ES2234228T3 - Inyector para quemador y sistema de inyeccion correspondiente. - Google Patents
Inyector para quemador y sistema de inyeccion correspondiente.Info
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Abstract
Inyector (1) para quemador que presenta un eje longitudinal, donde el inyector comprende un conjunto (2) de inyección de un combustible principal que presenta una salida de combustible principal (60), un conjunto (3) de inyección de un comburente que presenta una salida de comburente (61), y un conjunto (4) de inyección de un combustible auxiliar que presenta una salida de combustible auxiliar (62), dichos conjuntos (2, 3, 4) de inyección de combustibles principal y auxiliar y de comburente siendo coaxiales y dispuestos de manera radial uno alrededor del otro y el conjunto (4) de inyección del combustible de más escaso poder calorífico inferior (PCI) estando situado de manera radial en el exterior del inyector (1).
Description
Inyector para quemador y sistema de inyección
correspondiente.
La presente invención concierne a los inyectores
para quemadores que presentan un eje longitudinal y se aplica en
particular en los procesos de elaboración de clinker, intermedios
de fabricación de cementos.
El clinker es obtenido por cocción a alta
temperatura de materiales de canteras tales como la arcilla, el
calcáreo...
Se distinguen tres tipos principales de cocción
para la elaboración de clinker, a saber la cocción por vía húmeda,
la cocción por vía semi-seca y la cocción por vía
seca.
En el caso de las vías semi-seca
y seca, la instalación de cocción comprende sucesivamente un
dispositivo de pre-calcinación para precalentar,
deshidratar, y descarbonatar las materias primas, por ejemplo una
rejilla "Lepol" y un horno rotativo en el que la materia fluye
y donde se produce la formación del clinker. Ese horno rotativo
entrega clinker a la salida.
Una tobera principal está situada al nivel de la
salida del horno rotatorio. Esta tobera conduce la energía
necesaria en el horno rotativo. La energía calorífica necesaria
para el funcionamiento del dispositivo de
pre-calcinación es aportada mayoritariamente por
los humos producidos por la tobera principal, esos humos circulan
en el horno rotativo a contra corriente del material. Un aporte de
energía es necesario al nivel del dispositivo de
pre-calcinación.
En el caso de una rejilla "Lepol", ese
aporte es habitualmente asegurado por la combustión de una parte de
un combustible principal de fuerte poder calorífico inferior
(PCI), por ejemplo superior a 6000 th/t, y por otra parte de
un combustible auxiliar de escaso PCI, por ejemplo inferior a 2000
th/t.
Generalmente, el combustible principal está
constituido por desechos industriales líquidos que contienen hasta
30% en masa de agua y el combustible auxiliar está constituido por
aguas industriales contaminadas. Para asegurar el aporte de energía
en el recinto del dispositivo de pre-calcinación, se
pulverizan, con la ayuda de aire bajo presión, esos combustibles
en inyectores diferentes.
El oxígeno contenido en los humos presentes en el
recinto del dispositivo de pre-calcinación
constituye el comburente principal. El oxígeno de aporte es
introducido en la proximidad del inyector de combustible principal
por medio de un tercer inyector.
En el dispositivo de
pre-calcinación, el combustible principal es
pulverizado bajo la forma de una capa superior, el combustible
auxiliar es pulverizado bajo la forma de una capa inferior
espaciada de la capa superior, y el oxígeno de aporte es inyectado
bajo la forma de una capa intermedia situada entre las dos otras
capas, próxima a la capa superior.
Los combustibles principal y auxiliar y el
comburente de aporte se mezclan mal debido al hecho de su
inyección en capas paralelas.
Por consecuencia, el rendimiento de combustión de
los combustibles a inyectar es relativamente escaso, y se constata
que el consumo del oxígeno presente en los humos es igualmente
relativamente escaso.
Además, el conjunto del sistema de inyección es
molesto.
Los documentos FR-1 385 061 y US
5,129,335 describen inyectores de quemadores de combustibles en los
que es necesario enfriar la pared exterior del inyector con la
ayuda de un fluido de enfriamiento.
La invención tiene por objeto resolver esos
problemas proporcionando inyectores mejorados, que permiten, en los
procedimientos de elaboración de clinker, mejorar el rendimiento de
combustión de los combustibles con una reducción de las
molestias.
A este efecto, la invención tiene por objeto un
inyector para quemador que presenta un eje longitudinal,
caracterizado porque comprende un conjunto de inyección de un
combustible principal que presenta una salida de combustible
principal, un conjunto de inyección de un comburente que presenta
una salida de comburente, y un conjunto de inyección de un
combustible auxiliar que presenta una salida de combustible
auxiliar y porque dichos conjuntos de inyección de combustibles
principal y auxiliar y de comburente son coaxiales y están
dispuestos de manera radial el uno alrededor del otro, y porque el
conjunto (4) de inyección del combustible de más escaso poder
calorífico inferior (PCI) está situado de manera radial en el
exterior del inyector (1).
