MX2010014204A - Fuente de alimentación para quemador de oxígeno caliente. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con el suministro de energía a quemadores de hornos de combustión de oxi-combustible para fundir vidrio, que incluye medios para inyectar combustible y medios para suministro de energía de oxígeno caliente, el suministro de oxígeno se llevará a cabo para preparar una combustión gradual, una fracción del oxígeno se inyectará concurrentemente en el combustible, el oxígeno se suministrará esencialmente sin calentar antes de suministrarlo al mismo en los medios de inyección de combustible.

Description

FUENTE DE ALIMENTACIÓN PARA QUEMADOR DE OXÍGENO CALIENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con el uso de quemadores que operan con oxígeno llevado a una temperatura elevada y combustibles en estado líquido o gaseoso. Los quemadores de este tipo están destinados en particular, pero no exclusivamente, para uso en hornos de fundición de vidrio. El modo de combustión que utiliza el oxígeno o un gas rico en oxígeno (por lo menos 85% oxígeno) se denomina como "oxi-combustión" .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Comparado con la combustión que utiliza aire, la oxi-combustión permite un ahorro de energía en por lo menos sobre la base de que la energía de los gases de combustión no se absorben parcialmente por el nitrógeno en el aire. En hornos tradicionales, aún si parte de la energía atrapada con el nitrógeno se recupera, los humos que contienen nitrógeno que se descargan finalmente retienen una porción significativa del mismo.

'Reducir el consumo de energía por unidad de reducción en cuestión tiene la ventaja adicional de limitar las emisiones de dióxido de carbono y por lo tanto permiten que se cumplan los requerimientos normativos en este campo.

La presencia del nitrógeno es, más aún, una fuente de la formación de los llamados óxidos NOx, cuyas emisiones se prohiben en la práctica debido al daño asociado con la presencia de otros compuestos en la atmósfera.

En la práctica, los usuarios de empresas operan normas que trabajan con aire en condiciones que resultan en la cantidad más limitada de emisiones posible. En el caso de hornos para fabricación de vidrio, estas prácticas no son suficientes para cumplir los estándares estrictos en vigencia, y es necesario conducir una descontaminación costosa de humos utilizando catalizadores.

A pesar de las ventajas señaladas anteriormente, el uso de oxi-combustión, en particular en grandes hornos para fabricación de vidrio, aún está por desarrollarse. Existen varias razones para esto. Una desventaja radica en el costo del oxígeno. Esto se compensa, en principio, por las economías llevadas a cabo en cualquiera parte. No obstante, se debe tener en cuenta que existen inversiones adicionales en equipo específico para el uso del oxígeno.

La evaluación económica de la utilización de la oxi-combustión sólo es positiva cuando se optimizan las condiciones de uso. Con respecto a la eficiencia de la energía, ésta requiere el uso del oxígeno a temperatura elevada, es decir una temperatura de varios cientos de grados .

En segundo lugar, bien es conveniente precalentar el combustible y también los materiales de tanda en algún grado.

El precalentamiento del oxígeno y su uso son operaciones delicadas. Las dificultades que surgen resultan en particular de la naturaleza extremadamente corrosiva del oxígeno caliente para materiales utilizados en contacto con éste, en particular aleaciones de metal.

Aunque los inventores en la solicitud anterior no publicada (Solicitud de Patente Europea No. 07 107 942 presentada el 10 de Mayo de 2007) propone intercambiadores de calor que permiten que el oxígeno se caliente de una forma satisfactoria, el uso de este oxígeno caliente también posee problemas específicos en la operación de los hornos, y en particular en los hornos para fabricación de vidrio.

Se sabe que los grandes hornos de fusión de vidrio, es decir hornos que tienen capacidades de producción de varios cientos de toneladas por día, se construyen para operar sin interrupción durante períodos de más de 10 años. Esta vida de servicio se determina principalmente por el desgaste de los materiales refractarios que forman las paredes de los mismos.

