ES2228679T3 - Metodo y aparato para reducir las emisiones de nox en un quemador de gas. - Google Patents
Metodo y aparato para reducir las emisiones de nox en un quemador de gas.Info
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Abstract
Un horno vertical que comprende un quemador de combustible gaseoso de bajo NOx que incluye: una entrada (24) de gas combustible primario y de aire primario, una formación (25) de quemadores situada en una pared (28) de dicho horno vertical y conectada a dicha entrada (24) de gas combustible primario y de aire primario para proyectar dicho aire y combustible primarios hacia fuera al interior de dicho horno, entrando en combustión dichos aire y combustible primarios y produciendo gases residuales, una pluralidad de bocas (27) de aire secundario definidas en la pared (28) de dicho horno para proporcionar aire secundario a dicho horno. en el que dichas bocas (27) de aire secundario están colocadas respecto a dicha formación de quemadores (25) para efectuar el mezclado de dicho aire secundario con dichos gases residuales dentro de dicho horno para obtener aire diluido y recircular dicho aire diluido dentro de dicho horno para la combustión con dichos aire y combustible primarios a fin de reducirlas emisiones de NOx.
Description
Método y aparato para reducir las emisiones de
NO_{x} en un quemador de gas.
La presente invención se refiere a un horno que
comprende un quemador, en particular uno para quemar combustible
gaseoso, y se refiere además a un método para quemar un combustible
gaseoso de manera que produzca gases de combustión que posean un
bajo contenido de óxidos de nitrógeno. En lo sucesivo, a los óxidos
de nitrógeno, que son principalmente óxido nítrico y dióxido de
nitrógeno, se hace referencia como "NO_{x}".
Se han encontrado grandes problemas
medioambientales y de otro tipo en la producción de gases de escape
que poseen contenidos elevados de NO_{x}. El NO_{x} tiende a
reaccionar, en condiciones atmosféricas para dar lugar a
condiciones medioambientalmente inaceptables, incluyendo los
fenómenos conocidos como niebla de humo urbana y lluvia ácida. En
los Estados Unidos y en otras partes, se han aplicado legislaciones
ambientales y restricciones, y se espera que se apliquen más en el
futuro limitando el contenido de NO_{x} en los gases de
escape.
En la patente de EEUU Nº 4.874.310, otorgada el
17 de octubre de 1989 a Selas Corporation of America, la cesionaria
de la misma, se describió un quemador de gas de aspiración
controlada de aire primario, en el cual se controlaba la
introducción de aire primario a fin de proporcionar una reducción
sustancial del contenido de óxidos de nitrógeno en el gas de
escape. Un quemador de este tipo incluye una tubería adicional para
la introducción y control del aire primario, y esto supone a veces
gastos y posibles complicaciones, especialmente en instalaciones de
hornos que utilizan un gran número de quemadores. Se han hecho
otras iniciativas para reducir el contenido de NO_{x} en los gases
de escape del horno, pero muchas se han considerado no atractivas a
la vista de sus requisitos de demasiada atención por parte del
operador, y a la vista de la necesidad de un control extremadamente
atento a fin de asegurar que no se produzcan violaciones de las
leyes ambientales existentes.
La indicación general en la técnica anterior ha
sido que se pueden obtener quemadores con contenido reducido de
NO_{x} evitando el aire secundario, usando prácticamente en la
totalidad aire primario, y encendiendo el quemador tan próximo como
se pueda a la capacidad máxima de encendido. Adicionalmente, es
también conocido que las emisiones de NO_{x} se pueden reducir en
algunos casos en quemadores de premezcla creando una pantalla de
productos de combustión de premezcla, introduciendo combustible
gaseoso secundario para mezcla por adición con la pantalla y
exponiendo el aire secundario a la mezcla para la reacción con el
combustible gaseoso secundario. En la patente de EEUU Nº 5.04.931,
otorgada el 3 de septiembre de 1991 a Selas Corporation se describe
un quemador de este tipo.
Se han hecho también otras iniciativas para
reducir el contenido de NO_{x} en los gases de escape del horno.
Por ejemplo, ha sido bien conocido en la técnica anterior el
intento de reducir los gases de NO_{x} utilizando un quemador de
combustión en la etapa de aspiración, tal como se describe en la
patente de EEUU Nº 5.271.729 otorgada el 21 de diciembre de 1993.
