ES2200418T3 - Dispositivo y procedimiento de combustion de combustibles con contenido de vanadio. - Google Patents

Abstract

EN EL DISPOSITIVO DE ACUERDO CON LA INVENCION Y EN EL PROCEDIMIENTO PARA LA COMBUSTION DE MATERIAL COMBUSTIBLE QUE CONTIENE VANADIO SE UTILIZAN COMBUSTIBLES QUE CONTIENEN DE FORMA EXCEPCIONAL VANADIO DE ALTA REACTIVIDAD PARA COMBUSTION EN UN HOGAR DE COMBUSTION DE POLVO. PARA EVITAR EL PEGADO DE ESCORIAS DESVENTAJOSO EN LA CAMARA DE COMBUSTION (4) Y ESPECIALMENTE EN LA ZONA DE LAS TOBERAS DE AFLUENCIA, POR EJEMPLO PARA LA MEZCLA DE AIRE-POLVO DE COMBUSTION Y PARA EL AIRE DE COMBUSTION, SE DISPONE EN UN HOGAR DE COMBUSTION DE POLVO UN QUEMADOR (2) DE CABEZAL EN UNA PRIMERA CUBIERTA DE UN ESPACIO (9) DE COMBUSTION Y SE DISPONE AL MENOS DE UNA TOBERA (5) DE POLVO PARA AFLUENCIA DE LA MEZCLA DE AIRE-POLVO DE COMBUSTION DE TAL MODO, QUE SE EVITA UNA CORRIENTE DE RETORNO DE PARTICULAS DE ESCORIA LIQUIDA AL QUEMADOR DE CABEZAL.

Description

Dispositivo y procedimiento de combustión de combustibles con contenido de vanadio.

La invención trata de un dispositivo para la combustión de combustibles con contenido de vanadio según el preámbulo de la reivindicación y de un procedimiento para la combustión de combustibles con contenido de vanadio según el preámbulo de la reivindicación 18.

Los combustibles con contenido de vanadio se producen como residuos del procesamiento del petróleo. Estos residuos se queman generalmente en combustiones con corriente en espiral o con rotación, obteniéndose vanadio y compuestos de éste, así como otros componentes reciclables de los residuos en forma de escoria y ceniza, que se pueden seguir tratando ventajosamente. Al mismo tiempo se puede recuperar el calor liberado durante la combustión.

Una combustión con corriente en espiral para el tratamiento térmico de residuos con contenido de carbono, procedentes del procesamiento de petróleo, se conoce del documento DE4114171C2. Los materiales con contenido de carbono, que tienen componentes incombustibles y sustancias tóxicas, se alimentan tangencialmente con un tamaño de grano determinado a una cámara de combustión en una corriente de aire primario y se queman a temperaturas por encima del punto de fusión de la escoria. El aire de combustión se insufla tangencialmente de modo que se evita un contacto directo y una aglomeración de partículas de escoria en el revestimiento interno de la cámara de combustión. Una refrigeración provoca que la escoria se extraiga en estado sólido.

Se ha comprobado que durante la combustión del polvo de hollín con contenido de vanadio en una combustión con corriente en espiral se obtiene espontáneamente escoria líquida a las temperaturas usuales de una cámara de combustión.

Las aglomeraciones de escoria espontánea en la zona de las toberas de alimentación de la mezcla de aire y combustible pulverizado resultan especialmente desventajosas para el aire de combustión. Incluso después de un período de funcionamiento relativamente corto, las toberas se escorifican y se limita y dificulta el funcionamiento de la combustión.

La invención tiene el objetivo de crear un dispositivo y un procedimiento para la combustión de combustibles con contenido de vanadio, especialmente a partir del procesamiento del petróleo, que posibiliten un reciclaje especialmente eficiente y sin fallos del vanadio, así como una generación de gas caliente sin escorificación de las toberas de alimentación.

Según la invención, este objetivo se alcanza mediante un dispositivo conforme a la reivindicación 1.

Según el procedimiento, este objetivo se consigue mediante un procedimiento conforme a la reivindicación 18.

