WO2008062075A1 - Vertical cyclone burner with advanced fuel regulation - Google Patents

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WO2008062075A1
WO2008062075A1 PCT/ES2006/000644 ES2006000644W WO2008062075A1 WO 2008062075 A1 WO2008062075 A1 WO 2008062075A1 ES 2006000644 W ES2006000644 W ES 2006000644W WO 2008062075 A1 WO2008062075 A1 WO 2008062075A1
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Enrique Tova Holgado
Francisco Rodriguez Barea
Miguel Angel Portilla De La Concha Cobano
Miguel Angel Delgado Lozano
Luis CAÑADAS SERRANO
Vicente Cortes Galeano
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Ingenieria Energetica Y De Contaminacion, S.A.
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    • F23D2900/01001Pulverised solid fuel burner with means for swirling the fuel-air mixture

Abstract

Improvement to a type of ground-fuel burner usually used to burn fuels with a low volatile content, known in the industry as a 'vertical cyclone burner', which generally comprises two contiguous cyclones (1) supplied by the same primary air/fuel mixture transport pipe (2). The improvement consists in incorporating, into the input pipe (2) common to both cyclones, a hinged deflector (10) for regulating, depending on its position, the share of the primary air/fuel mixture supplied to each cyclone without affecting the primary air/fuel ratio of the mixture injected into the boiler, the complete shut-off of one of the cyclones, in such a way that all of the burner's supply is channelled to the other cyclone, being considered an extreme working condition. As an additional aspect, the invention provides for the installation of a pipe (24) which connects the venting ducts (4) of the two cyclones so as to supply air to one of them in the case where its fuel input is greatly restricted by the deflector (10), to ensure a minimum speed at its discharge nozzle (3).

Description

QUEMADOR VERTICAL CICLÓNICO CON REGULACIÓN AVANZADA DE VERTICAL CYCLONIC BURNER WITH ADVANCED ADJUSTMENT REGULATION

COMBUSTIBLEGAS

D E S C R I P C I Ó ND E S C R I P C I O N

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La invención se refiere, tal y como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, a la mejora de un quemador de combustible pulverizado conocido como "quemador vertical ciclónico" comúnmente utilizado para la combustión de combustibles con bajo contenido en volátiles (habitualmente carbones antracíticos), con el objeto de dotarlos de elementos de ajuste que permitan una redistribución del combustible entre los dos ciclones que constituyen este tipo de quemadores. Esto permite, en calderas equipadas con múltiples quemadores verticales ciclónicos, establecer nuevas estrategias de estratificación del combustible encaminadas a la reducción de los óxidos de nitrógeno (NOx), minimizando potenciales efectos negativos sobre las capacidades de molienda, clasificación o transporte del combustible a los quemadores, y posibilitando, en general, un mejor control de combustión.The invention refers, as expressed in the description of the present specification, to the improvement of a pulverized fuel burner known as "vertical cyclonic burner" commonly used for the combustion of fuels with low volatile content (usually anthracite carbons) , in order to provide them with adjustment elements that allow a redistribution of the fuel between the two cyclones that constitute this type of burner. This allows, in boilers equipped with multiple vertical cyclonic burners, to establish new fuel stratification strategies aimed at the reduction of nitrogen oxides (NOx), minimizing potential negative effects on the capacities of grinding, classification or transport of fuel to the burners. , and enabling, in general, better combustion control.

CAMPO DE APLICACIÓNSCOPE

El campo de aplicación de la presente invención es el de las instalaciones industriales de combustión.The field of application of the present invention is that of industrial combustion plants.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

Las calderas y hornos que emplean combustibles sólidos son utilizadas en diferentes sectores industriales, entre los que cabe destacar las instalaciones para producción de energía eléctrica. Distintos tipos de combustibles sólidos tales como el carbón o el coque de petróleo se pulverizan en molinos para su posterior inyección y combustión en el hogar de la caldera u horno. Estos combustibles son secados y transportados desde los molinos hasta la caldera u horno a través de una comente de aire que se denomina "aire primario".Boilers and furnaces that use solid fuels are used in different industrial sectors, among which it is worth mentioning the installations for the production of electric energy. Different types of solid fuels such as coal or petroleum coke are pulverized in mills for subsequent injection and combustion in the home of the boiler or furnace. These fuels are dried and transported from the mills to the boiler or furnace through a stream of air called "primary air".

La utilización industrial de combustibles con bajo contenido en volátiles presenta dificultades inherentes a su propia naturaleza, que provoca problemas en la ignición y en el mantenimiento de la estabilidad de la combustión de los mismos. Ello ha motivado el desarrollo de tecnologías específicas para la consecución de unas condiciones óptimas de combustión para este tipo de combustibles, como son las calderas de arco y, más habitualmente, de doble arco.The industrial use of fuels with low volatile content presents inherent difficulties to its own nature, which causes problems in the ignition and in the maintenance of the stability of the combustion thereof. This has motivated the development of specific technologies for the achievement of optimal combustion conditions for this type of fuel, such as arc boilers and, more commonly, double arc.