Este quemador incluye dos unidades de premezcla en etapas con una
unidad que funciona con mezcla muy pobre y la segunda unidad que se
extiende dentro del horno y que funciona con mezcla muy rica,
siendo la combinación estequiométrica. Sin embargo este quemador se
limita al 50% de hidrógeno en volumen para evitar el retorno de
llama.
Se han usado también Los sistemas de
recirculación de gas exterior de gas de escape para reducir las
emisiones de NO_{x}, como en los sistemas descritos en las
patentes de EEUU Nos. 5.347.958 (otorgada el 20 de septiembre de
1994); 5.326.254 (otorgada el 5 de julio de 1994); 5.259.342
(otorgada el 9 de noviembre de 1993); 4.659.305 (otorgada el 21 de
abril de 1987); 3.957.418 (otorgada el 18 de mayo de 1976); y
3.817.232 (otorgada el 18 de junio de 1974). Sin embargo, estos
sistemas son caros de fabricar y de operar. Por consiguiente, se
necesita un sistema que pueda reducir las emisiones de NO_{x}, en
forma eficaz y fiable, y a un bajo costo.
El documento
EP-A-0 562 710 muestra conductos de
alimentación interiores de gas primario que entran en la copa del
quemador, y nuevamente, gases del horno reciclados que fluyen a lo
largo de la superficie exterior oblicua de la copa del quemador y
que reaccionan más adelante en el conducto de alimentación con los
productos de alimentación primarios. Adicionalmente se proyectan al
interior del horno chorros de gas combustible secundario,
originando el reciclado de los gases del horno. En consecuencia,
este quemador conocido envía gas secundario o aire secundario al
horno y redirige sus productos de combustión, devolviéndolos a la
pared exterior de la copa del quemador o a la pared del horno, para
posterior reacción con el gas y aire primarios.
El documento
US-A-4 575 332 muestra un quemador
en el que se alimenta el aire de combustión a intervalos axiales
uno tras otro.
El documento
GB-A-833 0 87 muestra una estructura
de un quemador en el que una parte de los productos de combustión,
conforme dejan la corriente al ser expulsados por la boquilla del
quemador, son recirculados a la corriente principal de los gases de
soporte de la combustión que están siendo introducidos alrededor de
la boquilla del quemador.
Es muy importante poder obtener la mayor
reducción posible del contenido de NO_{x} al quemar un
combustible de alto contenido de hidrógeno, y que incluso en el
caso de error del operador no se violen las leyes medioambientales y
la posterior operación de la planta y de su equipo no sean
comprometidos por la acción gubernamental. En consecuencia, se
necesita un quemador que reduzca significativamente los gases
NO_{x} producidos y que sea capaz de quemar un combustible con
fracciones elevadas de hidrógeno sin retorno de llama y sin un
subsiguiente aumento de NO_{x}.
Es por tanto un objeto de la invención
proporcionar un horno que pueda reducir las emisiones de NO_{x}
eficaz y fiablemente al quemar un combustible con un elevado
contenido de hidrógeno.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
horno que pueda reducir las emisiones de NO_{x} sin necesidad de
sistemas caros de recirculación exterior del gas combustible.
Todavía otro objeto de la invención es
proporcionar un horno que tenga emisión reducida de NO_{x} que
sea menos influenciado por el aire atrapado, los cambios en la
velocidad de encendido, y el contenido de hidrógeno del
combustible.
Otro objeto más de la invención es proporcionar
un horno en el cual la mayoría del gas y un poco de aire se envían
en una dirección a lo largo de las paredes y la mayoría del aire y
una minoría del gas se envían en otra dirección hacia adelante en
el horno, originando una dilución del aire con los gases de escape
dentro del horno para lograr una reducción significativa de las
emisiones de NO_{x} sin el gran costo de la recirculación
exterior del gas de escape.
Se logran estos objetos mediante las
características citadas en las reivindicaciones 1 y 9.
Otros objetos y ventajas de esta invención
resultarán obvios para alguien experto en la técnica a partir de la
descripción de la invención aquí contenida, las reivindicaciones y
los dibujos anexos.
La Fig. 1 es una vista en corte que muestra una
primera realización de la invención utilizando un quemador de
mezcla en boquilla.
La Fig. 2 es una vista detallada de la punta del
quemador de la Fig. 1.
La Fig. 3 es una vista en corte de una segunda
realización de la invención que utiliza una punta de quemador de
premezcla.
