ES2238103T3

ES2238103T3 - Procedimiento para el funcionamiento de un sistema de combustion tangencial.

Info

Publication number: ES2238103T3
Application number: ES99967452T
Authority: ES
Inventors: Rebecca L. Tobiasz; Douglas J. Hart; Robert D. Lewis; James P. Sutton, Iii; Bruce F. Griffith
Original assignee: Alstom Power Inc
Current assignee: Alstom Power Inc
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2005-08-16
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: EP1192390B1; TW457351B; PL348665A1; DE69923797T2; JP2002533644A; KR20020000758A; KR100417940B1; NO20013104D0; EP1192390A1; BR9916390A; RO120785B1; ATE289402T1; AU762789B2; US6237513B1; DE69923797D1; NO20013104L; AU2372500A; CN1331788A; WO2000037853A1; PL193565B1

Abstract

Procedimiento para el funcionamiento de un horno de combustión de combustible sólido pulverizado del tipo que posee un determinado número de cajas de viento, cada una de las cuales tiene una determinada cantidad de compartimientos a través de los cuales son introducidos al interior del horno el combustible y el aire; procedimiento éste que comprende; La aportación del combustible sólido al interior del horno; El suministro de aire primario hacia el interior del horno; este aire primario constituye aquella parte del aire aportado al horno, la cual arrastra y transporta el combustible a través de los casquillos de las toberas de combustible, que están dispuestas dentro de los compartimientos de las cajas de viento del horno; El suministro de aire de combustión hacia el interior del horno; este aire de combustión constituye aquella parte del aire, la cual es aportada al horno a través de los mismos compartimientos como los compartimientos dentro de los cuales están dispuestos los casquillos delas toberas de combustible, pero esta parte del aire no arrastra ningún combustible; en este caso, el aire primario y el aire de combustión son aportados hacia el interior del horno en una dirección tangencial a un primer círculo imaginario, que normalmente está dispuesto por el centro del horno al objeto de actuar en conjunto con el combustible, que es suministrado hacia el interior del horno, para así producir una bola de fuego rotatoria; El suministro de aire de sobrecombustión hacia el interior del horno; este aire de sobrecombustión constituye aquella parte del aire aportado al horno, la cual es suministrada al horno desde un punto situado por encima del compartimiento superior del combustible; El suministro de aire contrapuesto ó de aire desplazado hacia el interior del horno; este aire contrapuesto constituye aquella parte del aire aportado al horno, la cual mantiene un segundo círculo imaginario, que es de un mayor diámetro que el primer círculo imaginario y que está situado de forma concéntrica al primer círculo imaginario; Procedimiento éste en el cual la totalidad de aire, suministrada hacia el interior del horno, se compone del aire primario, del aire de combustión, del aire de sobrecombustión así como del aire contrapuesto, y la misma está caracterizada por la relación indicada a continuación: Totalidad de aire (100%) = (aire contrapuesto hasta un máximo del 40%) + (aire de sobrecombustión hasta un máximo del 50%) + (una combinada subasignación de aire primario y de aire de combustión, de por lo menos un 20%); en la que: Totalidad de aire (100%) = V (aire contrapuesto) + X (aire de sobrecombustión) + Y (aire primario) + Z (aire de combustión); En esta relación, V, X, Y y Z representan el respectivo porcentaje de composición del componente de aire asociado de la totalidad de aire.

Description

Procedimiento para el funcionamiento de un sistema de combustión tangencial.

La presente invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de los hornos con combustión de un combustible sólido pulverizado, el cual puede ser empleado para una amplia gama de los combustibles sólidos; procedimiento éste que, al ser aplicado para un horno de combustión con combustible sólido pulverizado, está en condiciones de proporcionar un funcionamiento con un conveniente control de las emisiones.

El combustible sólido pulverizado y en suspensión ha sido empleado con éxito y durante mucho tiempo en los hornos con unos procedimientos de combustión tangencial. La técnica de la combustión tangencial implica la introducción del combustible sólido pulverizado y del aire en un horno desde las esquinas del mismo, de tal modo que el combustible sólido pulverizado y el aire sean dirigidos hacia un círculo imaginario situado en la parte central del horno. Este tipo de combustión tiene muchas ventajas, entre las cuales se cuentan una mezcla íntima del combustible sólido pulverizado con el aire; las condiciones para una llama estable; así como un prolongado tiempo de permanencia de los gases de la combustión dentro de los hornos.

No obstante, en los últimos tiempos se ha puesto cada vez más énfasis en la máxima reducción posible de la polución atmosférica. En relación con ello, y con especial referencia al control del óxido nítrico NOx, se sabe que estos óxidos de nitrógeno se producen, durante la combustión de un combustible fósil, en primer lugar por dos mecanismos distintos, que han sido identificados como el NOx térmico y el NOx de combustible. El NOx térmico resulta de la fijación térmica del nitrógeno molecular y del oxígeno dentro del aire de combustión. La intensidad en la formación del NOx térmico es extremadamente sensible a la temperatura local de la llama así como, si bien en menor grado, a la concentración local del oxigeno. Virtualmente, todo el NOx térmico es formado dentro de la zona de la llama, la cual tiene la temperatura más elevada. Por consiguiente, la concentración en NOx térmico queda "congelada" al nivel, que prevalece dentro de la región de las altas temperaturas a causa del rápido enfriamiento de los gases de la combustión. Las concentraciones del NOx térmico en el gas de combustión se encuentran, por lo tanto, entre las características del nivel de equilibrio de la temperatura de la máxima y del nivel de equilibrio de la temperatura del gas de combustión.

Por el otro lado, el NOx de combustible es derivado de la oxidación del nitrógeno orgánicamente ligado en ciertos combustibles fósiles como, por ejemplo, en carbón y en aceite pesado. La intensidad en la formación del NOx de combustible está fuertemente afectada por la velocidad de mezclarse entre si el combustible fósil y la corriente de aire, por lo general, así como por la concentración local del oxígeno, en particular. Sin embargo, la concentración en NOx de gas de combustión, a causa del nitrógeno del combustible, es normalmente de tan sólo una fracción -por ejemplo, del 20 hasta el 60%- del nivel que podría resultar de una oxidación completa de todo el nitrógeno dentro del combustible fósil. De lo anteriormente expuesto se puede deducir claramente, que la formación del NOx, en su conjunto, está en función tanto de los niveles locales del oxígeno como de las temperaturas máximas de la llama.

En el transcurso de los años, se han introducido numerosas modificaciones en la técnica normal de una combustión tangencial. Muchas de estas modificaciones -y en particular las que han sido sugeridas más recientemente- se han propuesto, en primer lugar, por el interés de conseguir, por la aplicación de las mismas, una todavía mejor reducción en las emisiones. El resultado de una de estas modificaciones es el sistema de combustión, que constituye el objeto de la Patente Núm. 5.020.454 de los Estados Unidos, con el título "Clustered Concentric Tangential Firing System" (ó Sistema concéntrico agrupado de combustión tangencial). De acuerdo con las enseñanzas de esta Patente Núm. 5.020.454 de los Estados Unidos, es proporcionado un sistema concéntrico agrupado de combustión tangencial, que resulta particularmente apropiado para su empleo en los hornos de combustión con un combustible fósil. Este sistema concéntrico agrupado de combustión tangencial comprende una caja de viento. Una primera agrupación de toberas de combustible está dispuesta en la caja de viento, y las toberas están operativas para inyectar el combustible de forma agrupada hacia el interior del horno con el fin de producir, de este modo, una primera zona rica en combustible dentro del horno. Una segunda agrupación de toberas de combustible está dispuesta en la caja de viento, y las toberas están operativas para inyectar el combustible de forma agrupada hacia el interior del horno con el objeto de producir con ello una segunda zona rica en combustible dentro del horno. Una tobera de aire contrapuesto está dispuesta en la caja de viento, y esta tobera está operativa para inyectar el aire contrapuesto hacia el interior del horno, de tal modo que el aire contrapuesto sea dirigido -de forma alejada del combustible inyectado de una manera agrupada- hacia el interior del horno y contra las paredes del mismo. Una tobera de aire de sobrecombustión -de un acoplamiento estrecho- está dispuesta en la caja de viento, y esta tobera está operativa para inyectar un aire desobrecombustión -estrechamente acoplado- hacia el interior del horno. Una tobera de aire de sobrecombustión de tipo separado está dispuesta dentro de la región del quemador del horno, con el fin de estar situada de forma distanciada de la tobera de aire de sobrecombustión del estrecho acoplamiento así como para encontrarse sustancialmente en alineación con el eje longitudinal de la caja de viento. La tobera de aire de sobrecombustión de tipo separado está operativa para inyectar un aire de sobrecombustión separado hacia el interior del horno.

El resultado de otra de las modificaciones de este tipo es un sistema de combustión, que constituye el objeto de la Patente Núm. 5.146.858 de los Estados Unidos, la cual tiene el título de "Boiler Furnace Combustión System" (ó Sistema de combustión de un horno de caldera).

