ES2861319T3 - Quemador con cabezal de combustión con baja emisión de NOx - Google Patents

Quemador con cabezal de combustión con baja emisión de NOx Download PDF

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ES2861319T3 ES17751460T ES17751460T ES2861319T3 ES 2861319 T3 ES2861319 T3 ES 2861319T3 ES 17751460 T ES17751460 T ES 17751460T ES 17751460 T ES17751460 T ES 17751460T ES 2861319 T3 ES2861319 T3 ES 2861319T3
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Riccardo Pancolini
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Abstract

Un quemador (100) que comprende: - medios (101) para suministrar el aire de combustión de acuerdo con un caudal predeterminado; - medios (102) para suministrar el combustible de acuerdo con un caudal predeterminado; un cabezal (1) de combustión que comprende: un cuerpo (2) tubular exterior para canalizar el aire de combustión, extendiéndose dicho cuerpo a lo largo de un eje (4) principal del cabezal (1) hasta una parte (5) de emisión del mismo dispuesta en la proximidad de una llama; un cuerpo (3) tubular interior para canalizar un combustible, extendiéndose dicho cuerpo a lo largo de dicho eje (4) principal del cabezal (1) hasta una parte (6) de emisión del mismo dispuesta en las proximidades de la llama, dicho cuerpo (3) tubular interior que tiene una pluralidad de conductos (8) de emisión de combustible que se extienden radialmente desde el cuerpo (3) tubular interior hacia el cuerpo (2) tubular exterior; un difusor (11) que se extiende entre el cuerpo (3) tubular interior y el cuerpo (2) tubular exterior, dicho difusor tiene forma de disco y tiene un diámetro menor que el diámetro del cuerpo (2) tubular exterior, definiéndose una ranura (12) entre dicho difusor (11) y el cuerpo (2) tubular exterior para el paso del aire de combustión en un área (13) periférica del cabezal (1), teniendo dichos conductos (8) de emisión de combustible aberturas (9) de salida de combustible respectivas dispuestas en la ranura (12) para el paso del aire de combustión para realizar una mezcla del combustible y el aire de combustión; en el que los medios (101) de suministro de aire están conectados entre el cuerpo (2) tubular interior y el cuerpo (3) tubular exterior y donde los medios (102) de suministro de combustible están conectados al cuerpo (3) tubular interior; en el que el cuerpo (2) tubular exterior tiene un labio (15) que converge hacia el eje (4) principal en la parte (5) de emisión para definir un estrechamiento de dicha ranura (12) para el paso del aire de combustión; caracterizado porque la relación dimensional del diámetro del difusor (11) al diámetro del cuerpo (2) tubular exterior en el labio (15) convergente varía entre 0.78 y 0.9, de modo que para caudales predefinidos de combustible y aire de combustión, la relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura (10) de salida y la velocidad del aire de combustión que sale de la ranura (12) de paso varía entre 1.8 y 3; y porque los medios (101, 102) están configurados para suministrar aire y combustible a tasas de flujo respectivas de tal manera que la relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura (10) de salida y la velocidad del aire de combustión que sale desde la ranura (12) de paso oscila entre 1.8 y 3.

Description

DESCRIPCIÓN
Quemador con cabezal de combustión con baja emisión de NOx
Campo técnico
El objeto de la presente invención es un cabezal de combustión apto para su aplicación en quemadores que se instalarán en una cámara de combustión, particularmente en calderas, hornos, secadores, etc. Los quemadores pueden ser alimentados por un gas combustible o una mezcla de gases (gas y gasóleo o gas y gasóleo u otros gases y similares no indicados aquí expresamente). Preferiblemente (pero no exclusivamente), la presente invención se aplica a quemadores adecuados para funcionar con una carga térmica de hasta 1.5 megavatios/metro cúbico en condiciones de instalación apropiadas. Sin embargo, la presente invención también podría aplicarse a quemadores adecuados para funcionar con una carga térmica superior a 1.5 megavatios/metro cúbico.
En mayor detalle, el objeto de la presente invención es la parte frontal del quemador que se denomina “cabezal” y que, en uso, se introduce en el interior de la cámara de combustión, cuyas funciones son las de optimizar el proceso de mezclar el combustible y el agente de combustión con el fin de lograr un desarrollo óptimo de la llama con referencia a la potencia quemada (kW) y al nivel mínimo de exceso de aire necesario para asegurar una combustión eficiente, evitando la producción de CO.
