ES2216257T3 - Quemador con pulverizacion de combustible y procedimiento de combustion que utiliza tal quemador. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO DE COMBUSTION, PARTICULARMENTE PARA LA FUSION DEL VIDRIO, EN EL QUE LA ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE ESTA GARANTIZADA POR AL MENOS UN QUEMADOR (5) EQUIPADO CON AL MENOS UN INYECTOR (1) QUE TIENE UN CONDUCTO DE APORTACION (2) DE COMBUSTIBLE LIQUIDO, DE TIPO FUELOIL, QUE PRESENTA AL MENOS UNA PARED INTERNA (25) Y UN CONDUCTO (3) DE ALIMENTACION DE FLUIDO DE PULVERIZACION DISPUESTO CONCENTRICAMENTE RESPECTO A DICHO CONDUCTO DE APORTACION DE COMBUSTIBLE LIQUIDO. SEGUN LA INVENCION, INMEDIATAMENTE ANTES DE EYECTAR EL COMBUSTIBLE LIQUIDO DE SU CONDUCTO DE TRAIDA, SE LE DA FORMA DE CHORRO HUECO QUE SE ADAPTA PRACTICAMENTE A LA PARED INTERNA. LA INVENCION SE REFIERE TAMBIEN A UN QUEMADOR QUE UTILIZA TAL PROCEDIMIENTO. APLICACION EN LA REDUCCION DE LOS NO X , MAS PARTICULARMENTE EN UN HORNO PARA FUNDIR EL VIDRIO.

Description

Quemador con pulverización de combustible y procedimiento de combustión que utiliza tal quemador.

La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo de combustión en el cual la alimentación de combustible se asegura por medio de al menos un quemador equipado con al menos un inyector.

La invención se describirá más en particular para una instalación destinada a la fusión de vidrio en los hornos de fabricación de vidrio y, en particular, en los hornos para la fabricación de vidrio plano del tipo de disposición flotante o en los hornos para la fabricación de vidrio hueco para embalaje, por ejemplo, los hornos de funcionamiento en inversión del tipo que utiliza regeneradores (recuperadores de energía), si bien no está, sin embargo, limitada a tales aplicaciones.

La mayor parte de los procedimientos de combustión del tipo anteriormente mencionado, particularmente los que se utilizan en los hornos de vidriería o fabricación de vidrio, han de enfrentarse a problemas de emisión no deseada de NO_{x} en las chimeneas de combustión.

Los NO_{x} tienen un efecto nefasto a la vez en ser humano y en el medio ambiente. En efecto, por una parte, el NO_{x} es un gas irritante que produce enfermedades respiratorias. Por otra parte, al contacto con la atmósfera, éstos pueden dar lugar progresivamente a lluvias denominadas ácidas. Por último, producen una contaminación fotoquímica, ya que, en combinación con los compuestos orgánicos y la radiación solar, los NO_{x} se encuentran en el origen de la formación del ozono denominado troposférico, cuyo aumento de concentración a baja altitud llega a ser perjudicial para el ser humano, sobre en periodos de intenso calor.

Todas estas razones son causa de que las normas en vigor referentes a los NO_{x} se estén haciendo cada vez más exigentes. En consecuencia, del propio hecho de la existencia de estas normas, los fabricantes de hornos, tales como los de hornos de fabricación de vidrio, se preocupan de manera constante de limitar al máximo las emisiones de NO_{x}, preferiblemente hasta una proporción inferior a 500 mg/m^{3} de humos.

Los parámetros que influyen en la formación de NO_{x} han sido ya analizados. Se trata esencialmente de la temperatura, puesto que más allá de 1.300ºC la emisión de los NO_{x} crece de forma exponencial con el exceso de aire, ya que la concentración de los NO_{x} depende de la raíz cuadrada de la del oxígeno o, incluso, de la concentración de N_{2}.

Se han propuesto ya numerosas técnicas para reducir la emisión de los NO_{x}.

Una primera técnica consiste en hacer intervenir un agente reductor en el gas emitido, a fin de que los NO_{x} se conviertan en nitrógeno. Este agente reductor puede ser amoniaco, si bien son conocidos los inconvenientes que se crean, tales como la dificultad que existe para almacenar y manipular este producto. Es asimismo posible utilizar un gas natural como agente reductor, pero esto se hace en detrimento del consumo del horno y aumenta las emisiones de CO_{2}. Es, por tanto, preferible, sin que ello sea obligatorio, prescindir de esta técnica y adoptar medidas denominadas primarias o básicas.

