ES2925898T3 - boquilla para carbón con una constricción de flujo - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una tobera (10) de combustible sólido pulverizado, en particular carbón, que comprende una abertura de entrada (12) para recibir una corriente de mezcla carbón/aire (16) y una abertura de salida (14) para descargar dicha corriente (16) en un quemador La abertura de entrada (12) y la abertura de salida (14) están fluidamente conectadas por una sección de flujo (18), y una sección transversal de flujo (20) de la sección de flujo (18) varía a lo largo de una dirección de flujo (22) de la corriente. de mezcla carbón/aire (16). La sección de flujo (18) comprende una constricción de flujo (24) con una sección transversal de flujo mínima (26) preferiblemente global. La constricción de flujo (24) se encuentra fluidamente entre la abertura de entrada (12) y la abertura de salida (14) y la sección de flujo (18) tiene una sección transversal de flujo (20) que, en particular, aumenta continuamente desde la constricción de flujo (24) a la abertura de salida (14). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

boquilla para carbón con una constricción de flujo

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a una boquilla para combustible sólido pulverizado, en particular carbón, que puede aplicarse a un quemador para quemar carbón pulverizado, en donde la boquilla está diseñada de forma que minimiza la formación de óxidos de nitrógeno en el proceso de combustión.

Técnica anterior

En los sistemas de quema de combustible sólido, el combustible sólido en polvo, de forma típica carbón, se inyecta en un quemador en una corriente de aire, denominándose de forma típica esta corriente de aire primario. La corriente de aire transporta el carbón pulverizado y también proporciona al menos una parte del oxígeno necesario para quemar el carbón. Estos quemadores se utilizan de forma típica en hornos o en calderas que crean vapor para diversas aplicaciones, tales como la generación de electricidad.

Se ha desarrollado una amplia variedad de diseños de boquillas y quemadores a lo largo de los años y algunos de los quemadores utilizados en hornos, calderas y similares han sido especialmente adecuados para quemar carbón pulverizado. Uno de los principales problemas en la quema de carbón pulverizado, así como otros combustibles fósiles, es la producción de óxidos de nitrógeno en el proceso de combustión. Un objetivo del diseño del quemador es lograr una reducción de la cantidad de óxidos de nitrógeno que se forman en la quema del carbón pulverizado. Estos óxidos, conocidos como NOX contaminan el aire y son de forma general inaceptables.

De US-8.955.776 se conoce una boquilla fija para hornos de combustible sólidos que comprende varias paletas de guiado planas dispuestas paralelas entre sí en el área de salida de la boquilla para dirigir el flujo de partículas primarias de aire y de carbón al horno.

US 2004/114300 A1 se refiere a un cátodo de un dispositivo de encendido de plasma para encender directamente un quemador para carbón pulverizado, y un dispositivo de encendido de plasma que utiliza tal cátodo y para poner en marcha directamente una caldera de carbón pulverizado. El dispositivo de encendido de plasma se utiliza en la etapa de encendido inicial y en la etapa de combustión estable de baja carga de la caldera de carbón pulverizado, y también puede servir como quemador principal de la caldera de carbón pulverizado. Un cátodo de tipo combinado utilizado en un dispositivo de encendido de plasma comprende un cabezal de cátodo, tuercas de apriete, un tubo conductor de electricidad, un tubo de entrada de agua, una tubería de entrada de agua, un tubo de salida de agua, una tapa del extremo del cátodo y un obturador, dicho cabezal de cátodo está soldado a las tuercas de apriete de cobre, dicho tubo conductor de electricidad se une a las tuercas mediante conexión por enroscado, en el otro extremo del tubo conductor de electricidad se inserta un tubo de entrada de agua, y se une a este mediante soldadura o conexión roscada, se monta un tubo de salida de agua mediante soldadura en la dirección perpendicular al tubo conductor de electricidad, formándose de este modo un sistema de refrigeración del cátodo, caracterizado por que en el extremo frontal del cátodo se monta un casquillo de cebado del arco dedicado, la chapa del cátodo está hecha de una chapa de aleación y se adopta una boquilla de refrigeración. Dicha boquilla de refrigeración se construye de modo que primero es convergente y luego divergente.

