ES2282358T3 - Dispositivo para la depuracion de aire de salida. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la depuración térmica y/o catalítica de aire de salida que contiene componentes combustibles, cuyo dispositivo comprende una cámara de combustión (114), al menos dos recipientes (102) que contienen masas acumuladoras de calor (106) atravesables por gases para calentar el aire de salida a depurar (gas bruto) antes de su entrada en la cámara de combustión (114) o para calentar la masa acumuladora de calor (106) por medio del aire de salida depurado (gas puro) que viene de la cámara de combustión (114), un canal de gas bruto (128) para alimentar el gas bruto a los recipientes (102) y un canal de gas puro (156) para evacuar el gas puro de los recipientes (102), presentado cada recipiente (102) al menos una abertura de entrada (126), a través de la cual entra gas bruto del canal de gas bruto (128) en el recipiente (102), y al menos una abertura de salida (152) a través de la cual pasa gas puro del recipiente (102) al canal de gas puro (156), y desembocando la abertura de entrada(126) en una antecámara (118) dispuesta entre dicha abertura de entrada (126) y la masa acumuladora de calor (106) del recipiente (102), estando orientada la normal (136a) a la superficie de al menos una abertura de entrada (126) de al menos un recipiente (102) en sentido transversal a la dirección de flujo central (138) a través de la masa acumuladora de calor (106) del recipiente (102) y presentando la antecámara (118) un tramo (122) con una sección transversal que se ensancha hacia la masa acumuladora de calor (106), caracterizado porque la antecámara (118) presenta un tramo (120) con una sección transversal sustancialmente constante y al menos una abertura de entrada (126) y/o al menos una abertura de salida (152) del recipiente (102) desembocan en el tramo (120) de la antecámara (118) con la sección transversal sustancialmente constante.
Description
Dispositivo para la depuración de aire de
salida.
La presente invención concierne a un dispositivo
para la depuración térmica y/o catalítica de aire de salida que
contiene componentes combustibles, cuyo dispositivo comprende una
cámara de combustión, al menos dos recipientes que contienen masas
acumuladoras de calor atravesables por gases para calentar el aire
de salida (gas bruto) a depurar antes de su entrada en la cámara de
combustión o para calentar la masa acumuladora de calor por medio
del aire de salida depurado (gas puro) que viene de la cámara de
combustión, un canal de gas bruto para alimentar el gas bruto a los
recipientes y un canal de gas puro para evacuar el gas puro de los
recipientes, presentando cada recipiente al menos una abertura de
entrada por la cual entra en el recipiente gas bruto procedente del
canal de gas bruto, y al menos una abertura de salida por la cual
pasa gas puro del recipiente al canal de gas puro, y desembocando la
abertura de entrada en una antecámara dispuesta entre dicha abertura
de entrada y la masa acumuladora de calor del recipiente.
Un dispositivo de depuración de gas de salida de
esta clase es conocido, por ejemplo, por el documento DE 195 19 868
A1.
En éste y en otros dispositivos de depuración de
aire de salida conocidos de la clase citada al principio la abertura
de entrada y la abertura de salida de cada recipiente de masa
acumuladora de calor están orientadas en dirección horizontal y la
masa acumuladora de calor del recipiente es atravesada por el aire
de salida en dirección vertical, de modo que las normales a la
superficie de la abertura de entrada y de la abertura de salida
están orientadas en sentido paralelo a la dirección de flujo central
a través de la masa acumuladora de calor del recipiente.
Como quiera que la abertura de entrada y la
abertura de salida del recipiente están yuxtapuestas en un plano que
se extiende perpendicularmente a la dirección de flujo central a
través de la masa acumuladora de calor del recipiente, se obtiene
una distribución de flujo muy irregular -especialmente en la zona
inferior de la masa acumuladora de calor-, de modo que no se
aprovecha óptimamente la capacidad de acumulación de calor de la
masa intercambiadora de calor.
El documento WO 98/57049 A revela un dispositivo
con las características del preámbulo de la reivindicación 1.
La presente invención se basa en el problema de
crear un dispositivo de la clase citada al principio en el que se
aprovechen mejor la capacidad de acumulación de calor de la masa
intercambiadora de calor.
Este problema se resuelve con un dispositivo
según la reivindicación 1.
En el caso de una abertura de entrada no plana,
ha de entenderse aquí por normal a la superficie de la abertura de
entrada la normal central a la superficie de dicha abertura de
entrada.
