WO2014064300A1 - Caldera vertical de combustible sólido - Google Patents

Caldera vertical de combustible sólido Download PDF

Info

Publication number
WO2014064300A1
WO2014064300A1 PCT/ES2012/070739 ES2012070739W WO2014064300A1 WO 2014064300 A1 WO2014064300 A1 WO 2014064300A1 ES 2012070739 W ES2012070739 W ES 2012070739W WO 2014064300 A1 WO2014064300 A1 WO 2014064300A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solid fuel
home
section
boiler according
fuel boiler
Prior art date
Application number
PCT/ES2012/070739
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
José Ignacio DOMÍNGUEZ CARRERO
David FERNÁNDEZ MERINO
Alejandro IZQUIERDO DE FRANCISCO
Andrés MELGAR BACHILLER
Alfonso HORNILLO GÜEMES
Original Assignee
Fundación 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 Fundación Cidaut filed Critical Fundación Cidaut
Priority to PCT/ES2012/070739 priority Critical patent/WO2014064300A1/es
Priority to ES201590025A priority patent/ES2539246B1/es
Publication of WO2014064300A1 publication Critical patent/WO2014064300A1/es

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B10/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers
    • F23B10/02Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers including separate secondary combustion chambers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B50/00Combustion 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
    • F23B50/12Combustion 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 being fed to the combustion zone by free fall or by sliding along inclined surfaces, e.g. from a conveyor terminating above the fuel bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B60/00Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving
    • F23B60/02Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving with combustion air supplied through a grate
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/06Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15Details of feeding means
    • C10J2200/156Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916Biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0956Air or oxygen enriched air

