WO2014041213A1 - Caldera de combustible solido - Google Patents

Caldera de combustible solido Download PDF

Info

Publication number
WO2014041213A1
WO2014041213A1 PCT/ES2012/070645 ES2012070645W WO2014041213A1 WO 2014041213 A1 WO2014041213 A1 WO 2014041213A1 ES 2012070645 W ES2012070645 W ES 2012070645W WO 2014041213 A1 WO2014041213 A1 WO 2014041213A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solid fuel
boiler according
combustion chamber
combustion
grate
Prior art date
Application number
PCT/ES2012/070645
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
José Ignacio DOMÍNGUEZ CARRERO
David FÉRNANDEZ MERINO
Manuel SALGADO ALEJO
Alfonso HORRILLO GÜEMEZ
Andrés MELGAR BACHILLER
Original Assignee
Fundacion Cidaut
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fundacion Cidaut filed Critical Fundacion Cidaut
Priority to PCT/ES2012/070645 priority Critical patent/WO2014041213A1/es
Priority to ES201590020A priority patent/ES2540702B1/es
Publication of WO2014041213A1 publication Critical patent/WO2014041213A1/es

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/36—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a conical combustion chamber, e.g. "teepee" incinerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B10/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
    • F23B10/02—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers including separate secondary combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B40/00—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber
    • F23B40/06—Combustion apparatus with driven means for feeding fuel into the combustion chamber the fuel being fed along the fuel-supporting surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B50/00—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone
    • F23B50/02—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel forming a column, stack or thick layer with the combustion zone at its bottom
    • F23B50/06—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel forming a column, stack or thick layer with the combustion zone at its bottom the flue gases being removed downwards through one or more openings in the fuel-supporting surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B60/00—Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving
    • F23B60/02—Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving with combustion air supplied through a grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/002—Regulating air supply or draught using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/26—Measuring humidity
    • F23N2225/30—Measuring humidity measuring lambda