Dada la gran dureza y baja molturabilidad que presentan habitualmente los combustibles con bajo contenido en volátiles (p.ej. carbones antracíticos), el proceso de molienda resulta especialmente complejo, por lo que el sistema de pulverización más apropiado para este fin es el molino de bolas. Este tipo de molinos consiste básicamente es un cilindro horizontal que rota sobre su eje y contiene en su interior bolas de acero que se mezclan con el combustible bruto alimentado, provocando su trituración. Cada molino cuenta con diferentes sistemas de clasificación de partículas en sus extremos, cada uno de los cuales puede alimentar a uno o varios conductos de combustible pulverizado.Given the high hardness and low grindability usually present in fuels with low volatile content (eg anthracite carbons), the grinding process is especially complex, so the most appropriate spray system for this purpose is the grinding mill. balls. This type of mill consists basically of a horizontal cylinder that rotates on its axis and contains steel balls that mix with the raw fuel fed, causing its crushing. Each mill has different classification systems of particles at their ends, each of which can feed one or several conduits of pulverized fuel.

El sistema de inyección de combustible con que cuentan las calderas de doble arco está compuesto típicamente por 24 ó 36 quemadores de diseño específico, los cuales se disponen en dos filas horizontales. De forma general, se puede decir que estos quemadores son verticales de tipo ciclónico, y básicamente consisten en un distribuidor que introduce la mezcla de aire y combustible pulverizado en el ciclón, donde adquiere un movimiento espiral que propicia el enriquecimiento de dicha mezcla al extraerse cierta cantidad de aire de venteo de la zona central del ciclón. En general, este tipo de quemadores está dividido en dos cuerpos ciclónicos independientes que permiten acentuar el efecto de separación por centrifugación perseguido. A pesar de que cada ciclón de un quemador posee regulaciones independientes, se operan habitualmente de la misma forma para generar una llama uniforme en cada quemador. Estos quemadores han sido concebidos para asegurar la estabilidad y eficiencia de la combustión para combustibles bajos en volátiles. El diseño de estos quemadores se realiza teniendo en cuenta las características de los combustibles de referencia y los caudales de combustible por quemador a emplear en cada planta. Dentro de este contexto, existen desarrollos específicos para mejorar la eficiencia de combustión, por ejemplo, en condiciones extremas de funcionamiento a baja carga y con combustibles con un contenido muy bajo en volátiles. Entre estos desarrollos puede citarse el realizado por Foster Wheeler (patente US 5,107,776) que considera la introducción de una boquilla de sección variable que permite regular la relación aire primario- combustible a través del quemador.The fuel injection system available to double-arc boilers is typically composed of 24 or 36 burners of specific design, which are arranged in two horizontal rows. In general, it can be said that these burners are cyclonic type vertical, and basically consist of a distributor that introduces the mixture of air and pulverized fuel in the cyclone, where it acquires a spiral movement that favors the enrichment of said mixture when extracting certain amount of venting air from the central area of the cyclone. In general, this type of burner is divided into two independent cyclone bodies that allow accentuate the effect of separation by pursued centrifugation. Although each cyclone of a burner has independent regulations, they are usually operated in the same way to generate a uniform flame in each burner. These burners are designed to ensure the stability and efficiency of combustion for low volatile fuels. The design of these burners is made taking into account the characteristics of the reference fuels and the fuel flow rates per burner to be used in each plant. Within this context, there are specific developments to improve combustion efficiency, for example, under extreme operating conditions at low load and with fuels with a very low volatile content. Among these developments can be cited the one made by Foster Wheeler (patent US 5,107,776) which considers the introduction of a variable section nozzle that allows regulating the primary-fuel air ratio through the burner.

La cada vez más exigente legislación medioambiental ha motivado que en los últimos años se hayan dedicado grandes esfuerzos en la optimización del proceso de combustión desde un punto de vista ambiental, limitando la generación de N0χ mediante la aplicación de diversas técnicas.The increasingly demanding environmental legislation has led to great efforts in recent years in the optimization of the combustion process from an environmental point of view, limiting the generation of N0χ through the application of various techniques.

En este contexto, la línea que ha ofrecido mayor potencial de mejora es la aplicación de condiciones de combustión estratificada, o en otras palabras, condiciones de aporte de combustible y aire que puedan diferenciarse en función de las características generales de cada zona de la caldera en lo que respecta a niveles térmicos, tiempos de residencia y turbulencia.In this context, the line that has offered the greatest potential for improvement is the application of stratified combustion conditions, or in other words, fuel and air supply conditions that can be differentiated according to the general characteristics of each zone of the boiler in as regards thermal levels, residence times and turbulence.

