ES2966721T3

ES2966721T3 - Quemador metálico

Info

Publication number: ES2966721T3
Application number: ES17730945T
Authority: ES
Inventors: Jeffrey Crowe; Eric Clavelle; Leslie Benum; Vasily Simanzhenkov; Lucas Harding
Original assignee: Nova Chemicals International SA
Current assignee: Nova Chemicals International SA
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: JP7007354B2; CA3030562A1; RU2019103397A3; MX2018015558A; RU2019103376A; WO2018007882A1; US11255537B2; EP3482127A1; US11885489B2; EP3482126A1; RU2019103397A; CN109642723B; WO2018007883A1; RU2731378C2; US20190309943A1; CN109642723A; CN109477634A; US20190234612A1; SG11201811594TA; CA3030576A1

Abstract

La presente divulgación busca proporcionar una loseta quemadora metálica para uso en procesos industriales tales como craqueo. La loseta es sustancialmente metálica (por ejemplo, más del 80%) siendo el resto un revestimiento cerámico sobre superficies expuestas a altas temperaturas. La baldosa es más ligera y duradera que los quemadores cerámicos actuales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Quemador metálico

Campo

La presente divulgación se refiere al campo de los quemadores para aplicaciones industriales, particularmente aplicaciones a temperaturas superiores a 800 °C, tales como procesamiento petroquímico, incluido el craqueo de parafinas. En algunas realizaciones, la presente divulgación se refiere a quemadores metálicos de suelo o pared que se usan en tales aplicaciones.

Antecedentes

El craqueo de parafinas tales como etano o de olefinas tales como etileno consume mucha energía. La parafina pasa a través de tubos o bobinas en un horno con gases de combustión calentados hasta aproximadamente 1200 °C. Las paredes internas del horno son de material refractario que irradia calor a las bobinas de proceso. Las paredes se calientan mediante una serie de quemadores en el suelo o en las paredes, o en ambos. La temperatura de las paredes puede alcanzar una temperatura en el intervalo de 700 °C a 1350 °C, o de 800 °C a 1200 °C.

En la actualidad, las partes del quemador que están en el interior del horno se fabrican con un material refractario. Esto hace que los quemadores sean pesados. Adicionalmente, el material refractario o la cerámica tiende a ser frágil y puede romperse durante el transporte y la operación.

La patente británica 1.480.150 divulga una mejora relacionada con quemadores de alta temperatura en los cuales una olla metálica, que tiene una superficie interior y exterior y que proporciona una cámara cerrada, rodea el quemador. Un medio de enfriamiento pasa a través de la olla para mantener el quemador a una temperatura más baja. La patente enseña que el medio de enfriamiento podría ser aire alimentado al quemador, o gases de escape de la combustión. La referencia se aparta de la presente divulgación ya que no se usa una olla de doble pared.

El artículo Development of Ultra Compact Low NOx Burner for Heating Furnace in the Proceedings of the 1998 International Gas Research Conference, de A. Omori de Osaka Gas Co., Ltd., páginas 269 - 276, divulga un quemador metálico. El quemador no tiene canales en las paredes interiores del quemador metálico para pasar aire sobre la pared y enfriar el quemador. Además, el quemador está diseñado para proporcionar a la llama un flujo de vórtice de aire para aumentar el área superficial y reducir la temperatura de la llama. Tal reducción en la temperatura de la llama puede no ser deseable.

La solicitud de patente de Estados Unidos 20100021853, publicada el 28 de enero de 2010 a nombre de Bussman y cedida a John Zink Company LLC, muestra un quemador para producir bajas emisiones de NOx. En las figuras los quemadores son losetas (por ejemplo, de cerámica o material refractario), en las cuales una cantidad significativa del quemador está fabricada con tales materiales. En contraste, los quemadores divulgados en el presente documento comprenden menos del 20 % en peso de cerámica o material refractario o, por ejemplo, no presentan cerámica ni material refractario. Adicionalmente, si se usa cerámica o material refractario, se recubre su exterior con metal.

El documento US 2014/0102440 A1 divulga un quemador de gas combustible de premezcla, con paredes radiantes, para un horno.

La presente divulgación busca proporcionar un quemador metálico o sustancialmente metálico para su uso en aplicaciones industriales tales como hornos de craqueo.

Sumario

La presente invención proporciona un quemador sustancialmente metálico que tiene una temperatura de servicio de no menos de aproximadamente 1200 °C para un horno de craqueo que opera con paredes a temperaturas de 700 °C a 1350 °C, que comprende:

i) un pasaje de flujo sustancialmente metálico, definido por al menos una superficie que tiene una salida aguas abajo y al menos una entrada aguas arriba para al menos un oxidante gaseoso;

ii) teniendo dicho pasaje de flujo sustancialmente metálico al menos un deflector que dirige el flujo de oxidante y combustible contra una superficie interna del quemador orientada hacia el horno; y

ii) una o más matrices de superficies de convección de calor a seleccionar de entre deflectores, nervaduras, aletas y protuberancias para dirigir el flujo de dicho al menos un oxidante gaseoso sobre dichas una o más matrices en la superficie interna de dicho pasaje de flujo sustancialmente metálico.

En una realización adicional, se proporciona un quemador que tiene matrices de superficies de convección de calor que son nervaduras, que definen al menos una serie continua de canales paralelos al menos en la superficie interna de las porciones del quemador expuestas al horno de craqueo.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde los canales tienen una relación de altura a anchura de 0,1 a 2, o de 0,25 a 2, en algunas realizaciones de 0,5 a 2, en realizaciones adicionales de 0,5 a 1.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde una o más líneas metálicas de combustible que terminan próximas a la superficie frontal externa para dicho pasaje de flujo, a una distancia del 25 al 75 % de la altura de la parte frontal del pasaje de flujo.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde dicha al menos una superficie metálica tiene un espesor de 4 a 25 mm.

