ES2306544A1 - Quemador circular para la combustion de combustible en polvo. - Google Patents

Quemador circular para la combustion de combustible en polvo. Download PDF

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ES2306544A1 ES200402982A ES200402982A ES2306544A1 ES 2306544 A1 ES2306544 A1 ES 2306544A1 ES 200402982 A ES200402982 A ES 200402982A ES 200402982 A ES200402982 A ES 200402982A ES 2306544 A1 ES2306544 A1 ES 2306544A1
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Abstract

Quemador circular para la combustión de combustible en polvo, especialmente de carbón en polvo, que se caracteriza esencialmente porque la sección transversal (QSL) y el diámetro interior (dSL) se reducen de tal manera que solamente del 40 al 70 % de la cantidad de aire secundario (S) que es necesaria para cada quemador circular (1) se conduce a través del tubo de aire secundario (3) y/o se realiza una elevación de la velocidad de salida del aire secundario desde el tubo de aire secundario (3) del 20 al 100 % de la velocidad de salida de referencia (w0), y al menos otro tubo de aire secundario (12) está dispuesto en la periferia del tubo de mezcla primaria (4) para la introducción de la corriente cuantitativa restante de aire secundario (S2) 14 de la cantidad de aire secundario (S), que es necesaria para cada quemador circular (1), en la cámara de combustión (10).

Description

Quemador circular para la combustión de combustible en polvo.
La invención se refiere a un quemador circular para la combustión de combustible en polvo especialmente de carbón en polvo, así como a un procedimiento para el funcionamiento de un quemador circular.
Se conoce a partir de la publicación DE OS 102 01 558 un quemador circular para la combustión de combustible en polvo. En este quemador conocido se alimenta todo el aire secundario que debe introducirse en cada caso en el quemador, a través de un tubo de aire secundario dispuestos en el centro del quemador, hasta la cámara de combustión y se alimenta a través de un tubo de mezcla primario, que rodea de forma concéntrica el tubo de aire secundario, bajo la formación de una sección transversal en forma de anillo, una mezcla primaria, formada por aire primario o bien gas primario y por combustible en polvo, a la cámara de combustión. Esta nueva concepción, en la que, en contra de la manera habitual, el aire secundario es insuflado de forma centralizada y la corriente de mezcla primaria es colocada como envolvente alrededor de la corriente de aire secundario, presenta especialmente la ventaja de que el polvo combustible entra en contacto directamente con el gas de humo caliente que se produce durante la combustión en la cámara de combustión y como consecuencia de ello se lleva a cabo una ignición rápida y segura del combustible.
En la aplicación práctica de los quemadores circulares según el documento DE OS 102 01 558 para la combustión en polvo de carbón se ha mostrado que este quemador circular conocido está predestinado especialmente para la combustión de carbón en polvo y con abundantes componentes estériles. Durante la alimentación de un lignito en polvo de este tipo, pero también de una hulla en polvo utilizada, en general, (con contenidos medios de agua, materiales volátiles y ceniza) a la cámara de combustión, la mezcla primaria presenta en el tubo de mezcla primaria una carga de combustible o bien una carga de polvo de carbón de aproximadamente 0,1 kg a 0,6 kg por kg de aire primario o bien de gas primario (gas de transporte), lo que equivale a una carga reducida de carbón en el gas de transporte. Expresado con otras palabras, esto significa también que para el polvo combustible a cargas mencionado se necesita un volumen de gas de transporte alto y, por lo tanto, también una sección transversal de transporte grande en el tubo de mezcla primario del quemador circular.
Durante la combustión de combustible empleado con menor frecuencia, como por ejemplo de hulla en polvo, de bajo contenido volátil (como carbón de fragua, carbón magro y especialmente carbón de antracita) o lignitos secos (TBK), se requieren, condicionadas por el procedimiento, cargas de carbón elevadas o altas en el tubo de mezcla primaria del quemador circular, que están entonces aproximadamente entre 0,8 kg y 10 kg de combustible en polvo o polvo de carbón por kg de aire primario o bien de gas primario (gas de transporte). Una carga de polvo alta de la mezcla primaria es equivalente también a un volumen reducido de gas de transporte y a una sección transversal pequeña de transporte en el tubo de mezcla primario del quemador circular. Puesto que el volumen de gas de transporte enriquecido con una carga alta de polvo puede llegar a ser muchísimo menor en comparación con el volumen con una carga reducida de polvo, forzosamente también la sección transversal de transporte será muchísimo menor en el tubo de mezcla primaria. De esta manera se obtienen secciones transversales anulares muy pequeñas en el tubo de mezcla primaria, que pueden repercutir de una manera desfavorable en muchos aspectos. Por ejemplo y en primer término se eleva en una medida considerable la pérdida de presión dentro del tubo de mezcla primaria, lo que conduce, entre otras cosas, a una pérdida de rendimiento de la instalación de combustión. Por otra parte, puede resultar una carga irregular del polvo de carbón en la cámara de combustión, lo que conduce a una combustión irregular y, por lo tanto, ineficiente.