De acuerdo con las enseñanzas de la Patente Num. 5.146.858 de los Estados Unidos, queda proporcionado un sistema de combustión de un horno de caldera y de la clase que normalmente incluye unos quemadores principales, que están dispuestos en las paredes laterales ó por las esquinas de un horno de caldera en forma de cañón cuadrado, que tiene un eje vertical que con los ejes de los quemadores está dirigido de forma tangencial hacia una imaginaria superficie cilíndrica, que es coaxial al horno. Además, en este tipo de sistema de combustión del horno de caldera es así que las toberas de aire están dispuestas dentro del horno de caldera, a un nivel situado por encima del nivel de los quemadores principales, de tal manera que el combustible sin quemar, dejado en una atmósfera de reducción ó en una atmósfera de baja concentración de oxígeno dentro de la región de la combustión de los quemadores principales, pueda ser quemado por un aire adicional, que es aportado por medio de las toberas de aire. Este sistema de combustión del horno de una caldera, tal como el mismo está descrito en la Patente Núm. 5.146.858 de los Estados Unidos, está caracterizado particularmente por el hecho de que dos grupos de toberas de aire están dispuestos a un nivel más elevado y a un nivel más bajo, respectivamente. Más concretamente, las toberas de aire por el nivel más bajo están previstas por las esquinas del horno de la caldera, con sus ejes dirigidos de forma tangencial hacia una segunda imaginaria superficie cilíndrica coaxial, que tiene un diámetro que es mayor que el diámetro de la primera imaginaria superficie cilíndrica coaxial. Por el otro lado, las toberas de aire, situadas al nivel más elevado, están previstas por los centros de las superficies de la paredes laterales del horno de la caldera, con los ejes de las mismas dirigidos de forma tangencial hacia una tercera imaginaria superficie cilíndrica coaxial, que tiene un diámetro que es más reducido que el diámetro de la segunda imaginaria superficie cilíndrica coaxial.

El resultado de todavía otra modificación de esta clase es el sistema de combustión, que constituye el objeto de la Patente Núm. 5.195.450 de los Estados Unidos, la cual tiene el título de "Advanced Overfire Air System for NOx Control" (ó Perfeccionado sistema de aire de sobrecombustión para el control de NOx). Según las enseñanzas de esta Patente Núm. 5.195.450 de los Estados Unidos, es proporcionado un perfeccionado sistema de aire de sobrecombustión para el control de NOx, el cual está previsto para su empleo dentro de un sistema de combustión del tipo que es especialmente apropiado para ser aplicado en los hornos de combustión por un combustible fósil. Este perfeccionado sistema de aire de sobrecombustión para el control de NOx comprende unos distintos niveles para los compartimientos del aire de sobrecombustión, los cuales consisten en un determinado número de compartimientos de aire de sobrecombustión, estrechamente acoplados, y en un determinado número de compartimientos de aire de sobrecombustión separados. Los compartimientos de aire de sobrecombustión del acoplamiento estrecho están sostenidos a una primera elevación dentro del horno, mientras que los compartimientos de aire de sobrecombustión separados están sostenidos a una segunda elevación dentro del horno, con el objeto de que los mismos se encuentren distanciados de los compartimientos de aire de sobrecombustión del acoplamiento estrecho pero, esto sí, estén en alineación con ellos.

El aire de sobrecombustión es suministrado tanto hacia los compartimiento de aire de sobrecombustión del acoplamiento estrecho como también hacia los compartimientos de aire de sobrecombustión separados y esto de tal modo, que entre los mismos exista una predeterminada distribución del aire de sobrecombustión, de la forma más conveniente posible, de tal manera que el aire de sobrecombustión, que sale de los separados compartimientos de aire de sobrecombustión, pueda establecer una distribución horizontal -en forma de un spray ó al estilo de un ventilador- del aire de sobrecombustión sobre la zona plana del horno, así como de tal modo que este aire de sobrecombustión pueda salir de los separados compartimientos de aire de sobrecombustión a unas velocidades que son significativamente más elevadas que las velocidades aplicadas con anterioridad.

Las llamas, que se producen en cada tobera de combustible sólido pulverizado, son estabilizadas a través de unos procesos globales de transmisión de calor y de masa. Una sola envolvente de llama rotatoria ("bola de fuego"), dispuesta de forma centrada dentro del horno, proporciona, por todo el horno, una mezcla gradual, pero completa y uniforme, entre el combustible sólido pulverizado y el aire.

La Patente Núm. A-5 315 939 de los Estados Unidos revela un procedimiento para el funcionamiento de un horno de combustión con combustible sólido, conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1).

Los esfuerzos para controlar las emisiones en NOx -tal como los mismos han sido mencionados, a título de ejemplo, más arriba- han sido realizados simultáneamente con unos esfuerzos para impedir el desgaste 6 la corrosión en las paredes laterales de un horno que trabaja en un régimen estequiométrico, que muchas veces está acompañado de una operación con un bajo nivel de NOx. Las condiciones de una reducción a lo largo de las paredes laterales inician -ó bien aceleran- un desgaste en estas zonas del horno.

Por consiguiente, si bien los sistemas de combustión, construidos en conformidad con las enseñanzas de las publicadas Patentes de los Estados Unidos, a las que se ha hecho referencia anteriormente, han demostrado ser operativos para la finalidad, para la cual los mismos habían sido previstos, en el estado actual de la técnica, sin embargo, se ha puesto de manifiesto la necesidad de que los procedimientos de combustión de esta clase sean perfeccionado. Más concretamente, en el estado actual de la técnica se pone de manifiesto la necesidad de un novedoso y perfeccionado procedimiento de combustión tangencial, que habría de proporcionar una mayor flexibilidad en el control de las indeseables emisiones como, por ejemplo, de los óxidos nítricos. Adicionalmente, según el estado actual de la técnica se ha puesto de manifiesto la necesidad de un novedoso y perfeccionado procedimiento de combustión tangencial, que debería mejorar la resistencia a la corrosión a lo largo de las paredes acuotubulares del horno.

Por consiguiente, y para resumir, según el estado actual de la técnica, se ha puesto de manifiesto la necesidad de un novedoso y perfeccionado procedimiento de combustión tangencial que, al ser empleado por un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, sea capaz de reducir de forma óptima las emisiones indeseables.

Resumen de la presente invención

De acuerdo con la presente invención, queda proporcionado un procedimiento para el funcionamiento de un horno, de tal modo que la totalidad de aire, que es suministrada al horno, quede asignada entre cuatro componentes de aire para beneficiar de la mejor manera posible ú optimar el funcionamiento del horno, que tiene la configuración de varias cajas de viento seleccionadas.

La totalidad de aire es suministrada según la relación indicada a continuación:

(C) Totalidad de aire suministrada (100%) = (aire contrapuesto hasta un máximo del 40%) + (aire de sobrecombustión hasta un máximo del 50%) + (una combinada subasignación de aire primario y de aire de sobrecombustión, de por lo menos un 20%);

en la que:

Totalidad de aire (100%) = V (aire contrapuesto) + (aire de sobrecombustión) + Y (aire primario) + Z (aire de combustión);

En esta relación, V, X, Y y Z representan el respectivo porcentaje de composición del componente de aire asociado de la totalidad de aire; la totalidad de aire se constituye del aire primario, del aire de combustión, del aire de sobrecombustión y del aire contrapuesto, como los cuatro componentes de la misma.

Breve descripción de los planos adjuntos

La Figura 1 muestra una representación esquematizada al estilo de una vista de sección vertical de un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual lleva incorporada una forma de disposición ó un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx;

La Figura 2 indica una representación esquematizada al estilo de una vista de sección vertical de un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire dentro de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx, el cual es especialmente apropiado para su empleo en las aplicaciones de un horno de combustión de un combustible sólido pulverizado;

La Figura 3 muestra una vista lateral de alzado de una tobera para el combustible sólido pulverizado, la cual lleva incorporado un casquillo de sujeción de llama, que es empleado en el dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire dentro de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx;

La Figura 4 indica la vista del extremo de la tobera para el combustible sólido pulverizado, la cual lleva incorporado el casquillo de sujeción de llama, que está indicado en la Figura 3, y la misma es empleada en el dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire dentro de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de
NOx;

La Figura 5 muestra la vista en planta de un círculo de combustión, que representa el principio del funcionamiento de la combustión contrapuesta, que es empleada en un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire dentro de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx;

La Figura 6 indica la vista en planta de un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual lleva incorporada un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire dentro de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx, y el mismo está construido de acuerdo con la presente invención; y se indica aquí el principio del funcionamiento de una guiñada regulable del aire de sobrecombustión separado, la que es empleada en el dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire del sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx;

La Figura 7 muestra una vista lateral de alzado de un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual lleva incorporado un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire de un sistema de combustión tangencial de baja emisión de NOx, construido según la presente invención; y se indica aquí el principio del funcionamiento de una inclinación regulable del aire de sobrecombustión separado, la cual es empleada en este dispositivo ó forma de disposición de los compartimientos del combustible y del aire del sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx;

La Figura 8 indica una representación esquematizada al estilo de una vista de sección vertical de un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual lleva incorporado un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx, construido de acuerdo con la presente invención; y se indica aquí la dirección de flujo del combustible sólido pulverizado y del aire, que son inyectados hacia el interior del horno de combustión con un combustible sólido pulverizado a través de la caja de viento principal del mismo al ser aplicado un índice de turbulencia que es mayor que 0.6;

La Figura 9 muestra una representación esquematizada al estilo de una vista en planta de un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual lleva incorporado un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx;

La Figura 10 indica una representación esquematizada al estilo de una vista de sección vertical de otra forma de disposición de los compartimientos del combustible y del aire de un sistema de combustión tangencial con baja emisión de NOx, la cual es especial-mente apropiada para su empleo en las aplicaciones de un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado;

La Figura 11 muestra, a escala de aumento, una vista en planta del compartimiento superior del aire contrapuesto de una caja de viento, del horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual está indicado en la Figura 1;

La Figura 12 indica una vista esquematizada y de perspectiva, parcialmente en sección vertical, de una versión del horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual está indicado en la Figura 1, y el mismo tiene una forma de disposición seleccionada de las cajas de viento;

La Figura 13 muestra, a escala de aumento, la vista de perspectiva de una de las cajas de viento de las esquinas del horno, que está indicado en la Figura 12; y de forma esquematizada se indica aquí una bola de fuego rotatoria; mientras que

La Figura 14 indica, a escala de aumento, la vista de perspectiva de una de las cajas de viento de las esquinas del horno según otra versión del horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual está indicado en la Figura 1 y el que tiene una forma de disposición seleccionada de las cajas de viento; y se indicada aquí, de una manera esquematizada, la bola de fuego rotatoria.