En una realización adicional, se proporciona un quemador que comprende en una disposición cooperante:

i) un pasaje inferior de flujo metálico para uno o más oxidantes gaseosos que tiene un extremo posterior abierto, paredes laterales cerradas y una pared inferior cerrada, una pared frontal y una pared superior que no se extiende por toda la longitud de las paredes laterales para definir un respiradero abierto, orientado hacia arriba, en el extremo frontal superior del pasaje de flujo; y una pared frontal metálica continua con la pared inferior del pasaje de flujo; ii) una sección superior metálica que tiene la misma anchura que el pasaje de flujo metálico que comprende una pared frontal, dos paredes laterales paralelas y una pared trasera que definen una cámara, un fondo abierto que coopera con el respiradero abierto en el pasaje de flujo y una pared frontal y una parte superior abierta, teniendo dicha pared frontal y dicha pared posterior unas aberturas en las mismas a sustancialmente la misma altura y con el mismo desplazamiento lateral para proporcionar una o más líneas de suministro de combustible que pasan desde la parte posterior hasta la parte frontal de dicha sección superior;

iii) o bien:

a) una o más placas superiores de metal, o de metal revestido con cerámica, que cooperan con la parte superior abierta de la sección superior metálica, teniendo dicha una o más placas superiores una superficie plana que opcionalmente tiene un borde anterior curvo y uno o más pasajes sustancialmente circulares a través de la misma, teniendo dicha sección trasera una o más salidas a través de la misma que pueden ser circulares, ovaladas o poligonales (por ejemplo, triangulares, rectangulares o cuadradas) para dicho uno o más oxidantes gaseosos; o

b) una continuación de la pared frontal superior que se extiende hasta la pared posterior de la sección superior, teniendo dicha continuación un borde anterior opcionalmente curvado y teniendo opcionalmente uno o más pasajes sustancialmente circulares a través de la misma, y una sección posterior plana que tiene a través de la misma una o más salidas que pueden ser circulares, ovaladas o poligonales (por ejemplo, triangulares, rectangulares o cuadradas) para dichos uno o más oxidantes gaseosos, estando dicha sección trasera opcionalmente recubierta con una cerámica; y

iv) uno o más deflectores descendentes que se extienden hacia dentro de dicha sección superior metálica.

Como se usa en el presente documento, plano/a se refiere al grado de curvatura de un elemento. Pero la presente invención no está limitada por la forma o geometría de los lados del recinto (por ejemplo, caja). Si bien se ejemplifican superficies planas, también se prevén realizaciones donde los lados del recinto sean curvos u ondulados.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde hay un deflector descendente, que depende de una región situada no más del 10 % por delante del labio delantero de dicha una o más salidas para al menos un oxidante gaseoso, que desciende hasta el labio delantero de dicha una o más salidas para dicho uno o más oxidantes gaseosos, descendiendo dicho deflector dentro de la sección superior metálica del quemador del 50 al 90 % de la altura de la cara frontal de dicho quemador; y extendiéndose lateralmente a través de la superficie interior del quemador del 100 al 75 % de la anchura de la cara de dicho quemador, estando dicho deflector descendente colocado de modo que haya aberturas sustancialmente iguales en cada lado del mismo con respecto a las paredes laterales de la sección superior metálica, y, cuando sea necesario, teniendo dicho deflector descendente uno o más canales circulares a través del mismo para permitir el paso de una o más líneas de suministro de combustible a través del mismo.

En una realización adicional, se proporciona un quemador que tiene una serie de nervaduras internas longitudinales paralelas para dirigir el flujo de dicho al menos un oxidante gaseoso sobre la superficie orientada hacia delante de dicho deflector descendente.

En una realización adicional, se proporciona un quemador que comprende además un deflector ascendente que se extiende hacia delante desde la pared superior de dicho pasaje inferior de flujo metálico hasta un 45 a un 85 % del área abierta en la cámara de una sección superior metálica.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde dicho deflector ascendente que se extiende hacia delante desde la pared superior de dicho pasaje inferior de flujo metálico está doblado en su sección delantera hacia la parte superior abierta, para proporcionar un deflector ascendente orientado hacia arriba paralelo a la pared frontal interior de la sección superior y, cuando sea necesario, teniendo la sección que se extiende hacia arriba de dicho deflector ascendente uno o más canales circulares a través de la misma para permitir el paso de una o más líneas de suministro de combustible a través de la misma.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde dicho deflector ascendente que se extiende hacia delante desde la pared superior de dicho pasaje inferior de flujo metálico comprende además, en la superficie orientada hacia la pared frontal interior de la sección superior, una serie de nervaduras internas longitudinales paralelas para dirigir el flujo de dicho al menos un oxidante gaseoso sobre la superficie interna de dicho pasaje de flujo sustancialmente metálico.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde los canales tienen una relación de altura a anchura de 0,1 a 2. En algunas realizaciones, las nervaduras pueden tener una altura de 4 a 25 mm, o de 8 a 22 mm, en algunos casos de 10 a 20 mm.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde hay un deflector ascendente que se extiende hacia delante desde la pared superior de dicho pasaje inferior de flujo metálico hasta un 45 a un 85 % del área abierta en la cámara de una sección superior metálica.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde dicho deflector ascendente que se extiende hacia delante desde la pared superior de dicho pasaje inferior de flujo metálico está doblado en su sección delantera hacia dicha una o más salidas, para proporcionar un deflector ascendente orientado hacia arriba paralelo a la pared frontal interior de la sección superior y, cuando sea necesario, teniendo la sección que se extiende hacia arriba de dicho deflector ascendente uno o más canales circulares a través de la misma para permitir el paso de una o más líneas de suministro de combustible a través de la misma.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde los canales tienen una relación de altura a anchura de 0,1 a 2.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde dicha una o más placas superiores están presentes y son metálicas.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde dicha una o más placas superiores están presentes y son de metal recubierto con cerámica.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde la pared frontal superior continúa hasta la pared posterior superior y la sección posterior no está recubierta con cerámica.

En una realización adicional, se proporciona un quemador en donde la pared frontal superior continúa hasta la pared posterior superior y la sección posterior está recubierta con cerámica.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista isométrica en corte de una realización de un quemador de acuerdo con la presente invención que tiene un deflector descendente.

La figura 2 es una vista lateral en corte a través del quemador de la figura 1.

La figura 3 es una vista isométrica en corte de una realización de un quemador de acuerdo con la presente invención que tiene un deflector ascendente. La figura 4 es una vista lateral en corte a través del quemador de la figura 3.

La figura 5 es una vista lateral en corte de un quemador que tiene tanto un deflector descendente desde la parte superior de la sección superior como un deflector que se extiende desde la pared superior del pasaje inferior de flujo.

La figura 6 es una vista isométrica en corte del quemador de la figura 5.

La figura 7 es una vista isométrica en corte de un quemador de pared que se usa habitualmente en hornos de pirólisis.

La figura 8 es una vista isométrica en corte de un quemador de pared que se usa habitualmente en hornos de pirólisis pero con elementos de diseño de acuerdo con la presente invención.

La figura 9 es un dibujo esquemático de un horno de etileno de ejemplo en el cual podría instalarse un quemador diseñado de acuerdo con la presente invención.

La figura 10 es una vista isométrica de un quemador de suelo diseñado de acuerdo con la presente invención que muestra un sombreado que representa la temperatura superficial de funcionamiento del quemador construido con metal.

Descripción detallada

Exceptuando los ejemplos operativos, o donde se indique lo contrario, debe entenderse que todos los números o expresiones que se refieren a cantidades de ingredientes, condiciones de reacción, etc. que se usan en la memoria descriptiva y las reivindicaciones están modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". En consecuencia, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades que deseen obtenerse mediante las realizaciones divulgadas en el presente documento. Como mínimo, y no como un intento de limitar al alcance de las reivindicaciones la aplicación de la doctrina de los equivalentes, cada parámetro numérico debe interpretarse al menos a la luz del número de dígitos significativos notificados y aplicando técnicas de redondeo ordinarias.

