porque dicho dispositivo de carga también comprende un transportador (15), preferentemente en forma de sinfín, que transporta el combustible desde un silo de almacenamiento externo hasta el dosificador de carga (7).15. Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el combustible de biomasa sólida de tipo granular comprende cereales, huesos de aceituna o pellets de madera.
Description
Caldera para calentamiento preferentemente de agua.
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se relaciona con calderas para el calentamiento preferentemente de agua, y más concretamente con calderas que utilizan un combustible de biomasa sólida de tipo granular.
ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA
Para la producción de agua caliente, destinada a calefacción o producción de agua sanitaria, son conocidas calderas que utilizan distintas fuentes de energía como combustible como pueden ser gas, gasóleo y/o electricidad, a los que denominaremos calderas de tipo A. También son conocidas calderas para la producción de agua caliente que utilizan un combustible sólido en forma de granulados y los que denominaremos calderas de tipo B. Los quemadores de las calderas de los tipos A y B estructuralmente son muy distintos, principalmente debido al combustible utilizado, así como el resto de los elementos de la caldera. En las calderas de tipo B se generan inquemados (cenizas) que hay que gestionar mientras que en las calderas de tipo A no se generan dichos inquemados. La caldera de la invención se centra en las calderas de tipo B.
En este sentido, ES8406697 A3 divulga una caldera de tipo B para la producción de agua caliente que utiliza un combustible sólido en forma de granulados como por ejemplo granulados de hulla, de madera o plaquitas de carbón. Dicha caldera comprende un quemador donde se produce la combustión y donde se genera una pluralidad de inquemados o cenizas. Dicha caldera también comprende un sistema automático de evacuación de las cenizas que evacua dichas cenizas a un cenicero ubicado debajo del quemador, y un dispositivo de carga del combustible que comprende un pistón que circula en un conducto con un movimiento de vaivén. La caldera también comprende un ventilador montado sobre la parte inferior del chasis del silo de almacenamiento del combustible.
EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es el de proporcionar una caldera para calentamiento preferentemente de agua tal y como se describe en las reivindicaciones.
La caldera de la invención utiliza un combustible de biomasa sólida de tipo granular que comprende un quemador donde se produce la combustión, un dispositivo de carga que suministra el combustible a dicho quemador, un dispositivo de evacuación de inquemados los cuales se generan durante la combustión del combustible y un dispositivo de gestión del flujo de aire. El flujo de aire es necesario para que se produzca, o se reavive, la combustión. La caldera también comprende un dispositivo de control de la combustión que comprende un detector de llama, y un dispositivo de mando que gestiona el dispositivo de carga, el dispositivo de evacuación de inquemados, el dispositivo de gestión del flujo de aire y el dispositivo de control de la combustión.
Un objetivo de la invención es mejorar el rendimiento de la caldera así como ampliar el rango de modulación de potencia. Con la caldera de la invención se consigue ajustar la cantidad de aire y combustible en cada momento para quemar sólo aquello que se necesita sin generar pérdidas de calor innecesarias. Del mismo modo, para cada rango de modulación se optimiza la combustión para no liberar gases nocivos como por ejemplo CO2, CO ó NOX.
Otro objetivo de la invención es garantizar un buen nivel de limpieza de la caldera evacuando para ello de una manera eficaz los inquemados sin que sea preciso que la caldera esté en posición de reposo.
Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La FIG. 1 muestra una vista en perspectiva de una realización de la caldera según la invención.
La FIG. 2 es una vista en corte del quemador de la caldera de la FIG. 1.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se muestra una realización de una caldera 100 para calentamiento preferentemente de agua según la invención que utiliza un combustible de biomasa sólida de tipo granular. La caldera 100 comprende un quemador 3 donde se produce la combustión, un dispositivo de carga que suministra el combustible a dicho quemador 3, un dispositivo de evacuación de inquemados 13 los cuales se generan durante la combustión del combustible y un dispositivo de gestión del flujo de aire. El flujo de aire es necesario para que se produzca, o se reavive, la combustión. La caldera 100 también comprende un dispositivo de control de la combustión que comprende un detector de llama 12, y un dispositivo de mando 8 que controla y gestiona el dispositivo de carga, el dispositivo de evacuación de inquemados 13, el dispositivo de gestión del flujo de aire y el dispositivo de control de la combustión.