Definitions

  • the present invention is encompassed in the field of boilers operating with solid fuels, such as, for example, biomass, coal, wood, etc.
  • Said invention fundamentally proposes a boiler that uses the internal frusto-conical wall of the combustion chamber and the upper face of the grate to form a conical volume of solid fuel with a reaction area of the fuel that can vary depending on the air flow primary that is introduced into said combustion chamber.
  • Boilers for burning solid fuel generally comprise a silo or storage tank
  • a dispenser that delivers the solid fuel to a combustion chamber.
  • a grate on which solid fuel is burned.
  • the grate is also capable of retaining and discharging the ashes to a home located in the lower part of the combustion chamber.
  • a heat exchanger is included.
  • the exhaust gas of the combustion generated passes through said exchanger transferring heat to the water for its later use, for example, in systems of
  • the combustion technology currently used in solid fuel boilers includes a gasification phase (incomplete combustion) of the fuel arranged on the grate, using a primary air flow that is introduced through the upper part of the combustion chamber. say, above the solid fuel deposited on the grill.
  • this invention refers to a boiler of
  • the boiler comprises a fuel tank in the lower part of which is arranged a dispenser which drives the solid fuel into a combustion chamber. Both the solid fuel and a primary air flow penetrate through the upper part of said combustion chamber.
  • the combustion chamber has a frusto-conical internal wall and is supported by the upper face of a grate.
  • Said grille is hollow and includes a plurality of holes in its lower face through which a secondary air flow is introduced in the combustion chamber.
  • the grid supports the solid fuel, being this arranged on a home that has fluid communication with a heat exchanger. In this exchanger is where finally the energy content of the combustion exhaust gases is used, yielding heat to the water, which will be used in heating systems, domestic hot water, etc.
  • the boiler is characterized in that the internal wall of the combustion chamber and the upper face of the grate form a conical volume of solid fuel.
  • the conical shape of the solid fuel disposed between the inner wall of the combustion chamber and the upper face of the grate makes the area of
  • the reaction of the fuel is variable, positioning itself at a different height, depending on the primary air flow that is introduced in said combustion chamber.
  • the regulation of the secondary air flow, provided through the orifices of the grate to complete the combustion of the solid fuel, is made in function of the quantity of oxygen existing in the exhaust gases.
  • Figure 1 represents a front view in section of the boiler.
  • Figure 2 represents a side view in section of the boiler.
  • FIG 3 shows an enlarged detail in section of the combustion zone of the boiler of Figure 1.
  • Figure 4 represents a bottom perspective view of the grate included in the boiler of figure 1.
  • Figure 5 represents a perspective view of the turbulators included in the heat exchanger of a boiler variant of Figure 1.
  • the present invention is a solid fuel boiler for use in heating systems, domestic hot water, etc.
  • the feeding of the solid fuel (3) to the boiler for example, granulated biomass in the form of pellets, part of a silo or fuel tank (1) included in the boiler itself.
  • the loading of said fuel tank (1) can be done manually, through the emptying of solid fuel sacks (3), or
  • a sensor (not seen in the figures) can be placed inside it that gives
  • the dosage of solid fuel (3) to the combustion chamber (4) is carried out by means of a metering device (2), preferably of the worm type, driven by a gearmotor (15).
  • the dispenser (2) is provided with a flail system (14) to prevent backward movement of the flame towards the fuel tank (1) ⁇ said flail system (14) consists of a chopper (14.1) driven by a device (not shown).
  • the solid fuel (3) enters said combustion chamber (4) at its upper part.
  • the supply of solid fuel (3) is commanded by an infrared probe (10) which detects the level of the upper face of the
  • the combustion chamber (4) has a truncated conical inner wall (4.1) and is supported by the upper face (6.1) of a grate (6).
  • the solid fuel (3) supplied by the upper part of the combustion chamber (4) is retained between the internal wall (4.1) of the combustion chamber (4) and the upper face (6.1) of the grate (6), a conical volume of said solid fuel (3) being formed.
  • Said conical shape of the solid fuel (3) formed when arranged between the internal wall (4.1) of the combustion chamber (4) and the upper face (6.1) of the grate (6), causes the reaction area of said fuel is variable, positioning at different heights, depending on the primary air flow (5) that is introduced in said combustion chamber (4).
  • the combustion chamber (4) can also have a duct (17) from which a stream of hot air is supplied onto the solid fuel (3), allowing its initial ignition. Once ignited said fuel is self-maintained.
  • the grate (6) supports the solid fuel (3), which is arranged on a hearth (8). In this way, the evacuation of the generated ashes is carried out towards the home (8).
  • the grate (6) is hollow and includes a plurality of holes (6.3) in its lower face (6.2) through which a secondary air flow (7) is introduced to complete the
  • the structural configuration of the grill allows the correct mixing of the air flow
  • the grate (6) comprises a plurality of hollow bars (6.4) arranged in a parallel manner and with such a separation that it allows to evacuate the ashes generated towards the hearth
  • the regulation of the secondary air flow that is provided through the holes (6.3) of the grill (6) is made depending on the amount of existing oxygen in the exhaust gases.
  • the secondary air flow (7) is regulated by a lambda probe (11) which measures the concentration of oxygen in the exhaust gases at the outlet of the boiler.
  • a butterfly valve (12), commanded by the lambda probe (11), can be provided in the secondary air intake (13) to regulate its flow.
  • the home (8) constitutes the area over which the flame is generated and the ashes are collected. Access to the home (8) can be done through a door (18), through which the extraction of ashes can be carried out and the grate (6) can be removed in case of disassembly. Additionally, the door (18) may include a peephole (19) through which the presence of a flame is detected. A presence sensor (not shown in the figures) prevents ignition of the boiler with the door (18) open, in addition to starting the shutdown of the boiler in case said door (18) is opened.
  • both the hearth (8) and the combustion chamber (4) are coated with a refractory material, for example, concrete, to prevent thermal losses.
  • a refractory material for example, concrete
  • the hearth (8) in addition to the covering of refractory material, could be wrapped in a water jacket (19), which minimizes the thermal losses of the combustion exhaust gases to its He passed .
  • the home (8) constitutes a transition zone between the combustion zone and an exchange zone.
  • the home (8) has fluid communication with a
  • said exchanger (9) is of the pirotubular type comprising a plurality of parallel tubes (9.1) through which said combustion gases are transferred, while the water to be heated flows through the outside of said tubes (9.1).
  • said exchanger (9) can be placed in series with the water jacket (19) of the hearth (8).
  • an axis (9.2) with a plurality of turbulators (9.3) is arranged inside the tube (9.1) to optimize the heat transfer generating turbulences on the combustion exhaust gases. That is to say, the thermal exchange between said gases, which circulate inside the tubes (9.1), and the water, which circulates on the outside of said tubes (9.1), is maximized.
  • Turbulators (9.3) constitute shaped plates
  • the amount of air necessary to carry out the combustion of the solid fuel, that is to say the primary (5) and secondary (7) air flows, is supplied by an exhaust fan (15).
  • said extractor fan (15) is disposed at the outlet of the heat exchanger (9). Specifically, after the lambda probe (11) and before the connection to the chimney (not shown in the figures) of the boiler.
  • the boiler could have other safety devices, such as a thermostat (23) with manual reset and an additional exchanger (not shown in the figures).
  • the thermostat (23) is included in the interior of the exchanger (9), being activated when the maximum setpoint temperature (90 ° C) is exceeded.
  • the additional exchanger is coupled to the exchanger (9) and has a socket water input of the network commanded by a thermocontact (not seen in the figures) that is activated when a maximum temperature is exceeded, and an outlet directed to the drain.
  • This exchanger allows to dissipate the residual power of the boiler in case of electrical failure.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Abstract