El documento US-6.152.051 A describe un quemador de combustión de polvo que sirve para suprimir la producción de NOx. Dicho quemador comprende una constricción de flujo en una sección de flujo y dos secciones de expansión. El modo de funcionamiento de este quemador es mantener el frente de llama fuera de la sección de flujo.

El documento US 2004/114300 A1 describe el preámbulo de la reivindicación 1.

Actualmente, existe la necesidad de un conjunto de boquilla de carbón mejorado que dé lugar a un proceso de combustión que produzca menos contaminantes, como por ejemplo NOx, en el gas de combustión.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar una boquilla para combustible sólido pulverizado, en particular carbón, que permita la combustión limpia de carbón pulverizado, en particular una combustión de carbón de bajo NOx. Otro objetivo es que esta boquilla tenga una construcción simple y tenga una larga vida útil.

Este objetivo se alcanza con una boquilla para combustible sólido pulverizado según la reivindicación 1.

La boquilla para combustible sólido pulverizado según la presente invención es una boquilla para inyección de combustible sólido que comprende una abertura de entrada para recibir una corriente de una mezcla de carbón/aire y una abertura de salida para descargar dicha corriente en un quemador, en donde la abertura de entrada y la abertura de salida están en conexión de fluidos mediante una sección de flujo, en donde una sección transversal de flujo de la sección de flujo varía a lo largo de una dirección del flujo de la mezcla de carbón/aire y en donde la sección de flujo comprende una constricción de flujo con una sección transversal de flujo mínima, preferiblemente de forma global, en donde la constricción de flujo está situada en conexión de fluidos entre la abertura de entrada y la abertura de salida, caracterizada por que la sección de flujo tiene una sección transversal de flujo que aumenta continuamente sobre toda la extensión de la sección de flujo desde la constricción de flujo hasta la abertura de salida. La parte de la sección de flujo con la sección transversal de flujo que aumenta continuamente es una parte ininterrumpida de la sección de flujo.

La mezcla de carbón pulverizado y aire se inyecta en la abertura de entrada de la boquilla y luego fluye en la dirección del flujo a lo largo de la sección de flujo. Cuando la corriente de una mezcla de carbón/aire alcanza la constricción de flujo, la corriente de aire está a su velocidad de flujo máxima. Cuando la corriente de una mezcla de carbón/aire ha pasado la constricción de flujo, su velocidad de flujo disminuye debido al aumento en la sección transversal de flujo. Esta disminución en la velocidad de flujo permite la propagación de la llama dentro de la boquilla. Por lo tanto, durante el funcionamiento de la boquilla, el frente de llama está situado dentro de la boquilla, lo que ofrece condiciones de combustión ventajosas para la materia volátil en el combustible. El carbón puede encenderse en un ambiente rico en combustible y la materia volátil en el combustible puede quemarse de modo que pueda producirse una química que reduzca el NOx que se produce a través de las últimas etapas de la combustión.

La sección de flujo comprende una primera sección de expansión y una segunda sección de expansión situadas en conexión de fluidos entre la constricción de flujo y la abertura de salida, en donde el gradiente de la sección transversal de flujo de la primera sección de expansión es mayor que el gradiente de la sección transversal de flujo de la segunda sección de expansión. La realización descrita con las dos secciones de expansión ofrece una característica de flujo preferible que hace que el frente de llama esté situado dentro de la boquilla pero evita la propagación más allá de la constricción de flujo.

La primera sección de expansión está dispuesta antes de la segunda sección de expansión en la dirección del flujo, en donde la primera sección de expansión es contigua a la segunda sección de expansión. Mediante esta disposición se consigue que la velocidad de flujo de la corriente de una mezcla de carbón/aire disminuya rápidamente hasta superar la constricción de flujo.