Descripción de la preferida forma de realización

Haciendo ahora referencia a los planos adjuntos y, en particular, a la Figura 1 de los mismos, en ésta se puede apreciar un horno de combustión con un combustible sólido pulverizado, el cual está indicado, en su conjunto, por la referencia 10. Este horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 puede tener -unido a efectos de su cooperación con el horno- un dispositivo de los compartimientos del combustible y del aire de un sistema de combustión tangencial de baja emisión de NOx; dispositivo éste que, en su conjunto, está indicado por la referencia 12 en la Figura 2 de los planos adjuntos, y el mismo, de acuerdo con la presente invención, puede ser instalado en este sistema y, al encontrarse este dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire instalado en el sistema, el mismo está operativo para poder limitar las emisión del óxido nítrico. En cuanto a una descripción más detallada de la forma de construcción y del modo de funcionamiento de las partes componentes del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, las cuales no han sido descritas aquí, se puede hacer referencia al estado actual de la técnica como, por ejemplo, a la Patente Núm. 4.719.587 de los Estados Unidos.

Siguiendo con referencia a la Figura 1 de los planos adjuntos, el horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, que está indicado en la misma, comprende una región de quemadores que está indicada, en su conjunto, por la referencia 14. Tal como esto será descrito con mayor detalle más abajo, en relación con la descripción de la forma de construcción y del modo de funcionamiento del dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire, es concretamente dentro de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 en donde es iniciada -de una manera bien conocida para las personas familiarizadas con este ramo técnico- la combustión de un combustible sólido pulverizado y del aire. Los gases calientes, que son generados a causa de la combustión del aire y del combustible sólido pulverizado, fluyen dentro del horno de combustión de combustible sólido pulverizado hacia arriba. Durante este movimiento ascendente de los mismos dentro del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, los gases calientes transmiten -de una manera bien conocida para las personas familiarizadas con este ramo técnico- el calor al fluido, que está pasando por unos tubos (no están indicados aquí en aras de una mayor claridad en los dibujos) que, de una manera convencional, revisten las cuatro paredes del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10. A continuación, los gases calientes salen del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 a través de un conducto horizontal del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, el cual está indicado, en su conjunto por la referencia 16 y este conducto conduce hacia el conducto de gas trasero del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, el cual está indicado, en su conjunto, por la referencia 18. Tanto el conducto horizontal 16 como el conducto de gas trasero 18 contienen, normalmente, otras superficies más del intercambio de calor (no indicadas aquí) para así generar y sobrecalentar el vapor de una manera, que es bien conocida por las personas familiarizadas con este ramo técnico. Seguidamente, el vapor es obligado, por regla general, a pasar hacia una turbina (no indicada aquí), que forma parte integrante de un grupo funcional de turbina/generador (no indicado aquí), de tal manera que el vapor pueda proporcionar la fuerza motriz, necesaria para impulsar la turbina (no indicada aquí) y, por consiguiente, también el generador (no indicado aquí) que, de una manera bien conocida, está unido con la turbina para cooperar con la misma, con el objeto de que la electricidad pueda ser generada por el generador.

Tomando como base lo anteriormente expuesto, se hace ahora especial referencia a las Figuras 1 y 2 de los planos adjuntos, con el objeto de describir la forma de disposición 12 de los compartimientos del combustible y del aire, la cual está prevista de estar incorporada para su cooperación con un horno construido en la forma del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, que está representado en la Figura 1 de los planos. Más concretamente, este dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire está previsto para ser empleado en un horno -como, por ejemplo, un horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 de la Figura 1 de los planos- de tal modo que, en este caso, la forma de disposición 12 de los compartimientos del combustible y del aire sea operativa para reducir de forma óptima las indeseables emisiones.

Tal como esto será comprendido mejor con referencia a las Figuras 1 y 2 de los planos, este dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire comprende una determinado cantidad de envolturas, cada una de las cuales tiene preferentemente la forma de una caja de viento principal, que en las Figuras 1 y 2 de los planos está indicada por la referencia 20. Cada caja de viento principal 20 está sostenida -de una manera bien conocida para las personas familiarizadas con este ramo técnico- por unos medios de soporte convencionales (no indicados aquí) en una de las cuatro esquinas de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, y esto de tal manera, que el eje longitudinal de la caja de viento principal 20 se pueda extender de forma esencialmente paralela al eje longitudinal del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10.

Continuando con la descripción del dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire según la forma de realización indicada en la Figura 2 de los planos, la caja de viento principal 20 comprende un par de compartimientos extremos de aire que, en su conjunto, están indicados por las referencias 22 y 24, respectivamente. Tal como esto se puede comprender mejor con referencia a la Figura 2 de los planos, uno de los compartimientos extremos de aire, es decir, el compartimiento indicado por la referencia 22, se encuentra dispuesto por el extremo inferior de la caja de viento principal 20. El otro compartimiento extremo de aire, es decir, el que está indicado por la referencia 24, está dispuesto en la parte superior de la caja de viento principal 20.

Adicionalmente, y conforme a lo indicado en la Figura 2 de los planos, también están previstos en la caja de viento principal 20 un determinado número de compartimientos de aire rectos que, en su conjunto, están indicados en la Figura 2 por las referencias 26, 28 y 30, así como un determinado número de compartimientos de aire contrapuesto, que en la Figura 2 están indicados, en su conjunto, por las referencias 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, respectivamente. Una tobera de aire recta está prevista -de una manera fijada por el empleo de cualquier medio convencional de fijación, apropiado para esta finalidad- por el interior de cada uno de los compartimientos extremos de aire, 22 y 24, así como dentro de cada uno de los compartimientos rectos de aire 26, 28 y 30. Sin embargo, para la finalidad que se describe con mayor detalle más abajo, dentro de cada uno de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, está prevista una respectiva tobera de aire contrapuesto, de una manera fijada por el empleo de cualquier medio convencional de fijación, apropiado para este fin.

Un medio de suministro de aire (que ha de ser descrito más abajo con mayor detalle) se encuentra operativamente unido con cada uno de los compartimientos extremos de aire, 22 y 24, con cada uno de los compartimientos de aire rectos 26, 28 y 30, así como con cada uno de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, por lo que este medio de suministro de aire aporta el aire hacía los mismos y, a través de estos compartimientos, lo suministra hacia la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10. Para esta finalidad comprende el medio de suministro de aire, de una manera ya conocida, un ventilador (no indicado aquí) así como unos conductos de aire (que tampoco se indican) que, a efectos del flujo del fluido, se encuentran unidos con el ventilador, por un lado, y con los compartimientos extremos, 22 y 24, con los compartimientos de aire rectos 26, 28 y 30, así como con los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, respectivamente, por el otro lado, por medio de unas válvulas y de unos elementos de control separados (no indicados aquí).

Continuando con referencia a la caja de viento principal 20, y según la forma de realización para la misma, la cual está indicada en la Figura 2 de los planos, esta caja de viento principal 20 también está provista de un determinado número de compartimientos del combustible, los que aquí están indicados, en su conjunto, por las referencias 48, 50, 52, 54 y 56, respectivamente.

Una respectiva tobera de combustible está sostenida de una manera fija dentro de cada uno de los compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56; en la Figura 3 de los planos, esta tobera de combustible está indicada, en su conjunto, por la referencia 58. Cualquier medio de fijación convencional, y apropiado para este fin, puede ser empleado para fijar la tobera de combustible 58 dentro de cada uno de los compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56. La tobera de combustible 58 tiene preferentemente la configuración de un casquillo de sujeción para la llama de tobera del combustible sólido pulverizado; en la Figura 4 de los planos, este casquillo de sujeción de la llama de la tobera está indicado en su conjunto por la referencia 60. Cada uno de los compartimientos de combustible 48, 50, 53, 54 y 56, que están indicados en la Figura 2 de los planos, es operativo como un compartimiento para un combustible sólido pulverizado, por ejemplo, para el carbón.

No obstante, es evidente que estos compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56 también puedan ser apropiados para su empleo con otras formas de un combustible sólido pulverizado, es decir, con cualquier otra forma de un combustible sólido pulverizado que pueda ser quemado dentro de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10.

Un medio de suministro de combustible sólido pulverizado -que, de forma esquematizada, está representado en la Figura 1 de los planos, en la que este medio de suministro de combustible sólido pulverizado está indicado, en su conjunto, por la referencia 62- se encuentra operativamente unido con las toberas de combustible 58, que están sostenidas de forma fija dentro de los compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56, por lo cual este medio de suministro de combustible sólido pulverizado 62 aporta el combustible sólido pulverizado hacia los compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56 y, más concretamente, hacia las toberas de combustible 58, dispuestas de forma fija dentro de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 con el fin de inyectar el combustible hacia el interior de esta zona. Para esta finalidad, el medio de suministro de combustible sólido pulverizado 62 comprende un pulverizador, que en la Figura 1 de los planos está indicado por la referencia 64, como asimismo comprende los conductos para el combustible sólido pulverizado, los cuales están indicados aquí por la referencia 66. El pulverizador 64 está previsto para producir un combustible sólido pulverizado de unas finuras mínimas determinadas previamente, y el mismo puede comprender, para este fin, un clasificador rotatorio del tipo que es normalmente conocido como un clasificador dinámico (que no está indicado aquí).

Este combustible sólido pulverizado -teniendo las finuras arriba mencionadas- es transportado, a través de los conductos de combustible sólido pulverizado 66, desde el pulverizador 64, con el cual los conductos de combustible sólido pulverizado 66 están unidos, a efectos del flujo del fluido, por un lado, hacia las toberas de combustible 58, sostenidas de manera fija dentro de los compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56, con los cuales los conductos de combustible sólido pulverizado 66 están, por el otro lado, unidos a efectos del flujo del fluido por unas válvulas y por unos elementos de control separados (no indicados aquí). Si bien esto no ha sido indicado aquí en aras de mantener una mayor claridad en los dibujos, este pulverizador 64 esta operativamente unido con el ventilador (no indicado aquí) del medio de suministro de aire, al cual se ha hecho referencia anteriormente, de tal manera que el aire del medio de suministro de aire también pueda ser suministrado hacia el pulverizador 64, por lo que el combustible sólido pulverizado, suministrado por el pulverizador 64 hacia las toberas de combustible 58 -que están dispuestas de manera fija dentro de los compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56- es conducido mediante los conductos de combustible sólido pulverizado 66 y dentro de una corriente de aire, de una manera que es bien conocida para las personas familiarizadas con el ramo de los pulverizadores.