Las técnicas empleadas para la implantación de este tipo de escenarios se denominan "medidas primarias" y su desarrollo ha seguido dos direcciones bien diferenciadas.The techniques used to implement this type of scenario are called "primary measures" and their development has followed two very different directions.

Por un lado, se han aplicado estrategias de operación optimizadas ejerciendo un control exhaustivo del proceso de combustión basado no solamente en la regulación de parámetros globales, sino, también, en una regulación individualizada de parámetros de quemadores o de los sistemas de molienda/clasificación. Esta aproximación ha permitido, por tanto, una regulación desigual de los quemadores o sistemas de molienda/clasificación, teniendo en cuenta sus condiciones particulares de combustión. En términos globales los aspectos que ofrecen un mayor interés al objeto de potenciar los efectos positivos de las estrategias de combustión estratificada son la modificación de los perfiles granulométricos del combustible sólido pulverizado y el ajuste de los flujos de aporte (caudales, perfiles de velocidades, temperaturas) de aire y combustible.On the one hand, optimized operating strategies have been applied, exerting exhaustive control of the combustion process based not only on the regulation of global parameters, but also on an individualized regulation of burner parameters or grinding / classification systems. This approach has allowed, therefore, an uneven regulation of the burners or grinding / classification systems, taking into account their particular combustion conditions. In global terms, the aspects that offer the greatest interest to enhance the positive effects of the stratified combustion strategies are the modification of the granulometric profiles of the pulverized solid fuel and the adjustment of the contribution flows (flow rates, velocity profiles, temperatures ) of air and fuel.

La implementación de estas estrategias ha proporcionado resultados muy positivos en lo que respecta a la reducción de emisiones de NOx, si bien se ven limitadas por la habitual falta de flexibilidad operativa de las instalaciones de combustión de combustible pulverizado. En este sentido, el aporte diferencial de combustible a caldera por los distintos quemadores es una de las técnicas que mejores resultados ha propiciado, considerando como caso extremo de la misma, la parada selectiva de quemadores individuales o de molinos completos, de manera que el combustible se introduce a través de los restantes quemadores que permanecen activos.The implementation of these strategies has provided very positive results with regard to the reduction of NO x emissions, although they are limited by the usual lack of operational flexibility of the pulverized fuel combustion installations. In this sense, the differential contribution of fuel to boiler by the different burners is one of the techniques that has led to better results, considering as an extreme case of the same, the selective stopping of individual burners or complete mills, so that the fuel It is introduced through the remaining burners that remain active.

Como contrapartida, la aplicación de este tipo de técnicas afecta generalmente a la eficiencia de los sistemas de molienda y clasificación que, debido a sus características de diseño, provoca un empeoramiento de la distribución granulométrica del combustible pulverizado producido. Así, la parada de un molino motiva una redistribución de la carga de combustible en los restantes molinos, los cuales deben mantener la producción total con una menor masa moledora disponible. Adicionalmente, para el caso particular de los molinos de bolas y clasificadores empleados habitualmente para combustibles bajos en volátiles (preferentemente carbones antracíticos), la inutilización de quemadores individuales de un molino puede influir sobre la capacidad de clasificación del propio molino. Este efecto se produce porque, dependiendo de la configuración, la no circulación de combustible pulverizado al quemador parado provoca que las líneas de corriente se modifiquen sustancialmente en el clasificador, afectando a su funcionalidad, o porque, si el quemador se asocia a un único clasificador o parte de éste, directamente no circule combustible por el mismo, perdiendo su capacidad de clasificación. Asimismo, la parada de quemadores afecta a la capacidad de transporte del sistema de alimentación de combustible, debido al incremento de la pérdida de carga asociada al aumento del caudal de mezcla de aire primario-combustible por conducto, así como a la uniformidad de aporte de combustible a la caldera.On the other hand, the application of this type of techniques generally affects the efficiency of grinding and classification systems which, due to their design characteristics, cause a worsening of the granulometric distribution of the pulverized fuel produced. Thus, the shutdown of a mill motivates a redistribution of the fuel load in the remaining mills, which must maintain the total production with a lower grinding mass available. Additionally, for the particular case of ball mills and classifiers usually employed for low volatile fuels (preferably anthracite carbons), the disabling of individual burners of a mill can influence the classification capacity of the mill itself. This effect occurs because, depending on the configuration, the non-circulation of pulverized fuel to the stationary burner causes the current lines to be substantially modified in the classifier, affecting its functionality, or because, if the burner is associated with a single classifier or part of it, directly does not circulate fuel for it, losing its classification capacity. Likewise, the stopping of burners affects the transport capacity of the fuel supply system, due to the increase in the loss of load associated with the increase in the mixing flow of primary air-fuel through the conduit, as well as the uniformity of the contribution of fuel to the boiler.