Se conoce a partir de la publicación US 2003/0157451 A1 un quemador de combustible en partículas de baja emisión de Nox. En este quemador conocido, como también ya en el quemador según la publicación DE OS 102 01 558 mencionada anteriormente, se introduce aire secundario a través de un tubo central y se introduce polvo de carbón a través de un segundo tubo, que rodea de forma concéntrica el tubo central o bien a través del espacio anular formado entre los dos tubos, con aire primario en una cámara de combustión. La reducción de la emisión de Nox se consigue en este caso a través de la configuración de la tobera de aire secundario de este quemador, que genera en la salida en la cámara de combustión un Preccesing Jet (chorro de precesión o chorro giratorio) del aire introducido de forma centralizada, que genera una mezcla a fondo alta del aire con el combustible en partículas introducido. La introducción de combustibles en polvo en la cámara de combustión, como por ejemplo de hullas de bajo contenido volátil o de lignitos secos, que requiere, condicionada por el procedimiento, una carga elevada o alta de carbón en la corriente de aire primaria o bien en la corriente de aire de transporte y los problemas que se derivan de ello (alta pérdida de presión, mala distribución del combustible en la cámara de combustión) debido a la carga alta de carbón y a la sección transversal de paso reducida, no está prevista según las enseñanzas de la publicación US 2003/1057451 y no están previstas soluciones para dichos problemas, respectivamente.
Se conoce a partir de la publicación DE 898 225 C un quemador para combustión alterna o combinada de gas y polvo de carbón. Este quemador conocido presenta el tipo de construcción clásico, cuyas características son un tubo central para la introducción de aire primario o aire nuclear, otro tubo, que envuelve de forma concéntrica el tubo de aire primario para la introducción de polvo de carbón y un tercer tubo, que rodea de nuevo de forma concéntrica el tubo de polvo de carbón y que sirve para la entrada de aire secundario en la cámara de combustión. Adicionalmente al tipo de construcción clásico, en este quemador conocido, en la envolvente exterior del tubo de polvo de carbón está colocada una corredera anular regulable axialmente, con la que se puede asignar una cantidad total de aire alimentado de una manera independiente entre sí al tubo central de aire primario y al tubo exterior de aire secundario. Si se eleva, de acuerdo con la posición de la corredera, la cantidad de aire primario en el tubo central, entonces se reduce de una manera correspondiente la cantidad de aire secundario introducido a través del tubo exterior de aire secundario y a la inversa. El chorro de polvo de carbón que entra en la cámara de combustión es envuelto por el chorro exterior de aire secundario y de esta manera se impide un contacto directo con los gases de humo calientes en la cámara de combustión. De esta manera se impide o bien se retrasa un calentamiento e ignición rápidos de las partículas de carbón introducidas en la cámara de combustión.
El cometido de la invención es ahora proponer un quemador circular para la combustión de combustible en polvo, que es especialmente adecuado para la entrada de una mezcla primaria, que presenta una carga alta de polvo combustible, en la cámara de combustión, así como un procedimiento para la combustión de un quemador circular de este tipo.
El cometido mencionado anteriormente se soluciona con respecto al quemador circular por medio de los rasgos característicos de la reivindicación 1 de la patente y con respecto al procedimiento a través de las características de la reivindicación 14 de la patente.
Las configuraciones ventajosas de la invención se pueden deducir a partir de las reivindicaciones dependientes.
Por medio de la solución según la invención se crea un quemador circular así como un procedimiento para el funcionamiento de un quemador circular, que presentan las siguientes ventajas:
-
El quemador circular según la invención posibilita la combustión también de combustibles utilizados en raras ocasiones como hulla de bajo contenido volátil y lignito seco o bien combustibles pesados de una manera eficiente y sin problemas en una combustión de polvo.
-
Se puede introducir una corriente de mezcla primaria, incorporada bajo carga alta de polvo combustible con una pérdida de presión esencialmente reducida y una distribución del polvo de la combustión esencialmente mejorada en la cámara de combustión.
A continuación se explican en detalle ejemplos de realización de la invención con la ayuda de los dibujos y la descripción. En este caso:
La figura 1 muestra una sección longitudinal de un quemador circular según la invención en representación esquemática.
La figura 2 muestra una sección transversal a través del quemador circular según la sección A-A de la figura 1 en representación esquemática.
La figura 3 muestra una sección transversal a través del quemador circular según la sección B-B de la figura 1 en representación esquemática.
La figura 4 muestra como la figura 1, pero en una forma de realización alternativa.
La figura 5 muestra una sección transversal a través del quemador circular según la sección C-C de la figura 4 en representación esquemática.
La figura 6 muestra como la figura 1, pero con una alimentación alternativa del aire secundario y de la mezcla primaria en el quemador redondo.
La figura 7 muestra una sección longitudinal parcial a través del quemador circular en la zona de la boca del quemador, en una forma de realización alternativa.
La figura 8 muestra una sección longitudinal parcial a través del quemador circular en la zona de la boca del quemador, en una forma de realización alternativa.
La figura 9 representa de forma esquemática la vista frontal de un quemador según la invención, en una forma de realización alternativa.
La figura 10 muestra una sección radial según la sección C-C de la figura 9.
A través de las figuras mencionadas anteriormente se muestran a modo de ejemplo diferentes configuraciones del quemador circular 1 según la invención, que se emplea o bien de forma individual o varios en grupo, por ejemplo, para el calentamiento de una cámara de combustión 10 de un generador de vapor o bien un generador de vapor grande no representado de una central eléctrica. El o los quemadores circulares 1 están dispuestos en este caso en una o en varias paredes 11 de la cámara de combustión, que delimita(n) la cámara de combustión 10, del generador de vapor no representado, de manera que el combustible en polvo transportado por el gas primario o bien por el aire primario (corriente de mezcla primaria 15) y por el aire secundario 13, 14 puede ser introducido y quemado por medio del quemador circular 1 en la cámara de combustión 10. Los gases de humo calientes 37 que resultan en este caso son utilizados para el calentamiento del medio de trabajo del generador de vapor, en general, agua o vapor.
