Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND BURNER FOR BURNING SOLID FUELS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/030074
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a burner and to a method for burning solid fuels, which comprises a tube for the supply of a flow of solid fuel; a first chamber that has an inlet and an outlet, the inlet of said chamber being connected to said tube for receiving the flow of solid fuel at a first supply rate and for increasing the rate of the supply flow of the solid fuel at the outlet from said first chamber of the burner; and a second chamber connected to the outlet of the first chamber for receiving the faster flow of solid fuel and projecting a flat flame towards a melting chamber of the glass melting furnace, with a high solid-fuel combustion efficiency and low CO and NOx emissions.

Inventors:
OLIN NUNEZ MIGUEL ANGEL (MX)
VALADEZ CASTILLO RAFAEL (MX)
ALANIS RAMIREZ TOMAS (MX)
Application Number:
PCT/MX2006/000094
Publication Date:
March 13, 2008
Filing Date:
September 04, 2006
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VITRO CORPORATIVO S A DE C V (MX)
OLIN NUNEZ MIGUEL ANGEL (MX)
VALADEZ CASTILLO RAFAEL (MX)
ALANIS RAMIREZ TOMAS (MX)
International Classes:
F23D1/06
Foreign References:
ES2146267T32000-08-01
ES2166572T32002-04-16
GB261006A1928-05-04
US5725367A1998-03-10
GB1282091A1972-07-19
US2380041A1945-07-10
EP8300036W1983-02-15
US4412810A1983-11-01
US4531461A1985-07-30
US4602575A1986-07-29
US4924784A1990-05-15
US5829367A1998-11-03
Attorney, Agent or Firm:
OLIVIER TENORIO, Miguel Angel (Col. Valle del Campestre Garza García, Nuevo León, MX)
Download PDF:
Claims:

REIVINDICACIONES.

1.- Quemador para combustibles sólidos del tipo que comprende: un tubo para el suministro de un flujo de combustible sólido; una primera cámara para el recibir el flujo de combustible sólido, dicha cámara teniendo una entrada y una salida, la entrada de dicha cámara de distribución siendo conectada con dicho tubo para recibir el flujo de combustible sólido a una primera velocidad de suministro y para incrementar la velocidad del flujo de suministro del combustible sólido hacía la salida de dicha primera cámara del quemador; y, una segunda cámara conectada con la salida de la primera cámara para recibir el flujo de combustible sólido de mayor velocidad y proyectarlo en forma plana proyectando una flama plana hacía una cámara de fundición de un horno de fundición de vidrio, con una alta eficiencia de combustión del combustible sólido y bajas emisiones de CO y NOx. 2.- El quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la entrada de la primera cámara es de un área mayor.

3.- El quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1 , en donde la salida de la primera cámara es de un área menor.

4.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 3, en donde la salida de la primera cámara es de forma rectangular.

5.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 3, en donde la salida de la primera cámara es de forma rectangular alargada.

6.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1, en donde la primera cámara tiene la forma de una pirámide cuadrangular truncada de forma irregular, teniendo un extremo de entrada con una periferia cuadrada y un extremo de salida con una periferia rectangular alargada; un cara superior y una cara inferior que tienen un extremo más angosto coincidente con un lado superior y un lado inferior del extremo de entrada de periferia cuadrada; y un extremo más ancho coincidente con una parte superior y una parte inferior del área de mayor longitud de la salida de periferia rectangular alargada; y caras laterales que tienen un extremo más ancho coincidente con lados laterales del extremo de entrada de periferia cuadrada; y un extremo más angosto coincidente con las partes laterales de menor longitud de la salida de periferia rectangular alargada.

7.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1 , en donde el tubo principal comprende una sección curvada con un ángulo de inclinación de aproximadamente 50°, para ubicar a la primera cámara y la segunda cámara en una posición inclinada orientada hacía la cámara de fundición de un homo.

8.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1 en donde quemador adicionalmente comprende: medios de ajuste conectados al tubo principal para ajustar la posición del quemador sobre un eje X, Y o Z.