Continuando con referencia al casquillo de sujeción de llama 60 de la tobera de combustible sólido pulverizado, el cual está indicado en la Figura 4 de los planos, la función o principal del mismo consiste en la ignición del combustible sólido pulverizado, que está siendo inyectado desde la tobera hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, a un punto de proximidad -es decir, dentro de 0.602 mtrs. (dos pies) de la tobera- la cual es más estrecha que la proximidad con la que esta ignición era posible hasta ahora con los casquillos de tobera de combustible sólido pulverizado según el estado actual de la técnica. Por esta rápida ignición del combustible sólido pulverizado se produce una llama estable de una materia volátil, y la misma, por consiguiente, reduce al mínimo la producción de NOx dentro de la corriente de aire, que es rica en combustible sólido pulverizado.

Tal como esto puede ser comprendido mejor haciendo referencia a las Figuras 3 y 4 de los planos, el casquillo de sujeción de llama 60 de la tobera de combustible sólido pulverizado está realizado con la configuración de una caja de forma esencialmente rectangular, que en la Figura 3 está indicada por la referencia 70. Esta caja de forma rectangular 70 posee, por los lados entre si opuestos de la misma, unos extremos abiertos -indicados en la Figura 3 por las referencias 72 y 74- a través de los cuales la corriente de aire primario/combustible sólido pulverizado entra y sale, respectivamente, del casquillo de sujeción de llama 60 de la tobera de combustible sólido pulverizado. Alrededor de la caja de forma rectangular 70, a una reducida distancia de la misma, está previsto un camino de paso -indicado en la Figura 3 por la referencia 76- para un aire adicional, es decir, para el aire de soporte de la combustión.

Continuando con referencia a la caja de viento principal 20, la misma puede estar equipada, según indica la Figura 2 de los planos, con un compartimiento de combustible auxiliar, que en la Figura 2 está indicado, en su conjunto, por la referencia 88. Este compartimiento 88 de un combustible auxiliar está operativo para realizar -por medio de una tobera de combustible auxiliar, dispuesta de una manera apropiada dentro del mismo compartimiento- la inyección de un combustible auxiliar hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 al considerarse necesaria una tal inyección de combustible; combustible auxiliar éste que tiene la forma de un combustible no sólido pulverizado, sino el mismo es en la forma de aceite ó de gas. Por ejemplo, puede ser considerado necesario efectuar una inyección del combustible auxiliar al estar el horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 sometido al proceso de arranque. Si bien en la Figura 2 la caja de viento principal 20 está indicada incorporando -al ser esto deseado- un solo compartimiento de combustible auxiliar 88, es evidente que esta caja de viento principal 20 también podría estar equipada con varios compartimientos de combustible auxiliar 88, sin por ello apartarse de la idea esencial de la presente invención.

Para esta finalidad, al ser deseado prever unos adicionales compartimientos de combustible auxiliar 88, esto puede ser llevado a efecto por reemplazar uno ó varios de los compartimientos rectos de aire 26, 28 y 30, por un compartimiento de combustible auxiliar 88 de este tipo.

A continuación, se comentará aquí el principio del funcionamiento de una combustión contrapuesta ó desviada. A este fin, se hace especialmente referencia a la Figura 5 de los planos. Tal como esto se comprenderá mejor con referencia a la Figura 5, la corriente del combustible sólido pulverizado y del aire primario, la que es inyectada hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 a través de los compartimientos de combustible sólido pulverizado 48, 50, 52, 54 y 56, es dirigida -tal como ello está indicado de manera esquematizada por la referencia 90 en la Figura 5- hacia un imaginario pequeño círculo, que en la Figura 5 está indicado por la referencia 92 y el cual está dispuesto de forma central dentro de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10. A diferencia de la corriente del combustible sólido pulverizado y del aire primario, el aire de soporte para la combustión, es decir, el aire secundario que está siendo inyectado hacia el interior de la región de quemado res 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 a través de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, es dirigido -como esto está indicado de forma esquematizada por la referencia 94 en la Figura 5- hacia el imaginario círculo, que está indicado por la referencia 96, el cual es de un diámetro mayor y el que, debido a ser concéntrico al círculo pequeño 92, está dispuesto necesariamente, igual que el círculo pequeño, de forma central dentro de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible pulverizado 10.

Se facilitará ahora una más detallada descripción de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46. Habida cuenta de que los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, son todos idénticos entre si, a continuación se realiza una descripción detallada de solamente uno de los compartimientos de aire contrapuesto, concretamente del compartimiento de aire contrapuesto superior 46, entendiéndose que los otros compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42 y 44 son todos iguales al primero, tanto en su configuración como en cuanto a su funcionamiento. Según puede ser apreciado en las Figuras 10 y 11, el compartimiento superior de aire contrapuesto 46 está dispuesto, de una manera apropiada, dentro de la caja de viento 20, y la caja de viento 20, a su vez, se encuentra posicionada, de una forma apropiada, dentro de la región de quemadores 14 del horno 10. Además, se quisiera hacer constar aquí, que otras cajas de viento -idénticas a la caja de viento 20, en su construcción y en cuanto a su funcionamiento- también se encuentran ubicadas, de forma apropiada, en cada una de las cuatro esquinas del horno 10, con el objeto de constituir un dispositivo, en el cual existen principalmente dos parejas de cajas de viento y en el que la pareja de respectivas dos cajas de viento 20 está dispuesta de tal manera, que una de las cajas de viento de una respectiva pareja esté situada de forma diagonal-mente opuesta a la otra caja de viento de la misma pareja, de tal modo que una respectiva imaginaria línea diagonal -de las que una línea está indicada aquí como la imaginaria línea diagonal DL- pueda pasar a través del centro vertical VC del horno 10.

Tal como esto puede ser observado sobre todo en la Figura 11, el compartimiento superior de aire contrapuesto 46 lleva dispuesta dentro del mismo una tobera de aire contrapuesto, indicada en lo sucesivo por la referencia 406, y esta tobera comprende el casquillo de tobera 408. El casquillo de tobera 408 comprende un determinado número de álabes de control de guiñada, cada uno de los cuales lleva la referencia 410; un dispositivo amortiguador 412, que es operativo para variar la cantidad del flujo de aire que pasa por la tobera de aire contrapuesto 406; como asimismo comprende este casquillo un medio impulsor de inclinación 414, que es operativo para variar el ángulo de inclinación que el casquillo de tobera 408 guarda en relación con la línea horizontal, es decir, en relación con un plano horizontal, que pasa por el casquillo de tobera 408 de forma perpendicular al eje vertical, que está definido por la caja de viento 20. De forma adicional, el casquillo de tobera 408 comprende un medio de ignición 416, que es operativo para establecer una llama estable en la proximidad de la tobera de aire contrapuesto 406 dentro de la región de quemadores 14 del horno 10; como asimismo comprende este casquillo un explorador de llamas 418, que es operativo para detectar, en la proximidad
de la tobera de aire contrapuesto 406, la ausencia de una llama dentro de la región de quemadores 14 del horno 10.

El funcionamiento de los álabes de control de guiñada 410 será descrito ahora en relación con el suministro de aire contrapuesto a través del compartimiento superior de aire contrapuesto 46 y con respecto al círculo pequeño 92 y al círculo imaginario 96, que es de un mayor diámetro y que está indicado en la Figura 10. El combustible -que, por medio de los compartimientos de combustible 48, 50, 52, 54 y 56, es inyectado hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno 10- es dirigido hacia el círculo pequeño, que es coaxial con el centro vertical VC del horno 10; con otras palabras: El círculo pequeño 92 está situado de forma central dentro de la región de quemadores 14 del horno 10. A diferencia del combustible, el aire -que, a través de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, es inyectado hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno 10- es dirigido, como consecuencia del accionamiento de los álabes de control de guiñada 410, hacia el círculo imaginario 96, que es de un mayor diámetro y el que, debido, a ser de forma concéntrica al círculo pequeño 92, también está situado de forma central dentro de la región de quemadores 14 del horno 10.

Por consiguiente, aquí puede ser apreciado que -en base al accionamiento de los álabes de control de guiñada 410, que están incorporados en el casquillo 408 de la tobera- el aire, que está siendo inyectado hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno 10 a través de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, es dirigido hacia el círculo imaginario 96 de mayor diámetro 96, es decir, de manera distanciada del combustible, que está siendo inyectado hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno 10, y hacia las paredes del horno 10. Asimismo, puede ser apreciado aquí que el aire, que es introducido en la región de quemadores 14 del horno 10 por medio de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, actúa a la manera de un aire que está intercalado entre la bola de fuego rotatoria y las paredes del horno 10, prácticamente para "recubrir" estas paredes y protegerlas, de este modo, contra la atmósfera reductora, que existe dentro del horno 10 al estar el mismo en funcionamiento.