El quemador circular 1 presenta en este caso un tubo central de aire secundario 3, que está dispuesto centrado con respecto al eje longitudinal 19 del quemador circular y cuya salida 7 del tubo de aire secundario apunta en la dirección de la cámara de combustión 10 y a través de la cual se introduce aire secundario 13 en la cámara de combustión 10. El tubo aire secundario 3 es rodeado de forma concéntrica por un tubo de mezcla primaria 4, de manera que entre el tubo de aire secundario 3 y el tubo de aire primario 4 se forma un intersticio o bien una sección transversal 9 en forma de anillo, a través de la cual la mezcla primaria 15, que está constituida por aire primario o bien gas primario y por combustible en polvo, es introducida en la cámara de combustión 10. La corriente de mezcla primaria 15 puede contener, condicionada por el procedimiento, además del polvo combustible obligatorio así como del aire primario, también todavía gases de humo y vapor de agua.
Durante la combustión de combustibles de bajo contenido volátil, como por ejemplo carbón de fragua, carbón magro o carbón de antracita u otros combustibles ricos en valor calorífico como por ejemplo lignito seco (TBK), se alimenta a la cámara de combustión 10 la mezcla primaria, condicionada por el procedimiento, con una carga alta de polvo combustible de aproximadamente 0,8 a 10 kg de polvo combustible por kg de aire primario o de gas primario, que sirve al mismo tiempo como medio de transporte para el polvo combustible. La razón está en que en los combustibles de bajo contenido volátil, en el caso de un transporte de carga baja de polvo combustible, es decir, con una cantidad de transporte de 0,1 kg a 0,6 kg de polvo combustible por kg de gas o de aire, como se aplica, por lo demás, en los combustibles normales o bien con alto contenido volátil o bien con abundantes componentes estériles, no se puede conseguir una estabilidad de ignición en la cámara de combustión. Por lo tanto, por medio de una carga alta de polvo combustible del medio de transporte aire primario o gas primario, comparada con una carga baja de polvo combustible, se consigue una reducción correspondiente del volumen -menos medio de transporte transporta más polvo combustible- del medio de transporte y, por lo tanto, a velocidades de transporte comparativamente iguales se consigue una reducción correspondiente de la sección transversal 9 en forma de anillo.
Sin embargo, con la reducción de la sección transversal mencionada anteriormente se plantea, frente a los quemadores circulares, que introducen, por ejemplo, hulla normal o con alto contenido volátil (carbón graso, carbón de gas o carbón de llama de gas) o un carbón con abundantes componentes estériles como lignito y, por lo tanto, condicionado por el procedimiento, una mezcla primaria con una carga baja de polvo combustible de aproximadamente 0,1 a 0,6 kg de polvo combustible por kg de medio de transporte a través de la sección transversal 9 en forma de anillo circular en la cámara de combustión 10 y que presentan en este caso una velocidad de salida w del aire secundario en la cámara de combustión 10, la problemática de que la medida del intersticio o bien la medida del anillo circular R de la sección transversal en forma de anillo circular 9 es muy pequeña y, por lo tanto, se eleva en una medida considerable la pérdida de presión dentro del tubo de mezcla primaria 4 en el quemador circular 1. Por lo demás, con la sección transversal estrecha van implicados problemas de transporte de la corriente de mezcla primaria 15. En la medida del intersticio R se trata de la distancia radial entre el diámetro interior y el diámetro exterior del anillo circular 9.
Partiendo de un quemador circular conocido con una carga reducida de polvo combustible de aproximadamente 0,1 a 0,6 kg de polvo combustible por kg de medio de transporte, en el que el aire secundario S completo que se requiere para cada quemador circular es introducido a través del tubo central de aire secundario 3 en la cámara de combustión 10 y cuyo diámetro interior d_{SL0} del tubo de aire secundario o bien cuya sección transversal Q_{SL0} del tubo de aire secundario así como cuya velocidad de salida w_{0} del aire secundario (por ejemplo 40 m/s) se utiliza como variable de referencia, se aborda en el quemador circular 1 según la invención la problemática mencionada anteriormente, introduciendo a través del tubo de aire secundario 3 una cantidad parcial de aire secundario S_{1} 13 de sólo 40% a 70% de la cantidad total de aire secundario S que es necesaria para cada quemador circular 1 y que es introducida, por lo demás, a través del tubo de aire secundario 3, e introduciendo la cantidad remanente o restante de aire secundario S_{2} 14 de la cantidad total de aire secundario S que es necesaria para cada quemador circular 1 a través de al menos otro tubo de aire secundario 12, que está dispuesto en la periferia con respecto al tubo de mezcla primaria 4, en la cámara de combustión 10. Por medio de esta medida y/o de una velocidad de salida w_{1} del aire secundario desde el tubo de aire secundario 3, que está elevada entre 20% y 100% con relación a una variable de referencia w_{0} supuesta de la velocidad de salida del aire secundario (por ejemplo, de 40 m/s), se puede reducir en una medida considerable la sección transversal Q_{SL} del tubo de aire secundario 3. Con relación a los números, la medida según la invención repercute de tal forma que la sección transversal reducida Q_{SLred} del tubo de aire secundario 3 presenta un diámetro reducido d_{SLred} del 40-80% de d_{SL0}, es decir, de 0,4 a 0,8 veces el diámetro interior d_{SL0} del tubo de aire secundario tomado como variable de referencia.