Estas medidas reciben este nombre puesto que lo que se pretende no es destruir los NO_{x} ya formados, como en la técnica descrita en lo anterior, sino que su objetivo es más bien impedir su formación, por ejemplo, en la llama. Estas medidas son, además, más simples de poner en práctica y, por tanto, más económicas. No pueden, sin embargo, sustituir la técnica anteriormente mencionada, sino complementarla de forma ventajosa. Estas medidas primarias constituyen de todos modos un requisito previo indispensable para reducir el consumo de los reactivos de las medidas secundarias.

De hecho, es posible clasificar de forma no limitativa las medidas existentes en varias categorías:

- Una primera categoría, que consiste en reducir la formación de NO_{x} con la ayuda de la técnica denominada "requemado" o quemado subsiguiente ("reburning"), mediante la cual se crea una zona de escasez de aire en la cámara de combustión de un horno. Esta técnica presenta además el inconveniente de aumentar la temperatura en los apilamientos o baterías de regeneradores y, llegado el caso, de prever o determinar una concepción específica de los regeneradores y de sus apilamientos, sobre todo en términos de estanqueidad y de resistencia a la corrosión.

- Una segunda categoría consiste en actuar sobre la llama impidiendo, o, como mínimo, reduciendo, la formación de los NO_{x} en ella. Para ello, cabe, por ejemplo, la posibilidad de tratar de reducir el exceso de aire de combustión. Es igualmente posible tratar de limitar los picos de temperatura mediante el mantenimiento de la longitud de la llama, y aumentar el volumen del frente de llama con el fin de reducir la temperatura media en el seno de la llama. Dicha solución se describe, por ejemplo, en las Solicitudes de Patente francesa Nº FR 2750977 y de Patente Internacional Nº WO 9802386, depositadas, respectivamente, el 11 de julio de 1996 y el 9 de julio de 1997. Ésta consiste en un procedimiento de combustión para la fusión del vidrio, en el cual tanto la alimentación de combustible como la alimentación de carburante se efectúan de tal forma que se prolongue en el tiempo el contacto entre el combustible y el comburente y/o se aumente el volumen de este contacto, con el propósito de reducir la emisión de los NO_{x}.

El objeto de la invención consiste en proponer unos nuevos procedimiento y dispositivo de combustión en los cuales el combustible es un combustible líquido, lo que permite alargar la llama y/o disminuir los picos de temperatura en el interior de ésta, con el fin de reducir la formación de NO_{x}.

Otro objeto de la invención es proponer un procedimiento de combustión y un dispositivo a él encaminado, que se adapten a todas las configuraciones de horno de fabricación de vidrio existentes, y que permitan obtener una transferencia térmica óptima, particularmente al proporcionar una llama de longitud adecuada y con un volumen lo suficientemente grande como para favorecer la máxima cobertura del baño de materiales vitrificables fundidos.

El documento GB 1188761 preconiza un quemador equipado con un inyector, el cual comprende un conducto de aporte de combustible líquido que presenta una pared interna, así como un conducto de aporte de fluido de pulverización, dispuesto concéntricamente con respecto a dicho conducto de aporte de combustible líquido, de tal manera que dicho conducto de aporte de combustible líquido comprende una boquilla para la eyección del combustible líquido, estando terminado o rematado dicho conducto de aporte de fluido de pulverización con un bloque atravesado por un orificio que expulsa el fluido de pulverización, de manera que la boquilla se inserta en dicho bloque, comprendiendo dicho conducto de aporte de combustible líquido unos medios para conferir al combustible líquido la forma de un chorro hueco que se une o confluye substancialmente con dicha pared interna, inmediatamente por delante del eyector de su conducto de aporte, no estando alineada la parte terminal o de extremo de la boquilla dentro del plano definido por la cara del bloque. Con dicha configuración, el fluido de pulverización se encuentra en contacto con dicha cara del bloque sobre la que desemboca el orificio. Este quemador produce una pulverización más fina.