La caldera comprende un depósito de combustible sólido, un dosificador y una cámara de combustión, la cámara de combustión posee una pared interna tronco- cónica soportada por la cara superior de una parrilla que es hueca y soporta al combustible sólido, e incluye orificios en su cara inferior a través de los cuales se introduce un flujo de aire secundario en la cámara de combustión, caracterizada porque la pared interna de dicha cámara y la cara superior de la parrilla conforman un volumen cónico de combustible con un área de reacción variable en función del flujo de aire primario introducido en la cámara de combustión, y la regulación del flujo de aire secundario que se aporta a través de la parrilla se hace en función de la cantidad de oxigeno existente en los gases de escape.

Description

CALDERA DE COMBUSTIBLE SOLIDO
CAMPO TECNICO DE LA INVENCION
La presente invención se engloba en el campo de las calderas que funcionan con combustibles sólidos, como por ejemplo, biomasa, carbón, madera, etc.
Dicha invención fundamentalmente propone una caldera que emplea la pared interna tronco-cónica de la cámara de combustión y la cara superior de la parrilla para conformar un volumen cónico de combustible sólido con un área de reacción del combustible que puede variar en función del flujo de aire primario que se introduce en dicha cámara de combustión.
Por otro lado, se logra la regulación del flujo de aire secundario, el cual se introduce en la cámara de combustión a través orificios practicados en la
parrilla, según la cantidad de oxigeno existente en los gases de escape de la combustión.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En referencia al estado de la técnica, debe mencionarse que se conocen y comercializan distintos tipos de calderas tanto de uso doméstico como
industrial .
Las calderas para quemar combustible sólido generalmente comprenden un silo o depósito de
combustible que en cuya parte inferior existe un
dosificador que hace llegar el combustible sólido a una cámara de combustión. En el fondo de la cámara de combustión hay una parrilla sobre la cual se quema el combustible sólido. Dicha parrilla también es capaz de retener y descargar las cenizas hacia un hogar ubicado en la parte inferior de la cámara de combustión.
Seguido al hogar, en comunicación fluida con éste, se incluye un intercambiador de calor. El gas de escape de la combustión generado pasa a través de dicho intercambiador transfiriendo calor al agua para su posterior empleo, por ejemplo, en sistemas de
calefacción, de agua caliente sanitaria, etc.
Para llevar a cabo la combustión del combustible sólido depositado sobre la parrilla es necesario
suministrar a dicha cámara de combustión cierta cantidad de aire.
La tecnología de combustión actualmente empleada en las calderas de combustibles sólidos incluye una fase de gasificación (combustión incompleta) del combustible dispuesto sobre la parrilla, empleando para ello un flujo de aire primario que se introduce por la parte superior de la cámara de combustión, es decir, por encima del combustible sólido depositado sobre la parrilla .
En una posterior fase de combustión total desarrollada sobre el hogar una vez que, a través de la parrilla, se aporta la cantidad de aire necesario para completar la combustión del gas generado en la anterior fase .
En algunas calderas, las parrillas que
intervienen en dicha fase de combustión total son huecas y poseen una pluralidad de orificios por donde se inyecta dicho flujo de aire secundario para completar la combustión del combustible. Ejemplos de este tipo de parrillas son las mostradas en los documentos de
patentes: WO 201227805, publicado el 8 de marzo de 2012; EP 2314916, publicado el 27 de abril de 2011; y GB
2159938, publicado el 11 de diciembre de 1985.
Sin embargo, estas soluciones conocidas no muestran que el flujo de aire secundario a inyectar pueda controlarse, garantizando la combustión completa del material de manera eficaz y eficiente.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
A la vista lo anteriormente enunciado, presente invención refiere a una caldera de
combustible sólido
La caldera comprende un depósito de combustible en cuya parte inferior está dispuesto un dosificador que conduce el combustible sólido hacia una cámara de combustión . Tanto el combustible sólido como un flujo de aire primario penetran por la parte superior de dicha cámara de combustión.
Por su parte, la cámara de combustión posee una pared interna tronco-cónica y está soportada por la cara superior de una parrilla. Dicha parrilla es hueca e incluye una pluralidad de orificios en su cara inferior a través de los cuales se introduce un flujo de aire secundario en la cámara de combustión. Asi mismo, la parrilla soporta al combustible sólido, quedando este dispuesto sobre un hogar que posee comunicación fluida con un intercambiador de calor. En dicho intercambiador es donde finalmente se aprovecha el contenido energético de los gases de escape de la combustión cediendo calor al agua, la cual será empleada en sistemas de calefacción, de agua caliente sanitaria, etc . La caldera se caracteriza porque la pared interna de la cámara de combustión y la cara superior de la parrilla conforman un volumen cónico de combustible sólido . La forma cónica del combustible sólido dispuesto entre la pared interna de la cámara de combustión y la cara superior de la parrilla hace que el área de