Según modos particulares de realización, el
inyector puede comprender una o varias de las características
siguientes, tomadas aisladamente o según todas las combinaciones
técnicamente posibles:
- uno o cada conjunto de inyección de combustible
es un conjunto de pulverización de dicho combustible que comprende
medios de canalización de dicho combustible, medios de canalización
de un fluido de pulverización, y medios de pulverización unidos a
dichos medios de canalización del combustible y del fluido de
pulverización;
- para dicho o cada conjunto de pulverización de
combustible, dichos medios de canalización del combustible y del
fluido de pulverización están dispuestos de manera radial los unos
alrededor de los otros;
- para dicho o cada conjunto de pulverización de
combustible, los medios de canalización del fluido de pulverización
están dispuestos alrededor de los medios de canalización de dicho
combustible;
- uno o cada conjunto de inyección de combustible
está montado en el inyector de manera deslizante y regulable, con
relación al conjunto de inyección de comburente, entre al menos una
posición espaciada y una posición próxima, la salida de combustible
correspondiente y la salida de comburente estando respectivamente
espaciadas y próximas en dichas posiciones espaciadas y
próximas;
- el o cada conjunto de inyección de combustible
es amovible;
- el conjunto de inyección de comburente está
dispuesto de manera radial entre el conjunto de inyección de
combustible principal y el conjunto de inyección de combustible
auxiliar;
- el conjunto de inyección del combustible de más
escaso poder calorífico inferior está situado de manera radial más
al exterior del inyector que el conjunto de inyección del
combustible de más fuerte poder calorífico inferior;
- el inyector comprende medios de puesta en
rotación, alrededor del eje longitudinal del inyector, de uno o
cada combustible y/o del comburente a la salida del conjunto de
inyección correspondiente;
- dichos medios de puesta en rotación comprenden
canales de forma helicoidal con relación a dicho eje longitudinal
del inyector;
- dichos canales forman un ángulo con el eje
longitudinal del inyector comprendido entre aproximadamente 0 y
30º;
- el inyector comprende una nariz de
pulverización que presenta orificios calibrados y que está montada
río abajo de las salidas respectivas de los conjuntos de inyección
de combustibles principal y auxiliar y de comburente; y
- los orificios calibrados de la nariz de
pulverización definen entre ellos en un plano longitudinal del
inyector un ángulo comprendido entre aproximadamente 20 y 120º.
La invención tiene igualmente por objeto un
sistema de inyección de combustibles principal y auxiliar y de
comburente, que comprende una fuente de combustible principal, una
fuente de combustible auxiliar, una fuente de comburente, y al
menos un inyector, caracterizado porque el inyector es un inyector
tal como el descrito aquí arriba, y porque los conjuntos de
inyección de combustibles principal y auxiliar y de comburente del
inyector están respectivamente conectados a las fuentes de
combustibles principal y auxiliar y de comburente.
En una variante, uno o cada conjunto de inyección
de combustible es un conjunto de pulverización de dicho
combustible que comprende medios de canalización de dicho
combustible, medios de canalización del fluido de pulverización, y
medios de pulverización unidos a dichos medios de canalización de
dicho combustible y del fluido de pulverización, y el sistema de
inyección comprende además al menos una fuente de fluido de
pulverización conectada a dichos medios de canalización del fluido
de pulverización del o de cada conjunto de pulverización de
combustible.
Por otra parte, la fuente de comburente puede ser
una fuente de gas que comprende entre 30 y 100% de oxígeno.
La invención será mejor comprendida con la
lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a título de
ejemplo, y hecha con referencia a los dibujos anexos, en los
que:
- la figura 1 es una vista esquemática en corte
longitudinal de un inyector según la invención,
- las figuras 2 a 4 son vistas análogas a la
figura 1 que ilustran diferentes elementos constitutivos del
inyector de la figura 1, y
- la figura 5 es una vista esquemática parcial,
en corte longitudinal y aumentada, que ilustra el extremo de salida
de una variante del inyector de la figura 1.
La figura 1 ilustra un inyector 1 para un
procedimiento de elaboración de clinker por vía
semi-seca o seca.
Este inyector 1, de forma general asimétrica
alargada de eje X-X comprende esencialmente un
conjunto interior 2 de inyección de un combustible principal líquido
de fuerte PCI, un conjunto intermedio 3 de inyección de comburente y
un conjunto exterior 4 de inyección de un combustible auxiliar
líquido de escaso PCI.