La invención tiene por objeto un quemador provisto de al menos un inyector que comprende un conducto de aporte de combustible líquido, del tipo del fuel-oil, que presenta al menos una pared interna, así como un conducto de aporte de fluido de pulverización, dispuesto concéntricamente con respecto a dicho conducto de aporte de combustible líquido, de tal manera que dicho conducto de aporte de combustible líquido comprende una boquilla para la eyección del combustible líquido, estando terminado o rematado dicho conducto de aporte de fluido de pulverización con un bloque atravesado por un orificio que expulsa el fluido de pulverización, de manera que al menos una parte de la boquilla se inserta en dicho bloque, comprendiendo dicho conducto de aporte de combustible líquido al menos unos medios para conferir al combustible líquido la forma de un chorro hueco que se une o confluye substancialmente con dicha pared interna, inmediatamente por delante del eyector de su conducto de aporte. Según la invención, la parte terminal o de extremo de la boquilla está alineada dentro del plano definido por la cara del bloque en la que no se produce contacto con el fluido de pulverización y en la que desemboca el orificio.

La invención se refiere igualmente a un procedimiento de combustión que se utiliza particularmente para la fusión del vidrio y en el cual la alimentación de combustible se asegura por medio de al menos un quemador de acuerdo con la invención. De acuerdo con la invención, inmediatamente antes de la eyección o expulsión del combustible líquido de su conducto de aporte, se le confiere la forma de un chorro hueco que se une o confluye substancialmente en dicha pared interna.

La solución de acuerdo con la invención responde perfectamente al problema planteado. En efecto, al crear de esta forma un flujo de combustible líquido muy específico justo antes de que desemboque desde su conducto de aporte, se hace posible una pulverización mecánica incrementada del combustible líquido por el flujo de pulverización a su salida del conducto, lo que permite obtener una heterogeneidad muy grande en las gotitas de este combustible y evitar, por tanto, que se produzca su quemado con una gran celeridad, lo que constituye una causa de formación de NO_{x}.

A modo de consecuencia, para una temperatura de llama deseada, puede permitirse, de forma muy ventajosa, aportar una menor cantidad de comburente en la entrada, y, por tanto, en la raíz o base de la llama, lo que reduce aún más los riesgos de formación de los NO_{x}.

La solución de acuerdo con la invención no ha de ser necesariamente sustitutiva de las técnicas existentes citadas en la introducción y viene a completarlas muy ventajosamente llegado el caso.

De acuerdo con una característica ventajosa de la invención, se expulsa el combustible líquido con una presión impulsora de alimentación de al menos 1,2 MPa.

De esta forma, se garantiza, cualquiera que sea la configuración particular del horno en el que se pone en práctica el procedimiento de acuerdo con la invención, con toda seguridad, una fragmentación del combustible líquido necesaria para evitar, como se ha precisado en lo anterior, una velocidad de quemado más elevada.

De forma preferida, se expulsa el combustible líquido a una temperatura comprendida entre 100 y 150ºC, y, de forma aún más preferida, entre 120 y 135ºC.

Dicho intervalo de temperaturas permite el aporte de cualquier tipo de combustible líquido que se utilice en las instalaciones actuales, particularmente en los hornos de vidriería, y con la viscosidad requerida inmediatamente antes de que sea eyectado desde su conducto de aporte. Esta viscosidad puede, de forma ventajosa, ser al menos igual a 5\cdot10^{-6} m^{2}/s, y estar particularmente comprendida entre 10^{-5} y 2\cdot10^{-5} m^{2}/s.

De acuerdo con otra característica de la invención, se expulsa el combustible líquido con la forma de un cono con un ángulo de abertura de al menos 10º y, en particular, comprendido entre 10º y 20º.

Tales valores permiten, independientemente de la geometría del conducto de aporte de combustible líquido y de sus dimensiones, no sólo disponer sistemáticamente de una interferencia entre el chorro de fluido de pulverización y las gotitas de combustible líquido, interferencia necesaria en el contexto de la invención, sino disponer igualmente de una dispersión del tamaño de estas mismas gotas, óptima por cuanto que la llama resultante es de temperatura homogénea en toda su longitud.

Por lo que respecta al fluido de pulverización, éste es expulsado, de forma muy ventajosa, con un caudal de 40 Nm^{3}/h a lo sumo.