reacción del combustible sea variable, posicionándose a diferente altura, en función del flujo de aire primario que se introduce en dicha cámara de combustión.
Por otro lado, la regulación del flujo de aire secundario, aportado a través de los orificios de la parrilla para completar la combustión del combustible sólido, se hace en función de la cantidad de oxigeno existente en los gases de escape.
Condicionar la cantidad de flujo de aire secundario a la presencia de oxigeno en los gases de escape permite lograr la combustión completa del
combustible sólido de una manera eficaz y eficiente.
Es decir, de esta manera se inyectaría solo la cantidad exacta de aire secundario que se requiere en cada momento para lograr que el combustible combustione completamente .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.
La figura 1 representa una vista frontal en corte de la caldera.
La figura 2 representa una vista lateral en corte de la caldera.
La figura 3 representa un detalle aumentado en corte de la zona de combustión de la caldera de la figura 1.
La figura 4 representa una vista inferior en perspectiva de la parrilla incluida en la caldera de la figura 1.
La figura 5 representa una vista en perspectiva de los turbuladores incluidos en el intercambiador de calor de una variante de caldera de la figura 1.
EXPOSICIÓN DE TALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
La presente invención es una caldera de combustible sólido para ser empleada en sistemas calefacción, de agua caliente sanitaria, etc.
La alimentación del combustible sólido (3) a la caldera, por ejemplo, biomasa granulada en forma de pellets, parte de un silo o depósito de combustible (1) incluido en la propia caldera.
La carga de dicho depósito de combustible (1) puede realizarse de forma manual, a través del vaciado de sacos de combustible sólido (3), o de forma
automática, a través de la descarga del combustible proveniente de otro silo de mayores dimensiones mediante un sistema de sinfín o un sistema neumático (no visto en las figuras) .
Para detectar la necesidad de llenado del depósito de combustible (1), puede colocarse un sensor (no visto en las figuras) en su interior que dé
indicaciones visuales y/o sonoras cuando la cantidad de combustible sólido (3) disponible en dicho depósito es menor que un valor prefijado.
Como puede verse en las figuras 1 y 2, la dosificación del combustible sólido (3) hacia la cámara de combustión (4) se realiza mediante un dosificador (2), preferiblemente del tipo tornillo sinfín, accionado por un motorreductor (15) . De manera preferida, el dosificador (2) está provisto de un sistema cortallamas (14) para evitar el retroceso de la llama hacia el depósito de combustible (1) · Dicho sistema cortallamas (14) consta de una tajadera (14.1) accionada por un dispositivo (no
detallado en las figuras) con muelle de retorno mediante el cual se asegura que, en caso de fallo eléctrico, ésta se cierre. El cierre de la tajadera (14.1) se realiza en caso de apagado o de detección, mediante una sonda (no mostrada en las figuras), de temperatura elevada en el conducto de alimentación (16) .
El combustible sólido (3) penetra en dicha cámara de combustión (4) por su parte superior. De manera preferente, el aporte de combustible sólido (3) esta comandado por una sonda de infrarrojos (10) que detecta el nivel que posee la cara superior del
combustible sólido (3) dentro de la cámara de combustión (4) .
También un flujo de aire primario (5) penetra en dicha cámara de combustión (4) por su parte superior. Este flujo estará condicionado a la potencia de
generación requerida.
Por su parte, la cámara de combustión (4) posee una pared interna (4.1) tronco-cónica y está soportada por la cara superior (6.1) de una parrilla (6) .
El combustible sólido (3) aportado por la parte superior de la cámara de combustión (4) es retenido entre la pared interna (4.1) de la cámara de combustión (4) y la cara superior (6.1) de la parrilla (6), conformándose un volumen cónico de dicho combustible sólido ( 3 ) .
Dicha forma cónica del combustible sólido (3), conformada al disponerse entre la pared interna (4.1) de la cámara de combustión (4) y la cara superior (6.1) de la parrilla (6), hace que el área de reacción de dicho combustible sea variable, posicionándose a diferente altura, en función del flujo de aire primario (5) que se introduce en dicha cámara de combustión (4) . La cámara de combustión (4) puede disponer además de un conducto (17) a partir del cual se aporta una corriente de aire caliente sobre el combustible sólido (3), permitiendo su encendido inicial. Una vez encendido dicho combustible se automantiene .