Durante estos períodos muy largos los otros elementos del horno, y en particular los quemadores, deben mantener todos sus niveles de desempeño iniciales . Existen dos razones principales que probablemente cambian sus características . De una parte, la circulación de gases calientes, en particular oxígeno, provoca desgaste de los elementos de inyección. De otra parte, los combustibles sometidos a muy altas temperaturas en los conductos cercanos a la zona de combustión pueden provocar depósitos que inhiben el reflujo de estos combustibles. Este último efecto es notable en particular en el uso de combustibles pesados cuando éstos se exponen a temperaturas que excedan los 180°C, por ejemplo. Sin embargo, la descomposición de los combustibles gaseosos también puede ocurrir a un menor grado, aún si esto sólo ocurre a un grado significativo en temperaturas que exceden los 600°C.

Los medios de inyección para los combustibles se deben mantener regularmente a través de la vida de servicio del horno, ya se cualquier combustible que se seleccione.

Las operaciones de mantenimiento se deben conducir sin interrumpir la operación del horno. Un problema es diseñar quemadores y sus medios de suministro asociados en tal una forma que estas operaciones se puedan conducir en condiciones rápidas y relativamente convenientes. Los inventores de empresa proponen medios y formas para implementar éstos, de tal manera que se pueda responder esta pregunta.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los inventores han notado en primer lugar que transportar el oxígeno caliente requiere el uso de medios específicos. La naturaleza altamente corrosiva del oxígeno caliente significa que su circulación se debe limitar a las rutas más cortas posibles. También es necesario evitar el impacto del flujo del oxígeno de los conductos que tienen curvas que también es muy severo. También es deseable evitar cualquier irregularidad de la superficie en la ruta de este gas. En particular, las uniones se forman preferiblemente por soldadura, estas soldaduras tienen una superficie pulida.

Estos requerimientos, así como también otros, en el manejo del oxígeno caliente significa que los medios utilizados son sustancialmente fijos. Por lo tanto estos medios no son adecuados para las operaciones de mantenimiento discutidas anteriormente.

Para tener en cuenta estos problemas, los inventores proponen configurar quemadores de tal manera que los medios para suministrar los combustibles puedan experimentar estas operaciones de mantenimiento sin ser necesario meterse en aquellos del oxígeno caliente. En general, el modo de fuente de alimentación de los quemadores de acuerdo con la invención incluye, de una parte, medios de suministro de combustible que se combinan con un suministro de oxígeno esencialmente no caliente, y de otra parte medios para suministrar oxígeno caliente que es independiente de los medios de suministro anteriores .

Para retener la ventaja del balance de energía inherente en el uso del oxígeno caliente en el sistema, la fracción de oxígeno no caliente debe permanecer tan baja como sea posible. En una disposición en donde el combustible y el oxígeno caliente se introducen por separado en el quemador, en otras palabras en puntos separados aún si la distancia entre éstos permanece pequeña, es necesario proporcionar una fracción del oxígeno para mantener y estabilizar la llama en el nivel de inyección del combustible. Con el fin de obtener esta combustión parcial, denominada como combustión "primaria" , la proporción de oxígeno en relación con la cantidad total necesaria para completar la combustión es muy baja. En todos los casos esta fracción es menor del 10% de la cantidad total de oxígeno consumida por el quemador en cuestión. Ventajosamente, esta proporción se basa en el rango de entre 1.5 y 7% de la cantidad total de oxígeno necesaria para asegurar la combustión completa del combustible.

Se entiende que el beneficio de utilizar oxígeno caliente no se afecta apreciablemente mediante esta fracción muy restringida de oxígeno no caliente.

Debe entender que no caliente significa que el oxígeno está presente esencialmente en condiciones de temperatura ambiente que actúan sobre su curso para moverse hacia el horno. Su temperatura necesariamente aumenta cuando éste pasa las paredes refractarias del horno. Lo que es importante es que los conductos que preceden este punto de suministro no estén sujetos a la acción del oxígeno caliente. La temperatura del oxígeno es preferiblemente temperatura ambiente y no debe exceder unos cientos de grados, en donde la temperatura en la vecindad del horno es aún apreciablemente mayor que aquella de la atmósfera a una distancia del horno.

