ES2220674T3 - Aparato de baja cantidad de nox y metodos para quemar combustibles liquidos y gaseosos. - Google Patents
Aparato de baja cantidad de nox y metodos para quemar combustibles liquidos y gaseosos.Info
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Abstract
Un aparato quemador (10) con baja formación de NOx, destinado a quemar combustibles líquido y gaseoso y diseñado para ser acoplado a un espacio o cavidad de horno (24), el cual comprende: un alojamiento (12), que tiene un extremo de descarga abierto (14), fijado a dicha cavidad de horno (24), y un extremo opuesto cerrado (16); medios (26) para introducir una cantidad controlada de aire en el seno de dicho alojamiento (12) y en el seno de dicha cavidad de horno (24) fijada a dicho alojamiento (12); un compartimiento de combustión (30), dispuesto dentro de dicho alojamiento (12) con el fin de proporcionar una zona de combustión primaria (31) en su interior, el cual tiene un extremo de entrada abierto (32), destinado a recibir una porción del aire introducido en el seno de dicho alojamiento (12) como aire primario, y un extremo de descarga abierto (34), situado adyacente a dicho extremo abierto (14) de dicho alojamiento (12), de tal manera que dicho compartimiento de combustión (30) es más pequeño que dicho alojamiento (12), por lo que una porción de dicho aire introducido en dicho alojamiento (12) pasa a través del espacio o cavidad anular (46) existente entre el exterior de dicho compartimiento (30) y el interior de dicho alojamiento (12), y es descargada, desde dicha cavidad anular (46), por los extremos de descarga de dicho alojamiento (12) y de dicho compartimiento (30), como aire secundario; una boquilla (54) de combustible líquido, fijada a dicho alojamiento (12) para su conexión a una fuente de suministro de combustible líquido y para la descarga de combustible líquido al seno de dicha zona de combustión primaria (31) contenida en dicho compartimiento (30), de tal forma que dicho combustible líquido se mezcla con el aire primario del interior de ésta, se quema dentro de la misma y es descargado al seno de dicha cavidad de horno.
Description
Aparato de baja cantidad de NO_{x} y métodos
para quemar combustibles líquidos y gaseosos.
La presente invención se refiere a aparatos
quemadores y a métodos de quemado para la producción de una baja
cantidad de NO_{x}, y, más particularmente, a dichos aparatos y
métodos para quemar combustibles líquidos y gaseosos de forma
independiente o simultánea.
Como consecuencia de las rigurosas normas con
respecto a las emisiones al medio ambiente adoptadas por las
autoridades y agencias o entidades gubernamentales, se han venido
desarrollando hasta el presente aparatos quemadores y métodos de
quemado que eliminan la formación de los óxidos de nitrógeno
(NO_{x}) en los gases de chimenea o escape que se producen por la
combustión de mezclas de combustible y aire. Por ejemplo, se han
venido desarrollando aparatos quemadores y métodos de quemado en los
que se quema el combustible líquido o gaseoso en una concentración
de aire inferior a la estequiométrica con el fin de reducir la
temperatura de la llama y reducir de esta forma los NO_{x} de
origen térmico generados. Esto es, se han desarrollado aparatos
quemadores y métodos de quemado de suministro de aire escalonado o
por etapas, en los que el combustible líquido o gaseoso se quema en
déficit de aire en una primera zona de combustión, con lo que se
establece un entorno reductor que suprime la formación de NO_{x},
y la porción restante del aire se introduce en una segunda zona
situada aguas abajo con respecto a la primera zona y en la cual se
produce la combustión del combustible que queda sin quemar.
Se han desarrollado también aparatos quemadores
de combustible líquido o gaseoso por etapas en los que la totalidad
del aire y una parte del combustible se queman en una primera zona,
de tal forma que el combustible restante es quemado en una segunda
zona situada aguas abajo. En dichos aparatos quemadores y métodos de
quemado de combustible por etapas, un exceso de aire en la primera
zona actúa como diluyente que rebaja la temperatura de los gases de
combustión y, por tanto, reduce la formación de los NO_{x}.
Los aparatos quemadores y los métodos de quemado
de suministro de aire por etapas se han venido utilizando más
habitualmente para la combustión de combustibles líquidos, en tanto
que se han venido utilizando más comúnmente los aparatos quemadores
y los métodos de quemado de suministro de combustible por etapas
para la quema de combustibles gaseosos. Sin embargo, los aparatos
quemadores y los métodos de quemado que pueden ser utilizados
selectivamente para la combustión de combustibles líquidos o
combustibles gaseosos, o bien para la combustión tanto de
combustibles líquidos como de combustibles gaseosos, y que se han
venido desarrollando hasta el presente no han tenido mucho éxito a
la hora de reducir las emisiones de NO_{x}.