El hecho de desviar algo del flujo de aire secundario -que pasa por la caja de viento principal 20- hace que dentro de las fases iniciales de una combustión esté menos aire disponible para la corriente del combustible sólido pulverizado y del aire primario. Ello produce asimismo un ambiente de oxidación cerca de las paredes acuotubulares del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, dentro y por encima de la zona de combustión del combustible sólido pulverizado y del aire primario. Esto surte el efecto de reducir la cantidad de la deposición de cenizas así como la tenacidad de las mismas, y ello tiene por resultado tanto un menos frecuente uso de los sopladores de paredes como asimismo una incrementada absorción de calor dentro de la parte inferior del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10. Unos incrementados niveles de 02 a lo largo de las paredes acuotubulares del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 también reducen el peligro de la corrosión, en especial al ser quemados unos combustibles sólidos pulverizados de unas más elevadas concentraciones en azufre, en hierro ó en metales alcalinos (K, Na). En la práctica, las corrosiones por la sulfuración ó bien por otros mecanismos pueden ser controladas ampliamente por reducirse al mínimo el potencial de un choque directo de la corriente del combustible sólido pulverizado y del aire primario con las paredes acuotubulares del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10. Este peligro es atajado a través de los convencionales parámetros de la transmisión del calor y mediante las geometrías del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, al igual que por medio de un perfeccionado control de la finura del combustible sólido pulverizado, que está siendo quemado dentro del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10.

Continuando con referencia al dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire, y conforme al ejemplo de realización del mismo, el cual está indicado en la Figura 2 de los planos, resulta que pueden estar previstos uno ó bien varios compartimientos de aire de sobrecombustión, del tipo que normalmente es conocido como compartimiento de aire de sobrecombustión "de estrecho acoplamiento", para suministrar un aire de sobrecombustión, que tenga unas características previamente determinadas como, por ejemplo, un volumen y un momento de fuerza previamente establecidos. A título de ejemplo de un dispositivo de este tipo, el cual está indicado en la Figura 2, el dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire puede comprender una pareja de compartimientos de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento que, en su conjunto, están indicados por las referencias 98 y 100, respectivamente, y que están previstos en la caja de viento principal 20, dentro de la parte superior de la misma, con el objeto de estar dispuestos sustancialmente en una relación yuxtapuesta con el compartimiento extremo de aire 24. Una respectiva tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento está prevista -de manera fija por el empleo de cualquier medio convencional de fijación (no indicado aquí), apropiado para este fin- dentro de cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento, 98 y 100. Cada uno de estos compartimientos de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento, 98 y 100, se encuentra operativamente unido con el mismo medio de suministro de aire (no indicado aquí), con el cual se encuentran también operativamente unidos, tal como anteriormente descrito, cada uno de los compartimientos extremos de aire, 22 y 24, así como cada uno de los compartimientos rectos de aire 26, 28 y 30, y cada uno de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, de tal manera que este medio de suministro de aire (no indicado) pueda suministrar algo del aire de soporte de combustión hacia cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento, 98 y 100, a los efectos de inyectar el mismo -a través de éstos últimos- hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10.

Asimismo, en relación con la forma de construcción del dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire pueden estar previstos uno ó bien varios compartimientos de aire de sobrecombustión del tipo que normalmente es conocido como compartimiento de aire de sobrecombustión "separado", con el objeto de poder suministrar un aire de sobrecombustión, que tenga ciertas características previamente determinadas como, por ejemplo, un volumen y un momento de fuerza previamente establecidos. A título de ejemplo de un dispositivo de esta clase, el cual está indicado en la Figura 2, este dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire puede comprender un nivel separado del aire de sobrecombustión, el cual está previsto dentro de cada esquina del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, con el fin de estar dispuesto entre la parte superior de la caja de viento 20 y el plano de salida del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, el cual está indicado en la Figura 2 mediante la línea de trazos 102. De acuerdo con el ejemplo de realización del dispositivo, el cual está indicado en las Figuras 1 y 2 de los planos, el dispositivo de compartimientos 12 del combustible y del aire comprende, a título de ejemplo, un discreto nivel de aire de sobrecombustión separado que, en su conjunto, esta indicado en las Figuras 1 y 2 de los planos por la referencia 104. Este nivel 104 del aire de sobrecombustión separado está sostenido -de una manera apropiada por el empleo de cualquier tipo convencional de medio de fijación (no indicado), apropiado para tal fin- dentro de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, para estar adecuadamente distanciado de la parte superior de la caja de viento 20, y más concretamente de la parte superior del compartimiento de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento de la misma para, de este modo, encontrarse esencialmente en alineación con el eje longitudinal de la caja de viento principal 20. El nivel 104 del aire de sobrecombustión separado está situado convenientemente entre la parte superior de la caja de viento 20 y el plano de salida 102 del horno, de tal modo que el tiempo que los gases -generados en la combustión del combustible sólido pulverizado- necesitan para desplazarse desde la parte superior de la caja de viento 20 hasta la parte superior del horno, es decir, el tiempo de permanencia de los mismos dentro del horno, exceda de 0,3 segundos.

Continuando con la descripción del nivel 104 del aire de sobrecombustión separado, y de acuerdo con la forma de realización del mismo, la cual está representada en las Figuras 1 y 2 de los planos, este nivel 104 del aire de sobrecombustión separado comprende tres compartimientos de aire de sobrecombustión separados, que en la Figura 2 de los planos están indicados por las referencias 108, 110 y 112. Una respectiva tobera de aire de sobrecombustión separado está sostenida -de una manera fija por el empleo de cualquier tipo convencional de medio de fijación (no indicado aquí), apropiado para tal fin- dentro de cada uno de los separados compartimientos de aire de sobrecombustión 108, 110 y 112, del nivel 104 del aire de sobrecombustión separado, y esto de tal modo que cada una de las toberas de aire de sobrecombustión separado pueda efectuar tanto un movimiento de guiñada como un movimiento de inclinación. Tal como esto se comprende mejor haciendo referencia a la Figura 6 de los planos, el movimiento de guiñada se refiere a un movimiento dentro de un plano horizontal, es decir, a un movimiento según la flecha indicada en la Figura 6 por la referencia 120. Por el otro lado, y tal como esto se puede comprender mejor con referencia a la Figura 7 de los planos, el movimiento de inclinación se refiere a un movimiento dentro de un plano vertical, es decir, a un movimiento según la flecha, que en la Figura 7 está indicada por la referencia 122.

Para completar la descripción del nivel 104 del aire de sobrecombustión separado, se indica que cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión separado 108, 110 y 112, se encuentra operativamente unido -a efectos del flujo del fluido- con el mismo medio de suministro de aire (no indicado aquí), con el cual están también operativamente unidos, tal como descrito anteriormente, cada uno de los compartimientos extremos de aire, 22 y 24, cada uno de los compartimientos rectos de aire 26, 28 y 30, cada uno de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, así como cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento, 98 y 100, de tal manera que este medio de suministro de aire (no indicado) pueda suministrar algo del aire de soporte de combustión hacia cada uno de los separados compartimientos de aire de sobrecombustión 108, 110 y 112, a los efectos de inyectarlo -a través de los mismos- hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado.

Por aprovecharse la capacidad de unos movimientos de guiñada y de inclinación de los separados compartimientos de aire de sobrecombustión 108, 110 y 112, del nivel 104 del aire de sobrecombustión separado existe, gracias a ello, la posibilidad de llevar a efecto una regulación en el proceso de mezclar el aire de la combustión con los gases del horno.

A continuación, se hará una breve descripción del modo de funcionamiento de la forma de disposición 12 de los compartimientos del combustible y del aire, la cual está prevista de ser utilizada en un horno de combustión de combustible sólido pulverizado como, por ejemplo, en el horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10, que está representado en la Figura 1 de los planos. De acuerdo con el modo de funcionamiento del dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire, por el pulverizador 64 es suministrado un combustible sólido pulverizado con un apropiado grado de finura. El combustible sólido pulverizado es transportado dentro de una corriente de aire y a través de los conductos -de combustible 66- desde el pulverizador 64 hasta los compartimientos de combustible sólido pulverizado 48, 50, 52, 54 y 56. A continuación, y siendo aún arrastrado dentro de una corriente de aire, el combustible sólido pulverizado es inyectado hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 a través del casquillo de sujeción de llama 60 de la tobera de combustible sólido pulverizado, el cual está previsto, de forma apropiada para esta finalidad, dentro de cada uno de los compartimientos de combustible sólido pulverizado 48, 50, 52, 54 y 56.

Continuando con la descripción del modo de funcionamiento del dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire, se indica que una cantidad previamente establecida de aire de soporte de combustión -en la forma de un aire secundario- es inyectada hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 a través de cada uno de los compartimientos extremos de aire, 22 y 24, de cada uno de los compartimientos rectos de aire 26, 28 y 38, así como a través de cada uno de los compartimientos de aire contrapuesto 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44 y 46, con el objeto de conseguir una estequiometría previamente determinada -concretamente un régimen estequiométrico- por el interior del horno 10, dentro de una llamada zona de combustión primaria en la región de quemadores 14. El término de estequiometría, tal como el mismo es aplicado aquí, hace referencia a la cantidad teórica de aire que es necesaria para completar la combustión del combustible sólido pulverizado.

Adicionalmente al aire de soporte de combustión, que ha sido descrito anteriormente y que es inyectado al interior de la zona de combustión primaria, se inyecta una cantidad previamente establecida de aire de soporte de combustión -en la forma de un aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento- hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 a través de cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento, 98 y 100, de tal modo que pueda adquirir un valor previamente determinado la estequiometría existente dentro de la región de quema dores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10 en otra zona de combustión, situada por encima de la zona de combustión primaria.

Continuando con referencia al modo de funcionamiento del dispositivo 12 de los compartimientos del combustible y del aire, se indica aquí que una cantidad previamente establecida de aire de soporte de combustión -en la forma de un aire de sobrecombustión separado- es inyectada hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10. De una forma más concreta, una primera cantidad previamente establecida de un tal aire de soporte de combustión, en la forma de un aire de sobrecombustión separado, es inyectada hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de o combustión de combustible sólido pulverizado 10 a través de cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión separado 108, 110 y 112, del nivel. 104 del aire de sobrecombustión separado, de tal manera que pueda adquirir un valor previamente determinado la estequiometría dentro de todavía otra zona de combustión, situada por encima de la zona de combustión primaria y por encima de la otra zona de combustión dentro de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10.