La introducción de esta fracción de oxígeno no caliente en el horno debe ocurrir en la vecindad inmediata de aquel del horno, o mejor esta introducción debe ser simultánea. Para evitar una reacción prematura en los conductos, el combustible y el oxígeno caliente se mueven aun en conductos separados hasta el punto de ignición, que se ubica cercano a la pared interna del horno. En una disposición preferida, el extremo del inyecto de combustible se ubica ligeramente frotado en la pared refractaria con el fin de no poner este extremo a una temperatura muy alta y para evitar que se formen depósitos como un resultado del craqueo de combustible y/o para evitar la degradación de los extremos de los inyectores.

Como se indicó anteriormente, la característica esencial del suministro de oxígeno es que se utilice oxígeno caliente. Las aleaciones más resistentes conocidas (presentadas en la solicitud mencionada anteriormente) permite que el oxígeno se lleve a 550°C, o mejor a 600°C y a un extremo de 650°C, sin provocar daño aún durante largos periodos. Las temperaturas del oxígeno utilizado no exceden estos límites y pueden contar en particular entre 350° y 550°C.

La captación de este oxígeno puede ocurrir cerca al punto de suministro del combustible en donde los conductos permanecen separados para ser capaces de meterse en los conductos de combustible sin tocar aquellos del oxígeno caliente. No obstante, se prefiere de acuerdo con la invención disponer los puntos de suministro de este oxígeno caliente en tal una forma que beneficien el desarrollo de una llama, en la que la combustión ocurre progresivamente durante el curso de esta llama. Esta técnica se conoce en principio. Se denomina como "combustión en etapas" .

El objetivo de la combustión en etapas es limitar la temperatura más alta alcanzada en la llama al distribuir la combustión sobre la longitud del mismo y mediante la carga progresiva de oxigeno. Tal carga progresiva se logra en particular mediante la introducción de oxígeno en el horno que se conduce a una distancia desde la inyección del combustible. En esa forma, después de haber progresado en el interior del horno los flujos de gas se reúnen a una distancia de la pared, sobre la que se ubica el quemador.

Para beneficio adicional la acción progresiva de la llama, es ventajosa para introducir oxígeno caliente desde diversos puntos a distancia crecientes de aquella de la inyección de combustible.

Para tomar en consideración la extensión del flujo de gas durante su progresión en la llama, dicha expansión toma en cuenta la expansión natural del chorro emitido y la elevación de la temperatura, las cantidades de oxígeno utilizadas son ventajosamente más significativas ya que ellos ingresan este flujo adicional corriente abajo en la llama.

Por razones prácticas, existen necesariamente un pequeño número de puntos de captación. Están ventajosamente dispuestos simétricamente en relación al punto de suministro del combustible en tal una forma que la llama también se desarrolla simétricamente.

Ventajosamente, el número de puntos de captación de oxígeno caliente en cualquier lado del punto de suministro del combustible no excede tres y es preferiblemente igual a dos .

Las proporciones de oxígeno introducido, como se indica, son ventajosamente más significativas, lo más lejos que estén del punto de suministro de combustible. Trabajar a partir de esta circunstancia, la relación de las cantidades introducidas en dos puntos consecutivos, que aumentarán distancia desde el punto de suministro de combustible, es preferiblemente Qn/Qn+i < 1/ Y ventajosamente igual a 0.2 < Las cantidades de oxígeno caliente se controlan preferiblemente en el mismo quemador sin interponer elementos tal como válvulas, en donde probablemente los componentes tengan corrosión rápidamente. Las proporciones distribuidas son preferiblemente determinadas mediante boquillas de regulación de dimensiones apropiadas dispuestas corriente arriba del punto de suministro en el quemador y corriente abajo del intercambiador de calor, en el que se calienta el oxígeno .

Se entiende que en las operaciones para mantenimiento de inyectores de combustibles destacados anteriormente, cuando el inyector sencillo se detiene momentáneamente se interrumpe la operación del quemador completo. Los conductos de inyección del combustible se remueven del quemador para separación. Los conductos asociados para el oxígeno frío se remueven al mismo tiempo. Esta operación no ofrece problemas en principio ya que las tuberías en cuestión se conectan a instalaciones corriente arriba mediante elemento (conectores, uniones...) , que debido a la ausencia de corrosión excesiva por los productos transportados, se pueden hacer de materiales tradicionales utilizando estructuras tradicionales. El desensamble de estos elementos se proporciona desde el principio para atender estas operaciones de mantenimiento.

