ES2868006T3 - Quemador autorrecuperativo - Google Patents

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Abstract

Quemador autorrecuperativo que comprende: un cuerpo de quemador (10) que presenta un intercambiador (11); dicho intercambiador (11) comprende un primer conducto para el aire de combustión y un segundo conducto para los gases de combustión; además, comprende por lo menos una primera tubería de descarga de gases de combustión (21); y un conducto de entrada de aire (17) que conduce a una primera cámara anular (20) concéntrica a dicha por lo menos una primera tubería de descarga de gases de combustión (21); caracterizado porque dicha primera cámara anular (20) está conectada también a un tubo Venturi (16) colocado en el interior de dicha por lo menos una primera tubería de descarga de gases de combustión (21).

Description

DESCRIPCIÓN
Quemador autorrecuperativo
La presente invención se refiere a un quemador autorrecuperativo.
En la actualidad, los quemadores autorrecuperativos tienen un cuerpo principal al que se transportan el aire de combustión y el combustible y del que salen los gases de combustión.
El aire y los gases de combustión en un quemador autorrecuperativo están hechos para pasar a través de conductos en direcciones opuestas para que el aire de combustión se caliente antes de mezclarse con el combustible, con grandes beneficios en cuanto a ahorro de energía y eficiencia de combustión.
Para descargar los gases de combustión, en vista de las pérdidas de alta presión en el intercambiador, el quemador del lado de los gases de combustión está provisto de un eyector Venturi que crea una depresión igual a las pérdidas de presión a lo largo del intercambiador, descargando así el 100% de los gases de combustión del quemador. Por lo tanto, se proporciona un componente preajustado en la conducción de aire con una entrada común y dos conducciones separadas, una para el aire de combustión y otra para el aire que suministra el eyector, con respectivas válvulas de regulación de flujo.
Este componente preajustado, además de representar un coste, porque está compuesto de conexiones de tubería y válvulas que tienen que ensamblarse, también añade un volumen considerable al exterior del quemador. A veces, este volumen crea dificultades para los ingenieros de diseño en el diseño de las tuberías en el sistema de combustión, ya que proporcionan un espacio adicional para albergar la entrada de aire y para la descarga de los gases de combustión.
El documento US2011/168065 divulga un quemador autorrecuperativo que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.
El objetivo de la presente invención es proporcionar un quemador autorrecuperativo que sea más sencillo de producir que los de la técnica conocida.
Un objetivo adicional es proporcionar un quemador autorrecuperativo que tenga dimensiones totales más pequeñas que las de la técnica conocida.
Un objetivo adicional es proporcionar un quemador autorrecuperativo que sea más ligero que los de la técnica conocida.
Un objetivo adicional es proporcionar un quemador autorrecuperativo que tenga un mayor intercambio de calor que los de la técnica conocida.
Según la presente invención, dichos objetivos y otros se obtienen mediante un quemador autorrecuperativo según la reivindicación 1.
Características adicionales de la invención se describen en las reivindicaciones subordinadas.
Esta solución ofrece varias ventajas con respecto a las soluciones de la técnica conocida.
La nueva solución permite eliminar el volumen del componente externo preajustado, compactando los elementos de regulación del aire dentro de una válvula de distribución de aire.
Esta válvula comprende la función de distribuidor de aire de combustión y distribuidor del aire al eyector en un solo cuerpo.
En lo que respecta a la cantidad de aire de eyección, la regulación se obtiene actuando sobre el tornillo de ajuste que estrangula la entrada del inserto de eyector: la variación de la superficie de entrada aumenta o reduce la depresión que el inserto Venturi crea en la salida de descarga de gases del cuerpo principal, aumentando o reduciendo el porcentaje de gases de combustión extraídos del quemador.
En cambio, el aire de combustión es controlado por la válvula de modulación situada en la línea externa al quemador: este aire entrará en cambio en el cuerpo del quemador en un volumen concéntrico al de la salida de los gases de combustión. Al ser concéntrico a la tubería de humos, ya habrá una recuperación de energía en la entrada de aire al cuerpo de la válvula. Esto incrementa la eficiencia del quemador, ya que el intercambio de calor con los gases de combustión empieza fuera del cuerpo del quemador.