Opcionalmente, la sección transversal de flujo de la primera sección de expansión y/o la segunda sección de expansión aumenta de forma proporcional al cuadrado del extender respectivo en la dirección del flujo de la primera sección de expansión y/o la segunda expansión. Esto se consigue, por ejemplo, si la sección de expansión respectiva es de sección transversal circular y el diámetro de esta sección transversal aumenta linealmente con la extensión en la dirección del flujo.

El aumento descrito en la sección transversal de flujo produce ventajas en las características del flujo en la boquilla.

Opcionalmente, la sección transversal de flujo de la sección de flujo es, a lo largo de toda su longitud, de forma circular. Con esta forma, la boquilla puede fabricarse fácilmente, al tiempo que la forma circular de la sección transversal es ventajosa para las características del flujo, y especialmente el aumento en la sección transversal del flujo en combinación con una forma circular de la sección transversal necesita características de flujo ventajosas que mejoren la propagación de la llama en la boquilla.

Opcionalmente, se sitúa un encendedor en la sección de flujo de la boquilla, entre la constricción de flujo y la abertura de salida. Con esto, la corriente de una mezcla de carbón/aire puede encenderse directamente en la boquilla, y el funcionamiento de la boquilla y todas las características de flujo son tales que el frente de llama se sitúa dentro de la boquilla.

Opcionalmente, la pared de la sección de flujo de la boquilla entre la constricción de flujo y la abertura de salida está recubierta, a lo largo de todo su extender en la dirección del flujo, con un recubrimiento que comprende un catalizador adecuado para catalizar la reacción del carbón con oxígeno. Con esto se mejora la combustión del carbón y se facilita la situación del frente de llama dentro de la boquilla.

Opcionalmente, la boquilla comprende medios de refrigeración, en donde los medios de refrigeración se disponen preferiblemente en la dirección del flujo, al menos también entre la constricción de flujo y la abertura de salida. Con esto, el calentamiento del material de la boquilla puede mantenerse bajo y aumenta la vida útil de la boquilla. La situación del frente de llama dentro de la boquilla lleva a un mayor grado de calentamiento de los componentes de la boquilla en comparación con un funcionamiento de la boquilla en el que el frente de llama esté situado fuera de la boquilla, por lo que la implementación de los medios de refrigeración mencionados anteriormente es especialmente ventajosa en combinación con la situación del frente de llama dentro de la boquilla. Estos medios de refrigeración pueden ser aletas o canales de refrigeración a través de los cuales se suministre un medio de refrigeración al área de la boquilla que se pretenden enfriar. Opcionalmente puede haber un gas que se sople alrededor de la boquilla para lograr la refrigeración desde el exterior de la boquilla.

Opcionalmente, los medios de refrigeración comprenden una camisa de refrigeración con un líquido fluido, en donde la camisa de refrigeración rodea la pared de la sección de flujo al menos también entre la constricción de flujo y la abertura de salida y/o en donde la camisa de refrigeración rodea la pared de la sección de flujo antes y después de la constricción de flujo y/o en donde la camisa de refrigeración se extiende en la dirección del flujo desde antes de la constricción de flujo hasta la abertura de salida. Una camisa de refrigeración de este tipo permite rodear los componentes a enfriar con el refrigerante fluido. La camisa de refrigeración está diseñada para alojar un refrigerante líquido. El uso de un refrigerante líquido ofrece la ventaja de una alta velocidad de refrigeración debido a la capacidad calorífica específica generalmente alta de los líquidos. Un refrigerante líquido de este tipo puede ser agua, que ofrece la ventaja de bajos costes, disponibilidad universal y alta capacidad calorífica específica.

Opcionalmente, la camisa de refrigeración tiene una dirección del flujo de refrigerante opuesta a la dirección del flujo de la corriente de mezcla de carbón/aire. Con esto, se logra que el refrigerante y su estado más frío estén en contacto con las partes más calientes de la boquilla, de modo que se consiga una velocidad ventajosa de transferencia de calor.

