ES2207474T3 - Dispositivo de mezcla de un gas secundario en un gas principal. - Google Patents
Dispositivo de mezcla de un gas secundario en un gas principal.Info
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Abstract
Procedimiento para mezclar un gas secundario con un gas principal, con la ayuda de inyectores, que comprende las etapas siguientes: - se forma una corriente principal de dicho gas principal; - se regula el caudal total de gas secundario a inyectar en función de un valor de consigna; - se inyecta en una zona de inyección de la indicada corriente principal, extendiéndose la indicada zona de inyección según la dirección del eje de la mencionada corriente principal, el indicado caudal total de gas secundario con la ayuda de una pluralidad de inyectores dispuestos en la mencionada zona de inyección para formar una pluralidad de chorros de gas secundario, teniendo cada inyector una gama de caudales óptima; y - se reparte el indicado gas secundario entre al menos una parte de los indicados inyectores de tal forma que cada inyector alimentado funcione en su gama de caudales óptima.
Description
Dispositivo de mezcla de un gas secundario en un
gas principal.
La presente invención tiene por objeto un
dispositivo y un procedimiento de mezcla de un gas industrial en un
gas principal.
De forma más precisa, la invención se refiere a
un dispositivo y a un procedimiento que permiten mezclar en
proporciones adaptables y con una gran homogeneidad una mezcla de
un gas secundario principalmente industrial en un gas principal
particularmente industrial.
En la presente invención, por gas secundario o
gas primario, es preciso entender no solamente un gas puro sino
igualmente una premezcla de gas por ejemplo de aire. Además, en los
ejemplos citados, los caudales indicados deben entenderse en las
condiciones normales de temperatura y de presión.
Las operaciones de mezcla se realizan lo más a
menudo con la ayuda de mezcladores estáticos que, con la ayuda de
una unidad, crean una pérdida de carga que provoca la mezcla. Estos
mezcladores son muy eficaces pero igualmente muy voluminosos. No
pueden fácilmente acoplarse a instalaciones ya existentes como es
el caso de los aparatos de desestrangulamiento. Además, pueden
constituir un riesgo de taponado y de atrapado de partículas. La
presencia de partículas de catalizadores sobre el soporte metálico
de mezcladores estáticos ha sido ya origen de accidentes y de
explosiones por ejemplo en la fabricación de ácido nítrico.
Cuando la voluminosidad del mezclador debe
limitarse sin que se desee por ello sacrificar el rendimiento de
mezcla, se utilizan mezcladores de chorro. Esta técnica se describe
particularmente en la solicitud de patente europea 0 474.524. La
misma se utiliza para operaciones de sobreoxigenación en los FCC,
las oxidaciones catalíticas o en hornos (en la metalurgia o en las
industrias del vidrio o del cemento). Este método muy eficaz está
limitado en las cantidades de gas que es posible mezclar y en su
flexibilidad. En efecto, la relación entre el caudal inyectado o
caudal secundario y el caudal principal está generalmente limitado
entre el 10 y el 15%. Es imposible asegurar condiciones de mezcla
óptimas más allá de una variación de \pm 20% alrededor del caudal
inyectado nominal que corresponde a la definición del mezclador
para un caudal de gas primario constante. Concebido como un útil de
desestrangulamiento, es adecuado perfectamente para las operaciones
continuas pero se muestra inadecuado cuando la incertitud sobre el
caudal final inyectado es grande. El mismo mezclador por ejemplo no
puede mezclar eficazmente de 200 a 1200 m^{3}/h, o sea un caudal
inyectado que pueda variar de 1 a 6, como ello puede ser deseable
para unidades dopadas con oxígeno y la colocación de varios
inyectores sucesivos se vuelve costosa y de una realización
difícil. El cambio de marcha si perdura, debe acompañarse de un
cambio de inyectores.
Basados en un principio similar de chorros pero
coaxiales, numerosos mezcladores denominados de tipo
"rastrillo" existen para inyectar un gas combustible en el
aire o un oxidante para limitar el riesgo de encendido (o
viceversa). Estos inyectores se basan en el principio de múltiples
pequeños chorros coaxiales con la corriente principal. Al limitar
el volumen de gas, se limita el volumen potencialmente inflamable y
la velocidad relativamente elevada de inyección del comburente (o
combustible) no asegura en principio ni el enganche de la llama, ni
un retorno de llama al
inyector.
inyector.