A pesar de que los intervalos numéricos y los parámetros que exponen el amplio alcance de la invención son aproximaciones, los valores numéricos expuestos en los ejemplos específicos se indican con la mayor precisión posible. Cualquier valor numérico, sin embargo, contiene inherentemente ciertos errores que necesariamente son resultado de la desviación típica encontrada en sus respectivas mediciones de prueba.

También, debe entenderse que cualquier intervalo numérico citado en el presente documento pretende incluir todos los subintervalos subsumidos en el mismo. Por ejemplo, se pretende que un intervalo de "1 a 10" incluya todos los subintervalos entre e incluyendo el valor mínimo indicado de 1 y el valor máximo indicado de 10; es decir, que tiene un valor mínimo igual o mayor que 1 y un valor máximo igual o menor que 10. Debido a que los intervalos numéricos divulgados son continuos, incluyen cada valor entre los valores mínimo y máximo. A menos que se indique expresamente lo contrario, los diversos intervalos numéricos especificados en esta solicitud son aproximaciones.

Todos los intervalos de composición expresados en el presente documento están limitados en total a y no superan el 100 por ciento (porcentaje en volumen o porcentaje en peso) en la práctica. Cuando puedan estar presentes múltiples componentes en una composición, la suma de las cantidades máximas de cada componente puede superar el 100 por ciento, en el entendimiento de que, y como entenderán fácilmente los expertos en la materia, se ajustarán al máximo del 100 por ciento las cantidades de los componentes realmente utilizados.

Como se usan en esta memoria descriptiva, las expresiones sustancialmente de metal o sustancialmente metálico/a, y metálico/a, quieren decir que, en relación con la construcción total del quemador, no menos del 80 % del quemador es metálico y el resto es un recubrimiento cerámico opcional en superficies externas limitadas del quemador, como se describe a continuación. Dicho de otra forma, el quemador no tiene más del 20 % en peso de cerámica o material refractario, o no más del 10 % en peso, o no más del 5 % en peso, de cerámica o material refractario.

En algunas realizaciones, el quemador sustancialmente metálico divulgado en el presente documento se caracteriza por tener un pasaje o recorrido de flujo sustancialmente metálico para uno o más oxidantes gaseosos, por ejemplo, aire, pero posiblemente aire enriquecido con oxígeno, o una mezcla de oxígeno y un gas inerte (que no sea nitrógeno), definido por al menos una pared (por ejemplo, tubular) en donde la superficie interior de la pared comprende una serie de nervaduras o canales internos longitudinales paralelos para dirigir el flujo de al menos un oxidante gaseoso, por ejemplo, aire, sobre la superficie interna de dicho pasaje de flujo sustancialmente metálico. Existe un equilibrio entre el enfriamiento por convección del combustible y el oxidante que fluyen a través del quemador en relación con la liberación de calor del combustible en combustión. El caudal de enfriamiento por convección es interdependiente con la velocidad de liberación de calor, la composición del combustible y el exceso de aire típico, lo que da como resultado una concentración molar húmeda de oxígeno de entre el 1 % y el 10 %. La liberación de calor requerida del quemador y el caudal de oxidante y combustible definirán el intervalo de tamaños del quemador. Este intervalo estará definido adicionalmente por el intervalo de velocidades de oxidante y velocidades de combustible requeridas para el enfriamiento. Y la caída de presión práctica máxima del combustible y el oxidante a medida que fluyen a través del quemador. Un experto en la materia puede calcular el caudal de combustible y oxidante según sea necesario. Las partes restantes del quemador son metálicas, siempre que, sin embargo, las porciones del quemador adyacentes, por encima (por ejemplo, escudo térmico) o por debajo de la llama puedan tener un revestimiento refractario completo o parcial. En algunas realizaciones, los canales longitudinales tienen una relación de altura a anchura de 0,1 a 2, en algunas realizaciones de 0,5 a 2, en algunas realizaciones de 0,5 a 1. Las nervaduras pueden tener una altura de 4 a 25 mm, o de 8 a 22 mm, en algunos casos de 10 a 20 mm. Las nervaduras o canales pueden cubrir de aproximadamente del 15 al 100 %, en algunas realizaciones del 25 al 100 %, en algunas realizaciones del 60 al 100 %, del área de superficie interna del recorrido del flujo. Cuando las nervaduras o canales cubren menos del 100 % del área de superficie interna del recorrido del flujo, las nervaduras o canales forman una serie continua de nervaduras o canales paralelos al menos en la superficie interna de las porciones del quemador expuestas al horno de craqueo.

Las paredes metálicas pueden tener un espesor de 4 a 25 mm, o de 8 a 22 mm, en algunos casos de 10 a 20 mm.

Los canales pueden sustituirse por aletas o protuberancias longitudinales.

Las aletas pueden tener unas dimensiones y una separación comparables a las de los canales longitudinales. Pueden tener una altura de aproximadamente 4 a 25 mm, o de 8 a 22 mm, en algunos casos de 10 a 20 mm, y un espesor de 2 a 20 mm, en algunas realizaciones de 5 a 15 cm, y una separación de 2 mm a 2 cm, en algunos casos de 5 mm a 1,5 cm.

Las aletas pueden tener diversas formas de sección transversal, tales como rectangular, cuadrada, triangular o trapezoidal. Una forma trapezoidal puede no ser completamente intencional, sino que puede surgir del proceso de fabricación, por ejemplo, cuando sea demasiado difícil o costoso fabricar (por ejemplo, fundir o mecanizar) una sección transversal triangular.

En algunas realizaciones, la aleta puede fundirse como parte de la superficie metálica o soldarse a la superficie metálica.

Las protuberancias son sólidos cerrados.

La protuberancia puede tener una forma geométrica que presente una superficie externa relativamente grande que contenga un volumen relativamente pequeño, tal como, por ejemplo, un tetraedro, una pirámide, un cubo, un cono, una sección a través de una esfera (por ejemplo, hemisférica o menos), una sección a través de un elipsoide, una sección a través de un elipsoide deformado (por ejemplo, una lágrima), etc. Algunas formas útiles para una protuberancia incluyen:

un tetraedro (pirámide con una base triangular y 3 caras que son triángulos equiláteros);

una pirámide cuadrada de Johnson (pirámide con una base cuadrada y lados que son triángulos equiláteros); una pirámide con 4 lados de triángulo isósceles;

una pirámide con lados de triángulo isósceles (por ejemplo, si es una pirámide de cuatro caras, la base puede no ser un cuadrado, sino que podría ser un rectángulo o un paralelogramo);

una sección de una esfera (por ejemplo, una hemiesfera o menos);

una sección de un elipsoide (por ejemplo, una sección a través de la forma o volumen que se forma cuando se gira una elipse a través de su eje mayor o menor);

una sección de una lágrima (por ejemplo, una sección a través de la forma o volumen que se forma cuando se gira un elipsoide deformado no uniformemente a lo largo del eje de deformación); y

una sección de una parábola (por ejemplo, una sección a través de la forma o volumen que se forma cuando se gira una parábola alrededor de su eje mayor - una hemiesfera (o menos) deformada), tal como, por ejemplo, diferentes tipos de alas en delta.