Así pues, existe la necesidad de aparatos
quemadores y de métodos de quemado mejorados para la quema
independiente o de forma simultánea de combustible líquido y
combustible gaseoso, y que produzcan gases de escape con un
contenido de NO_{x} bajo.
El documento EP 0774620 describe aparatos de
acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
En virtud de la presente invención, se
proporcionan aparatos quemadores y métodos de quemado que producen
una baja cantidad de NO_{x} y que están destinados a quemar
combustibles líquidos y gaseosos de forma independiente o
simultáneamente, los cuales satisfacen las necesidades anteriormente
descritas y superan las deficiencias de la técnica anterior. Es
decir, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un
aparato quemador con baja generación de NO_{x}, de acuerdo con la
reivindicación 1.
El método de la presente invención se define en
la reivindicación 11.
En consecuencia, es un objeto general de la
presente invención proporcionar aparatos y métodos mejorados de baja
generación de NO_{x}, destinados a la quema de combustibles
líquidos y gaseosos.
Otros objetos, características y ventajas
adicionales de la presente invención se pondrán de manifiesto de
forma evidente para los expertos de la técnica a partir de una
lectura de la descripción de las realizaciones preferidas que sigue,
al considerarla en combinación con los dibujos que se acompañan.
La Figura 1 es una vista en planta superior del
aparato quemador de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es una vista lateral en corte
transversal del aparato quemador de la Figura 1, tomada a lo largo
de la línea 2-2 de la Figura 1 y que muestra el
aparato quemador fijado a la pared de un espacio o cavidad de
horno.
La Figura 3 es una vista lateral en corte
transversal del aparato quemador de la Figura 1, tomada a lo largo
de la línea 3-3 de la misma.
Haciendo referencia, a continuación, a los
dibujos, el aparato quemador de baja generación de NO_{x} de
acuerdo con la presente invención se ilustra y designa, en general,
mediante la referencia numérica 10. Como se ha mencionado
anteriormente, el aparato quemador 10 es capaz de quemar, de forma
independiente o simultáneamente, combustible líquido y gaseoso con
unas emisiones de NO_{x} bajas. El quemador 10 incluye un
alojamiento 12 que tiene un extremo de descarga abierto 14 y un
extremo opuesto cerrado 16. Tal como se ilustra en la Figura 2, el
extremo abierto 14 del alojamiento 12 está destinado a ser conectado
a una abertura 18 practicada en una pared 20 de un horno (mostrada
con líneas de puntos y trazos). Como se comprenderá por parte de los
expertos de la técnica, la pared de horno 20 incluye generalmente
una capa interna de material aislante 22, y la pared 20 y el
material aislante 22 definen un espacio de horno 24 dentro del cual
se queman el combustible y el aire para dar lugar a gases de escape
calientes.
Como se muestra en las Figuras 1 y 3, una
compuerta o registro de aire 26 se encuentra unido de forma
obturable sobre una abertura 27 existente en un lateral del
alojamiento 12, para la introducción de una cantidad controlada de
aire en el alojamiento 12 y en la cavidad 24 del horno. El registro
de aire 26 incluye unos deflectores o pantallas 28, o elementos
similares, que pueden ajustarse para controlar la cantidad de aire
que fluye a su través y pasa al interior del alojamiento 12.
Se ha dispuesto un compartimiento de combustión
cilíndrico 30 dentro del alojamiento 12, con el fin de proporcionar
una zona de combustión primaria 31 en su interior. El compartimiento
30 incluye un extremo de entrada abierto 32 y un extremo de descarga
abierto 34, situado adyacente al extremo abierto 14 del alojamiento
12. Se ha dispuesto baldosa cerámica 36 en conexión con el
compartimiento 30, la cual presenta un extremo inferior abierto 37
de la misma configurado con la forma de una garganta o paso de
Venturi 38, así como lados divergentes 40 y un extremo superior
abierto 42. Como se muestra mejor en las Figuras 2 y 3, la baldosa
36 de quemador forma una zona de combustión primaria 31 dentro del
compartimiento 30.
