ES2216412T3 - Quemador para la oxidacion parcial de combustibles liquidos que contienen carbono. - Google Patents
Quemador para la oxidacion parcial de combustibles liquidos que contienen carbono.Info
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Abstract
Quemador para la oxidación parcial de combustible líquido, que contiene carbono, con vapor de agua y un gas que contiene oxígeno, en el que la boca de salida del quemador está dirigida hacia una cámara de combustión, caracterizado porque el quemador presenta, cerca de la boca de salida, una cámara de mezclado cónica (2), que se ensancha hacia la boca de salida, porque un primer tubo (1) que introduce el combustible líquido en la cámara de mezclado está dispuesto coaxialmente con la cámara de mezclado, encontrándose el extremo de la boca (1a) del primer tubo en la zona del extremo de entrada (2a) de la cámara de mezclado y existiendo, entre el extremo de la boca del primer tubo y el extremo de entrada de la cámara de mezclado, una hendidura anular (3) para el paso de vapor de agua, porque una primera cámara anular (5) para el paso de vapor de agua rodea el primer tubo, y está conectada con la hendidura anular (3), porque un segundo tubo (6) rodea la primera cámara anular (5) y se apoya herméticamente sobre la cara exterior de la cámara de mezclado (2), porque una segunda cámara anular (11) para el paso de gas que contiene oxígeno hacia la boca de salida del quemador rodea el segundo tubo y la cámara de mezclado, y porque la cámara de mezclado presenta, desde su boca de salida hasta la boca (1a) del primer tubo, una longitud axial (A) de 10 a 300 mm, un diámetro interior máximo de 10 a 100 mm y un ángulo de cono (x), medido respecto al eje de la cámara de mezclado, de 3º a 20º.
Description
Quemador para la oxidación parcial de
combustibles líquidos que contienen carbono.
La invención se refiere a un quemador para la
oxidación parcial de combustible líquido, que contiene carbono, con
vapor de agua y un gas que contiene oxígeno, en el que la boca de
salida del quemador está dividida hacia una cámara de
combustión.
Quemadores de esta clase son conocidos y, por
ejemplo, están descritos en los documentos EP 0 127 273 B1,
US-4 933 163 y EP-0 707 880 A1. De
la última publicación mencionada es conocida también la disposición
de un quemador semejante en la entrada de una cámara de combustión
vacía, en la que el gas producto en bruto generado es, a
continuación, depurado y, por ejemplo, transformado en un gas de
síntesis.
La invención está basada en la finalidad de
proporcionar un quemador para la oxidación parcial de combustibles
líquidos, como, por ejemplo, aceite pesado, en el que el
combustible es dividido primeramente en finas gotitas y mezclado
intensivamente con vapor de agua, antes de que la mezcla entre en
contacto con el oxígeno. Según la invención se consigue esto, por
el hecho de que el quemador presenta, cerca de la boca de salida,
una cámara de mezclado cónica, que se ensancha hacia la boca de
salida, un primer tubo que introduce el combustible líquido en la
cámara de mezclado está dispuesto coaxialmente con la cámara de
mezclado, encontrándose el extremo de la boca del primer tubo en la
zona del extremo de entrada de la cámara de mezclado y existiendo,
entre el extremo de la boca del primer tubo y el extremo de entrada
de la cámara de mezclado, una hendidura anular para el paso de
vapor de agua, una primera cámara anular para el paso de vapor de
agua rodea el primer tubo, y está conectada con la hendidura
anular, un segundo tubo rodea la primera cámara anular y se apoya
herméticamente sobre la cara exterior de la cámara de mezclado, una
segunda cámara anular para el paso de gas que contiene oxígeno hacia
la boca de salida del quemador rodea el segundo tubo y la cámara de
mezclado, y la cámara de mezclado presenta, desde su boca de salida
hasta la boca del primer tubo, una longitud axial de 10 a 300 mm y,
preferiblemente, al menos 20 mm, un diámetro interior máximo de 10
a 100 mm y, la mayoría de las veces, de 20 a 80 mm, y un ángulo de
cono x, medido respecto al eje de la cámara de mezclado, de 3º a
20º.