Además, esto permite el alargamiento de la sección dentro de la válvula con el fin de aumentar la superficie de intercambio y, en consecuencia, la eficiencia (por ejemplo, con la ayuda de módulos apropiados para insertarse entre la válvula de entrada de aire y el cuerpo principal del quemador, como un intercambiador de metal adicional, que recupera energía de los gases que ya han atravesado el intercambiador principal).
La solución adoptada consiste en dos cuerpos concéntricos, hechos de material diferente, el interior de acero resistente al calor de manera que no necesite ningún aislamiento protector. El cuerpo exterior puede estar hecho de materiales más ligeros y menos resistentes al calor, al estar contacto con el aire de combustión que está todavía frío. De esta forma, la eficiencia global del quemador aumenta, a medida que el cuerpo interior actúa como intercambiador de calor: el aire de combustión, que lo envuelve, se precalienta antes de entrar en contacto con el intercambiador, en beneficio de la temperatura final de precalentamiento.
Las características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada de una forma de realización práctica de la misma, ilustrada a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 muestra un quemador autorrecuperativo, visto lateralmente y en sección, según la presente invención;
la figura 2 muestra un quemador autorrecuperativo, desde abajo y en sección, según la presente invención; la figura 3 muestra un quemador autorrecuperativo, visto desde atrás y en sección, según la presente invención; la figura 4 muestra un tubo Venturi de un quemador autorrecuperativo, visto lateralmente y en sección, según la presente invención;
la figura 5 muestra un tubo Venturi, en una forma de realización alternativa no según la invención, de un quemador autorrecuperativo, visto lateralmente y en sección, según la presente invención.
Refiriéndose a las figuras adjuntas, un quemador autorrecuperativo según la presente invención comprende un cuerpo de quemador 10, que comprende un intercambiador 11, y que tiene en su interior una tubería de suministro de gas 12, y que termina en una cabeza de quemador 13.
En la parte trasera, comprende un bloque 14 que comprende la entrada de gas y soporta el intercambiador 11 y la tubería de suministro de gas 12.
Cerca del inicio del intercambiador 11, una tubería de descarga de gases de combustión 15 se extiende hacia arriba; en el interior de dicha tubería hay un tubo Venturi 16, y en el exterior hay una entrada de aire 17, que puede colocarse a la derecha o la izquierda, con respecto al intercambiador 11, ya que se proporcionan dos entradas opuestas que pueden utilizarse alternativamente.
La entrada de aire 17 está conectada a una primera cámara anular 20 que rodea una primera tubería de descarga de gases de combustión 21. La primera cámara anular 20 está conectada directamente con la entrada del tubo Venturi 16.
La entrada de aire 17 y la primera cámara anular 20 están hechas en una sola pieza 22 que rodea la primera tubería 21.
Opuesto a la entrada del tubo Venturi 16, se proporciona una válvula 23 que regula la entrada de aire en el tubo Venturi 16.
La primera cámara anular 20, que desciende hacia el intercambiador 11, está conectada a una segunda cámara anular 24 (a la primera tubería 21) que se une a una tercera cámara anular 25 alrededor del intercambiador 11. La segunda cámara anular 24 y la tercera cámara anular 25 están compuestas por una carcasa exterior 26 y una carcasa interior 27 que inicial y parcialmente rodea el intercambiador 11.
La carcasa exterior 26 está hecha de aluminio o hierro fundido y la carcasa interior 27 está hecha de acero o, en cualquier caso, de material resistente al calor.
Un aislante 30 se encuentra adherido a la carcasa exterior 26; dicho aislante delimita (externamente) la tercera cámara anular 25, para garantizar temperaturas externas de alrededor de 50°C.
La primera tubería 21 está fijada a la carcasa interior 27 por medio de un acoplamiento con arandela.
Una segunda tubería superior 31 está atornillada al extremo de la primera tubería 21.
La tercera cámara anular 25 comprende un paso 32 perpendicular al intercambiador 11 y comunica con un paso 33 que está en contacto con el intercambiador 11, situado entre este y una tubería 34 coaxial al intercambiador e interna a este.
Los gases de combustión que regresan desde la cabeza 13 pasan a través de un paso 40 externo a y en contacto con el intercambiador 11, delimitado externamente por una tubería adicional 41. Cuando los gases de combustión llegan a las proximidades de la tubería de descarga de gases de combustión 15, pasan a una cámara anular 42, que se comunica con la primera tubería 21, y junto al tubo Venturi 16 para llegar a la segunda tubería 31.