Estado de la técnica
Actualmente se conocen diversas formas de cabezales de combustión que comparten la presencia de un cuerpo tubular exterior y un cuerpo tubular interior para el suministro de gas, fijados en la parte posterior al cuerpo del quemador y que terminan en la parte delantera con un distribuidor de gas. En otras palabras, los dos cuerpos tubulares son coaxiales y el aire de combustión se suministra entre ellos.
Tal como se concibe en la técnica anterior, el cabezal termina con un difusor que normalmente tiene forma de disco (en lo sucesivo también denominado disco).
Además, los conductos de distribución de combustible se ramifican desde el cuerpo tubular interior y llevan el gas hacia un área periférica del cabezal.
En algunos casos, estos conductos pueden estar ligeramente inclinados hacia adelante con referencia a la dirección de emisión del aire de combustión. En una parte de la nariz dispuesta más allá del disco, el cuerpo tubular interior puede tener preferiblemente orificios de pequeñas dimensiones para la emisión del llamado gas raíz, lo que evita el desprendimiento de la llama del cabezal 1 de combustión y asegura la estabilidad de la llama, facilitando encendido del quemador.
El difusor normalmente está provisto de orificios de paso o aberturas distribuidas uniformemente en su fondo plano anular que se fija al collar del cuerpo tubular interior, estando también perforado el collar. Estas aberturas permiten que el aire de combustión pase a el área para mezclarlo con el combustible y encender la llama.
La carcasa exterior tubular, con su cuerpo cilíndrico, transporta el aire de combustión impulsado por el ventilador del quemador.
Un quemador de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 se describe en KR100784888B1.
Sin embargo, las soluciones técnicas descritas anteriormente, aplicadas a los cabezales de combustión actualmente conocidos, no permiten permanecer por debajo de los límites adicionales de emisión de NOx (óxidos de nitrógeno y mezclas de los mismos) establecidos por la reciente normativa que pronto entrará en vigor y que establecen límites cada vez menores (mg/kWh) para quemadores de uso civil e industrial.
Objeto de la invención
En este contexto, el objetivo de la presente invención es realizar un quemador que comprenda un cabezal de combustión que pueda superar los inconvenientes citados.
Un objetivo particular de la presente invención es realizar un quemador que comprenda un cabezal de combustión que permita reducir los niveles de emisión de NOx con la potencia producida que permanece igual.
Otro objetivo de la presente invención es realizar un quemador que comprenda un cabezal de combustión que permita reducir los niveles de emisión de NOx, sin embargo, sin incrementar los valores de otras sustancias contaminantes (como por ejemplo el monóxido de carbono).
Los objetivos indicados anteriormente se consiguen sustancialmente mediante un quemador que comprende un cabezal de combustión de acuerdo con lo que se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la descripción detallada de varias realizaciones preferidas, pero no exclusivas, que se ilustran en los dibujos adjuntos, de los cuales:
- La Figura 1 es una vista axonométrica de un quemador que comprende el cabezal de combustión de acuerdo con la presente invención.
- La Figura 2 es una vista frontal del quemador que aparece en la Figura 1 desde el lado frontal.
- La Figura 3 es una vista axonométrica lateral de una sección del quemador de la Figura 2 a lo largo de la línea de sección A-A.
- La Figura 4 es una vista lateral de la sección de la figura 3.
- La Figura 5 es una vista lateral de una ampliación de la parte de mezcla de aire y combustible de la sección de la Figura 4.
- La Figura 6 muestra el campo de velocidades de los flujos de aire y gas en el área de salida de acuerdo con una vista lateral y en sección a lo largo de un plano de sección longitudinal que corta la línea central de un conducto de emisión de gas radial en la parte superior del mismo y la línea central en el espacio entre dos conductos de gas radiales en la parte inferior del mismo.
- La Figura 7 muestra las líneas de corriente sombreadas de acuerdo con la velocidad absoluta en la misma vista que en la Figura 6.
- La Figura 8 muestra la temperatura de la llama en una vista lateral de acuerdo con una sección del mismo tipo indicado en la Figura 6.