Definitions

  • the present invention is encompassed in the field of vertical boilers, that is, with the home
  • solid fuels such as biomass, coal, wood, etc.
  • Said invention essentially proposes a boiler comprising a home divided in two
  • Boilers for burning solid fuel generally comprise a dispenser that delivers solid fuel to a home or combustion chamber
  • a grill on the which burns solid fuel. Said grill is also capable of retaining and unloading the ashes towards an ashtray located below it.
  • the combustion exhaust gas generated in the home passes through a heat exchanger transferring said heat to the water for later use, for example, in heating systems, domestic hot water, etc.
  • the combustion technology currently used in solid fuel boilers includes a gasification (incomplete combustion) phase of the fuel arranged on the grill, using a primary air flow that penetrates the bottom of the home, in the opposite direction to the introduction of the solid fuel, passing through the bed of said solid fuel deposited on the grill. Subsequently, a complete or total combustion phase is carried out, where a second quantity of the air necessary to complete the combustion of the gas generated in the previous phase is provided.
  • the boiler comprises a home made up of a or more vertical parts, which are conformed with cross sections with certain and different geometry to achieve the ascent of combustion gases at a certain speed that guarantees that said gases remain inside the home until their complete combustion has been achieved.
  • the home is arranged inside a chamber through which air circulates for the
  • the present solution has the disadvantage that the secondary air flow is not injected in such a way that it creates a turbulence that facilitates it to mix completely with the gases, with a view to achieving the complete combustion of said gases. Nor does this solution show that said secondary air flow can be controlled, guaranteeing the complete combustion of the material effectively and efficiently.
  • the present invention relates to a vertical solid fuel boiler.
  • the boiler comprises a home in which the solid fuel is introduced in the opposite direction to an upward primary air flow. This allows a uniform solid fuel bed to be configured, while accelerating its reaction process.
  • the primary air flow once introduced into the home through its lower part, crosses a
  • the grill arranged at the lower end of the home.
  • the grill supports the bed of solid fuel on an ashtray where the ashes produced by the combustion of the solid fuel are going to stop, while the gases generated ascend through the home and reach their complete combustion when mixed with a secondary air flow that It is introduced into the home.
  • the upper end of the home has fluid communication with a heat exchanger system, where the content is used
  • the home is divided into two sections. A lower section, where partial combustion of the solid fuel is achieved, and an upper section, where, thanks to the introduction of the secondary air flow, the combustion of the gases generated in the lower section is completed.
  • the lower section of the home starts from the upper face of the grill increasing its cross section in the form of a first inverted cone, followed by a first straight section, whose diameter is equal to the larger diameter of the first inverted cone, and terminated in a conical section .
  • the upper section starts from a second inverted cone with a smaller diameter equal to or smaller than the smaller diameter of the conical section of the lower section, followed by a second straight section, whose diameter is equal to the larger diameter of the second inverted cone
  • This novel structural configuration of the home allows solid fuel to accumulate in its lower section by copying the geometry of the inner wall of the first inverted cone, allowing the position of the flame front to be regulated, that is, the combustion reaction area is positioned at different height, depending on the power required to the boiler.
  • the narrowing arranged between both sections of the home allows to increase the speed of the current of the gases generated in the lower section. In this way, when the collision occurs between said gas stream and the secondary air flow, it generates a turbulence that facilitates the mixing of both fluids, the combustion of the gases in the upper section of the home being completed, before be dragged into the system
  • Another advantage is that the home and the heat exchanger system have been arranged in separate modules, facilitating the work of accessing the equipment to the boiler rooms, as well as, achieving the
  • Figure 1 represents a top view of the vertical solid fuel boiler.
  • Figure 2 represents a front view in section AA of Figure 1, showing the home and the ashtray.
  • Figure 3 represents a side view in section BB of Figure 1, showing the home in fluid communication with the heat exchanger system.
  • Figure 4 represents a rear view in section CC of Figure 1, showing the heat exchanger system, specifically, the
  • the present invention is a solid fuel vertical boiler for use in heating systems, domestic hot water, etc.
  • the boiler comprises a home (1) whose upper end has fluid communication with a heat exchanger system (6), where the content is used
  • the solid fuel feed (2) to the boiler for example, pelletized granulated biomass, part of a fuel tank (16) included in the boiler itself.
  • the loading of said fuel tank (16) can be done manually, by emptying solid fuel bags (2), or by
  • a sensor (not seen in the figures) can be placed inside it that gives
  • the solid fuel (2) is introduced into the home (1) in the opposite direction to an upward primary air flow (3) that enters said home (1) from its bottom.
  • the primary air flow (3) is driven by the fan (17) arranged below the home (1).
  • the solid fuel bed (2) supported by a grill (4) is formed, which is arranged at the lower end of the home (1).
  • the grill (4) is crossed by the primary air flow (3).
  • the primary air flow (3) may be comprised of recirculated combustion gases from the bypass (13) disposed in the outlet duct (20) of the exhaust gases, or a mixture of air and recirculated combustion gases.
  • the grill (4) is arranged on an ashtray (5), the ash produced by the combustion of solid fuel (2) will stop, while the combustion gases rise through the home (1).
  • the grill (4) develops a circular movement, which allows to avoid the accumulation of ashes on it, at the same time as
  • an endless screw (10) be arranged under the grill (4) that allows the ash to be evacuated to the ashtray (5).
  • the lower section (1.1) of the home (1) starts from the upper face of the grill (4) increasing its cross section in the form of a first inverted cone (1.1.1).
  • the solid fuel bed (2) is formed in the limited space between the face
  • combustion can be positioned at a different height depending on the power generated, the latter
  • a first straight section (1.1.2) is arranged whose diameter is equal to the largest diameter of the first inverted cone
  • Said first straight section (1.1.2) helps to homogeneously shape the solid fuel bed (2), hence the need for the solid fuel supply (2) to be made as centered as possible in the home (1) .
  • the lower section (1.1) of the home (1) ends in a conical section (1.1.3) arranged after said first straight section (1.1.2).
  • the entry of solid fuel (2) into the home (1) is carried out through a dispenser (11) arranged in fluid communication with the conical section (1.1.3) of the lower section (1.1).
  • the dispenser (11) be provided with a rotary valve (12) of the honeycomb type.
  • a narrowing is arranged in the form of a third straight section (1.3), whose diameter is equal to or smaller than the smaller diameter of the conical section (1.1.3) of the lower section (1.1).
  • the secondary air flow (7) is provided through said third straight section (1.3).
  • a volute-shaped carving (not shown in the figures) be arranged on the inner wall of the third straight section (1.3) which accelerates and favors the mixing between the gases generated in the lower section (1.1) and air flow
  • the secondary air flow (7) is regulated according to the amount of oxygen
  • a lambda probe (8) can be used, arranged next to the exhaust duct (20) of the exhaust gases, which measures the oxygen concentration and acts on the speed of a fan (9) that injects the flow of secondary air (7) in the home (1).
  • the upper section (1.2) of the home (1) part of a second inverted cone (1.2.1) with a smaller diameter equal to or smaller than the smaller diameter of the conical section (1.1.3) of the lower section ( 1.1), followed by a second straight section (1.2.2), whose diameter is equal to the larger diameter of the second inverted cone (1.2.1).
  • the geometry and volume of the upper section (1.2) of the home (1) guarantees the complete mixing of the gases generated in the lower section (1.1) with the secondary air flow (7), achieving total combustion of the generated gases in said lower section (1.1), before exiting the heat exchanger system (6).
  • the lower section (1.1), the upper section (1.2) and the third straight section (1.3) of the home (1) are coated with a refractory material (19).
  • the refractory material (19) used, especially in the upper section (1.2) of the home (1), must allow maintaining a high temperature inside the home (1) to achieve the complete elimination of the particles dragged during the combustion carried out in the lower section (1.1) of the home (1).
  • the lower section (1.1), the upper section (1.2) and the third straight section (1.3) of the home (1) be wrapped in a water jacket (14) that minimizes the thermal losses of the combustion gases.
  • the system Heat exchanger (6) comprises, arranged in series, a cascade heat exchanger (6.1) followed by a tubular heat exchanger (6.2).
  • the cascade heat exchanger (6.1) collects a high percentage of the power and limits the entrainment of particles, contained in the combustion gases, towards the tubular exchanger (6.2).
  • the geometry of the cascade heat exchanger (6.1) helps these particles collide against the walls of the exchanger and decant into an ashtray (6.1.1), arranged in its lower part.
  • the ashtray (6.1.1) of the cascade heat exchanger (6.1) is covered by a water jacket (6.1.2).
  • tubular heat exchanger (6.2) As for the tubular heat exchanger (6.2), it has three smoke passages to maximize its heat transfer performance, in addition to an automatic cleaning system (18).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Abstract