La separación y la altura de las protuberancias son comparables a las de las aletas. Pueden tener una altura de aproximadamente 4 a 25 mm, o de 8 a 22 mm, en algunos casos de 10 a 20 mm, y un espesor de 2 a 20 mm, en algunas realizaciones de 5 a 15 cm, y una separación de 2 mm a 2 cm, en algunos casos de 5 mm a 1,5 cm.

Las protuberancias también pueden colarse sobre la superficie interna del metal. En algunas realizaciones, las protuberancias forman una matriz. En algunas realizaciones, la matriz es simétrica, por ejemplo, las protuberancias pueden estar en filas paralelas (matriz lineal) o en filas adyacentes desplazadas por la separación de matriz (matriz de tipo diamante).

La densidad de los canales, aletas, protuberancias de enfriamiento, o combinaciones de los mismos, significa el número de canales, aletas o matriz de protuberancias por unidad de longitud transversal con respecto a los canales, aletas o matriz de protuberancias (por ejemplo, 5 canales por cm) en aquellas áreas donde están presentes los canales. Esto es distinto de la cobertura del área superficial de los canales de enfriamiento. Por ejemplo, si solo la mitad de la superficie interna del componente metálico tiene canales, aletas o protuberancias de enfriamiento, los canales, aletas o protuberancias tendrían una dimensión diferente que los canales que cubren toda la superficie del componente metálico. Los costes de fabricación para estos diferentes diseños diferirían, de modo que en algunas realizaciones se optimiza el diseño de canal, aleta, protuberancia o matriz de protuberancias, o combinaciones de los mismos, y la cobertura de superficie (ya sea total o segregada por el tipo de estructura conductora de calor) para reducir el coste de fabricación.

Los canales, aletas, protuberancias o combinaciones de los mismos pueden cubrir aproximadamente del 15 al 100 %, en algunas realizaciones del 25 al 100 %, en algunas realizaciones del 60 al 100 %, del área de superficie interna del recorrido del flujo. Cuando las nervaduras o canales cubren menos del 100% del área de superficie interna del recorrido del flujo, las nervaduras o canales forman una serie continua de nervaduras o canales paralelos al menos en la superficie interna de las porciones del quemador expuestas al horno de craqueo.

El quemador comprende adicionalmente una línea metálica de combustible que termina cerca de la superficie frontal externa del quemador a del 25 al 75 %, o del 40 al 65 %, de la altura de la parte frontal del pasaje de flujo.

A continuación, se describirá una realización de la presente invención que tiene únicamente un deflector descendente, junto con las figuras 1 y 2 en las cuales las partes similares tienen números similares.

En las figuras 1 y 2, el quemador comprende un canal inferior 1 de flujo para uno o más oxidantes gaseosos que tiene un extremo trasero o de aguas arriba, abierto. El canal de flujo está definido por dos paredes laterales 2 cerradas de igual longitud (solo se muestra una), una pared inferior 3 cerrada que se extiende más allá de la pared superior 4 cerrada y una pared frontal 5. La pared superior 4 no se extiende tan lejos como las paredes laterales 2. Como resultado, el canal inferior de flujo define un respiradero 6 orientado hacia arriba. En la realización mostrada, hay una sección curva 7 que coopera con la pared superior y define el respiradero ascendente 6. Sin embargo, un experto en la materia reconocerá que la sección curva 7 resulta deseable pero no es esencial, y que la pared superior podría extenderse más hacia delante para aún definir el respiradero 6.

El quemador también comprende una sección o conducto superior metálico. La sección superior comprende dos paredes laterales 8, una pared trasera 9 y una pared delantera 10 que coopera con el respiradero 6 para proporcionar un pasaje continuo. Hay uno o más orificios en la sección curva 7 o en la pared posterior 9 y la pared frontal 10, a sustancialmente la misma altura (como se usa en el presente documento, sustancialmente la misma altura significa una variación en la altura que es inferior al 10 % o, por ejemplo, inferior al 5 % o inferior al 2 %) y con el mismo desplazamiento lateral con respecto a las paredes laterales, para permitir el paso de una o más líneas metálicas 11 de suministro de combustible a través del quemador.

En la parte superior de la sección superior metálica hay una o más placas superiores 12. Hay una placa superior delantera 12. Si bien las figuras muestran una placa superior plana, esta puede tener opcionalmente un borde anterior redondeado. Hay uno o más pasajes circulares 13 opcionales a través del borde delantero de la placa superior. Aunque en la figura se muestran los pasajes circulares 13, no son esenciales para el funcionamiento del quemador. Las placas superiores 12 cooperan para definir una o más aberturas 14 en la parte superior de la sección o conducto superior. Las aberturas pueden ser circulares, ovaladas o poligonales (por ejemplo, triangulares, rectangulares o cuadradas). Como se usa en el presente documento, la expresión sustancialmente circular significa circular, ovalado/a o poligonal (por ejemplo, triangular, rectangular o cuadrado/a).

En la realización mostrada en las figuras 1 y 2 hay un soporte colgante 15 que soporta las placas superiores y también soporta un deflector descendente 16. El soporte colgante está situado de modo que el deflector descendente 16 no esté más del 10 % por delante del borde posterior de la placa superior delantera 12. El deflector desciende dentro de la sección o conducto superior metálico del quemador del 10 al 50 %, o del 15 al 30 %, de la altura de la pared frontal 10 de dicho quemador; y se extiende lateralmente a través de la superficie interior del quemador del 100 al 75 % de la anchura de la cara de dicho quemador, siempre y cuando, si el deflector no se extiende a través del 100 % de la superficie interior del quemador, esté situado de modo que haya unas aberturas sustancialmente iguales (como se usa en el presente documento, la expresión aberturas sustancialmente iguales significa una variación en la altura que es inferior al 10 %, o por ejemplo inferior al 5 % o inferior al 2 %) en cada lado del deflector con respecto a las paredes laterales de la sección superior metálica. Si el deflector se extiende lo suficiente dentro de la sección superior metálica del quemador, puede haber orificios en el deflector para permitir el paso de una línea de suministro de combustible a través del deflector. Si están presentes, las aberturas en el lado del deflector permiten un flujo giratorio del oxidante, por ejemplo, aire, a través de la sección superior metálica del quemador. Se cree que este flujo giratorio promueve una buena mezcla del combustible y el oxidante, reduciendo las emisiones de NOx.