La Fig. 4 es una vista en corte transversal a lo
largo de la línea A-A de la realización mostrada en
la Fig. 2.
La Fig. 5 es una vista en corte de otra
realización de la presente invención que se usa en un horno
vertical que tiene un quemador en el suelo.
La Fig. 6 es una vista en corte a lo largo de la
línea B-B de la Fig. 4.
La presente invención incluye un método y un
aparato para reducir las emisiones de NO_{x} en un horno que usa
un quemador de combustible gaseoso. El quemador incluye unos medios
de abastecimiento de quemadores para proporcionar gas combustible y
aire primario al horno, teniendo un extremo de combustión situado
dentro del horno para proyectar el gas combustible dentro del horno
para su combustión, la cual produce gases de escape residuales,
unos medios de abastecimiento de aire secundario para proporcionar
aire secundario al quemador, y unos medios de recirculación para
mezclar el aire secundario con los gases residuales dentro del
espacio del horno a fin de producir un aire diluido, el cual es
recirculado y mezclado con el gas combustible primario parcialmente
quemado a fin de reducir las emisiones de NO_{x}.
En una realización de la presente invención, se
usa un quemador con mezcla en boquilla, que tiene chorros primarios
para proyectar la mayoría del gas combustible o premezcla
radialmente hacia fuera al interior del horno y chorros secundarios
para proyectar una minoría de gas combustible hacia adelante
axialmente al interior del horno. Los chorros secundarios son
capaces de mezclar el aire secundario con los gases residuales
dentro del horno para producir el aire recirculado.
Alternativamente, se pueden usar tubos de chorro para proporcionar
gas combustible o premezcla al horno, para en el cual se usa un
chorro secundario separado a fin de mezclar el aire secundario con
los gases residuales. La invención, según la reivindicación 1,
cubre un horno vertical que tiene una formación de quemadores (por
ejemplo, un quemador en el suelo) y bocas de aire secundario para
mezclar y recircular el aire secundario con el gas residual dentro
del horno.
Se observará que la descripción siguiente
pretende referirse a formas específicas de la invención elegidas
para la ilustración de los dibujos, y no pretende definir o limitar
la invención, salvo según las reivindicaciones anexas.
Volviendo ahora a la forma específica de la
invención ilustrada en los dibujos, las Figs. 1 y 2 describen una
primera realización de la invención. El quemador 1 puede incluir la
entrada 2 de gas combustible y la entrada 3 de gas piloto que están
conectadas de una manera convencional al conducto 4 dentro del
quemador. La entrada 2 de gas combustible puede incluir
alternativamente una soplante o aspirador para formar una
premezcla. El gas o la premezcla es suministrado a continuación al
horno por medio de los tubos 5 y 5' de inyector de gas, los cuales
están también conectados de manera convencional al conducto 4, y que
se extienden dentro del horno. Los tubos 6 y 6' de inyector piloto
están también conectados de manera convencional al conducto 4 para
suministrar gas piloto al horno desde la toma 3 de gas piloto. Los
puertos 7 y 7', que contienen el chorro primario 8 y el chorro
secundario 9 están unidos a los tubos de inyector 5 y 5' para
proyectar gas combustible radial y axialmente dentro del horno,
respectivamente.
El aire puede entrar en el quemador y en el horno
a través del obturador de aire 30 que trabaja de una manera
convencional para proporcionar aire al sistema. El aire primario,
que sigue el camino indicado por (a), se desplaza a lo largo del
bloque 10 de quemadores y de la pared 11 del horno para la
combustión del gas combustible proyectado desde el chorro primario
8. El aire secundario, que sigue el camino indicado por (b), se
puede desplazar hacia dentro desde los puertos 7 y 7' para la
combustión con el gas combustible proyectado desde el chorro
secundario 9. El gas de escape residual desciende a lo largo del
camino (c) y es recirculado al ser mezclado con el aire secundario
para formar aire diluido, al cual se le hace circular hacia fuera a
lo largo del camino (d) siguiendo la pared 11 del horno en la que
es quemado con el aire primario y el gas combustible proyectado
desde el chorro primario 8.