Un empeoramiento en la uniformidad de reparto o en la distribución granulométríca del combustible pulverizado influye negativamente en la eficiencia del proceso de combustión, afectando a un parámetro de significativa importancia logística y económica, como es la generación de inquemados en ceniza.A worsening in the uniformity of distribution or in the granulometric distribution of the pulverized fuel has a negative effect on the efficiency of the combustion process, affecting a parameter of significant logistical and economic importance, such as the generation of unburned in ash.

Por otro lado, y de forma adicional a la optimización de estrategias de operación, la segunda tipología de "medidas primarias" para reducción de las emisiones de NOχ consiste en la ejecución de modificaciones de diseño, como la sustitución de quemadores por otros de diseño avanzado que propician las mencionadas condiciones de combustión estratificada (quemadores de bajo NOχ), o la modificación de aportes globales de aire y combustible (OFA, reburning, recirculación de gases, etc.).On the other hand, and in addition to the optimization of operating strategies, the second typology of "primary measures" for reducing NO emisiones emissions consists of the execution of design modifications, such as the replacement of burners by others of advanced design that propitiate the mentioned conditions of stratified combustion (burners of low NOχ), or the modification of global contributions of air and fuel (OFA, reburning, recirculation of gases, etc.).

Una patente de referencia que afecta a los quemadores de diseño ciclónico para combustibles bajos en volátiles es la US 5,727,480, desarrollada por Foster Wheeler, en la que se plantea la instalación de un sistema OFA asociado al quemador, que conlleva modificaciones constructivas significativas en el propio quemador y en la partes a presión de la caldera.A reference patent that affects burners of cyclonic design for low volatile fuels is US 5,727,480, developed by Foster Wheeler, in which the installation of an OFA system associated with the burner is considered, which entails significant constructive modifications in the own burner and in the pressure parts of the boiler.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención se refiere a la mejora de un tipo de quemador de combustible pulverizado empleado habitualmente para la combustión de combustibles bajos en volátiles o antracíticos, conocido en la industria como "quemador vertical ciclónico", generalmente constituido por dos ciclones contiguos alimentados por un mismo conducto que transporta la mezcla aire primario-combustible procedente del molino. La mejora consiste en la incorporación, en el conducto común de entrada a ambos ciclones, de un deflector articulado que permita regular, en función de su posición, el reparto del flujo de aire primario y combustible alimentado a cada ciclón sin afectar la relación aire primario/combustible de la mezcla inyectada a la caldera.The present invention relates to the improvement of a type of pulverized fuel burner commonly used for the combustion of low volatile or anthracitic fuels, known in the industry as "vertical cyclonic burner", generally constituted by two contiguous cyclones fed by the same duct that transports the mixture primary air-fuel from the mill. The improvement consists in the incorporation, in the common entrance duct to both cyclones, of an articulated baffle that allows to regulate, depending on its position, the distribution of the primary air flow and fuel fed to each cyclone without affecting the primary air ratio / fuel of the mixture injected into the boiler.

Dicho deflector permite en sus posiciones extremas el cierre total de uno de los ciclones, de manera que toda la alimentación de combustible del quemador se derive al otro ciclón.Said deflector allows in its extreme positions the total closure of one of the cyclones, so that all the fuel supply of the burner is diverted to the other cyclone.

En este caso de cierre total de uno de los ciclones o en niveles de regulación del deflector próximos a este extremo, y en función del caudal de la mezcla aire primario-combustible al quemador, pueden originarse velocidades extremadamente bajas en las boquillas. Esto puede causar problemas de deposiciones y, en función de la naturaleza del combustible, fenómenos de autoignición o retroceso de llama. Por ello, es objeto de la presente invención la introducción de una conexión entre los conductos de venteos de los ciclones dotada de una válvula de corte. Esta conexión permite, en el caso de cierre de uno de los ciclones (o regulación próxima al cierre), suministrar una determinada cantidad de aire procedente del venteo del otro ciclón, para asegurar una velocidad mínima a través de la boquilla del ciclón cuya entrada de combustible ha sido restringida por el deflector objeto de la presente invención.In this case of total closure of one of the cyclones or in baffle adjustment levels close to this end, and depending on the flow rate of the primary-fuel air mixture to the burner, extremely low nozzle speeds can be generated. This can cause deposition problems and, depending on the nature of the fuel, self-ignition phenomena or flame back. Therefore, the object of the present invention is the introduction of a connection between the cyclone vent lines provided with a cut-off valve. This connection allows, in the event of closure of one of the cyclones (or regulation close to closing), to supply a certain amount of air from the venting of the other cyclone, to ensure a minimum velocity through the cyclone nozzle whose intake of fuel has been restricted by the baffle object of the present invention.