- La Figura 9 muestra las áreas más calientes de la temperatura de la llama en la misma vista que en la Figura 6. Descripción detallada de las realizaciones preferidas de la invención.
Con referencia a las figuras citadas, un quemador que comprende un cabezal 1 de combustión de acuerdo con la presente invención se indica en su totalidad con el número 100 de referencia.
Como se ha descrito parcialmente anteriormente, el cabezal 1 de combustión comprende un cuerpo 2 tubular exterior para canalizar el aire de combustión y un cuerpo 3 tubular interior para canalizar un combustible. En particular, el aire de combustión se suministra entre el cuerpo 3 tubular interior y el cuerpo 2 tubular exterior, mientras que el combustible se suministra en el cuerpo 3 tubular interior.
Ambos cuerpos 2, 3 tubulares se extienden a lo largo de un eje 4 principal del cabezal 1 hasta una respectiva porción 5, 6 de emisión dispuesta en la proximidad de un área 7 de mezcla, donde, cuando está en uso, se genera la llama.
En otras palabras, los dos cuerpos tubulares son coaxiales entre sí y terminan en el área 7 de mezcla.
Como se explicará con más detalle a continuación, el cuerpo 3 tubular interior sobresale preferiblemente en mayor grado hacia el área 7 de mezcla con una protuberancia en forma de nariz.
El cuerpo 3 tubular interior tiene una pluralidad de conductos 8 de emisión de combustible (también llamados “boquillas”) que se extienden radialmente desde el cuerpo 3 tubular interior hacia el cuerpo 2 tubular exterior. Estos conductos están conectados a los respectivos orificios 9 dispuestos alrededor del cuerpo 3 tubular para distribuir el combustible radialmente. Más detalladamente, cada conducto 8 de emisión termina con una abertura 10 de salida de combustible que mira hacia un área periférica del cabezal 1 (a lo largo de una dirección radial con referencia al eje 4 principal).
Preferiblemente, los conductos 8 de emisión de combustible son de extensión rectilínea e incluso más preferiblemente, perpendiculares con respecto al cuerpo 3 tubular interior.
El número de estos conductos 8 de emisión puede variar en función de las necesidades de diseño estructural, como se explicará con más detalle a continuación. Además, el cabezal 1 comprende un difusor 11 que se extiende radialmente entre el cuerpo 3 tubular interior y el cuerpo 2 tubular exterior. Este difusor se fija al cuerpo 3 tubular interior preferiblemente mediante conexiones roscadas realizadas en cada conducto 8 de emisión.
Además, el difusor 11 tiene forma de disco (a continuación, también se define simplemente por el término “disco”) y tiene un diámetro menor que el diámetro del cuerpo 2 tubular exterior de modo que también puede encajar dentro del último. En particular, hay una ranura 12 (circunferencial) entre dicho difusor 11 y el cuerpo 2 tubular exterior para el paso del aire de combustión en dicha área 13 periférica del cabezal 1.
Los conductos 8 de emisión de combustible tienen respectivas aberturas 9 de salida de combustible dispuestas en la ranura 12 para el paso del aire de combustión a fin de realizar una mezcla del combustible y el aire de combustión. La velocidad de los flujos de aire en las áreas de salida (tonos más claros = mayor velocidad) se puede observar en la Figura 6.
El disco difusor 11 está dispuesto preferiblemente en una posición que está sustancialmente alineada con la ranura 12 a lo largo de un plano imaginario dispuesto descansando sobre la sección de salida del cuerpo 2 tubular exterior y con respecto a una dirección 14 de suministro de combustible y agente de combustión.
De acuerdo con la realización ilustrada en las figuras adjuntas, los conductos 8 de emisión de combustible (boquillas) están dispuestos antes del difusor 11 con respecto a una dirección 14 de suministro de aire de combustión. Más precisamente, los conductos 8 de emisión de combustible están dispuestos en la parte posterior del disco 11 difusor de aire. Más detalladamente, estos conductos 8 de emisión están conectados al disco (por ejemplo, mediante tornillos). Por tanto, el disco está alineado con la ranura 12 de salida del cuerpo 2 tubular exterior y los conductos 8 de emisión de combustible se encuentran en una posición interna con respecto al cuerpo 2 tubular exterior.
En una realización alternativa, que no se ilustra en las figuras adjuntas, los conductos 8 de emisión de combustible se encuentran delante del disco con respecto al agente de combustión y la dirección 14 de suministro de combustible.