Por sección transversal de un tramo de la
antecámara ha de entenderse la respectiva sección transversal tomada
perpendicularmente a la dirección de flujo central a través de la
masa acumuladora de calor del recipiente correspondiente.
Como quiera que en el dispositivo según la
invención la normal a la superficie de la abertura de entrada no
está orientada en sentido paralelo a la dirección de flujo central a
través de la masa acumuladora de calor del recipiente, sino en
sentido transversal a dicha dirección de flujo, se reduce la
asimetría del barrido de la masa acumuladora de calor por el aire de
salida alimentado, lo que conduce a una homogeneización del flujo de
aire de salida a través de la masa intercambiadora de calor y, por
tanto, a un aprovechamiento mejorado de la masa intercambiadora de
calor y así a un rendimiento incrementado para una pérdida de
presión prefijada o a una menor pérdida de presión para un
rendimiento prefijado.
La homogeneización adicional del flujo a través
de la masa acumuladora de calor sirve para que se ensanche la
antecámara hacia la masa acumuladora de calor.
El ensanchamiento de la sección transversal de
la antecámara puede producirse en forma continua o bien en pasos
discretos (en forma de escalones).
En particular, puede estar previsto que el tramo
correspondiente de la antecámara se ensanche en forma de tejado o en
forma de embudo hacia la masa acumuladora de calor.
Es especialmente favorable que la normal a la
superficie de al menos una abertura de entrada de al menos un
recipiente esté orientada en sentido sustancialmente perpendicular a
la dirección de flujo central a través de la masa acumuladora de
calor del recipien-
te.
te.
En principio, la normal a la superficie de la
abertura de entrada puede adoptar cualquier orientación deseada con
relación a la vertical en tanto esté orientada solamente en sentido
transversal a la dirección de flujo central a través de la masa
acumuladora de calor del recipiente correspondiente.
Sin embargo, en una ejecución preferida del
dispositivo según la invención se ha previsto que la normal a la
superficie de al menos una abertura de entrada de al menos un
recipiente esté orientada en dirección transversal a la vertical, de
preferencia en dirección sustancialmente perpendicular a ésta.
En este caso, la dirección de flujo central a
través de la masa acumuladora de calor está orientada de preferencia
en dirección sustancialmente vertical.
En una ejecución preferida del dispositivo según
la invención se ha previsto también que la normal a la superficie de
al menos una abertura de salida de al menos un recipiente esté
orientada en sentido transversal a la dirección de flujo central a
través de la masa acumuladora de calor del recipiente.
Preferiblemente, se ha previsto que la normal a
la superficie de al menos una abertura de salida de al menos un
recipiente esté orientada en sentido sustancialmente perpendicular a
la dirección de flujo central a través de la masa acumuladora de
calor del recipiente.
En principio, la normal a la superficie de la
abertura de salida puede adoptar cualquier orientación deseada con
relación a la vertical en tanto esté orientada solamente en sentido
transversal a la dirección de flujo central a través de la masa
acumuladora de calor del recipiente correspondiente.
Sin embargo, se ha visto que es especialmente
favorable que la normal a la superficie de al menos una abertura de
salida de al menos un recipiente esté orientada en dirección
transversal a la vertical, de preferencia en dirección
sustancialmente perpendicular a ésta.
En este caso, la dirección de flujo central a
través de la masa acumuladora de calor del recipiente puede estar
orientada de preferencia en sentido sustancialmente vertical.
Se ha visto que es especialmente favorable que
al menos una abertura de entrada y al menos una abertura de salida
de al menos un recipiente estén formadas y dispuestas simétricamente
una de otra con respecto a un plano medio longitudinal del
recipiente.
En particular, puede estar previsto que al menos
una abertura de entrada y al menos una abertura de salida de al
menos un recipiente presenten normales a la superficie paralelas una
a otra que pasen por los centros de gravedad de sus respectivas
superficies.
Para poder controlar de manera sencilla la
entrada de gas bruto en el recipiente y/o la salida de gas puro del
recipiente, se ha previsto ventajosamente que al menos una abertura
de entrada y/o al menos una abertura de salida de al menos un
recipiente puedan ser cerradas por medio de una válvula.
En una ejecución preferida del dispositivo según
la invención se ha previsto que la válvula esté construida como una
válvula de platillo.
En particular, puede estar previsto que la
válvula presente un cuerpo de válvula sustancialmente de forma de
disco que en una posición de cierre esté orientado en dirección
sustancialmente paralela a la abertura de entrada o en dirección
sustancialmente paralela a la abertura de salida.