Los conjuntos 2, 3 y 4 son sensiblemente
asimétricos y coaxiales.
El conjunto exterior de inyección 4 está
dispuesto de manera radial en el exterior del conjunto intermedio
de inyección 3 que está él mismo situado de manera radial en el
exterior del conjunto interior de inyección 2.
Como está representado en las figuras 1 y 2, el
conjunto de inyección 2 del combustible principal comprende
esencialmente un tubo interior 5 de canalización del combustible
principal, una cabeza 6 de pulverización que prolonga el tubo 5
hacia adelante o abajo (hacia la izquierda en las figuras 1 y 2), y
un tubo exterior 7 que rodea exteriormente el tubo 5.
La cabeza 6 presenta un orificio central axial 8
que comunica con el interior del tubo 5 y un collarín exterior
troncocónico 9 perforado con seis orificios oblicuos 10, repartidos
regularmente alrededor del eje X-X. Los orificios
10 desembocan en el orificio 8. Esos orificios 10 son de ejes
inclinados hacia adelante en un mismo ángulo con relación al eje
X-X. Las boquillas 11 amovibles con orificios
calibrados son introducidas en los orificios 10.
La cabeza 6 comprende igualmente tres pasadores
12 salientes de manera radial hacia el exterior y situados
axialmente detrás (hacia la derecha en las figuras 1 y 2) con
relación al collarín 9. Esos pasadores 12 están regularmente
repartidos de manera angular con relación al eje
X-X. El extremo delantero o bajo del tubo 7 toma
apoyo, por una parte, axialmente sobre el collarín 9 y por otra
parte, de manera radial sobre los pasadores 12. Debe ser notado que
el apoyo del extremo delantero del tubo 7 sobre el collarín 9 se
hace según superficies troncocónicas inclinadas con relación al eje
X-X lo que asegura la impermeabilidad entre el tubo
7 y el collarín 9.
Un anillo 13, roscado interiormente y fijado al
extremo trasero del tubo 7, es atornillado sobre un tramo trasero
roscado 130 del tubo 5. Este anillo 13 asegura, con el collarín 9 y
los pasadores 12, el mantenimiento de la posición longitudinal y de
la posición radial centrada del tubo 5 con relación al tubo 7. Una
junta de impermeabilización 131 está dispuesta entre el anillo 13
y un espaldón exterior anular 132 del tubo 5. Este espaldón 132
está situado delante del tramo roscado 130 del tubo 5.
Una conexión tubular 14 transversal está
dispuesta en la parte trasera del tubo 7, ligeramente por delante
del anillo 13.
Los tubos 5 y 7 delimitan entre ellos un paso 15
de canalización del fluido de pulverización que comunica por
delante con los orificios de las boquillas 11, y por tanto con el
orificio 8, y por la parte trasera con la conexión 14 gracias a un
orificio 16 proporcionado en la pared del tubo 7.
El tubo interior 5 es prolongado hacia la parte
trasera por una conexión tubular longitudinal 17.
El conjunto intermedio 3 de inyección de
comburente comprende esencialmente (figuras 1 y 3) un tubo 20,
prolongado hacia adelante por una cabeza de inyección 21 y provisto
por la parte trasera de un dispositivo de sujeción 22.
El tubo 20 está igualmente provisto de una
conexión tubular 23 transversal situada ligeramente por delante
del dispositivo de sujeción 22.
La cabeza de inyección 21 presenta un orificio
central 24 que comunica con el interior del tubo 20. El orificio 24
es de sección constante excepto en un tramo intermedio 25 en donde
su sección converge hacia adelante.
Seis ranuras axiales 26, de sección rectangular y
regularmente repartidas de manera angular alrededor del eje
X-X, son proporcionadas en el espesor de la cabeza
21.
Las ranuras 26 están dispuestas de manera radial
desde el exterior de la cabeza 21 y desembocan, por una parte, en
la cara delantera de la cabeza de inyección 21 y, por otra parte,
en una ranura anular exterior 27, de sección en V y de eje
X-X, proporcionada en el espesor de la cabeza 21.
Esta ranura anular exterior 27 está situada sensiblemente en el
mismo nivel axial que el tramo intermedio convergente 25 del
orificio 24.
La cabeza 21 está prolongada hacia la parte
trasera por tres lengüetas interiores 270 espaciadas regularmente
de manera angular las unas de las otras. Las lengüetas 270 están
insertadas en el interior del tubo 20. Las lengüetas 270, adheridas
contra la pared del tubo 20, son atravesadas cada una por un
tornillo transversal que asegura el acople solidario de la cabeza
21 y del tubo 20. El apoyo del extremo delantero del tubo 20 sobre
la cabeza 21 se hace según superficies troncocónicas inclinadas
con relación al eje X-X lo que asegura la
impermeabilidad entre el tubo 20 y la cabeza 21.