Es evidente que el valor del caudal del fluido de pulverización está relacionado con el de la presión de este mismo fluido, presión que es menester limitar al máximo. Al tener un valor de caudal máximo tal como el mencionado en lo anterior, es posible obtener una longitud de llama suficiente para todas las configuraciones de horno de fabricación de vidrio exis-
tentes.

La invención tiene asimismo por objeto un quemador equipado con al menos un inyector, que es apto, en particular, para la puesta en práctica del procedimiento anteriormente descrito y que comprende un conducto de aporte de combustible líquido, del tipo del fuel-oil, que presenta al menos una pared interna, así como un conducto de aporte de fluido de pulverización, dispuesto concéntricamente con respecto al conducto de aporte de combustible líquido. Puede destacarse por el hecho de que el conducto de aporte de combustible líquido comprende al menos unos medios para conferir al combustible líquido la forma de un chorro hueco que se une o confluye substancialmente con la pared interna inmediatamente antes de su expulsión.

De acuerdo con un modo de realización, el conducto de aporte de combustible líquido comprende al menos un tubo cilíndrico.

De acuerdo con este modo de realización, los medios anteriormente citados comprenden, ventajosamente, una boquilla fijada, preferiblemente a rosca, en el extremo de un tubo cilíndrico. Una geometría de la boquilla particularmente concebida para el quemador de acuerdo con la invención es tal que comprende, en su extremo de aguas abajo, una cámara giratoria de forma troncocónica, prolongada por un remate cuya pared interna es cilíndrica.

Se precisa que, en el contexto de la invención, los términos "aguas abajo" y "aguas arriba" deben ser interpretados con respecto al sentido del aporte del combustible líquido.

De esta forma, el extremo de aguas abajo de la boquilla designa el extremo que está más alejado de la fuente de alimentación de combustible líquido y, por tanto, que está más cerca del lugar en el que el combustible es expulsado de su conducto de aporte. De una forma particularmente preferida, el ángulo en el vértice o cúspide de la cámara giratoria es al menos 30º y, preferiblemente, igual a 60º, lo que permite minimizar las caídas de presión o pérdidas de carga del combustible líquido al fluir.

Según una variante preferida de la invención, los medios anteriormente mencionados comprenden al menos un elemento que obtura substancialmente el conducto de aporte de combustible líquido y que está perforado por canales o pasos, en particular cilíndricos, dispuestos oblicuamente con respecto a la dirección del aporte de combustible líquido.

Este elemento es determinante en el contexto de la invención, puesto que es él el que, gracias a su particular geometría, confiere al combustible líquido una configuración de flujo de acuerdo con lo anterior, y le proporciona un grado de energía mecánica lo suficientemente elevado como para que pueda ser pulverizado, a la salida de su conducto de aporte, en forma de gotitas cuya dispersión de tamaños es óptima.

Los canales pueden estar, de forma ventajosa, repartidos uniformemente sobre la circunferencia del elemento.

Este elemento tiene una forma que permite su inserción en el conducto de aporte de combustible líquido y puede ser, por ejemplo, un cilindro, preferiblemente con dos caras sensiblemente paralelas entre sí. Estas caras están, por otra parte, orientadas preferiblemente en una dirección perpendicular a la dirección de aporte del combustible líquido.

De una manera más ventajosa, la orientación de cada uno de estos canales se escoge de tal modo que su generatriz forme un ángulo \alpha de al menos 10º, particularmente comprendido entre 15 y 30º, y preferiblemente igual a 20º, con la dirección de aporte del combustible líquido.

Esta orientación particular permite obtener una sinergia entre todos los chorros "divididos" de combustible líquido a su salida de los canales correspondientes, de tal forma que, en el momento en que vienen a incidir o chocar en la parte de aguas abajo del conducto de aporte, en particular la cámara de giro de la boquilla anteriormente mencionada, no interfieren entre sí y concurren o cooperan para la creación, aguas abajo, de un chorro hueco único que se une a la pared interna.

De acuerdo con una característica adicional, el elemento puede estar montado, aguas arriba de la boquilla, de manera estanca en el conducto de aporte de combustible líquido, de preferencia, apoyado contra la cámara de giro.

Por lo que respecta al conducto de aporte del fluido de pulverización, éste comprende preferiblemente al menos un tubo cilíndrico en cuyo extremo se ha fijado, preferiblemente a rosca, un bloque perforado por un orificio en el cual se inserta al menos una parte de la boquilla de acuerdo con la invención.