Este tipo de inyector se encuentra en el
procedimiento de síntesis de óxido de etileno (inyección de
oxígeno) o de anhídrido maléico (inyección de butano) entre otros.
Estos mezcladores son poco flexibles y voluminosos (presencia de
una largo haz importante de pequeños tubos) y no utilizan el
carácter turbulento de los mezcladores de chorro transversal. Como
los chorros son coaxiales, la mezcla es predominantemente
difusional, lo cual penaliza los rendimientos de mezclas.
Algunos aparatos incluyen igualmente un control
de la velocidad de los gases inyectados para permitir mantener
estas características de seguridad incluso en régimen variable o no
estacionario. La modificación mecánica del grado de apertura de los
orificios en el punto de inyección no se puede realizar fácilmente
y necesita una gran atención en lo que respecta al mecanismo de
obturación que debe operar en una atmósfera a veces difícil
(oxígeno, gases reactivos) donde es mejor limitar los puntos
calientes debidos a los roces repetidos o a los desgastes
mecánicos.
Algunos otros aparatos incluyen igualmente medios
para asegurar un contenido constante de uno de los compuestos de
una mezcla.
Algunos aparatos incluyen también medios para
asegurar la constancia de uno de los constituyentes que se
encontrará presente río abajo del mezclador, por ejemplo un
producto o el excedente de un reactivo a la salida de un reactor
montado río abajo del mezclador.
Un aparato para inyectar un gas secundario en un
corriente principal de un gas principal se describe en el documento
US-A-4.521.117.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de mezcla de gas y un mezclador de
gas que reagrupan las ventajas de flexibilidad y de rendimiento de
los mezcladores estáticos con la baja voluminosidad y las
características de seguridad y de rendimiento de los mezcladores de
chorros transversales.
Para conseguir este fin, según la invención, el
procedimiento de mezcla de un gas secundario en un gas principal
comprende las etapas siguientes:
- -
- se forma una corriente principal de dicho gas principal;
- -
- se regula el caudal total de gas secundario a inyectar en función de un valor de consigna;
- -
- se inyecta en una zona de inyección de la indicada corriente principal, extendiéndose la indicada zona de inyección según la dirección del eje de la mencionada corriente principal, el indicado caudal total de gas secundario con la ayuda de una pluralidad de inyectores dispuestos en la mencionada zona de inyección para formar una pluralidad de chorros de gas secundario, teniendo cada inyector una gama de caudales óptima; y
- -
- se reparte el indicado gas secundario entre al menos una parte de los indicados inyectores de tal forma que cada inyector alimentado funcione en su gama de caudales óptima.
Se comprende que, gracias a las disposiciones de
la invención, la homogeneidad de la mezcla está asegurada debido a
la multiplicidad de inyectores y debido a que estos inyectores
están controlados para funcionar en su gama de caudales óptima. Se
comprende igualmente que, debido a la multiplicidad de estos
inyectores, se puede controlar un caudal de gas secundario que se
extiende en una gama importante sin degradar la calidad de la
mezcla.
Por gama de caudales óptima, es preciso entender
el conjunto de caudales para los cuales el chorro de gas
secundario se mezclará de forma óptima con un caudal de gas
principal dado. Esta gama puede expresarse mediante un intervalo de
relaciones características de energía cinética volúmica.
Hay que observar que estas condiciones dinámicas
va en función de la naturaleza de los gases (densidad, masa
volúmica, masa molar, viscosidad...) de la presión y de la
temperatura operativa y/o de suministro.
Según un modo preferido de realización del
procedimiento, para poder mezclar con el gas principal un caudal D
de gas secundario comprendido entre 2 d_{1}, siendo dl el valor
mínimo de la gama de caudales óptima de los inyectores, y Nd_{2},
siendo d_{2} el valor máximo de la gama de caudales óptima de los
inyectores, se determina el número máximo N1 de inyectores a
alimentar de la forma siguiente:
- -
- se divide en el conjunto de números enteros, el caudal D entre d_{1}, lo cual proporciona un cociente entero k y un resto r,
- -
- se compara el cociente k con el número N de inyectores
si k \geq N entonces N1 = N
si k < N entonces N1 = k
y porque el caudal de cada uno de los N1
inyectores es igual a D/N1.