El dispositivo de sujeción 22 comprende
esencialmente una boquilla 271 roscada exteriormente y solidaria
con el extremo trasero del tubo 20, una tuerca 28 atornillada sobre
la parte trasera de la boquilla 271, un anillo elástico rajado 29,
una arandela metálica no representada, y una junta anular de
impermeabilidad 30. La junta anular 30 toma apoyo sobre un espaldón
trasero interior 31 de la boquilla 27. La arandela metálica está
colocada entre la junta anular 30 y el anillo elástico rajado 29
que toma apoyo sobre un labio anular interior trasero 32 de la
tuerca 28 y el anillo elástico rajado 29.
El conjunto 2 de inyección de combustible
principal está dispuesto de manera deslizante a lo largo del eje
X-X en el interior del conjunto 3 de inyección de
comburente. De esta forma, un paso 35 de canalización del
comburente (figura 1) está delimitado entre la cabeza 6 de
pulverización del conjunto de inyección 2 y la cabeza 21 de
inyección del conjunto de inyección 3, y entre el tubo 7 del
conjunto de inyección 2 y el tubo 20 del conjunto de inyección 3.
El paso 35 comunica por la parte trasera con la conexión 23 del
conjunto de inyección 3 por medio de un orificio 36 proporcionado
en la pared del tubo 7.
La tuerca 28 atornillada sobre la boquilla 271
del dispositivo de sujeción 22 comprime, por medio de su labio
anular 32, del anillo elástico 29 y de la arandela metálica, la
junta anular 30 que toma apoyo sobre el espaldón 31 de la boquilla
27. Así, la junta 30 es aplicada sobre la superficie exterior del
tubo 7 fijando de esta forma la posición axial del conjunto 3 de
inyección de comburente con relación al conjunto 2 de inyección de
combustible y asegurando así la impermeabilidad entre los tubos 7 y
20 por la parte trasera del inyector 1.
Las lengüetas 270 toman apoyo de manera radial
sobre el extremo anterior del tubo 7 y aseguran así, con el
dispositivo de sujeción 22, el centrado del conjunto 2 de inyección
de combustible principal en el conjunto 3 de inyección de
comburente.
El conjunto 4 de inyección del combustible
auxiliar comprende esencialmente (figuras 1 y 4) un tubo interior
40 de canalización del combustible auxiliar, una cabeza 41 de
pulverización que prolonga el tubo 40 hacia la parte delantera, y
un tubo exterior 42 que rodea exteriormente el tubo 40.
La cabeza 41 es de forma general troncocónica
convergente hacia la parte delantera. La cabeza 41 presenta un
orifico central axial 43, que comunica con el interior del tubo 40,
y seis orificios oblicuos 44, regularmente repartidos de manera
angular alrededor del eje X-X. Los orificios 44
están inclinados hacia adelante con un mismo ángulo con relación al
eje X-X y comunicando con el orificio central
43.
Boquillas 440 amovibles con orificios calibrados
están insertadas en los orificios 44. Un anillo 46, roscado
interiormente y solidario con el extremo trasero del tubo 42, está
atornillado sobre un tramo intermedio del tubo 40. El extremo
delantero del tubo 42 toma apoyo axialmente sobre la cabeza 41 de
pulverización.
Debe ser notado que el apoyo del extremo
delantero del tubo 42 sobre la cabeza 41 se hace según superficies
troncocónicas inclinadas con relación al eje X-X lo
que asegura la impermeabilidad entre el tubo 42 y la cabeza
41.
El tubo 42 está provisto de una conexión tubular
47 transversal situada ligeramente por delante del anillo 46.
Los tubos 40 y 42 delimitan entre ellos un paso
48 de canalización del fluido de pulverización. Ese paso 48
comunica, por una parte, con los orificios de las boquillas 440 y
por lo tanto con el orificio 43, y por otra parte, con la conexión
47, gracias a un orificio 49 dispuesto en la pared del tubo 42.
El tubo 40 está provisto en su extremo trasero de
una conexión tubular 51 transversal seguido de un dispositivo de
sujeción 52 análogo al dispositivo 22 del conjunto 3 de inyección
de comburente.
El orificio central 43 de la cabeza de
pulverización 41 está delimitado por una pared que comprende un
tramo delantero 53 de sección constante, luego un tramo intermedio
54 divergente hacia la parte trasera, y finalmente un tramo trasero
55 de sección constante.