De forma preferida, el orificio del bloque y la pared externa de la parte de la boquilla que se inserta dentro de él están dispuestos de forma concéntrica. Esta disposición preferida puede, por otra parte, obtenerse por medio de la rosca anteriormente mencionada, la cual es capaz de asegurar el auto-centrado de los elementos anteriormente descritos, a saber, del orificio del bloque con respecto a la parte de la boquilla que se inserta en su interior.

Esta disposición concéntrica resulta ventajosa en la medida en que su ausencia lleva consigo un riesgo de formación de gotas demasiado grandes de combustible líquido, del tipo del fuel-oil, en la periferia del chorro hueco, lo que puede ser causa de una combustión mediocre, en particular con un aumento del umbral de aparición del CO.

Igualmente, es necesario que la parte terminal o de extremo de la boquilla quede alineada, y, preferiblemente, perfectamente alineada, en el plano definido por la cara del bloque en la que no existe contacto con el fluido de pulverización y en la cual desemboca el orificio. En efecto, una alineación incorrecta lleva consigo una modificación de la aerodinámica del combustible líquido y del fluido de pulverización a la salida de su conducto de aporte respectivo.

De forma ventajosa, el inyector de acuerdo con la invención que acaba de ser descrito se monta de manera estanca en un bloque de material refractario con la ayuda de un dispositivo de estanqueidad que comprende una placa provista de aletas de refrigeración. Un tal montaje estanco impide cualquier aparición de aire parásito a la altura del extremo de aguas abajo del inyector, aire parásito que resulta particularmente perjudicial en la medida en que aumenta el contenido de oxígeno en la raíz o base de la llama, que es la parte más caliente de ésta última.

De acuerdo con otra característica, el quemador de acuerdo con la invención comprende, además, un soporte regulable sobre el que se fija el inyector anteriormente descrito, así como una boquilla de ventilación, orientada hacia el extremo de aguas abajo del inyector, más particularmente hacia la placa antes mencionada.

El soporte es, de preferencia, regulable en inclinación, en azimut y en traslación, particularmente de manera que se apoye en la placa del dispositivo de estanqueidad.

En cuanto a la boquilla de ventilación, ésta se encarga de soplar o impulsar el aire, lo que permite evitar un sobrecalentamiento local excesivo en el extremo de aguas abajo del inyector.

La invención, finalmente, tiene por objeto un quemador equipado con al menos un inyector que comprende un conducto de aporte de combustible líquido, del tipo del fuel-oil, que presenta al menos una pared interna, así como un conducto de aporte de fluido de pulverización, dispuesto concéntricamente con respecto al conducto de aporte de combustible líquido, y que puede destacarse por el hecho de que el conducto de aporte de combustible líquido comprende al menos uno difusor.

Son innegables las ventajas proporcionadas por el quemador descrito en lo anterior. Además del hecho de que genera una cantidad considerablemente menor de NO_{x} que antes en la cámara de combustión, por ejemplo, en un horno, su funcionamiento se asegura con un gasto másico de fluido de pulverización mucho menor, lo que hace posible un uso más prolongado y más flexible del comburente, y, por tanto, permite finalmente la obtención de mejores resultados desde el punto de vista energético.

La invención se aplica a todos los tipos de configuraciones de horno, particularmente en la fabricación de vidrio, tales como los hornos de bucle, de quemadores transversales, de inversión, etc. Se utiliza de forma más concreta para reducir las emisiones de
NO_{x}.

En fin, viene a completar de forma muy ventajosa la técnica descrita en las Solicitudes de Patente francesa Nº FR 2750977 e Internacional Nº WO 9802386 que se han citado anteriormente, técnica que pertenece principalmente a la tecnología desarrollada por la Sociedad SAINT-GOBAIN VITRAGE bajo la denominación "FÉNIX".

Otros detalles y características ventajosas de la invención se pondrán de manifiesto en lo que sigue a partir de la lectura de un ejemplo de realización no limitativo que se describe en relación con las figuras, las cuales representan:

- la Figura 1: una vista esquemática en corte parcial de un inyector de acuerdo con la invención,

- la Figura 2: una vista en corte vertical de una pared de un horno para la fabricación de vidrio, que comprende un quemador equipado con el inyector de acuerdo con la Figura 1.