El exterior del compartimiento de combustión 30
es más pequeño que el interior del alojamiento 12, por lo que se
proporciona un espacio o cavidad de descarga anular 46 entre el
compartimiento de combustión 30 y el alojamiento 12. En
consecuencia, una porción del aire introducido en el interior del
alojamiento 12 a través del registro de aire 26 penetra en el
interior del compartimiento de combustión 30 a través del extremo de
entrada abierto 32 del mismo, como aire primario. La porción
restante del aire se introduce en la cavidad anular 46 existente
entre el exterior del compartimiento de combustión 30 y el interior
del alojamiento 12, y se descarga desde la misma, a través de la
cavidad anular 46, como aire secundario. Con el fin de distribuir
adecuadamente el aire en la zona de combustión primaria 31 formada
por la baldosa 36 situada en el interior del compartimiento de
combustión 30, se ha dispuesto un deflector de aire semicilíndrico
48, fijado integralmente en el lado del extremo de fondo abierto 32
del compartimiento de combustión 30 situado opuestamente al registro
de aire 26. El deflector 48, que se muestra con más claridad en las
Figuras 2 y 3, funciona distribuyendo el aire uniformemente en el
compartimiento de combustión 30 y en la baldosa 36 situada en su
interior.
Una pistola atomizadora convencional 50 de
combustible líquido, que está provista de una boquilla 54 de
combustible líquido, se extiende, a través del alojamiento 12 y de
una ménsula 52, montada en el interior del compartimiento de
combustión 30, hasta el centro del paso de Venturi 38 de la baldosa
36. La pistola 50 de combustible líquido expulsa combustible líquido
atomizado, a través de la boquilla 54, al seno de la zona de
combustión 31 del interior de la baldosa 36. La pistola atomizadora
50 de combustible líquido se encuentra en comunicación con una
fuente de suministro de combustible líquido a través de un conducto
44. El combustible líquido descargado al interior de la zona de
combustión primaria 31 se mezcla con una porción del aire primario
dentro de la zona y se quema en su seno.
Como se muestra más claramente en la Figura 2, se
dispone un par de boquillas 56 de combustible gaseoso primario en el
interior del paso de Venturi 38 de la baldosa 36, en lados opuestos
con respecto a la boquilla 54 de combustible líquido. Las boquillas
56 de combustible gaseoso están conectadas por medio de conductos 58
a un receptáculo distribuidor 60 de entrada de combustible gaseoso,
situado por debajo y en el exterior del alojamiento 12 del quemador.
Las boquillas 56 de combustible gaseoso descargan combustible
gaseoso primario al seno de la zona de combustión primaria 31
situada dentro del compartimiento de combustión 30, de tal forma que
el combustible gaseoso, conjuntamente con el combustible líquido
descargado desde la boquilla 54 de la pistola atomizadora 50, se
combina con el aire primario contenido en su interior, se quema y se
descarga al seno de la cavidad de horno 24.
Como se muestra con mayor claridad en la Figura
1, cuatro boquillas 62 de combustible gaseoso secundario, destinadas
a descargar combustible gaseoso secundario al interior de la cavidad
de horno 24, se han fijado, separadas entre sí en torno al extremo
de descarga del alojamiento 12, dentro de la cavidad anular 46
existente entre el exterior del compartimiento de combustión 30 y el
interior del alojamiento 12. Las boquillas 62 están conectadas a
conductos 64 que se encuentran, a su vez, conectados al receptáculo
distribuidor 60 de combustible gaseoso. Se han colocado cuatro
miembros difusores de aire separados 66 en la cavidad o espacio
anular 46 adyacente a las boquillas 62 de combustible gaseoso
secundario, al objeto de apantallar las boquillas de combustible 62
y hacer que el aire secundario que fluye a través de la cavidad
anular 46 se descargue en el seno de la cavidad de horno 24 a través
de aberturas separadas 67, formadas entre los miembros difusores 66.
Esta disposición escalonada de las aberturas 67 y de la descarga del
aire secundario al interior de la cavidad de horno 24 permite que el
aire secundario arrastre los gases de escape y los transporte al
seno de la zona de combustión, reduciendo de esta forma la cantidad
de NO_{x} de origen térmico. El combustible gaseoso secundario
descargado por las boquillas 62 se mezcla también con los gases de
escape de la cavidad de horno 24, con el combustible líquido sin
quemar descargado al interior de la cavidad 24 desde la zona de
combustión primaria 31 (cuando se está quemando simultáneamente
combustible líquido con combustible gaseoso), y con el aire
secundario descargado desde las cavidades 67 existentes entre los
difusores 66. La mezcla resultante se quema en una zona de
combustión secundaria de la cavidad de horno 24, situada aguas
debajo con respecto a la zona de combustión primaria 31.