El sistema de combustión tangencial de la presente invención está configurado para suministrar el aire en conformidad con un preferido dispositivo de distribución de aire, con el objeto de favorecer ó de optimar uno á bien varios parámetros en el funcionamiento del horno como es, por ejemplo, la reducción de los óxidos nítricos. Para explicar, a título de ejemplo, las distintas variaciones de un preferido dispositivo para la distribución del aire en el sistema de combustión tangencial, se hace ahora referencia a otra versión del horno, que ha sido indicado en las Figuras 1 hasta 10; horno éste en el cual la forma de disposición de la caja de viento es, según esta otra versión, distinta a la forma de disposición de la caja de viento del horno representado en las Figuras 1 hasta 10, si bien este horno asimismo funciona para producir una bola de fuego por medio de una combustión tangencial y en una manera, que es básicamente similar a la manera del horno indicado en las Figuras 1 hasta 10. Por consiguiente, se hace aquí referencia a lo indicado en las Figuras 12 y 13, en las cuales está representado un horno de combustión de un combustible fósil, el cual funciona, de acuerdo con la presente invención, para distribuir el aire en la preferida manera según esta invención. Este horno de combustión de combustible fósil lleva incorporados un sistema de combustión tangencial concéntrica así como un determinado número de paredes, por cuyo interior queda constituida la región de quemadores. Este sistema concéntrico de combustión tangencial está indicado, en su conjunto, por la referencia 200 en la Figura 12, y el mismo funciona dentro de una cámara de combustión, que forma una región de quemadores 202 en el horno de combustión de combustible fósil 204 que puede ser, por ejemplo, un horno de combustión de carbón pulverizado. La región de quemadores 202 define un eje longitudinal BL que se extiende, en el sentido vertical, a través del centro de esta región de quemadores.

La cámara de combustión, que constituye la región de quemadores 202, tiene cuatro esquinas de las cuales cada una es principalmente equidistante de las otras, por lo que esta cámara de combustión es de una sección transversal sustancialmente de forma cuadrada. De las cuatro cajas de viento 206 está dispuesta una caja dentro de la respectiva esquina de las cuatro esquinas de la cámara de combustión. Cada una de las cajas de viento 206 comprende un determinado número de compartimientos que, a continuación, se describen con más detalles con referencia particular a la Figura 13, que indica una parte de las cajas de viento 206 que más abajo es designada como la primera caja de viento 206A y la que, para la finalidad de la descripción, es una caja de viento representativa; se sobreentiende que las otras cajas de viento son idénticas a ésta caja de viento, tanto en cuanto a su configuración como asimismo en lo que se refiere a su funcionamiento.

Esta primera caja de viento 206A comprende una serie de compartimientos 208, de los cuales cada uno está previsto para la introducción de combustible, de aire ó bien de ambos, combustible y aire, de tal manera que una combinación de aire y combustible pueda ser introducida en la cámara de combustión a través de esta serie de compartimientos. La serie de compartimientos 208 se extiende hacia el interior de la mitad de fondo del horno 204 en una forma de disposición vertical, estando los compartimientos 208 de la serie dispuestos uno por debajo del otro, en una extensión desde el compartimiento de la parte superior, el que lleva la referencia 208TM, hasta el compartimiento inferior de esta serie de compartimientos.

La primera caja de viento 206A, situada dentro del compartimiento superior 208TM, posee una tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 210 para inyectar el aire hacia el interior de la cámara de combustión. Esta primera caja de viento 206A comprende, además -tal como esto puede ser apreciado en la Figura 13- un determinado número de toberas de combustible 212, de las cuales cada una está dispuesta dentro de un compartimiento respectivo de la serie de compartimientos 208 a efectos de la introducción tangencial de combustible al interior de la cámara de combustión. Tres de las toberas de combustible 212 -que se indican, a continuación, como las toberas de combustible, 212A, 2128 y 212C- son representativas de las demás toberas de combustible, y las mismas se encuentran dispuestas de forma fija dentro de los compartimientos 208. Las toberas de combustible 212A, 2128 y 212C introducen el combustible -en una dirección de combustión para el combustible- de forma tangencial a una bola de fuego RB, que es rotatoria ó produce unas turbulencias alrededor del eje longitudinal 8L de la región de quemadores 202, mientras que la bola de fuego esté fluyendo de forma ascendente dentro de ésta última. La dirección de introducción tangencial del combustible, la que, en lo sucesivo, es indicada como dirección de combustión del combustible F0, guarda un determinado ángulo con respecto a la línea diagonal DD. Esta línea diagonal DD se encuentra situada dentro de un plano 214, que pasa a través de la respectiva pareja yuxtapuesta de las esquinas entre si opuestas de la cámara de combustión.

Una tobera de aire de extremo 218 está dispuesta dentro del respectivo compartimiento 208, inmediatamente por debajo del compartimiento superior 208TM. La primera caja de viento 206A comprende, además, una tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 220 para introducir el aire -desde el compartimiento superior 208TN- hacia el interior de la cámara de combustión y en el sentido tangencial a la bola de fuego rotatoria R8.

Esta tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 220 introduce el aire a lo largo de una dirección de aire contrapuesto A0, que está desplazada de la línea diagonal DD y por el mismo lado de ésta como la dirección de combustión de combustible F0 (en otras palabras, la dirección desde la línea diagonal DD hacia la dirección de combustión del combustible F0 y hacia la dirección de aire contrapuesto A0 es la misma, vista en el sentido contrario de las manecillas del reloj, según lo indicado en la Figura 13). Adicionalmente, la dirección de aire contrapuesto A0 está normalmente prevista con el mismo ángulo de desplazamiento que la dirección de combustión del combustible F0. El aire y el combustible, quemados de forma contrapuesta ó desplazada, producen y mantienen las turbulencias ó la rotación de la bola de fuego RB dentro de la cámara de combustión. Además, el aire -que es introducido colectivamente por medio de la tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 206- al igual que el aire introducido a través de cualquier otro compartimiento 208, son de una cantidad que es inferior a la cantidad necesaria para una combustión completa del combustible introducido hacia el interior de la región de quemadores 202, de tal modo que aquella parte de la región de quemadores 202, la cual se encuentra unida con los compartimientos 208, esté caracterizada por las condiciones de una combustión subestequiométrica.

A continuación, se describen más detalles sobre el funcionamiento del horno, indicado en las Figuras 12 y 13, según una variación de la preferida forma para la distribución del aire.

Solamente con la finalidad de facilitar esta descripción, se indican ahora unos términos de definición para caracterizar la composición del aire, que es proporcionado a efectos del proceso de la combustión. Se ha de imaginar, que este aire esté compuesto por cuatro componentes, es decir, por el aire primario, por el aire de combustión, por el aire de sobrecombustión y por el aire contrapuesto ó desviado. El aire primario es aquella parte del aire, la cual arrastre el combustible y lo transporta a través de un casquillo de tobera de combustible. El aire primario es, por ejemplo, el aire que transporta el combustible sólido pulverizado a través del extremo abierto 74 del casquillo de tobera de combustible sólido 60, indicado en las Figuras 3 y 4. El aire de combustión es aquella parte del aire, la cual es suministrada a través de los mismos compartimientos, en los cuales están dispuestos los casquillos de tobera de combustible, y la misma comprende normalmente un adicional aire de soporte de combustión, que es aportado en la misma orientación angular como lo es el aire primario. Por ejemplo, el aire de combustión es el aire que es suministrado a través de camino de paso 76 del casquillo 60 de la tobera de combustible sólido, el cual está indicado en la Figura 3.El aire de sobrecombustión es aquella parte del aire, la cual es aportada desde un punto situado por encima del compartimiento superior del combustible como, por ejemplo, por encima del compartimiento superior de combustible, 212A. El aire contrapuesto es aquella parte del aire, la cual es suministrada con una determinada orientación angular, con el fin de mantener el imaginario círculo, que es de un diámetro mayor y que es concéntrico al círculo más pequeño, que es mantenido por el combustible, por el aire primario y por el aire de combustión, que son introducidos. A título de ejemplo, un aire contrapuesto es el aire secundario, que es suministrado para producir y mantener el círculo imaginario 96, indicado en la Figura 5, el cual tiene un mayor diámetro.

De acuerdo con varias preferidas formas para la distribución del aire según la presente invención, cada uno de los cuatro componentes de la totalidad del aire, la que es aportada hacia el interior del horno, comprende un preferido porcentaje del aire total. La asignación de los porcentajes a cada uno de los cuatro componentes de la totalidad del aire es ajustada de una manera apropiada a la forma de disposición especial de las cajas de viento dentro del horno. Una variación de la preferida forma de distribución del aire es apropiada para una forma de disposición de las cajas de viento, la cual está indicada en las Figuras 12 y 13, y esta variación está caracterizada por los siguientes aspectos fundamentales: (1) El aire contrapuesto es suministrado de una forma relativamente adyacente por encima, por debajo ó bien a través del compartimiento superior, de tal manera que este aire contrapuesto pueda ser aportado por medio de la tobera de aire contrapuesto 220 en el compartimiento superior 208TM; y (2), el aire de sobrecombustión (es decir, el aire por encima del compartimiento superior de combustible) también es suministrado, por ejemplo, como un tal aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento. Según esta variación en la forma de distribución, entre los cuatro componentes del aire son preferidas las siguientes asignaciones de porcentaje:

1

En este caso, el aire total suministrado al interior del horno es igual al 100%.

Se ha de entender que esta preferida forma de distribución del aire es adecuada para unas formas de disposición de las cajas de viento, las cuales no tienen ningún otro aspecto adicional a los dos aspectos fundamentales arriba mencionados del aire contra puesto y del aire de sobrecombustión, adyacentes en la parte superior de los compartimientos. Por ejemplo, esta preferida forma de distribución del aire es apropiada para una forma de disposición de las cajas de viento, tal como la misma ha sido indicada en la Figura 2 y está descrita en relación con esta Figura 2, y en la que adicionalmente el aire contrapuesto es suministrado de manera adyacente a todas las toberas de combustible (carbón).