En primer lugar, cabe precisar que, en aras de claridad, las Figuras 1 y 2 son esquemáticas y no respetan las proporciones relativas entre los diferentes elementos.

La Figura 1 representa una vista en corte parcial de un inyector 1 de acuerdo con la invención.

Este inyector 1 se compone de dos alimentaciones de fluido, a saber, respectivamente el conducto de aporte de combustible líquido 2 y el de aporte de fluido de pulverización 3.

El combustible líquido que se utiliza en el contexto de la invención es un combustible líquido fósil que se utiliza en la actualidad en los dispositivos de combustión para el calentamiento de las materias vitrificables en un horno de fabricación de vidrio o vidriería. Puede tratarse, por ejemplo, de fuel-oil pesado. El fluido de pulverización es, asimismo, el que se encuentra de manera habitual en las instalaciones actuales y sirve para pulverizar el combustible líquido anteriormente mencionado. Aquél puede ser, por ejemplo, aire (denominado en este caso aire primario, por contraposición al aire secundario que sirve de comburente principal). Puede tratarse igualmente de un gas, de oxígeno (en el caso de una combustión) o de vapor.

Los conductos de aporte del combustible líquido y del fluido de pulverización anteriormente mencionados están conectados, respectivamente, aguas arriba con respecto al flujo de cada uno de los dos fluidos, a un circuito procedente de una fuente de combustible líquido y una fuente de fluido de pulverización, no representadas.

El conducto de aporte de combustible líquido 2 está constituido esencialmente por un tubo cilíndrico 21 al final del cual se ha roscado una boquilla 22.

Ésta comprende, en su extremo de aguas abajo, una cámara de giro 23 de forma troncocónica, prolongada por un remate 24 de pared interna 25 cilíndrica. El ángulo \theta en el vértice o cúspide de la cámara giratoria 23 es igual a 60º, valor que se escoge por las razones que se exponen más adelante.

En el interior de la boquilla 22 anteriormente citada se encuentra dispuesto un cilindro 4, montado de forma estanca en contacto a tope con la cámara de giro 23.

El cilindro 4 comprende unos canales o pasos 41 uniformemente repartidos sobre su circunferencia, y presenta dos caras 42, 43, paralelas entre sí y sensiblemente perpendiculares a la dirección de aporte del combustible líquido simbolizada por la flecha f de la Figura 1, dirección que, por otra parte, es idéntica a la del fluido de pulverización.

Los canales 41 son cilíndricos, de tal modo que su generatriz forma un ángulo \alpha de 20º con la dirección mencionada anteriormente.

En cuanto al conducto 3 de aporte de fluido de pulverización, éste se compone esencialmente de un tubo cilíndrico 31 en cuyo extremo se ha roscado un bloque 32 cuyo respaldo interior 33 viene a topar contra el extremo de aguas abajo del tubo 31.

El bloque 32 está perforado con un orificio 34 de forma tal, que permite el encaje de una parte de la boquilla 22.

El bloque 32 presenta igualmente, del lado del orificio 34, una parte sobresaliente 35 que permite, por roscado del bloque 32 en el tubo cilíndrico 31, garantizar un perfecto auto-centrado de la pared externa 26 del remate 24 en el interior del orificio 34.

En otras palabras, gracias a sus formas complementarias, se asegura perfectamente la concentricidad de los dos elementos 26 y 34 anteriormente citados, lo que impide, como se explicará más adelante, que se produzca una modificación no deseada en la dispersión de los tamaños de las gotitas de combustible líquido a su salida del conducto 2.

La dimensión d de la parte del bloque 32 que está en contacto con el tubo cilíndrico 31 ha de calcularse con precisión, de tal manera que la alineación de la parte terminal 36 de la boquilla dentro del plano (\Pi) se realice a la perfección. Este plano \Pi queda, a su vez, definido por la cara externa 37 del bloque, es decir, aquélla en la que no existe contacto con el fluido de pulverización y en la cual desemboca el orificio 34.

Dicha disposición contribuye a conservar la aerodinámica de ambos fluidos a su salida de su conducto de aporte respectivo.

Se hará referencia ahora a la Figura 2, la cual representa una vista en corte vertical de una pared de un horno de fabricación de vidrio que comprende un quemador 5, equipado con el inyector de acuerdo con la Figura 1.