La finalidad última de la invención es disponer, en una caldera equipada con múltiples quemadores verticales de doble ciclón, de un mecanismo de ajuste que permita una redistribución de combustible entre los 2 ciclones de cada quemador, con objeto de crear zonas de estequiometría variable en cada uno de ellos, posibilitando una estratificación intrínseca del aporte de combustible a cada quemador. Esto permite establecer nuevas estrategias de estratificación de combustión encaminadas a la reducción de los óxidos de nitrógeno (NOx), minimizando la afección sobre las capacidades de molienda, clasificación o transporte del combustible a los quemadores, y haciendo factible un mayor y más flexible control sobre el aporte de combustible al hogar a través de la regulación diferencial de cada ciclón, y no sólo de la asociada a cada molino o quemador. De esta forma, se posibilita adicionalmente un mejor control de combustión, que se traduce, entre otros aspectos, en la optimización de parámetros habitualmente desfavorecidos por las medidas de reducción de NOx3 como es el caso de la generación de inquemados y el rendimiento, o en la mejora de escenarios de combustión de mezclas de carbones o de co-combustión (p.ej. carbón-biomasa).The ultimate purpose of the invention is to have, in a boiler equipped with multiple vertical double cyclone burners, an adjustment mechanism that allows a redistribution of fuel between the 2 cyclones of each burner, in order to create zones of variable stoichiometry in each one of them, allowing an intrinsic stratification of the contribution of fuel to each burner. This allows to establish new combustion stratification strategies aimed at the reduction of nitrogen oxides (NOx), minimizing the impact on the capacities of grinding, classification or transport of fuel to the burners, and making feasible a greater and more flexible control over the contribution of fuel to the home through the differential regulation of each cyclone, and not only of the associated one Each mill or burner. In this way, a better combustion control is also possible, which is translated, among other aspects, into the optimization of parameters usually disadvantaged by the NOx 3 reduction measures such as the generation of unburned and yield, or in the improvement of combustion scenarios of coal mixtures or co-combustion (eg coal-biomass).

Asimismo, el nuevo elemento de ajuste permite aumentar significativamente las capacidades de la estratificación de la combustión en cada ciclón, mediante la acción combinada de la regulación de este elemento con el control del aporte de aire a cada quemador ciclónico .Likewise, the new adjustment element allows to significantly increase the capacity of the stratification of combustion in each cyclone, by the combined action of the regulation of this element with the control of the contribution of air to each cyclonic burner.

La invención supone ventajas significativas respecto a otros sistemas que pudieran provocar un diferente reparto de combustible entre ciclones a través de elementos de regulación situados en las boquillas de descarga de éstos.The invention has significant advantages over other systems that could cause a different distribution of fuel between cyclones through regulation elements located in the discharge nozzles thereof.

En primer lugar, al producirse, con el defiector objeto de esta patente, el reparto entre ciclones del flujo aire primario-combustible previamente a la entrada en estos elementos, se mantiene la funcionalidad de los mencionados ciclones respecto a la consecución de una determinada relación aire primario/combustible en las boquillas de descarga del quemador, ya que la introducción de restricciones en las boquillas de los ciclones afectaría tanto al flujo de combustible como a la relación aire primario- combustible.In the first place, when producing, with the defiector object of this patent, the distribution between cyclones of the primary-fuel air flow prior to entering these elements, the functionality of the aforementioned cyclones is maintained with respect to achieving a certain air ratio. primary / fuel in the burner discharge nozzles, since the introduction of restrictions in the cyclone nozzles would affect both the fuel flow and the primary-fuel air ratio.

Por otro lado, la presente invención supone la introducción de una pérdida de carga en el circuito de alimentación de combustible sensiblemente inferior, al originar una división del flujo a cada ciclón preferentemente mediante su redireccionamiento antes de la entrada al ciclón, y no sólo a través de una restricción brusca al paso, como sería el caso de introducir limitaciones a la circulación del flujo de combustible en las propias boquillas.On the other hand, the present invention involves the introduction of a loss of load in the fuel supply circuit substantially lower, by causing a division of the flow to each cyclone preferably by redirecting it before entry to the cyclone, and not only through of a sudden restriction to the passage, as would be the case of introducing limitations to the circulation of the fuel flow in the nozzles themselves.