El funcionamiento de esta realización de la
invención es como sigue. El gas piloto puede entrar a través de la
entrada 3 de gas piloto, desplazándose hacia adelante a través del
conducto 4, y los tubos 6 de gas piloto para formar un vórtice de
gas en combustión dentro del bloque 10 de quemadores. Este vórtice
de gas puede quemarse para elevar la temperatura dentro del bloque
10 de quemadores a un nivel adecuado para el funcionamiento del
quemador. Éste es normalmente de unos 863ºC (1600ºF), pero puede
ser variado en función de la aplicación. El uso de un piloto de
vórtice, que es opcional, tiene ventajas significativas de
seguridad puesto que se puede usar a temperaturas de funcionamiento
por debajo del punto de autoignición.
El gas combustible primario o premezcla puede
entrar a través de la toma 2 de gas combustible primario y es
transportado hacia adelante a lo largo del conducto 4 a los tubos
de inyector 5 y 5' de gas y a los puertos 7 y 7'. Entonces se
proyecta hacia fuera radialmente una mayoría del gas desde el chorro
primario 8 para entrar en combustión con el aire primario que se
desplaza a lo largo del camino (a). El ángulo según el cual se
proyecta el gas desde el chorro primario 8 no está particularmente
restringido. Sin embargo, se deberá elegir el ángulo del chorro de
gas para mantener la llama visible lejos de los tubos de proceso
aunque manteniendo también los tubos de inyector de gas protegidos
dentro del plano de la pared. Los chorros deberían estar también en
ángulo para reducir cualquier erosión de refractario que pudiera
producirse al correr el gas a lo largo de la pared del horno a gran
velocidad.
Adicionalmente, las posiciones de los tubos 5 y
5' y de los puertos 7 y 7' no están particularmente limitadas, pero
se sitúan preferiblemente al exterior del centro del quemador hacia
los lados, fuera del flujo de aire secundario. Aunque esto resulta
mecánicamente menos conveniente, la posición exterior de los
chorros reduce significativamente la oscilación de la llama a alta
velocidad, los impulsos y el ruido de combustión, y hace al
quemador significativamente menos sensible a los cambios en la
velocidad de combustión, composición del combustible, aire en
exceso, proyección, y forma de bloque. También, la posición de los
tubos de gas dentro de la corriente de aire ayuda ingeniosamente a
enfriar los chorros de gas. Esta realización de la presente
invención tiene también el beneficio significativo sobre los
quemadores tradicionales de que puede funcionar a presiones de gas
significativamente más bajas.
Una minoría del gas es proyectado desde el chorro
secundario 9 hacia adelante al interior del horno para entrar en
combustión con aire secundario que fluye a lo largo del camino (b).
La cantidad del gas proyectado desde los chorros secundarios no se
encuentra particularmente restringida, pero es preferiblemente
inferior al 25% y superior al 10% del total del gas combustible
utilizado. La combustión del gas de los chorros secundarios hace
que el aire secundario se mezcle con los gases de escape residuales
que descienden a lo largo del camino (c), los cuales son
principalmente el resultado de la combustión del gas procedente de
los chorros primarios. Se considera que se produce una buena mezcla
de aire y gases residuales debido a las microexplosiones del gas
quemado procedente de los chorros secundarios. La mezcla forzosa
del aire secundario y de los gases de escape residuales forma un
aire diluido que se hace recircular por la pared del horno a lo
largo del camino (d) para entrar en combustión con el aire primario
y el gas combustible proyectado desde los chorros primarios,
originando una reducción significativa de los gases de NO_{x}
producidos durante esta combustión.
Alternativamente, como se representa en las Figs.
3 y 4, el combustible primario puede entrar a través de la toma 13
de combustible para ser premezclado con el aire primario que entra
a través del obturador 16 de aire primario de manera convencional.
La premezcla es entonces transportada a través del venturi 14 a la
punta 15 a la cual está conectado de una manera convencional. La
punta 15 tiene una pluralidad de tubos 19 de chorro primario en su
extremo de combustión, situados dentro del horno, para proyectar la
premezcla radialmente dentro del horno para su combustión a lo
largo de la pared 20 del horno.