El procedimiento y el dispositivo según la invención se basan en la sorprendentemente alta reactividad de los residuos con contenido de vanadio y los cortos tiempos de combustión completa del combustible pulverizado con contenido de vanadio. Algunos ensayos han demostrado que la alta reactividad y la elevada velocidad de la combustión, así como la formación de escoria líquida altamente corrosiva se deben a componentes metálicos del combustible, que se oxidan. Se supone que los componentes metálicos ejercen un efecto catalítico en la combustión y provocan la creación espontánea de escoria líquida. Durante la combustión se transforma el vanadio en pentóxido de vanadio que presenta un punto de fusión de 672ºC. En mezclas con otros óxidos de metal, por ejemplo, óxido de níquel y de hierro, se obtiene un punto de fusión de la escoria entre 700ºC y 850ºC que es extremadamente bajo en comparación con otras escorias. Las temperaturas de combustión posibles se encuentran siempre, por tanto, por encima de esta temperatura de fusión, por lo que no se pueden evitar básicamente la escoria líquida. Con el fin de impedir que se produzcan aglomeraciones, que dificulten el funcionamiento, en la cámara de combustión y, especialmente, en la zona de las toberas de alimentación para la mezcla de aire y combustible pulverizado, para el aire de combustión o para otros medios, se prevé según la invención un quemador de cabeza o quemador de techo y las toberas de alimentación se orientan de modo que se excluya un reflujo de la escoria líquida. Mediante una conducción del flujo y una configuración de las toberas definidas se logra una zona de combustión subestequiométrica directamente después de la salida del combustible pulverizado de las toberas de polvo, impidiéndose la formación espontánea de escoria cerca de las toberas. Además, a través de la conducción definida del flujo resulta posible garantizar una distancia suficiente, predeterminable, entre las toberas y la aparición de las escorias líquidas.

En una primera variante del dispositivo se prevé como quemador de polvo un quemador de cabeza en un techo con una pared de techo en forma de cono truncado. En el techo se disponen excéntricamente una cantidad predeterminable de toberas de polvo que se configuran en forma de lanzas. A través de estas toberas de polvo se insufla el combustible pulverizado sobre secantes con un ángulo predeterminable, respecto al eje longitudinal de la cámara de combustión, a la cámara de combustión con revestimiento refractario. Directamente después de la salida de las toberas de polvo no se alimenta aire de combustión secundario, por lo que se producen desde condiciones cercanas a las estequiométricas hasta condiciones fuertemente subestequiométricas en esta primera zona de combustión, por ejemplo, con \lambda = 0,2 hasta 1,0.

La disposición de las toberas de polvo o lanzas de polvo en el techo de la cámara de combustión impide en esta variante una obstrucción de las toberas con escoria. Resulta ventajoso que la velocidad de salida del polvo se puede cambiar para modificar el frente de encendido del polvo mediante una distancia predeterminable respecto a la tobera. Convenientemente, las velocidades del combustible pulverizado alimentado varían entre 10 m/s y 45 m/s, preferentemente, 20 m/s.

En los ensayos se determinó que la reactividad del combustible con contenido de vanadio depende en gran medida del contenido de vanadio y oxígeno de los residuos. En caso de un contenido menor de vanadio y oxígeno resulta ventajoso compensar la velocidad de reacción más lenta mediante una mezcla mejor del combustible pulverizado y el aire. Desde el punto de vista del dispositivo se puede realizar una mezcla de este tipo mediante dispositivos de torsión en el canal de aire de combustión, preferentemente anular, del quemador de cabeza o quemador de techo.

Para la alimentación del aire secundario a la cámara de alimentación se puede prever una alimentación de aire escalonada mediante varias toberas de aire, preferentemente dos. Aletas conformadas especialmente, ubicadas en las toberas de aire, posibilitan un cambio de la velocidad de salida del aire de combustión en flujos volumétricos distintos. De esta forma se puede modificar la relación ceniza-escoria. Además, la velocidad de salida del aire de combustión influye en la combustión completa de modo que mediante la velocidad de salida del aire de combustión también se puede controlar la combustión completa.

En una segunda variante del dispositivo se dispone un quemador de cabeza en un techo o una tapa de un espacio de combustión que se configura en una cámara de combustión revestida como en la primera variante de dispositivo y procedimiento. El quemador de cabeza se dispone, por tanto, en un techo de la cámara de combustión con revestimiento refractario, pudiéndose denominar también como quemador de techo o quemador de descarga.

Resulta ventajoso que el revestimiento refractario de la cámara de combustión, preferentemente cilíndrica, pueda servir de ayuda al encendido y de camisa doble para el calentamiento previo del aire de combustión. La combustión se termina casi por completo dentro de un volumen relativamente pequeño de la cámara de aire. Una caldera recuperadora, que se conecta a continuación de la cámara de combustión con revestimiento refractario, puede presentar un volumen más pequeño que si no se usara ninguna cámara de combustión revestida. Por consiguiente, resultan evidentes las ventajas técnicas respecto a la inversión, que se pueden lograr con esta solución.