Opcionalmente, la boquilla comprende al menos una tubería de refrigerante con una entrada cerca de la abertura de entrada de la boquilla y una salida en la camisa de refrigeración, en donde la salida está situada cerca de la abertura de salida de la boquilla. Con esto, el refrigerante puede introducirse en la tubería de refrigerante cerca de la abertura de entrada donde la temperatura esté dentro de límites razonables durante el funcionamiento de la boquilla y luego el refrigerante se transporta a través de la tubería de refrigerante a la abertura de salida donde una refrigeración intensiva de la boquilla sea ventajosa.

Opcionalmente, la camisa de refrigeración comprende una junta de compensación de la dilatación térmica para compensar diferentes dilataciones térmicas de diferentes segmentos de la boquilla debido a una distribución de temperaturas desigual a lo largo de la boquilla durante el funcionamiento. Cuando se observa desde la abertura de entrada hasta la abertura de salida de la boquilla durante el funcionamiento de la boquilla, podría haber un gradiente de temperatura fuerte que deforme la boquilla de modo no uniforme a lo largo de su extensión. La junta de compensación de la dilatación térmica mencionada anteriormente se construye de modo que pueda admitir cantidades de dilatación térmica variables de las secciones individuales de la boquilla, lo que es ventajoso para la vida útil de la boquilla y, en particular, de la camisa de refrigeración.

La junta de compensación de dilatación térmica comprende un tubo corrugado. De este modo, la junta de compensación de dilatación térmica puede fabricarse de forma sencilla y económica de modo que la refrigeración con refrigerante líquido pueda implementarse en la boquilla con gastos limitados. Además, tal tubo corrugado ofrece un alto grado de flexibilidad y, por lo tanto, puede admitir grandes diferencias en dilataciones térmicas de distintos componentes.

Opcionalmente, la boquilla comprende un mecanismo pivotante que permite pivotar la abertura de salida con respecto a la abertura de entrada. Con esto, la dirección de la corriente de mezcla de carbón/aire o la llama encendida que sale de la boquilla puede ser directamente la deseada, al tiempo que la unión de la boquilla puede ser fija.

Opcionalmente, la boquilla comprende un segmento cilíndrico y, en la dirección del flujo detrás del segmento cilíndrico, un segmento cónico convergente y, en la dirección del flujo detrás del segmento cónico convergente, un primer segmento cónico divergente y, en la dirección del flujo detrás del primer segmento cónico divergente, un segundo segmento cónico divergente, en donde el primer segmento cónico divergente tiene un ángulo de divergencia mayor que el segundo segmento cónico divergente. Opcionalmente dos, preferiblemente todos los segmentos de la boquilla mencionados anteriormente son contiguos al segmento anterior respectivo. Con esto se logra una construcción de la boquilla de fácil ejecución. Tal boquilla puede fabricarse utilizando piezas fácilmente disponibles y, por lo tanto, es barata de construir y con una alta durabilidad.

Opcionalmente, la sección de flujo está exenta de inserciones a lo largo es toda su longitud. Esto permite la formación de un perfil de flujo ventajoso en la boquilla. Exenta de inserciones se refiere a una sección de flujo o una parte de esta en la que no hay inserciones en la sección transversal de la sección de flujo que pudieran causar un cambio abrupto significativo en el área de sección transversal de la sección de flujo.

Breve descripción de los dibujos

Fig. 1: una vista en perspectiva de una boquilla según la invención;

Fig. 2: una vista lateral de la boquilla de la Fig. 1; y

Fig. 3: una vista en corte de la boquilla de las Figs. 1 y 2,

Fig. 4: una realización alternativa de una boquilla de la vista de la Fig. 3; y

Fig. 5: una realización alternativa de una boquilla de la vista de la Fig. 3.

Descripción detallada de los dibujos

La Fig. 1 muestra una vista en perspectiva de una boquilla 10 para la inyección de combustible sólido según la invención. La boquilla 10 comprende una abertura 12 de entrada y una abertura 14 de salida. La abertura 12 de entrada sirve para recibir una corriente de mezcla 16 de carbón/aire que se indica simbólicamente mediante una flecha. La abertura 14 de salida es para descargar dicha corriente 16 en un quemador que no se muestra.