Asimismo, puede estar previsto que la válvula
presente un cuerpo de válvula sustancialmente de forma de disco que
en su posición de apertura esté orientado en dirección
sustancialmente paralela a la abertura de entrada o en dirección
sustancialmente paralela a la abertura de salida.
Para lograr un accionamiento sencillo de la
válvula es ventajoso que el dispositivo comprenda un mecanismo de
movimiento para mover el cuerpo de válvula desde la posición de
apertura hasta la posición de cierre y desde la posición de cierre
hasta la posición de apertura.
Este mecanismo de movimiento puede estar
construido especialmente como un mecanismo de movimiento neumático
y/o un mecanismo de movimiento hidráulico.
Sirve para la homogeneización adicional del
flujo del aire de salida a través de la masa acumuladora de calor el
que también al menos una abertura de salida de al menos un
recipiente desemboque en una antecámara dispuesta entre dicha
abertura de salida y la masa acumuladora de calor del
recipiente.
Preferiblemente, la abertura de entrada y la
abertura de salida del recipiente desembocan en la misma
antecámara.
La antecámara se puede fabricar de manera
especialmente sencilla cuando presente una sección transversal
sustancialmente rectangular.
La antecámara puede estar unida directamente a
través de la abertura de entrada con el canal de gas puro o con un
ramal de tubería que se derive del canal de gas puro.
Asimismo, la antecámara puede estar unida
directamente a través de la abertura de salida con el canal de gas
puro o con un ramal de tubería que desemboque en dicho canal de gas
puro.
Otras características y ventajas de la invención
son objeto de la descripción siguiente y de la representación
gráfica de un ejemplo de realización.
En los dibujos muestran:
La figura 1, una sección longitudinal
esquemática a través del recipiente de masa acumuladora de calor de
una instalación de depuración de gas de salida;
La figura 2, una representación en perspectiva
de la instalación de depuración de gas de salida de la figura 1;
La figura 3, una sección vertical esquemática a
través de uno de los recipientes de masa acumuladora de calor de la
instalación de depuración de gas de salida de las figuras 1 y 2;
La figura 4, una representación en perspectiva
de una antecámara del recipiente de masa acumuladora de calor de la
figura 3 con una abertura de entrada cerradiza y una abertura de
salida cerradiza;
La figura 5, una representación esquemática en
perspectiva de un canal de gas bruto y de un recipiente de masa
acumuladora de calor de una instalación de depuración de gas de
salida según el estado de la técnica;
La figura 6, una representación de la
distribución de presión estática en el canal de gas bruto y en el
recipiente de masa acumuladora de calor de la figura 5;
La figura 7, una representación esquemática en
perspectiva de un canal de gas bruto y de un recipiente de masa
acumuladora de calor según la invención; y
La figura 8, una representación de la
distribución de presión estática en el canal de gas bruto y en el
recipiente de masa acumuladora de calor de la figura 7.
Los elementos iguales o funcionalmente
equivalentes están designados en todas las figuras con los mismos
símbolos de referencia.
Una instalación de depuración de gas de salida
representada en las figuras 1 a 4, 7 y 8 y designada en conjunto con
100 comprende tres recipientes 102 de masa acumuladora de calor
dispuestos uno tras otro en una dirección longitudinal 112,
designándose en lo que sigue el primero de estos recipientes con
102a, el segundo recipiente central de estos recipientes con 102b y
el tercero de estos recipientes con 102c.
Cada uno de los recipientes 102 de masa
acumuladora de calor comprende una cámara 104 de forma
sustancialmente paralelepipédica para masa acumuladora de calor, la
cual está llena de una masa acumuladora de calor 106.
Esta masa acumuladora de calor 106 puede
comprender, por ejemplo, unos cuerpos de silleta hechos de un
material cerámico que están colocados en forma desordenada en la
cámara 104 de masa acumuladora de calor.
Como alternativa o como complemento de esto,
puede estar previsto también que la masa acumuladora de calor 106
comprenda cuerpos de nido de abeja que estén atravesados por canales
de paso de gas y estén configurados en forma prismática,
especialmente en forma paralelepipédica, y que se dispongan con sus
superficies envolventes adyacentes una a otra de modo que en la
cámara 104 de masa acumuladora de calor se originen una o varias
capas de cuerpos de nido de abeja que ha de pasar el gas al
atravesar la cámara 104 de masa acumuladora de calor.
La masa acumuladora de calor 106 descansa sobre
unas parrillas 108 que a su vez son soportadas por unos travesaños
110 (véase la figura 4).