Sin embargo, la disposición del quemador que tiene una única inyección de combustible requiere que la operación del quemador se interrumpa. Esta interrupción no compromete la operación del horno si ésta tiene un gran número de quemadores y el suministro de energía interrumpido, que sólo representa una fracción del total,' puede aún posiblemente ser compensados por el aumento momentáneo de la actividad de los quemadores adyacentes. La distribución de energía se desplaza así sólo ligeramente en el área del horno.

Si, sin embargo, la intención es minimizar adicionalmente esta modificación de la distribución espacial, es posible utilizar quemadores que tengan más de un punto de inyección de combustible, en particular dos puntos.

La operación de estos quemadores procede generalmente de acuerdo con el proceso descrito anteriormente con respecto a los quemadores que sólo tienen un único punto de suministro. En la operación normal, los dos inyectores son operados así ventajosamente en forma simultánea y preferiblemente cada uno compite por la mitad del suministro de combustible . Durante las operaciones de mantenimiento uno de los inyectores se puede interrumpir en la operación mientras que el otro permanece en la operación con su actividad que posiblemente se modifica para compensar completa o parcialmente el suministro de combustible interrumpido. Uno de los primeros inyectores se repara, el proceso se repite para el segundo. En estas condiciones el quemador puede suministrar una alimentación que se ha modificado poco o nada en relación con aquella que ' corresponde a la operación normal.

En la propuesta anterior, los puntos de suministro de combustible están destinados para el combustible mínimo. Sin embargo, es posible proporcionar dos o más fuentes de combustible en el mismo quemador para diferentes tipos de combustibles, en particular combustibles gaseosos, de otra parte, un combustible líquido tal como aceite de gas pesados, de otra parte.

La cantidad de interés en los quemadores que son capaces de operar con diferentes tipos de combustibles se asocian en primer lugar con la calidad de estos combustibles. El uso de gas natural, por ejemplo, se conoce que lleva a un contenido de agua incrementado en la atmósfera del horno en relación con aquel obtenido, por ejemplo, con el aceite de gas pesado. En el caso de los hornos para fundir vidrio, la naturaleza de esta atmósfera es un elemento que tiene una influencia directa en el proceso de refinación y en el contenido de agua del vidrio producido. Por lo tanto, la elección de combustible es un elemento significativo del total.

En cualquier caso, cuando se utilizan combustibles líquidos tal como aceite de gas pesado las condiciones de atomización de estos combustibles se debe tener en consideración. Aunque, en principio, la atomización de líquido se puede lograr mediante medios puramente mecánicos, la mayor parte del procedimiento usual es por medio de un gas propelente (aire, agua, vapor, gas natural, oxígeno...) . El volumen del último no se compara con aquel del oxígeno principal y en principio es de poca importancia en los mecanismos de combustión. Sin embargo, este gas no es completamente inconsecuencial . En particular, si se utiliza comúnmente aire comprimido, la atmósfera de la llama se enriquecerá en nitrógeno y se aumenta así el riesgo de formación NOx. El uso de vapor de agua no coloca esta desventaja, pero la capacidad térmica del agua es alta, lo que aumenta ligeramente el consumo de energía.

Las consideraciones económicas también intervienen en la elección del combustible. De una parte, los precios respectivos, en particular' del gas y del aceite combustible pesado, están sujetos a variación sustancial durante el tiempo. Sin embargo, por encima del costo de suministro de gas es parcial dependiente de los términos negociados con los proveedores. Éstos permiten índices ventajosos cuando el suministro se logra mediante condiciones suspendidas para tomar en consideración en particular las variaciones significativas en la demanda. De acuerdo con estas condiciones, se puede interrumpir el suministro momentáneamente. Por lo tanto el beneficio de estos términos sin interrumpir la producción, es necesario para ser capaces de transferir desde un combustible a otro prácticamente instantáneamente. Para esto, es necesario tener quemadores que sean capaces de trabajar con estos combustibles diferentes .