9.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 8 en donde los medios de ajuste comprenden: una placa de ajuste

acoplada en el tubo principal, dicha placa de ajuste incluyendo ranuras en posición vertical, que se ubican a cada lado de dicha placa de soporte; un soporte ajustable ubicado en posición horizontal, para ajustar al quemador con un movimiento hacía adelante o hacía atrás, dicho soporte incluyendo un par de brazos que se ubican en posición vertical con respecto al soporte ajustable, dicho par de brazos incluyendo medios de sujeción colocados en coincidencia con las ranuras de la placa de ajuste, para fijar la posición vertical del quemador, y medios de ajuste ubicados en la parte inferior de dichos brazos, para ajustar la posición vertical del quemador con un movimiento hacía arriba o hacía abajo, a través de dichas ranuras de la placa de ajuste.

10.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1, en donde la segunda cámara es de forma rectangular alargada, dicha segunda cámara teniendo un extremo trasero y un extremo delantero, dicha segunda cámara siendo conectada por su extremo trasero con la salida de dicha primera cámara, el extremo delantero de dicha segunda cámara teniendo una sección ligeramente inclinada para ser alineada con respecto al nivel de una pared de fondo de un puerto de quemado del horno de fundición de vidrio, para cambiar la trayectoria de flujo del combustible sólido y proyectar una flama de combustión en una dirección angular hacía el interior de una cámara de fundición. 11.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 10, en donde el extremo delantero de dicha segunda cámara comprende una sección plana, que es alineada con la pared de fondo de dicho puerto de quemado.

12.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tubo comprende una agarradera para facilitar el ajuste del quemador.

13. Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tubo es acoplado a una tubería de alimentación de combustible sólido mediante un sistema de sujeción.

14.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1, en donde la segunda cámara incluye una sección intercambiable para proyectar la flama plana hacía la cámara de fundición del horno de fundición de vidrio.

15.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 14, en donde la sección intercambiable es una boquilla intercambiable.

16.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 15, en donde la boquilla intercambiable es fabricada de un material cerámico de alta alúmina o de acero inoxidable de fundición.

17.- Quemador para combustibles sólidos de conformidad con la reivindicación 1, en donde el quemador es colocado entre una estructura de protección, dicha estructura de protección teniendo una pared superior y una pared inferior formando un pasaje en la pared de fondo del puerto de quemado, para reducir la transferencia de calor de la pared de fondo hacía el quemador.

18.- Método para quemar un combustible sólido por medio de un quemador en un horno de tundición de vidrio, dicho método comprendiendo las etapas de: introducir un flujo de combustible sólido a la entrada de una primera cámara del quemador a una primera velocidad de suministro, e incrementar la velocidad del flujo del combustible sólido en un extremo de salida de dicha primera cámara del quemador; e, introducir el flujo de suministro con mayor velocidad que proviene del extremo de salida de la primera cámara hacia la entrada de una segunda cámara, para proyectarlo en forma plana y generar una flama plana hacía una cámara de fundición del horno de fundición de vidrio, con una alta eficiencia de combustión del combustible sólido y bajas emisiones de CO y NOx.

19.- El método para quemar un combustible sólido de conformidad con la reivindicación 18, en donde el combustible sólido es coque de petróleo. 20.- El método para quemar un combustible sólido de conformidad con la reivindicación 18, en donde el combustible sólido es mezclado con aire.

21.- El método para quemar un combustible sólido de conformidad con la reivindicación 18, en donde el combustible sólido es mezclado con oxígeno.

22.- El método para quemar un combustible sólido de conformidad con la reivindicación 18, en donde el combustible sólido es mezclado con gas natural.

23.- El método para quemar un combustible sólido de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la flama es proyectada en una dirección angular hacía el interior de la cámara de fundición.

24.- El método para quemar un combustible sólido de conformidad con la reivindicación 18, en donde la velocidad de la flama es entre 12 y 17 m/s.

25.- El método para quemar un combustible sólido de conformidad con la reivindicación 18, en donde el método además comprende: ajustar la posición del quemador en un eje X, Y o Z, para ajustar la trayectoria de la flama con respecto a la cámara de fundición.

Description:

MéTODO Y QUEMADOR PARA EL QUEMADO DE COMBUSTIBLES

SóLIDOS. CAMPO DE LA INVENCIóN.