De esta manera, según la invención, se aproxima la sección transversal 9 en forma de anillo del tubo de mezcla primaria 4 radialmente más cerca del eje 19 del quemador circular y, por lo tanto, con una sección transversal anular Q_{PR} constante (es decir, permaneciendo constante la velocidad prevista del caudal de la mezcla primaria) se crea un intersticio anular R considerablemente mayor, que provoca una pérdida de presión comparativamente reducida en una medida esencial y posibilita una introducción libre de interferencias de la mezcla primaria en la cámara de combustión 10.
El quemador circular 1 según la invención combina las ventajas del quemador circular cargado con aire secundario de una manera centralizada, que, condicionado por el contacto directo intensivo del polvo combustible con el gas de humo caliente, se manifiestan en una velocidad alta de calentamiento del polvo combustible y, por lo tanto, en una capacidad de encendido incrementada, y el hecho de que se puede incorporar una corriente de la mezcla primaria 15 introducida bajo carga alta de polvo combustible con una pérdida de presión esencialmente reducida y con una distribución esencialmente mejorada del polvo combustible en la cámara de combustión 10.
En la cantidad total de aire secundario S, que es necesario para cada quemador circular, que se introduce en el quemador circular 1 según la invención por medio de dos corrientes cuantitativas parciales de aire secundario S_{1} y S_{2} a través de al menos dos tubos de aire secundario 3, 12 en la cámara de combustión 10, se puede tratar de la cantidad de aire estequiométrica. La cantidad total de aire secundario S necesaria introducida a través del quemador circular 1, es decir, la suma de S_{1} y S_{2}, puede ser, sin embargo, también una cantidad de aire subestequiométrica en el intervalo de 0,3 a 1,0 de la cantidad de aire estequiométrica. El intervalo seleccionado (estequiometría) de la cantidad de aire secundario S introducido para cada quemador circular 1 depende en último término de otras cantidades de aire de la combustión introducidas en otras zonas de la cámara de combustión 10 y se puede seleccionar de acuerdo con cada caso de funcionamiento.
Las figuras 1 a 3 muestran un quemador circular 1 según la invención, en el que la cantidad residual de aire secundario S_{2} es introducida, en una configuración ventajosa de la invención, a través de otros cuatro tubos de aire secundario 12a, 12b, 12c, 12d en la cámara de combustión 10, que están dispuestos distribuidos de una manera uniforme sobre un círculo virtual 36 y que envuelve de forma concéntrica el tubo de mezcla primaria 4. En este caso, los tubos de aire secundario 12a, 12b, 12c, 12d están inclinados en torno a 45º con respecto al plano vertical del eje longitudinal 19 del quemador circular 1. En esta variante, el aire secundario restante S_{2} 14 es aplicado puntualmente alrededor del chorro de la mezcla primaria 15 o bien alrededor del polvo combustible y en este caso es aspirado gas de humo caliente 37 adicional y es alimentado al polvo combustible, lo que eleva adicionalmente su velocidad de calentamiento y su capacidad de encendido.
Otra variante del quemador circular 1 según la invención se muestra a través de las figuras 4 y 5, en la que la cantidad de aire secundario restante S_{2} 14 es introducida de una manera ventajosa a través de otros dos tubos de aire secundario 12a, 12b en la cámara de combustión 10, que están dispuestos en cada caso a la misma distancia por debajo y por encima del tubo de mezcla primaria 4, es decir, que se encuentran en el plano vertical del eje longitudinal 19 del quemador circular 1. El aire secundario S_{2} 14 es agregado, por así decirlo, como aire superior y aire inferior al aire secundario S_{1} 13 introducido en el centro y a la mezcla primaria 15 y es mezclado con ésta. También aquí se aspira gas de humo caliente adicional a través de los dos chorros de aire secundario y se alimenta al polvo combustible, lo que conduce a las ventajas mencionadas anteriormente.
A través de la adición del aire secundario restante S_{2} 14 se acondiciona la cantidad total de aire S que es necesaria para cada quemador circular 1 y se puede realizar la combustión del combustible, por ejemplo de bajo contenido volátil, de la manera deseada. La sección transversal de los otros tubos de aire secundario 12a, 12b, 12c, 12d puede estar configurada, según las necesidades, con preferencia de forma redonda o rectangular, pero también son posibles otras formas de la sección transversal.
El eje longitudinal de o bien de los otros tubos de aire secundario 12 puede estar configurado en este caso, como se representa en las figuras 1 y 4, en paralelo al eje longitudinal 19 del quemador circular o, como se representa en la figura 6, visto en la dirección de la circular, inclinado fuera del eje longitudinal 19 o, como no se representa, inclinado hacia el eje longitudinal 19. Por medio de esta medida se puede introducir la cantidad de aire secundario restante S2 14 en la zona de encendido 29 del quemador circular 1 de tal forma que se consigue una combustión óptima en la cámara de combustión 10.