Cada una de las cámaras 104 de masa acumuladora
de calor desemboca por su extremo superior en una cámara de
combustión 114 que se extiende sobre los tres recipientes 102 de
masa acumuladora de calor en la dirección longitudinal 112 de la
instalación 100 de depuración de aire de salida y en la que están
dispuestos uno o varios quemadores 116 a los que se alimenta un
combustible, por ejemplo un gas combustible, para quemar los
contaminantes contenidos en el aire de salida que se ha de depurar
(véase la figura 3).
Con una clase y concentración adecuadas de los
contaminantes contenidos en el aire de salida a depurar se puede
hacer que la instalación 100 de depuración de aire de salida opere
en funcionamiento estacionario por vía autoterma, es decir, sin
alimentación de combustible adicional. En este caso, se necesitan
los quemadores 116 únicamente en la fase de arranque de la
instalación 100 de depuración de aire de salida para poner en marcha
la combustión en la cámara de combustión 114. Cuando se ha alcanzado
el estado de funcionamiento estacionario, se pueden desconectar los
quemadores 116.
En lugar de una combustión térmica, puede estar
prevista también una oxidación catalítica de los contaminantes
contenidos en el aire de salida que se quiere depurar. El
catalizador necesario para ello puede estar dispuesto, por ejemplo,
en las masas acumuladoras de calor 106. En particular, las masas
acumuladoras de calor 106 pueden estar provistas de un revestimiento
catalíticamente activo o pueden fabricarse completamente a base de
un material catalíticamente activo.
Como puede apreciarse de forma óptima en la
figura 3, cada recipiente 102 de masa de acumuladora de calor
comprende una antecámara 118 que está dispuesta debajo de la cámara
104 de masa acumuladora de calor y que consta de un tramo inferior
120 de forma sustancialmente paralelepipédica, que presenta una
sección transversal horizontal más pequeña que la de la cámara 104
de masa acumuladora de calor, y un tramo superior 122 en el que
desemboca el tramo inferior 120 y que se ensancha en forma de embudo
hacia la cámara 104 de masa acumuladora de calor.
El tramo superior 122 presenta en su extremo
inferior una sección transversal horizontal que corresponde a la del
tramo inferior 120, y tiene en su extremo superior una sección
transversal horizontal que corresponde a la sección transversal
horizontal de la cámara 104 de masa acumuladora de calor situada
encima.
El tramo inferior 120 de cada antecámara 118
presenta una primera pared lateral vertical 124a que se extiende
paralelamente a la dirección longitudinal 112 de la instalación 100
de depuración de aire de salida y en la que está formada una
abertura de entrada 126 sustancialmente de forma circular, a través
de la cual el tramo inferior 120 de la antecámara 118 está unido con
un canal de gas bruto 128 que se extiende paralelamente a la
dirección longitudinal 112 de la instalación 100 de depuración de
aire de salida.
A través del canal de gas bruto 128 se alimenta
a la instalación de depuración de aire de salida el aire de salida
que se quiere depurar y que en lo que sigue se denominará gas
bruto.
Como puede apreciarse de forma óptima en las
figuras 3 y 4, la abertura de salida 126 puede ser cerrada por medio
de una primera válvula de platillo 130a que comprende un asiento de
válvula 132 de forma anular que rodea a la abertura de entrada 126 y
un cuerpo de válvula 134 de forma de disco circular que cubre la
abertura de entrada 126.
La abertura de entrada 126 está orientada en
dirección vertical, de modo que la normal 136a a su superficie está
orientada en sentido horizontal y, por tanto, perpendicular a la
dirección de flujo central vertical 138 en la masa acumuladora de
calor 106.
El cuerpo de válvula 134 de la válvula de
platillo 130a puede ser movido por medio de un mecanismo de
movimiento 140 entre una posición de cierre, en la que el cuerpo de
válvula 134 se aplica al asiento de válvula 132 de manera
sustancialmente hermética al gas por el lado del canal de gas bruto,
y una posición de apertura en la que el cuerpo de válvula 134 está
dispuesto a cierta distancia del asiento de válvula 132 dentro del
canal de gas bruto 128.
El mecanismo de movimiento 140 puede ser, por
ejemplo, un mecanismo de movimiento neumático que comprenda un
cilindro neumático 142 en el que pueda desplazarse un pistón (no
representado) entre dos posiciones extremas por medio de aire
comprimido. El pistón está unido rígidamente con el cuerpo de
válvula 134 a través de un vástago de unión 144, con lo que el
cuerpo de válvula 134 sigue al movimiento del pistón.