La presente invención consiste en una caldera vertical que funciona con combustibles sólidos, como por ejemplo, biomasa, carbón, madera, etc. La caldera comprende un hogar dividido en dos secciones. Una sección inferior, en donde se consigue una combustión parcial del combustible sólido, y una sección superior, en donde,gracias a la introducción de un flujo de aire secundario, se completa la combustión de los gases generados en la sección inferior. Entre ambas secciones del hogar está dispuesto un estrechamiento que permite aumentar la velocidad de los gases de la combustión parcial para su mezclado con el flujo de aire secundario para completar la combustión.

Description

CALDERA VERTICAL DE COMBUSTIBLE SOLIDO
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se engloba en el campo de las calderas verticales, es decir, con el hogar
dispuesto en posición vertical, que funcionan con combustibles sólidos, como por ejemplo, biomasa, carbón, madera, etc.
Dicha invención fundamentalmente propone una caldera que comprende un hogar dividido en dos
secciones. Una sección inferior, en donde se consigue una combustión parcial del combustible sólido, y una sección superior, en donde se completa la combustión de los gases generados en la sección inferior.
Entre ambas secciones del hogar está dispuesto un estrechamiento que permite aumentar la velocidad de los gases de la combustión parcial antes de su mezclado con el flujo de aire secundario para completar 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 dosificador que hace llegar el combustible sólido a un hogar o cámara de combustión
En el fondo del hogar hay una parrilla sobre la cual se quema el combustible sólido. Dicha parrilla también es capaz de retener y descargar las cenizas hacia un cenicero ubicado debajo de la misma. El gas de escape de la combustión generado en el hogar pasa a través de un intercambiador de calor transfiriendo dicho 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 penetra por la parte inferior del hogar, en dirección contraria a la introducción del combustible sólido, pasando a través del lecho de dicho combustible sólido depositado sobre la parrilla. Posteriormente, se lleva a cabo una fase de combustión completa o total, en donde se aporta una segunda cantidad del aire necesario para completar la combustión del gas generado en la anterior fase. Por ejemplo, en el documento de patente EP
2083215, publicado el 29 de julio de 2009, muestra una caldera doméstica vertical alimentada por combustible de biomasa granular, tal como, pellets. La caldera comprende un hogar conformado por una o más partes verticales, las cuales son conformadas con secciones transversales con determinada y diferente geometría para lograr el ascenso de los gases de la combustión a una determinada velocidad que garantice que dichos gases permanezcan dentro del hogar hasta que se haya logrado su combustión completa.
El hogar se encuentra dispuesto en el interior de una cámara por donde circula el aire para la
combustión, el cual llega al hogar pasando a través de la parrilla, y especialmente, a través de unos orificios cónicos practicados en la pared del hogar.
La presente solución tiene la desventaja de que el flujo de aire secundario no es inyectado de tal forma que cree una turbulencia que le facilite mezclarse completamente con los gases, con vistas a lograr la combustión completa de dichos gases. Tampoco esta solución muestra que dicho flujo de aire secundario pueda ser controlado, garantizando la combustión completa del material de manera eficaz y eficiente . DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a una caldera vertical de combustible sólido.
La caldera comprende un hogar en el que se introduce el combustible sólido en dirección contraria a un flujo de aire primario ascendente. Esto permite configurar un lecho de combustible sólido uniforme, a la vez que se acelera su proceso de reacción. El flujo de aire primario, una vez introducido en el hogar por su parte inferior, atraviesa una
parrilla dispuesta en el extremo inferior del hogar. La parrilla soporta al lecho de combustible sólido sobre un cenicero a donde van a parar las cenizas producidas por la combustión del combustible sólido, mientras que los gases generados ascienden a través del hogar y alcanzan su combustión completa al mezclarse con un flujo de aire secundario que se introduce en el hogar.
Por otra parte, el extremo superior del hogar posee comunicación fluida con un sistema intercambiador de calor, en donde es aprovechado el contenido
energético de los gases de escape de la combustión.
El hogar esta dividido en dos secciones. Una sección inferior, en donde se consigue una combustión parcial del combustible sólido, y una sección superior, en donde, gracias a la introducción del flujo de aire secundario, se completa la combustión de los gases generados en la sección inferior.
La sección inferior del hogar parte desde la cara superior de la parrilla aumentando su sección transversal en forma de un primer cono invertido, seguido de un primer tramo recto, cuyo diámetro es igual al diámetro mayor del primer cono invertido, y terminado en un tramo cónico.
En cambio, la sección superior parte de un segundo cono invertido con un diámetro menor igual o menor que el diámetro menor del tramo cónico de la sección inferior, seguido de un segundo tramo recto, cuyo diámetro es igual al diámetro mayor del segundo cono invertido.