La alimentación de la mezcla primaria 15 así como de la corriente de las cantidades parciales de aire secundario S_{1} 13 en el quemador circular 1 se puede realizar de diferente manera. Las figuras 1, 2 y 4 muestran una posibilidad, en la que la corriente de mezcla primaria 15 es conducida a través de un conducto de alimentación 18, que está dispuesto coaxialmente al tubo de la mezcla primaria 4, y es alimentada a través de la entrada 6 al tubo de la mezcla primaria 4 y es introducida o bien insuflada a través de la salida 8 en la cámara de combustión 10. En este caso, la corriente de mezcla 15 pasa, en la zona del tubo central de aire secundario 3, a través de la sección transversal 9 en forma de anillo entre el tubo de aire primario 4 y el tubo de aire secundario 3. El aire secundario S_{1} 13 es introducido a través de un conducto de alimentación 16, que está dispuesto perpendicularmente al tubo de aire secundario 3 y que se aplica, por ejemplo, en forma de espiral alrededor del tubo de mezcla primaria 4 y, en una configuración ventajosa de la invención, por ejemplo, a través de tres pasos 24, que atraviesan la sección transversal 9 en forma de anillo circula que conduce la mezcla primaria 15, radial o bien tangencialmente o bien en cualquier dirección deseada que se encuentra intermedia a través de la entrada 5 en el tubo de aire secundario 3, desde donde el aire secundario S, 13 es introducido en dirección axial a través de la salida 7 en la cámara de combustión 10. El tubo de aire secundario 3 está cerrado con una pared frontal 28 frente a la salida 7.
La figura 6 muestra otra posibilidad para la alimentación de la corriente de la mezcla primaria 15 y de la corriente de cantidades parciales de aire secundario S_{1} 13. En este caso, la corriente de cantidades parciales de aire secundario S_{1} 13 es alimentada en dirección coaxial al tubo de aire secundario 3, introduciendo el conducto de alimentación 16 el aire secundario S_{1} 13 perpendicular o radialmente, en el lado del medio de circulación, aguas arriba del conducto de alimentación 18 de la mezcla primaria, en el tubo de aire secundario 3. La corriente de la mezcla primaria 15 es alimentada perpendicular o radialmente a través del conducto de alimentación 18 al tubo de mezcla primaria 4. En esta forma de realización, en una configuración ventajosa, no es necesario la penetración de la sección transversal 9 en forma de anillo circular por medio de canales de paso 24, como en las figuras 1 y 4.
La cantidad de aire secundario restante S_{2} 14, que es introducida a través de los tubos de aire secundario 12a, 12b, 12c, 12d en la cámara de combustión 10, puede ser desviada en todas las variantes o bien a través de conductos de alimentación 17 especiales (figura 6) o a través del conducto de alimentación 16. Para la regulación de las cantidades parciales de aire secundario S_{1} 13 y S_{2} 14 están previstas trampillas no representadas, que corresponden a los conductos de alimentación respectivos.
Para poder modificar o bien optimizar la posición de la zona de encendido 29 en la salida del quemador 2, una configuración ventajosa prevé que el tubo de aire secundario 3 o bien una parte 30 del lado de salida del tubo de aire secundario 3 se pueda desplazar axialmente dentro del tubo de la mezcla primaria 4. De esta manera, se puede colocar el plano de salida del extremo 7 del lado de salida del tubo de aire secundario 3 o bien de la parte 30 del lado de salida 4 en diferentes posiciones con relación al plano de salida del extremo 8 del lado de salida del tubo de la mezcla primaria. En las figuras 1, 4 y 7, el plano de salida del extremo 7 del lado de salida del tubo de aire secundario 3 o bien de la parte 30 del lado de salida, visto desde el lado del medio de circulación, está colocado en la medida k aguas arriba del plano de salida del extremo 8 del lado de salida del tubo de la mezcla primaria 4. Según el combustible y el tamaño del quemador, la medida k puede ser hasta 0,5 veces el diámetro d_{SL} del tubo de aire secundario 3, es decir, que los dos extremos 7, 8 del lado de salida pueden estar enrasados entre sí según la figura 6. También es posible que sobresalga el tubo del aire secundario 3, es decir, que el plano de salida del extremo 7 del lado de salida del tubo de aire secundario 3 se encuentre, visto desde el lado del medio de circulación, en la medida k aguas abajo del plano de salida del extremo 8 del lado de salida del tubo de la mezcla primaria 4. Aquí la medida k puede ser igualmente hasta 0,5 veces el diámetro d_{SL} del tubo de aire secundario 3.
En el caso de que exista una parte 30 del lado de salida que se puede desplazar axialmente, el tubo de aire secundario 3 puede estar constituido por dos partes, una parte estacionaria y una parte desplazable axialmente, estando configuradas amas partes de manera que se solapan (figura 7).
La estabilidad del encendido puede ser influenciada también por medio de medidas constructivas en la salida 7 del tubo de aire secundario 3, experimentando, según la figura 4, el extremo del tubo 4, un ensanchamiento cónico 20 o estando previsto, según la figura 7, en la periferia exterior del tubo de aire secundario 3, un anillo de retención 31, que reduce la sección transversal 9 en forma de anillo circular en la salida 8 del tubo de la mezcla primaria.
En el caso de un ensanchamiento cónico 20 del tubo de aire secundario 3 y para mantener una velocidad uniforme de la corriente de mezcla primaria 15 dentro de la sección transversal 9, la salida del tubo de mezcla primaria 4 puede estar configurada también con un ensanchamiento cónico 21 (figura 4).