Un objetivo de la invención es mejorar el rendimiento de la caldera 100 así como ampliar el rango de modulación de potencia que podría establecerse aproximadamente entre un 10% y aproximadamente el 100%. Con la caldera 100 de la invención se consigue ajustar la cantidad de aire y combustible en cada momento para quemar sólo aquello que se necesita sin generar pérdidas de calor innecesarias, contribuyendo de este modo a que se produzca un ahorro energético importante. Así mismo, para cada rango de modulación se consigue optimizar la combustión para que no se liberen gases nocivos como por ejemplo CO2, CO ó NOX.
Otro objetivo de la invención es garantizar un buen nivel de limpieza de la caldera 100 evacuando para ello de una manera eficaz los inquemados sin que sea preciso que la caldera esté en posición de reposo.
El combustible de biomasa sólida utilizada en la realización de la caldera 100 según la invención comprende cereales, huesos de aceituna, carbón, paja, serrín, etc… pero en la realización preferida el combustible utilizado es pellet de madera.
Tal y como se muestra en la figura 1, la caldera 100 según la invención comprende una cámara de combustión 1 comunicado con un depósito 2 que contiene un fluido, preferentemente agua, a calentar, donde se ubica el quemador 3. También comprende un intercambiador de calor 4 dispuesto de forma preferiblemente vertical. El intercambiador de calor 4 está formado por una pluralidad de tubos por donde circulan los gases calientes generados en el quemador 3, y comunicados con el agua a calentar. El intercambiador de calor 4 comprende, en la parte por donde circulan los gases, deflectores que ralentizan el paso de los humos, permitiendo así una mejora en el intercambio de calor.
En la realización preferida, tal y como se muestra en la figura 2, el quemador 3 comprende un cuerpo de combustión 9, preferentemente de forma cilíndrica, que es donde se produce realmente la combustión y que está fabricado en un material resistente a la oxidación y a las altas temperaturas. La base de dicho cuerpo de combustión 9 es móvil y forma parte del dispositivo de evacuación de inquemados 13.
Dicho dispositivo de evacuación de inquemados 13 se dispone en la parte inferior del quemador 3, tal y como se muestra en la figura 2, y comprende un elemento 16 móvil que es movible entre una posición de avance y una posición de retroceso, siendo apto para retener los inquemados producidos durante la combustión en el cuerpo de combustión 9 y también para empujar dichos inquemados. En la realización preferente el elemento 16 móvil se mueve mediante un sistema de tornillo sinfín aunque no se descartan otros sistemas de transmisión de movimiento. El combustible es introducido por el dispositivo de carga al cuerpo de combustión 9 el cual por efecto de la gravedad cae a la parte inferior del cuerpo de combustión 9 donde se encuentra dicho elemento 16 móvil del dispositivo de evacuación de inquemados 13, reteniendo de este modo el combustible durante la combustión. Al cabo de un tiempo el combustible no consumido se convierte en un residuo inquemado que hay que evacuar del quemador 3 para garantizar el correcto funcionamiento de la caldera. En la realización preferida de la invención dichos inquemados se generan en forma de cenizas. El dispositivo de evacuación de inquemados 13 es automático y es ordenado por el dispositivo de mando 8 a moverse hacia la posición de retroceso. Dicho dispositivo 13 comprende una guía, no mostrada en las figuras, que impide que los inquemados en el curso del retroceso se muevan con el elemento 16 móvil, cayendo dichos inquemados a un canal 18 dispuesto en la parte inferior del quemador 3 tal y como se muestra en la figura 2. Durante el movimiento de avance del elemento 16 móvil, comandado por el dispositivo de mando 8, dicho elemento 16 móvil empuja los inquemados por el canal 18 hasta que éstos son evacuados del quemador 3 a través de una compuerta 19 que se abre y se cierra también comandada por el dispositivo de mando
8. De este modo, y sin ser necesario que la caldera esté en estado de reposo, se consigue una combustión limpia y eficiente debido a que se consigue mantener de forma continuada el cuerpo de combustión 9 en un estado óptimo de limpieza, asegurando así una mejor calidad de la combustión. El elemento 16 móvil forma la base o la parte inferior del cuerpo de combustión 9.
