ES2325598T3 - Metodo para el encendido de un quemador. - Google Patents

Abstract

Método para su utilización cuando se efectúa la combustión de un combustible junto con un oxidante en un horno industrial, en el que el combustible y el oxidante son suministrados a un cabezal quemador, y en el que la llama es controlada mediante un detector (2) de luz ultravioleta u otro tipo de luz, en el que se disponen como mínimo un conducto (3) para el suministro de combustible y un conducto (4) para el suministro de oxidante, que se abren en la cara frontal (5) del cabezal (1) del quemador dirigido hacia el espacio del horno, de manera que un haz de rayos láser incide en un punto dispuesto de manera tal que se pone en ignición una mezcla de combustible y oxidante y en el que cuando el quemador (1) ha entrado en ignición dicho detector (2) emite una señal a un circuito de control (6), y porque el circuito de control desconecta el dispositivo láser (7, 9, 11), caracterizado por que el oxidante tiene un contenido de oxígeno superior al 85% y por que dicho láser (7, 9, 11) se hace incidir en un punto de dicho lado frontal del cabezal del quemador próximo a la abertura de salida de dichos conductos (3, 4), y calienta dicho punto a una temperatura que supera la temperatura de ignición del combustible y el oxidante.

Description

Método para el encendido de un quemador.

La presente invención se refiere a un método para el encendido de un quemador, especialmente quemadores utilizados en hornos industriales.

Existen quemadores de diferentes tipos, que tienen en común que se inyecta un combustible gaseoso y un oxidante asimismo gaseoso en las proximidades, o a cierta distancia uno de otro en la zona de combustión. Los gases son inyectados habitualmente mediante lanzas en un cabezal del quemador.

Por razones de seguridad, el quemador requiere ser controlado, teniendo en cuenta de que existe una llama presente durante su funcionamiento. Este control se lleva a cabo habitualmente mediante la utilización de un sensor UV, que es sensible a la radiación ultravioleta. El sensor está montado usualmente en el quemador, de manera tal que el sensor UV puede observar una parte de la llama existente.

La ignición de la mezcla de combustible/gas tiene lugar normalmente mediante una chispa en el orificio u orificios del quemador, provocando la ignición de la mezcla. Un electrodo se monta habitualmente dentro de un tubo cerámico que llega a la superficie del cabezal del quemador, dirigido hacia el espacio del horno. Este tubo tiene una resistencia relativamente reducida, y por lo tanto se rompe con facilidad. El tubo se puede agrietar también debido a esfuerzos térmicos. Además, se ha observado que es relativamente difícil obtener un arco eléctrico correcto.

Durante el funcionamiento, la bujía que produce la chispa se ensucia frecuentemente, con el resultado de que no puede facilitar una chispa suficiente para la ignición de la mezcla.

Asimismo, es una práctica habitual que la chispa provoque la ignición de una llama piloto, que a su vez enciende la llama principal. Esta disposición aumenta los costes.

El documento JP 59-221523 A muestra un quemador en el que se enciende una mezcla de combustible y aire en el interior de la cámara de combustión de un quemador.

La presente invención soluciona estos problemas al disponer otra forma de ignición de un quemador.

Por lo tanto, la presente invención se refiere a un método a utilizar cuando se efectúa la combustión de un combustible junto con un oxidante en un horno industrial, en el que el combustible y el oxidante son facilitados a un cabezal del quemador, y en el que la llama es controlada por un detector de luz ultravioleta u otro tipo de luz, de manera que se disponen como mínimo un conducto para suministro de combustible y como mínimo un conducto para suministro de oxidante, que se abren en el lado del cabezal del quemador dirigido al espacio del horno con un haz láser dispuesto en un punto previsto, de manera tal que entrará en combustión una mezcla de combustible y de oxidante, caracterizándose por el hecho de que el oxidante tiene un contenido de oxigeno superior al 85% y por que dicho láser entra en funcionamiento en un punto del cabezal del quemador próximo a la abertura de salida de dichos conductos, y está realizado para calentar dicho punto a una temperatura que supere la temperatura de ignición del combustible y del oxidante, y porque cuando el quemador ha entrado en ignición, dicho detector emite una señal a un circuito de control, y porque el circuito de control está dispuesto de manera que desconecta el láser.

A continuación, la invención se describirá de manera más detallada, parcialmente en relación con una relación de la invención mostrada en el dibujo adjunto, en el que:

La figura 1 muestra esquemáticamente una sección longitudinal de un cabezal de quemador de acuerdo con la invención.

En la figura 1, se ha mostrado un quemador para la combustión de un combustible junto con un oxidante en un horno industrial. El quemador está dispuesto de manera tal que se suministra combustible y oxidante al cabezal (1) del quemador. Un detector (2) para la detección de luz ultravioleta u otro tipo de luz queda dispuesto a efectos de controlar la llama por fuera del cabezal (1) del quemador.

De acuerdo con la invención, se dispone como mínimo un conducto (3) para el suministro de combustible y como mínimo un conducto (4) para el suministro de oxidante que se abren en la superficie (5) del cabezal del quemador dirigida hacia el espacio del horno.

Es evidente que los conductos pueden quedar formados de otra manera, y que su número puede ser superior a dos.

Dicho detector (2) está dispuesto en el conducto para el combustible (3), o en el otro conducto para el oxidante (4). De manera conveniente, el detector está dispuesto en el horno en el extremo distal del conducto, y está dispuesto de manera que la luz UV procedente de la llama, conducida hacia dentro del conducto, llega al detector. El detector está conectado a un circuito de control (6), que comprende un circuito detector mediante el cual se evalúa si existe llama o no. En el caso de que no se puede detectar llama, se interrumpe el suministro de combustible y de oxidante.