En esta configuración particular, se observa que el quemador 5 comprende un soporte 6 regulable en inclinación, en azimut y en traslación.

Sobre este soporte regulable 6 se ha fijado un inyector 1 que viene a apoyarse contra las paredes de un bloque 7 de material refractario, con la intermediación de una placa 8 provista de aletas de refrigeración. El bloque 7 de material refractario está, a su vez, montado dentro de una abertura existente en la pared del horno 9.

El quemador 5 comprende igualmente una boquilla de ventilación 10, orientada hacia la placa anteriormente citada.

Se observan, por último, dos tubos o manguitos flexibles de aporte 11, 12, conectados, respectivamente, a fuentes de alimentación del combustible líquido y de fluido de pulverización, fuentes que no se han representado.

Se explicará ahora el funcionamiento del quemador en lo que sigue.

Al atravesar el cilindro 4, el combustible líquido, aportado a través del tubo cilíndrico 21, se divide en tantos chorros individuales como canales tangenciales 41 hay.

Los chorros individuales llegan entonces al interior de la cámara de giro 23, y vienen a incidir o golpear contra sus paredes con una pérdida de carga mínima, por el hecho mismo de que el valor del ángulo \theta en la cúspide es igual a 60º.

El reparto uniforme de los canales tangenciales 41 y la inclinación \alpha igual a 20º de la generatriz en toda la circunferencia del cilindro 4 de cada uno de estos canales tienen como consecuencia una centrifugación del conjunto de los chorros individuales contra la pared de la cámara de giro 23, sin que, sin embargo, lleguen a interferir unos con otros.

Esta centrifugación en la cámara de giro contribuye, aguas abajo, a que el combustible describa una trayectoria helicoidal y adopte la forma de un chorro hueco que se une o confluye de una forma casi perfecta con la pared interna 25 del remate 24.

El combustible líquido ha adquirido así, a la salida del remate 24, una energía mecánica máxima, y, bajo la influencia del fluido de pulverización, se fragmenta efectivamente en gotitas muy finas cuya dispersión de tamaños es óptima. Dicha dispersión hace que la llama que emerge del quemador, una vez activada por el comburente principal, sea muy homogénea en cuanto a su temperatura en toda su longitud.

Y lo que es más, dicha pulverización del combustible alarga considerablemente la llama, para un mismo gasto másico de combustible, con respecto a la pulverización que provocaría este mismo inyector 1 sin el cilindro 4.

El dimensionado del cilindro 4 ha de realizarse de tal forma que nunca quede lleno y se obtenga siempre, de acuerdo con la invención, un chorro hueco que se una de forma sustancial con esta pared interna.

Los distintos parámetros, a saber, el número, la inclinación \alpha y las dimensiones de los canales 41, se han de determinar en función del gasto másico deseado en el inyector 1.

Este gasto másico deseado se determina, a su vez, a partir del tipo de horno en el cual se desea instalar el inyector, de sus parámetros de funcionamiento, tales como el tiro, así como de la naturaleza del combustible líquido utilizado.

Es evidente que estos valores pueden ser establecidos empíricamente sin ninguna dificultad por parte del experto de la técnica, que puede igualmente establecer diagramas o ábacos mediante la realización de ensayos.

El experto de la técnica se ocupará igualmente de escoger un determinado estado superficial, respectivamente para la cámara de giro, los canales y el remate de paredes internas, con un acabado tal que asegure unas pérdidas de carga mínimas debido al rozamiento del (de los) chorro(s) de combustible líquido que barre(n) estos mismos elementos a gran velocidad.

El inyector que se acaba de describir es una concepción sencilla y de bajo coste. Además, es susceptible de desmontarse de una forma integral y sencilla, y de adaptarse a las instalaciones ya existentes.

El horno que se ha descrito en lo anterior emite una cantidad considerablemente menor de NO_{x}, sin que haya que temer que se produzca una combustión reductora que perjudique eventualmente el color del vidrio.

El procedimiento de combustión y el quemador de acuerdo con la invención están particularmente destinados a la fabricación de vidrio de alta calidad, en particular, óptico, tal como el vidrio plano elaborado por flotación.

La invención se aplica particularmente a los combustibles del tipo del fuel-oil pesado y permite hacer circular gastos másicos muy grandes (de 500 a 600 kg/h) de este tipo de combustible en un solo inyector de acuerdo con la invención.

