ES2447665A1

ES2447665A1 - Autofiber solid biofuel burner (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Info

Publication number: ES2447665A1
Application number: ES201200887A
Authority: ES
Inventors: Luis ORTIZ TORRES
Original assignee: Universidade de Vigo
Current assignee: Universidade de Vigo
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: ES2447665B1

Abstract

This invention consists of a novel biomass combustión system, which enables the use of by-products of the biomastic type in the form of pellets or other formats with very high yield. The proposed double grid system allows the generation of a natural draft induced by the convection generated in the upper module of the burner, so that it is not necessary to install blowers, fans or pneumatic combustión air injection systems. A grate with holes allows the fall of embers on another lower grate without holes where the embers maintain the thermal inertia of the burner assembly, necessary for the chain combustión process to be developed in an efficient and controllable way. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

QUEMADOR AUTÓNOMO DE BIOCOMBUSTIBLE SÓLIDO SOLID BIOFUEL AUTONOMOUS BURNER

Sector de la técnica Technical sector

La presente invención se sitúa en el sector de los quemadores de combustible sólido. The present invention is in the field of solid fuel burners.

Estado del arte State of the art

El objetivo básico de la invención radica en posibilitar la combustión de biocombustibles sólidos derivados de biomasa, como pueden ser los pélets o briquetas, que debido a su elevada densidad que, en general, se sitúa por encima de los 1000 Kgjm3, no se pueden emplear de forma eficiente salvo que se disponga de quemadores especialmente adaptados a este tipo de biomasas. The basic objective of the invention is to enable the combustion of solid biofuels derived from biomass, such as pellets or briquettes, which due to their high density which, in general, is above 1000 Kgjm3, cannot be used efficiently unless burners specially adapted to this type of biomass are available.

Los quemadores existentes en el mercado requieren de tolvas, alimentadores, dosificadores, inyectores de aire, etc. Lo cual complica, dificulta y encarece notablemente la implantación de este tipo de tecnologías (EP1559957, CNI01551101,DD148812). The burners in the market require hoppers, feeders, dispensers, air injectors, etc. This complicates, makes difficult and makes the implementation of this type of technologies significantly more expensive (EP1559957, CNI01551101, DD148812).

Dada la dificultad para conseguir una correcta combustión de la biomasa cuando se emplean parrillas fijas, que requieren de sistemas de dosificación regulable e inyectores de aire primario y secundario se propone un sistema de doble parrilla La invención que aquí se presenta simplifica y abarata la construcción de esos dispositivos y permite la fácil movilidad del equipo, a diferencia de las clásicas estructuras y configuraciones rígidas habituales. Además se reduce considerablemente el volumen y peso del quemador. Given the difficulty in achieving a correct combustion of biomass when fixed grills are used, which require adjustable dosing systems and primary and secondary air injectors, a double grill system is proposed. The invention presented here simplifies and lowers the construction of these devices and allows the easy mobility of the equipment, unlike the usual structures and usual rigid configurations. In addition, the volume and weight of the burner is considerably reduced.

Descripción de la invención Description of the invention

El sistema de doble parrilla superpuesto que se propone posibilita la generación de un tiro natural inducido por la convección generada en el módulo superior del quemador, de forma que no es necesaria la instalación de soplantes, ventiladores o sistemas de inyección pneumática del aire de combustión. Por otra parte, la presencia de la parrilla del módulo inferior del quemador mantiene unas condiciones de temperatura mínima que garantiza la correcta combustión de la biomasa que se alimenta de forma manual y discrecional en el módulo superior. De esta forma, se mantiene una cierta cantidad de material incandescente o ardiendo con escasa llama en la parte inferior, mientras en la parte superior se puede ir añadiendo biomasa en función de las necesidades específicas y de la demanda puntual de calor. The proposed superimposed double grill system allows the generation of a natural draft induced by the convection generated in the upper burner module, so that the installation of blowers, fans or pneumatic combustion air injection systems is not necessary. On the other hand, the presence of the grill of the lower module of the burner maintains conditions of minimum temperature that guarantees the correct combustion of the biomass that is fed manually and discretionally in the upper module. In this way, a certain amount of incandescent or burning material with low flame is maintained in the lower part, while in the upper part biomass can be added depending on the specific needs and the specific heat demand.