En este caso, el disco está alineado con la ranura 12 y los conductos se encuentran en una posición ligeramente más externa con respecto al cuerpo 2 tubular exterior. En ambos casos, los conductos 8 de emisión tienen preferiblemente aberturas 9 de salida respectivas que están nivelados con respecto al borde del difusor 11 en forma de disco. En otras palabras, el diámetro exterior del disco define la sección terminal de dichos conductos 8 de emisión.
De acuerdo con la presente invención, el cuerpo 2 tubular exterior tiene un labio 15 que converge hacia el eje 4 principal en la porción 5, 6 de emisión para definir un estrechamiento de dicha ranura 12 para el paso del aire de combustión. En otras palabras, el labio 15 convergente define una especie de borde biselado que estrecha la sección de salida del cuerpo 2 tubular exterior.
Preferiblemente, dicho labio 15 convergente tiene una forma curvada y no como una sección oblicua.
Ventajosamente, este labio 15 convergente permite incrementar la velocidad de salida del aire hacia el área 7 de mezcla y crear un vórtice turbulento que sale del cuerpo 2 tubular exterior. En la figura 7 se puede ver que en la parte superior y en la parte inferior de la imagen, las líneas de corriente se cierran y retroceden.
De acuerdo con la invención, la relación dimensional del diámetro del difusor 11 al diámetro del cuerpo 2 tubular exterior en el labio 15 convergente varía entre 0.78 y 0.9, de modo que, para caudales predefinidos de combustible y aire de combustión, la relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura 10 de salida y la velocidad del aire de combustión que sale de la ranura 12 de paso varía entre 1.8 y 3.
Ventajosamente, esta forma del cabezal 1 permite crear un ligero desprendimiento de la llama con respecto al disco para reducir la generación de NOx. En otras palabras, esta relación entre la velocidad del gas y la velocidad del aire, y la dirección de los flujos determinada por la geometría particular del cabezal 1, permite disminuir la temperatura de la llama en el disco para obtener niveles más bajos de NOx. Esta situación se puede observar en la Figura 9, en la que se representa una isosuperficie de temperatura constante. En particular, se puede ver que la parte más caliente de la llama retenedora se desarrolla cerca del disco difusor, mientras que la parte más caliente de la llama principal se separa del cabezal.
Preferiblemente, la relación entre el diámetro del difusor 11 y el diámetro del cuerpo 2 tubular exterior en el labio 15 convergente es aproximadamente igual a 0.8.
Preferiblemente, dicha relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura 10 de salida y la velocidad del aire de combustión que sale de la ranura 12 de paso es aproximadamente igual a 2.8.
Debe observarse que la velocidad media del flujo de aire en el área 13 periférica está en el rango de 40 a 50 metros por segundo. La velocidad media del flujo de combustible en el área 13 periférica está en el rango de 130 a 140 metros por segundo.
En otras palabras, el combustible sale de los conductos 8 de emisión a una velocidad mayor (más del doble) que la velocidad del aire.
En una realización ejemplar, el diámetro del cuerpo 2 tubular exterior en el labio 15 convergente es igual a aproximadamente 320 mm, mientras que el diámetro del disco es igual a 260 mm.
La relación entre el espesor de la ranura 12 de paso en el labio 15 convergente (medida como la distancia entre el disco y el borde exterior del labio 15 convergente a lo largo de una dirección perpendicular al eje 4 principal), al diámetro de la apertura de cada conducto 8 de emisión es función del número de conductos 8 de emisión que se utilizan.
El grosor de la ranura 12 de paso en el labio 15 convergente es preferiblemente mayor que el diámetro de la abertura de cada conducto 8 de emisión.
En el caso preferido representado en las figuras, el diámetro de la abertura de cada conducto 8 de emisión es igual a aproximadamente 13 mm.
En este caso, hay nueve conductos 8 de emisión. Sin embargo, en otras realizaciones, el número de conductos 8 de emisión puede ser mayor de nueve o menor de nueve. En el caso de que el número de conductos sea mayor que un número preestablecido dado (por ejemplo, nueve), el diámetro de la abertura de cada conducto 8 de emisión disminuye (por ejemplo, a menos de 13 mm) o si el número de conductos es menor. que un número preestablecido dado (por ejemplo, nueve), el diámetro de la abertura de cada conducto 8 de emisión aumenta (por ejemplo, a menos de 13 mm). En otras palabras, el diámetro interior de la abertura de cada conducto 8 de emisión es una función del número de conductos 8 de emisión aplicados para asegurar un valor de velocidad del agente de combustión de acuerdo con los datos de diseño.