Las paredes de la parte frontal del quemador expuestas al interior del horno (por ejemplo, las paredes frontales 5 y 10) tienen nervaduras o canales, como se ha descrito anteriormente. Adicionalmente, la cara frontal del deflector 16 también puede tener opcionalmente nervaduras. Otras superficies internas del quemador también podrían tener nervaduras o canales.

Las figuras 3 y 4 ilustran una realización que presenta un deflector ascendente. En las figuras 3 y 4 las partes similares tienen números similares.

En las figuras 3 y 4, el quemador comprende un canal inferior 21 de flujo que tiene un extremo posterior o de aguas arriba, abierto. El canal de flujo está definido por dos paredes laterales 22 cerradas de igual longitud (solo se muestra una), una pared inferior 23 cerrada que se extiende más allá de la pared superior 24 cerrada y una pared frontal 25. La pared superior no se extiende tan lejos como las paredes laterales. Como resultado, el canal inferior de flujo define un respiradero 26 orientado hacia arriba.

El quemador también comprende una sección o conducto superior metálico. La sección superior comprende dos paredes laterales 27 (solo se muestra una), una pared trasera 28 y una pared delantera 29 que coopera con el respiradero 26 para proporcionar un pasaje continuo. Hay uno o más orificios 30 en la pared posterior 28 y la pared frontal 29 sustancialmente a la misma altura y con el mismo desplazamiento lateral con respecto a las paredes laterales, para permitir el paso de una o más líneas de suministro de combustible metálicas (no mostradas) a través del quemador.

En la parte superior de la sección superior metálica hay unas bridas 31 y 32 de soporte que soportan una o más placas superiores 33. Hay una placa superior frontal 33 que se muestra como plana pero que, opcionalmente, puede tener un borde anterior redondeado. Opcionalmente, hay uno o más pasajes circulares 34 a través del borde delantero de la placa superior. Estos orificios 34 son opcionales y no es necesario que estén presentes en el quemador. Las placas superiores 33 cooperan para definir una o más aberturas 35 en la parte superior de la sección o conducto superior. Las aberturas pueden ser circulares, ovaladas o poligonales (por ejemplo, triangulares, rectangulares o cuadradas).

En la realización mostrada en las figuras 3 y 4 hay un deflector 37, que se extiende desde la pared superior 24 del canal 21 de flujo. El deflector 37 se curva hacia arriba en la sección (conducto) superior metálica del quemador de aproximadamente el 15 al 75 % de la altura de la sección superior metálica. En esta realización, el deflector 37 puede atravesar completamente la sección o conducto superior metálico. Como se muestra en la figura 4, si el deflector se extiende lo suficientemente en altura en la sección superior metálica del quemador, hay uno o más orificios 36 en el deflector 37 para permitir que una línea metálica de suministro de combustible pase a través del deflector 37.

La abertura en la parte superior del deflector permite un flujo giratorio del oxidante, por ejemplo, aire, a través de la sección superior metálica del quemador. Se cree que este flujo giratorio promueve una buena mezcla del combustible y el oxidante, reduciendo las emisiones de NOx.

En la realización mostrada en las figuras 3 y 4, las paredes de la parte frontal del quemador expuestas al interior del horno (por ejemplo, las paredes frontales 25 y 29) tienen nervaduras o canales 38, como se ha descrito anteriormente. Adicionalmente, la cara frontal del deflector 37 también puede tener nervaduras. Otras superficies internas del quemador también podrían tener nervaduras o canales.

Las figuras 5 y 6 muestran una realización del quemador metálico que tiene deflectores tanto descendentes como ascendentes. Sin desear quedar ligado a teoría alguna, se cree que el estrechamiento del pasaje de flujo aumenta la velocidad del flujo y, por consiguiente, aumenta la transferencia de calor a las porciones del quemador expuestas al horno de craqueo.

En las figuras 5 y 6, el quemador comprende un canal inferior 41 de flujo que tiene un extremo posterior o de aguas arriba, abierto. El canal de flujo está definido por dos paredes laterales 42 cerradas de igual longitud (solo se muestra una), una pared inferior 43 cerrada que se extiende más allá de la pared superior 44 y una pared frontal 45. La pared superior 44 no se extiende tan lejos como las paredes laterales 42. Como resultado, el canal inferior de flujo define un respiradero 46 orientado hacia arriba.

El quemador también comprende una sección o conducto superior metálico. La sección superior comprende dos paredes laterales 47 (solo se muestra una), una pared trasera 48 y una extensión de la pared delantera 49 que coopera con el respiradero 46 para proporcionar un pasaje continuo. Hay uno o más orificios 50 en la pared posterior 48 y la extensión de la pared frontal 49 sustancialmente a la misma altura y con el mismo desplazamiento lateral con respecto a las paredes laterales, para permitir el paso de una o más líneas de suministro de combustible metálicas (no mostradas) a través del quemador.

En la realización mostrada, la pared frontal se extiende adicionalmente hacia arriba a través de una sección frontal 54, que opcionalmente puede ser redondeada, y a través de una sección posterior plana 53 hasta que se une con la pared posterior 48. En la sección posterior plana hay una serie de aberturas (que pueden ser circulares, ovaladas o poligonales (por ejemplo, triangulares, rectangulares o cuadradas)) 55. De los lados de las secciones planas dependen unos elementos 52 de conducto que dirigen el flujo de oxidante a través de las aberturas 55. En la realización mostrada, hay una serie de orificios 59 a través de la sección frontal 54. Sin embargo, los orificios son opcionales y no es necesario que estén presentes.

También, del borde anterior de las aberturas 55 depende un elemento estructural 51 que ayuda a soportar un soporte colgante 56 para el deflector 57 y también el elemento 54 de conducto estabilizado.

El soporte colgante está situado de modo que el deflector descendente 57 no esté más del 10 % por delante del borde delantero de la abertura 55. El funcionamiento del deflector 57 es como se ha descrito en relación con las figuras 1 y 2.

En la realización mostrada en las figuras 5 y 6 también hay un deflector 58, que se extiende hacia arriba desde la pared superior 44 del canal 41 de flujo. El deflector 58 se curva hacia arriba en la sección (conducto) superior metálica del quemador de aproximadamente el 15 al 75, o de aproximadamente el 30 al 55 %, de la altura de la sección superior metálica. En esta realización, el deflector 58 puede atravesar completamente la sección (conducto) superior metálica (por ejemplo, del 100 al 75 % de la anchura del quemador, como se ha descrito anteriormente). Si el deflector 58 se extiende lo suficientemente en altura en la sección (conducto) superior metálica del quemador, puede haber uno o más orificios en el deflector para permitir el paso de una o más líneas metálicas de suministro de combustible a través del deflector 58.