Como puede apreciarse en la figura 4, un extremo
libre del vástago de unión 134 que queda alejado del pistón va
guiado entre dos rodillos de guía 146 que están apoyados en dos
vigas verticales 148 con posibilidad de girar alrededor de un
respectivo eje de giro horizontal dirigido perpendicularmente a la
normal 136a a la superficie de la abertura de entrada 126, cuyas
vigas verticales se extienden en dirección vertical y
transversalmente sobre la abertura de entrada 126 desde su borde
superior hasta su borde inferior.
Entre el pistón y los rodillos de guía 146 va
guiado adicionalmente el vástago de unión entre otro par de rodillos
de guía 147.
Como puede apreciarse de forma óptima en la
figura 3, la pared lateral 124a del tramo inferior 120 de la
antecámara 118 forma una pared de limitación lateral del canal de
gas bruto 128 y una pared lateral 150a inclinada bajo un ángulo de
aproximadamente 45º con respecto a la horizontal forma una pared de
limitación superior del canal de gas bruto 128.
Una pared lateral 124b opuesta a la pared
lateral 124a del tramo inferior 120 de la antecámara 118 y orientada
en dirección sustancialmente paralela a la pared lateral 124a está
provista de una abertura de salida 152 de forma circular que, con
respecto al plano medio longitudinal vertical 154 de la antecámara
118, está configurada en forma sustancialmente simétrica de la
abertura de entrada 126. En particular, la normal 136b a la
superficie de la abertura de salida 152, la cual discurre por el
centro de gravedad de la superficie de dicha abertura de salida
152, está orientada en dirección paralela a la normal 136a que pasa
por el centro de gravedad de la superficie de la abertura de entrada
126.
Por tanto, la normal 136b a la superficie de la
abertura de salida 152 está orientada también en sentido horizontal
y perpendicular a la dirección de flujo central 138 del gas a través
de la masa acumuladora de calor 106.
La antecámara 118 está unida a través de la
abertura de salida 152 con un canal de gas puro 156 que se extiende
paralelamente a la dirección longitudinal 112 de la instalación de
depuración de aire de salida y que sirve para transportar aire de
salida depurado y evacuarlo de la instalación 100 de depuración de
aire de salida.
En lo que sigue, se denomina gas puro el aire de
salida depurado por combustión de los contaminantes en la cámara de
combustión 114.
Como puede apreciarse en la figura 3, la pared
lateral 124b del tramo inferior 120 de la antecámara 118 forma una
limitación lateral del canal de gas puro 156, mientras que una pared
lateral 150b -inclinada bajo un ángulo de aproximadamente 45º con
respecto a la horizontal- del tramo superior 122 de la antecámara
118 forma una limitación superior del canal de gas puro 156.
La abertura de salida puede ser cerrada, al
igual que la abertura de entrada 126, por medio de una válvula de
platillo 130b.
La válvula de platillo 130b es de construcción
simétrica de la válvula de platillo 130a con respecto al plano medio
longitudinal 154 de la antecámara 118 y comprende especialmente un
mecanismo de movimiento 140, un vástago de unión 144, un asiento de
válvula 132 que rodea en forma de anillo a la abertura de salida 152
y un cuerpo de válvula 134 de forma de disco circular que se puede
mover entre una posición de cierre, en la que el cuerpo de válvula
134 se aplica herméticamente al asiento de válvula 132, y una
posición de apertura en la que el cuerpo de válvula 134 está
dispuesto a cierta distancia del asiento de válvula 132 dentro del
canal de gas puro 156.
La normal 136b que pasa por el centro de
gravedad de la superficie de la abertura de salida 152 está decalada
en algunos centímetros en dirección vertical y perpendicularmente a
la dirección longitudinal de los vástagos de unión 144 con respecto
a la normal 136a que pasa por el centro de gravedad de la superficie
de la abertura de entrada 126, para evitar que los vástagos de unión
144 de las válvulas de platillo 130a y 130b se estorben
mutuamente.
Asimismo, en el tramo inferior 120 de la
antecámara 118 desemboca por una abertura 157 de alimentación de gas
de barrido que puede ser cerrada por medio de una válvula (no
representada) una tubería de gas de barrido (no representada) desde
la cual se puede alimentar a la antecámara 118 un gas de barrido,
por ejemplo aire nuevo, para arrastrar restos de gas bruto
llevándolos del recipiente 102 de masa acumuladora de calor a la
cámara de combustión 114.