El combustible secundario puede ser conducido
entonces hacia adelante a lo largo de una entrada 17 de combustible
secundario que tiene chorros 22 secundarios en su extremo de
combustión, situado dentro del horno. Los chorros secundarios
proyectan el combustible secundario impulsándolo hacia el interior
del horno. El ángulo con el cual es proyectado el combustible
secundario no está particularmente restringido, pero es
preferiblemente inferior a 30º desde el centro. El aire secundario
entra a través del obturador 18 de aire secundario, fluyendo hacia
adelante al interior del horno a través del anillo 21 de una manera
convencional, y entrando en el horno a través del camino (b)'. El
anillo 21 puede incluir también la embocadura 23, que se extiende
hacia adelante al interior del horno para ayudar a dirigir el flujo
de aire secundario y proteger los tubos. La longitud exacta de la
embocadura 23 no se encuentra particularmente restringida, pero
debería ser suficientemente larga para ayudar adecuadamente en la
mezcla forzosa del aire secundario con los gases de escape.
El aire secundario es quemado con el combustible
proyectado desde los chorros secundarios 22 y es mezclado así con
los gases residuales de escape que descienden a lo largo del camino
(c)' para formar un aire diluido que es recirculado a lo largo del
camino(d)'. El aire diluido es quemado con la premezcla
proyectada a lo largo de las paredes del horno desde los tubos 19 de
chorro primario, originando una reducción significativa de los
gases de NO_{x} producidos.
Adicionalmente, como se muestra en las Figs. 5 y
6, se puede usar un horno vertical con un quemador montado en el
suelo. Una premezcla rica en combustible de aire primario y
combustible es transportada hacia adelante a lo largo de la entrada
24 de combustible primario a través de la formación 25 de quemadores
situada dentro del suelo 28 del horno para proporcionar gas
combustible al horno. El aire primario entra así a lo largo del
camino (a)'' como parte de la premezcla. La premezcla es proyectada
a continuación dentro del horno y quemada, calentando el fluido
contenido en los tubos 29 de proceso. Esta combustión produce gases
de escape, algunos de los cuales abandonan el horno a través de la
chimenea 26 del horno, recirculando y descendiendo el resto a lo
largo del camino (c)''. Dentro del horno, el aire secundario es
impulsado al interior del horno por el tiro a través de los puertos
27 de aire secundario a lo largo del camino (b)''. El aire
secundario que entra a través de los puertos 27 secundarios es así
mezclado y recirculado con los gases de escape residuales que se
desplazan por el camino (c)'' a lo largo del camino (d)'' para ser
quemados con la premezcla. Esto da lugar a una reducción
significativa de gases NO_{x}.
En los quemadores convencionales previos, el
combustible y el aire primarios se pueden mezclar de forma
inadvertida, en una pequeña proporción, con los gases descendentes
del horno; sin embargo, se ha constatado que no se realiza en estos
quemadores una reducción suficiente de gases No_{x}. Esto se debe
a que los gases residuales deben ser suficientemente mezclados y
recirculados con aire secundario para crear un aire suficientemente
diluido a mezclar con el combustible y el aire primarios para su
combustión. En las calderas convencionales, esto se realizaba
algunas veces recirculando gases después de que hubieran abandonado
el horno. Sin embargo, se descubrió ingeniosamente que si se
pudiera lograr la dilución del aire con los gases residuales dentro
del horno, se podría obtener una reducción significativamente mayor
del NO_{x} sin el importante costo de un sistema exterior de
recirculación de gases de escape.
Al fabricar un quemador de combustible gaseoso de
la manera establecida en las reivindicaciones anexas y descrita
aquí, es posible reducir significativamente las emisiones de
NO_{x} producidas por los gases quemados en el horno. Se cree que
se obtendría el contenido de NO_{x} más bajo si el aire estuviera
bien mezclado con los gases residuales dentro del horno antes de
volver a mezclarse y quemarse con el aire. Con aire forzado o con
premezcla pobre proyectada perpendicularmente a la pared del horno,
casi se podría realizar un mezclado bueno. Esto no se produce con
los sistemas de tiro de aire convencionales porque el aire de tiro
es normalmente muy perezoso, y por tanto habitualmente no puede
proporcionar por sí mismo un mezclado suficiente de la atmósfera del
horno, dando lugar a bolsas de un contenido alto de oxígeno y por
tanto a NO_{x} más elevado. Se ha descubierto ingeniosamente que
el aparato y el método de la presente invención permitirán un
mezclado suficiente de los gases dentro del horno, dando lugar a un
contenido de NO_{x} significativamente reducido.