La abertura 12 de entrada y la abertura 14 de salida están en conexión de fluidos mediante una sección 18 de flujo, como se muestra en la Fig. 3. Una sección transversal 20 de flujo de la sección 18 de flujo varía a lo largo de una dirección 22 del flujo de la corriente de mezcla 16 de carbón/aire. En la realización de la figura, la sección 18 de flujo comprende una constricción 24 de flujo con una sección transversal 26 de flujo mínima globalmente, es decir, la sección transversal 20 de flujo tiene su mínimo en la sección transversal 26 de flujo mínimo. La constricción 24 de flujo está situada en conexión de fluidos entre la abertura 12 de entrada y la abertura 14 de salida, es decir, la corriente de mezcla 16 de carbón/aire pasa primero por la abertura 12 de entrada luego por la constricción 24 de flujo y luego por la abertura 14 de salida. La sección transversal 20 de flujo de la sección 18 de flujo aumenta desde la constricción 24 de flujo hasta la abertura 14 de salida. Según la invención, la sección transversal 20 de flujo de la sección 18 de flujo aumenta continuamente en toda la extensión de la sección 18 de flujo desde la constricción 24 de flujo hasta la abertura 14 de salida.

La sección 18 de flujo comprende una primera sección 28 de expansión y una segunda sección 30 de expansión situadas en conexión de fluidos entre la constricción 24 de flujo y la abertura 14 de salida. La velocidad de cambio de la sección transversal 20 de flujo de la primera sección 28 de expansión es mayor que la velocidad de cambio de la sección transversal 20 de flujo de la segunda sección 30 de expansión. La primera sección 28 de expansión está dispuesta antes de la segunda sección 30 de expansión en la dirección del flujo y es contigua a la anterior.

La sección transversal 20 de flujo de la primera sección 28 de expansión y la segunda sección 30 de expansión aumenta de forma proporcional al cuadrado del extender respectivo en la dirección 22 del flujo, ya que el área de sección transversal de la sección transversal 20 de flujo en cada una de las secciones 28, 30 de expansión es circular y el diámetro de esta área de sección transversal circular aumenta de forma proporcional a la extensión en la dirección 22 del flujo.

La boquilla 10 comprende un medio 32 de refrigeración que en la realización actual se implementan como una camisa 34 de refrigeración. El medio 32 de refrigeración, es decir, la camisa 34 de refrigeración está dispuesta en la dirección del flujo al menos también entre la constricción 24 de flujo y la abertura 14 de salida. Más específicamente, la camisa de refrigeración se extiende desde antes de la constricción 24 de flujo a lo largo del extender de la boquilla 10 hasta cerca de la abertura 14 de salida.

La camisa 34 de refrigeración se construye para alojar un refrigerante líquido 36 indicado simbólicamente con una flecha. La camisa 34 de refrigeración rodea una pared 38 de la sección 18 de flujo. La camisa 34 de refrigeración se extiende de esta forma circundante en la dirección 22 del flujo desde antes de la constricción 24 de flujo hasta cerca de la abertura 14 de salida.

La camisa 34 de refrigeración está construida de modo que una dirección 40 del flujo de refrigerante dentro de la camisa 34 de refrigeración es opuesta a la dirección 22 del flujo de la corriente de mezcla 16 de carbón/aire.

La boquilla 10 comprende varias líneas 42 de suministro de refrigerante en forma de tuberías. Cada una de las líneas 42 de suministro de refrigerante tiene una entrada 44 cerca de la abertura 12 de entrada de la boquilla 10 y una salida 46 en la camisa 34 de refrigeración, en donde la salida 46 está situada cerca de la abertura 14 de salida de la boquilla 10. El refrigerante 36 sale de las líneas 48 de salida del refrigerante de la camisa 34 de refrigeración. En la realización actual, la camisa 34 de refrigeración está adaptada y dispuesta para su uso con agua como refrigerante 36. El uso de otros líquidos como refrigerante 36 es posible y está dentro del ámbito de esta invención.