El conjunto 4 de inyección de combustible
auxiliar está dispuesto en el interior del conjunto 3 de inyección
de comburente de manera deslizante a lo largo del eje
X-X.
El tramo 53 de la cabeza de pulverización 41 toma
apoyo sobre el extremo delantero de la cabeza de inyección 21 del
conjunto 3 de inyección de comburente.
Las ranuras axiales 26 de la cabeza de inyección
21 están colocadas con relación a los orificios 44 de la cabeza de
pulverización 41 de modo que las ranuras 26 comunican con los
orificios de las boquillas 440 insertadas en los orificios 44.
Los tubos 20 del conjunto 3 de inyección y 40 del
conjunto 4 de inyección delimitan entre ellos un paso 57 (figura
1) de canalización del combustible auxiliar que comunica, por una
parte, por detrás con la conexión transversal 51 gracias a un
orificio 58 dispuesto en la pared del tubo 40, y por otra parte,
por delante con la ranura anular exterior 27 de la cabeza de
inyección 21, y por lo tanto con las ranuras axiales 26 de esta
cabeza 21.
Además, como en el caso del dispositivo de
sujeción 22, la junta de impermeabilidad 30 del dispositivo de
sujeción 52 está comprimida axialmente para tomar apoyo de manera
radial sobre la superficie exterior del tubo 20. Así, el conjunto 3
de inyección de comburente está centrado en el conjunto 4 de
inyección de combustible auxiliar y la posición axial relativa de
estos conjuntos 3 y 4 está fijada.
En la figura 1, la cara delantera 60 de la cabeza
de pulverización 6 del conjunto de inyección 2 está situada
axialmente ligeramente por detrás de la cara delantera 61 de la
cabeza de inyección 21 del conjunto de inyección 3. Además, la cara
61 de la cabeza de inyección 21 está situada sensiblemente al mismo
nivel axial que la cara delantera 62 de la cabeza de pulverización
41 del conjunto de inyección 4. Las caras delanteras 60, 61 y 62
delimitan axialmente las salidas de las cabezas 6, 21 y 41, las
salidas respectivas portarán las mismas referencias que las caras
correspondientes 60, 61 y 62.
El inyector 1 de la figura 1 está destinado a ser
dispuesto en la pared de un dispositivo de
pre-calcinación, por ejemplo una rejilla
"Lepol".
Una fuente 64 de desechos industriales líquidos
bajo presión está entonces conectada a la conexión axial 17 para
suministrar el combustible principal. Los desechos tienen un PCI
comprendido típicamente entre 6000 th/t y 10000 th/t. Una fuente 65
de aguas industriales contaminadas de escaso PCI está conectada a
la conexión transversal 51 para suministrar el combustible
auxiliar. Una fuente 66 de oxígeno bajo presión está conectada a la
conexión transversal 23 para suministrar el comburente, y una
fuente 67 de aire bajo presión está conectada a las conexiones
transversales 14 y 47 para suministrar los fluidos de
pulverización.
El inyector 1 y las fuentes 64 a 67 forman por lo
tanto un sistema de inyección 68.
En funcionamiento, el aire introducido por medio
de la conexión 14 en el paso 15 viene a mezclarse, después del paso
en los orificios de las boquillas 11, con el combustible principal
de fuerte PCI al nivel de la cabeza de pulverización 6 pulverizando
el combustible. El combustible principal es expulsado de la salida
60 de la cabeza 6 en un chorro divergente de gotitas muy finas. El
chorro viene a impactar el borde interior 63 de la cara 61 de la
cabeza de inyección 21 del conjunto 3 de inyección de
comburente.
El oxígeno introducido en la conexión 23 circula
en el paso 35. Este oxígeno es seguidamente expulsado de la cabeza
21 bajo la forma de un chorro que rodea exteriormente el chorro del
combustible principal. Debido a las formas y las disposiciones
relativas de la cabeza de pulverización 6 y de la cabeza de
inyección 21 el oxígeno circulante en la cabeza 21 se mezcla en
parte con el chorro de combustible principal entre la salida 60 de
la cabeza 6 y la salida 61 de la cabeza 21. Al abandonar la salida
61 de la cabeza 21, la mezcla del combustible principal y del
comburente es continuada.
El combustible de escaso PCI introducido en la
conexión 51 es canalizado en el paso 57 desde las ranuras axiales
26 de la cabeza de inyección 21. En esas ranuras axiales 26, el
combustible de escaso PCI encuentra el aire bajo presión
introducido en la conexión 49 luego canalizado en el paso 48 y los
orificios de las boquillas 440.
El combustible de escaso PCI es de esta forma
pulverizado y sale de las ranuras axiales 26 bajo la forma de un
chorro de muy finas gotitas.