Otra variación de la preferida forma de distribución del aire es apropiada para una forma de disposición de las cajas de viento, la cual está caracterizada por los siguientes aspectos fundamentales: (1) El aire contrapuesto es suministrado, de forma adyacente, por encima, por debajo ó bien a través del compartimiento superior de tal modo que el aire contrapuesto sea aportado por medio de la tobera de aire contrapuesto 220 en el compartimiento de la parte superior 208TM; y (2) es suministrado un aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento (es decir, un aire de sobrecombustión relativamente cerca por encima del compartimiento de combustible superior). Para esta variación de la forma de distribución del aire son preferidas las siguientes asignaciones de porcentaje entre los cuatro componentes del aire:

2

Por consiguiente, y tal como indicado en una ó en la otra de las variaciones de la preferida forma de distribución de aire, las que se acaban de describir aquí, la totalidad del aire, suministrada hacia el horno por medio del sistema de combustión tangencial de la presente invención, queda asignada por porcentajes entre los cuatro componentes del aire para beneficiar de la mejor manera posible ú optimar el funcionamiento del horno, que es de una seleccionada configuración de las cajas de viento. Por regla general, la totalidad del aire es suministrada en conformidad con la relación indicada a continuación:

(C) Totalidad de aire suministrada (100%) = (aire contrapuesto hasta un máximo del 40%) + (aire de sobrecombustión hasta un máximo del 50%) + (una combinada subasignación de aire primario y de aire de combustión, de por lo menos un 20%);

en la que:

Totalidad de aire (100%) = V (aire contrapuesto) + X (aire de sobrecombustión) + (aire primario) + Z (aire de combustión).

En esta relación, V, X, Y y Z representan el respectivo porcentaje de composición del componente de aire asociado de la totalidad del aire.

La Figura 14 muestra una variación en la versión de sistema de combustión tangencial, descrito en relación con las Figuras 12 y 13, en la que, según esta variación, es suministrado adicionalmente un solo nivel de aire de sobrecombustión separado.

Según la variación indicada en la Figura 14, el sistema de combustión es operativo dentro de una cámara de combustión, que constituye una región de quemadores 302 que posee cuatro esquinas, de las cuales cada una es equidistante de las esquinas adyacentes, de tal modo que la cámara de combustión sea de una sección transversal de forma esencialmente cuadrada. De cuatro cajas de viento 306 cada una está dispuesta dentro de una respectiva esquina de las cuatro esquinas de la cámara de combustión. Cada una de las cajas de viento 306 comprende un determinado número de compartimientos, que ahora serán descritos con más detalles y con referencia particular a la Figura 14, que muestra una parte de una de las cajas de viento 306 denominada, a continuación, como la primera caja de viento 306A que, para la finalidad de la descripción, ha de servir como caja de viento representativa, y se ha de entender que las otras cajas de viento sean idénticas a esta caja de viento, tanto en cuanto a su configuración como asimismo en lo que se refiere a su funcionamiento.

La primera caja de viento 306A comprende una serie de compartimientos 308, cada uno de los cuales está previsto para la introducción de combustible, de aire ó de ambos, de combustible y aire, de tal modo que una combinación de aire y combustible pueda ser introducida al interior de la cámara de combustión a través de esta serie de compartimientos. Los compartimientos 308 de esta serie se extienden hacia el interior de la mitad de fondo del horno y en una forma de disposición vertical, estando los compartimientos 308 dispuestos, de una manera apropiada, el uno por debajo del otro y en una extensión desde el compartimiento superior -indicado como el compartimiento superior con la referencia 308TM- hasta el compartimiento inferior de esta serie de compartimientos.

Esta primera caja de viento 306A comprende, dentro del compartimiento superior 308TM, una toberas de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 310 para la inyección de aire hacia el interior de la cámara de combustión. La primera caja de viento 306A comprende, además -tal como esto puede ser apreciado en la Figura 14- un determinado número de toberas de combustible 312, cada una de las cuales está dispuesta de manera fija dentro de un respectivo compartimiento 308, a efectos de la combustión tangencial de combustible dentro de la cámara de combustión. Tres de las toberas de combustible que, a continuación, están designadas como las toberas de combustible 312A, 312B y 312C, están indicadas, de forma representativa, en su disposición montada dentro de los compartimientos 308. Las toberas de combustible 312A, 312B y 312C introducen el combustible en una dirección tangencial a la bola de fuego RB, que es rotatoria ó produce unas turbulencias alrededor del eje longitudinal BL de la región de quemadores 302, mientras que la bola de fuego esté fluyendo de forma ascendente dentro de ésta última. La dirección de introducción tangencial de combustible la que, a continuación, está designada como dirección de combustión del combustible desplazado ó contrapuesto F0, está situada a un determinado ángulo con respecto a la línea diagonal DD. La línea diagonal DD se encuentra situada dentro de un plano 314, que pasa a través de la respectiva pareja yuxtapuesta de las esquinas entre si opuestas de la cámara de combustión.

Una tobera de aire de extremo 318 está dispuesta dentro del respectivo compartimiento 308, inmediatamente por debajo del compartimiento superior 308TM. La primera caja de viento 306A comprende asimismo una tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 320 para la introducción de aire desde el compartimiento de aire superior 308TM al interior de la cámara de combustión, de forma tangencial a la bola de fuego RB, que es rotatoria. La tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 320 introduce el aire a lo largo de la dirección de aire contrapuesto A0, que está desplazada de la línea diagonal DD por el mismo lado de ésta y como la dirección de combustión del combustible F0 (con otras palabras, la dirección desde la línea diagonal DD hacia la dirección de combustión del combustible F0 y hacia la dirección de aire contrapuesto A0 es la misma, vista en el sentido contrario de las manecillas del reloj, según lo indicado en la Figura 14). Esta primera caja de viento 306A comprende un solo nivel de aire de sobrecombustión separado, que es suministrado a través de una tobera de aire, dispuesta dentro de un compartimiento de aire de sobrecombustión separado 322.

El combustible y el aire, quemados de forma contrapuesta ó desviada, producen y mantienen las turbulencias ó la rotación de la bola de fuego RB dentro de la cámara de combustión. Adicionalmente, el aire -que es introducido colectivamente por medio de la tobera de aire de sobrecombustión de estrecho acoplamiento 306- al igual que el aire, introducido a través de cualquier otro compartimiento 308, son de una cantidad que es inferior a la cantidad necesaria para una combustión completa del combustible, que es introducido hacia el interior de la región de quemadores 302, de tal manera que aquella parte de la región de quemadores 302, la cual se encuentra unida con los compartimientos 308, esté caracterizada por las condiciones de una combustión subestequiométrica.

Se quisiera ahora llamar la atención sobre otra variación en una preferida forma de distribución del aire, la cual está apropiada para una forma de disposición de las cajas de viento, la que dispone de un separado aire de sobrecombustión, tal como la misma está indicada en la Figura 14; variación ésta que está caracterizada por los siguientes aspectos fundamentales: (1) El aire contrapuesto es suministrado de una manera relativamente adyacente por encima, par debajo ó bien a través del compartimiento superior, de tal modo que el aire contrapuesto pueda ser aportado por medio de la tobera de aire contrapuesto 320, prevista en el compartimiento superior 308TM; (2) es suministrado el aire de sobrecombustión (es decir, el aire por encima del compartimiento de combustible superior); y (3) también es suministrado el aire de sobrecombustión separado. Según esta versión son preferidas las siguientes asignaciones de porcentaje entre los cuatro componentes del aire: de porcentaje entre los cuatro componentes del aire:

3

Otra variación adicional en la preferida forma de distribución del aire de acuerdo con la presente invención está apropiada para una forma de disposición de las cajas de viento, la cual posee un aire de sobrecombustión separado como, por ejemplo, la forma de disposición de las cajas de viento, la que está indicada en la Figura 14 y la que está caracterizada por dos de los mismos aspectos fundamentales, concretamente por (1) es suministrado el aire de sobrecombustión (es decir, el aire por encima del compartimiento de combustible superior) y (2) también es suministrado el aire de sobrecombustión separado; además, esta forma de disposición está caracterizada por otro aspecto fundamental, es decir, (3) porque el aire contrapuesto es aportado de una manera relativamente adyacente por debajo del compartimiento superior de aire de sobrecombustión (en lugar de a través de la tobera de aire contrapuesto 320 en el compartimiento superior 308TM, tal como en la forma de disposición de las cajas de viento, la cual está indicada en la Figura 14). Para esta versión se prefieren las siguientes asignaciones de porcentaje entre los cuatro componentes del aire:

4

Todavía otra variación adicional de la preferida forma de distribución del aire de acuerdo con la presente invención está apropiada para una forma de disposición de las cajas de viento, la cual está caracterizada por los siguientes aspectos fundamentales: (1) Es suministrado el aire de sobrecombustión (es decir, el aire por encima del compartimiento superior del combustible) y (2) es aportado el aire de sobrecombustión separado, de manera similar a la forma de disposición de las cajas de viento, la cual está representada en la Figura 14, pero con los adicionales aspectos fundamentales de que (3) el aire contrapuesto es suministrado de una manera relativamente adyacente por debajo del compartimiento superior de aire de sobrecombustión (en lugar de a través de la tobera de aire contrapuesto 320 en el compartimiento superior 308TM, tal como en la forma de disposición de las cajas de viento, la que está representada en la Figura 14); y (4) el aire separado es suministrado a través de por lo menos dos niveles, que comprenden un nivel más alto y un nivel más bajo. A título de ejemplo, una forma de disposición de esta clase está indicada en la Figura 10, en la que el dispositivo de distribución 12 de los compartimientos del combustible y del aire comprende todos los aspectos de la forma de disposición de las cajas de viento la que -en relación con la caja de viento 20- ha sido indicada en las Figuras 1 hasta 9, con la excepción de que, en lugar del nivel individual del aire de sobrecombustión separado, incorporado en la caja de viento 20 representada en las Figuras 1 hasta 9, la caja de viento 20A, que está indicada en la Figura 10, comprende dos niveles discretos de aire de sobrecombustión separado, los cuales se encuentran incorporados en cada esquina del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10. Para hacer más comprensible la descripción, las partes componentes de la caja de viento 20A -las que están indicadas en la Figura 10 y las cuales son idénticas a las partes componentes, indicadas en la Figura 2 en relación con la caja de viento 20- están indicadas aquí con las mismas referencias.