Según la figura 2, en un modo de funcionamiento preferido del quemador 1, la corriente central de cantidades parciales de aire secundario S, 13 es introducida por medio de un conducto de alimentación 16 en forma de espiral, por medio de los canales de paso 24, que están alineados esencialmente tangenciales al tubo de aire secundario 3, y por medio de la instalación o bien de la trampilla 25 de regulación de la torsión, tangencialmente al tubo de aire secundario 3 y se esta manera se aplica al mismo tiempo a la corriente 13 una torsión, que se mantiene hasta la salida a la cámara de combustión 10 y que se consigue sin instalaciones especiales en el tubo de aire secundario 3. Por medio de la instalación de regulación de la torsión 25 se puede influir sobre la torsión de la corriente de aire secundario 13 o bien se puede debilitar hasta la alimentación libre de torsión en el caso de una introducción radial de la corriente de aire secundario 13 en el tubo de aire secundario 3. La instalación de regulación de la torsión 25 de todos los canales de paso 24 se puede controlar, por ejemplo, a través de una instalación central de regulación de tornillo sin fin no representada, de manera que en cada canal de paso 24 se consigue exactamente la misma posición de regulación y, por lo tanto, el mismo ajuste de las cantidades de aire secundario.
Los canales de paso 24 están distanciado con preferencia en cada caso de una manera uniforme entre sí dentro de la sección transversal 9 en forma de anillo circular, de manera que también los pasos 26 para la corriente de la mezcla primaria 15 con las mismas dimensiones transversales de los canales de paso 24, presentan las mismas secciones transversales, y se consigue una distribución uniforme de la corriente de la mezcla primaria 15. Para no reducir en una medida innecesaria la sección transversal de los pasos 26 en la zona de los canales de paso 24 y para generar de esta manera velocidades de la mezcla primaria extremadamente altas, se realizan los canales de paso 24 con preferencia en su anchura b lo más estrechos posible y, por lo tanto, se adapta la longitud I a la necesidad de la sección transversal de los canales de paso 24.
La carcasa de entrada 32, que está dispuesta radialmente fuera del tubo de mezcla primaria 4 y en la zona de los canales de paso 24 se extiende al menos sobre una parte de la periferia del tubo 4, de tal forma que todos los canales de paso 24 existentes pueden ser impulsados con aire secundario. La carcasa de entrada 32 puede ser de una manera sencilla una carcasa en forma de cajón, que forma un canal 33 entre el tubo 4 y la pared exterior de la carcasa 32. En este caso, el canal 33, que está formado por la carcasa de entrada 32 en la periferia exterior del tubo 4, presenta con preferencia una profundidad esencialmente reducida con un ángulo circunferencial creciente, con el fin de conseguir una velocidad y una distribución en gran medida uniformes, vistas sobre la periferia, de la corriente de cantidades parciales de aire secundario S_{1} 13 a cada canal de paso 24 individual y adicionalmente en el tubo de aire secundario 3. Esta previsión se puede conseguir, entre otras cosas, por medio de una configuración preferida en forma de espiral de la carcasa de entrada 32 según la figura 2.
Puesto que la torsión generada a través de la introducción tangencial en el tubo de aire secundario 3 se puede reducir con la longitud del tubo 2, es conveniente que la introducción tangencial del aire secundario no esté dispuesta demasiado alejada de la boca del quemador 2. La distancia L entre la boca del quemador 2 y la pared frontal de la carcasa de entrada, que apunta hacia la boca del quemador 2 (que corresponde esencialmente también a la delimitación del orificio de entrada 5 que está colocada hacia la boca del quemador 2) se configura de una manera preferida con 0,5 a 10 veces el diámetro d_{SL} del tubo de aire secundario 3.
Si no se alimenta la corriente de cantidades parciales de aire secundario S_{1} 13 al tubo de aire secundario 3 tangencialmente, sino coaxialmente, entonces se puede aplicar una torsión a esta corriente de cantidades parciales de aire secundario 13 por medio de instalaciones de torsión 22, que están colocadas dentro del tubo de aire secundario 3.
Cuando lo requieren las condiciones de la combustión, se puede prever también para la corriente de mezcla primaria 15 una instalación de torsión 23, 34 dentro del tubo de la mezcla primaria 4 o bien dentro de su sección transversal 9 en forma de anillo. La instalación de torsión puede estar dispuesta de una manera habitual según la posición 23 en la figura 8. Pero también pueden estar configurados los segmentos de retención 34 mencionados a continuación de tal forma que provocan también una torsión de la corriente de la mezcla primaria 15. Esto se puede conseguir extendiendo los segmentos de retención 34 sobre una cierta longitud axial del tubo de mezcla primaria 4 y configurándolos en este caso en forma de rosca (ver las figuras 9 y 10). Por medio de la torsión de la corriente de la mezcla primaria 15 se consigue, como también a través de la torsión de la corriente de aire secundario 13, de nuevo una elevación de la estabilidad de encendido.
Para impedir en las configuraciones del quemador circular según las figuras 1 y 4, respectivamente, que la corriente de la mezcla primaria 15, conducida a través del tubo de la mezcla primaria 4 y distribuida en la zona del tubo de aire secundario 3 sobre la sección transversal en forma de anillo circular, rebote contra la pared frontal 28 del tubo de aire secundario 3 y se formen en este caso, por una parte, turbulencias fuertes y se inicien, por otra parte, erosiones fuertes en la pared frontal, se configura la pared frontal 28 aguas arriba de la misma de una manera ventajosa con un medio 35 resistente al desgaste o bien que rechaza la corriente. Este medio 35 puede ser un cuerpo macizo o un cuerpo hueco y puede estar configurado a partir de materiales de protección del desgaste conocidos así como en la forma conocida para cuerpos de desviación, por ejemplo en forma plana, semi-redonda, en forma aerodinámica, en forma de triángulo, etc. (figuras 1 y 4).