Finalmente, la presente invención permite establecer condiciones operativas de los quemadores que conlleven el cierre total o casi total de uno de los ciclones, condiciones que no serían factibles con elementos de regulación en las boquillas de descarga, ya que producirían la acumulación de combustible en dicho ciclón y su posterior obstrucción con posibles problemas asociados a la seguridad de la operación.Finally, the present invention allows to establish operating conditions of the burners that entail the total or almost total closure of one of the cyclones, conditions that would not be feasible with elements of regulation in the discharge nozzles, since they would produce the accumulation of fuel in said cyclone and its subsequent obstruction with possible problems associated with the safety of the operation.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Para complementar la descripción y con objeto de facilitar la compresión de las características de la invención se adjunta una serie de figuras con carácter ilustrativo y no limitativo:To complement the description and in order to facilitate the understanding of the characteristics of the invention, a series of illustrative and non-limiting figures are attached:

La figura 1 muestra un corte longitudinal de uno de los ciclones de un quemador de doble ciclón.Figure 1 shows a longitudinal section of one of the cyclones of a double cyclone burner.

En la figura 2 se muestra un corte transversal horizontal de un quemador de doble ciclón.Figure 2 shows a horizontal cross section of a double cyclone burner.

La figura 3 muestra un corte transversal de un quemador de doble ciclón con el deflector situado en el centro de su recorrido y el conducto que comunica los venteos de los ciclones.Figure 3 shows a cross section of a double cyclone burner with the deflector located in the center of its path and the duct communicating the cyclone vents.

La figura 4 muestra una perspectiva del quemador de doble ciclón en la que se aprecia el deflector instalado y el conducto que comunica los venteos.Figure 4 shows a perspective of the double cyclone burner in which the deflector installed and the conduit that communicates the vents can be seen.

En la figura 5 se muestra un esquema del montaje del defiector en el quemador.Figure 5 shows a diagram of the deflector assembly in the burner.

En la figura 6 se muestra una perspectiva de un sistema de accionamiento manual del deflector. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNIn figure 6 a perspective of a system of manual operation of the deflector is shown. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

El quemador conocido como "quemador vertical ciclónico", consiste esencialmente en un distribuidor/separador constituido por dos ciclones (1) de secciones separadas, unidos por un conducto de entrada común o distribuidor (2), provistos de boquillas de combustible (3) y tuberías de venteo o desaireaciones (4) equipadas con compuertas de regulación (5) y boquillas de venteo (6).The burner known as "vertical cyclonic burner" consists essentially of a distributor / separator consisting of two cyclones (1) of separate sections, joined by a common inlet or distributor (2), provided with fuel nozzles (3) and Venting or deaeration pipes (4) equipped with regulating gates (5) and venting nozzles (6).

La mezcla aire primario-combustible entra en el distribuidor (2) a través del conducto de transporte (7) procedente del molino y es separada en dos corrientes semejantes, una para cada ciclón (1).The primary-fuel air mixture enters the distributor (2) through the transport conduit (7) from the mill and is separated into two similar streams, one for each cyclone (1).

Cada corriente entra en su ciclón tangencialmente, la parte de combustible más pesada tiende a salir por las boquillas de combustible (3) de forma turbulenta por la acción del remolino dentro del ciclón. Las compuertas de regulación (5), situadas en las tuberías de venteo (4), están previstas para regular el aire que pasa a través de la boquilla (3) del ciclón correspondiente.Each stream enters its cyclone tangentially, the heavier fuel part tends to exit the fuel nozzles (3) turbulently by the action of the vortex inside the cyclone. The regulating gates (5), located in the vent pipes (4), are provided to regulate the air passing through the nozzle (3) of the corresponding cyclone.

La parte de la mezcla aire primario-combustible enriquecida en combustible junto con el aire correspondiente a la posición de la compuerta de venteo (5) entra en el hogar a través de la boquilla de combustible (3). El resto de la mezcla aire primario- combustible más enriquecida en aire entra en el hogar a través de las boquillas de venteo (6).The part of the primary fuel-enriched fuel mixture together with the air corresponding to the position of the vent gate (5) enters the home through the fuel nozzle (3). The rest of the mixture of primary air - fuel more enriched in air enters the home through the vents (6).

Concéntricos con las boquillas de combustible (3) y las boquillas de los venteos (6) se disponen respectivamente los registros anulares de entrada de aire terciario a ciclones (8) y aire terciario a venteos (9).Concentric with the fuel nozzles (3) and the vent nozzles (6), respectively, are the annular registers for tertiary air inlet to cyclones (8) and tertiary air to vents (9).

Con respecto a este diseño de quemador, la presente invención propone la instalación de un deflector (10) articulado en un eje (11) ubicado en la zona próxima al contacto entre los dos superficies cilindricas de los ciclones y que, al girarse a un lado u otro, permite reducir el área de entrada a uno de los ciclones y, en la misma medida, aumentar la entrada del otro.With respect to this burner design, the present invention proposes the installation of a baffle (10) articulated on an axis (11) located in the area close to the contact between the two cylindrical surfaces of the cyclones and which, when turned to one side or another, allows to reduce the entrance area to one of the cyclones and, to the same extent, increase the entry of the other.