La invención también propone quemadores que corresponden a las disposiciones destacadas anteriormente así como también medios asociados con estos quemadores, que se discutirán en la siguiente descripción que se relacionan con las figuras adjuntas con detalles adicionales que se relacionan con su uso .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS - La Figura la es una vista de sección esquemática de un quemador utilizado de acuerdo con la invención; - La Figura Ib es una vista frontal del quemador de la Figura la; - La Figura 2a es una vista similar a aquella de la Figura la, en donde el quemador comprende dos medios de suministro de combustible; - La Figura 2b es una vista frontal del quemador de la Figura 2a; - La Figura 3 es una vista de quemador de la Figura la que muestra parcialmente los medios de suministro del quemador; -La Figura 4 es similar a la Figura anterior y se relaciona con el quemador de la Figura 2a; -La Figura 5 muestra esquemáticamente un tipo de circuito de suministro para oxígeno caliente en el lado de un horno provisto con quemadores.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El quemador de la Figura la comprende un bloque refractario 1 que forma parte de la pared del horno. Este bloque se forma ventajosamente de diversas partes ensambladas mediante un refuerzo (no mostrado) ubicado en el lado externo en relación con el horno. El bloque refractario tiene diversos conductos que pasan a través de éste que abren en la cara interna del horno y permiten el suministro de oxígeno y combustible.

La disposición de varios conductos de suministro es dependiente de la operación de combustión requerida y también de la forma general de la llama.

En el caso de hornos que operan por medio de oxi-combustión, una ventaja sustancial radica en la ausencia de nitrógeno, que a muy alta temperatura conduce a la formación de óxido NOx. No obstante, los hornos industriales grandes no se pueden sellar perfectamente contra la atmósfera externa. Alguna parte del aire, y así el micrófono, entrarán todavía, aún si la empresa mantiene un cierto hermetismo, en particular por medios dinámicos.

La presencia de nitrógeno residual puede conducir a la presencia de NOx en cantidad reducida. Debido a las proporciones de éstos contaminantes debe ser tan baja como sea posible, es ventajoso controlar la operación del horno que trabaja con oxi-combustión con el fin de minimizar adicionalmente la formación del mismo.

Se sabe que la formación de óxidos de nitrógeno se promueve mediante las altas temperaturas alcanzadas en la llama. Por lo tanto, el uso de quemadores de acuerdo con la invención ayuda a limitar las altas temperaturas presentes localmente en las llamas con la misma alimentación desarrollada .

Una técnica para limitar las temperaturas radica en asegurar que el combustible se coloca progresivamente en contacto con el portador de oxígeno. El procedimiento se denomina usualmente como "combustión en etapas" .

Para lograr el procedimiento de combustión en etapas, una baja de proporción de oxígeno se introduce junto con el combustible de tal manera que la llama se estabiliza en el punto de inyección. Sin embargo, la cantidad de oxígeno debe permanecer tan baja con el fin de no concentrar una porción significativa de la energía de combustión con bajo volumen y aumentar la temperatura de la llama.

Más allá del punto de inyección la llama se suministra sucesivamente con oxígeno- mediante la mezcla de esta llama primaria con chorros de oxígeno emitidos desde las boquillas de inyección ubicadas en la pared a alguna distancia de la boquilla de inyección de combustible y la boquilla de inyección de oxígeno primaria. Estos suministros secundarios están dispuestos como una función de las características de los flujos de gas (índice del flujo, índice de emisión, temperatura) , su expansión y la longitud de la llama requerida.

En la ilustración en las Figurasla y Ib, el suministro de combustible se muestra esquemáticamente mediante el conducto 2. Este conducto es concéntrico para conducir 3 que transporta el oxígeno primario. El ensamble completo está dispuesto en el centro del quemador.

En cualquier lado de los medios de suministro primarios, dos medios de suministro "secundarios" 4 y "terciarios" 5 completan el suministro de oxígeno necesario para asegurar la combustión completa del combustible inyectado en 2.

El uso de este tipo de quemador puede seguir ventajosamente las direcciones destacadas en las publicaciones O 02/081967A y WO 2004/094902A, ambas con respecto a la distribución espacial de las inyecciones y con respecto a las cantidades respectivas de combustible y oxígeno utilizadas.