El recipiente 102 de masa acumuladora de calor,
la cámara de combustión 114, el canal de gas bruto 128 y el canal de
gas puro 156 están dispuestos en una carcasa 158 de la instalación
100 de depuración de aire de salida cuyas paredes exteriores
laterales 160 y cuya pared de techo 162 están provistas de un
aislamiento térmico para evitar una pérdida de calor de la
instalación 100 de depuración de aire de salida hacia el ambiente
que perjudique el rendimiento de dicha instalación 100.
La instalación 100 de depuración de aire de
salida anteriormente descrita funciona de la manera siguiente:
A través del canal de gas bruto 128 se alimenta
gas bruto de una fuente de gas bruto, por ejemplo de una instalación
de pintura, a la instalación 100 de depuración de aire de
salida.
En un primer estado de funcionamiento está
abierta, por ejemplo, la válvula de platillo 130a del primer
recipiente 102a de masa acumuladora de calor, mientras que está
cerrada la válvula de platillo 130b del mismo recipiente 102a de
masa acumuladora de calor, de modo que el gas bruto entra en la
antecámara 118 del primer recipiente 102 de masa acumuladora de
calor a través de la abertura de entrada 126 del mismo y pasa desde
allí a la cámara 104 de masa acumuladora de calor.
La dirección de flujo del aire de salida a
través de la instalación 100 de depuración de dicho aire de salida
está indicada en las figuras por las flechas 164.
Debido a la orientación vertical de la abertura
de entrada 126 y debido al ensanchamiento en forma de embudo de la
sección transversal de flujo del tramo superior 122 de la antecámara
118 se origina entonces en la masa acumuladora de calor 106 del
recipiente 102a de masa acumuladora de calor un flujo muy uniforme
con isobaras 168 que están orientadas en sentido sustancialmente
perpendicular a la dirección de flujo central 138 a través de la
masa acumuladora de calor 106. En la figura 8 se representa la
distribución de la presión estática en la disposición mostrada en la
figura 7, cuya distribución se ha obtenido por medio de una
simulación de ordenador.
Este barrido uniforme del material
intercambiador de calor conduce a un aprovechamiento óptimo de la
masa intercambiadora de calor 106 y así a un rendimiento
incrementado para una pérdida de presión prefijada o bien a una
pérdida de presión más baja para un rendimiento prefijado.
Por el contrario, en la instalación de
depuración de aire de salida según el estado de la técnica
representada en las figuras 5 y 6, en la que un recipiente 102' de
masa acumuladora de calor está unido en su lado inferior con un
canal de gas bruto 128' -que discurre por debajo de dicho recipiente
102' de masa acumuladora de calor- a través de una abertura de
entrada 126' horizontalmente orientada que puede ser cerrada por
medio de una válvula de platillo horizontal 130', resulta que,
debido a la disposición fuertemente asimétrica de la abertura de
entrada 126' con respecto al plano medio longitudinal 154' de la
antecámara 118' del recipiente 102 de masa acumuladora de calor, se
obtiene una distribución de flujo muy irregular -al menos en la zona
inferior de la masa acumuladora de calor 106- en la cámara 104' de
masa acumuladora de calor y, por tanto, se consigue un
aprovechamiento subóptimo de la masa intercambiadora de calor 106.
En la figura 6 se representa la distribución de la presión estática
con las isobaras 168' en la disposición mostrada en la figura 5,
cuya distribución se ha obtenido por medio de una simulación de
ordenador.
La masa acumuladora de calor 106 del primer
recipiente 102a de masa acumuladora de calor se encuentra en el
primer estado de funcionamiento a una temperatura relativamente
alta, de modo que calienta el gas bruto que circula de abajo arriba
a través de la masa acumuladora de calor 106. El gas bruto así
calentado entra en la cámara de combustión 114 por el extremo
superior del primer recipiente 102a de masa acumuladora de calor,
tras lo cual el gas bruto es depurado en la cámara de combustión 114
por oxidación térmica de los contaminantes contenidos en el
mismo.