También resulta conveniente si el quemador de cabeza presenta un quemador de arranque, accionado preferentemente con gas o aceite combustible, y si se dispone concéntricamente alrededor del quemador de arranque una ranura anular como tobera de polvo para la mezcla de aire y combustible pulverizado con contenido de vanadio.

La combustión mediante un quemador de cabeza en una cámara de combustión con revestimiento refractario se realiza a temperaturas en el intervalo de entre 1100ºC y 1650ºC, preferentemente, a 1200ºC. Aquí se ha comprobado que los residuos con contenido de vanadio se encienden a una distancia segura delante del quemador de cabeza y, favorecido por las paredes refractarias de la cámara de combustión recubierta, se crea un volumen con la más alta intensidad de combustión. De esta forma puede ocurrir una combustión rápida y casi completa del combustible, lo que influye ventajosamente, desde el punto de vista técnico de la instalación, en el volumen de la reacción posterior de un primer canal de tiro de una caldera recuperadora conectada a continuación. El gas de combustión, formado durante la combustión, y las escorias líquidas llegan a la caldera recuperadora, en la que la escoria se refrigera a temperaturas por debajo de la temperatura de solidificación entre 800ºC y 900ºC y se puede extraer en su mayor parte, ventajosamente, como polvo muy fino junto con el gas de combustión.

En caso de que se produzca escoria sólida, resulta conveniente proveer la caldera recuperadora, especialmente el primer canal de tiro, de un extractor de escoria de modo que se puedan extraer las gotitas de escoria depositadas en las paredes refractarias de la cámara de combustión, que caen en la caldera recuperadora.

En una tercera variante del dispositivo se dispone un espacio de combustión con quemador de cabeza, conectado antes, en una caldera recuperadora. El quemador de cabeza se monta en el techo del primer canal de tiro de la caldera recuperadora. En esta variante de dispositivo y procedimiento no se necesita disponer de una ayuda para el encendido. Por tanto, desde el punto de vista del procedimiento se prevé operar el quemador de cabeza con un pequeño exceso de aire para obtener temperaturas de combustión elevadas. El exceso de aire se mueve en el intervalo de \lambda = 1,05 a 1,4, preferentemente de \lambda = 1,1. Si la combustión se realiza a temperaturas entre 1600ºC y 1800ºC, se puede alcanzar una buena combustión completa.

En caso de que no se forme una llama estable, resultaría ventajoso usar el quemador de arranque, dispuesto centralmente, con una carga pequeña como quemador de apoyo.

Debido a las elevadas temperaturas de combustión también se produce escoria líquida en esta variante del dispositivo. Las gotitas de escoria se distribuyen finamente en el gas de combustión y se enfrían suspendidas en la corriente mediante un intercambio térmico por irradiación con las paredes de limitación de la caldera recuperadora. El combustible con contenido de vanadio se extrae, por tanto, casi por completo como escoria en polvo. De esta forma se puede prescindir de una extracción de escorias solidificadas que resulta costosa generalmente.

Convenientemente se introduce perpendicularmente gas de combustión recirculado a través de las toberas en el techo de la caldera, concéntricamente respecto al quemador de techo o descarga. Las gotitas de escoria en las paredes de la caldera recuperadora son rechazadas por el gas de combustión recirculado, introducido por las toberas, y se impiden las aglomeraciones en las paredes de la caldera recuperadora. Antes de la entrada en los haces de tubos, que se disponen especialmente en un tercer canal de tiro de la caldera recuperadora, el gas de combustión y los componentes de escoria contenidos se refrigeran a 500ºC para evitar una corrosión, especialmente debido a los óxidos de vanadio, en particular al pentóxido de vanadio.

En una configuración ventajosa se usa una cámara de combustión que presenta, al menos, en las zonas donde el desgaste es especialmente intenso, paredes o secciones de pared refrigeradas que crean un llamado "campo de refrigeración". El campo de refrigeración se puede formar con tubos con circulación de agua, situados en un revestimiento refractario de la cámara de combustión. Por ejemplo, se pueden colocar horizontalmente serpentines con espigas y fundirlos en una masa refractaria de vibración. El enfriamiento intenso en el lado del agua garantiza una refrigeración de la superficie en el lado del espacio de combustión a una temperatura por debajo de la temperatura de solidificación de la escoria fluyente y la creación de una coraza de escoria que protege contra la corrosión.