El deflector (10) es una placa rectangular, fabricada en material antidesgaste, de anchura tal que alcance desde el eje de giro (11) la entrada del distribuidor (2) y de altura igual a la de éste. Su ángulo de giro es tal que permita derivar la totalidad de la corriente de entrada al quemador a uno u otro de los ciclones.The deflector (10) is a rectangular plate, made of anti-wear material, of such width that it reaches from the axis of rotation (11) the entrance of the distributor (2) and of equal height to the latter. Its angle of rotation is such that it allows to derive the entire input current to the burner to one or other of the cyclones.

En la figura 5 se muestra un esquema del montaje del deflector en el quemador. Éste es atornillado por un extremo al vastago que constituye el eje de giro (11). Dicho vastago se apoya en uno de sus extremos en un casquillo cilindrico hueco (12) soldado a Ia chapa inferior del distribuidor (2). El eje (11) atraviesa el quemador por su tapa superior (13) a través de otro casquillo cilindrico (14) soldado exteriormente a ésta, el cual sirve de apoyo y cierre del accionamiento.Figure 5 shows a diagram of the deflector assembly in the burner. This is screwed at one end to the rod that constitutes the axis of rotation (11). Said rod rests on one of its ends in a hollow cylindrical bushing (12) welded to the lower plate of the distributor (2). The shaft (11) passes through the burner by its upper cover (13) through another cylindrical bushing (14) welded externally to it, which serves as support and closure of the drive.

Este casquillo exterior (14) dispone de un sistema de cierre para evitar la fuga de partículas y aire al exterior consistente en dos prensas (15), un casquillo de bronce (16), que hace de apoyo al eje (11), y otros dos prensas adicionales (17) de cierre. El conjunto es cerrado por una pieza de apriete (18) roscada que deforma los prensas para que garanticen la estanqueidad del eje (11), permitiendo, no obstante, el giro de éste.This outer sleeve (14) has a closing system to prevent the leakage of particles and air to the outside consisting of two presses (15), a bronze bushing (16), which supports the shaft (11), and others two additional closing presses (17). The assembly is closed by a threaded tightening part (18) that deforms the presses to ensure the tightness of the shaft (11), however, allowing the rotation thereof.

En la figura 6 se muestra un sistema de accionamiento manual del deflector (10) consistente en una maneta (19) solidaria al vastago de giro (11). La fijación del deflector a una posición determinada se realiza mediante un pasador (20) que conecta la maneta (19) con un dial (21) paralelo al plano de la tapa del quemador. El dial (21) dispone de varios orificios para el pasador (20) que permiten discretizar el giro descrito por el deflector. Los orificios del dial (21) están mecanizados en una pieza soporte (22) que es soldada a la tapa del quemador (13).Figure 6 shows a system of manual operation of the deflector (10) consisting of a handle (19) integral with the pivot rod (11). The deflector is fixed to a determined position by means of a pin (20) which connects the handle (19) with a dial (21) parallel to the plane of the burner cover. The dial (21) has several holes for the pin (20) that allow to discretize the rotation described by the deflector. The holes of the dial (21) are machined in a support part (22) that is welded to the burner cap (13).

Como elemento de seguridad, con el fin de evitar el desplazamiento axial del vastago (11) se coloca una brida (23) desmontable sobre dicho vastago que hace de tope con la pieza soporte (22) donde se ha mecanizado el dial (21). Como alternativa, el accionamiento del deflector puede realizarse de forma automática mediante un actuador neumático de giro dotado de un posicionador electroneumático soportado sobre la misma pieza soporte (22).As a safety element, in order to prevent the axial displacement of the rod (11) a removable flange (23) is placed on said rod that acts as a stop with the support part (22) where the dial (21) has been machined. As an alternative, the actuation of the baffle can be carried out automatically by means of a pneumatic turning actuator provided with an electro-pneumatic positioner supported on the same support part (22).

Adicionalmente la presente invención contempla la conexión de las tuberías de venteo (4) de los dos ciclones (1) mediante un conducto (24) soldado a ambas tuberíasAdditionally the present invention contemplates the connection of the vent pipes (4) of the two cyclones (1) by means of a conduit (24) welded to both pipes

(4) en los tramos comprendidos entre las salidas del venteo de los ciclones y las compuertas de regulación (5).(4) in the sections between the vents of the cyclone vents and the regulating gates (5).