Entre la sección inferior y la sección superior del hogar está dispuesto un estrechamiento en forma de un tercer tramo recto, cuyo diámetro es igual o menor que el diámetro menor del tramo cónico de la sección inferior .
Esta novedosa configuración estructural del hogar logra que en su sección inferior se acumule el combustible sólido copiando la geometría de la pared interior del primer cono invertido, permitiendo regular la posición del frente de llama, es decir, el área de reacción de combustión se posiciona a diferente altura, en función de la potencia requerida a la caldera.
Así mismo, el estrechamiento dispuesto entre ambas secciones del hogar, permite aumentar la velocidad de la corriente de los gases generados en la sección inferior. De esta manera, cuando se produzca el choque entre dicha corriente de gases y el flujo de aire secundario, genera una turbulencia tal que facilita el mezclado de ambos fluidos, llegando a completarse la combustión de los gases en la sección superior del hogar, antes de ser arrastrados al sistema
intercambiador de calor.
Otra ventaja es que el hogar y el sistema intercambiador de calor se han dispuestos en módulos aparte, facilitando las labores de acceso del equipo a las salas de calderas, así como, lográndose la
compactación de la caldera, disminuyendo sus dimensiones y posibilitando su montaje modular. 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 superior de la caldera vertical de combustible sólido.
La figura 2 representa una vista frontal en corte AA de la figura 1, en donde se muestra el hogar y el cenicero.
La figura 3 representa una vista lateral en corte BB de la figura 1, en donde se muestra el hogar en comunicación fluida con el sistema intercambiador de calor .
La figura 4 representa una vista posterior en corte CC de la figura 1, en donde se muestra el sistema intercambiador de calor, específicamente, el
intercambiador de calor tubular.
EXPOSICIÓN DE TALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA
INVENCION
La presente invención es una caldera vertical combustible sólido para ser empleada en sistemas de calefacción, de agua caliente sanitaria, etc. Como se aprecia en la figura 1, la caldera comprende un hogar (1) cuyo extremo superior posee comunicación fluida con un sistema intercambiador de calor (6), en donde es aprovechado el contenido
energético de los gases de escape de la combustión para su empleo en los sistemas antes descritos. Como muestra la figura 2, la alimentación del combustible sólido (2) a la caldera, por ejemplo, biomasa granulada en forma de pellets, parte de un depósito de combustible (16) incluido en la propia caldera .
La carga de dicho depósito de combustible (16) puede realizarse de forma manual, a través del vaciado de sacos de combustible sólido (2), o de forma
automática, a través de la descarga del combustible proveniente de otro depósito 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 (16), 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 (2) disponible en dicho depósito es menor que un valor prefijado.
El combustible sólido (2) se introduce en el hogar (1) en dirección contraria a un flujo de aire primario (3) ascendente que penetra en dicho hogar (1) por su parte inferior. El flujo de aire primario (3) es impulsado por el ventilador (17) dispuesto debajo del hogar ( 1 ) . Como puede verse en las figuras 2 y 3, el hogar
(1) esta divido en dos secciones (1.1, 1.2) . Una sección inferior (1.1), en donde se consigue una combustión parcial del combustible sólido (2), y una sección superior (1.2), en donde, por la introducción de un flujo de aire secundario (7), se completa la combustión de los gases generados en la sección inferior (1.1) .
En la sección inferior (1.1) es donde se forma el lecho de combustible sólido (2) soportado por una parrilla (4), la cual está dispuesta en el extremo inferior del hogar (1) . La parrilla (4) es atravesada por el flujo de aire primario (3) .
En otros ejemplos de realización, el flujo de aire primario (3) puede estar comprendido por gases de combustión recirculados procedentes de la derivación (13) dispuesta en el conducto de salida (20) de los gases de escape, o por una mezcla de aire y gases de combustión recirculados.
La parrilla (4) queda dispuesta sobre un cenicero (5), a este último van a parar las cenizas producidas por la combustión del combustible sólido (2), mientras que los gases productos de la combustión ascienden a través del hogar (1) .
En tal sentido, sobre la parrilla (4) se retiene el combustible sólido (2) hasta su conversión en
cenizas, impidiéndose disminuir el rendimiento de la caldera por pérdida de combustible sólido (2) .
Preferiblemente, la parrilla (4) desarrolla un movimiento circular, que permite evitar la acumulación de cenizas sobre la misma, al mismo tiempo que
homogeniza el lecho de combustible sólido (2) .
Asi mismo, se prefiere que debajo de la parrilla (4) este dispuesto un tornillo sinfín (10) que permite la evacuación de las cenizas hacia el cenicero (5) . La sección inferior (1.1) del hogar (1) parte desde la cara superior de la parrilla (4) aumentando su sección transversal en forma de un primer cono invertido (1.1.1) .
Precisamente, el lecho de combustible sólido (2) se conforma en el espacio limitado entre la cara