Como se muestra en las Figuras 1 y 3, se ha
colocado un quemador de llama piloto 68 dentro del alojamiento 12 y
fijado al mismo, de tal manera que la llama piloto producida por
éste queda situada dentro del compartimiento de combustión 30,
adyacente a la garganta o paso de Venturi 38 situado en la baldosa
36. El quemador de llama piloto 68 está en comunicación con el
receptáculo distribuidor 60 de entrada de combustible gaseoso, por
medio de un conducto 70.
Para que el aparato quemador 10 funcione quemando
simultáneamente combustibles líquido y gaseoso con una cantidad de
aire substancialmente estequiométrica, el aire primario introducido
en el alojamiento 12 se mezcla con el combustible líquido descargado
desde la boquilla 54 de combustible líquido, en la zona de
combustión primaria 31, a fin de formar una mezcla rica en
combustible. La mezcla rica en combustible se quema en la zona de
combustión primaria 31, por lo que se forman a partir de la misma
gases de escape que tienen un bajo contenido de NO_{x}, y los
gases de escape y el combustible líquido sin quemar son descargados
al interior de la cavidad de horno 24. Se mezcla también aire
primario con una porción primaria del combustible gaseoso descargado
por las boquillas 56 de combustible gaseoso primario al seno de la
zona de combustión primaria 31. La mezcla de aire primario y
combustible gaseoso primario se quema en la zona de combustión
primaria 31, con lo que se forman a partir de la misma gases de
escape que tienen un bajo contenido de NO_{x} y que son
descargados al interior de la cavidad de horno 24. Una porción
secundaria del combustible gaseoso es descargada, a través de las
boquillas 62 de combustible gaseoso secundario, al seno de la
cavidad de horno 24. El aire secundario introducido en el
alojamiento 12 es descargado al interior de la cavidad de horno a
través del espacio o cavidad anular 46 y de las aberturas 67
situadas entre los difusores 66. El aire secundario descargado se
mezcla con los gases de escape en la cavidad de horno 24, el
combustible gaseoso secundario se descarga al seno de la cavidad de
horno 24 a través de las boquillas 62, y el combustible líquido sin
quemar se descarga al interior de la cavidad de horno desde la zona
de combustión primaria 31, y la mezcla resultante se quema en una
zona de combustión secundaria de la cavidad de horno 24, por lo que
se forman gases de escape adicionales que tienen un contenido de
NO_{x} bajo.
Cuando tan sólo se quema combustible líquido en
el aparato quemador 10, y cuando se queman simultáneamente
combustible líquido y combustible gaseoso, el combustible líquido se
quema en déficit de aire en la zona de combustión primaria 31, dando
lugar a un ambiente o entorno reductor que inhibe la formación de
NO_{x}. Cuando se quema únicamente un combustible gaseoso, una
porción primaria del combustible gaseoso se quema en la zona de
combustión primaria 31, en un déficit de aire o en un exceso de
aire. Es decir, que la cantidad de NO_{x} de origen térmico se
reduce al evitar la combustión estequiométrica, y la combustión en
la zona primaria puede darse enriquecida en combustible o con
escasez o déficit de combustible, produciéndose la combustión en la
zona secundaria en escasez de combustible. Cuando la combustión de
la zona primaria se da en abundancia de combustible, la división o
reparto del combustible gaseoso es de entre aproximadamente el 16% y
aproximadamente el 35% en volumen en la zona primaria, y de entre
aproximadamente el 65% y aproximadamente el 84% en volumen en la
zona secundaria. Cuando la combustión en la zona primaria se produce
en escasez de combustible, el reparto es de entre aproximadamente el
14% y aproximadamente el 25% en volumen en la zona primaria, y de
entre aproximadamente el 75% y aproximadamente el 86% en volumen en
la zona secundaria. El combustible gaseoso secundario introducido en
la cavidad de horno 24 se diluye con los gases de escape y se quema
con el aire secundario contenido en ella, lo que produce gases de
escape adicionales que tienen un bajo contenido de NO_{x}.