El gas puro así formado, exento de
contaminantes, circula de derecha a izquierda (visto en la dirección
de observación de la figura 1) a través de la cámara de combustión
114 y, pasando por la abertura de desembocadura del segundo
recipiente 102b de masa acumuladora de calor, entra desde arriba en
la cámara 104 de masa acumuladora de calor del mismo. Al circular de
arriba abajo por la masa acumuladora de calor 106 contenida en el
recipiente 102b de masa acumuladora de calor, el gas puro caliente
cede calor a la masa acumuladora de calor y la calienta así antes
de que el gas puro caliente salga del recipiente 102b de masa
acumuladora de calor a través de su antecámara 118 y la válvula de
platillo abierta 130b, dirigiéndose hacia fuera por la abertura de
salida 152 de dicho recipiente 102b de masa acumuladora de
calor.
La abertura de entrada 126 del segundo
recipiente 102b de masa acumuladora de calor está cerrada en este
estado de funcionamiento por la válvula de platillo 130a.
El gas puro proveniente del recipiente 102b de
masa acumuladora de calor es evacuado de la instalación de
depuración de aire de salida a través del canal de gas puro 156 y es
alimentado, por ejemplo, a una chimenea de aire de salida.
El tercer recipiente 102c de masa acumuladora de
calor es barrido de abajo arriba en este estado de funcionamiento
por medio de un gas de barrido proveniente de la tubería de gas de
barrido (no representada) para que los restos de gas bruto que hayan
permanecido todavía en la antecámara 118 y en la cámara 104 de masa
acumuladora de calor de este tercer recipiente 102c de masa
acumuladora de calor sean transportados hacia arriba hasta la cámara
de combustión 114 y sean depurados allí por oxidación térmica. La
dirección de flujo del gas de barrido se ha representado en la
figura 1 por medio de la flecha de trazos 166.
Las dos válvulas de platillo 130a y 130b del
tercer recipiente 102c de masa acumuladora de calor están ambas
cerradas en este estado de barrido de dicho recipiente 102c.
Después de un tiempo de ciclo prefijado, se
conmuta la instalación 100 de depuración de aire de salida a un
segundo estado de funcionamiento en el que la abertura de entrada
126 del segundo recipiente 102b de masa acumuladora de calor está
abierta y su abertura de salida 152 está cerrada, con lo que el gas
bruto entra ahora en la cámara de combustión 114 a través del
segundo recipiente 102b de masa acumuladora de calor y se calienta
al pasar por la masa acumuladora de calor 106 de dicho recipiente
102b calentada en el estado de funcionamiento anterior. La abertura
de salida 152 del recipiente 102c de masa acumuladora de calor
barrido en el estado de funcionamiento anterior está ahora abierta,
con lo que el gas puro puede escapar hacia el canal de gas puro 156
a través de la masa acumuladora de calor 106 del tercer recipiente
102c de masa acumuladora de calor y puede calentar así dicha masa
acumuladora de calor 106 de dicho tercer recipiente 102c.
El primer recipiente 102a de masa acumuladora de
calor se encuentra ahora en el estado de barrido, en el que tanto la
abertura de entrada 126 como la abertura de salida 152 de este
recipiente de masa acumuladora de calor están cerradas.
Este segundo estado de funcionamiento va seguido
de un tercer estado de funcionamiento de la instalación 100 de
depuración de aire de salida en el que el gas bruto entra en la
cámara de combustión 114 a través del tercer recipiente 102c de masa
acumuladora de calor, el gas puro pasa al canal de gas puro 156 a
través del primer recipiente 102a de masa acumuladora de calor y el
segundo recipiente 102b de masa acumuladora de calor es barrido.
Después de este estado de funcionamiento está
concluido el ciclo de la instalación 100 de depuración de aire de
salida y vuelve a empezar un nuevo ciclo de funcionamiento en el que
se conmuta la instalación 100 de depuración de aire de salida al
primer estado de funcionamiento anteriormente descrito.
Claims (18)
1. Dispositivo para la depuración térmica y/o
catalítica de aire de salida que contiene componentes combustibles,
cuyo dispositivo comprende
una cámara de combustión (114),
al menos dos recipientes (102) que contienen
masas acumuladoras de calor (106) atravesables por gases para
calentar el aire de salida a depurar (gas bruto) antes de su entrada
en la cámara de combustión (114) o para calentar la masa acumuladora
de calor (106) por medio del aire de salida depurado (gas puro) que
viene de la cámara de combustión (114),
un canal de gas bruto (128) para alimentar el
gas bruto a los recipientes (102) y
un canal de gas puro (156) para evacuar el gas
puro de los recipientes (102),
presentado cada recipiente (102) al menos una
abertura de entrada (126), a través de la cual entra gas bruto del
canal de gas bruto (128) en el recipiente (102), y al menos una
abertura de salida (152) a través de la cual pasa gas puro del
recipiente (102) al canal de gas puro (156), y
desembocando la abertura de entrada (126) en una
antecámara (118) dispuesta entre dicha abertura de entrada (126) y
la masa acumuladora de calor (106) del recipiente (102),
estando orientada la normal (136a) a la
superficie de al menos una abertura de entrada (126) de al menos un
recipiente (102) en sentido transversal a la dirección de flujo
central (138) a través de la masa acumuladora de calor (106) del
recipiente (102)
y
y
presentando la antecámara (118) un tramo (122)
con una sección transversal que se ensancha hacia la masa
acumuladora de calor (106),
caracterizado porque
la antecámara (118) presenta un tramo (120) con
una sección transversal sustancialmente constante
y
y
al menos una abertura de entrada (126) y/o al
menos una abertura de salida (152) del recipiente (102) desembocan
en el tramo (120) de la antecámara (118) con la sección transversal
sustancialmente constan-
te.