superior de la parrilla (4) y dicho primer cono
invertido (1.1.1) de la sección inferior (1.1) del hogar (1), lo que permite que el área de reacción de
combustión pueda ser posicionada a diferente altura en función de la potencia generada, esta última
condicionada por el flujo primario de aire (3) que atraviesa dicho lecho de combustible.
Seguido del primer cono invertido (1.1.1) se dispone un primer tramo recto (1.1.2) cuyo diámetro es igual al diámetro mayor del primer cono invertido
(1.1.1) .
Dicho primer tramo recto (1.1.2) ayuda a conformar de manera homogénea el lecho de combustible sólido (2), de ahí la necesidad de que el aporte de combustible sólido (2) se realice lo más centrado posible en el hogar (1) .
La sección inferior (1.1) del hogar (1) termina en un tramo cónico (1.1.3) dispuesto a continuación de dicho primer tramo recto (1.1.2) .
Preferentemente, la entrada del combustible sólido (2) en el hogar (1) se realiza a través de un dosificador (11) dispuesto en comunicación fluida con el tramo cónico (1.1.3) de la sección inferior (1.1) . Debido a que la caldera trabaja en depresión e interesa que el flujo de aire primario (3) pase a través del lecho de combustible sólido (2), la entrada de combustible sólido (2) debe ser sellada al paso de dicho flujo de aire. Para ello, se prefiere que el dosificador (11) esté provisto de una válvula rotativa (12) del tipo alveolar .
Siguiendo al tramo cónico (1.1.3), es decir, entre la sección inferior (1.1) y la sección superior
(1.2) del hogar (1), está dispuesto un estrechamiento en forma de un tercer tramo recto (1.3), cuyo diámetro es igual o menor que el diámetro menor del tramo cónico (1.1.3) de la sección inferior (1.1) .
Preferentemente, el flujo de aire secundario (7) se aporta a través de dicho tercer tramo recto (1.3) .
Asi mismo, se prefiere que en la pared interior del tercer tramo recto (1.3) esté dispuesto un labrado en forma de voluta (no mostrado en las figuras) que acelera y favorece la mezcla entre los gases generados en la sección inferior (1.1) y el flujo de aire
secundario (7), al crear turbulencia entre ambos fluidos mediante un movimiento en espiral.
Preferentemente, el flujo de aire secundario (7) es regulado en función de la cantidad de oxigeno
existente en los gases de escape. Para ello, puede ser empleada una sonda lambda (8), dispuesta próxima al conducto de salida (20) de los gases de escape, que mide la concentración de oxigeno y actúa sobre la velocidad de un ventilador (9) que inyecta el flujo de aire secundario (7) en el hogar (1) . Por su parte, la sección superior (1.2) del hogar (1) parte de un segundo cono invertido (1.2.1) con un diámetro menor igual o menor que el diámetro menor del tramo cónico (1.1.3) de la sección inferior (1.1), seguido de un segundo tramo recto (1.2.2), cuyo diámetro es igual al diámetro mayor del segundo cono invertido (1.2.1) .
La geometría y volumen de la sección superior (1.2) del hogar (1), garantiza el mezclado completo de los gases generados en la sección inferior (1.1) con el flujo de aire secundario (7), lográndose una combustión total de los gases generados en dicha sección inferior (1.1), antes de salir al sistema intercambiador de calor (6) .
Preferiblemente, la sección inferior (1.1), la sección superior (1.2) y el tercer tramo recto (1.3) del hogar (1) están recubiertos con un material refractario (19) .
El material refractario (19) empleado, sobre todo en la sección superior (1.2) del hogar (1), debe permitir mantener una temperatura elevada dentro del hogar (1) para lograr la completa eliminación de las partículas arrastradas durante la combustión llevada cabo en la sección inferior (1.1) del hogar (1) .
De igual manera, se prefiere que la sección inferior (1.1), la sección superior (1.2) y el tercer tramo recto (1.3) del hogar (1) estén envueltos en una camisa de agua (14) que minimiza las pérdidas térmicas de los gases de la combustión.
Por su parte, preferentemente, el sistema intercambiador de calor (6) comprende, dispuestos en serie, un intercambiador de calor en cascada (6.1) seguido de un intercambiador de calor tubular (6.2) .
El intercambiador de calor en cascada (6.1) recoge un porcentaje elevado de la potencia y limita el arrastre de partículas, contenidas en los gases de la combustión, hacia el intercambiador tubular (6.2) . La geometría del intercambiador de calor en cascada (6.1) ayuda a que dichas partículas vayan chocando contra las paredes del intercambiador y decanten hacia un cenicero (6.1.1), dispuesto en su parte inferior.
Preferiblemente, el cenicero (6.1.1) del intercambiador de calor en cascada (6.1) está cubierto por una camisa de agua (6.1.2) .
Las camisas de agua, tanto alrededor de los componentes del hogar (1) como del cenicero (6.1.1) del intercambiador de calor en cascada (6.1), permiten evitar las pérdidas por radiación de dichos elementos y actuar como sistemas de inercia.
En cuanto al intercambiador de calor tubular (6.2), tiene tres pasos de humos para maximizar su rendimiento de transferencia de calor, además de un sistema de limpieza automático (18) .
Preferentemente, a la salida del intercambiador de calor tubular (6.2), después de la sonda lambda (8), está dispuesto al menos un ventilador extractor (15) que garantiza la circulación de los gases de la combustión a través del hogar (1) y el sistema intercambiador de calor ( 6 ) .