Se comprende que realizando este procedimiento,
es decir este programa de control del caudal de cada inyector, se
puede obtener una mezcla en condiciones óptimas de un caudal de gas
secundario que se extiende en una gama muy importante y que varía
de forma continua dentro de esta gama.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
dispositivo de mezclado que comprende:
- -
- un conducto (10) de traída del gas principal, comprendiendo el indicado conducto una zona de inyección;
- -
- N (N \geq 2) inyectores (12) de gas secundario cuyas aberturas desembocan en la zona de inyección del mencionado conducto teniendo cada inyector una gama de caudales óptima; y
- medios para repartir el caudal total de gas
secundario entre al menos algunos de los indicados inyectores para
que cada inyector sea alimentado con un caudal nulo o con un caudal
comprendido dentro de la gama de caudales óptima de dicho
inyector.
Según un primer modo de realización, el eje de al
menos algunos inyectores forma, en la sección recta del conducto
que contiene las aberturas de los inyectores, un ángulo a
comprendido entre 10 y 70 grados, de preferencia entre 25 y 45
grados, con relación a la normal a la pared del conducto.
Se comprende que gracias a esta disposición, por
una lado la componente tangencial de cada chorro de gas
secundario, induce un movimiento turbulento que favorece la mezcla,
por otro lado la angulación de los chorros permite evitar la
coalescencia de los chorros entre sí en el centro de la
canalización.
Según otro modo de realización, el dispositivo de
mezcla está equipado con un obstáculo que está dispuesto en la
zona de mezcla del conducto según el eje longitudinal de éste y más
aún preferentemente el obstáculo está conectado con el conducto
propiamente dicho por unos medios de fijación que son aptos para
crear una perturbación del flujo de gas principal.
En este caso, no es necesario que los chorros
producidos por los inyectores presenten una angulación con relación
a la normal en la pared del conducto ya que, debido a la presencia
del obstáculo, los problemas de coalescencia no se presentan.
Oras características y ventajas de la invención
aparecerán mejor con la lectura de la descripción que sigue de
varios modos de realización de la invención dados a título de
ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a las figuras
adjuntas en las cuales:
La figura la es una vista en sección transversal
de un primer modo de realización del mezclador;
La figura 1b es una vista en sección longitudinal
de un mezclador del tipo representado en la figura 1a;
La figura 2 muestra el conjunto del dispositivo
de mezcla que incluye sus medios de control;
La figura 3 muestra un primer modo de realización
de un inyector;
La figura 4 muestra un segundo modo de
realización de un inyector;
La figura 5a muestra en sección transversal un
segundo modo de realización del dispositivo de mezcla;
La figura 5b muestra en sección longitudinal un
dispositivo de mezcla del tipo representado en la figura 5a;
La figura 6 muestra un primer modo de realización
del conjunto de control del mezclador;
La figura 7 muestra un segundo modo de
realización del conjunto de control del mezclador; y
La figura 8 es una vista esquemática que ilustra
un modo de control preferido de los diferentes inyectores.
Haciendo referencia primeramente a las figuras 1
y 2, se describirá un primer modo de realización del dispositivo
de mezcla y el procedimiento puesto en práctica por este
dispositivo.
En las figuras 1a y 1b, se ha representado un
conducto cilíndrico 10 por el cual circula el caudal de gas
principal A. El conducto 10 define una longitud de mezcla o zona de
mezclado L. En la pared interna 10a del conducto desembocan
inyectores tales como 12 que se describirán con más detalle
ulteriormente. Según este modo de realización, los inyectores están
todos dispuestos en una misma sección recta del conducto. En otros
modos de realización, los inyectores podrían desplazarse, según el
eje del conducto, permaneciendo dentro de una zona de inyección
cuya longitud es muy inferior a la longitud de mezclado. La
longitud de mezclado puede ser igual a 2, 3 ó 4 veces el diámetro
del conducto. En este modo de realización, los inyectores 12 están
dispuestos regularmente sobre la periferia del conducto. Según una
característica de este modo de realización, los ejes x, x' de los
inyectores forman, en proyección sobre un plano de sección recta
del conducto 10, un ángulo a con la normal N en la pared interna
del conducto. El ángulo a está comprendido entre 10 y 70
grados y de preferencia entre 25 y 45 grados. Estos inyectores como
se explicará ulteriormente sirven para la alimentación del conducto
con el gas secundario. Se comprende que cuando los ejes de los
inyectores presentan la angulación a, los chorros de gas
secundario inducen un movimiento turbulento que favorece la mezcla
del gas secundario con el flujo de gas primario A.