La parrilla (6) soporta al combustible sólido (3), el cual queda dispuesto sobre un hogar (8) . De esta manera, la evacuación de las cenizas generadas se realiza hacia el hogar (8) .
Por otra parte, la parrilla (6) es hueca e incluye una pluralidad de orificios (6.3) en su cara inferior (6.2) a través de los cuales se introduce un flujo de aire secundario (7) para completar la
combustión del combustible sólido (3) .
La configuración estructural de la parrilla permite el correcto mezclado del flujo de aire
secundario (7) con el flujo de aire primario (5) .
Asi mismo, el aporte del flujo secundario de aire (7) por el interior de la parrilla (6) permite refrigerar la misma, disminuyendo sus exigencias de servicio, lo cual prolonga su vida útil.
Preferiblemente, véase la figura 4, la parrilla (6) comprende una pluralidad de barras (6.4) huecas dispuestas de forma paralela y con tal separación que permita evacuar las cenizas generadas hacia el hogar
La regulación del flujo de aire secundario que se aporta a través de los orificios (6.3) de la parrilla (6) se hace en función de la cantidad de oxigeno existente en los gases de escape.
Preferentemente, el flujo de aire secundario (7) es regulado por una sonda lambda (11) que mide la concentración de oxigeno en los gases de escape a la salida de la caldera.
Asi mismo, puede disponerse de una válvula mariposa (12), comandada por la sonda lambda (11), en la toma del aire secundario (13) para regular su flujo.
El hogar (8) constituye la zona sobre la que se genera la llama y se recogen las cenizas. El acceso al hogar (8) puede realizarse a través de una puerta (18), por donde puede llevarse a cabo la extracción de cenizas y extraerse la parrilla (6) en caso de desmontaje. Adicionalmente, la puerta (18) puede incluir una mirilla (19) a través de la cual se detecta la presencia de llama. Un sensor de presencia (no mostrado en las figuras) impide el encendido de la caldera con la puerta (18) abierta, además de iniciar el apagado de la caldera en caso de abrirse dicha puerta (18) .
Preferentemente, tanto el hogar (8) como la cámara de combustión (4) están recubiertos con un material refractario, por ejemplo, hormigón, para impedir las pérdidas térmicas.
El hogar (8), además del recubrimiento de material refractario, podría estar envuelto en una camisa de agua (19), lo cual minimiza las pérdidas térmicas de los gases de escape de la combustión a su paso .
El hogar (8) constituye una zona de transición entre la zona de combustión y una zona de intercambio. El hogar (8) posee comunicación fluida con un
intercambiador de calor (9), en donde es aprovechado el contenido energético de los gases de escape de la combustión . En este sentido, los gases de escape de la combustión generados entran por la zona inferior del intercambiador de calor (9) .
Preferiblemente, dicho intercambiador (9) es del tipo pirotubular comprendiendo una pluralidad de tubos (9.1) paralelos por donde trasiegan dichos gases de la combustión, mientras que el agua a calentar fluye por el exterior de dichos tubos (9.1) . En adición, dicho intercambiador (9) puede estar colocado en serie con la camisa de agua (19) del hogar (8) .
Preferentemente, en el interior de cada tubo (9.1) está dispuesto un eje (9.2) con una pluralidad de turbuladores (9.3) para optimizar la transferencia de calor generando turbulencias sobre los gases de escape de la combustión. Es decir, se maximiza el intercambio térmico entre dichos gases, que circulan por el interior de los tubos (9.1), y el agua, que circula por el exterior de dichos tubos (9.1) .
Como puede verse en la figura 5, los
turbuladores (9.3) constituyen chapas con forma
semicircular soldadas en parejas al eje (9.2) . Las parejas de turbuladores (9.3) se disponen equidistantes a lo largo del eje (9.2) enfrentadas de manera oblicua entre ellas. Su configuración geométrica no solo permite optimar la transferencia de calor sino que también facilita la limpieza interior de los tubos (9.1) . Por su parte, la cantidad de aire necesaria para llevar a cabo la combustión del combustible sólido, es decir los flujos de aire primario (5) y secundario (7), es suministrado por un ventilador extractor (15) . Preferiblemente, dicho ventilador extractor (15) está dispuesto a la salida del intercambiador de calor (9) . Específicamente, después de la sonda lambda (11) y antes de la conexión a la chimenea (no mostrada en las figuras) de la caldera.
Para facilitar el apagado de la caldera, pueden incluirse en las tomas de aire primario (20) y
secundario (13) sendas válvulas solenoides (21, 22) con muelle, las cuales se activan para arrancar la caldera y, en caso de apagado o situación de emergencia, se cierran por la acción del muelle cortando el aporte de aire a la combustión, y por tanto, facilitando el apagado de la caldera. A su vez, la caldera podría disponer de otros dispositivos de seguridad, como son, un termostato (23) con rearme manual y un intercambiador adicional (no mostrado en las figuras) . El termostato (23) es incluido en el interior del intercambiador (9), activándose al superar la temperatura máxima de consigna (90°C) .