La distribución de oxígeno sobre los conductos es ventajosamente tal que la cantidad aumenta con la distancia que separa su punto de inyección de aquel del combustible. En la configuración mostrada en las Figuras la y Ib, los suministros a través de los conductos 4 son ventajosamente menos significativos que aquellos conducidos desde los conductos 5.

Como una indicación, la relación de suministro respectivo para los conductos 4 (Qi) y 5 (Q2) radica en el rango de entre 0.2 y 0.6, por ejemplo.

Para obtener una llama con una forma general que es sustancialmente plana, los ejes de los diferentes conductos están dispuestos ventajosamente en el mismo plano. Una llama plana es ventajosa en el caso de hornos para fungir gas. Esto permite la superficie más larga posible del baño a ser directamente expuesto a la radiación emitida por la llama o indirectamente a aquel de los materiales refractarios expuestos a esta llama, en particular a aquellos de la corona del horno.

La disposición de los puntos de inyección pueden ser sustancialmente diferentes cuando la forma de la llama no se controla mediante un intercambiador de calor con una superficie plana. En particular, los suministros pueden estar dispuestos concéntricamente alrededor del punto de inyección primario .

Los quemadores mostrados esquemáticamente en las Figuras 2a y 2b tienen la estructura general previa. Ellos difieren de ésta a través de la presencia de dos suministros para combustible 2 y oxígeno primario 3.

La provisión de los dos puntos de inyección, que pueden estar tan cercanos uno al otro como condiciones de espacio lo permitan, está destinada a hacer más fáciles las operaciones de mantenimiento. Cuanto más cerca estén los puntos de inyección, más cerca del modo de funcionamiento se asemeja a aquel en el que está dispuesto el suministro principal sencillo.

Cualesquiera que sean las precauciones que se tomen, la operación de los quemadores puede conducir a una falla mediante la descomposición de los productos de los combustibles. Para minimizar este riesgo, los extremos de las boquillas se fijan ventajosamente ligeramente hacia atrás en relación con la pared interna del horno. La razón para fijar la disposición hacia atrás también es proporcionar protección para el extremo de la tubería de inyección. Proceder de esta manera, la temperatura es esencialmente menor que aquella que prevalece en el horno, en particular debido a la circulación del combustible en sí misma y al oxígeno "frío" . Cabe anotar que aún si el combustible se precalienta para aumentar la eficiencia de energía, se limitan las temperaturas alcanzadas para evitar el riesgo de descomposición térmica en los conductos de suministro.

Se deben conducir operaciones de mantenimiento en el horno sin interrumpir la operación. Es necesario asegurar que estas operaciones cambien drásticamente el proceso de operación. La detención de un quemador en grandes horno de fundición de vidrio, que usualmente comprenden entre 6 y 12 de éstos, se pueden compensar momentáneamente mediante un aumento correspondiente en la actividad de los quemadores adyacentes. Esto resulta todavía en un cambio en el equilibrio general de la curva de fuego y también posiblemente en la circulación de los humos que se utilizan adicionalmente a lo largo en el ciclo de calefacción del oxígeno, como se indica.

Una solución alternativa para minimizar las influencias de las operaciones de mantenimiento radica en el uso de quemadores que tienen dos inyecciones de combustible, por ejemplo. Venta osamente, las dos inyecciones se utilizan luego simultáneamente. Cuando se necesita conducir una operación de mantenimiento, la operación de uno de estos medios de inyección se interrumpe momentáneamente. Los segundos medios de inyección toman posiblemente una parte de o todo el suministro que corresponde a aquel de inyector fuera de operación.

Esta forma de procedimiento mantiene la distribución espacial de la energía en el horno en una forma casi idéntica.

Cuando se reemplaza el primer inyector, el segundo puede experimentar mantenimiento a su vez.

En estas operaciones de mantenimiento, el procedimiento más usual es remover la inyección de combustible desde el bloque refractario, a través del cual éste penetra en el horno. La abertura liberada se bloquea momentáneamente para evitar la penetración de aire.

El suministro de combustible no requiere generalmente conductos que tengan cualquier característica especial resistente a la corrosión. Materiales usuales tal como acero inoxidable tradicional suficientes y, sobre todo, estos conductos pueden llevar conectores, válvulas y otros elementos que son capaces de ser desensamblados durante estas operaciones de mantenimiento.