Además, la dirección del eje xx' de cada chorro
está bien sea contenida en el plano transversal del conducto que
contiene los orificios de salida de los inyectores, o bien dirigida
río arriba del conducto con relación a este plano formando un
ángulo b con éste (ver figura 1B) con el fin de reducir la longitud
de mezclado.
En la figura 2, se ha representado la porción de
conducto 10 por la cual circula el flujo de gas principal A y se ha
representado igualmente de forma esquemática los inyectores 12. En
esta figura, se ha representado igualmente un conjunto de válvulas
14, estando este conjunto de válvulas 14 como se aplicará
ulteriormente constituido por válvulas accionables automática o
manualmente para interrumpir la alimentación de uno de los
inyectores 12 o para alimentar algunos de estos o todos los
inyectores con un caudal determinado. En esta figura, se ha
representado esquemáticamente el conducto principal 16 de
alimentación de gas secundario B, repartiéndose el gas secundario a
cada inyector a través del conjunto 14. En una versión automatizada
del dispositivo de mezcla, se ha representado igualmente un sensor
de caudal 18 para medir el caudal de gas principal en el conducto
10 así como un conjunto de control 20 del dispositivo de válvulas
14. El conjunto de control 20 está igualmente conectado con una
interfaz de entrada de informaciones 22, por ejemplo un teclado, que
permitirá introducir en el conjunto 20, particularmente el
porcentaje de gas secundario en la mezcla final. El conjunto de
control 20 está asociado con una memoria 24 en la cual se almacenan
particularmente tablas de control que indican los inyectores a
alimentar para obtener un porcentaje de gas secundario dado así
como el caudal que debe aplicarse a los inyectores alimentados. Los
circuitos del conjunto de control 20, a partir de la información
de porcentaje de gas secundario y de la información de caudal de
gas principal, calculan el caudal de gas secundario y determinan a
partir de las tablas contenidas en la memoria 24 los inyectores que
deben alimentarse por mediación del dispositivo de válvulas 14,
así como el caudal común que debe recibir cada uno de los
inyectores alimentados.
El caudal total de gas secundario puede ser
controlado igualmente a partir de un valor de consigna que puede no
ser el porcentaje de gas secundario en el gas principal. Este valor
de consigna puede por ejemplo deducirse de una medición realizada
en operaciones efectuadas río abajo del mezclador. En este caso, la
relación de la mezcla producida por el mezclador no es fija, sino
que depende de una medición realizada río abajo del mezclador.
Haciendo referencia ahora a la figura 6, se
describirá un primer modo de realización del conjunto de válvulas
14. En esta figura, se ha representado la canalización de traída
del gas secundario 16, así como los diferentes inyectores 12. La
canalización de traída 16 se divide en tantos conductos de
alimentación unitarios 30 como inyectores 12 existan. En cada
conducto 30 está montada una válvula accionable 32. En una versión
automatizada, las válvulas son controladas por el conjunto de
control 20 como se ha explicado anteriormente. Las válvulas 32 son
controladas bien sea completamente abiertas o cerradas, o con una
apertura intermediaria correspondiente a un caudal dentro de la
gama de caudales óptima del inyector. Este caudal óptimo depende de
las características del inyector, de las dimensiones del conducto y
del caudal de gas principal con el fin de obtener para el chorro
producido por el inyector una energía óptima. En otras palabras ya
esté la válvula 32 cerrada, o la válvula 32 controlada para el
caudal correspondiente al porcentaje de gas secundario inyectar.
Además, todas las válvulas abiertas se regulan para proporcionar un
mismo caudal de alimentación de los inyectores 12
correspondientes.
En la figura 7, se ha representado un segundo
modo de realización del conjunto de válvulas 14. Este comprende
una válvula de regulación principal 40 sobre el conducto general de
alimentación de gas secundario 16. Las canalizaciones unitarias 30
están todas equipadas con una válvula 32 de control todo abierto o
cerrado. El conjunto de control 20 controla las válvulas 32 todo
abierto o todo cerrado como ya se ha indicado. Además, este
conjunto controla la válvula general 40 de tal forma que
proporcione el caudal D total de gas secundario. Este caudal se
reparte por las diferentes canalizaciones 30 asociadas con las
válvulas unitarias 32 abiertas.