El chorro de combustible auxiliar viene a
continuación a mezclarse con los chorros de oxígeno y de
combustible principal y una llama es producida.
La llama así producida a la salida del inyector 1
permite alcanzar buenos rendimientos de combustión de los
combustibles de escaso y de fuerte PCI y reducir la cantidad de
quemados.
Esos buenos rendimientos son debidos, por una
parte, a la inyección intermedia del oxígeno que permite crear en
el corazón de la llama una llama piloto, dopada con el oxígeno, que
crea un punto caliente central, y por otra parte, al hecho que los
combustibles son pulverizados bajo la forma de chorros coaxiales de
muy finas gotitas que se mezclan íntimamente.
Además, se constata que, al circular el
combustible de escaso PCI por el exterior del inyector 1, no es
necesario prever un sistema de enfriamiento externo. En efecto, el
combustible de escaso PCI juega el papel de fluido de enfriamiento
protegiendo así el inyector 1 y el revestimiento refractario del
dispositivo de pre-calcinación en el que el
inyector 1 está montado.
Por otra parte, el inyector según la invención es
de montaje y de desmontaje fácil y presenta numerosas
posibilidades de regulación como la que va a ser descrita
ahora.
Destornillando la tuerca 28 del dispositivo de
sujeción 22, el conjunto 2 de inyección de combustible principal
puede resbalar libremente en el interior del conjunto 3 de
inyección de comburente. De esta forma, la posición de la salida 60
de la cabeza de pulverización 6 con relación a las salidas 61 y 62
de la cabeza de inyección 21 y de la cabeza de pulverización 41
puede ser por ejemplo modificada. Apretando la tuerca 28, se pueden
fijar el conjunto 2 de inyección de combustible en otra posición
con relación al conjunto 3 de inyección de comburente, por ejemplo
una posición más retirada de la salida 60 con relación a la salida
61 o una posición más próxima a esas salidas 60 y 61.
Es igualmente posible, después de destornillar la
tuerca 28, retirar completamente el conjunto 2 de inyección de
combustible principal del resto del inyector 1. A continuación,
destornillando el anillo 13, se puede retirar el tubo 7 con
relación al tubo 5 y así hacer accesibles las boquillas 11 a los
orificios calibrados de la cabeza de pulverización 6 para sacarlos
o cambiarlos.
De manera similar, destornillando la tuerca 28
del dispositivo de sujeción 52, se puede modificar la posición del
conjunto 3 de inyección de comburente con relación al conjunto 4 de
inyección de combustible auxiliar, incluso retirar completamente el
conjunto 3 del conjunto 4.
De esta forma, es posible por apretadura de la
tuerca 28 del dispositivo de cierre 52 solidarizar los conjuntos 3
y 4 de inyección en una posición en donde la salida 61 de la cabeza
21 está, por ejemplo, retirada con relación a la salida 62 de la
cabeza 41.
Si el conjunto 3 está completamente retirado del
conjunto 4, es posible por destornillado de los tornillos de las
lengüetas 270 cambiar la cabeza de inyección 21 que prolonga el
tubo 20.
En fin, es posible, por destornillado del anillo
26, hacer retirar el tubo 42 con relación del tubo 40 para venir a
sacar o cambiar las boquillas 440 con orificios calibrados de la
cabeza de pulverización 41.
Se pueden por tanto efectuar fácilmente las
operaciones de mantenimiento usuales como la desobstrucción de los
orificios de paso de diferentes fluidos así como las modificaciones
de las características de las cabezas 26, 21 y 41 o de las
posiciones relativas de sus salidas respectivas 60, 61 y 62.
En particular, la modificación de las boquillas
11 y 440 permite regular las velocidades de salida de los fluidos
de pulverización y por lo tanto optimizar el tamaño de las gotitas
de combustibles a la salida del inyector 1.
Es posible utilizar, como fluidos de
pulverización, el aire comprimido, el vapor o cualquier otro
fluido. El rendimiento másico de cada fluido de pulverización está
de preferencia comprendido entre 5 y 20% del rendimiento másico del
combustible líquido correspondiente a pulverizar.
Según una variante, se utiliza, en lugar de la
fuente común 67, dos fuentes separadas conectadas respectivamente a
las conexiones 14 y 47. Las dos fuentes pueden ser fuentes de
fluidos de pulverización diferentes.
En el ejemplo descrito, el oxígeno inyectado por
el conjunto 3 de inyección sirve únicamente de aporte para
alcanzar la estequiometría de las reacciones de combustión y dopar
la llama producida. Sin embargo, para algunas aplicaciones, ese
oxígeno inyectado por el conjunto 3 de inyección puede asegurar por
el mismo la estequiometría de las reacciones de combustión.