Resulta conveniente configurar como "campo de refrigeración" sólo las zonas de la pared sometidas a un desgaste especialmente intenso para no influir desventajosamente en el balance térmico de la cámara de combustión debido a las pérdidas de calor a través de las paredes. Preferentemente, no se debe configurar como "campo de refrigeración" más del 15% de la superficie total de la cámara de combustión.

En otra variante del dispositivo y el procedimiento, la distancia entre el frente de encendido y la entrada de la mezcla de aire y combustible pulverizado se regula envolviendo el chorro de polvo. Como envoltura se puede usar gas inerte, por ejemplo, nitrógeno. Mediante la envoltura inerciada alrededor del chorro de polvo se puede evitar un encendido anticipado cerca de la tobera de polvo y se puede regular mezclando adicionalmente aire de combustión o aire secundario.

Resulta ventajoso que se puede impedir adicionalmente una aglomeración de escoria mediante la velocidad de salida del gas inerte para la envoltura.

La invención se explica detalladamente a continuación mediante un dibujo, en el que se muestra en representación muy esquematizada:

Fig. 1 un corte vertical a través de una primera variante de una cámara de combustión y de un quemador de cabeza con tapa, realizada en forma de cono truncado, y lanzas de polvo conforme a la línea A-A según la figura 2;

Fig. 2 una vista superior en corte parcial de la cámara de combustión según la figura 1;

Fig. 3 un corte vertical a través de una segunda variante de un dispositivo según la invención con una cámara de combustión, un quemador de cabeza y una caldera recuperadora conectada a continuación (representación por secciones);

Fig. 4 una vista superior conforme a la flecha IV según la figura 3;

Fig. 5 una representación esquemática de una caldera recuperadora;

Fig. 6 una tercera variante con un quemador de cabeza en el techo de una caldera recuperadora sin revestimiento;

Fig. 7 una vista superior conforme a la flecha VII según la figura 6;

Fig. 8 un corte vertical a través de una modificación de un dispositivo según la figura 3 y

Fig. 9 un corte horizontal a través de una pared de cámara de combustión en la zona de un "campo de refrigeración".

Una primera variante del dispositivo para la combustión de combustibles con contenido de vanadio según la figura 1 muestra una cámara 4 de combustión con una tapa, realizada en forma de cono truncado, o un techo 14, un quemador 3 de arranque, una lanza 5 de polvo dispuesta en una pared inclinada 15 del techo. En la zona inferior existe una salida 13 de gas de combustión. La cámara 4 de combustión presenta un revestimiento refractario 22 y una camisa doble 23, en la que el aire de combustión se calienta previamente. La camisa doble revestida se usa como ayuda al encendido.

Las figuras 1 y 2 muestran que la lanza 5 de polvo posibilita debido a su disposición que se insufle una mezcla de aire y combustible pulverizado con contenido de vanadio sobre una secante 33 configurada en un ángulo de aproximadamente 50º respecto a un eje longitudinal 24. En la cámara 4 de combustión se disponen dos toberas 30 de aire, a través de las que se alimenta tangencialmente aire secundario. La representación en sección transversal según la figura 2 muestra que delante de las dos toberas 30 de aire, dispuestas una debajo de otra, se conforman masas 36 de rechazo, en cuya zona discurren tubos 34 de agua. En la zona de las toberas 30 de aire se disponen aletas 31 para influir en la alimentación de aire.

Las escorias, formadas en un espacio 9 de combustión de la cámara 4 de combustión, y los gases de humo se alimentan a través de la salida 13 de gas de combustión a una caldera recuperadora 6 conectada a continuación (véase la figura 5).

Las figuras 3 y 4 muestran una segunda variante de un dispositivo con una cámara 4 de combustión, revestida de material refractario, con un espacio 9 de combustión y un techo 14, así como con un quemador 2 de cabeza como quemador de polvo.