El quemador puede funcionar con cualquier tipo de biocombustible biomásico sólido. Los mejores resultados se obtienen empleando productos como los pélets; si bien, pueden utilizarse briquetas, huesos de aceituna, cáscaras de almendra, avellana, piñones, astillas, carbón vegetal, etc. The burner can work with any type of solid biomass biofuel. The best results are obtained using products such as pellets; although, briquettes, olive bones, almond, hazelnut, pine nuts, chips, charcoal, etc. can be used.

El sistema de doble parrilla permite mantener dos zonas de combustión independientes pero inter relacionadas y comunicadas entre sí mediante los orificios de una de las mismas. Esto permite mantener diferentes grados de aireación y perfiles de temperatura, de forma que la gasificación y combustión combinada con la pirólisis flash permite mantener zonas de combustión muy viva e intensa, con gran generación de llamas, mientras en otras se puede mantener material incandescente en forma de brasas, que mantienen las condiciones de inercia térmica necesaria para deshidratar y pirolizar de forma eficaz las nuevas cargas y aportaciones puntuales de biomasa. The double grill system allows two independent but interrelated combustion zones to be maintained and connected to each other through the holes in one of them. This allows to maintain different degrees of aeration and temperature profiles, so that the gasification and combustion combined with the flash pyrolysis allows to maintain areas of very lively and intense combustion, with great generation of flames, while in others you can keep incandescent material in shape of embers, which maintain the necessary thermal inertia conditions to efficiently dehydrate and pyrolize the new biomass charges and punctual contributions.

El tiro por convección generado en el módulo superior genera un flujo de aire que mantiene la combustión controlada en forma de ascuas en el módulo inferior. Por otra parte, las brasas y cenizas generadas en la parrilla superior caen por gravedad a través de los orificios practicados en la misma y se depositan en la inferior, manteniendo y favoreciendo una inercia térmica de larga duración. The convection draft generated in the upper module generates an air flow that keeps the combustion controlled in the form of embers in the lower module. On the other hand, the embers and ashes generated in the upper grill fall by gravity through the holes made in it and are deposited in the lower one, maintaining and favoring a long-term thermal inertia.

El módulo inferior dispone de dos aperturas longitudinales que permiten la circulación del comburente y la salida de humos sin rebote ni acumulación de los mismos. Asimismo, está dotado de dos "ventanas" de apertura regulable mediante trampilla sobre carril deslizante, que permite aumentar y regular el tiro forzado en determinadas circunstancias, controlar el proceso, así como permitir el acceso para regenerar la combustión o remover la biomasa incandescente para facilitar la combustión con llama y así poder adaptarse a las circunstancias concretas de cada situación y escenario de aplicación. ' The lower module has two longitudinal openings that allow the circulation of the oxidizer and the smoke outlet without bouncing or accumulation of them. Likewise, it is equipped with two "windows" of adjustable opening by means of trapdoor on sliding rail, which allows to increase and regulate the forced draft in certain circumstances, to control the process, as well as to allow access to regenerate combustion or remove incandescent biomass to facilitate combustion with flame and thus be able to adapt to the specific circumstances of each situation and application scenario. '

El conjunto se complementa con una tapa que encaja herméticamente sobre cualquiera de los dos módulos, de forma que se puede extinguir la llama en cualquier momento, así como dirigir y controlar el flujo de gases del equipo. The set is complemented by a cover that fits tightly on any of the two modules, so that the flame can be extinguished at any time, as well as directing and controlling the gas flow of the equipment.

Todos los restos de.la ,combustión .convertidos en cenizas e in quemados se pueden emplear como fertilizante natural por sus elevadas concentraciones en K, Ca, P, Mn. All the remains of the combustion converted into ashes and burned can be used as a natural fertilizer due to its high concentrations in K, Ca, P, Mn.