El intercambiador de calor 4 de la caldera 100 de la invención también comprende en la realización preferente, un dispositivo de limpieza automático de cenizas 14 que también es gestionado por el dispositivo de mando 8.
El flujo de aire necesario para la combustión es proporcionado por el dispositivo de gestión del flujo de aire que comprende al menos un motor-ventilador 5 dispuesto en la parte alta de la caldera 100 tal y como se muestra en la figura 1. Dicho aire, proveniente del exterior, es aspirado por dicho motor-ventilador 5 en la caldera 100 a través de entradas de aire 6 que permiten la entrada del aire al quemador 3. Así mismo, el cuerpo de combustión 9 comprende una pluralidad de perforaciones 17 para permitir la entrada de dicho aire al interior del cuerpo de combustión 9.
El dispositivo de carga del combustible de la realización preferente es automático y comprende un dosificador de carga 7, preferentemente en forma de sinfín tal y como se muestra en la figura 2, que deposita el combustible en el interior del cuerpo de combustión 9. El dispositivo de carga también comprende un transportador 15, preferentemente un sinfín motorizado aunque también se podría utilizar una cinta transportadora, que transporta el combustible desde un silo de almacenamiento externo, no mostrado en las figuras, hasta dicho dosificador de carga
7. De este modo, el combustible es administrado de forma automática y dosificada al cuerpo de combustión 9 a través del dosificador de carga 7, el cual deposita el combustible en el interior del cuerpo de combustión 9 para ser quemado de forma dosificada en función de la temperatura deseada para el consumo. La velocidad de combustión está regulada a través del dispositivo de mando 8, que ordena al motor-ventilador 5 aportar más o menos cantidad de aire al quemador 3, y por tanto quema a la velocidad requerida en cada momento. La cantidad de combustible a administrar está también regulada por el mismo dispositivo de mando 8, y que combinada con la velocidad de combustión, ajusta la potencia de la caldera 100 para alcanzar la temperatura del agua requerida en cada momento.
La caldera 100 de la invención también comprende en la realización preferente un dispositivo de seguridad, no mostrado en las figuras, que evita el retroceso de la llama hacia el silo de almacenamiento del combustible.
El quemador 3, tal y como se muestra en la figura 2, también comprende en esta realización un dispositivo de encendido automático 11 que comprende un sistema automático de ignición y que es apto para generar la llama necesaria para que se produzca la combustión.
El dispositivo de control de la combustión también se dispone en el quemador 3. Dicho dispositivo de control comprende un detector de llama 12 que comprende un detector de luminosidad que controla la luminosidad de la llama de combustión. El cuerpo de combustión 9 comprende al menos una ranura 10 (en el ejemplo de la figura 2 el cuerpo de combustión 9 comprende una pluralidad de ranuras 10) apta para que el detector de luminosidad capte la luminosidad de dicha llama. De este modo, es posible controlar la cantidad de la llama, y con ello información suficiente para que el dispositivo de control, regule la aportación adecuada de combustible y aire y evitar así que se generen gases nocivos tales como CO2, CO ó NOX. Las calderas del estado de la técnica controlan la combustión a través de dispositivos de temperatura pero dichos dispositivos no son capaces de evaluar la cantidad de la llama, lo cual es muy importante para evitar que se generen gases nocivos.
El funcionamiento de la caldera 100 parte de la necesidad de obtener agua caliente para uso de calefacción, calentamiento de agua sanitaria o cualquier otro tipo de demanda de agua a temperatura superior a la del ambiente. El usuario puede programar la temperatura deseada a través del dispositivo de mando 8. Si ésta es superior a la temperatura del agua del depósito 2, el dispositivo de mando 8 da orden al dispositivo de carga para que introduzca la cantidad de combustible requerida dentro del cuerpo de combustión 9, y si es preciso arranca el dispositivo de encendido automático 11. El dispositivo de mando 8 detecta la existencia de llama y la calidad de ésta a través del dispositivo de control de combustión, y a partir de ese momento, gestiona la velocidad del motor-ventilador 5 del dispositivo de gestión del flujo de aire y del motor del dosificador de carga 7 del dispositivo de carga, hasta conseguir quemar de forma óptima la cantidad de combustible necesaria, hasta conseguir la temperatura de agua programada. Este proceso se repite indefinidamente, mientras haya demanda de agua caliente. El dispositivo de mando 8 de la caldera es capaz de detectar la necesidad de limpieza del cuerpo de combustión 9, y del intercambiador de calor 4, activando si es preciso el dispositivo de evacuación de inquemados 13 del cuerpo de combustión 9, y el dispositivo de limpieza automático de cenizas 14 del intercambiador de calor 4.