En los quemadores tradicionales, las llamas de
mezcla en boquilla más pobre creaban gases de contenido de NO_{x}
muy elevado. Sin embargo, cuando se añadieron chorros secundarios,
se descubrió inesperadamente que el contenido de NO_{x} descendía
significativamente. Se cree que este comportamiento inusual es
atribuible al hecho de que los chorros de gas secundario crean
microexplosiones que generan bastante energía para mezclar
forzosamente el aire con la atmósfera del horno, dando también
lugar a emisiones con contenido de NO_{x} significativamente
inferior.
Además, se encontró que si los chorros de gas
fueran simplemente una premezcla a baja presión y unida a la punta
del quemador, el contenido de NO_{x} se incrementaría como se
predijo en los sistemas de quemadores convencionales (un quemador
de mezcla pobre en la boquilla crea el contenido más elevado de
NO_{x}). Cuando se proyectaba aire comprimido desde los chorros
secundarios en vez de combustible secundario, no se producía cambio
en las emisiones de NO_{x}. Así, se cree que son las
microexplosiones en el quemador de mezcla en boquilla las que
proporcionan la energía necesaria para mezclar forzosamente el aire
secundario con los gases residuales, lo cual conduce a una reducción
significativa de los gases de NO_{x}. El límite de combustible
secundario parece ser la tolerancia del horno respecto a estas
microexplosiones. Sin embargo, no sería necesario el combustible
secundario con un sistema tal como el horno vertical mostrado en la
Fig. 4, puesto que el aire puede ser impulsado y mezclado
directamente con los gases residuales dentro del horno. También se
pueden obtener una reducción significativa de NO_{x} si se usa un
sistema de aire forzado.
En la situación en la que se utiliza un quemador
de premezcla, parece óptima una relación de premezcla de 2:1 a 5:1
para hornos de alta temperatura, mientras que relaciones más altas
añadirán estabilidad a la llama para temperaturas más bajas. Los
beneficios de usar un quemador de premezcla son aquí dobles; son
posibles orificios mayores con una menor probabilidad de obturación
con incrustaciones y suciedad, y el aire actúa como un refrigerante
para impedir el agrietamiento y la obturación por gas de los
orificios. El aire puede combinase también con premezcla pobre
cuando la composición del combustible es resistente al retorno de
llama. El principal beneficio aquí es un menor contenido de
NO_{x} por medio de un mejor mezclado y una liberación de calor
más distribuida.
Aunque se ha mostrado y descrito esta invención
en relación con quemadores determinados, se apreciará que se puede
hacer una amplia variedad de cambios sin apartarse del objeto de
esta invención. Se pueden usar diversas configuraciones y tipos de
quemadores. Por ejemplo, se puede usar un quemador de mezcla en
boquilla con un sistema de aire forzado sin el uso de chorros
secundarios. Adicionalmente, se puede usar el quemador con diversos
tipos de combustibles gaseosos, tales como propano, metano, o
mezclas de hidrógeno. Se pueden modificar diversas características
mostradas en los dibujos o eliminarlas en casos específicos, y se
pueden variar conductos secundarios y controles y otras
características mecánicas o prescindir de ellas sin apartarse del
objeto de la invención. En consecuencia, no se pretende limitar el
objeto de la invención por la descripción precedente, sino sólo
según lo establecido en las reivindicaciones anexas.
Claims (10)
1. Un horno vertical que comprende un quemador de
combustible gaseoso de bajo NO_{x} que incluye:
una entrada (24) de gas combustible primario y de
aire primario,
una formación (25) de quemadores situada en una
pared (28) de dicho horno vertical y conectada a dicha entrada (24)
de gas combustible primario y de aire primario para proyectar dicho
aire y combustible primarios hacia fuera al interior de dicho
horno, entrando en combustión dichos aire y combustible primarios y
produciendo gases residuales,
una pluralidad de bocas (27) de aire secundario
definidas en la pared (28) de dicho horno para proporcionar aire
secundario a dicho horno.
en el que dichas bocas (27) de aire secundario
están colocadas respecto a dicha formación de quemadores (25) para
efectuar el mezclado de dicho aire secundario con dichos gases
residuales dentro de dicho horno para obtener aire diluido y
recircular dicho aire diluido dentro de dicho horno para la
combustión con dichos aire y combustible primarios a fin de reducir
las emisiones de NOx.