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Caldera vertical de combustible sólido que comprende un hogar (1), en el que se introduce el combustible sólido (2) en dirección contraria a un flujo de aire primario (3) ascendente que penetra en dicho hogar (1) por su parte inferior, dicho flujo de aire primario (3) atraviesa una parrilla (4) dispuesta en el extremo inferior del hogar (1), la parrilla (4) soporta un lecho de combustible sólido (2) sobre un cenicero
(5), los gases de la combustión del combustible sólido (2) ascienden a través del hogar (1) y se mezclan con un flujo de aire secundario (7) que se introduce en el hogar (1), el extremo superior del hogar (1) posee comunicación fluida con un sistema intercambiador de calor (6), en donde es aprovechado el contenido
energético de los gases de escape de la combustión, caracterizada porque el hogar (1) está dividido en dos secciones, una sección inferior (1.1), en donde se consigue una combustión parcial del combustible sólido (2), y una sección superior (1.2), en donde se completa la combustión de los gases generados en la sección inferior (1.1) ; dicha sección inferior (1.1) parte desde la cara superior de la parrilla (4) aumentando su sección transversal en forma de un primer cono invertido (1.1.1), seguido de un primer tramo recto (1.1.2) cuyo diámetro es igual al diámetro mayor del primer cono invertido (1.1.1), y terminado en un tramo cónico
(1.1.3) ; la sección superior (1.2) parte de un segundo cono invertido (1.2.1) con un diámetro menor igual o menor que el diámetro menor del tramo cónico (1.1.3) de la sección inferior (1.1), seguido de un segundo tramo recto (1.2.2), cuyo diámetro es igual al diámetro mayor del segundo cono invertido (1.2.1) ; entre la sección inferior (1.1) y la sección superior (1.2) del hogar (1) está dispuesto un estrechamiento en forma de un tercer tramo recto (1.3), cuyo diámetro es igual o menor que el diámetro menor del tramo cónico (1.1.3) de la sección inferior (1.1) .
2.- Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 1 en la que el flujo de aire secundario (7) se aporta a través del tercer tramo recto (1.3) .
3.- Caldera vertical de combustible sólido según las reivindicación 2 en la que en la pared interior del tercer tramo recto (1.3) está dispuesto un labrado en forma de voluta que acelera y favorece la mezcla entre los gases generados en la sección inferior (1.1) y el flujo de aire secundario (7), mediante un movimiento en espiral .
4.- Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 2 en la que el flujo de aire secundario (7) es regulado por una sonda lambda (8), que actúa sobre la velocidad de un ventilador (9) que inyecta el flujo de aire secundario (7) en el hogar (1), según la concentración de oxigeno medida en los gases de escape.
5.- Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 1 en la que la parrilla (4) desarrolla un movimiento circular, que permite evitar la acumulación de cenizas sobre la misma, asi como homogeneizar el lecho .
6.- Caldera vertical de combustible sólido según las reivindicaciones 1 ó 5 en la que debajo de la parrilla (4) está dispuesto un tornillo sinfín (10) que permite la evacuación de las cenizas hacia el cenicero (5) .
7. - Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 1 en la que el combustible sólido (2) se introduce en el hogar (1) a través de un dosificador (11) dispuesto en comunicación fluida con el tramo cónico (1.1.3) de la sección inferior (1.1) .
8. - Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 7 en la que el dosificador (11) está provisto de una válvula rotativa (12) .
9. - Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 1 en la que la sección inferior (1.1), la sección superior (1.2) y el tercer tramo recto (1.3) del hogar (1) están recubiertos con un material refractario (19) .
10. - Caldera vertical de combustible sólido según las reivindicaciones 1 ó 9 en la que la sección inferior (1.1), la sección superior (1.2) y el tercer tramo recto (1.3) del hogar (1) están envueltos en una camisa de agua (14) que minimiza las pérdidas térmicas de los gases de la combustión.
11. - Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 1 en la que el sistema intercambiador de calor (6) comprende, dispuestos en serie, un
intercambiador de calor en cascada (6.1) seguido de un intercambiador de calor tubular (6.2) .
12.- Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 11 en la que el intercambiador de calor en cascada (6.1) incluye en su parte inferior un
cenicero (6.1.1), en donde decantan las partículas arrastradas en los gases de la combustión.
13. - Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 12 en la que el cenicero (6.1.1) del intercambiador de calor en cascada (6.1) está cubierto por una camisa de agua (6.1.2) .
14. - Caldera vertical de combustible sólido según las reivindicaciones 4 y 11 en la que a la salida del intercambiador de calor tubular (6.2), después de la sonda lambda (8), está dispuesto al menos un ventilador extractor (15) que garantiza la circulación de los gases de la combustión a través del hogar (1) y el sistema intercambiador de calor (6) .
15.- Caldera vertical de combustible sólido según la reivindicación 1 en la que el combustible sólido (2) empleado es biomasa.
PCT/ES2012/070739 2012-10-23 2012-10-23 Caldera vertical de combustible sólido WO2014064300A1 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2012/070739 WO2014064300A1 (es) 2012-10-23 2012-10-23 Caldera vertical de combustible sólido
ES201590025A ES2539246B1 (es) 2012-10-23 2012-10-23 Caldera vertical de combustible solido

