ES2252096T3 - Quemador de gas atmosferico. - Google Patents
Quemador de gas atmosferico.Info
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Abstract
Quemador de gas atmosférico con varios elementos del quemador (10), dispuestos esencialmente paralelos entre sí, con al menos dos tubos de mezcla (20) y una placa del quemador (16) con orificios de salida de la mezcla (18), en el que los tubos de mezcla (20) están alimentados con una mezcla de gas combustible y aire a través de toberas de gas (27) y orificios de entrada de aire (21), y que presentan en cada caso una sección de difusor (25) que se ensancha con relación al lado ancho del elemento del quemador (10), presentando la sección del difusor (25) con respecto al lado estrecho del elemento del quemador (10) una sección (32, 36) que estrecha la sección transversal (20), y en el que en el lado ancho del elemento del quemador (10) lateralmente por delante de la sección (32, 36) que se estrecha están conducidos, respectivamente, dos canales de difusor (40), en el que la carga térmica en los orificios de salida de la mezcla (18) de la placa de quemadores (16) es 300 W/cm2, caracterizado porque el área de los orificios de salida de la mezcla (18) corresponde a 3 a 5 veces la sección transversal de los dos tubos de mezcla (20) en el lugar más estrecho (35), porque entre los elementos del quemador (10) está configurado un intersticio para la alimentación de aire secundario, porque la anchura (X) del intersticio está entre ¿ y 1/5 veces la profundidad (Y) del elemento del quemador (10) y porque la sección (32, 36) que se estrecha en el lado estrecho del elemento del quemador (10) está configurada como un canal plano (36), que se ensancha en forma de delta en el lado estrecho en la dirección de la circulación de la mezcla de gas combustible y aire.
Description
Quemador de gas atmosférico.
La invención se refiere a un quemador de gas
atmosférico según el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conocen, en general, tales quemadores de gas
atmosféricos, designados también como quemadores de inyector y han
encontrado una difusión amplia tanto para la calefacción de agua
industrial como también para el calentamiento de agua de la
calefacción. El objetivo en el desarrollo de estos quemadores de
gas, que no requieren refrigeración con agua, consiste en reducir
adicionalmente el contenido de substancias nocivas de los gases de
escape, especialmente el contenido de NOx.
Se conoce a partir del documento EP 769 656 un
quemador de gas atmosférico con varios elementos de quemador
dispuestos adyacentes en paralelo con un cuerpo de mezcla y con una
placa de quemador con orificios de salida de la mezcla. La placa de
quemador está realizada arqueada esencialmente en forma
semicilíndrica y está conectada como unidad de enchufe con el
cuerpo de mezcla. El cuerpo de mezcla posee dos tubos de mezcla,
que presentan en cada caso constricciones en forma de delta, que
estrechan la sección transversal de la circulación, que están
formadas en los tubos de mezcla formadas por elementos de chapa. En
los elementos de chapa están presentes, además, orificios, en los
que están guiados tubos de refrigeración para la refrigeración de
los elementos de quemador.
Se conoce a partir del documento FR 2 730 793 A1
un quemador con un elemento de quemador, que presentan dos
inyectores colocados adyacentes con dos tubos de mezcla inclinados
uno hacia el otro.
En el artículo de Koopmann, F. P. "Development
of an atmospheric low-Nox box burner (prototipo)
with a perforated ceramic fibre plaque from GES",
Sub-Repoert Domestic Boiler Burners N. V.
Nederlandse Gasunie, Technical Research TR/O 95.R.1501, 28 de
Febrero 1995, se representan las relaciones entre la configuración
de la zona del tubo de mezcla, la aparición de substancias nocivas y
la carga térmica para un elemento quemador de un quemador
atmosférico.
El cometido de invención es crear un quemador de
gas atmosférico sin refrigeración con agua, que posee, con un
intervalo de modulación mayor que 1 : 2,5, una alta estabilidad de
la combustión y una emisión reducida de NOx. Además, debe reducirse
la solicitación térmica del material del elemento del quemador.
El quemador de gas atmosférico según la invención
con los rasgos característicos de la reivindicación 1 tiene la
ventaja de que se consigue un índice de aire primario entre 0,5 y
1,0. Las características según la invención posibilitan que, sin
una refrigeración adicional con agua, se pueda conseguir una
reducción de los valores de gases de escape de NOx hasta 20 mg/kWh.
A través de la distancia optimizada entre los elementos de
quemador y el intersticio configurado entre ellos se garantiza, a
través de toda la zona de modulación del quemador de gas, una
alimentación suficiente de aire secundario y una combustión
completa según el documento EP 0679839 A1. Las condiciones de la
circulación del aire secundario llevan a cabo, además, una
refrigeración de los elementos del quemador, especialmente en la
zona de la placa de quemadores o bien de la zona de quemadores. Al
mismo tiempo se reduce de esta manera la solicitación térmica del
material del elemento del quemador.