Por su parte, el intercambiador adicional es acoplado al intercambiador (9) y posee una toma de entrada de agua de la red comandada por un termocontacto (no visto en las figuras) que se activa al superar una temperatura máxima, y una salida dirigida al desagüe. Dicho intercambiador permite disipar la potencia residual de la caldera en caso de fallo eléctrico.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Caldera de combustible sólido que comprende un depósito de combustible (1) en cuya parte inferior está dispuesto un dosificador (2) que conduce el combustible sólido (3) hacia una cámara de combustión (4), dicho combustible sólido (3) y un flujo de aire primario (5) penetran en dicha cámara de combustión (4) por su parte superior, la cámara de combustión (4) posee una pared interna (4.1) tronco-cónica y está soportada por la cara superior (6.1) de una parrilla (6), la parrilla (6) es hueca e incluye una pluralidad de orificios (6.3) en su cara inferior (6.2) a través de los cuales se introduce un flujo de aire secundario (7) en la cámara de
combustión (4), la parrilla (6) soporta al combustible sólido (3), el cual queda dispuesto sobre un hogar (8) que posee comunicación fluida con un intercambiador de calor (9), en donde es aprovechado el contenido
energético de los gases de escape de la combustión, caracterizada porque la pared interna (4.1) de la cámara de combustión (4) y la cara superior (6.1) de la
parrilla (6) conforman un volumen cónico de combustible sólido (3) con un área de reacción variable en función del flujo de aire primario (5) que se introduce en dicha cámara de combustión (4), y la regulación del flujo de aire secundario (7) que se aporta a través de los orificios (6.3) de la parrilla (6) se hace en función de la cantidad de oxigeno existente en los gases de escape.
2.- Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 1 en la que el aporte de combustible sólido (3) a la cámara de combustión (4) está comandado por una sonda de infrarrojos (10) que detecta el nivel que posee la cara superior del combustible sólido (3) dentro de la cámara de combustión (4) .
3. - Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 1 en la que el flujo de aire secundario (7) que atraviesa los orificios (6.3) de la parrilla (6) es regulado por una sonda lambda (11) que mide la concentración de oxigeno en los gases de escape.
4. - Caldera de combustible solido según la
reivindicación 3 en la que una válvula mariposa (12), comandada por la sonda lambda (11), está dispuesta en la entrada (13) del aire secundario para regular su fluj o .
5. - Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 5 en la que la parrilla (6) comprende una pluralidad de barras (6.4) huecas dispuestas de forma paralela y con tal separación que permita evacuar las cenizas generadas hacia el hogar (8) .
6.- Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 1 en la que el dosificador (2) de
combustible sólido (3) es del tipo tornillo sinfín.
7. - Caldera de combustible sólido según las
reivindicaciones 1 ó 6 en la que el dosificador (2) de combustible sólido (3) está provisto de un sistema cortallamas (14) .
8. - Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 1 en la que la cámara de combustión (4) y el hogar (8) están recubiertos con un material
refractario .
9.- Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 8 en la que el hogar (8) está envuelto en una camisa de agua (8.1) que minimiza las pérdidas térmicas de los gases de la combustión.
10. - Caldera de combustible sólido según las
reivindicaciones 1 y 9 en la que el intercambiador de calor (9) está colocado en serie con la camisa de agua (8.1) del hogar (8) .
11. - Caldera de combustible sólido según las
reivindicaciones 1 ó 10 en la que el intercambiador de calor (9) es del tipo pirotubular, comprendido por una pluralidad de tubos (9.1) por donde trasiegan los gases de la combustión.
12.- Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 11 en la que en el interior de cada tubo (9.1) está dispuesto un eje (9.2) con turbuladores (9.3) para optimizar la transferencia de calor.
13.- Caldera de combustible sólido según las
reivindicaciones 1 y 3 en la que a la salida del
intercambiador de calor (9), después de la sonda lambda (11), está dispuesto un ventilador extractor (15) que garantiza los flujos de aire primario (5) y secundario (7) para llevar a cabo la combustión del combustible sólido ( 3 ) .
14.- Caldera de combustible sólido según la
reivindicación 1 en la que el combustible sólido
empleado es biomasa.
PCT/ES2012/070645 2012-09-11 2012-09-11 Caldera de combustible solido WO2014041213A1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2012/070645 WO2014041213A1 (es) 2012-09-11 2012-09-11 Caldera de combustible solido
ES201590020A ES2540702B1 (es) 2012-09-11 2012-09-11 Caldera de combustible sólido