De manera más general, el comburente será un gas
que comprende entre 30 y 100% de oxígeno.
Según una variante no representada, las ranuras
26 pueden tener una forma helicoidal con relación al eje
X-X para conferir un movimiento helicoidal al
combustible auxiliar pulverizado. El ángulo formado entre las
ranuras 26 y el eje X-X está por lo tanto de
preferencia comprendido entre 0 y 30º. Esta característica permite
mejorar también la mezcla de los combustibles y del comburente.
De manera similar aletas (no representadas) de
forma helicoidal con relación al eje X-X pueden
estar previstas en el exterior de la cabeza 6 delante del collarín
9 para conferir un movimiento helicoidal al comburente que circula
entre la cabeza de pulverización 6 y la cabeza de inyección 21.
La disposición concéntrica del inyector permite
alcanzar un mezclado de los chorros de pulverización y una
inyección global satisfactoria, con una reducción de las molestias
y, si es necesario, rendimientos importantes de combustibles.
La figura 5 ilustra una variante del inyector 1
de la figura 1 según la cual las cabezas de pulverización 6 y 41
han sido modificadas y en las que una nariz de pulverización final
70 ha sido adjuntada al extremo delantero del inyector 1.
Boquillas 71 con orificios calibrados son
mantenidas dispuestas en catorce orificios transversales 72
proporcionados en la pared de la cabeza 6 de pulverización por la
parte trasera del collarín 9. Los orificios 72 están repartidos en
dos coronas de siete orificios repartidos regularmente de manera
angular alrededor del eje X-X. Las dos coronas de
orificios 72 están desalineadas axialmente y angularmente una de
otra.
Los pasadores 12 están ahora dispuestos en
el
extremo anterior del tubo 5.
extremo anterior del tubo 5.
Igualmente boquillas 74 con orificios calibrados
están ahora dispuestos en catorce orificios transversales 75
proporcionados en la pared de la cabeza 41 de pulverización por la
parte trasera del tramo convergente 54 que delimita parcialmente el
orificio 43 de la cabeza 41.
Los orificios 74 están repartidos en dos coronas
de siete orificios repartidos regularmente de manera angular
alrededor del eje X-X. Las dos coronas de orificios
74 están desalineadas axialmente y angularmente una de otra.
La nariz de pulverización final 70 comprende un
tubo76 de eje X-X cerrado por su extremo delantero
mediante una pared transversal 77. El extremo trasero del tubo 76
está prolongado hacia la parte trasera y de manera radial hacia el
exterior por un anillo 78 de eje X-X, cuya
superficie interior 79 troncocónica toma apoyo sobre la superficie
radial exterior 80 troncocónica de la cabeza de pulverización 41. Un
sistema de bloqueo 81, atornillado sobre el extremo delantero del
tubo 42 del conjunto de inyección 4, viene a empujar axialmente,
por medio de tornillos axiales 82, el anillo 78 sobre la cabeza de
pulverización 41 asegurando así la impermeabilidad entre la salida
del inyector 1 y la nariz de pulverización final 70.
La pared 77 presenta dos orificios 84 oblicuos,
roscados y situados en un mismo plano que pasa por el eje
X-X. Boquillas intercambiables 85 con orificios 86
calibrados están atornilladas en los orificios 84. Los ejes de los
orificios 84 divergen hacia adelante con relación al eje
X-X.
La presencia de boquillas 71 y 74 con
perforaciones calibradas ofrecen posibilidades suplementarias de
regulación de las características de la pulverización de los
combustibles principal y auxiliar. En efecto, es posible cerrar
algunas de esas boquillas 71 y 74 o cambiarlas para ajustar las
características de pulverizaciones obtenidas en función de las
necesidades.
Además, la nariz de pulverización permite obtener
un chorro de pulverización global divergente y de ese modo un
consumo más importante de moléculas de oxígeno contenidas en los
humos presentes en el dispositivo de
pre-calcinación. El ángulo formado entre los ejes de
los orificios 84 y el eje X-X puede estar
comprendido entre 10 y 60º.
De manera más general, el inyector según la
invención puede ser utilizado igualmente en las industrias de
elaboración de la cal, de la dolomita y también en los
incineradores de aguas industriales usadas o las instalaciones de
retratamiento de desechos radioactivos.