El funcionamiento del quemador puede describirse en 3 fases: The operation of the burner can be described in 3 phases:

FASE 1. Durante esta etapa, se produce la ignición controlada y regulable del gas licuado. El calor generado por el gas propano o butano o cualquier otro tipo de sistema de ignición, como pastillas, etc, produce el calentamiento y secado de la biomasa. El tiempo de precalentamiento necesario'varÍa entre 3 y 5min, según la cantidad y humedad de la biomasa a secar. A partir de este momento se puede desconectar el gas. PHASE 1. During this stage, the controlled and adjustable ignition of the liquefied gas occurs. The heat generated by propane or butane gas or any other type of ignition system, such as pellets, etc., produces the heating and drying of the biomass. The preheating time required will vary between 3 and 5min, depending on the amount and humidity of the biomass to dry. From this moment the gas can be disconnected.

FASE 2.Una vez alcanzada la temperatura de auto ignición, la biomasa comienza a liberar compuestos orgánicos volátiles que arden de forma intensa y autónoma, sin necesidad de apoyo con gas u otro sistema de ignición PHASE 2. Once the auto-ignition temperature is reached, the biomass begins to release volatile organic compounds that burn intensely and autonomously, without the need for support with gas or other ignition system

FASE 3. A partir de este punto, el sistema mantiene las condiciones de combustión estable y, tan solo, es necesario añadir más biomasa y/o remover las ascuas en función de las necesidades de calor específicas deseadas ya que la inercia térmica alcanzada, así como el sistema de parrilla con orificios permite que las pequeñas ascuas que se van generando en el módulo superior, alimenten al módulo inferior, de forma que el nuevo combustible que se va añadiendo al módulo superior se deshidrata y arde de forma muy rápida. PHASE 3. From this point on, the system maintains stable combustion conditions and, only, it is necessary to add more biomass and / or remove the embers depending on the specific heat needs desired since the thermal inertia achieved, thus as the grill system with holes allows the small embers that are generated in the upper module, feed the lower module, so that the new fuel that is added to the upper module is dehydrated and burns very quickly.

El sistema puede emplearse tanto en calefacción doméstica, chimeneas, etc. así como en cocinas y barbacoas. Por tratarse de un sistema autónomo y modular es posible transportarlo e instalarlo de forma fácil y segura en diferentes emplazamientos y situaciones. El tamaño y forma facilita su uso conjunto o de forma parcial, así como su limpieza y mantenimiento. El sistema puede suministrarse con diferentes parrillas en canto a espesor y diámetro de los orificios de ventilación, por lo que el montaje, sustitución de parrillas, etc es muy sencillo. The system can be used both in domestic heating, fireplaces, etc. as well as in kitchens and barbecues. As it is an autonomous and modular system it is possible to transport and install it easily and safely in different locations and situations. The size and shape facilitates its use together or partially, as well as its cleaning and maintenance. The system can be supplied with different grills in thickness and diameter of the ventilation holes, so assembly, replacement of grills, etc. is very simple.

Las principales aplicaciones prácticas incluyen la calefacción doméstica, en este caso el quemador consta de dos módulos independientes fabricados en chapa ligera resistente a las elevadas temperaturas y de O,Sm2 de superficie de alta transferencia de calor por radiación y O,2m2 de superficie de convección. El módulo basal está dotado de una parrilla fija con sistema de convección por tiro natural. Dispone de una ventanilla regulable para el control del tiro, que facilita el acceso y control mediante la remoción discrecional del biocombustible, para acelerar la combustión y generar más o menos llama, así como la formación de brasas The main practical applications include domestic heating, in this case the burner consists of two independent modules made of light plate resistant to high temperatures and O, Sm2 of high radiation heat transfer surface and O, 2m2 of convection surface . The basal module is equipped with a fixed grill with convection system by natural draft. It has an adjustable window for the control of the shot, which facilitates access and control by the discretionary removal of the biofuel, to accelerate combustion and generate more or less flame, as well as the formation of embers