Como se ha descrito anteriormente, pueden montarse quemadores tubulares en la pared del horno y pueden montarse quemadores en el suelo, como se muestra en las figuras. El revestimiento refractario en la pared o suelo, dependiendo del caso, tiene una abertura a través de la cual se encaja el quemador y que a continuación se cierra con material refractario y cemento tras instalar el quemador. El quemador también se fija a los soportes externos (bastidor) para el horno y a los conductos externos para suministrar oxidante, por ejemplo, aire, al quemador. También las líneas de suministro de combustible se conectan al suministro de combustible, por ejemplo, gas natural.

De manera similar, se puede diseñar un quemador de pared en donde la loseta refractaria que rodea el quemador de pared se reemplace con una caja o placa metálica con un canal de flujo, para dirigir el oxidante a lo largo de la superficie interna de la porción metálica cuya porción externa está expuesta a las altas temperaturas del horno.

La figura 7 muestra una vista en sección de un quemador de pared típico para horno de pirólisis. La figura 7 pretende mostrar los conceptos de un quemador de pared típico, pero no muestra todos los detalles. El quemador 101 de pared se utiliza para dirigir el combustible y el oxidante al horno para la combustión. El combustible se inyecta en el quemador de pared a través de un orificio 106 de entrada, donde se mezcla con el aire de un conducto 104 de aire primario. El conducto de aire primario se forma a través de una abertura anular alrededor del quemador 101 de pared y un silenciador 109. El silenciador se usa para reducir el ruido de combustión. El combustible premezclado fluye a través del quemador y entra en el horno a través de una serie de paletas 107 de guía. Un flujo de aire secundario entra en el horno a través de una abertura entre el quemador 101 de pared y una loseta refractaria 108 (no se muestra una puerta o medio para controlar la cantidad de aire secundario). El flujo de aire secundario constituye el resto de los oxidantes necesarios para quemar completamente el combustible. La combustión se produce en parte en la loseta refractaria 108 que rodea el quemador 107 de pared y, por lo tanto, se prevé que tenga altas temperaturas superficiales. El quemador 101 de pared y la loseta refractaria 108 están montados entre la pared interior del horno 102 y la pared exterior del horno 103. Las paredes del horno, definidas como las superficies 102 y 103, y el espacio entre las mismas se construyen con diversos materiales metálicos y refractarios.

La figura 8 muestra una vista en sección de un quemador de pared típico para horno de pirólisis con elementos de diseño de acuerdo con las ideas de la presente invención.

La figura 8 pretende mostrar los conceptos de un quemador de pared típico, pero no muestra todos los detalles. Este conjunto de quemador se ha modificado para eliminar todos los materiales refractarios. El quemador 151 de pared se utiliza para dirigir el combustible y el oxidante al horno para la combustión. El combustible se inyecta en el quemador de pared a través de un orificio 156 de entrada, donde se mezcla con el aire de un conducto 154 de aire primario. El conducto de aire primario se forma a través de una abertura anular alrededor del quemador 151 de pared y un silenciador 159. El silenciador se usa para reducir el ruido de combustión. El combustible premezclado fluye a través del quemador y entra en el horno a través de una serie de paletas 157 de guía. Un flujo de aire secundario entra en el horno a través de una abertura entre la loseta refractaria 158 y una guía 160 de aire secundario (no se muestra una puerta o medio para controlar la cantidad de aire secundario). La guía 160 se usa para dirigir el flujo de aire secundario sobre las superficies de la loseta metálica expuestas al entorno de alta temperatura en la sección radiante del horno de craqueo. El flujo de aire secundario constituye el resto de los oxidantes necesarios para quemar completamente el combustible. La combustión se produce en parte en la loseta metálica 158 que rodea el quemador 151 de pared y, por lo tanto, se prevé que tenga altas temperaturas superficiales. El aire secundario mantiene la superficie de la loseta metálica 158 por debajo de la temperatura de distorsión. El quemador 151 de pared y la loseta metálica 158 están montados entre la pared interior del horno 152 y la pared exterior del horno 153. Las paredes del horno, definidas como las superficies 152 y 153, y el espacio entre las mismas se construyen con diversos materiales metálicos y refractarios.

Los quemadores metálicos también comprenden equipos auxiliares tales como luces piloto, alimentación de combustible para unir miembros para conductos de trabajo y cualquier controlador mecánico de flujo de oxidante, así como instrumentación.

El material refractario puede ser cualquier tipo de material refractario que se use comúnmente en la construcción de una pared refractaria de horno. Ejemplos de tales materiales refractarios incluyen dolomitas, carburo de silicio, aluminatos (A1203), silicatos de aluminio, cromitas, sílice, alúmina, zirconia (ZrO2) y mezclas de los mismos. En algunas realizaciones, tales materiales refractarios se seleccionan de entre sílice, alúmina (A1203), silicatos de aluminio, zirconia (ZrO2) y mezclas de los mismos. Dicho material refractario puede ser opcionalmente de naturaleza no porosa, aunque los materiales refractarios mencionados son típicamente porosos. En algunas realizaciones, el material refractario será poroso y tendrá una porosidad no inferior a 0,1 cc/g. En algunas realizaciones, la porosidad puede ser de 0,1 a 0,5 cc/g, o de 0,1 a 0,3 cc/g.

Ejemplos de paredes refractarias incluyen S de Empire (marca registrada), que es un ladrillo de arcilla refractaria prensado en seco de alta resistencia, Clipper (marca registrada), Korundal XD (marca registrada) e Insblok-19 comercializado por A.P. Green Industries, Inc. (de México, Mo.). Un ejemplo de un material refractario de fibra cerámica incluye Insboard 2300 LD, también comercializado por A.P. Green Industries, Inc. Estos materiales refractarios contienen aproximadamente del 9,7 % al 61,5 % de sílice (SO 2), del 12,1 % al 90,0 % de alúmina (AhOs), del 0,2 % al 1,7 % de óxido de hierro (Fe2O3), hasta un 27,7 % de cal (CaO), del 0,1 % al 0,4 % de magnesia (MgO), del 2,0 % al 6,3 % de titania (TO 2) y del 0,1 % al 2,4 % de álcalis (Na2O más K2O).

El material refractario usado para revestir las placas superiores puede tener composiciones similares.

Los hornos de craqueo funcionan con paredes a temperaturas de aproximadamente 700 °C a aproximadamente 1350 °C, o de aproximadamente 850 °C a aproximadamente 1200 °C, o de 850 °C a 1100 °C.

Los componentes metálicos usados en el quemador deben ser mecánicamente estables a tales temperaturas. Los componentes metálicos pueden estar fabricados con cualquier acero de alta temperatura, tal como acero inoxidable seleccionado de entre acero inoxidable forjado, acero inoxidable austenítico y acero inoxidable HP, HT, HU, HW y HX, acero resistente al calor y aleaciones a base de níquel. El paso de bobina puede ser de acero de baja aleación y alta resistencia (HSLA); acero estructural de alta resistencia o acero de ultra alta resistencia. La clasificación y composición de tales aceros son conocidas por los expertos en la materia.