2. Un horno vertical según la reivindicación 1,
en el que el quemador de combustible gaseoso de bajo NO_{x}
incluye además:
unos medios (4, 4, 5', 14, 15, 16) de
abastecimiento de quemadores dispuestos sustancialmente en una
dirección axial del quemador para proporcionar combustible primario
y aire primario a dicho horno,
medios (17) de abastecimiento de combustible
secundario que tienen un extremo de combustión (7, 7'; 22) que se
extiende y dirige sustancialmente en forma axial,
unos medios (18) de abastecimiento de aire
secundario dispuestos para dirigir un suministro de aire secundario
al interior de dicho horno adyacentes a dichos medios de
abastecimiento de combustible secundario, estando dirigido dicho
extremo de combustión de dichos medios de abastecimiento de
combustible secundario para proyectar dicho combustible secundario
sustancialmente en forma axial al interior de dicho horno para su
combustión con dicho aire secundario, produciendo así dicha
combustión gases residuales,
unos medios (10, 11; 21, 23) de recirculación
colocados respecto a dicho extremo de combustión de dichos medios
de abastecimiento de combustible secundario para efectuar el
mezclado de dicho aire secundario con dicho combustible secundario y
con dichos gases residuales en el interior de dicho horno para
producir aire diluido, siendo dicho aire diluido recirculado y
entrando en combustión con dichos aire y combustible primarios para
reducir el contenido de NO_{x} en los gases resultantes de la
combustión.
3. Un horno vertical según la reivindicación 2,
en el que dichos medios de abastecimiento de quemadores
incluyen:
una toma (2) de gas combustible para suministrar
dicho gas combustible a dicho horno,
unos medios (4) de conducto conectados a dicha
toma de gas combustible y capaces e transportar dicho gas
combustible a dicho horno,
al menos dos tubos (5,5') de inyector que se
extienden axialmente, estando conectados dichos tubos de inyector a
dichos medios (4) de conducto, siendo capaces dichos tubos de
inyector de transportar dicho gas combustible a dicho extremo (7,
7') de combustión de los medios de abastecimiento de combustible
secundario.
4. Un horno vertical según la reivindicación 2,
en el que dicho extremo (7, 7') de combustión de los medios de
abastecimiento de combustible secundario comprende chorros (8)
primarios definidos en dichos medios de abastecimiento de
quemadores, siendo dichos chorros (8) primarios capaces de proyectar
radialmente una mayoría de dicho gas combustible y en el que dichos
medios de recirculación comprenden chorros (9) secundarios
definidos en dichos medios de abastecimiento de quemadores, siendo
dichos chorros secundarios capaces de proyectar axialmente una
minoría de dicho gas combustible y siendo capaces de quemar dicha
minoría de gas combustible con dicho aire secundario para mezclar
dicho aire secundario con dichos gases residuales dentro de dicho
horno para producir dicho aire diluido.
5. Un horno vertical según la reivindicación 1,
en el que el quemador de combustible gaseoso de bajo NO_{x}
incluye además:
una toma de gas combustible para suministrar gas
combustible a dicho horno,
un abastecimiento (16) de aire primario conectado
a dicho horno para proporcionar aire primario al extremo de
combustión del quemador,
un abastecimiento (18, 21) de aire secundario
conectado para proporcionar aire secundario a dicho horno,
un conducto (14) dispuesto sustancialmente en una
dirección axial del quemador conectado a dicha toma de gas
combustible para transportar dicho gas combustible a dicho
horno,
un inyector (15) conectado a dicho conducto y que
se extiende dentro de dicho horno, teniendo dicho inyector chorros
(19,22) primarios y secundarios,
en el que dichos chorros (19) primarios son
capaces de proyectar una mayoría de dicho gas combustible desde
dicho inyector radialmente al interior de dicho horno para entrar
en combustión con dicho aire primario, y dichos chorros (22)
secundarios son capaces de proyectar una minoría de dicho gas
combustible axialmente al interior de dicho horno para que entre en
combustión con dicho aire secundario dentro de dicho horno para
producir aire diluido, siendo recirculado dicho aire diluido y
entrando en combustión con dicha mayoría de gas combustible y dicho
aire primario.
6. Un horno vertical según las reivindicaciones 4
ó 5, en el que dicha minoría de dicho gas combustible proyectado
desde dichos chorros secundarios es menos del 25% aproximadamente
de dicho gas combustible.