Los ejemplos de realización de la invención se
representan en el dibujo y se explican en detalle en la
descripción siguiente. La figura 1 muestra una vista del lado ancho
de un elemento del quemador. La figura 2 muestra una vista del
lado estrecho del elemento del quemador en la figura 1. La figura 3
muestra una representación en sección a través del elemento del
quemador en la figura 1 según la línea III-III. La
figura 4 muestra una sección parcial a través de dos elementos de
quemador adyacentes. La figura 5 muestra una vista del lado ancho
de un elemento del quemador de acuerdo con un segundo ejemplo de
realización. La figura 6 muestra una vista del lado estrecho del
elemento del quemador en la figura 5 y la figura 7 muestra una
representación en sección a través del elemento del quemador en la
figura 5 según la línea VII-VII.
La figura 1 muestra un elemento del quemador 10
de un quemador de gas atmosférico no representado en detalle. El
quemador de gas atmosférico está constituido por una pluralidad de
elementos del quemador 10 dispuestos adyacentes en paralelo. A
través de la disposición de un número correspondiente de elementos
del quemador 10 se puede elevar discrecionalmente la potencia del
quemador.
El elemento del quemador 10 tiene una carcasa 1,
formada por dos semichapas 11, 12 en forma de cáscara así como, en
el lado de la cámara del quemador, una placa de quemadores 16
configurada como listón de techo, con orificios de salida de la
mezcla 18, estando configurada la placa de quemadores 16 arqueada
en el ejemplo de realización según las figuras 1, 2 y 3.
Cada elemento del quemador 10 presenta dos tubos
de mezcla 20 (inyectores), respectivamente, con un orificio de
entrada de aire 21, con una sección de canal de circulación 23 y
con una sección de difusor 25. La sección de canal de circulación
23 presenta en un lugar 35 una sección transversal más estrecha del
tubo de mezcla 20. Los orificios de entrada de aire 21 sirven para
la introducción de aire primario, estando asociada una tobera de
gas 27 a cada or5ificio de entrada de aire 21. A través de la
tobera de gas 27 se introduce el gas combustible en el tubo de
mez-
cla 20.
cla 20.
A partir del lugar 35 se ensancha la sección de
canal de circulación 23 hacia la sección del difusor 25 de forma
ligeramente cónica. En la sección de canal de circulación 23 se
conecta la sección del difusor 25 en la dirección de la circulación
de la mezcla de gas combustible y aire. Las secciones del difusor
25 se ensanchan en cada caso simétricamente hacia un plano 28, que
se extiende a través de la línea media de los tubos de mezcla 18
en la dirección del lado ancho del elemento del quemador 10
continuamente en forma de un ensanchamiento 29 configurado en forma
similar a una parábola 29. El ensanchamiento 20 de uno de los
tubos de mezcla se une con el ensanchamiento 29 del tubo de mezcla
adyacente en un lugar 31, de manera que ambos ensanchamientos 29
desembocan en una cámara de distribución común 30. La cámara de
distribución 30 está conectada delante de la placa de quemadores 16
y de los orificios de salida de la mezcla 18 y se extiende
esencialmente sobre la dilatación de la placa de quemadores 16.
Las secciones del difusor 25 presentan en cada
caso según la figura 3 una constricción 32, que estrecha la
sección transversal con respecto al lado estrecho del elemento del
quemador 10, que está configurada esencialmente simétrica a un
plano 33 que se extiende a través de la línea media. A la izquierda
y a la derecha de la constricción 28 se forman dos canales del
difusor 40, cuyas secciones transversales de la circulación son
mayores que la sección transversal de la circulación de la
constricción 29 en un lugar discrecional. De esta manera se
consigue una distribución uniforme de la mezcla en la cámara de
distribución 30 sobre toda la extensión de los orificios de salida
de la mezcla.
Es esencial que la superficie de los orificios de
salida de la mezcla 18 y las relaciones de la circulación de la
mezcla de gas combustible y aire estén adaptados entre sí en los
dos tubos de mezcla 20, de tal manera que la carga térmica en los
orificios de salida de la mezcla 18 de la placa de quemadores 16
\leq 300 W/cm^{2}. Para la consecución de la carga superficial
reducida o bien de la carga térmica en los orificios de salida de
mezcla 18 de la placa de quemadores 16 se dimensionaron de una
manera correspondiente los orificios de salida de la mezcla 18 y
los tubos de mezcla 20, correspondiendo la superficie de los
orificios de salida de la mezcla 18 aproximadamente a 3 a 5 veces
el área total de la sección transversal de los tubos de mezcla 20
en el lugar más estrecho 35. A través de estas condiciones
geométricas se ejerce influencia sobre la velocidad de la
circulación de la mezcla de gas combustible y aire en los tubos de
mezcla 20, donde una velocidad más elevada de la circulación de la
mezcla de gas combustible y aire significa una carga superficial
más elevada o bien una carga térmica más elevada. Además, en el
elemento del quemador 10 representado en la figura 1, la anchura B
es aproximadamente entre 1,5 y 2 veces la altura H. El diseño
posibilita, además, una altura total H claramente más reducida con
respecto a los quemadores de gas de mezcla previa total.