La camisa 34 de refrigeración comprende una junta 50 de compensación de la dilatación térmica para compensar distintas dilataciones térmicas de distintos segmentos de la boquilla 10 debido a una distribución de temperatura desigual a lo largo de la boquilla 10 durante el funcionamiento.

La junta 50 de compensación de la dilatación térmica comprende a su vez un tubo corrugado 52.

La boquilla en la realización actual comprende un segmento cilíndrico 54 y, en la dirección 22 del flujo detrás del segmento cilíndrico 54, un segmento cónico convergente 56 y, en la dirección 22 del flujo detrás del segmento cónico convergente 56, un primer segmento cónico divergente 58 y, en la dirección 22 del flujo detrás del primer segmento cónico divergente 58, un segundo segmento cónico divergente 60, en donde el primer segmento cónico divergente 58 tiene un primer ángulo de divergencia 62 que es mayor que un segundo ángulo de divergencia 64 del segundo segmento cónico divergente 60.

La sección 18 de flujo en la realización actual está exenta de inserciones. Exenta de inserciones se refiere a una sección 18 de flujo o una parte de ella en la que no hay inserciones en la sección transversal de la sección 18 de flujo que causen un cambio abrupto significativo en el área de sección transversal de la sección 18 de flujo. Como puede verse en la Fig. 3, hay termoelementos 66 que se extienden hacia la sección 18 de flujo. Sin embargo, estos termoelementos 66 son de dimensiones tan pequeñas que no causan un cambio abrupto significativo en el área de sección transversal de la sección 18 de flujo. Por lo tanto, se considera que no constituyen inserciones según el significado de la presente invención. Sin embargo, se consideraría que ese mezcladores estáticos o dinámicos dispuestos en la sección 18 de flujo constituyen inserciones según el significado de la presente invención.

La Fig. 4 muestra una realización que se construye de forma similar a la realización de las Fig. 1 a 3. En la realización de la Fig. 4, la boquilla 10 comprende adicionalmente un encendedor 68 (mostrado esquemáticamente) que está situado en la sección 18 de flujo de la boquilla 10. Más específicamente en la realización actual, el encendedor 68 está situado entre la constricción 24 de flujo y la abertura 14 de salida.

La Fig. 5 muestra una realización que se construye de forma similar a la realización de las Fig. 1 a 3. En la realización de la Fig. 5, la pared 38 de la sección 18 de flujo de la boquilla 10 entre la constricción 24 de flujo y la abertura 14 de salida está recubierta con un recubrimiento 70 (mostrado esquemáticamente) que comprende un catalizador 72 adecuado para catalizar la reacción del carbón con oxígeno.

La Fig. 6 muestra una realización que se construye de forma similar a la realización de las Fig. 1 a 3. En la realización de la Fig. 6, la boquilla comprende un mecanismo pivotante 74 (mostrado esquemáticamente) que permite pivotar la abertura 14 de salida con respecto a la abertura 12 de entrada.

Obviamente, también está dentro del ámbito de la invención actual combinar el encendedor 68 con el recubrimiento 70 y/o el mecanismo pivotante 74 o combinar el recubrimiento 70 con el mecanismo pivotante 74.

En el funcionamiento de las realizaciones descritas anteriormente, la corriente de mezcla 16 de carbón/aire se inyecta en la abertura 12 de entrada, luego se propaga a lo largo de la boquilla 10, pasa por la constricción 24 de flujo y posteriormente reduce su velocidad de flujo. La corriente de mezcla 16 de carbón/aire bien se enciende con el encendedor 68 y el frente de llama se sitúa dentro de la boquilla 10 debido a esta ignición y permanece allí debido a la velocidad de flujo reducida detrás de la constricción 24 de flujo, o bien la corriente de mezcla 16 de carbón/aire se enciende fuera de la boquilla 10, es decir, después de que haya pasado por la abertura 14 de salida. En el último caso, debido a la velocidad de flujo reducida detrás de la constricción 24 de flujo, el frente de llama se propaga hacia la boquilla 10 y permanece entre la constricción 24 de flujo y la abertura 14 de salida durante el funcionamiento de la boquilla 10.