Además, cabe señalar que el difusor 11 está preferiblemente conectado al cuerpo 3 tubular interior y junto con este último define una estructura única que es móvil axialmente con respecto al cuerpo 2 tubular exterior. Ventajosamente, el operador Puede mover esta estructura desde el exterior para ajustar la llama.
Cabe señalar que esta estructura única se puede mover desde una posición en la que el disco está sustancialmente alineado con la ranura 12 a una posición más aguas arriba con respecto a la ranura 12 a lo largo de una dirección 14 de suministro de aire de combustión. En otras palabras, el disco no se puede mover hacia una posición 12 más externa con respecto a la ranura 12.
Además, el cuerpo 3 tubular interior se extiende más allá del difusor 11, con respecto a una dirección de suministro de aire de combustión, definiendo así una protuberancia 16 en forma de nariz. Dicha protuberancia 16 en forma de nariz tiene orificios 17 de salida de combustible para definir un retenedor de llama. Los orificios 17 de salida están dispuestos radialmente con respecto al eje 4 principal.
Preferiblemente, las dimensiones de los orificios de salida 17 de gas son ajustables desde el exterior para variar la salida del mismo combustible. En particular, tal ajuste puede tener lugar por medio de un cuerpo tubular adicional tradicional que es deslizable con respecto al cuerpo 3 tubular interior para solapar parcial o totalmente los orificios 17 para ajustar el diámetro del mismo. El movimiento de deslizamiento del tubo adicional se puede realizar manualmente desde el exterior o mediante medios de ajuste automatizados.
Preferiblemente, la protuberancia 16 en forma de nariz sobresale axialmente con respecto al disco unos 15 mm. Además, el difusor 11 tiene orificios 18 pasantes para que el aire fluya hacia el área de combustión, en los que dichos orificios 18 pasantes se extienden en la misma dirección que la dirección 14 de suministro de aire de combustión.
Por ejemplo, se puede ver en la Figura 1 que los orificios 18 están distribuidos en el disco y preferiblemente alineados a lo largo de las respectivas direcciones radiales.
Entre el disco y el cuerpo 2 tubular exterior, hay lengüetas 19 espaciadoras fijadas preferiblemente a la superficie interior del cuerpo 2 tubular exterior. El disco descansa internamente contra dichas lengüetas 19 de modo que las lengüetas definen una especie de centrado. Cada lengüeta 19 se extiende desde el labio 15 convergente hacia el interior del cuerpo 2 tubular exterior en una longitud predefinida para soportar el disco en el curso del movimiento hacia adelante y hacia atrás. En otras palabras, las lengüetas 19 están dispuestas “en el borde” con respecto al cuerpo 2 tubular exterior.
Además de lo que se ha descrito anteriormente, el cabezal 1 puede comprender un conducto 20 adicional para el aire de combustión, dispuesto en el interior del cuerpo 3 tubular interior (coaxial con él) y que tiene una sección 22 de salida dispuesta más allá del distribuidor 11, con respecto a una dirección 14 de suministro de aire de combustión.
En otras palabras, se introduce aire dentro del conducto 20 adicional, mientras que fuera de este conducto, pero dentro del cuerpo 3 tubular interior se suministra el combustible (gas).
Además, en las figuras adjuntas, es posible observar una garganta 21 para la generación de la llama de encendido piloto, que no se describe aquí con más detalle como se conoce en la técnica anterior.
En dicha garganta 21, hay preferiblemente uno o más electrodos de encendido de llama de un tipo conocido, que no se muestran en las figuras adjuntas. Además, en la proximidad del disco, también está preferiblemente presente un detector de llama. Este detector de llama también es de tipo conocido y no se muestra en las figuras adjuntas.
El quemador 100 comprende el cabezal 1 de combustión descrito anteriormente y los medios 101 para suministrar el aire de combustión (preferiblemente un ventilador) de acuerdo con un caudal predeterminado.