La presente invención se relaciona con el quemado de combustibles sólidos en un horno de fundición de vidrio y, más específicamente, a un quemador y a un método para el quemado de combustibles sólidos para la fundición de vidrio o materiales metálicos o no metálicos o para la generación de vapor entre otras muchas aplicaciones. ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN El proceso de fundición de vidrio ha sido llevado a cabo con diferentes tipos de hornos y con diferentes tipos de combustibles, dependiendo de las características del producto y también, respecto a la eficiencia térmica del proceso de fundición y refinación. Un tipo de horno para fundir vidrio es del tipo de hornos de fundición unitarios (por medio de gas combustible); estos hornos tienen varios quemadores colocados en las partes laterales de los hornos, cuya unidad, como un todo, es semejante a una caja cerrada en donde se ubica una chimenea, que puede ser colocada ya sea al principio del alimentador o un extremo del horno, ubicado corriente abajo. Sin embargo, con este tipo de horno, existía una gran perdida de calor en el vidrio cuando éste dejaba los hornos —los cuales están operando a alta temperatura--. Por ejemplo, a una temperatura de 2500°F, el calor en los gases de combustión equivale al 62% del calor de entrada para un gas natural que se quema en el horno.

Para tomar ventaja del calor remanente de los gases de combustión, surgió un nuevo diseño de horno más caro y sofisticado, llamado "horno regenerativo". Es bien sabido que un horno de fundición del tipo regenerativo está asociado con una pluralidad de quemadores de gas y un par de regeneradores sellados dispuestos a cada lado del horno. Cada regenerador tiene una cámara inferior, una estructura refractaria por encima de la cámara inferior y una cámara superior por encima de la estructura. Cada regenerador tiene un puerto respectivo conectando la cámara superior con una cámara de fundición y refinación del horno. Los quemadores son arreglados para quemar combustible, tal como gas natural, petróleo líquido, aceite combustible u otro tipo de combustible líquido o gaseoso, que sea adecuado para uso con el horno de fundición de vidrio y por tanto, suministrar calor necesario para fundir y refinar los materiales que producen el vidrio en la cámara. La cámara de fundición y refinación es alimentada con los materiales que producen el vidrio, los cuales se alimentan en un extremo de entrada donde se encuentra localizada una entrada de alimentación y, un distribuidor de fundición dispuesto en el otro extremo del mismo, el cual comprende una serie de puertos a través del cual el vidrio fundido puede ser sacado de la cámara de fundición y refinación.

Los quemadores pueden ser colocados en un gran número de configuraciones, por ejemplo configuración "de quemador a través del puerto", configuración "puerto lateral" o una configuración "puerto trasero". El combustible, por ejemplo, gas natural, es alimentado desde el quemador hacia una fuente de ingreso de aire precalentado (el cual llega de cada regenerador durante

el ciclo de quemado) y, la flama resultante y productos de combustión producidos en la flama se extienden a través de la superficie de vidrio fundido y transfieren el calor a dicho vidrio en la cámara de fundición y refinación.

Así, durante su operación, los regeneradores son ciclados alternadamente entre ciclos de aire de combustión y ciclos de calor de escape. Cada 20 ó 30 minutos, dependiendo del tipo de horno, la trayectoria de la flama es revertida. El objetivo de cada regenerador es almacenar el calor de escape, lo cual permite una gran eficiencia y una temperatura de flama alta que, de otro modo, éste se llevaría a cabo con aire frió. Para operar el horno de fundición de vidrio, el combustible se alimenta a los quemadores y, el aire de combustión que se está suministrando es controlado a través de la medición de la cantidad de oxígeno y material combustible —como gas— que está presente en la boca del puerto y en la parte superior de la estructura, así como, para asegurar que dentro de la cámara de fundición o en ciertos puntos a lo largo de la misma, el aire de combustión que se está alimentado sea menor, que el que se requiere para completar la combustión de combustible que se está suministrado.

Sin embargo, el continuo aumento de los costos de energía (gas natural primario) ha forzado a los principales productores de vidrio a agregar "cargos adicionales" .

Ante la incertidumbre económica y financiera de los mercados, el precio del gas natural ha observado períodos de alta volatilidad. Para muchas empresas, el gas natural se ha convertido en un insumo estratégico cuyo impacto ha influido

en los costos de operación y por ende, en el desempeño financiero. Por este motivo, la búsqueda de combustibles alternos se ha vuelto prioridad para diversas empresas, y muchos de estos combustibles son sólidos.

Muchos tipos de carbón, coque de petróleo y otro tipo de materiales sólidos pueden ser quemados en su forma pulverizada y al ser quemados en un horno producen calor para diversos propósitos industriales.

Uno de los principales problemas para utilizar este tipo de combustibles sólidos como energético, esta relacionado con el diseño de quemadores, para que puedan presentar altas eficiencias de combustión, flamas adecuadas para la operación, altas eficiencias energéticas, y nulo acumulamiento de materiales por un mal quemado del sólido.