De esta forma, el aparato quemador con una baja
formación de NO_{x} de la presente invención, el cual está
destinado a conectarse a una cavidad de horno con el fin de quemar
combustibles líquido y gaseoso, ya sea de forma independiente o
simultáneamente, está compuesto básicamente por los siguientes
elementos: un alojamiento, que tiene un extremo de descarga abierto
y un extremo opuesto cerrado; medios para introducir una cantidad de
aire controlada en el alojamiento y en una cavidad de horno fijada
al alojamiento; un compartimiento de combustión, dispuesto dentro
del alojamiento al objeto de proporcionar una zona de combustión en
su interior, que tiene una abertura de entrada abierta, destinada a
recibir una porción del aire introducido en el alojamiento como aire
primario, así como un extremo de descarga abierto, situado adyacente
al extremo de descarga abierto del alojamiento, de tal manera que el
compartimiento de combustión es más pequeño que el alojamiento, por
lo que una porción del aire introducido en el alojamiento pasa a
través del espacio anular comprendido entre el exterior del
compartimiento de combustión y el interior del alojamiento, y es
descargada desde la cavidad anular, en los extremos de descarga del
alojamiento y en el compartimiento de combustión, como aire
secundario; una boquilla de combustible líquido, fijada al
alojamiento para su conexión a una fuente de suministro de
combustible líquido y para la descarga de combustible líquido al
interior de la zona de combustión primaria situada dentro del
compartimiento de combustión, de tal forma que el combustible
líquido se mezcla con el aire primario contenido en la misma, se
quema en su interior y es descargado al seno de la cavidad de horno;
al menos una boquilla de combustible gaseoso primario, fijada al
alojamiento para su conexión a una fuente de suministro de
suministro de combustible gaseoso y para descargar combustible
gaseoso primario al seno de la zona de combustión primaria contenida
en el compartimiento de combustión, de tal forma que el combustible
gaseoso se mezcla con el aire primario contenido en ella, se quema
en su interior y es descargado al seno de la cavidad de horno; y al
menos una boquilla de combustible gaseoso secundario, fijada al
alojamiento para su conexión a una fuente de suministro de
combustible gaseoso y para la descarga de combustible gaseoso
secundario al seno de la cavidad de horno, el cual se mezcla con los
gases de escape y con el aire secundario contenido en ella y se
quema en su interior.
El compartimiento de combustión del aparato
anteriormente descrito incluya una garganta o paso de Venturi en la
entrada de la zona de combustión primara contenida en él, y la
boquilla de combustible líquido se sitúa dentro del alojamiento, por
lo que el combustible líquido es descargado al interior de la zona
de combustión primaria en el centro del paso de Venturi. Se
utilizan, preferiblemente, dos boquillas de combustible gaseoso
primario, que se fijan al alojamiento para la descarga del
combustible gaseoso primario al interior de la zona de combustión
primaria. Las dos boquillas de combustibles gaseoso primario se
sitúan, preferiblemente, en lados opuestos de la boquilla de
combustible líquido y descargan combustible gaseoso primario al
interior del paso de Venturi de la zona de combustión primaria. Se
utilizan, preferiblemente, cuatro boquillas de combustible gaseoso
secundario, las cuales se encuentran distribuidas de forma
equidistante dentro y en torno al espacio anular de los extremos de
descarga del alojamiento y del compartimiento de combustión, a fin
de descargar combustible secundario al interior de la cavidad de
horno. Además, se han colocado cuatro difusores de aire separados
entre sí, preferiblemente en el espacio o cavidad anular adyacente a
las boquillas de combustible gaseoso secundario, con el propósito de
apantallar las boquillas de combustible y hacer que se descargue el
aire secundario desde la cavidad anular a través de las aberturas
existentes entre los miembros difusores. El aparato incluye también,
preferiblemente, un deflector de aire fijado al compartimiento de
combustión y que se extiende desde el extremo de entrada abierto del
mismo hacia el extremo cerrado del alojamiento, y que está situado
opuestamente a los medios para la introducción de aire en el
alojamiento. Finalmente, la zona de combustión que incluye un paso
de Venturi en el extremo de entrada de la misma está formada,
preferiblemente, por una baldosa cerámica fijada en el interior del
compartimiento de combustión, y se ha fijado un quemador de llama
piloto preferiblemente al alojamiento, y se ha instalado en su
interior, por lo que la llama piloto producida se sitúa en el
interior del compartimiento de combustión, adyacente al paso de
Venturi existente en la baldosa cerámica, gracias a lo cual la llama
piloto calienta la superficie de la baldosa caliente, lo que
estabiliza la llama piloto.