También es aplicable a cocinas y barbacoas. En general, conviene trabajar en vacío en la parte superior durante la primera fase y añadir biomasa solo durante la fase 3, para evitar un consumo excesivo de biocombustible' sólido. Una vez agotados los componentes volátiles, la llama se va extinguiendo de forma paulatina, quedando las brasas, ascuas e in quemados, que se descomponen lentamente, cediendo el calor residual idóneo para la preparación de carnes, pescados, etc. de gran calidad final. It is also applicable to kitchens and barbecues. In general, it is convenient to work in a vacuum at the top during the first phase and add biomass only during phase 3, to avoid excessive consumption of solid biofuel. Once the volatile components have been exhausted, the flame gradually disappears, leaving the embers, embers and burns, which decompose slowly, yielding the residual heat suitable for the preparation of meat, fish, etc. of great final quality.

El consumo se sitúa entre 3 y Skg de pélets para barbacoas y de 10 a lSkg para 8h de calefacción. The consumption is between 3 and Skg of pellets for barbecues and 10 to lSkg for 8h of heating.

Description of an embodiment

El quemador se compone de dos cuerpos independientes, módulo superior e inferior. Estos dos módulos son perfectamente acoplables de forma que desempeñan el papel de doble hogar de combustión gracias al sistema de doble parrilla que incorpora. The burner consists of two independent bodies, upper and lower module. These two modules are perfectly attachable so that they play the role of double combustion home thanks to the double grill system that it incorporates.

El módulo superior consta de un perímetro metálico rígido dotado de 4 soportes sobre los que se sitúa una parrilla dotada de orificios de diámetro variable, en función del tipo de combustión o uso que se pretende obtener en cada situación. The upper module consists of a rigid metal perimeter with 4 supports on which a grill with holes of variable diameter is placed, depending on the type of combustion or use that is intended to be obtained in each situation.

El módulo basal es idéntico al superior, pero toda la estructura es rígida y la parrilla es fija. Este módulo inferior dispone de dos aperturas longitudinales que permiten la circulación del comburente y la salida de humos sin rebote ni acumulación de los mismos. Asímismo, está dotado de dos "ventanas" de apertura regulable mediante trampilla sobre carril deslizante, para regular la entrada de aire primario y secundario en función de las necesidades específicas The basal module is identical to the upper one, but the entire structure is rigid and the grill is fixed. This lower module has two longitudinal openings that allow the circulation of the oxidizer and the exit of smoke without bouncing or accumulation of them. Likewise, it is equipped with two "windows" of adjustable opening by means of trapdoor on sliding rail, to regulate the entrance of primary and secondary air according to the specific needs

El conjunto se complementa con una tapa que encaja herméticamente sobre cualquiera de los dos módulos. Esa pieza permite controlar la salida de humos, orientar la misma o apagar la llama por ausencia de oxígeno y, de esta forma, permite regular y controlar la formación y duración de las ascuas y brasas generadas. The set is complemented by a cover that fits tightly on any of the two modules. This piece allows to control the smoke outlet, orient it or extinguish the flame due to lack of oxygen and, in this way, it allows to regulate and control the formation and duration of the embers and embers generated.

Descripción de las figuras FIGURA 1. Descripción General Description of the figures FIGURE 1. General Description