Además, estos problemas ocasionan altas emisiones de CO y/o partículas

(básicamente la generación de NOx se ve reducida en la operación de coque por la menor temperatura de flamas lograda por el combustible) y hay que agregar que los costos tanto de operación como del diseño y fabricación de este tipo de quemadores son muy elevados.

En la actualidad, ya existen algunos sistemas de quemado que han sido desarrollados para el quemado de combustible sólido como carbón o coque de petróleo, por ejemplo, la solicitud PCT7EP83/00036 de Uwe Wiedmann et al, publicada en Septiembre 1, 1983, describe un quemador para combustibles líquidos, gaseosos o pulvurentos. Este quemador tiene una cámara de ignición con una pared, la cual se proyecta hacía afuera y teniendo una simetría de rotación, así como una tubería de escape conectada a la misma. En el centro de la pared de la

cámara, está localizada la entrada de la tubería conectada al mismo. En el centro de la pared de cámara, está ubicada la entrada de una tubería para la admisión de un chorro de combustible así como, un aire de suministro rodeando dicha entrada para la admisión de un vortex de aire de combustión, el cual produce, dentro de la cámara de ignición, un flujo de recirculación de aire caliente mezclando el chorro de combustible y calentando el último a la temperatura de ignición. La cantidad de aire del vortex que se está suministrando a la cámara de ignición, es solamente una porción del total de aire de combustión requerido. En el área entre la pared de cámara y la tubería de escape, se provee una tubería de admisión de un aire secundario, á través del cual otra porción del aire de combustión puede ser suministrado en la cámara de ignición, dicha porción siendo mezclada parcial o totalmente con el chorro de combustible. La suma de las porciones de aire de combustión que están participando dentro de la cámara de ignición en la mezcla con el chorro de combustible (de aquí a la ignición e iniciación de la combustión), es ajustada para no excederse del 50% del total de aire de combustión requerido. Al conjugar todas éstas mediciones, se provee un quemador particularmente apropiado para la producción de calor para un proceso industrial y además teniendo tasas de poder variables e intermediarias, una producción de ignición estable, una flama con una forma delgada y alargada en la cámara de combustión y con una desviación radial de partículas.

La patente Norteamericana No. 4412810 concedida a Akira Izuha et al, en Noviembre 1 de 1983, está relacionada un quemador de carbón pulverizado capaz de llevar a cabo una combustión en un estado estable con una reducción en las

cantidades de NOx, Co y carbón no quemado que se produce como resultado de la combustión.

La patente Norteamericana No. 4531461 concedida a William H. Sayler en Julio 30 de 1985, está relacionada a un sistema para pulverizar y quemar combustible sólido, tal como carbón u otro combustible fósil y, para el quemado de dichos combustibles pulverizados suspendidos en un flujo de aire, principalmente en relación con hornos industriales tales como aquellos que se usan para calentar calderas de procesamiento de yeso y hornos metalúrgicos.

La patente Norteamericana 4602575 concedida a Klaus Grethe en Julio 29 de 1986, está relacionada con un método de quemado de coque de petróleo en polvo en una flama de quemado que tiene una zona de recirculación interna intensiva. El polvo de coque de petróleo es suministrado a aquella región de la zona de recirculación intensiva, la cual provee la energía de ignición para el polvo de coque de petróleo, que va a ser quemado. Sin embargo, esta patente describe que, dependiendo del tipo de procesamiento al que se somete el petróleo crudo, el coque de petróleo puede contener materiales nocivos tales como, vanadio, el cual no solamente lo conduce a compuestos corrosivos durante su combustión en generadores de vapor, sino además, contamina considerablemente el medio ambiente cuando ellos son liberados del "generador de vapor" con los gases de la combustión. Sugiere que, cuando se usa este quemador, los efectos negativos o acontecimientos peligrosos pueden ser extensivamente evitados mediante la adición de aditivos unidos con el vanadio en la combustión, vía el incremento de aire.