La forma de disposición 12 de los compartimientos del combustible y del aire de la caja de viento 20A, que está indicada en la Figura 10, comprende dos niveles discretos de aire de sobrecombustión separado, es decir, un nivel más bajo de aire de sobrecombustión separado indicado, en su conjunto, por la referencia 104, y un nivel más alto de aire de sobrecombustión separado que, en su conjunto, está indicado por la referencia 106. El nivel de aire de sobrecombustión separado más bajo 104 y el nivel de aire de sobrecombustión separado más alto 106 están ubicados, de una manera apropiada, entre la parte superior de la caja de viento principal 20 y el plano de salida 102 del horno, de tal modo que el tiempo que los gases -producidos por la combustión del combustible sólido pulverizado- necesitan para desplazarse desde la parte superior de la caja de viento principal 20 hasta la parte superior del nivel más alto 106 del aire de sobrecombustión separado, es decir, el tiempo de permanencia de estos gases, pueda exceder de un valor previamente determinado como, por ejemplo, de 0,3 segundos.

El más alto nivel 106 del aire de sobrecombustión separado también lleva incorporados tres compartimientos de aire de sobrecombustión separado, que están indicados por las referencias 114, 116 y 118. Una respectiva tobera de aire de sobrecombustión separado está dispuesta -de manera fija por el empleo de cualquier medio de fijación convencional (no indicado aquí), apropiado para un tal propósito dentro de cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión separado 114, 116 y 118, del nivel más alto 106 del aire de sobrecombustión separado, de tal modo que cada una de estas toberas de aire de sobrecombustión separado sea capaz de efectuar tanto un movimiento de guiñada como asimismo un movimiento de inclinación. Cada uno de estos compartimientos de aire de sobrecombustión separado 114, 116 y 118, del nivel más alto 106 del aire de sobrecombustión separado está operativamente conectado -en una relación de flujo del fluido- con un mismo medio de suministro de aire, de tal manera que este medio de suministro de aire pueda aportar algo del aire de soporte de combustión hacia cada uno de los compartimientos de aire de sobrecombustión separado 114, 116 y 118, para su inyección -a través de éstos últimos- hacia el interior de la región de quemadores 14 del horno de combustión de combustible sólido pulverizado 10.

Para esta variación están preferidas las siguientes asignaciones de porcentaje entre los cuatro componentes del aire;

5

Por consiguiente, de acuerdo con la presente invención, es proporcionado un novedoso y perfeccionado procedimiento de combustión tangencial, que es especialmente apropiado para su empleo en los hornos de combustión de combustible sólido pulverizado. Queda proporcionado según la presente invención, aparte de esto, un tal novedoso y perfeccionado procedimiento de combustión tangencial para los hornos de combustión de combustible sólido pulverizado, el cual está caracterizado por el hecho de que, gracias al empleo de una preferida forma de distribución del aire, el funcionamiento de un tal horno puede ser mejorado ú optimado. Finalmente, es proporcionado un novedoso y perfeccionado dispositivo de compartimientos del combustible y del aire dentro de un sistema de combustión tangencial para los hornos de combustión de un combustible sólido pulverizado, el cual está caracterizado por el hecho de que el mismo de una forma de instalación relativamente fácil; es de un funcionamiento relativamente sencillo y es incluso relativamente barato en su adquisición.

Claims

1. Procedimiento para el funcionamiento de un horno de combustión de combustible sólido pulverizado del tipo que posee un determinado número de cajas de viento, cada una de las cuales tiene una determinada cantidad de compartimientos a través de los cuales son introducidos al interior del horno el combustible y el aire; procedimiento éste que comprende;

La aportación del combustible sólido al interior del horno;

El suministro de aire primario hacia el interior del horno; este aire primario constituye aquella parte del aire aportado al horno, la cual arrastra y transporta el combustible a través de los casquillos de las toberas de combustible, que están dispuestas dentro de los compartimientos de las cajas de viento del horno;

El suministro de aire de combustión hacia el interior del horno; este aire de combustión constituye aquella parte del aire, la cual es aportada al horno a través de los mismos compartimientos como los compartimientos dentro de los cuales están dispuestos los casquillos de las toberas de combustible, pero esta parte del aire no arrastra ningún combustible; en este caso, el aire primario y el aire de combustión son aportados hacia el interior del horno en una dirección tangencial a un primer círculo imaginario, que normalmente está dispuesto por el centro del horno al objeto de actuar en conjunto con el combustible, que es suministrado hacia el interior del horno, para así producir una bola de fuego rotatoria;

El suministro de aire de sobrecombustión hacia el interior del horno; este aire de sobrecombustión constituye aquella parte del aire aportado al horno, la cual es suministrada al horno desde un punto situado por encima del compartimiento superior del combustible;

El suministro de aire contrapuesto ó de aire desplazado hacia el interior del horno; este aire contrapuesto constituye aquella parte del aire aportado al horno, la cual mantiene un segundo círculo imaginario, que es de un mayor diámetro que el primer círculo imaginario y que está situado de forma concéntrica al primer círculo imaginario;

Procedimiento éste en el cual la totalidad de aire, suministrada hacia el interior del horno, se compone del aire primario, del aire de combustión, del aire de sobrecombustión así como del aire contrapuesto, y la misma está caracterizada por la relación indicada a continuación:

Totalidad de aire (100%) = (aire contrapuesto hasta un máximo del 40%) + (aire de sobrecombustión hasta un máximo del 50%) + (una combinada subasignación de aire primario y de aire de combustión, de por lo menos un 20%);

en la que:

Totalidad de aire (100%) = V (aire contrapuesto) + X (aire de sobrecombustión) + Y (aire primario) + Z (aire de combustión);

En esta relación, V, X, Y y Z representan el respectivo porcentaje de composición del componente de aire asociado de la totalidad de aire.

2. Procedimiento para el funcionamiento de un horno de combustión de combustible sólido pulverizado conforme a la reivindicación 1) en el cual la fase del suministro del aire contrapuesto hacia el interior del horno comprende el suministro del aire contrapuesto de una manera relativamente adyacente por encima, por debajo ó bien a través del compartimiento superior de una caja de viento, y la totalidad de aire se compone de los siguientes porcentajes:

Aire primario - entre un 16 y un 24% Aire de combustión - entre un 12 y un 25% Aire de sobrecombustión - entre un 4 y un 45% Aire contrapuesto - entre un 4 y un 35%

3. Procedimiento para el funcionamiento de un horno de combustión de combustible sólido pulverizado conforme a la reivindicación 1) en el cual la fase del suministro del aire contrapuesto hacia el interior del horno comprende el suministro del aire contrapuesto de una manera relativamente adyacente por encima, por debajo ó bien a través del compartimiento superior de una caja de viento, y la totalidad de aire se compone de los siguientes porcentajes:

\newpage

Aire primario - entre un 12 y un 25% Aire de combustión - entre un 12 y un 25% Aire de sobrecombustión - entre un 10 y un 45% Aire contrapuesto - entre un 5 y un 40%

4. Procedimiento para el funcionamiento de un horno de combustión de combustible sólido pulverizado conforme a la reivindicación 1) en el cual la fase del suministro del aire contrapuesto hacia el interior del horno comprende el suministro del aire contrapuesto de una manera relativamente adyacente por encima, por debajo ó bien a través del compartimiento superior de una caja de viento; la fase del suministro del aire de sobrecombustión hacia el interior del horno comprende el suministro de aire de sobrecombustión separado, y la totalidad de aire se compone de los siguientes porcentajes:

Aire primario - entre un 14 y un 22% Aire de combustión - entre un 9 y un 22% Aire de sobrecombustión - entre un 30 y un 46% Aire contrapuesto - entre un 5 y un 37%

5. Procedimiento para el funcionamiento de un horno de combustión de combustible sólido pulverizado conforme a la reivindicación 1) en el cual la fase del suministro del aire contrapuesto hacia el interior del horno comprende el suministro del aire contrapuesto de una manera relativamente adyacente por encima, por debajo ó bien a través del compartimiento superior de una caja de viento; la fase del suministro del aire de sobrecombustión hacia el interior del horno comprende el suministro de aire de sobrecombustión separado, y la totalidad de aire se compone de los siguientes porcentajes:

Aire primario - entre un 17 y un 26% Aire de combustión - entre un 10 y un 24% Aire de sobrecombustión - entre un 15 y un 40% Aire contrapuesto - entre un 5 y un 40%

6. Procedimiento para el funcionamiento de un horno de o combustión de combustible sólido pulverizado conforme a la reivindicación 1) en el cual la fase del suministro del aire contrapuesto hacia el interior del horno comprende el suministro del aire contrapuesto de una manera relativamente adyacente por encima, por debajo ó bien a través del compartimiento superior de una caja de viento; la fase del suministro del aire de sobrecombustión hacia el interior del horno comprende el suministro de aire de sobrecombustión separado, y la totalidad de aire se compone de los siguientes porcentajes:

Aire primario - entre un 21 y un 25% Aire de combustión - entre un 13 y un 15% Aire de sobrecombustión - entre un 30 y un 50% Aire contrapuesto - entre un 7 y un 20%