Los métodos de la presente invención para el
quemado de combustibles líquido y gaseoso con una cantidad
substancialmente estequiométrica de aire en un quemador y dentro de
una cavidad de horno a la cual está fijado el quemador, por lo que
los gases de chimenea o escape presentan un bajo contenido de
NO_{x}, se componen fundamentalmente de las siguientes etapas: (a)
mezclar aire primario con un combustible líquido en una zona de
combustión primaria del quemador, con el fin de formar una mezcla
enriquecida en combustible; (b) quemar la mezcla enriquecida en
combustible de la etapa (a) en la zona de combustión primaria, por
lo que se forman, procedentes de la misma, gases de escape que
tienen un bajo contenido de NO_{x}, y los gases de escape y el
combustible líquido sin quemar son descargados al seno de la cavidad
de horno; (c) mezclar aire primario con una porción primaria de un
combustible gaseoso en la zona de combustión primaria del quemador;
(d) quemar la mezcla de aire primario y combustible gaseoso primario
de la etapa (c) en la zona de combustión primaria del quemador, por
lo que se forman, procedentes de la misma, gases de escape con un
bajo contenido de NO_{x} y son descargados al seno de la cavidad
de horno; (e) descargar una porción secundaria del combustible
gaseoso al interior de la cavidad de horno; y (f) descargar aire
secundario al interior de la cavidad de horno, de tal forma que el
aire secundario se mezcla con los gases de escape en la cavidad de
horno, con el combustible gaseoso secundario descargado en su
interior de acuerdo con la etapa (e) y con el combustible líquido
sin quemar descargado en su interior de acuerdo con la etapa (b), y
la mezcla resultante se quema en una zona de combustión secundaria
de la cavidad de horno, por lo que se forman gases de escape
adicionales que tienen un bajo contenido de NO_{x}.
El aire primario mezclado con el combustible
líquido, así como el aire primario mezclado con el combustible
gaseoso, de acuerdo con las etapas (a) y (c), comprenden,
preferiblemente, una cantidad combinada de aire dentro del intervalo
entre aproximadamente el 15% y aproximadamente el 30% en volumen del
aire total introducido en el quemador y en la cavidad de horno.
Además, la primera porción del combustible gaseoso, mezclada con el
aire primario de acuerdo con la etapa (c), es, preferiblemente, una
cantidad comprendida en el intervalo entre aproximadamente el 16% y
aproximadamente el 35% en volumen del combustible gaseoso total
quemado en dicho quemador y en dicha cavidad de horno.
De esta forma, la presente invención está bien
adaptada para llevar a cabo los objetos y alcanzar los fines y las
ventajas mencionados, así como los que son inherentes a la misma. Si
bien se han expuesto para los propósitos de esta descripción
realizaciones de la invención preferidas en el momento presente, se
pondrán de manifiesto por sí mismos a los expertos de la técnica
numerosos cambios en la construcción y en la disposición de las
partes y las etapas, los cuales se encuentran englobados dentro del
ámbito de esta invención, tal y como se define por las
reivindicaciones que se acompañan.