En las figuras 3 y 4, se han representado dos
modos de realización de los inyectores. Según el modo de
realización de la figura 3, el inyector consiste en un orificio
calibrado 50 mecanizado en la pared 52 del conducto 10. Este
orificio calibrado se prolonga por un manguito 54 de conexión con
el conducto 30 de alimentación. En este caso, la apertura del
inyector desemboca en la superficie interna 10a del conducto.
En el caso del modo de realización de la figura
4, el inyector está constituido por un elemento tubular 56
acoplado en un orificio calibrado 58 de la pared 52 del conducto
10. En este caso, la abertura del inyector 56a puede sobresalir
fuera de la pared interna 10a del conducto 10.
Otro modo de realización de los inyectores
consiste en prever, en el interior del conducto 10, un conducto
tórico cerrado, cuya pared está perforada por orificios que
constituyen los inyectores. El conducto está dividido por tabiques
radiales en tantos volúmenes internos como inyectores existan.
Cada volumen interno es alimentado
individualmente. En las figuras 1a a 5a, es esta solución la que se
representa.
En las figuras 5a y 5b, se ha representado un
segundo modo de realización del dispositivo de mezcla de gas. Este
utiliza el tercer modo de realización de los inyectores.
En la zona de inyección, el conducto 10 comprende
una doble pared 60 que define un espacio anular 61. Los conductos
de alimentación 30 desembocan en el espacio anular 61. Unos
tabiques radiales 63 dividen el espacio anular 61 en varios
volúmenes de inyección 65, siendo cada volumen 65 alimentado por un
conducto 30. La pared interna 10 está perforada con orificio 67 que
constituyen los inyectores. De preferencia, existe un orificio 67
por volumen 65. Sin embargo, en algunos casos, es posible prever
varios inyectores alimentados por el mismo volumen 65. Este será el
caso si dos inyectores deben siempre suministrar el mismo
caudal.
Los inyectores 67 pueden todos estar colocados en
una misma sección recta del conducto 10. Es la situación
representada en las figuras 5a y 5b. Resulta igualmente posible
desplazar los inyectores 67 según el eje XX' del conducto 10. Se
tiene entonces una zona de inyección del gas secundario, debiendo
tener esta zona de inyección una longitud inferior a la de la zona
de mezclado tal como se ha definido anteriormente.
En este modo de realización se ha encontrado
además en la zona de mezclado L un obstáculo central 62, por
ejemplo de forma general cilíndrica (cilíndrica, cónica,
troncocónica, etc), que se coloca según el eje X, X' del conducto
10. De preferencia, el diámetro equivalente del obstáculo está
comprendido entre un 10 y un 30% del conducto 10. El obstáculo 62
se sujeta por una estructura radiante 64 que constituye así un
elemento perturbador del caudal de gas principal en el conducto 10.
En este caso, no es necesario que los ejes de los inyectores 12
estén inclinados. En efecto, la presencia de un obstáculo disminuye
el riesgo de coalescencia de los chorros, en particular de los
chorros en oposición.
Según la invención, se puede optimizar el control
de los diferentes inyectores con el fin de hacer la mezcla lo más
homogénea posible, en el caso en que se desee tener un caudal
continuamente variable entre 2d1 y Nd2, siendo d1 el límite
inferior de caudal de la gama de caudales óptima, siendo d2 el
caudal máximo de esta misma gama y N el número total de
inyectores.
El número máximo de inyectores a alimentar se
determina de la forma siguiente:
Si D es el caudal total de gas secundario, se
divide, entre el conjunto de enteros, D entre d1, lo cual
proporciona un cociente k y un resto r.
Si k \geq N, el número de inyectores a
alimentar N1 es igual a N y el caudal de cada inyector es D/N.
Si k < N, el número N1 de inyectores a
alimentar es igual a k y el caudal de cada inyector es igual a
D/N.
Si se desea mejorar también la homogeneidad de la
mezcla, imponiendo por ejemplo que los inyectores alimentados
estén diametralmente opuestos dos a dos, es preciso primeramente
elegir un N par y desplazar angularmente los inyectores de forma
regular (360/N grados).