Además, el quemador 100 también comprende medios 102 para suministrar el combustible de acuerdo con un caudal predeterminado.
Debe observarse que los medios 101 de suministro de aire están conectados entre el cuerpo 3 tubular interior y el cuerpo 2 tubular exterior y los medios 102 de suministro de combustible están conectados al cuerpo 3 tubular interior.
Con referencia a las simulaciones representadas en las Figuras 6-9, se muestra una condición completamente operativa con un caudal de aire de 6790 Sm3/h y un caudal de combustible de 614 Sm3/h, puramente a modo de ejemplo.
En particular, una combinación de los siguientes parámetros permite reducir aún más los niveles de NOx producidos por la combustión:
- caudal de aire provocado por los medios de suministro de aire 101, y/o
- caudal de combustible provocado por los medios 102 de suministro de combustible, y/o
- la forma del labio 15 convergente, y/o
- la relación dimensional entre el diámetro del difusor 11 y el diámetro del cuerpo 2 tubular exterior en el labio 15 convergente que varía entre 0.78 y 0.9, y/o
- la relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura 10 de salida y la velocidad del aire de combustión que sale de la ranura 12 de paso está dentro del rango de 1.8 a 3, y/o
- número y diámetro de los conductos 8 de emisión de combustible, y/o
- posición alineada del disco con la ranura 12, y/o
- ajuste de la apertura de los orificios de salida 17 de combustible en la saliente 15 en forma de nariz.
En lo que respecta al funcionamiento del cabezal 1 de combustión, se deriva directamente del descrito anteriormente.
En particular, el aire fluye entre el cuerpo 3 tubular interior y el cuerpo 2 tubular exterior hasta que alcanza el disco. El aire sale por los orificios del disco hacia el área 7 de mezcla y por la ranura 12 que se encuentra alrededor del disco en el área 13 periférica.
El combustible se suministra dentro del cuerpo 3 tubular interior y sale radialmente de los conductos 8 de emisión (boquillas) hacia la ranura 12 de modo que la mezcla se realiza en el área 13 periférica.
Al mismo tiempo, el gas también sale por los orificios 17 de salida para definir el llamado gas raíz.
En la práctica, en el área periférica y de mezcla 13, el gas sale de los conductos 8 de emisión y se encuentra con el aire que sale de la ranura 12 para realizar la mezcla de los dos. Debido a la geometría particular del cabezal 1 y a la relación de la velocidad del gas con respecto a la velocidad del aire (alrededor de 2.8), se produce una disminución de la temperatura de la llama, así como un desprendimiento de la llama con respecto al disco - un fenómeno que permite reducir la generación de NOx.
Cabe señalar que el cabezal de combustión se puede aplicar también como complemento a un sistema de recirculación de gases residuales para obtener valores de NOx más bajos (aproximadamente NOx <30 mg/m3 con 3.5 % de O2 en el gas residual y una carga térmica de hasta 1.5 MW/m3 o más). Por tanto, la presente invención no excluye la aplicación del cabezal en los sistemas de recirculación de gases residuales de la técnica anterior que ya se utilizan para reducir los niveles de NOx.
La presente invención consigue los objetivos establecidos.
En particular, debido a la forma particular del cabezal 1, la presente invención permite reducir la emisión de NOx por las razones expuestas anteriormente.