La cámara 4 de combustión se dispone en la zona de su orificio 19 de salida para las gotitas de escoria y el gas de combustión sobre una tapa o un techo 16 de una caldera recuperadora 6. El quemador 2 de cabeza presenta un quemador 3 de arranque, dispuesto centralmente, así como una tobera anular interna 18, alimentándose a la tobera 18 la mezcla de aire y combustible pulverizado a través de una entrada 8. En la tobera anular externa 17 para el aire 7 de combustión calentado previamente en una camisa doble 23 se dispone un dispositivo 12 que se puede regular para obtener una mezcla más fuerte o más moderada y para generar la torsión entre el aire y el combustible, en dependencia del contenido de vanadio y oxígeno del combustible. La tapa 14 de la cámara se configura plana en este ejemplo de realización y presenta guardallamas 29. El quemador 2 de cabeza según la figura 3 provoca un encendido extraordinariamente rápido de la mezcla de aire y combustible, así como tiempos cortos de combustión completa. La combustión se finaliza casi por completo dentro del espacio 9 de combustión que presenta un volumen relativamente pequeño. El espacio de reacción posterior de la caldera recuperadora 6 también puede tener un volumen reducido.

La figura 5 muestra una caldera recuperadora 6 con un primer, segundo y tercer canal de tiro 6.1, 6.2 y 6.3. La tapa 16 de la caldera recuperadora 6 sólo aparece como bosquejo en la figura 5. Una mezcla de gas de combustión y gotitas de escoria llega a través del orificio 19 de salida (véase la figura 3) al primer canal 6.1 de tiro de la caldera recuperadora 6. Con el fin de evitar que la escoria se deposite en las paredes 27 de limitación de la caldera recuperadora 6 y provoque aglomeraciones sólidas, se insufla gas de combustión recirculado a través de las toberas 26 que se configuran concéntricamente, según la figura 3, alrededor del orificio 19 de salida en la tapa 16 de la caldera recuperadora 6. El gas de combustión recirculado protege las paredes de la caldera recuperadora 6 contra deposiciones de escoria. La disposición circular concéntrica de toberas 26 se puede ver en la figura 4. En la zona inferior del primer canal 6.1 de tiro se prevé un orificio 21 de extracción para la eliminación de ceniza o la extracción de escoria.

La caldera recuperadora 6 presenta tubos en el primer y segundo canal de tiro 6.1 y 6.2 y trabaja por el sistema de evaporación de baja presión. En el tercer canal 6.3 de tiro se disponen haces 38 de tubos y un orificio 32 de extracción para el gas de combustión cargado con ceniza de escoria.

Las figuras 6 y 7 muestran una tercera variante del dispositivo, en la que se dispone un quemador 2 de cabeza o quemador de techo en el techo 16 de una caldera recuperadora 6. El quemador 2 de tapa se dispone centralmente en el techo 16 encima del primer canal 6.1 de tiro de la caldera recuperadora. El quemador 2 de techo presenta un quemador 3 de arranque dispuesto centralmente. La mezcla de aire y combustible pulverizado se insufla a través de la entrada 8 y una tobera anular 18 a un espacio 9 de combustión en la zona del primer canal 6.1 de tiro. El quemador 2 de techo coincide con el quemador de techo según la figura 3, excepto en la entrada de aire 7 de combustión, calentado previamente. El quemador 2 de techo funciona, sin embargo, con un pequeño exceso de aire para alcanzar temperaturas de combustión más elevadas de aproximadamente 1600ºC a 1800ºC y, asimismo, una buena combustión completa.

Durante la combustión en el espacio 9 de combustión del primer canal 6.1 de tiro de la caldera recuperadora 6 se origina gas de combustión y primero, debido a las altas temperaturas de combustión, escoria líquida. Ésta se encuentra como gotitas, finamente distribuidas, en el gas de combustión y se enfría mediante el intercambio térmico por irradiación con las paredes de membrana o paredes 27 de limitación de la caldera recuperadora 6. De esta forma, la escoria se extrae como polvo con el gas de combustión. No resulta necesaria una extracción de escoria sólida. Las paredes 27 de limitación se conforman en principio mediante tubos con circulación que se agrupan en los respectivos colectores 35.

Con el fin de evitar aglomeraciones, se insufla gas de combustión a través de un canal anular 28 (figura 3) y de toberas 26 dispuestos en la tapa 16 de la caldera. Las gotitas de escoria son rechazadas por las paredes de la caldera recuperadora 6. En la caldera recuperadora 6 se realiza una refrigeración del gas de combustión y de las gotitas de escoria a < 500ºC.