Claims (18)
1. Un aparato quemador (10) con baja formación de
NO_{x}, destinado a quemar combustibles líquido y gaseoso y
diseñado para ser acoplado a un espacio o cavidad de horno (24), el
cual comprende:
un alojamiento (12), que tiene un extremo de
descarga abierto (14), fijado a dicha cavidad de horno (24), y un
extremo opuesto cerrado (16);
medios (26) para introducir una cantidad
controlada de aire en el seno de dicho alojamiento (12) y en el seno
de dicha cavidad de horno (24) fijada a dicho alojamiento (12);
un compartimiento de combustión (30), dispuesto
dentro de dicho alojamiento (12) con el fin de proporcionar una zona
de combustión primaria (31) en su interior, el cual tiene un extremo
de entrada abierto (32), destinado a recibir una porción del aire
introducido en el seno de dicho alojamiento (12) como aire primario,
y un extremo de descarga abierto (34), situado adyacente a dicho
extremo abierto (14) de dicho alojamiento (12), de tal manera que
dicho compartimiento de combustión (30) es más pequeño que dicho
alojamiento (12), por lo que una porción de dicho aire introducido
en dicho alojamiento (12) pasa a través del espacio o cavidad anular
(46) existente entre el exterior de dicho compartimiento (30) y el
interior de dicho alojamiento (12), y es descargada, desde dicha
cavidad anular (46), por los extremos de descarga de dicho
alojamiento (12) y de dicho compartimiento (30), como aire
secundario;
una boquilla (54) de combustible líquido, fijada
a dicho alojamiento (12) para su conexión a una fuente de suministro
de combustible líquido y para la descarga de combustible líquido al
seno de dicha zona de combustión primaria (31) contenida en dicho
compartimiento (30), de tal forma que dicho combustible líquido se
mezcla con el aire primario del interior de ésta, se quema dentro de
la misma y es descargado al seno de dicha cavidad de horno (24);
al menos una boquilla (56) de combustible gaseoso
primario, fijada a dicho alojamiento (12) para su conexión a una
fuente de suministro de combustible gaseoso y para la descarga de
combustible gaseoso primario al seno de dicha zona de combustión
primaria (31) contenida en dicho compartimiento (30), de tal forma
que dicho combustible gaseoso se mezcla con el aire primario del
interior de ésta, se quema dentro de la misma y es descargado al
seno de dicha cavidad de horno (24); y
al menos una boquilla (62) de combustible gaseoso
secundario, fijada a dicho alojamiento (12) para su conexión a una
fuente de suministro de combustible gaseoso y para descargar
combustible gaseoso secundario al seno de dicha cavidad de horno
(24), el cual se mezcla en el interior de la misma con los gases de
chimenea o escape y con dicho aire secundario y se quema en su
interior; caracterizado porque
dicho compartimiento de combustión (30) incluye
una garganta o paso de Venturi (38) situado en la entrada de dicha
zona de combustión primaria (31) albergada en su interior.
2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
en el cual dicha boquilla (54) de combustible líquido se encuentra
situada dentro de dicho alojamiento (12), por lo que dicho
combustible líquido es descargado al seno de dicho compartimiento de
combustión (30) y al interior de dicha zona de combustión primaria
(31) contenida en su interior, en el centro de dicho paso de Venturi
(38) situado en su interior.
3. El aparato de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el cual se han fijado dos
boquillas (56) de combustible gaseoso primario a dicho alojamiento
(12), con el fin de descargar combustible gaseoso primario al seno
de dicha zona de combustión primaria (31) contenida en dicho
compartimiento de combustión (30).
4. El aparato de acuerdo con la reivindicación 3,
en el cual dichas boquillas (56) de combustible gaseoso primario se
encuentran situadas en lados opuestos con respecto a dicha boquilla
(54) de combustible líquido, y descargan combustible gaseoso
primario en el interior de dicho paso de Venturi (38).
5. El aparato de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el cual se han fijado cuatro
boquillas (62) de combustible gaseoso secundario a dicho alojamiento
(12), a fin de descargar combustible secundario en el seno de dicha
cavidad de horno (24).
6. El aparato de acuerdo con la reivindicación 5,
en el cual dichas boquillas (62) de combustible gaseoso secundario
están separadas de forma equidistante entre sí en el interior y en
torno a dicha cavidad anular (46), en los extremos de descarga de
dicho alojamiento (12) y de dicho compartimiento de combustión
(30).
7. El aparato de acuerdo con la reivindicación 6,
que incluye adicionalmente cuatro miembros difusores (66) de aire,
separados entre sí y situados en dicho espacio o cavidad anular
(46), adyacentes a dichas boquillas (62) de combustible gaseoso
secundario, a fin de apantallar dichas boquillas (62) de combustible
y provocar que dicho aire secundario sea descargado desde dicha
cavidad anular (46) a través de aberturas existentes entre dichos
miembros difusores (66).
8. El aparato de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, el cual comprende adicionalmente
un deflector de aire (48), fijado a dicho compartimiento de
combustión (30) y que se extiende desde dicho extremo de entrada
abierto (32) del mismo en dirección a dicho extremo cerrado (16) de
dicho alojamiento (12), y está opuestamente a dichos medios (26)
para la introducción de aire al interior de dicho alojamiento
(12).
9. El aparato de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el cual dicha zona de
combustión primaria (31) y dicho paso de Venturi (38) situado dentro
de dicha cámara de combustión (30) están formados por una baldosa de
quemador (36).
10. El aparato de acuerdo con la reivindicación
9, el cual comprende adicionalmente un quemador (68) de llama
piloto, fijado a dicho alojamiento (12) y situado en su interior,
por lo que la llama piloto producida queda situada dentro de dicho
compartimiento de combustión (30), adyacente a dicho paso de Venturi
(38) situado dentro de dicha baldosa de quemador (36) contenida en
su interior.