La remoción de estos conductos no provoca problemas significativos. La pregunta no surge más cuando el oxígeno principal se inyecta con el combustible a una temperatura relativamente baja, por ejemplo a una temperatura que no excede 100°C.

Con el fin de llevar la eficiencia de la energía de los quemadores al nivel más alto, es ventajoso utilizar el oxígeno que se precalienta a temperaturas que pueden alcanzar o exceder 550°C. En estas condiciones los conductos de oxígeno deben tener calidades de resistencia muy particulares y se deben evitar elementos de conexión o soldadura o reducirlos tanto como sea posible. Por esta razón, los conductos de suministro para el oxígeno caliento permanecen todos en el lugar durante las operaciones de mantenimiento.

Las Figuras 3 y 4 muestran los elementos de los quemadores de las Figuras 1 y 2 que se integran en elementos adicionales para el suministro de oxígeno caliente.

Los conductos 4 y 5 se conectan a un tanque de suministro 6 para suministrar oxígeno caliente. Se evita la producción de una válvula entre el tanque de suministro 6 y el quemador. La distancia entre el tanque de suministro y el quemador es tan corta como el espacio entre la vecindad del horno lo permita.

Los conductos rectos mostrados pueden tener curvas . Se prefiere que la severidad de estas curvas sea tan baja como sea posible para minimizar el impacto del oxígeno caliente sobre sus paredes, que probablemente provoque la erosión eventual de las mismas.

La cantidad de oxígeno distribuida sobre cada conducto se determina continuamente mediante las dimensiones de las boquillas de regulación ubicadas en los conductos o en la unión de los conductos 4 y 5 con el tanque de suministro 6.

El tanque de suministro se proporciona o se alimenta a sí mismo mediante un conducto 19 conectado a un intercambiador de calor (no mostrado en estas figuras), en la que se calienta el oxígeno. Debido a que no hay capacidad para interponer valores sobre el curso del oxígeno caliente, los cambios en la operación se controlan desde la carga de oxígeno frío en el intercambiador. Estos cambios son necesariamente limitados.

Los suministros para el combustible y el oxígeno frío mostrados en las Figuras 3 y 4 se forman mediante el conducto 3. Este conducto 3 envuelve el conducto de combustible 2. El circuito de alimentación respectivo de estos dos conductos se puede separar en el nivel de los clips 7 y 8. Una vez se deshacen estos clips, los conductos 2 y 3 se pueden remover del material refractario para llevar a cabo su reparación.

Las Figuras 2 y3 muestran esquemáticamente el posible diseño en el caso en donde el combustible pasa a través del conducto central 2 en forma de gas. Cuando el combustible está en forma líquida, su introducción requiere el uso de medios que permitan que este líquido se atomice. En particular cuando se alcanza la atomización por medio de un gas (vapor, aire...) , el conducto de carga de combustible debe aún comprender un conducto de carga para esta atomización de gas para cerrar el punto de inyección.

Como se muestra en la Figura 4, el suministro de oxígeno "frío" a través de los conductos 3 se puede regular en forma separada por medio de las válvulas 9 y 10, por ejemplo.

Según se propone en la Solicitud de Patente Europea no publicada No. 08 102 880, presenta el 25.03.08, aún con respecto a minimizar las dificultades asociadas con el transporte de oxígeno caliente, el intercambiador térmico en el que se calienta oxígeno se dispone preferiblemente tan cerca al quemador como sea posible. Por las mismas razones, el número de quemadores suministrados desde un intercambiador es limitado. Preferiblemente, cada intercambiador no suministra más de dos quemadores, y es particularmente preferido que cada intercambiador se conecta solo a un quemador. En esta forma, el índice de flujo de oxígeno para cada quemador se puede controlar independientemente de los otros quemadores y él oxígeno se puede controlar antes que pase al intercambiador de calor.

La Figura 5 muestra esquemáticamente un ensamble de suministro de oxígeno de un horno propuesto, por ejemplo, para fundir materiales de vidrio.