Se añade la condición de que N-N1
es divisible por N1 o que N1 sea divisible por
N-N1.
Se elige entonces que N1 = k si
N-k es divisible por k o si k es divisible por
N-k.
En caso contrario, se elige para N1 el número
inmediatamente inferior a k que cumple con esta condición.
El modo de realización del dispositivo de mezcla
y de realización del procedimiento de mezcla descrito
anteriormente, sea cual fuere su modo de realización, permite en
particular en una amplia gama de caudal de gas secundario obtener
de forma continua todos los caudales intermediarios asegurando una
mezcla homogénea del gas secundario en gas primario.
La disposición óptima para que la mezcla sea
homogénea es a buen seguro que los inyectores alimentados estén
angular y regularmente repartidos por toda la gama de caudal. Para
inyectores angular y regularmente repartidos, eso impone que N sea
divisible por N1. Según las diferentes condiciones de utilización,
una condición de este tipo puede cumplirse solo para una gama de
caudal de gas secundario.
La figura 8 ilustra una disposición de los
inyectores que permite una simetría completa de los inyectores
alimentados sea cual fuere el caudal considerado. En la figura 8,
se han marcado por los números de 1 a 16 las posiciones de los
diferentes inyectores. Los inyectores marcados por los números 1 a
12 están desplazados angularmente por un ángulo en el centro de 30
grados. Los inyectores numerados 13 a 16 están desplazados los unos
de los otros con un ángulo en el centro de 90 grados. Además, cada
inyector de la segunda serie estaría equidistante de dos inyectores
que lo rodean de la primera serie. Un modo de realización posible
es prever que el inyector 13 esté desplazado 15 grados con relación
al inyector 2, que el inyector 14 esté desplazado 15 grados con
relación al inyector 5 que el inyector 15 esté desplazado 15 grados
con relación al inyector 8 y por último que el inyector 16 esté
desplazado 15 grados con relación al inyector 11.
La tabla I ilustra un ejemplo de aplicación del
mezclador definido anteriormente.
En la tabla I, se ha representado para las
diferentes gamas de caudal comprendidas entre 160 y 1 440 m^{3}/h
en la columna de la izquierda el caudal total proporcionado por los
inyectores, en la columna intermedia el número de inyectores
alimentados y en la columna de la derecha el número de inyectores
efectivamente alimentados y tal como se han indicado en la figura
8.
| Caudal Total | Orificios Activos N1 | No. de Orificios Activos |
| 160-240 | 2 | 1,7 |
| 240-360 | 3 | 1,5,9 |
| 320-480 | 4 | 1,4,7,10 |
| 480-720 | 6 | 1,3,5,7,9,11 |
| 640-960 | 8 | 1,13,4,14,7,15,10,16 |
| 960-1440 | 12 | 1 a 12 |
Se aprecia que se puede así modificar de forma
continua el caudal de gas secundario entre 160 m^{3}/h y 1440
m^{3}/h asegurando que cada inyector sea alimentado dentro de su
gama de funcionamiento óptima, es decir en el caso considerado
entre 80 m^{3}/h y 120 m^{3}/h.
Se comprende que en este caso, la memoria 24
asociada con el conjunto de control 20 de las válvulas contiene la
tabla I. Cuando la ayuda del dispositivo de interfaz 22, se
introduce el porcentaje de gas secundario a inyectar, el conjunto
20 a partir de la información de caudal de gas primario determina
el caudal total de gas secundario necesario y en función de la
posición de este caudal con relación a las diferentes gamas de la
tabla I determina las válvulas que debe abrirse y el caudal
unitario en cada una de estas válvulas.
El modo de realización ilustrado por la figura 8
corresponde a una realización óptima que permite, coro ya se ha
indicado, un caudal nominal de gas secundario que puede modificar
de forma continua con un factor de 1 a 6. Se entiende que en el
caso en que los caudales de gas secundario no tengan necesidad de
variar de forma continua sino solamente alrededor de valores
discretos, es a buen seguro posible reducir el número de
inyectores. Sin embargo, en este caso, el modo de alimentación de
inyectores es siempre el mismo, es decir ya sea que un inyector no
se alimente, o que se alimente con un caudal comprendido dentro de
su gama de funcionamiento óptima. Se comprende que gracias a estas
disposiciones, se obtenga efectivamente una mezcla homogénea del
gas secundario en el gas primaria debido por una parte a que los
inyectores están regularmente repartidos por la periferia del
conducto del mezclador y que por otra parte, cada inyector funciona
dentro de su gama de funcionamiento óptima.