Se obtienen ventajas considerables al no ser ya necesaria, conforme a la tercera variante de procedimiento y dispositivo según las figuras 6 y 7, una cámara de combustión con revestimiento refractario. De esta forma se posibilita un arranque y una parada rápidas debido a la reducida masa de acumulación de la combustión en el primer canal 6.1 de tiro. No se necesita un tiempo de calentamiento prolongado. El dispositivo se puede parar sin necesidad de un largo período de enfriamiento. En caso de desconexiones de emergencia no hay que temer daños térmicos debido a la falta de enfriamiento. La carga del quemador se puede variar muy rápidamente. Los ensayos de regulación del quemador se pueden realizar de manera ágil. Los tiempos de régimen establecido son cortos y permiten una conclusión rápida de los trabajos de regulación. La estructura general del dispositivo es mucho más sencilla, lo que reduce los costos y aumenta el valor de uso. Existen superficies, en las que la escoria líquida se puede depositar y caer.

En la figura 8 se muestra en corte vertical una modificación de la cámara 4 de combustión y del quemador 2 de techo según la figura 3. Por tanto, los elementos y las disposiciones coincidentes se indican con los mismos números de referencia que en la figura 3. La modificación comprende básicamente una tobera anular doble 17, 17' que se prevé en posición básicamente coaxial alrededor del quemador 3 de arranque y de la tobera anular 18 que alimenta la mezcla de aire y combustible pulverizado. En las toberas anulares 17, 17' para el aire de combustión calentado previamente existen dispositivos 12 de torsión y en la zona superior, aletas 41 que se pueden controlar. En esta modificación, el aire de combustión, calentado previamente en la camisa doble 23, se puede conducir por completo o en parte a través de aletas 42, que se pueden regular correspondientemente, con el fin de alimentar las toberas anulares 17, 17'. Sin embargo, también resulta posible mediante las correspondientes aletas 42 insuflar en posición aproximadamente tangencial en el espacio 9 de combustión el aire de combustión calentado previamente a través de una tobera 30 de aire, separada del quemador de cabeza.

La figura 9 muestra en corte horizontal a través de la pared 22 una cámara 4 de combustión que se puede configurar, por ejemplo, según las figuras 1, 3 u 8. La pared 22 en la figura 9 se configura como una zona 43 de pared refrigerable o un llamado "campo de refrigeración" en un área con desgaste especialmente intenso de la cámara 4 de combustión. La zona 43 de pared refrigerable dispone de tubos 44 que se colocan como serpentines con corriente de agua de refrigeración y se recubren de material refractario 45 al menos en el lado del espacio de combustión.

Los tubos 44 presentan espigas 47 que sobresalen radialmente y, por ejemplo, están soldadas. Estas espigas 7 favorecen la solidificación de la escoria fundida en estado líquido y la formación de una capa protectora 46 de escoria con contenido de pentóxido de vanadio.

Claims (34)

1. Dispositivo de combustión de combustibles con contenido de vanadio, con un espacio (9) de combustión, un quemador (3) de arranque y entradas (8, 18; 17, 30) para la mezcla de aire y combustible pulverizado, así como aire de combustión, y con una salida (13) de gas de combustión y una extracción (11) de escoria, caracterizado porque se prevé un quemador (2) de cabeza, que se dispone por encima del espacio (9) de combustión y que se configura como un quemador de techo en un techo (14, 16), porque se dispone en el techo (14), al menos, el quemador (3) de arranque y la entrada (8) de la mezcla de aire y combustible pulverizado, así como, al menos, una tobera (5) de polvo y porque se configura la tobera (5) de polvo como tobera coaxial doble o múltiple y presenta radialmente en el exterior un corte transversal anular para el encendido retardado del combustible pulverizado.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el quemador (2) de cabeza se configura en forma de cono truncado y el ángulo de inclinación entre su pared (15) de techo y su eje longitudinal (24) varía entre 20º y 60º, preferentemente cerca de 45º.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el quemador (3) de arranque se dispone centralmente y la(s) tobera(s) (5) de polvo se sitúa(n) en forma de lanza en la pared (15) de techo del quemador (2) de cabeza.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque la(s) tobera(s) (5) de polvo se dispone(n) en un ángulo entre 35º y 65º, especialmente de 48º a 51º respecto al eje longitudinal (24) y a una radial (25) de la cámara (4) de combustión que se configura de forma cilíndrica, de modo que la mezcla de aire y combustible pulverizado se puede alimentar al espacio (9) de combustión sobre una secante (33) respecto a la superficie de la sección transversal del espacio (9) de combustión.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el espacio (9) de combustión se compone de una cámara (4) de combustión que presenta como pared (22) un revestimiento refractario.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque en la pared (22) de la cámara (4) de combustión se prevén, al menos, dos toberas (30) de aire para un flujo de entrada tangencial de aire secundario, porque las toberas (30) de aire se disponen distanciadas axialmente y porque la prolongación del (de los) eje(s) longitudinal(es) de las toberas (5) de polvo se orienta entre las dos toberas (30) de aire.

7. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el quemador (3) de arranque se dispone centralmente y la(s) tobera(s) de polvo (5), coaxialmente respecto al quemador (3) de arranque.

8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el espacio (9) de combustión se conforma en una cámara (4) de combustión que presenta un revestimiento refractario (22) y una camisa doble (23) para el calentamiento previo del aire (7) de combustión y porque la mezcla de aire y combustible pulverizado y el aire (7) de combustión calentado previamente se pueden alimentar al espacio (9) de combustión a través de toberas anulares (18, 17) en el quemador (2) de cabeza, dispuestas coaxialmente respecto al quemador (3) de arranque.

9. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque a continuación de la cámara (4) de combustión se conecta una caldera recuperadora (6) y porque la caldera recuperadora (6), que presenta, preferentemente, tres canales (6.1, 6.2, 6.3) de tiro, dispone de un dispositivo (21) de extracción de partículas de escoria, especialmente en el primer canal (6.1) de tiro.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque en la caldera recuperadora (6) se disponen toberas (26) para la alimentación de gas de combustión recirculado y porque las toberas (26) se orientan hacia paredes (27) de limitación de la caldera recuperadora (6).

11. Dispositivo según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque el quemador (2) de cabeza se dispone en un techo (16) de una caldera recuperadora (6) y porque el espacio (9) de combustión se prevé en la zona de un primer canal (6.1) de tiro de la caldera recuperadora (7).

12. Dispositivo según la reivindicación 11, caracterizado porque en el techo (16) de la caldera recuperadora (6) se disponen toberas (26) para la alimentación de gas de combustión recirculado y porque las toberas (26) se orientan, especialmente, hacia paredes (27) de limitación de la caldera recuperadora (6).

13. Dispositivo según la reivindicación 1, 7 u 8, caracterizado porque en la entrada (30) de aire (7) de combustión y/o en la entrada (8) de la mezcla de aire y combustible pulverizado se prevén dispositivos de aleta o giro (12, 31, 41, 42) que se pueden regular en dependencia del contenido de vanadio y de la velocidad de reacción de la mezcla de aire y combustible pulverizado.

14. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el quemador (3) de arranque se configura para el funcionamiento con gas o aceite combustible y se puede usar adicionalmente como quemador de apoyo.

15. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el espacio (9) de combustión está formado por una cámara (4) de combustión que presenta, al menos, una zona (43) de pared refrigerable.

16. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque se prevé, en cada caso, la zona (43) de pared refrigerable en áreas con desgaste intenso de la cámara (4) de combustión, que consta de tubos (44) con circulación de un medio de refrigeración y rodeados de material refractario (45).

17. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque los tubos (44) disponen de espigas (7) y porque sobre el material refractario (45) se forma una capa protectora (46), resistente al desgaste, de escoria con contenido de pentóxido de vanadio.

18. Procedimiento para la combustión de combustibles con contenido de vanadio, procedentes del procesamiento del petróleo, en el que los combustibles con contenido de vanadio se alimentan como mezcla de aire y combustible pulverizado a un dispositivo con quemador, especialmente según una de las reivindicaciones 1 a 17, y en el que la mezcla de aire y combustible pulverizado se quema en un espacio de combustión y se extrae el gas de combustión producido y la escoria, caracterizado porque la mezcla de aire y combustible pulverizado se alimenta a un quemador de cabeza en un techo del espacio de combustión y porque la mezcla de aire y combustible pulverizado se quema con tiempos de combustión completa cortos y con un frente de encendido que se puede regular mediante el cambio de la velocidad de salida del combustible pulverizado y/o de la velocidad de salida del aire de combustión y/o mediante la intensidad del mezclado de la mezcla de aire y combustible pulverizado y/o una envoltura protectora alrededor de la mezcla de aire y combustible pulverizado.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque no se alimenta aire de combustión a la mezcla de aire y combustible pulverizado directamente después de la salida en la zona del quemador de cabeza, de modo que se ajusta en esta área una zona de combustión con condiciones desde cercanas a las estequiométricas hasta condiciones subestequiométricas de \lambda = aproximadamente 0,2 hasta 1,0.

20. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque el aire de combustión se alimenta al espacio (9) de combustión tangencialmente y/o coaxialmente en la zona de la pared (22) o coaxialmente respecto a la mezcla de aire y combustible pulverizado en la zona del quemador (2) de cabeza.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque la mezcla de aire y combustible pulverizado se insufla y se quema en el espacio (9) de combustión de una cámara (4) de combustión, creándose mediante un revestimiento refractario (22) de la cámara (4) de combustión una ayuda al encendido durante la combustión y un volumen con la mayor intensidad de combustión.

22. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque la mezcla de aire y combustible pulverizado se quema a temperaturas entre 1100ºC y 2000ºC con una elevada facilidad de encendido y con un frente de encendido en el intervalo de aproximadamente 10 mm a 600 mm, preferentemente en el intervalo de 100 mm a 400 mm, delante del quemador (2) de cabeza o de una tobera (5) de polvo de la mezcla de aire y combustible pulverizado.

23. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque la combustión en la cámara (4) de combustión se realiza con un revestimiento refractario (22) a temperaturas alrededor de 1200ºC, porque se forma una mezcla de gas de combustión y partículas de escoria líquida o ceniza, porque la mezcla se conduce, después de un tiempo de estancia corto y quemada casi por completo, de la cámara (4) de combustión a una caldera recuperadora (6), porque se insufla gas de combustión recirculado a la caldera recuperadora (6) en la zona de un primer canal (6.1) de tiro y se conduce a lo largo de las paredes (27) de limitación y porque las partículas de escoria se extraen casi por completo como polvo del primer canal (6.1) de tiro.

24. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque la mezcla de aire y combustible pulverizado se quema en un espacio (9) de combustión que se forma en un primer tramo (6.1) de tiro de una caldera recuperadora (6) al disponerse el quemador (2) de cabeza en un techo (16) de la caldera recuperadora (6), porque el quemador (2) de cabeza funciona con un pequeño exceso de aire para obtener altas temperaturas de combustión, situándose el exceso de aire en el intervalo de \lambda = 1,05 a 1,4, especialmente de \lambda = 1,1, porque la combustión se realiza a temperaturas de aproximadamente 1600ºC a 1800ºC y se alcanza una buena combustión casi completa, porque se forma gas de combustión y partículas de escoria líquida que se refrigeran por debajo de 900ºC y se extraen en forma de polvo a través de un orificio (32) de extracción de un tercer canal (6.3) de tiro de la caldera recuperadora (6).

25. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque el aire (7) de combustión se calienta previamente en una camisa doble (23) de la cámara (4) de combustión.

26. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque la velocidad, a la que sale la mezcla de aire y combustible pulverizado del quemador de cabeza, se regula entre 10 m/s y 45 m/s, preferentemente a 20 m/s.

27. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque la combustión, que se acelera en caso de una proporción mayor de vanadio en la mezcla de aire y combustible pulverizado, se regula mediante la alimentación de aire.

28. Procedimiento según la reivindicación 27, caracterizado porque en caso de un menor contenido de vanadio del combustible se mezcla más intensamente la mezcla de aire y combustible pulverizado.

29. Procedimiento según la reivindicación 27, caracterizado porque en caso de una corriente de volumen constante de la mezcla de aire y combustible pulverizado con contenido de vanadio se varía la velocidad de salida del aire de combustión.

30. Procedimiento según la reivindicación 29, caracterizado porque la velocidad de salida del aire de combustión se adapta a distintos casos de carga y se influye en la combustión completa, así como en la relación escoria-ceniza.

31. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque la mezcla de aire y combustible pulverizado se introduce y se quema en un espacio (9) de combustión con revestimiento refractario (22) y, al menos, con una zona (43) de pared refrigerable y porque la superficie de la zona (43) de pared refrigerable, en el lado que da al espacio de combustión, se refrigera por debajo de la temperatura de solidificación de la escoria y se forma una capa protectora de escoria con contenido de vanadio.

32. Procedimiento según la reivindicación 31, caracterizado porque se configura como máximo el 15% de la superficie de la cámara de combustión como zona (43) de pared refrigerable.

33. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque se crea una envoltura protectora de nitrógeno que se alimenta al espacio de combustión coaxialmente respecto a la mezcla de aire y combustible pulverizado con contenido de vanadio.

34. Uso de un dispositivo con un quemador de cabeza según la reivindicación 1 como quemador de polvo para la combustión de combustibles de carbono con contenido de vanadio, especialmente sustancias residuales con contenido de vanadio, procedentes de la gasificación del petróleo.