11. Un método para quemar combustibles líquido y
gaseoso con una cantidad substancialmente estequiométrica de aire en
un quemador (10) y en un espacio o cavidad de horno (24) en la cual
se ha fijado el quemador, en virtud del cual se forman desde los
mismos gases de chimenea o escape que tienen un bajo contenido de
NO_{x}, y que comprende las
etapas de:
etapas de:
(a) mezclar aire primario con un combustible
líquido por medio de la descarga de dicho combustible líquido desde
una boquilla (54) de combustible líquido al interior de una garganta
o paso de Venturi (38) formado en una zona de combustión primaria
(31), el cual hace que dicho aire primario sea arrastrado al
interior de dicha zona de combustión primaria (31) y mezclado con
dicho combustible líquido en su interior;
(b) quemar dicha mezcla de la etapa (a) en dicha
zona de combustión primaria (31), por lo que se forman, procedentes
de la misma, gases de chimenea o escape que tienen un bajo contenido
de NO_{x}, y dichos gases de escape y el combustible líquido sin
quemar son descargados al seno de dicha cavidad de horno (24);
(c) mezclar aire primario con una porción
primaria de un combustible gaseoso en dicha zona de combustión
primaria (31) de dicho quemador (10);
(d) quemar dicha mezcla de aire primario y
combustible gaseoso primario de la etapa (c) en dicha zona de
combustión primaria (31) de dicho quemador (10), por lo que se
forman, procedentes de la misma, gases de escape que tienen un bajo
contenido de NO_{x}, los cuales son descargados al seno de dicha
cavidad de horno (24);
(e) descargar una porción secundaria de dicho
combustible gaseoso al interior de dicha cavidad de horno (24);
y
(f) descargar aire secundario al interior de
dicha cavidad de horno (24), de tal forma que dicho aire secundario
se mezcla con los gases de escape en dicha cavidad de horno (24),
con el combustible gaseoso secundario descargado en su interior de
acuerdo con la etapa (e) y con el combustible líquido sin quemar
descargado en su interior de acuerdo con la etapa (b), y la mezcla
resultante se quema en una zona de combustión secundaria de dicha
cavidad de horno (24), por lo que se forman gases de escape
adicionales que tienen un bajo contenido de NO_{x}.
12. El método de acuerdo con la reivindicación
11, en el cual dicha mezcla de la etapa (a) está enriquecida en
combustible.
13. El método de acuerdo con la reivindicación 11
ó la reivindicación 12, en el cual dicha mezcla de la etapa (c) está
empobrecida en combustible.
14. El método de acuerdo con la reivindicación 11
ó la reivindicación 12, en el cual dicha mezcla de la etapa (c) está
enriquecida en combustible.
15. El método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 11 a 14, en el cual dicho aire primario se
mezcla con dicha primera porción de dicho combustible gaseoso de
acuerdo con la etapa (c), al descargar dicha primera porción de
dicho combustible gaseoso desde dos boquillas (56) de combustible
gaseoso primario al interior de dicho paso de Venturi (38), el cual
hace dicho aire sea arrastrado o aspirado al seno de dicha zona de
combustión primaria (31) y mezclado en su interior con dicho
combustible gaseoso.
16. El método de acuerdo con la reivindicación
15, en el cual el combustible gaseoso secundario descargado al
interior de dicha cavidad de horno (24) de acuerdo con la etapa (e)
se descarga en el interior de la misma por medio de cuatro boquillas
(62) de descarga de combustible gaseoso secundario.
17. El método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 11 a 16, en el cual dicho aire primario
mezclado con dicho combustible líquido, y dicho aire primario
mezclado con dicho combustible gaseoso, de conformidad con las
etapas (a) y (c), comprenden una cantidad combinada de aire
comprendida en el intervalo entre aproximadamente el 15% y
aproximadamente el 30% en volumen del aire total introducido en
dicho quemador (10) y en dicha cavidad de horno (24).
18. El método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 11 a 17, en el cual dicha primera porción de
dicho combustible gaseoso mezclada con aire de acuerdo con la etapa
(c) es una cantidad comprendida en el intervalo entre
aproximadamente el 14% y aproximadamente el 35% en volumen del
combustible gaseoso total quemado en dicho quemador y en dicha
cavidad de horno.
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