También debe observarse que la presente invención se demuestra fácilmente y que el costo de implementación de la invención no es muy alto.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un quemador (100) que comprende:
- medios (101) para suministrar el aire de combustión de acuerdo con un caudal predeterminado;
- medios (102) para suministrar el combustible de acuerdo con un caudal predeterminado;
un cabezal (1) de combustión que comprende:
un cuerpo (2) tubular exterior para canalizar el aire de combustión, extendiéndose dicho cuerpo a lo largo de un eje (4) principal del cabezal (1) hasta una parte (5) de emisión del mismo dispuesta en la proximidad de una llama; un cuerpo (3) tubular interior para canalizar un combustible, extendiéndose dicho cuerpo a lo largo de dicho eje (4) principal del cabezal (1) hasta una parte (6) de emisión del mismo dispuesta en las proximidades de la llama, dicho cuerpo (3) tubular interior que tiene una pluralidad de conductos (8) de emisión de combustible que se extienden radialmente desde el cuerpo (3) tubular interior hacia el cuerpo (2) tubular exterior;
un difusor (11) que se extiende entre el cuerpo (3) tubular interior y el cuerpo (2) tubular exterior, dicho difusor tiene forma de disco y tiene un diámetro menor que el diámetro del cuerpo (2) tubular exterior, definiéndose una ranura (12) entre dicho difusor (11) y el cuerpo (2) tubular exterior para el paso del aire de combustión en un área (13) periférica del cabezal (1), teniendo dichos conductos (8) de emisión de combustible aberturas (9) de salida de combustible respectivas dispuestas en la ranura (12) para el paso del aire de combustión para realizar una mezcla del combustible y el aire de combustión;
en el que los medios (101) de suministro de aire están conectados entre el cuerpo (2) tubular interior y el cuerpo (3) tubular exterior y donde los medios (102) de suministro de combustible están conectados al cuerpo (3) tubular interior;
en el que el cuerpo (2) tubular exterior tiene un labio (15) que converge hacia el eje (4) principal en la parte (5) de emisión para definir un estrechamiento de dicha ranura (12) para el paso del aire de combustión;
caracterizado porque
la relación dimensional del diámetro del difusor (11) al diámetro del cuerpo (2) tubular exterior en el labio (15) convergente varía entre 0.78 y 0.9, de modo que para caudales predefinidos de combustible y aire de combustión, la relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura (10) de salida y la velocidad del aire de combustión que sale de la ranura (12) de paso varía entre 1.8 y 3; y porque los medios (101, 102) están configurados para suministrar aire y combustible a tasas de flujo respectivas de tal manera que la relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura (10) de salida y la velocidad del aire de combustión que sale desde la ranura (12) de paso oscila entre 1.8 y 3.
2. Un quemador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha relación entre la velocidad del combustible que sale de la abertura (10) de salida y la velocidad del aire de combustión que sale de la ranura (12) de paso es preferiblemente igual a 2.8.
3. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho labio (15) convergente tiene una forma curvada.
4. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la relación entre el diámetro del difusor (11) y el diámetro del cuerpo (2) tubular exterior en el labio (15) convergente es igual a 0.8.
5. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el grosor de la ranura (12) de paso en el labio (15) convergente es mayor que el diámetro de la abertura de cada conducto (8) de emisión.
6. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el difusor (11) está dispuesto en una posición que está sustancialmente alineada con la ranura (12).
7. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el difusor (11) está conectado al cuerpo (3) tubular interior y juntos definen una estructura única que es móvil axialmente con respecto al cuerpo (2) tubular exterior, dicha estructura única es móvil desde una posición que está sustancialmente alineada con la ranura (12) a una posición más aguas arriba con respecto a la ranura (12) a lo largo de una dirección (14) de suministro de aire de combustión.
8. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos (8) de emisión de combustible están dispuestos aguas arriba del difusor (11) con respecto a una dirección (14) de suministro de aire de combustión.
9. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos (8) de emisión de combustible son de extensión rectilínea y perpendiculares con respecto al cuerpo (3) tubular interior.
10. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los conductos (8) de emisión tienen respectivas aberturas (9) de salida que están niveladas con respecto al borde del difusor (11) en forma de disco.
11. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho cuerpo (3) tubular interior se extiende más allá del difusor (11), con respecto a una dirección (14) de suministro de aire de combustión, definiendo así una protuberancia en forma de nariz.
12. Un quemador (100) de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque dicha protuberancia (16) en forma de nariz tiene orificios (17) de salida de combustible para definir un retenedor de llama.
13. Un quemador (100) de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende medios de ajuste para ajustar dichos orificios (17) de salida, dichos medios están configurados para ajustar la apertura de dichos orificios (17) de salida y son controlables manualmente o en una manera automatizada desde el exterior del cabezal.
14. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicho difusor (11) tiene orificios (18) pasantes para que el aire fluya hacia la llama, en el que dichos orificios (18) pasantes se extienden en la misma dirección que la dirección (14) de suministro de aire de combustión.
15. Un quemador (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende un conducto (20) adicional para el aire de combustión, estando dispuesto dicho conducto (20) dentro del cuerpo (3) tubular interior y tiene una sección de salida más allá del dispensador (11), con respecto a una dirección (14) de suministro de aire de combustión.
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