Se muestra el horno 11 en una vista de plano parcial. Su pared lateral refractaria 12 da una serie de quemadores mostrados esquemáticamente 13 insertados en la pared. Cada quemador 13 se suministra con oxígeno en dos formas. Una primer serie de conductos 14 transporta el oxígeno frío para cargar la combustión principal, como se describió anteriormente. Una segunda serie de conductos 15 suministra los intercambiadores de calor 16. En la salida de estos intercambiadores de calor se transporta el oxígeno caliente hasta los quemadores a través de conductos 17 que representan generalmente los suministros diferentes de oxígeno caliente de cada quemador .

En el diagrama en la Figura 5, los intercambiadores de calor 16 provocan un refrigerante de fluido precalentado para que fluya en contra flujo al oxígeno. En la realización mostrada, el calentamiento de este refrigerante de fluido se conduce en un recuperador 18, en el que los humo F que salen del horno 11 fluyen.

Aunque es posible en principio conducir un intercambio de calor directamente entre los humos y los productos a ser precalentados , la empresa opera en mejores condiciones con respecto a los resultados de seguridad y eficiencia en ensambles de intercambio más complejos y en particular a través del uso del refrigerante de fluido intermedio.

En un primer "recuperador" 18 los humos recalentados en el fluido intermedio, por ejemplo aire, nitrógeno, C02, o cualquier fluido apropiado que circula, por ejemplo, en un circuito entre este recuperador y los intercambiadores 16, en los que se recalienta el oxígeno. Una alternativa al fluido intermedio tal como aire es no utilizar el circuito y recuperar el aire caliente en las salidas de los intercambiadores secundarios a través de un hervidor u otros medios de recuperación de energía.

Claims (14)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Fuente de alimentación para quemadores de hornos para fundir vidrio que operan por medio de oxi-combustión, que comprende, medios de inyección de combustible y medios para suministrar oxígeno caliente, en donde la distribución del oxígeno se lleva a cabo con el fin de desarrollar una combustión en etapas, una fracción del oxígeno se inyecta junto con el combustible, y este oxígeno se introduce esencialmente sin ser calentado antes de su introducción en los medios de inyección de combustible.

2. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la fracción de oxígeno suministrado con el combustible representa a lo sumo el 10% del total de oxígeno.

3. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 2, en la que la fracción de oxígeno suministrado con el combustible representa de 1.5 a 7% del total de oxígeno.

4. Fuente de alimentación de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en la que los medios para suministrar oxígeno caliente se ubican en una distancia desde los medios de inyección de combustible y están simétricamente 5 en relación con respecto a éstos últimos.

5. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende por lo menos dos series de medios de suministro de oxígeno caliente en cualquier lado de los medios de inyección de combustible . 0

6. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 5, en la que la proporción del oxígeno caliente suministrado es más significativa cuando el suministro se desarrolla en un punto más remoto desde los medios de inyección de combustible. 5

7. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende dos series de medios de suministro en cualquier lado de los medios de inyección de combustible, en donde las distancias entre los medios de inyección de combustible y el punto de suministro más cercano 0 de oxígeno caliente son esencialmente del mismo orden que la distancia que separa los primeros y los segundos puntos ' ubicados en el mismo lado de unos medios de inyección de combustible .

8. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 7, en la que el suministro de oxígeno caliente más cercano al punto de inyección de combustible es en mayor parte igual al suministro que no está tan cerca.

9. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el suministro más cercano a los medios de inyección de combustible está en el rango de entre 20 y 40% de aquel del suministro que está en la distancia más lej ana .

10. Fuente de alimentación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende por lo menos dos medios de inyección de combustible idénticos, cuya operación se puede modular para cada uno de estos inyectores que pueden operar solos o simultáneamente con otro inyector.

11. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 10, que comprende dos medios de inyección de combustible, cada uno de los cuales es independiente y cada uno se puede interrumpir momentáneamente en operación para mantenimiento.

12. Fuente de alimentación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende por lo menos dos tipos de inyectores de combustible, cada uno se dedica a un combustible dado.

13. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 12, que comprende inyectores destinados al suministro de gas e inyectores destinados para combustibles líquidos .

14. Fuente de alimentación de acuerdo con la reivindicación 13, que permite la elección del combustible utilizado .