Dado que el frente de llama está situado dentro de la boquilla 10, la combustión del carbón u otros combustibles sólidos comienza en un entorno rico en combustible. Esta combustión en un ambiente rico en combustible produce una química que se transporta junto con la corriente de mezcla 16 de carbón/aire que ya se está quemando y reduce la formación de NOx durante la combustión que tiene lugar fuera de la boquilla 10. En total esto lleva a una reducción significativa de la formación de NOx durante la combustión de la corriente de mezcla 16 de carbón/aire.

Puede inyectarse aire auxiliar a lo largo del exterior de la boquilla 10 y puede mejorar el proceso de combustión.

El recubrimiento 70 que comprende el catalizador 72, si está presente, facilita la localización del frente de llama dentro de la boquilla 10, ya que reduce la cantidad de energía necesaria para iniciar la reacción entre carbón y oxígeno, es decir, la combustión del carbón.

Lista de números de referencia

10 boquilla

12 abertura de entrada

14 abertura de salida

16 corriente de mezcla de carbón/aire

18 sección de flujo

20 sección transversal de flujo

22 dirección del flujo

24 constricción de flujo

26 sección transversal de flujo mínima

28 primera sección de expansión

30 segunda sección de expansión

32 medios de refrigeración

34 camisa de refrigeración

36 refrigerante líquido

38 pared de sección de flujo

40 dirección del flujo de refrigerante

42 línea de suministro de refrigerante

44 entrada

46 salida

48 líneas de salida de refrigerante

50 junta de compensación de la dilatación térmica

52 tubo corrugado

54 segmento cilíndrico

56 segmento cónico convergente

58 primer segmento cónico divergente

60 segundo segmento cónico divergente

62 primer ángulo de divergencia

64 segundo ángulo de divergencia

66 termoelementos

68 encendedor

70 recubrimiento

72 catalizador

74 mecanismo pivotante

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   i. Una boquilla (10) para combustible sólido pulverizado que comprende:

   una abertura (12) de entrada para recibir una corriente de mezcla (16) de carbón/aire y una abertura (14) de salida para descargar dicha corriente (16) en un quemador, en donde la abertura (12) de entrada y la abertura (14) de salida están conectadas de forma fluida por una sección (18) de flujo, en donde una sección transversal (20) de flujo de la sección (18) de flujo varía a lo largo de una dirección (22) del flujo de la corriente de mezcla (16) de carbón/aire y en donde la sección (18) de flujo comprende:

   una constricción (24) de flujo con una sección transversal (26) de flujo mínima, preferiblemente de forma global, en donde la constricción (24) de flujo se sitúa con conexión de fluidos entre la abertura (12) de entrada y la abertura (14) de salida, y

   en donde la sección (18) de flujo comprende además:

   una primera sección (28) de expansión y

   una segunda sección (30) de expansión situadas con conexión de fluidos entre la constricción (24) de flujo y la abertura (14) de salida, en donde el gradiente de la sección transversal (20) de flujo de la primera sección (28) de expansión es mayor que el gradiente de la sección transversal de flujo de la segunda sección (30) de expansión,

   en donde la sección (18) de flujo tiene una sección transversal (20) de flujo que aumenta continuamente sobre toda la extensión de la sección (18) de flujo desde la constricción (24) de flujo hasta la abertura (14) de salida, y