En una forma de realización alternativa del tubo Venturi 16 no según la invención, la primera cámara anular 20, en lugar de estar directamente conectada con la entrada del tubo Venturi 16, está conectada a otra cámara anular 50, ubicada dentro de la primera tubería 21. La cámara anular 50 tiene en la parte superior una abertura 51 que luego conduce a la segunda tubería 31, que sustituye y actúa como el tubo Venturi 16.
Los gases de combustión procedentes de la cámara anular 42 pasan al interior de la cámara anular 50, que está dentro de la primera tubería 21, y continúan hacia la segunda tubería 31.
En el primer caso, el tubo Venturi 16 es interno y los gases de combustión fluyen fuera del mismo, en el segundo caso, el correspondiente tubo Venturi 51 es externo y los gases de combustión fluyen dentro del mismo.
La entrada de aire de combustión, al ser concéntrica a la descarga de los gases de combustión, ya permitirá la recuperación de energía en la entrada de aire del cuerpo de la válvula. Además, esta solución también permite la inserción a una altura de otra tubería de intercambiador si es necesario, antes del tubo Venturi, alargando así el intercambio de calor y aumentando la eficiencia del quemador.
La cantidad de aire de combustión está regulada por medio de una válvula externa no mostrada.
Pueden utilizarse cualesquiera materiales y dimensiones para el quemador autorrecuperativo según cualquiera de los requisitos y el estado de la técnica.
El quemador así concebido está sujeto a numerosas modificaciones y variaciones, todas ellas dentro del alcance de la invención; además, los detalles pueden reemplazarse por elementos técnicamente equivalentes dentro del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Quemador autorrecuperativo que comprende: un cuerpo de quemador (10) que presenta un intercambiador (11); dicho intercambiador (11) comprende un primer conducto para el aire de combustión y un segundo conducto para los gases de combustión; además, comprende por lo menos una primera tubería de descarga de gases de combustión (21); y un conducto de entrada de aire (17) que conduce a una primera cámara anular (20) concéntrica a dicha por lo menos una primera tubería de descarga de gases de combustión (21); caracterizado porque dicha primera cámara anular (20) está conectada también a un tubo Venturi (16) colocado en el interior de dicha por lo menos una primera tubería de descarga de gases de combustión (21).
2. Quemador según la reivindicación 1, caracterizado por que dicha primera cámara anular (20) está conectada a una segunda cámara anular (24) concéntrica a dicho intercambiador (11).
3. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha segunda cámara anular (24) se comunica con el primer paso (32) en contacto con dicho intercambiador (11); dicho primer paso (32) está situado entre dicho intercambiador (11) y una primera tubería (34) coaxial con dicho intercambiador (11) e interna al mismo.
4. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un segundo paso (40) en contacto con dicho intercambiador (11) para los gases de combustión de retorno; dicho segundo paso (40) está situado entre dicho intercambiador (11) y una segunda tubería (41) coaxial con dicho intercambiador e interna al mismo.
5. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una segunda tubería de descarga de gases de combustión (31) conectada al extremo de dicha primera tubería de descarga de gases de combustión (21) aguas abajo de dicho tubo Venturi (16).
6. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una tercera tubería de escape de gases de combustión (41) conectada al extremo de dicha primera tubería de escape de gases de combustión (21) aguas arriba de dicho tubo Venturi (16).
7. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha primera cámara anular (20) intercambia calor con dicha por lo menos primera tubería de descarga de gases de combustión (21).
8. Quemador según la reivindicación 2, caracterizado por que comprende una tercera cámara anular (25) conectada con dicha primera cámara anular (20); dicha segunda cámara anular (24) y dicha tercera cámara anular (25) están compuestas por una carcasa exterior (26) y una carcasa interior (27) que inicial y parcialmente rodea el intercambiador (11).
9. Quemador según la reivindicación 8, caracterizado por que dicha carcasa exterior (26) está hecha de aluminio o hierro fundido y dicha carcasa interior (27) está hecha de acero.
10. Quemador según la reivindicación 8, caracterizado por que comprende un material aislante (30) térmicamente adherido a dicha carcasa exterior (26).
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