Además, se ha determinado que una mezcla
homogénea de gas combustible y aire primario depende de la
relación entre la longitud del tubo de mezcla L y la sección
transversal del tubo de mezcla, siendo la longitud del tubo de
mezcla L aproximadamente entre 4 y 5 veces el diámetro del lugar
más estrecho 35 del tubo de mezcla 20.
La figura 4 muestra un fragmento de dos elementos
del quemador 10 dispuestos adyacentes. Entre los elementos del
quemador 10 está configurado un intersticio para la alimentación de
aire secundario con una anchura X, siendo la anchura X
aproximadamente entre ½ y 1/5 de la profundidad Y de la placa de
quemadores 16. En virtud de este dimensionado se consigue sobre
toda la zona de modulación del quemador de gas atmosférico una
alimentación suficiente de aire secundario, con lo que se garantiza
una combustión completa. A través de la alimentación de aire
secundario tiene lugar, además, una refrigeración del elemento del
quemador 10, especialmente en la zona de la placa del quemador
16.
Otro ejemplo de realización de un elemento de
quemador 10 se muestra en las figuras 5, 6 y 7, estando designados
los mismos elementos con los mismos signos de referencia. En este
caso, la placa del quemador 16 está realizada plana. En este
ejemplo de realización según la figura 7, la sección, que estrecha
la sección transversal en la zona del ensanchamiento 29,
considerada desde el lado estrecho del elemento del quemador 10,
está configurada como canal de estrechamiento 36, que está
configurado simétricamente al plano 33, que se extiende a través
de la línea media de los tubos de mezcla 20. Sobre el lado ancho
del elemento del quemador 10, el canal 36 que se estrecha presenta
un ensanchamiento 38 en forma de delta, que está simétrico al plano
28 que se estrecha a través de la línea media. También en este
ejemplo de realización, a la izquierda y a la derecha del canal 36
que se estrecha se configuran dos canales de difusor 40, cuyas
secciones transversales de la circulación son mayores que la
sección transversal de la circulación del canal 36 que se estrecha
en un lugar discrecional.
Claims (4)
1. Quemador de gas atmosférico con varios
elementos del quemador (10), dispuestos esencialmente paralelos
entre sí, con al menos dos tubos de mezcla (20) y una placa del
quemador (16) con orificios de salida de la mezcla (18), en el que
los tubos de mezcla (20) están alimentados con una mezcla de gas
combustible y aire a través de toberas de gas (27) y orificios de
entrada de aire (21), y que presentan en cada caso una sección de
difusor (25) que se ensancha con relación al lado ancho del elemento
del quemador (10), presentando la sección del difusor (25) con
respecto al lado estrecho del elemento del quemador (10) una
sección (32, 36) que estrecha la sección transversal (20), y en el
que en el lado ancho del elemento del quemador (10) lateralmente
por delante de la sección (32, 36) que se estrecha están conducidos,
respectivamente, dos canales de difusor (40), en el que la carga
térmica en los orificios de salida de la mezcla (18) de la placa de
quemadores (16) es \leq 300 W/cm^{2}, caracterizado
porque el área de los orificios de salida de la mezcla (18)
corresponde a 3 a 5 veces la sección transversal de los dos tubos
de mezcla (20) en el lugar más estrecho (35), porque entre los
elementos del quemador (10) está configurado un intersticio para la
alimentación de aire secundario, porque la anchura (X) del
intersticio está entre ½ y 1/5 veces la profundidad (Y) del
elemento del quemador (10) y porque la sección (32, 36) que se
estrecha en el lado estrecho del elemento del quemador (10) está
configurada como un canal plano (36), que se ensancha en forma de
delta en el lado estrecho en la dirección de la circulación de la
mezcla de gas combustible y aire.
2. Quemador de gas atmosférico según la
reivindicación 1, caracterizado porque la anchura (B) del
elemento del quemador (10) corresponde entre 1,5 y 2 veces la
altura (H) del elemento del quemador (10).
3. Quemador de gas atmosférico según la
reivindicación 1, caracterizado porque la longitud del tubo
de mezcla (L) corresponde a 4 – 5 veces el diámetro del tubo de
mezcla (20) en el lugar más estrecho (35).
4. Quemador de gas atmosférico según la
reivindicación 1, caracterizado porque la sección que se
estrecha está configurada como constricción (32).
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