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2012/070645 WO2014041213A1 (es) 2012-09-11 2012-09-11 Caldera de combustible solido

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014041213A1 true WO2014041213A1 (es) 2014-03-20

Family

ID=50277666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2012/070645 WO2014041213A1 (es) 2012-09-11 2012-09-11 Caldera de combustible solido

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2540702B1 (es)
WO (1) WO2014041213A1 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107559814A (zh) * 2017-09-07 2018-01-09 杭州蓝禾新能源工程技术有限公司 燃木屑流化床的鼓泡及二次旋风燃烧技术

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190406740A (en) * 1904-03-19 1905-02-16 John Scott Improvements in Means for Regulating the Flow of Fluids through Tubes.
FR2290488A1 (fr) * 1974-11-08 1976-06-04 Cousin Georges Gazogene a charbon a combustion inversee
US4406611A (en) * 1980-05-22 1983-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a gasification burner/heating boiler installation
US4435149A (en) * 1981-12-07 1984-03-06 Barnes Engineering Company Method and apparatus for monitoring the burning efficiency of a furnace
JPS59107111A (ja) * 1982-12-09 1984-06-21 Ebara Corp ごみの流動床式焼却方法
JPS59195019A (ja) * 1983-04-21 1984-11-06 Ebara Corp 流動床燃焼炉
FR2549939A1 (fr) * 1983-07-27 1985-02-01 Poncet Entreprise Construction Chaudiere a chargement automatique pour combustibles a base de bois fragmente
ES285736U (es) * 1984-03-30 1985-11-01 Viessmann Hans Hogar para un gasificador de combustible solido
GB2159938A (en) * 1984-05-29 1985-12-11 Doulton Ind Products Ltd Apparatus for burning waste material
US4836115A (en) * 1988-06-23 1989-06-06 Macarthur Charles E Vertical furnace
GB2279446A (en) * 1993-06-17 1995-01-04 Andrew John Robertson Oil-fired boiler
US20070012229A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-18 Jc Enviro Enterprises Corp. Method and apparatus for generating combustible synthesis gas
US20070251436A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Harris Beausoleil Apparatus and method for conversion of animal litter biomass into useful energy
JP2010078269A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Topre Corp ペレット燃焼装置