De acuerdo con la figura 9, en la salida del quemador 2 pueden estar dispuestos cuatro segmentos de retención 34, extendiéndose cada segmento de retención 34 radialmente entre el tubo de aire secundario 3 y el tubo de la mezcla primaria 4 y angularmente sobre una sección parcial de la salida en forma de anillo circular entre los dos tubos 3, 4 y estando distanciados los segmentos de retención 34 en una medida uniforme unos de otros. De esta manera, se eleva la superficie de contacto entre la corriente de la mezcla primaria 15 saliente y los gases de humo calientes 37 aspirados así como se consigue una mezcla íntima mejorada de la mezcla primaria 15, el aire secundario 13, 14 y los gases de humo 37. La consecuencia de ello es una estabilidad elevada del encendido. El segmento de retención 34 puede ser, por ejemplo, un segmento de chapa fabricado de una manera correspondiente. No obstante, también puede estar configurado, como ya se ha indicado anteriormente, de manera que se extiende alargado en forma de rosca en la dirección axial y se puede emplear en este caso como cuerpo de torsión.
Lista de signos de referencia
1
Quemador circular
2
Boca o entrada del quemador
3
Tubo (central) de aire secundario
4
Tubo de la mezcla primaria
5
Entrada del tubo de aire secundario
6
Entrada del tubo de la mezcla primaria
7
Salida del tubo de aire secundario
8
Salida del tubo de la mezcla primaria
9
Sección transversal en forma de anillo entre el tubo de aire secundario y el tubo de la mezcla primaria
10
Cámara de combustión
11
Pared de la cámara de combustión
12
(Otros) tubos de aire secundario
13
Corriente (central) de cantidades parciales de aire secundario S_{1}
14
Corriente (periférica) de cantidades parciales de aire secundario S_{2}
15
Corriente de la mezcla primaria o bien corriente de polvo
16
Conducto de alimentación para el aire secundario S_{1}
17
Conducto de alimentación para el aire secundario S_{2}
18
Conducto de alimentación para el aire primario o bien el gas primario y el combustible (mezcla primaria)
19
Eje longitudinal del quemador circular
20
Ensanchamiento cónico del tubo central de aire secundario
21
Ensanchamiento cónico del tubo de la mezcla primaria
22
Instalación de torsión
23
Instalación de torsión
24
Canal de paso
25
Trampilla de regulación de la torsión
26
Paso de la mezcla primaria
27
Eje longitudinal de otro(s) tubo(s) de aire secundario
28
Pared frontal
29
Zona de encendido
30
Parte del lado de salida del tubo central de aire secundario
31
Anillo de retención
32
Carcasa de entrada
33
Canal
34
Segmento de retención
35
Medio de rechazo de la corriente o bien instalación de conducción
36
Círculo envolvente
37
Gas de humo

Claims (13)

1. Quemador circular para la combustión de combustible en polvo, especialmente de carbón en polvo, que comprende:
un tubo central de aire secundario (3), que presenta una sección transversal (Q_{SL}) y un diámetro interior (d_{SL}), para la introducción de una cantidad de aire secundario (S), que es necesaria para cada quemador circular (1), en la cámara de combustión (10) y un tubo de mezcla primaria (4), que rodea de forma concéntrica el tubo de aire secundario (3), bajo la formación de una sección transversal (9) de forma circular, para la introducción de una mezcla primaria (15), que está formada por aire primario o bien por gas primario y por combustible en polvo, en la cámara de combustión (10), caracterizado porque
para la introducción de una mezcla primaria (15), que presenta una carga alta de polvo combustible de 0,8 kg a 10 kg de polvo combustible por kg de aire o bien de gas, en la cámara de combustión (10), el tubo de aire secundario (3) está configurado con una sección transversal reducida (Q_{SLred}), sien do considerada la sección transversal reducida (Q_{SLred}) en comparación con una forma de realización del quemador circular, en la que toda la cantidad de aire secundario (S), que es necesaria para cada quemador circular, es alimentada a la cámara de combustión (10) a través de la sección transversal de referencia (Q_{SL0}), que presenta un diámetro interior de referencia (d_{SL0}), del tubo de aire secundario (3) y por medio de una velocidad de salida de referencia (w_{0}) del aire secundario (3), y en el que la sección transversal reducida (Q_{SLred}) presenta un diámetro interior reducido (d_{SLred}) según la relación
d_{SLred} = 0,4 a 0,8 veces d_{SL0}
de acuerdo con una corriente cuantitativa de aire secundario (S1) 13 reducida al 40 a 70% de la cantidad de aire secundario (S) que es necesaria para cada quemador circular (1) a través del tubo de aire secundario (3) y/o de acuerdo con una elevación de la velocidad de salida del aire secundario desde el tubo de aire secundario (3) del 20 al 100% de la velocidad de salida de referencia (w_{0}), y porque al menos otro tubo de aire secundario (12) está dispuesto en la periferia del tubo de mezcla primaria (4) para la introducción de la corriente cuantitativa restante de aire secundario (S_{2}) 14 de la cantidad de aire secundario (S) que es necesaria para cada quemador circular (1), en la cámara de combustión (10).
2. Quemador circular según la reivindicación 1, caracterizado porque el plano de la salida del tubo de aire secundario (7) se encuentra en el lado del medio de circulación y, visto con relación al eje longitudinal (19), aguas abajo o aguas arriba o sobre el mismo plano de la salida del tubo de la mezcla primaria (8).