te.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la normal (136a) a la superficie de al
menos una abertura de entrada (126) de al menos un recipiente (102)
está orientada en sentido sustancialmente perpendicular a la
dirección de flujo central (138) a través de la masa acumuladora de
calor (106) del recipiente (102).
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 ó 2, caracterizado porque la normal (136a) a la superficie
de al menos una abertura de entrada (126) de al menos un recipiente
(102) está orientada en dirección transversal a la vertical.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque la normal (136a) a la superficie de al
menos una abertura de entrada (126) de al menos un recipiente (102)
está orientada en dirección sustancialmente perpendicular a la
vertical.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque la normal (136b) a la superficie
de al menos una abertura de salida (152) de al menos un recipiente
(102) está orientada en sentido transversal a la dirección de flujo
central (138) a través de la masa acumuladora de calor (106)
del
recipiente (102).
recipiente (102).
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque la normal (136b) a la superficie de al
menos una abertura de salida (152) de al menos un recipiente (102)
está orientada en sentido sustancialmente perpendicular a la
dirección de flujo central (138) a través de la masa acumuladora de
calor (106) del recipiente (102).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque la normal (136b) a la superficie
de al menos una abertura de salida (152) de al menos un recipiente
(102) está orientada en dirección transversal a la vertical.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque la normal (136b) a la superficie de al
menos una abertura de salida (152) de al menos un recipiente (102)
está orientada en dirección sustancialmente perpendicular a la
vertical.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque al menos una abertura de entrada
(126) y al menos una abertura de salida (152) de al menos un
recipiente (102) están formadas y dispuestas de modo que resultan
sustancialmente simétricas una de otra con respecto a un plano medio
longitudinal (154) del recipiente (102).
10. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque al menos una
abertura de entrada (126) y al menos una abertura de salida (152) de
al menos un recipiente (102) presentan normales (136a, 136b) a la
superficie, paralelas una a otra, que pasan por los centros de
gravedad de sus respectivas superficies.
11. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque al menos una
abertura de entrada (126) y/o al menos una abertura de salida (152)
de al menos un recipiente (102) puede ser cerrada por medio de una
válvula.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque la válvula está construida como una
válvula de platillo (130a, 130b).
13. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque la válvula
presenta un cuerpo de válvula (134) sustancialmente de forma de
disco que en su posición de cierre está orientado en dirección
sustancialmente paralela a la abertura de entrada (126) o en
dirección sustancialmente paralela a la abertura de salida
(152).
14. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque la válvula
presenta un cuerpo de válvula (134) sustancialmente de forma de
disco que en su posición de cierre está orientada en dirección
sustancialmente paralela a la abertura de entrada (126) o en
dirección sustancialmente paralela a la abertura de salida
(152).
15. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque el dispositivo
(100) comprende un mecanismo de movimiento (140) para mover el
cuerpo de válvula (134) de la posición de apertura a la posición de
cierre y de la posición de cierre a la posición de apertura.
16. Dispositivo según la reivindicación 15,
caracterizado porque el mecanismo de movimiento (140) es un
mecanismo de movimiento neumático y/o hidráulico.
17. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque al menos una
abertura de salida (152) de al menos un recipiente (102) desemboca
en una antecámara (118) dispuesta entre
dicha abertura de salida (152) y la masa acumuladora de calor (106) de dicho recipiente (102).
dicha abertura de salida (152) y la masa acumuladora de calor (106) de dicho recipiente (102).
18. Dispositivo según una de las
reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la antecámara
(118) presenta una sección transversal sustancialmente
rectangular.
rectangular.
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