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190406740A (en) * 1904-03-19 1905-02-16 John Scott Improvements in Means for Regulating the Flow of Fluids through Tubes.
FR2290488A1 (fr) * 1974-11-08 1976-06-04 Cousin Georges Gazogene a charbon a combustion inversee
US4406611A (en) * 1980-05-22 1983-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Method for operating a gasification burner/heating boiler installation
US4435149A (en) * 1981-12-07 1984-03-06 Barnes Engineering Company Method and apparatus for monitoring the burning efficiency of a furnace
JPS59107111A (ja) * 1982-12-09 1984-06-21 Ebara Corp ごみの流動床式焼却方法
JPS59195019A (ja) * 1983-04-21 1984-11-06 Ebara Corp 流動床燃焼炉
FR2549939A1 (fr) * 1983-07-27 1985-02-01 Poncet Entreprise Construction Chaudiere a chargement automatique pour combustibles a base de bois fragmente
ES285736U (es) * 1984-03-30 1985-11-01 Viessmann Hans Hogar para un gasificador de combustible solido
GB2159938A (en) * 1984-05-29 1985-12-11 Doulton Ind Products Ltd Apparatus for burning waste material
US4836115A (en) * 1988-06-23 1989-06-06 Macarthur Charles E Vertical furnace
GB2279446A (en) * 1993-06-17 1995-01-04 Andrew John Robertson Oil-fired boiler
US20070012229A1 (en) * 2005-07-15 2007-01-18 Jc Enviro Enterprises Corp. Method and apparatus for generating combustible synthesis gas
US20070251436A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-01 Harris Beausoleil Apparatus and method for conversion of animal litter biomass into useful energy
JP2010078269A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Topre Corp ペレット燃焼装置

Also Published As

Publication number Publication date
ES2540702B1 (es) 2016-05-12
ES2540702A1 (es) 2015-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5723974B2 (ja) 薪ボイラー
ES2271982T3 (es) Estufa de pastillas de tiro natural.
US20090183693A1 (en) High efficiency wood or biomass boiler
PL224288B1 (pl) Kocioł centralnego ogrzewania
KR101134044B1 (ko) 장작 및 펠렛 겸용 난로
ES2539246B1 (es) Caldera vertical de combustible solido
KR20100137897A (ko) 연기 발생이 없는 화목 연소장치
ES2540702B1 (es) Caldera de combustible sólido
ES2977264T3 (es) Dispositivo de calefacción con eficiencia mejorada
JP3155768U (ja) 温風暖房装置
KR101852908B1 (ko) 이동식 화격자가 구비된 펠릿보일러
KR101535772B1 (ko) 펠릿을 이용한 스팀보일러시스템
KR200466626Y1 (ko) 펠릿형 난방장치
JP2015183997A (ja) 燃焼装置およびこれを用いた熱供給システム
JP2018059642A (ja) 燃焼装置およびこれを用いた熱供給システム
CN201514032U (zh) 一种燃用生物质秸秆成型燃料的常压热水锅炉
CN105570934A (zh) 一种高热效率燃木粒壁炉的供燃料的方法
RU2452905C2 (ru) Котел водогрейный и способ его работы
CN104329659A (zh) 超导气化三折射火管节能炉
RU181483U1 (ru) Отопительный водогрейный котел
KR200465794Y1 (ko) 펠릿형 난방장치
RU121041U1 (ru) Котел отопительный
CN219063528U (zh) 一种智能炊事采暖炉
KR101380157B1 (ko) 배기폐쇄 안전장치 구조를 가지는 펠릿 보일러
JP5467390B2 (ja) 粒状燃料の燃焼温風発生器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12884506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P201590020

Country of ref document: ES

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12884506

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1