Como combustible líquido que contiene
hidrocarburo se considera aceite pesado, una suspensión bombeable
de carbón granular o coque de petróleo en agua o en hidrocarburos
líquidos, así como una emulsión de betún o asfalto en agua. Como
gas que contiene O_{2} se utiliza usualmente oxígeno técnicamente
puro o aire enriquecido con nitrógeno, cuando no perjudica el
contenido de nitrógeno.
La presión en la cámara de combustión, en la que
es oxidada parcialmente la mezcla procedente del quemador se
encuentra, usualmente, en el intervalo de 1 a 100 bar.
Configuraciones posibles del quemador son
descritas con ayuda del dibujo.
La Fig. 1 muestra, en representación esquemática,
una sección longitudinal de la zona de salida del quemador.
La Fig. 2 muestra una sección longitudinal de un
casquillo de unión.
La Fig. 3 muestra la disposición de varios
quemadores cooperantes.
En el quemador de la Fig. 1 son comprimidos los
hidrocarburos líquidos mediante una bomba, no representada, a
través del primer tubo (1) central hacia la cámara de mezclado (2)
cónica y divididos allí en finas gotitas. El extremo de boca (1a)
del primer tubo se encuentra en la zona del extremo de entrada (2a)
de la cámara de mezclado, existiendo una hendidura anular para el
paso de vapor de agua.
El vapor de agua procede de una primera cámara
anular (5), que rodea el primer tubo (1), fluye primeramente entre
un segundo tubo (6) y la cara exterior de un casquillo de unión (7)
a través de sus aberturas (8) (compárese con la Fig. 2) hacia la
hendidura anular (3) y después hacia la cámara de mezclado (2).
La cámara de mezclado sirve para realizar un
mezclado intensivo entre los hidrocarburos líquidos y el vapor de
agua y dividir los hidrocarburos líquidos, por su forma y
disposición, en finas gotitas. Esta mezcla sale a la cámara de
combustión (10), que no está representada en el dibujo.
Gas que contiene O_{2} viene de una segunda
cámara anular (11), que está limitada hacia el exterior por un
tercer tubo (12). Entre el tercer tubo y la cara exterior de la
cámara de mezclado (2) existen uno o varios agujeros de paso (11a),
a través de los cuales el gas que contiene O_{2} es dirigido al
eje de quemador en la cámara de combustión (10) y a la mezcla de
aceite y vapor de agua que viene desde la cámara de mezclado (2).
La combustión parcial de los hidrocarburos así producida suministra
la energía para las reacciones de gasificación deseadas, para
generar una mezcla gaseosa con H_{2} y CO como componentes
principales.
Usualmente, el tercer tubo (12) está rodeado por
una envoltura de agua de refrigeración que, sin embargo, para
simplificación de la Fig. 1, no está representada. El segundo tubo
(6) se apoya, en la zona de la cámara anular (3), de forma
deslizante y hermética, sobre la cara exterior del casquillo de
unión (7), lo que no está representado en detalle. Para ello se
conocen juntas de estanqueidad deslizantes apropiadas.
La cara interior del casquillo (7) - compárese
con la Fig. 2 - está provista de roscas (7a) y (7b), que se
acoplan, por una parte, en el primer tubo (1) y, por otra parte, en
la pared (2b). Resultan así posibilidades de desplazamiento, por lo
que se pueden regular la profundidad de inserción del primer tubo
(1) en la cámara de mezclado (2), la anchura de los agujeros (11a).
Convenientemente, el primer tubo (1), que dirige los hidrocarburos
líquidos con sobrepresión a la cámara de mezclado (2), está
estrechado hacia su boca (1a), de manera que el aceite penetra, con
una fuerte pulverización, en la cámara de mezclado (2).