Claims (15)
1. Inyector (1) para quemador que presenta un eje
longitudinal, donde el inyector comprende un conjunto (2) de
inyección de un combustible principal que presenta una salida de
combustible principal (60), un conjunto (3) de inyección de un
comburente que presenta una salida de comburente (61), y un
conjunto (4) de inyección de un combustible auxiliar que presenta
una salida de combustible auxiliar (62), dichos conjuntos (2, 3, 4)
de inyección de combustibles principal y auxiliar y de comburente
siendo coaxiales y dispuestos de manera radial uno alrededor del
otro y el conjunto (4) de inyección del combustible de más escaso
poder calorífico inferior (PCI) estando situado de manera radial en
el exterior del inyector (1).
2. Inyector según la reivindicación 1,
caracterizado porque uno o cada conjunto (2, 4) de inyección
de combustible es un conjunto de pulverización de dicho
combustible que comprende medios (5, 40) de canalización de dicho
combustible, medios (7, 42) de canalización de un fluido de
pulverización, y medios (6, 41) de pulverización unidos a dichos
medios de canalización del combustible y del fluido de
pulverización.
3. Inyector según la reivindicación 2,
caracterizado porque, para dicho o cada conjunto (2, 4) de
pulverización de combustible, dichos medios (5, 7, 40, 42) de
canalización del combustible y del fluido de pulverización están
dispuestos de manera radial unos alrededor de otros.
4. Inyector según la reivindicación 3,
caracterizado porque, para dicho o cada conjunto (2, 4) de
pulverización de combustible, los medios (57, 42) de canalización
del fluido de pulverización están dispuestos alrededor de los
medios (5, 40) de canalización de dicho combustible.
5. Inyector según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque uno o cada
conjunto (2, 4) de inyección de combustible está montado en el
inyector (1) de manera deslizante y regulable, con relación al
conjunto (3) de inyección de comburente, entre al menos una
posición espaciada y una posición próxima, la salida de combustible
(60, 62) correspondiente y la salida de comburente (61) estando
respectivamente espaciadas y próximas en dichas posiciones
espaciada y próxima.
6. Inyector según la reivindicación 5,
caracterizado porque el o cada conjunto (2, 4) de inyección
de combustible es amovible.
7. Inyector según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el conjunto (3)
de inyección de comburente está dispuesto de manera radial entre el
conjunto (2) de inyección de combustible principal y el conjunto
(4) de inyección de combustible auxiliar.
8. Inyector según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque comprende
medios (63) de puesta en rotación, alrededor del eje longitudinal
(X-X) del inyector (1), de uno o cada combustible
y/o del comburente a la salida (62) del conjunto de inyección (4)
correspondiente.
9. Inyector según la reivindicación 8,
caracterizado porque dichos medios de puesta en rotación
comprenden canales (63) de forma helicoidal con relación a dicho
eje longitudinal (X-X) del inyector (1).
10. Inyector según la reivindicación 9,
caracterizado porque dichos canales (63) forman un ángulo
con el eje longitudinal (X-X) del inyector (1)
comprendido entre aproximadamente 0 y 30º.
11. Inyector según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende una
nariz de pulverización (70) que presenta orificios calibrados (86)
y que está montada río abajo de las salidas (60, 61, 62)
respectivas de los conjuntos (2, 3, 4) de inyección de combustibles
principal y auxiliar y de comburente.
12. Inyector según la reivindicación 11,
caracterizado porque orificios calibrados (86) de la nariz
de pulverización (70) que definen entre ellos en un plano
longitudinal del inyector (1) un ángulo comprendido entre
aproximadamente 20 y 120º.
13. Sistema de inyección (68) de combustibles
principal y auxiliar y de comburente, que comprende una fuente (64)
de combustible principal, una fuente (65) de combustible auxiliar,
una fuente (66) de comburente, y al menos un inyector (1),
caracterizado porque el inyector es un inyector según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, y porque los conjuntos
(2, 3, 4) de inyección de combustibles principal y auxiliar y de
comburente del inyector están respectivamente conectados a las
fuentes (64, 65, 66) de combustibles principal y auxiliar y de
comburente.
14. Sistema de inyección según la reivindicación
13, caracterizado porque uno o cada conjunto (2, 4) de
inyección de combustible es un conjunto de pulverización de dicho
combustible que comprende medios (5, 40) de canalización de dicho
combustible, medios (7, 42) de canalización de fluido de
pulverización, y medios (6, 41) de pulverización unidos a dichos
medios de canalización de dicho combustible y del fluido de
pulverización, y porque el sistema de inyección (68) comprende
además al menos una fuente (67) de fluido de pulverización
conectados a dichos medios (7, 42) de canalización del fluido de
pulverización del o de cada conjunto (2, 4) de pulverización de
combustible.
15. Sistema de inyección según la reivindicación
13 ó 14, caracterizado porque la fuente de comburente es una
fuente de gas que comprende entre 30 y 100% de oxígeno.
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