7. Un horno vertical según la reivindicación 1,
en el que el quemador de combustible gaseoso de bajo NO_{x}
incluye además:
una toma de premezcla que tiene una toma (13) de
combustible primario y un abastecimiento (16) de aire primario,
un conducto (14) dispuesto sustancialmente en una
dirección axial del quemador conectado a dicha toma de premezcla,
teniendo dicho conducto un extremo (15) de combustión, teniendo
dicho extremo de combustión una pluralidad de tubos (19) de chorro
de premezcla para proyectar dicha premezcla al interior de dicho
horno para su combustión, produciendo dicha combustión gases
residuales,
un abastecimiento (17) de combustible secundario
situado en paralelo con dicho conducto y que tiene un extremo de
combustión, teniendo dicho extremo de combustión al menos un chorro
(22) secundario,
un abastecimiento (18) de aire secundario para
proporcionar aire secundario a dicho horno,
en el que dicho chorro secundario está colocado
en relación con dicha pluralidad de tubos (19) de chorro de
premezcla para proporcionar axialmente combustible secundario para
efectuar el mezclado de dicho aire secundario con dichos gases
residuales dentro de dicho horno a fin de producir aire diluido y de
recircular y poner en combustión dicho aire diluido con dicha
premezcla para reducir las emisiones de NO_{x}.
8. Un horno vertical según la reivindicación 1,
en el que el quemador incluye además:
- (a)
- unos medios de abastecimiento de quemadores para proporcionar gas combustible y aire primario a dicho horno para la combustión que va a producir gases residuales, comprendiendo dichos medios de abastecimiento de quemadores:
- una toma de premezcla (13, 16), teniendo dicha toma de premezcla unos medios (16) de abastecimiento de aire para proporcionar aire a dicho gas combustible a fin de formar una premezcla de dicho gas combustible y dicho aire primario para su proyección al interior de dicho horno, y
- unos medios (14, 15) de conducto conectados a dicha toma de premezcla para transportar dicha premezcla a dicho horno, extendiéndose dichos medios (14, 15) de conducto dentro de dicho horno y teniendo una pluralidad de tubos (19) de chorro definidos en los mismos capaces de proyectar dicha premezcla radialmente al interior de dicho horno
- (b)
- unos medios (18) de abastecimiento de aire secundario para proporcionar aire secundario a dicho horno, y
- (c)
- unos medios (17, 22, 23) de recirculación para efectuar el mezclado de dicho aire secundario con dichos gases residuales dentro de dicho horno a fin de producir aire diluido, siendo dicho aire diluido recirculado y puesto en combustión con dicho aire y gas combustible primarios para reducir los gases de NO_{x}, comprendiendo dichos medios (17, 22, 23) de recirculación una toma (17) de combustible secundario para proporcionar combustible secundario a dicho horno, extendiéndose dicha toma (17) de combustible secundario dentro de dicho horno y teniendo al menos un chorro (22) secundario capaz de proyectar dicho combustible secundario axialmente dentro de dicho horno, siendo capaz dicho chorro (22) secundario de poner en combustión dicho combustible secundario con dicho aire secundario para mezclar dicho aire secundario con dichos gases residuales dentro de dicho horno para producir dicho aire diluido,
9. Un método para reducir las emisiones de
NO_{x} en un quemador de combustible gaseoso usado en un horno,
que comprende las etapas de:
proporcionar gas combustible y aire primario a
dicho horno,
proyectar dicho gas combustible al interior de
dicho horno,
poner en combustión dicho gas combustible y aire
primario para producir gases residuales,
proporcionar aire secundario a dicho horno,
mezclar dicho aire secundario con dichos gases
residuales dentro de dicho horno para producir aire diluido,
recircular y poner en combustión dicho aire
diluido dentro de dicho horno para reducir las emisiones de
NO_{x}.
10. Un método según la reivindicación 9, en el
que el quemador de combustible gaseoso tiene un extremo de
combustión que define una dirección axial donde:
se proporciona gas combustible primario y aire
primario a dicho horno,
se proyecta dicho gas combustible primario en una
dirección sustancialmente radial al interior de dicho horno,
se proporciona gas combustible secundario y aire
secundario en una dirección sustancialmente axial y se proyecta al
interior de dicho horno,
se mezcla dicho aire secundario por combustión de
dicho gas combustible secundario dentro de dicho horno con dichos
gases residuales dentro del aire diluido de dicho horno, y
se recircula y pone en combustión dicho aire
diluido dentro de dicho horno para reducir las emisiones de
NO_{x} en los gases de combustión resultantes.
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