Otro desarrollo sobre quemadores de carbón está ilustrado en la patente Norteamericana No. 4924784 concedida a Dennis R. Lennon et al, en Mayo 15 de 1990, la cual está relacionada al quemado de carbón refinado pulverizado en solvente, en un quemador para una "caldera o semejante". Finalmente, la Patente Norteamericana No. 5829367 concedida a Hideaki

Ohta et al en Noviembre 3 de 1998, está relacionada a un quemador para la combustión de una mezcla de carbón pulverizado que tiene dos tipos de concentración, rica y pobre, tiene una altura de un panel de quemador reducido y sobre todo, es un quemador simplificado. Los quemadores se aplican para un horno de caldera ú hornos para la industria química.

Por lo anterior, la presente invención se relaciona con un quemador con una alta eficiencia de combustión de cualquier combustible sólido, que presenta bajas emisiones de CO y NOx —por tener una buena eficiencia de combustión—, una notable eficiencia energética que permite disminuir el consumo de combustible y, para generar flamas con una excelente forma, las cuales alcanzan una mayor cobertura de la superficie del vidrio, permitiendo una mayor radiación hacia la masa del vidrio dentro del horno

Debido a que quemador se encuentra a través del puerto, esto hace que no requiera de agua de enfriamiento y solo se apoya en aire de enfriamiento de baja presión (menos de 14 psi) suministrado por un soplador para el enfriamiento externo e interno requerido.

Por otra parte, debido a su diseño, el quemador presenta una flama plana y extendida en forma de cortina en el plano horizontal, la cual permite una muy

buena radiación hacia el material que se quiera calentar o fundir. La velocidad y longitud de flama permiten un mejor aprovechamiento de la energía, reduciendo la posibilidad de erosión en el horno por ser de baja velocidad.

El diseño del quemador permite que haya un excelente mezclado entre el material sólido que sirve como combustible y el aire, oxígeno o gas natural de combustión, por lo que se lleva a cabo una muy buena combustión en el horno.

Con esto, la energía producida por el combustible es aprovechada al máximo ya que todo el combustible se quema y permite con esto reducir el consumo del combustible y aire en exceso que se introduce al horno, para compensar el material que no se alcanza a quemar bien en otros quemadores de sólidos.

El quemador es de manufactura simple, con lo que se reducen los tiempos de entrega de las refacciones, así como un costo de fabricación muy bajo.

El quemador es de fácil instalación (sin mayores adecuaciones a los hornos); es de fácil mantenimiento y operación; es sencillo reemplazar, ya que los quemadores cuentan con una base que les permite modificar su posición desplazándose tanto en el eje Y como en el Z y puede ajustarse en el eje XYZ, lo cual permite adecuar la flama de acuerdo a las necesidades del horno, de una forma sencilla.

El quemador de la presente invención permite un aumento de cinco veces la eficiencia de combustión de sólido con mínimo CO respecto a quemadores tipo flama luminosa de gas, debido a su eficiencia de mezclado, alto tiempo de residencia y tipo de flama plana.

Otra ventaja es la menor velocidad del flujo del combustible sólido, lo que contribuye en hornos de vidrio a un menor arrastre de materia primas (carry over), minimizando los problemas de tapado en los refractarios en los checkers. Su posición, relativamente alta con respecto al nivel del vidrio, minimiza la evaporación de álcalis desde el vidrio rundido, mejorando con ello el posible ataque de las bóvedas o coronas de sílica de los hornos.

El uso de menor velocidad de las partículas asegura que se minimice el impacto de los gases en los puertos de la salida, pues siempre es menor que la velocidad del aire de combustión normalmente usada en los hornos de vidrio, y ese bajo momentum de las partículas asegura el nulo impacto en los refractarios.

Otra ventaja lograda con el uso de quemadores de la presente invención, es la disminución de NOx en las emisiones así como, minimizar el ataque en coronas o bóvedas de sílica en hornos de vidrio por formar menos NaOH en la atmósfera de hornos de vidrio Este tipo de quemador puede usarse en hornos de fabricación de vidrio del tipo con puertos laterales (Side Port) y End Port. En estos casos el quemador es colocado a través del piso del puerto, y su altura depende la geometría específica del puerto y de la velocidad de aire secundario o de combustión..

Tomando en cuenta lo anterior, la presente invención está relacionada con un quemador para el quemado de un combustible sólido tal como carbón, residuos de petróleo como el coque de petróleo y cualquier otro combustible sólido, para ser usado en la producción de vidrio en una forma ambientalmente limpia. OBJETIVOS DE LA INVENCIóN.