El conducto (24) dispone, en una posición intermedia, de una válvula de cierre (25) que permite, al abrirse, intercomunicar los venteos en el caso en que el deflector (10) se regule a una posición de cierre o próxima al cierre de uno de los ciclones.The conduit (24) has, in an intermediate position, a shut-off valve (25) that allows, when opened, intercommunicate the venting in the case in which the deflector (10) is regulated to a closing position or close to closing from one of the cyclones.

De esta forma se suministra al ciclón cuya entrada de combustible ha sido restringida por el deflector (10) aire procedente del otro ciclón para garantizar una velocidad mínima en su boquilla. Previamente debe cerrarse su compuerta de regulaciónIn this way, the cyclone is supplied whose fuel inlet has been restricted by the deflector (10) air from the other cyclone to guarantee a minimum velocity in its nozzle. Previously its regulating gate must be closed

(5) del venteo para asegurar la salida del aire a través de la boquilla y no a través del venteo. (5) Venting to ensure the exit of air through the nozzle and not through the vent.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Quemador para la combustión de combustibles sólidos compuesto por dos ciclones (1) iguales y contiguos que reciben a través de un conducto común (2) una mezcla de aire, denominado primario, y combustible pulverizado, disponiendo dichos ciclones de un orificio en su superficie cilindrica para la entrada tangencial de la mezcla, una boquilla (3) en la parte inferior por la que se descarga una corriente de mezcla aire-combustible enriquecida en combustible y una tubería de venteo (4) por su parte superior por la que se descarga una corriente de mezcla aire-combustible enriquecida en aire, estando regulada la cantidad de aire repartida entre las dos corrientes anteriores por medio de una compuerta (5) en la tubería de venteo (4), caracterizado dicho aparato por disponer en el conducto común de entrada (2) a los ciclones de un defiector (10) articulado en uno de sus extremos por medio de un vastago (11) cuyo eje es paralelo a los ejes de los ciclones (1) y equidistante respecto a éstos, de manera que dicho vastago (11) atraviesa la tapa superior (13) del quemador hacia el exterior y es solidario al mencionado defiector (10), facilitando el giro de éste a ambos lados respecto a una posición central paralela al eje del conducto de entrada de la mezcla (2), siendo su recorrido tal que en sus posiciones extremas hace contacto con las paredes laterales del conducto de entrada (2).1. Burner for the combustion of solid fuels composed of two equal and contiguous cyclones (1) that receive through a common conduit (2) a mixture of air, called primary, and pulverized fuel, said cyclones having a hole in their cylindrical surface for the tangential entrance of the mixture, a nozzle (3) in the lower part through which a stream of air-fuel mixture enriched in fuel is discharged and a vent pipe (4) by its upper part through which it discharges an air-fuel mixture stream enriched in air, the amount of air distributed between the two previous streams being regulated by means of a gate (5) in the vent pipe (4), characterized by being arranged in the common conduit of entrance (2) to the cyclones of a deflector (10) articulated at one of its ends by means of a rod (11) whose axis is parallel to the axes of the cyclones (1) and equidistant from the these, so that said rod (11) passes through the upper lid (13) of the burner to the outside and is integral with said deflector (10), facilitating the rotation thereof on both sides with respect to a central position parallel to the axis of the conduit of the inlet of the mixture (2), its path being such that in its extreme positions it makes contact with the side walls of the inlet conduit (2).
2. Quemador acorde con la reivindicación 1, caracterizado porque la forma y posición del deflector (10) es tal que, cuando se encuentra en una de sus dos posiciones extremas, cierra la entrada de la mezcla aire-combustible al ciclón correspondiente, derivando toda la corriente aire-combustible al otro ciclón, mientras que cuando se encuentra en posiciones intermedias permite variar el reparto de combustible entre los dos ciclones (1).Burner according to claim 1, characterized in that the shape and position of the baffle (10) is such that, when it is in one of its two extreme positions, it closes the entrance of the air-fuel mixture to the corresponding cyclone, deriving all the air-fuel current to the other cyclone, while when it is in intermediate positions allows to vary the distribution of fuel between the two cyclones (1).
3. Quemador acorde con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por disponer un conducto (24) que conecta las tuberías de venteo (4) de los dos ciclones del quemador en los tramos comprendidos entre las salidas de las tuberías de los venteos (4) de los ciclones y las compuertas de regulación (5) de los venteos, estando dicho conducto (24) equipado con una válvula de corte (25) para conectar o desconectar la comunicación entre las tuberías de venteo (4). Burner according to claims 1 and 2, characterized by having a duct (24) connecting the vent pipes (4) of the two burner cyclones in the sections between the vent pipe exits (4) of the cyclones and regulating gates (5) of the vents, said conduit (24) being equipped with a cut-off valve (25) for connecting or disconnecting the communication between the vent pipes (4).
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