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2012/070739 WO2014064300A1 (es) 2012-10-23 2012-10-23 Caldera vertical de combustible sólido

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014064300A1 true WO2014064300A1 (es) 2014-05-01

Family

ID=50544060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2012/070739 WO2014064300A1 (es) 2012-10-23 2012-10-23 Caldera vertical de combustible sólido

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2539246B1 (es)
WO (1) WO2014064300A1 (es)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105841346A (zh) * 2016-04-12 2016-08-10 杜普利 生物质型煤锅炉
IT201800007792A1 (it) * 2018-08-02 2020-02-02 Angelo Zardi Generatore di calore a biomassa per uso domestico
IT202100000047A1 (it) * 2021-01-04 2022-07-04 F Lli Tatano Snc Di Tatano Calogero Combustore ibrido pirolitico
IT202100007769A1 (it) * 2021-03-30 2022-09-30 Palazzetti Lelio Spa Apparecchiatura di riscaldamento
IT202100007748A1 (it) * 2021-03-30 2022-09-30 Palazzetti Lelio Spa Apparecchiatura di riscaldamento

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE636763C (de) * 1932-10-04 1936-10-15 Bohumil Fleiser Gaserzeuger fuer bituminoese Brennstoffe mit abwaerts gerichtetem Zuge
US2204902A (en) * 1937-07-09 1940-06-18 John U Mcdonald Process for producing gas
GB853385A (en) * 1957-07-10 1960-11-09 Axel Arne Severin Method of operating a gas generating shaft furnace as a gas generator, blast furnace or cupola, and a furnace for carrying out the method
GB2030273A (en) * 1978-09-12 1980-04-02 Hitachi Shipbuilding Eng Co >Apparatus for treating combustible wastes
EP0156363A2 (de) * 1984-03-30 1985-10-02 Hans Dr. Viessmann Festbrennstoffvergaserfeuerung
CN101021311A (zh) * 2007-03-13 2007-08-22 王树洲 导流锥式纯无烟燃烧装置
CN201376959Y (zh) * 2009-04-08 2010-01-06 白长青 全自动秸秆气化炉
EP2145939A1 (en) * 2007-04-03 2010-01-20 Fundación Cidaut Electric and thermal generation plant using biomass gasification
JP2010078269A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Topre Corp ペレット燃焼装置
CN201801498U (zh) * 2010-08-05 2011-04-20 段树华 生物质低值褐煤气化炉
CN202092166U (zh) * 2011-06-16 2011-12-28 易先进 生物质半气化炉