El dispositivo de mando 8 de la caldera 100 es un procesador que gestiona los dispositivos eléctricos y mecánicos de la caldera 100. Dicho dispositivo de mando 8 está conectado a los distintos sensores de las distintas funciones necesarias para el correcto funcionamiento de la caldera 100, actuando como un único conjunto perfectamente cohesionado. Desde él se controla el suministro del combustible, la velocidad de combustión, la limpieza del intercambiador de calor 4, la limpieza del quemador 3, además de todos los sistemas de seguridad incorporados en la caldera 100 (temperatura agua, presión de primario, anti-retorno de llama, calidad de la llama, temperatura de humos, etc.).
Claims (15)
- REIVINDICACIONES1.- Caldera para calentamiento preferentemente de agua que utiliza un combustible de biomasa sólida de tipo granular que comprende un quemador (3) donde se produce la combustión de la caldera (100), un dispositivo de carga de dicho combustible, un dispositivo de evacuación de inquemados (13) donde dichos inquemados son generados en el quemador (3) durante la combustión, un dispositivo de gestión del flujo de aire, donde dicho flujo de aire es necesario para que se produzca o se reavive la combustión, y un dispositivo de mando (8) que controla y gestiona el dispositivo de carga, el dispositivo de evacuación de inquemados (13) y el dispositivo de gestión del flujo de aire, caracterizada porque la caldera también comprende un dispositivo de control de la combustión que comprende un detector de llama (12) que es controlado y gestionado por el dispositivo de mando (8).
- 2.- Caldera según la reivindicación 1, caracterizada porque dicho detector de llama (12) es un detector de luminosidad.
- 3.- Caldera según la reivindicación 2, caracterizada porque el quemador (3) comprende un cuerpo de combustión (9), preferentemente cilíndrico, donde se produce la combustión.
- 4.- Caldera según la reivindicación 3, caracterizada porque dicho cuerpo de combustión (9) comprende al menos una ranura (10) que permite que el detector de luminosidad capte la luminosidad de la llama de combustión.
- 5.- Caldera según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizada porque la base del cuerpo de combustión (9) es móvil y forma parte del dispositivo de evacuación de inquemados (13).
- 6.- Caldera según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque el cuerpo de combustión (9) comprende una pluralidad de perforaciones (17) para permitir la entrada de aire.
- 7.- Caldera según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque el dispositivo de evacuación de inquemados (13) comprende un elemento (16) móvil que es movible entre una posición de avance y una posición de retroceso y que es apto para retener los inquemados producidos durante la combustión en el cuerpo de combustión(9) y también para empujar dichos inquemados.
- 8.- Caldera según la reivindicación 7, caracterizada porque dicho elemento (16) forma la base del cuerpo de combustión (9).
- 9.- Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de evacuación de inquemados (13) es automático.
- 10.- Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de gestión del flujo de aire comprende al menos un motor-ventilador (5) dispuesto en la parte alta de la caldera (100).
- 11.- Caldera según la reivindicación 10, caracterizada porque el dispositivo de gestión del flujo de aire también comprende entradas de aire (6) que permiten la entrada de aire al quemador (3).
- 12.- Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de carga del combustible es automático.
- 13.- Caldera según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 12, caracterizada porque dicho dispositivo de carga comprende un dosificador de carga (7), preferentemente en forma de sinfín, que deposita el combustible en el interior del cuerpo de combustión (9) de forma dosificada.
- 14.- Caldera según la reivindicación 13, caracterizada porque dicho dispositivo de carga también comprende un transportador (15), preferentemente en forma de sinfín, que transporta el combustible desde un silo de almacenamiento externo hasta el dosificador de carga (7).
- 15.- Caldera según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el combustible de biomasa sólida de tipo granular comprende cereales, huesos de aceituna o pellets de madera.Fig. 1Fig. 2
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