En el ejemplo de realización del procedimiento
descrito anteriormente, todos los inyectores tienen la misma gama
de caudales óptima. En algunos casos podría no ser así. Ello podrá
producirse si todos los inyectores no tienen las mismas
dimensiones. Esto se producirá Igualmente si las características
del gas suministrado por los inyectores no son las mismas. Estas
diferencias pueden residir en la naturaleza del gas inyectado que
puede no ser el mismo para todos los inyectores. También pueden
deberse a las características de temperatura o de presión del gas
inyectado si este gas se proporciona a partir de diferentes
fuentes.
Claims (25)
1. Procedimiento para mezclar un gas secundario
con un gas principal, con la ayuda de inyectores, que comprende
las etapas siguientes:
- -
- se forma una corriente principal de dicho gas principal;
- -
- se regula el caudal total de gas secundario a inyectar en función de un valor de consigna;
- -
- se inyecta en una zona de inyección de la indicada corriente principal, extendiéndose la indicada zona de inyección según la dirección del eje de la mencionada corriente principal, el indicado caudal total de gas secundario con la ayuda de una pluralidad de inyectores dispuestos en la mencionada zona de inyección para formar una pluralidad de chorros de gas secundario, teniendo cada inyector una gama de caudales óptima; y
- -
- se reparte el indicado gas secundario entre al menos una parte de los indicados inyectores de tal forma que cada inyector alimentado funcione en su gama de caudales óptima.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque cada inyector tiene la misma gama de
caudales óptima.
3. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los indicados
inyectores están todos sensiblemente dispuestos en un mismo plano
ortogonal al eje de la indicada corriente principal.
4. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el eje de al
menos algunos inyectores (12) forma, en la sección recta de la
corriente de gas principal que contiene las aberturas de los
inyectores, un ángulo a comprendido entre 10 y 70 grados con
la normal en la pared del conducto.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el indicado ángulo a está
comprendido entre 25 y 45 grados.
6. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se coloca, además, un obstáculo en la
zona de mezcla de la indicada corriente de gas principal según el
eje longitudinal de la indicada corriente.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque se crea una perturbación de la
corriente de gas principal en la zona que contiene el indicado
obstáculo.
8. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, para poder mezclar con el gas principal un
caudal D de gas secundario comprendido entre 2 d_{1}, siendo
d_{1} el valor mínimo de la gama de caudales óptima de los
inyectores, y Nd_{2}, siendo d_{2} el valor máximo de la gama
de caudales óptima de los inyectores, caracterizado porque
se determina el número máximo N1 de inyectores a alimentar de la
forma siguiente:
- -
- se divide en el conjunto de números enteros, el caudal D entre d_{1}, lo cual proporciona un cociente entero k y un resto r,
- -
- se compara el cociente k con el número N de inyectores
si k \geq N entonces N1 = N
si k < N entonces N1 = k
y porque el caudal de cada uno de los Nl
inyectores es igual a D/N1.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el
cual los N inyectores están angular y regularmente repartidos,
caracterizado porque, para determinar el número N1 de
inyectores alimentados, se añade la condición de que
N - N1 sea divisible por N1 o que N1 sea divisible por N - N1, de tal forma que los inyectores alimentados estén diametralmente opuestos dos a dos,
N - N1 sea divisible por N1 o que N1 sea divisible por N - N1, de tal forma que los inyectores alimentados estén diametralmente opuestos dos a dos,
y se elige para N1 el número k si N - k es
divisible por k o si k es divisible por N - k
en caso contrario, se elige para N1 el número
entero inmediatamente inferior a k que cumpla con esta
condición.
10. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque los inyectores están angular y
regularmente repartidos y porque se elige N1 de tal forma que N sea
divisible por N1.
11. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque se elige el número de inyectores N
igual a 16, porque se reparten 12 de los 16 inyectores regularmente
con una diferencia angular igual a 30 grados y porque se reparten
los otros 4 inyectores a 90 grados los unos de los otros de tal
forma que cada uno de los cuatro inyectores se encuentre a igual
distancia angular de dos de los doce primeros inyectores, mediante
lo cual los inyectores están angular y regularmente
distribuidos.