   en donde la primera sección (28) de expansión está dispuesta antes de la segunda sección (30) de expansión en la dirección (22) del flujo, en donde la primera sección (28) de expansión está contigua a la segunda sección (30) de expansión.
2. 2. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según la reivindicación 1, caracterizada por que la sección transversal (20) de flujo de la primera sección (28) de expansión y/o la segunda sección (30) de expansión aumenta de forma proporcional al cuadrado del extender respectivo en la dirección (22) del flujo de la primera sección (28) de expansión y/o la segunda expansión (30).
3. 3. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizada por que el área de sección transversal de la sección transversal (20) de flujo de la sección (18) de flujo tiene forma circular a lo largo de toda su longitud.
4. 4. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizada por que se sitúa un encendedor (68) en la sección (18) de flujo de la boquilla (10), entre la constricción (24) de flujo y la abertura (14) de salida.
5. 5. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizada por que la boquilla comprende adicionalmente una pared (38) de la sección (18) de flujo de la boquilla (10) entre la constricción (24) de flujo y la abertura (14) de salida y la pared (38) está recubierta, a lo largo de todo su extender en la dirección (22) del flujo con un recubrimiento (70) que comprende un catalizador (72), adecuado para catalizar la reacción del carbón con oxígeno.
6. 6. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada por que la boquilla (10) comprende medios (32) de refrigeración, en donde los medios (32) de refrigeración están dispuestos en la dirección (22) del flujo y al menos también entre la constricción (24) de flujo y la abertura (14) de salida.
7. 7. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según la reivindicación 6, caracterizada por que los medios (32) de refrigeración comprenden una camisa (34) de refrigeración de fluido líquido, en donde la camisa (34) de refrigeración de fluido líquido rodea la pared (38) de la sección (18) de flujo al menos también entre la constricción (24) de flujo y la abertura (14) de salida y/o en donde la camisa (34) de refrigeración de fluido líquido rodea la pared (38) de la sección (18) de flujo antes y después de la constricción (24) de flujo y/o en donde la camisa (34) de refrigeración de fluido líquido se extiende en la dirección (22) del flujo desde antes de la constricción (24) de flujo hasta cerca de la abertura (14) de salida.
8. 8. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 6-7, caracterizada por que la boquilla (10) comprende al menos una línea (42) de suministro de refrigerante con una entrada (44) cerca de la abertura (12) de entrada de la boquilla (10) y una salida (46) en la camisa (34) de refrigeración, en donde la salida (46) está situada cerca de la abertura (14) de salida de la boquilla (10).
9. 9. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 7-8, caracterizada por que la camisa (34) de refrigeración comprende una junta (50) de compensación de la dilatación térmica para compensar distintas dilataciones térmicas de distintos segmentos de la boquilla (10) debido a una distribución de temperatura desigual a lo largo de la boquilla (10) durante el funcionamiento, comprendiendo dicha junta (50) de compensación de dilatación térmica un tubo corrugado (52).
10. 10. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según la reivindicación 9, caracterizada por que la boquilla (10) está configurada para mantener un frente de llama entre la constricción (24) de flujo y la abertura (14) de salida durante el funcionamiento de la boquilla (10) después de que la corriente de mezcla (16) de carbón/aire se haya encendido fuera de la boquilla (10) y el frente de la llama se haya propagado hacia la boquilla (10).
11. 11. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizada por que la boquilla (10) comprende un mecanismo pivotante (74) que permite pivotar la abertura (14) de salida con respecto a la abertura (12) de entrada.
12. 12. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 1-11, caracterizada por que la boquilla (10) comprende un segmento cilíndrico (54) y, en la dirección (22) del flujo detrás del segmento cilíndrico (54), un segmento cónico convergente (56) y, en la dirección (22) del flujo detrás del segmento cónico convergente (56), un primer segmento cónico divergente (58), y en la dirección (22) del flujo detrás del primer segmento cónico divergente (58), un segundo segmento cónico divergente (60), en donde el primer segmento cónico divergente (58) tiene un primer ángulo de divergencia (62) que es mayor que un segundo ángulo de divergencia (64) del segundo segmento cónico divergente (60).
13. 13. La boquilla (10) para combustible sólido pulverizado según cualquiera de las reivindicaciones 1-12, caracterizada por que la sección (18) de flujo está exenta de inserciones en toda su longitud.