(1) (one): Asa de cubierta Cover handle

(2) (2): Tapa de cubierta Cover cap

(3) (3): Módulo superior Top module

(4) (4): Módulo inferior Bottom module

(5) (5): Ventana de entrada de aire Air inlet window

(6) (6): Tapa de control del tiro Shot Control Cap

(7) (7): Salida de humos Smoke outlet

(8) (8): Salida de humos Smoke outlet

(9) (9): Parrilla inferior Lower grill

(10) (10): Patas de soporte Support legs

(11) (eleven): Encaje hermético Hermetic lace

(12)Ajuste hermético (12) Tight fit

(13) Rejilla con orificios (13) Grid with holes

(14)Soporte triangular módulo inferior (14) Triangular support lower module

(15) Soporte triangular módulo superior (15) Triangular support upper module

FIGURA 2. Alzado frontal FIGURE 2. Front elevation

El quemador consta de un módulo inferior (4) soportado sobre 4 patas (10) y está dotado de un orificio para la entrada de aire (5) que dispone de una ventana de apertura regulable (6). Por otra parte consta de un módulo superior (3) que se sustenta sobre un encaje hermético (11) para evitar la salida de humos. Sobre este módulo superior se sitúa una parrilla recambiable, dotada de orificios (13) de diámetro variable, en función de las necesidades y que descansa sobre 4 angulares triangulares (14).Tanto el módulo superior como el inferior pueden cubrirse mediante una tapa (2) dotada de un asa de sujeción (1) y que tiene un tipo de cierre hermético (12) The burner consists of a lower module (4) supported on 4 legs (10) and is equipped with an air inlet hole (5) that has an adjustable opening window (6). On the other hand, it consists of an upper module (3) that is supported by an airtight socket (11) to prevent the escape of fumes. On this upper module is a replaceable grill, equipped with holes (13) of varying diameter, depending on the needs and resting on 4 triangular angles (14). Both the upper and lower modules can be covered by a cover (2 ) equipped with a clamping handle (1) and having a type of seal (12)

FIGURA 3. Alzado lateral FIGURE 3. Side elevation

El módulo inferior (4) está dotado de un orificio longitudinal (7) de salida de humos. The lower module (4) is provided with a longitudinal orifice (7) of smoke outlet.

FIGURA 4. Planta FIGURE 4. Plant

El módulo inferior está dotado de 4 soportes angulares triangulares [14] para The lower module is equipped with 4 triangular angular supports [14] for

sustentar el módulo superior y dotar de rigidez al sistema. El módulo superior support the upper module and provide rigidity to the system. Top module

también dispone de estos soportes [15] para sustentar la parrilla superior [13] it also has these supports [15] to support the upper grill [13]

dotada de orificios. equipped with holes.

Claims

1. one.: Quemador autónomo de combustible sólido caracterizado por comprender dos módulos independientes superpuestos; un módulo superior que actúa de parrilla y está formado por una placa dotada con orificios donde se deposita el combustible sólido, y un módulo inferior que calienta inicialmente el módulo superior lormado por una estructura fija metálica que dispone de aperturas longitudinales para la circulación del comburente y orificios laterales de apertura regulable. Autonomous solid fuel burner characterized by comprising two independent superimposed modules; an upper module that acts as a grill and is formed by a plate equipped with holes where the solid fuel is deposited, and a lower module that initially heats the upper module lormed by a fixed metal structure that has longitudinal openings for the circulation of the oxidizer and Adjustable opening side holes.

2. 2.: Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicación 1, caracterizado por comprender un módulo inferior que está equipado con un quemador de gas. Autonomous solid fuel burner according to claim 1, characterized by comprising a lower module that is equipped with a gas burner.

3. 3.: Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por comprender una tapa adicional que encaja con los dos módulos para control de la combustión. Autonomous solid fuel burner, according to claims 1 or 2, characterized by comprising an additional cover that fits the two combustion control modules.

4. Four.: Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicaciones 1-3, en el que el combustible es biomasa o residuos vegetales en general. Autonomous solid fuel burner, according to claims 1-3, wherein the fuel is biomass or plant waste in general.

5. 5.: Quemador autónomo de combustible sólido, según reivindicaciones 1-3, en el que el combustible son pélets; briquetas, huesos de aceituna, cáscaras de almendra, avellana, piñones, astillas o carbón vegetal. Autonomous solid fuel burner according to claims 1-3, wherein the fuel is pellets; briquettes, olive bones, almond, hazelnut, pine nuts, chips or charcoal shells.

"I.