12. Dispositivo de mezclado de un gas secundario
en un gas principal que comprende:
- -
- un conducto (10) de traída del gas principal, comprendiendo el indicado conducto una zona de inyección;
- -
- N (N \geq 2) inyectores (12) de gas secundario cuyas aberturas desembocan en la zona de inyección del indicado conducto teniendo cada inyector una gama de caudales óptima; y
- -
- medios para repartir el caudal total de gas secundario entre al menos algunos de los indicados inyectores para que cada inyector sea alimentado con un caudal nulo o con un caudal comprendido en su gama de caudales óptima de dicho inyector.
13. Dispositivo de mezcla según la reivindicación
12, caracterizado porque todos los inyectores tienen sus
aberturas que desembocan sensiblemente en una misma sección recta
del conducto.
14. Dispositivo de mezcla según una cualquiera de
las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado porque todos
los inyectores tienen la misma gama de caudales óptima.
15. Dispositivo de mezcla según una cualquiera de
las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque los
medios de reparto comprenden:
- medios de válvula (14) para controlar el caudal
de gas secundario en los indicados inyectores; y
- medios de control (20) para controlar los
indicados medios de válvula (14) para que cada inyector sea
alimentado con un caudal nulo o con un caudal común para todos los
inyectores alimentados, estando comprendido el indicado caudal
común dentro de la gama de caudales óptima.
16. Dispositivo de mezcla según una cualquiera de
las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque el eje
de al menos algunos de los inyectores (12) forma, en la sección
recta del conducto que contiene las aberturas de los inyectores, un
ángulo a comprendido entre 10 y 70 grados con la normal en la pared
del conducto.
17. Dispositivo de mezcla según la reivindicación
16, caracterizado porque el indicado ángulo a está
comprendido entre 25 y 45 grados.
18. Dispositivo de mezcla según una cualquiera de
las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque
comprende, además, un obstáculo (62) situado en la zona de mezcla
del indicado conducto (10) según el eje longitudinal del indicado
conducto.
19. Dispositivo de mezcla según la reivindicación
18, caracterizado porque comprende, además, medios de
fijación (64) de dicho obstáculo (62) al conducto, aptos para crear
una perturbación del flujo de gas principal.
20. Dispositivo de mezcla según una cualquiera de
las reivindicaciones 18 y 19, caracterizado porque los ejes
de los inyectores (12) son sensiblemente normales a la pared en el
plano de sección recta que contienen las aberturas de los
inyectores.
21. Dispositivo de mezcla según una cualquiera de
las reivindicaciones 16 a 20, caracterizado porque los ejes
de los inyectores (12) se encuentran en el plano de sección recta
que contiene las aberturas de los inyectores o dirigidos hacia la
parte río arriba del indicado conducto con relación al mencionado
plano.
22. Dispositivo de mezcla según la reivindicación
15, caracterizado porque los indicados medios de válvula
(14) comprenden N válvulas (32) accionables para todo o nada,
estando cada válvula asociada con un inyector y una válvula
principal (40) apta para regular el caudal de alimentación total de
las indicadas válvulas en N' veces un caudal comprendido en la
indicada gama de caudales óptima, siendo N' el número de válvulas
sin cerrar.
23. Dispositivo de mezcla según la reivindicación
15, caracterizado porque los indicados medios de válvula
(14) comprenden N válvulas (32), estando cada válvula asociada con
un inyector (12), siendo cada válvula accionable para dejar pasar
un caudal nulo o un caudal comprendido en la indicada gama.
24. Dispositivo de mezcla según una cualquiera ce
las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque
comprende N-1 inyectores (12) cuyo eje forma el
mencionado ángulo a con la normal en la pared del conducto y
un inyector cuyo eje es normal a la pared del conducto.
25. Dispositivo de mezcla según una cualquiera de
las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque el
número N de inyectores (12) es igual a 16, y porque 12 de los 16
inyectores están angular y regularmente repartidos por la periferia
del conducto con una separación angular igual a 30 grados y porque
los otros cuatro inyectores están regular y angularmente repartidos
con una separación angular igual a 90 grados de tal forma que cada
uno de los cuatro inyectores se encuentre a igual distancia angular
de dos de los doce primeros inyectores.
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