3. Quemador circular según la reivindicación 1, caracterizado porque la salida del tubo de aire secundario (7) está configurada con un ensanchamiento cónico (20).
4. Quemador circular según la reivindicación 1, caracterizado porque la salida del tubo de la mezcla primaria (8) está configurada con un ensanchamiento cónico (21).
5. Quemador circular según la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de aire secundario (3) está configurado con una instalación de torsión (22).
6. Quemador circular según la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de mezcla primaria (4) está configurado con una instalación de torsión (23).
7. Quemador circular según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el caso de la configuración con otros dos tubos de aire secundario (12a, 12b), éstos están dispuestos por encima y por debajo del tubo de mezcla primaria (4) en el plano vertical del eje longitudinal (19) del quemador circular (1).
8. Quemador circular según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque en el caso de la configuración con otros cuatro tubos de aire secundario (12a, 12b, 12c, 12d), éstos están distribuidos de una manera uniforme sobre una periferia circular virtual y situada de forma concéntrica fuera del tubo de mezcla primaria (4) y están dispuestos bajo un ángulo de 45º con respecto al plano vertical del eje longitudinal (19) del quemador redondo (1).
9. Quemador circular según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla primaria (15) puede ser alimentada al tubo de mezcla primaria (4) a través de un conducto de alimentación (18) que está dispuesto coaxialmente o perpendicularmente al tubo de mezcla primaria (4).
10. Quemador circular según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aire secundario (13) alimentado al tubo central de aire secundario (3) puede ser alimentado al tubo de aire secundario (3) a través de un conducto de alimentación (16) que está dispuesto coaxialmente o perpendicularmente al tubo de aire secundario (3).
11. Quemador circular según la reivindicación 10, caracterizado porque en el caso de la alimentación del aire secundario (13), configurada perpendicularmente al tubo de aire secundario (3), éste puede ser alimentado al tubo de aire secundario (3) pasando a través del tubo de mezcla primaria (4) y por medio de al menos dos canales de paso (24).
12. Quemador circular según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje longitudinal (27) del otro tubo de aire secundario (12a, 12b, 12c, 12d) está configurado paralelamente al eje longitudinal (19) del quemador circular.
13. Quemador circular según una de las reivindicaciones1 a 11, caracterizado porque el eje longitudinal (27) del otro tubo de aire secundario (12a, 12b, 12c, 12d), visto en la dirección de la circulación, está inclinado hacia el eje longitudinal (19) del quemador circular o está inclinado fuera de éste.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005046831A1 (de) * 2005-09-29 2007-04-12 Küppersbusch Großküchentechnik GmbH Staubfeuerungsvorrichtung
DE102006011326C5 (de) * 2006-03-09 2015-03-19 Alstom Technology Ltd. Rundbrenner
KR101078842B1 (ko) 2009-09-16 2011-11-02 한국전력공사 순산소 미분탄 연소장치
DE102011011207A1 (de) * 2011-02-14 2012-08-16 Air Liquide Deutschland Gmbh Brenner zum gleichmäßigen Erwärmen eines langen Ofens
DE102015005416B4 (de) * 2015-04-29 2023-11-30 Khd Humboldt Wedag Gmbh Verfahren zum Betrieb eines Calcinators mit einem Gasbrenner
DE102022202936A1 (de) 2022-03-24 2023-09-28 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Düsenbaugruppe mit gegen eine Einströmung von Luft abgedichtetem zentralen Kraftstoffrohr

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE898225C (de) * 1948-10-01 1953-11-30 Gako Ges Fuer Gas Und Kohlenst Brenner fuer wechselweise oder kombinierte Verfeuerung von Gas und Kohlenstaub
GB2079442A (en) * 1980-05-28 1982-01-20 Steinmueller Gmbh L & C Method of cleaning reaction products of a flame combustion
ES2156595T3 (es) * 1994-10-06 2001-07-01 Bbp Energy Gmbh Procedimiento y quemador para la combustion de combustible en forma de polvo.
DE10201558A1 (de) * 2001-01-18 2002-08-14 Alstom Power Boiler Gmbh Brenner zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff
US20020144636A1 (en) * 2000-08-04 2002-10-10 Toshikazu Tsumura Solid fuel burner and method of combustion using solid fuel burner

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5824712A (ja) * 1981-08-06 1983-02-14 Kobe Steel Ltd 微粉炭吹き込み燃焼方法
DE69728191T2 (de) * 1996-12-27 2005-01-13 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Vorrichtung und Verfahren zum Verbrennen von Brennstoff
WO2003050449A1 (en) * 2001-12-13 2003-06-19 Cemex, Inc. LOW NOx PARTICULATE FUEL BURNER

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE898225C (de) * 1948-10-01 1953-11-30 Gako Ges Fuer Gas Und Kohlenst Brenner fuer wechselweise oder kombinierte Verfeuerung von Gas und Kohlenstaub
GB2079442A (en) * 1980-05-28 1982-01-20 Steinmueller Gmbh L & C Method of cleaning reaction products of a flame combustion
ES2156595T3 (es) * 1994-10-06 2001-07-01 Bbp Energy Gmbh Procedimiento y quemador para la combustion de combustible en forma de polvo.
US20020144636A1 (en) * 2000-08-04 2002-10-10 Toshikazu Tsumura Solid fuel burner and method of combustion using solid fuel burner
DE10201558A1 (de) * 2001-01-18 2002-08-14 Alstom Power Boiler Gmbh Brenner zur Verbrennung von staubförmigem Brennstoff

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