Por lo tanto, es un primer objetivo de la presente invención, proveer un quemador para combustibles sólidos para quemar cualquier tipo de combustible sólido, reduciendo las emisiones de CO y NOx, debido a una buena eficiencia de combustión. Es otro objetivo de la presente invención, proveer un quemador para combustibles sólidos, que permite disminuir el consumo de combustible con una mayor eficiencia energética.

Un objetivo adicional de la presente invención, es proveer un quemador para combustibles sólidos, que proporciona una mayor cobertura de flama sobre la superficie del vidrio con lo cual se logra una notable radiación hacia la masa del vidrio dentro del horno,

Otro objetivo adicional de la presente invención, es proveer un quemador para combustibles sólidos que presenta una combustión completa con niveles de

CO similares a los obtenidos con el quemado de gas natural, mediante el incremento del tiempo de residencia del combustible dentro del horno, al bajar la velocidad y momento de las flamas.

Es otro objetivo de la presente invención, proveer un quemador para combustibles sólidos de fácil manufactura, alta resistencia y de fácil operación, el cual permite mantener o mejorar las condiciones del proceso del proceso de fundición de vidrio u otro tipo de material.

Un objetivo adicional de la presente invención, proveer un quemador para combustibles sólidos, en donde el combustible sólido puede ser mezclado con

aire, oxígeno o gas natural, para dar otras características a la flama que minimicen la emisión de NOx.

Otro objetivo adicional de la presente invención es proveer un quemador para combustibles sólidos con un bajo costo de fabricación y que además permita ahorros importantes en mantenimiento y operación del mismo.

Un objetivo adicional de la presente invención, proveer un quemador para combustibles sólidos que no requiere de agua de enfriamiento, y solo se apoya en aire de enfriamiento de baja presión suministrado por un soplador para el enfriamiento externo e interno requerido. Es aún otro objetivo adicional de la presente invención, proveer un quemador para combustible sólidos, que permite una facilidad de manejo de operación tanto en montaje como desmontaje, incluyendo un soporte que da movimiento de posición del quemador para realizar ajustes en operación y permitir intercambiar entre un combustible sólido y un combustible gaseoso en forma instantánea.

Estos y otros objetivos y ventajas adicionales de la presente invención, se harán evidentes a los expertos en el ramo de la siguiente descripción detallada de la invención, que se hará con referencia a una modalidad específica de la misma en un sentido ilustrativo pero no limitativo de la invención. BREVE DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es una sección de corte vertical de una sección de un horno de fundición de vidrio, para fines de ubicación de la presente invención;

La figura 2 es una vista en perspectiva convencional del quemador para combustibles sólidos, de conformidad con la presente invención;

La figura 3 es una vista en corte vertical del quemador, mostrando su ubicación con respecto al horno de fundición de vidrio; La figura 4 es una vista frontal del quemador de la presente invención;

La figura 5 es una vista lateral del quemador para combustibles sólidos de conformidad con la presente invención; y,

La figura 6 es una vista en corte lateral de una boquilla intercambiable del quemador de la presente invención, tomada de la línea A-A de la figura 3. DESCRIPCIóN DETALLADA DE LA INVENCIóN

La invención será descrita a continuación en relación con una modalidad específica, en donde las mismas partes serán referidas a los mismos números y en donde la figura 1 muestra una sección en corte vertical de un horno de fundición de vidrio 10 del tipo regenerativo. La sección del horno de fundición de vidrio 10 comprende una cámara de fundición 12, con un par de regeneradores (no mostrados) ubicados cada uno a cada lado de la cámara de fundición 10. Los regeneradores son provistos con puertos de quemado 14, dichos puertos de quemado 14 formando un pasaje entre cada regenerador y la cámara de fundición 12, conectando cada regenerador (no mostrados) con la cámara de fundición 10. Los regeneradores son provistos con una cámara de regeneración de gas y una cámara de regeneración de aire, las cuales son arregladas para comunicarse por medio de compuertas hacia un túnel y una chimenea para los gases de escape. Un quemador 16 es colocado por cada puerto de quemado 14 para quemar

combustible, tal como gas natural, combustóleo, combustibles sólidos u otro tipo de combustible para uso en los hornos de fundición de vidrio.