Para su utilización con la presente invención, son preferibles oxidantes con un contenido de O_{2} superior al 85%. El combustible puede ser gas natural, propano, butano, gas de petróleo adecuado, fuel-oil ligero, etc.

El oxidante es inyectado en el espacio de combustión por intermedio de una o varias toberas, formadas en forma de tubos rectos o toberas laval o venturi.

De acuerdo con la invención, un láser (7) queda dispuesto en un punto del cabezal del quemador cerca de dichos conductos, y está realizado para calentar dicho punto a una temperatura que supera la temperatura de ignición del combustible y del oxidante. Cuando el quemador (1) ha entrado en ignición, dicho detector (2) emite una señal al circuito de control (6), mientras que el circuito de control desconecta el láser (7).

El láser (7) es un láser adecuado, de tipo conocido, con suficiente potencia para calentar dicho punto del cabezal del quemador a una temperatura superior a 700-800ºC dentro de un corto periodo de tiempo, por ejemplo, unos pocos segundos. Esto tendrá como resultado una ignición muy fiable. Al detectar dicho detector (2), cuando entra en combustión el quemador, el detector emitirá una señal al circuito de control (6) en el momento de la ignición, en cuyo momento el circuito de control desconecta inmediatamente el láser. Aunque el láser (7) tenga suficiente potencia para calentar con rapidez el punto del cabezal del quemador a las temperaturas antes mencionadas, no fundirá el material de ningún punto del cabezal del quemador, a causa de la rápida extinción del láser (7).

En vez de su disposición en un punto del cabezal del calentador, el láser (7) puede quedar dispuesto, por ejemplo, en un saliente de metal adecuado que no se ha mostrado, que sobresale del cabezal del quemador. La cuestión importante es que el punto en el que está situado el láser quede dispuesto a lo largo de la trayectoria de transporte de la mezcla del combustible/oxidante.

De acuerdo con una realización preferente, el láser (7) se ha dispuesto en una zona del lado del cabezal del quemador dirigido al espacio del horno, entre dichos conductos (3, 4).

De acuerdo con otra realización preferente, el haz de rayos láser (8) es dirigido a un ángulo ligeramente menor que un ángulo recto con respecto al eje longitudinal del quemador (1), tal como se ha indicado por el láser (9) de la figura 1.

De acuerdo con una realización alternativa, el haz de rayos láser (10) es dirigido hacia el lateral del cabezal del quemador dirigido al espacio del horno en una dirección esencialmente coincidente con el eje longitudinal del quemador (1), tal como se ha ilustrado por el láser (11) de la figura 1.

De acuerdo con una realización alternativa, el haz de rayos láser (12) es dirigido de manera tal que discurre en uno de los conductos (4), en dirección hacia el lateral (5) del cabezal (1) del quemador dirigido al espacio del horno, de manera que el conducto (4) está siendo iluminado en su lado interno próximo a su orificio, tal como se ha mostrado también en la figura 1.

En lo anterior, se han descrito diferentes realizaciones. El láser puede ser de cualquiera de varios modelos conocidos, y puede estar dirigido hacia cualquier punto adecuado del cabezal del quemador. El láser puede estar integrado en el quemador o puede estar dispuesto separadamente.

La presente invención no se considera, por lo tanto, limitada a la realización antes indicada sino que puede variar dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (5)

1. Método para su utilización cuando se efectúa la combustión de un combustible junto con un oxidante en un horno industrial, en el que el combustible y el oxidante son suministrados a un cabezal quemador, y en el que la llama es controlada mediante un detector (2) de luz ultravioleta u otro tipo de luz, en el que se disponen como mínimo un conducto (3) para el suministro de combustible y un conducto (4) para el suministro de oxidante, que se abren en la cara frontal (5) del cabezal (1) del quemador dirigido hacia el espacio del horno, de manera que un haz de rayos láser incide en un punto dispuesto de manera tal que se pone en ignición una mezcla de combustible y oxidante y en el que cuando el quemador (1) ha entrado en ignición dicho detector (2) emite una señal a un circuito de control (6), y porque el circuito de control desconecta el dispositivo láser (7, 9, 11), caracterizado por que el oxidante tiene un contenido de oxígeno superior al 85% y por que dicho láser (7, 9, 11) se hace incidir en un punto de dicho lado frontal del cabezal del quemador próximo a la abertura de salida de dichos conductos (3, 4), y calienta dicho punto a una temperatura que supera la temperatura de ignición del combustible y el oxidante.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el láser (7, 9, 11) incide en un área del lateral (5) del cabezal (1) del quemador dirigido al espacio del horno entre dichos conductos (3, 4).

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el haz de rayos láser (8) es dirigido a un ángulo ligeramente menor de un ángulo recto con respecto al eje longitudinal del quemador (1).

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el haz de rayos láser (10) es dirigido hacia el lateral (5) del cabezal (1) del quemador dirigido hacia el espacio del horno en una dirección esencialmente coincidente con el eje longitudinal del quemador (1).

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que el haz de rayos láser (12) es dirigido de manera tal que discurre en uno de dichos conductos (3), (4) hacia el lado (5) del cabezal (1) del quemador dirigido hacia el espacio del horno, y por que el conducto (3), (4) es iluminado en su parte interna próxima a su orificio.