El acero inoxidable, por ejemplo, acero inoxidable resistente al calor, comprende en algunas realizaciones del 13 al 50, o del 20 al 50, o del 20 al 38 % en peso de cromo. El acero inoxidable puede comprender además del 20 al 50, o del 25 al 50, o del 25 al 48, o de aproximadamente el 30 al 45 % en peso de Ni. El resto del acero inoxidable puede ser sustancialmente hierro.

Las realizaciones divulgadas en el presente documento también se pueden usar con aleaciones de alta temperatura (HTA) austeníticas extremas a base de níquel y/o cobalto. En algunas realizaciones, las aleaciones comprenden una cantidad mayoritaria de níquel o cobalto. En algunas realizaciones, las aleaciones a base de níquel de alta temperatura comprenden aproximadamente del 50 al 70, o aproximadamente del 55 al 65 % en peso de Ni; aproximadamente del 20 al 10 % en peso de Cr; aproximadamente del 20 al 10 % en peso de Co; y aproximadamente del 5 al 9 % en peso de Fe, y como resto uno o más de los elementos traza indicados a continuación para llevar la composición hasta un 100 % en peso. En algunas realizaciones, las aleaciones a base de cobalto de alta temperatura comprenden del 40 al 65 % en peso de Co; del 15 al 20 % en peso de Cr; del 20 al 13 % en peso de Ni; menos del 4 % en peso de Fe, y como resto uno o más elementos traza que se establecen a continuación y hasta el 20 % en peso de W. La suma de los componentes suma hasta el 100 % en peso.

En algunas realizaciones, el acero puede comprender además una serie de elementos traza que incluyen al menos un 0,2 % en peso, hasta un 3 % en peso o, por ejemplo, un 1,0 % en peso, hasta un 2,5 % en peso o, por ejemplo, no más del 2 % en peso de manganeso; de un 0,3 a un 2, o de un 0,8 a un 1,6, o por ejemplo menos del 1,9 % en peso de Si; menos del 3, o por ejemplo menos del 2 % en peso de titanio, niobio (por ejemplo, menos del 2,0 o menos del 1,5 % en peso de niobio) y todos los demás metales traza; y carbono en una cantidad inferior al 2,0 % en peso. Los elementos traza están presentes en cantidades tales que la composición del acero totaliza el 100 % en peso.

En las figuras 9 y 10 se demuestra una realización de la presente invención. La figura 9 muestra un esquema simple de un horno de pirólisis de Foster-Wheeler que puede usarse para craquear etano a etileno. En un craqueador como el craqueador de etileno que se muestra en la figura 9, la materia prima 201 (una mezcla de etano y vapor) entra en una bobina 202 que pasa a través de la porción de escape del elemento 203, que habitualmente se denomina sección de convección del horno. La materia prima se precalienta en la sección de convección a una temperatura controlada y específica. En algunas realizaciones, también se calienta vapor en la sección de convección en una bobina 207 separada. En algunas realizaciones, también se calienta agua de alimentación de la caldera en la sección de convección en una bobina 206 separada. La bobina 202 con la materia prima 201 pasa a través de la sección radiante 204 del horno antes de salir, 205, momento en el cual puede enfriarse rápidamente a una temperatura más baja. La bobina 202 pasa a través de la sección radiante del horno 204 donde es expuesta al calor generado por los quemadores 208. El horno mostrado en la figura 9 muestra una configuración de horno de craqueo con dos secciones radiantes, con la bobina pasando a través de ambas secciones radiantes. Existen numerosas otras configuraciones que incluyen un horno con una única sección radiante.

En el pasado se ha usado dinámica computacional de fluidos (CFD) para modelar el funcionamiento de la sección radiante de un craqueador de etano de NOVA Chemicals. Algunas realizaciones de funcionamiento de esta sección de este horno de pirólisis particular cuentan con aire de combustión precalentado a 215 °C y combustible compuesto por una mezcla de un 60 % de fracción molar de hidrógeno y un 40 % de fracción molar de gas natural a una temperatura precalentada de 130 °C. Los quemadores dentro del horno son quemadores de bajo NOX disponibles comercialmente construidos con material refractario habitualmente usado en hornos de alta temperatura. La tasa de liberación de calor de un solo quemador es de aproximadamente 1,5 MW/h (5 MMBtu/h) con la concentración molar de oxígeno húmedo del gas de combustión al 2 %. Se han comparado datos de planta real y los resultados de modelo de CFD, incluyendo, aunque no de forma limitativa, la temperatura superficial de las bobinas de proceso, la temperatura superficial de los quemadores refractarios, la temperatura de salida de los gases de combustión y las tasas de transferencia térmica de las bobinas de proceso. Se descubrió que una comparación de las mediciones operativas del modelo frente a las de la planta era lo suficientemente cercana (dentro del 10 %), de modo que podría usarse para la predicción del rendimiento de planta de manera práctica.

Este trabajo de validación se usó para definir los requisitos y ajustes del modelo para predecir el rendimiento de un quemador diseñado usando metal como material de construcción, en lugar de material refractario de acuerdo con la presente invención.

La figura 9 muestra una vista de perfil de un horno de pirólisis de estilo Foster-Wheeler con la sección radiante 204 y las ubicaciones de los quemadores 208. La figura 10 muestra la temperatura superficial predicha mediante CFD por NOVA Chemicals de un quemador (tal como se muestra en la figura 5) diseñado de acuerdo con esta invención y que funciona en las condiciones descritas en el párrafo anterior. La escala de temperatura tiene un intervalo seleccionado para mostrar temperaturas entre 500 °C y 1000 °C. Las temperaturas por debajo o por encima de este intervalo se muestran en los extremos de la escala.

La figura 10 muestra que, para este quemador de ejemplo, la temperatura superficial no es superior a 900 °C, que está por debajo de la temperatura de distorsión de los metales que se utilizarían para construir el quemador. Esto muestra que existe un equilibrio de transferencia térmica entre la velocidad de encendido del quemador y la velocidad de enfriamiento interno inducida por el aire de combustión y el diseño del quemador metálico.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un quemador sustancialmente metálico que tiene una temperatura de servicio de no menos de aproximadamente 1200 °C para un horno de craqueo que opera con paredes a temperaturas de 700 °C a 1350 °C, que comprende:

i) un pasaje (1) de flujo sustancialmente metálico, definido por al menos una superficie (2, 3, 4, 5) que tiene una salida (6) aguas abajo y al menos una entrada aguas arriba para al menos un oxidante gaseoso;

ii) teniendo dicho pasaje (1) de flujo sustancialmente metálico al menos un deflector (16) que dirige el flujo de oxidante y combustible contra una superficie interna (5, 10) del quemador orientada hacia el horno; y iii) una o más matrices de superficies de convección de calor a seleccionar de entre deflectores, nervaduras, aletas y protuberancias para dirigir el flujo de dicho al menos un oxidante gaseoso sobre dichas una o más matrices en la superficie interna (5, 10) de dicho pasaje (1) de flujo sustancialmente metálico.