En el arreglo mostrado en la figura 1, el quemador 16 de la presente invención es colocado en posición vertical, a través de la pared de fondo 18 de un puerto de quemado 14. El extremo de salida 20 del quemador 16 es colocado al nivel de la pared de fondo 18 de dicho puerto de quemado 14. En consecuencia, el área del puerto de quemado 14 es utilizada para llevar a cabo una combustión estequiométrica, a partir de la cual se extiende una flama 22 generalmente en una dirección angular, desde el puerto de salida hacía la mezcla de materia prima que será sometida a fundición. Es obvio que aún cuando se está describiendo solamente un quemador 16 para el homo 10, éste comprende una serie de cámaras (no mostradas) a través de las cuales se coloca una serie de quemadores 16, en relación opuesta uno con otro, para que alternadamente cada 20 ó 30 minutos, dependiendo del tipo de horno, la trayectoria de la flama sea revertida. Haciendo ahora referencia al quemador de la presente invención que se muestra en las figuras 2 a 5, el quemador 16 de combustible sólido comprende un tubo principal 24, que tiene un extremo superior 26 y un extremo inferior 28. Una tubería 30 para el suministro de combustible sólido, la cual está conectada al extremo inferior 28 del tubo principal 24 y asegurada mediante un sistema de sujeción 32. Una primera cámara de distribución hueca 34 a través de la cual fluye el combustible sólido que proviene del tubo principal 24, dicha primera cámara 34 teniendo su extremo trasero 36 conectado con el extremo superior 26 del tubo principal 24. Dicha primera cámara de distribución hueca 34 se reduce en forma

uniforme y gradual de una área mayor 38, que nace desde el extremo trasero 36 de dicha cámara 34, a una área menor 40 en la parte frontal 42 de la misma, para aumentar la velocidad de salida del flujo de combustible sólido que se suministra del tubo principal 24. Una segunda cámara de distribución hueca 44 conectada en la parte frontal 42 de la primera cámara de distribución hueca 34, para recibir el flujo de combustible sólido de dicha primera cámara de distribución y producir una flama plana y radiante con mayor velocidad y una alta eficiencia de combustión del combustible sólido, con bajas emisiones de CO y NOx.. La segunda cámara de distribución hueca 44 incluyendo una sección superior 46, ligeramente inclinada, que está alineada con respecto al nivel de la pared de fondo 18 de dicho puerto de quemado 14. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, la sección superior 46 puede ser una boquilla intercambiable BI, siendo la cual es fabricada de un material cerámico de alta alúmina o de acero inoxidable de fundición. De acuerdo con la modalidad mostrada en las figuras 2 a 5, el tubo 24 comprende una sección curvada 48 con un ángulo de aproximadamente 50° en la parte superior, de tal manera que la primera cámara de distribución hueca 34 y la segunda cámara de distribución hueca 44 sean alineadas con una cierta inclinación hacía la cámara de fundición 12. En la modalidad de la presente invención, la segunda cámara de distribución 44 queda colocada a través de la pared de fondo 18 del puerto de quemado 14, de tal forma que la flama sea proyectada hacía dicha cámara de fundición 12 con una velocidad de entre 12 y 17 m/s.

Haciendo ahora referencia a las figuras 2 y 4, el tubo 24 adicionalmente comprende una estructura de ajuste 50 que comprende una placa de soporte 52, acoplada fijamente en la parte media del tubo principal 24. La placa de ajuste 52 incluye ranuras 54, 56, en posición vertical, que se ubican a cada lado de dicha placa 52. Un soporte ajustable 58 que incluye un brazo de soporte 60 que se apoya en posición horizontal, en la parte baja de la pared de fondo 18 del puerto de quemado 14, para ajustarse con un movimiento hacía adelante o hacía atrás; y, un par de brazos 62, 64, acoplados al brazo transversal 60, que se ubican en posición vertical con respecto al brazo de soporte 60. Dichos brazos 62, 64, incluyendo tornillos y tuercas 66, 68, los cuales son colocados en coincidencia con las ranuras 54, 56, de la placa de ajuste 52, para fijar la posición vertical de dicho quemador 16. Cada brazo de soporte 62, 64, incluyendo una placa de soporte 70, 72, que se ubica por la parte inferior de la placa de ajuste 52. La placa de soporte 70, 72, incluyendo tornillos de ajuste 74, 76, para llevar a cabo el ajuste vertical del quemador 16, a través de las ranuras 54, 56.

De esta forma, el ajuste del quemador 16 con respecto a la pared de fondo 18 del puerto de quemado 14, puede ser fácilmente desplazado tanto en el eje X, Y o Z, ajustando la posición del soporte 58, con un movimiento hacía adelante o hacía atrás; la posición vertical ajustando la altura de la placa de ajuste 52 con respecto al soporte ajustable 58; y, la posición Z del quemador 16 cuando se ajusta tanto el eje X como el Y.