Naturalmente, es posible realizar diversas modificaciones sin apartarse por ello del ámbito de la invención, a saber, una pulverización de un combustible líquido al que se ha conferido la forma de un chorro hueco inmediatamente antes de ser expulsado o eyectado con la ayuda de un fluido de pulverización, tal como el aire, cuyo transporte o circulación está asegurada de tal forma que salga exclusivamente según la dirección del eje de la pared interna del conducto de aporte de combustible, sin ninguna componente helicoidal.

Claims (15)

1. Un quemador (5) provisto de al menos un inyector (1) que comprende un conducto de aporte (2) de combustible líquido, del tipo del fuel-oil, que presenta al menos una pared interna (25), así como un conducto (3) de aporte de fluido de pulverización, dispuesto concéntricamente con respecto a dicho conducto de aporte de combustible líquido, de tal manera que dicho conducto de aporte (2) de combustible líquido comprende una boquilla (22) para la eyección del combustible líquido, estando terminado o rematado dicho conducto de aporte de fluido de pulverización con un bloque (32) atravesado por un orificio (34) que expulsa el fluido de pulverización, de manera que al menos una parte de la boquilla se inserta en dicho bloque, comprendiendo dicho conducto de aporte de combustible líquido al menos unos medios (4) para conferir al combustible líquido la forma de un chorro hueco que se une o confluye substancialmente con dicha pared interna, inmediatamente por delante del eyector de su conducto de aporte, caracterizado porque la parte terminal o de extremo (36) de la boquilla está alineada dentro del plano definido por la cara del bloque en la que no se produce contacto con el fluido de pulverización y en la cual desemboca el orificio.

2. Un quemador de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque el conducto de aporte de combustible líquido comprende al menos un tubo cilíndrico (21) sobre el que está fijada la boquilla.

3. Un quemador de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque la boquilla comprende, en su extremo de aguas abajo, una cámara de giro (23) de forma troncocónica y que se prolonga por medio de un remate (24) cuya pared interna (25) es cilíndrica.

4. Un quemador de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque el ángulo \theta en el vértice o cúspide de la cámara de giro es al menos 30º, y preferiblemente igual a 60º.

5. Un quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dichos medios comprenden al menos un elemento (4) que obtura substancialmente el conducto de aporte de combustible líquido y que está perforado por canales o pasos (41), en particular cilíndricos, dispuestos oblicuamente con respecto a la dirección de aporte del combustible líquido.

6. Un quemador de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque los canales se encuentran uniformemente repartidos sobre la circunferencia del elemento.

7. Un quemador de acuerdo con una de las dos reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho elemento es un cilindro, preferiblemente con dos caras (42, 43) sensiblemente paralelas entre sí.

8. Un quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la generatriz de cada uno de dichos canales forma un ángulo \alpha de al menos 10º, en particular, comprendido entre 15 y 30º, y preferiblemente igual a 20º, con la dirección de aporte del combustible líquido.

9. Un quemador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque dicho elemento está montado aguas arriba de la boquilla y de forma estanca en el conducto de aporte de combustible líquido, preferiblemente en contacto a tope con la cámara de giro.

10. Un quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el conducto (3) de aporte de fluido de pulverización comprende al menos un tubo cilíndrico (31), en cuyo extremo se ha fijado, preferiblemente a rosca, el bloque (32) perforado por un orificio (34).

11. Un quemador de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque el orificio (34) del bloque y la pared externa (26) de la parte de la boquilla que se inserta en su interior, se han dispuesto de manera concéntrica.

12. Un quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho inyector (1) está montado de forma estanca en un bloque (7) de material refractario, con la ayuda de un dispositivo de estanqueidad que comprende una placa (8) provista de aletas de refrigeración.

13. Un quemador de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende, además, un soporte regulable (6) sobre el que se fija dicho inyector, y una boquilla (10) de fluido de ventilación, orientada hacia el extremo de aguas abajo de dicho inyector.

14. Un procedimiento de combustión, particularmente utilizado para la fusión del vidrio, en el cual la alimentación o aporte de combustible se asegura por medio de un quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes.

15. La utilización del procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, o de un quemador de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13, para reducir la emisión de NO_{x}, más particularmente en un horno de vidriería o fabricación de vidrio.