2. El quemador de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene una matriz de superficies de convección de calor que son nervaduras, que definen al menos una serie continua de canales paralelos al menos en la superficie interna (5, 10) de las porciones del quemador expuestas al horno de craqueo.

3. El quemador de acuerdo con la reivindicación 2, en donde los canales tienen una relación de altura a anchura de 0,1 a 2.

4. El quemador de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la línea metálica de combustible termina próxima a la superficie frontal externa para dicho pasaje de flujo, a una distancia del 25 al 75 % de la altura de la parte frontal del pasaje de flujo.

5. El quemador de acuerdo con la reivindicación 4, en donde dicha al menos una superficie metálica tiene un espesor de 4 a 25 mm.

6. El quemador de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende en una disposición cooperante:

i) un pasaje inferior (1) de flujo metálico para uno o más oxidantes gaseosos que tiene un extremo posterior abierto, unas paredes laterales (2) cerradas y una pared inferior (3) cerrada, una pared frontal (5) y una pared superior (4) que no se extiende por toda la longitud de las paredes laterales (2) para definir un respiradero abierto (6), orientado hacia arriba, en el extremo frontal superior del pasaje (1) de flujo; y una pared frontal metálica (10) continua con la pared inferior del pasaje de flujo;

ii) una sección superior metálica que tiene la misma anchura que el pasaje (1) de flujo metálico que comprende una pared frontal (10), dos paredes laterales (8) paralelas y una pared trasera (9) que definen una cámara, un fondo abierto que coopera con el respiradero abierto en el pasaje de flujo y una pared frontal y una parte superior abierta, teniendo dicha pared frontal y dicha pared posterior unas aberturas en las mismas a sustancialmente la misma altura y con el mismo desplazamiento lateral para proporcionar una o más líneas (11) de suministro de combustible que pasan desde la parte posterior hasta la parte frontal de dicha sección superior;

iii) o bien:

a) una o más placas superiores de metal, o de metal revestido con cerámica, placas superiores (12) que cooperan con la parte superior abierta de la sección superior metálica, teniendo dicha una o más placas superiores (12) una superficie sustancialmente plana y teniendo opcionalmente un borde anterior curvado y uno o más pasajes sustancialmente circulares (13) a través de las mismas, teniendo la sección posterior una o más salidas poligonales para la salida de dicho uno o más oxidantes gaseosos a través de las mismas; o b) una continuación de la pared frontal superior que se extiende hasta la pared posterior de la sección superior, teniendo dicha continuación un borde anterior opcionalmente curvado y teniendo opcionalmente uno o más pasajes sustancialmente circulares a través de la misma, y una sección posterior sustancialmente plana que tiene una o más salidas poligonales para la salida del oxidante a través de las mismas, estando dicha sección trasera opcionalmente recubierta con una cerámica; y

iv) o bien:

a) uno o más deflectores (16) que se extienden hacia dentro de dicha sección superior metálica; o b) un deflector ascendente (37) que se extiende hacia delante desde la pared superior (24) de dicho pasaje inferior (21) de flujo metálico hasta un 45 a un 85 % del área abierta en la cámara de una sección superior metálica.

7. El quemador de acuerdo con la reivindicación 6, en donde un deflector descendente (16) que depende de una región no más del 10 % por delante del labio delantero de dicha una o más salidas para dichos uno o más oxidantes gaseosos, que desciende hasta el labio delantero de dicha una o más salidas para dicho uno o más oxidantes gaseosos, descendiendo dicho deflector descendente dentro de la sección superior metálica del quemador del 50 al 90 % de la altura de la pared frontal (10) de dicho quemador; y extendiéndose lateralmente a través de la superficie interior del quemador del 100 al 75 % de la anchura de la cara de dicho quemador, estando dicho deflector descendente (16) colocado de modo que haya aberturas sustancialmente iguales en cada lado del deflector descendente con respecto a las paredes laterales (8) de la sección superior metálica y, cuando sea necesario, teniendo dicho deflector descendente (16) uno o más canales circulares a través del mismo para permitir el paso de una o más líneas de suministro de combustible a través del mismo.

8. El quemador de acuerdo con la reivindicación 7, que tiene una serie de nervaduras internas longitudinales paralelas para dirigir el flujo de dicho al menos un oxidante gaseoso sobre la superficie orientada hacia delante de dicho deflector descendente (16), que comprende además opcionalmente un deflector ascendente (37) que se extiende hacia delante desde la pared superior (24) de dicho pasaje inferior de flujo metálico (21) hasta un 45 a un 85 % del área abierta en la cámara de una sección superior metálica.

9. El quemador de acuerdo con las reivindicaciones 6 u 8, en donde dicho deflector ascendente (37) que se extiende hacia delante desde la pared superior (24) de dicho pasaje inferior de flujo metálico (21) está doblado en su sección delantera hacia dicha una o más salidas, para proporcionar un deflector ascendente (37) orientado hacia arriba paralelo a la pared frontal interior (29) de la sección superior y, cuando sea necesario, teniendo la sección que se extiende hacia arriba de dicho deflector ascendente (37) uno o más canales circulares (36) a través de la misma para permitir el paso de una o más líneas de suministro de combustible a través de la misma, en donde opcionalmente dicho deflector ascendente (37) que se extiende hacia delante desde la pared superior (24) de dicho pasaje inferior (21) de flujo metálico comprende además, en la superficie orientada hacia la pared frontal interior (29) de la sección superior, una serie de nervaduras internas longitudinales paralelas para dirigir el flujo de dicho al menos un oxidante gaseoso sobre la superficie interna de dicho pasaje de flujo sustancialmente metálico.

10. El quemador de acuerdo con la reivindicación 9, en donde los canales tienen una relación de altura a anchura de 0,1 a 2.

11. El quemador de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, en donde dicha una o más placas superiores (12) están presentes y son de metal, o de metal revestido con cerámica.

12. El quemador de acuerdo con las reivindicaciones 7 u 8, en donde la pared frontal superior (10) continúa hasta la pared posterior superior (9) y la sección posterior no está recubierta con cerámica, o en donde la pared frontal superior (10) continúa hasta la pared posterior superior (9) y la sección posterior está recubierta con cerámica.

13. El quemador de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende en una disposición cooperante un cuerpo tubular alargado, que tiene una entrada (156) para combustible, un conducto anular (154) de aire primario concéntrico con el cuerpo tubular, una salida del cuerpo tubular que comprende una o más paletas (157) de guía, una fuente de aire secundaria y un deflector cooperante concéntrico con el cuerpo tubular que coopera con una placa de cubierta expuesta al horno para que el aire fluya sobre la guía (160) y a través de la placa (158) de cubierta.