Finalmente, el tubo 24 comprende una agarradera 79 para que el operario pueda fácilmente colocar y ajustar el quemador 16.

Haciendo ahora referencia a la primera cámara de distribución hueca 34 (figuras 3, 4 y 5), y como se comentó previamente, comprende una área mayor 38 que se reduce a un área menor 40, para aumentar la velocidad del flujo del combustible sólido. En la modalidad ilustrada en las figuras 4 y 5, la primera cámara de distribución 34 tiene la forma parecida a una pirámide cuadrangular truncada de forma irregular, teniendo un extremo trasero 78 con la periferia cuadrada; un extremo delantero 80 con una periferia rectangular alargada; un cara superior 82 y una cara inferior 84, que tienen un extremo más angosto coincidente con los lados del extremo trasero 78 de periferia cuadrada; y un extremo más ancho coincidente con las partes de mayor longitud del extremo delantero 80 de periferia rectangular alargada; y caras laterales 86, 88, que tienen un extremo más ancho coincidente con los lados del extremo trasero 78 de periferia cuadrada; y un extremo más angosto coincidente con las partes de menor longitud del extremo delantero 80 de periferia rectangular alargada. De esta forma, el flujo de combustible sólido que proviene del tubo 24 se dirige hacía la parte frontal de la primera cámara de distribución 34 para aumentar la velocidad de salida del combustible sólido.

Una segunda cámara de distribución hueca 44, de forma rectangular alargada que tiene extremos de entrada y salida, formada por paredes laterales 90, 92; una pared superior 94 y una pared inferior 96. Dicha segunda cámara de distribución hueca 44, siendo conectada por su extremo de entrada con el extremo delantero 80 de periferia rectangular alargada, de dicha primera cámara de distribución hueca 34. La segunda cámara de distribución hueca 44 teniendo una

sección superior 46, de forma ligeramente inclinada, para que sea alineada con respecto al nivel de la pared de fondo 18 de dicho puerto de quemado 14. Dicha sección superior 46 teniendo una ligera curvatura 98 para cambiar la trayectoria de flujo del combustible y proyectar la flama 22 en una dirección angular hacía el interior de la cámara de fundición 12. La sección superior 46 teniendo una sección plana 100 alineada con la parte superior de la pared de fondo 18 de dicho puerto de quemado 14.

De acuerdo con la modalidad de quemador 16 que se muestra en las figuras 2 a 5, el combustible sólido se hace llegar por la tubería 30 y pasa al tubo principal 24 de donde es enviado a la primera cámara de distribución hueca 34 para aumentar la velocidad de salida del combustible sólido que proviene de la tubería 30. Después, el flujo de combustible pasa a la segunda cámara de distribución hueca 44 y la proyecta en forma plana para ser expulsado a través de la sección superior 46 del quemador 16, para producir una flama plana y extendida hacia la cámara de fundición 12. Sin embargo, aún cuando se ha descrito el uso combustible sólido para llevar a cabo un proceso de combustión, dicho combustible sólido puede ser mezclado con aire, oxígeno o gas natural, para dar otras características a la flama que minimicen la emisión de NOx.

Finalmente, el arreglo del quemador 16, incluye una estructura de protección 102, que tiene una pared superior 104 y una pared inferior 106, dicha estructura 102 siendo colocada a través de la pared de fondo 18 de un puerto de quemado 14, formando un pasaje para la colocación del quemador 18. La estructura de protección 102 siendo utilizada para reducir la transferencia de calor

de la pared de fondo 18 hacía el quemador 18. Las paredes superior e inferior 104 y 106, siendo sujetadas por medio de placas de soporte 108, 110 y tornillos 112 en la parte inferior de la pared de fondo 18.

Como se puede ver de lo anterior, se ha descrito un quemador de combustible sólido para un horno de fundición de vidrio, el cual es de instalación sencilla, que es de fácil mantenimiento y operación y que cuenta con una estructura de ajuste que permite modificar su posición tanto en el eje X, Y o Z.

Sin embargo, será evidente para los expertos en el ramo, que muchas otras características o mejoras pudieran ser realizadas, las cuales podrán ser consideradas dentro del campo determinado por las siguientes reivindicaciones.