La cámara de mezclado (2) tiene una longitud
axial (A), medida desde su boca de salida hasta la boca (1a) del
primer tubo, de 10 a 300 mm y, preferiblemente, de 20 a 200 mm. El
ángulo de cono (x), que es medido respecto a una línea (15)
paralela al eje, asciende a 3º a 20º y, usualmente, a 5º a 15º. El
diámetro interior máximo de la cámara de mezclado (2), que se
alcanza en la boca de salida, está comprendido dentro del campo de
10 a 100 mm y, preferiblemente, de 20 a 80 mm. Mediante esta
configuración se consigue en la cámara (2) un mezclado intensivo de
aceite y vapor de agua, así como también una disminución deseada de
la velocidad de circulación hacia la cámara de combustión (10), de
manera que el nitrógeno que sale de los agujeros (11a) puede
reaccionar intensivamente con la mezcla de aceite y vapor de agua.
A diferencia del dibujo, los agujeros (11a) pueden estar
configurados también de manera que permitan una circulación de gas
aproximadamente paralela al eje (20).
La representación esquemática de la Fig. 3
muestra tres quemadores con la misma forma (E), (F) y (G), que
pueden estar configurados, respectivamente, tal como el quemador
descrito en la Fig. 1. Estos quemadores rodean un tubo (18), que
puede presentar un cierre desmontable, no representado. Para ello el
tubo (18) puede estar configurado, en caso de necesidad, para
albergar un quemador adicional, por ejemplo, un quemador de
calentamiento, que se vuelve a quitar durante el funcionamiento
normal de los quemadores (E), (F) y (G). El número de quemadores
que rodean el tubo (18) es opcional y puede ascender a, por ejemplo,
dos a diez.
Claims (5)
1. Quemador para la oxidación parcial de
combustible líquido, que contiene carbono, con vapor de agua y un
gas que contiene oxígeno, en el que la boca de salida del quemador
está dirigida hacia una cámara de combustión, caracterizado
porque el quemador presenta, cerca de la boca de salida, una cámara
de mezclado cónica (2), que se ensancha hacia la boca de salida,
porque un primer tubo (1) que introduce el combustible líquido en
la cámara de mezclado está dispuesto coaxialmente con la cámara de
mezclado, encontrándose el extremo de la boca (1a) del primer tubo
en la zona del extremo de entrada (2a) de la cámara de mezclado y
existiendo, entre el extremo de la boca del primer tubo y el
extremo de entrada de la cámara de mezclado, una hendidura anular
(3) para el paso de vapor de agua, porque una primera cámara anular
(5) para el paso de vapor de agua rodea el primer tubo, y está
conectada con la hendidura anular (3), porque un segundo tubo (6)
rodea la primera cámara anular (5) y se apoya herméticamente sobre
la cara exterior de la cámara de mezclado (2), porque una segunda
cámara anular (11) para el paso de gas que contiene oxígeno hacia la
boca de salida del quemador rodea el segundo tubo y la cámara de
mezclado, y porque la cámara de mezclado presenta, desde su boca de
salida hasta la boca (1a) del primer tubo, una longitud axial (A)
de 10 a 300 mm, un diámetro interior máximo de 10 a 100 mm y un
ángulo de cono (x), medido respecto al eje de la cámara de mezclado,
de 3º a 20º.
2. Quemador de acuerdo con la Reivindicación 1,
caracterizado porque entre la cara exterior de la cámara de
mezclado (2) y la cara exterior del primer tubo (1) está dispuesto
un casquillo de unión (7) con agujeros de paso (8) y porque el
casquillo presenta al menos una rosca, con la que se acopla en el
primer tubo (1) y/o en la pared de la cámara de mezclado.
3. Quemador de acuerdo con la Reivindicación 2,
caracterizado porque la cara exterior del casquillo de unión
(7) se apoya, de forma deslizante y hermética, sobre el segundo
tubo (6).
4. Quemador de acuerdo con la Reivindicación 1 o
con una de las siguientes, caracterizado porque el primer
tubo (1) se estrecha hacia su boca (1a).
5. Quemador de acuerdo con la Reivindicación 1 o
con una de las siguientes, caracterizado porque varios
quemadores están dispuestos paralelamente y dirigidos hacia la
cámara de combustión, encontrándose los quemadores en la inmediata
proximidad de un agujero cerrable en la cámara de combustión, en la
que puede ser instalado un quemador desplazable.
Applications Claiming Priority (2)
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