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE636763C (de) * 1932-10-04 1936-10-15 Bohumil Fleiser Gaserzeuger fuer bituminoese Brennstoffe mit abwaerts gerichtetem Zuge
US2204902A (en) * 1937-07-09 1940-06-18 John U Mcdonald Process for producing gas
GB853385A (en) * 1957-07-10 1960-11-09 Axel Arne Severin Method of operating a gas generating shaft furnace as a gas generator, blast furnace or cupola, and a furnace for carrying out the method
GB2030273A (en) * 1978-09-12 1980-04-02 Hitachi Shipbuilding Eng Co >Apparatus for treating combustible wastes
EP0156363A2 (de) * 1984-03-30 1985-10-02 Hans Dr. Viessmann Festbrennstoffvergaserfeuerung
CN101021311A (zh) * 2007-03-13 2007-08-22 王树洲 导流锥式纯无烟燃烧装置
EP2145939A1 (en) * 2007-04-03 2010-01-20 Fundación Cidaut Electric and thermal generation plant using biomass gasification
JP2010078269A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Topre Corp ペレット燃焼装置
CN201376959Y (zh) * 2009-04-08 2010-01-06 白长青 全自动秸秆气化炉
CN201801498U (zh) * 2010-08-05 2011-04-20 段树华 生物质低值褐煤气化炉
CN202092166U (zh) * 2011-06-16 2011-12-28 易先进 生物质半气化炉

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105841346A (zh) * 2016-04-12 2016-08-10 杜普利 生物质型煤锅炉
IT201800007792A1 (it) * 2018-08-02 2020-02-02 Angelo Zardi Generatore di calore a biomassa per uso domestico
EP3604921A2 (en) 2018-08-02 2020-02-05 Angelo Zardi Biomass heat generator for domestic use
EP3604921A3 (en) * 2018-08-02 2020-02-26 Angelo Zardi Biomass heat generator for domestic use
IT202100000047A1 (it) * 2021-01-04 2022-07-04 F Lli Tatano Snc Di Tatano Calogero Combustore ibrido pirolitico
IT202100007769A1 (it) * 2021-03-30 2022-09-30 Palazzetti Lelio Spa Apparecchiatura di riscaldamento
IT202100007748A1 (it) * 2021-03-30 2022-09-30 Palazzetti Lelio Spa Apparecchiatura di riscaldamento
WO2022208564A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 Palazzetti Lelio S.P.A. Heating apparatus
WO2022208566A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 Palazzetti Lelio S.P.A. Heating apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
ES2539246B1 (es) 2016-05-12
ES2539246A1 (es) 2015-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2539246B1 (es) Caldera vertical de combustible solido
CA2625536C (en) Wood fired boiler
JP5637690B2 (ja) 固体燃料を燃焼するための燃焼室
EP2884200B1 (en) Central heating boiler
CN106247615B (zh) 双燃料锅炉
CN205640878U (zh) 多回程火管气化锅炉
CN101655279A (zh) 多级旋转节能除尘除有害气体立式锅炉
ES2540702B1 (es) Caldera de combustible sólido
CN107726287A (zh) 燃甲醛尾气蒸汽锅炉
CN206504318U (zh) 无烟囱燃烧炉
CN207035482U (zh) 环保锅炉及供暖设备
CN205505359U (zh) 燃气热水器
CN205579543U (zh) 混合燃烧锅炉
CN206113306U (zh) 双燃料锅炉
CN205448279U (zh) 集束燃烧立式燃煤锅炉
JP5840318B1 (ja) 加圧式燃焼装置
JP6152505B2 (ja) ペレット状燃料の燃焼装置
CN201748643U (zh) 一种储能型锅炉
CN112815358B (zh) 一种家用生物质锅炉及其使用方法
CN204128170U (zh) 锅炉
CN103234193A (zh) 一种燃烧器
CN107270531A (zh) 环保锅炉及供暖设备
CN202938363U (zh) 组合式煤转气燃烧供暖炉
CN210299371U (zh) 一种环保节能杀菌锅
CN201992810U (zh) 高效节能锅炉

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: 12886941

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P201590025

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: 12886941

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1