ES2377736T3 - Aparatos de quemador de gas y métodos con efecto Coanda - Google Patents

Abstract

Un azulejo (50) de quemador para uso en relación de asociación con una camara de distribución (20) de quemador para formar un aparato de quemador de gas para descargar una mezcla de gas combustible y aire a un horno (16) en donde la mezcla se quema en presencia de los gases de la combustión al mismo tiempo que se produce un bajo porcentaje de 6xidos nitrosos, en el que la camara de distribución del quemador incluye un alojamiento (22) para su fijación al horno que incluye un extremo superior (24) que tiene una salida (30) de aire instalada en el mismo, cuyo azulejo de quemador tiene una abertura central (52) practicada en el mismo para recibir aire desde la salida de aire del alojamiento de camara de distribución y que comprende: un extremo de fondo (54) para su fijación al extremo superior del alojamiento de camara de distribución sobre la salida de aire dispuesta en el mismo; un extremo superior (56) opuesto a dicho extremo de fondo, cuyo extremo superior incluye una salida de descarga; y una pared (58) que une dicho extremo de fondo a dicho extremo superior y que rodea a dicha abertura central, cuya pared es para extenderse en el interior de dicho horno y tiene una superficie interior (66) y una superficie exterior (68), caracterizado porque dicha superficie exterior (68) de dicha pared incluye una superficie externa con efecto Coanda (130) que se abomba hacia fuera de dicha superficie exterior (68) para aumentar la mezcla de los gases de la combustión con el gas combustible secundario adyacente a la misma.

Description

Aparatos de quemador de gas y metodos con efecto Coanda.

La presente invenci6n se refiere a aparatos de quemador de gas y a metodos de quemar gas combustible en presencia de aire y de gases de combusti6n de horno para crear una llama estable al mismo tiempo que se suprime la formaci6n de 6xidos nitrosos ("NOx") y mon6xido de carbono ("CO").

Se han desarrollado diversos tipos de quemadores de gas y se han utilizado satisfactoriamente con una combinaci6n de capacidades de difusi6n y de pre-mezcla. En una soluci6n de pre-mezcla, el aire y el gas combustible se convierten en una mezcla homogenea antes de la combusti6n dentro de los confines del horno. En la soluci6n de difusi6n se inyecta el gas combustible en una corriente de aire donde tiene lugar la mezcla sin un mezclador Venturi. La llama se estabiliza muy cerca del punto de salida, creando 6xidos nitrosos termicos y prontos. Ambas soluciones se utilizan rutinariamente para encender y quemar un gas combustible determinado con el fin de generar calor dentro de un quemador de proceso.

En ambos quemadores de los tipos de pre-mezcla y de difusi6n, se puede definir una soluci6n optima para reducir la formaci6n de ambos 6xidos nitrosos termicos y prontos. La emisi6n de gases de 6xidos nitrosos y de mon6xido de carbono por quemadores de proceso asi como por cualquier otro equipo de combusti6n tiene una reglamentaci6n muy severa por parte de las autoridades gubernamentales. Estas autoridades estan impulsando constantemente el desarrollo de una metodologia mejor para reducir todavia mas las emisiones de los equipos de combusti6n actuales.

Con el fin de disminuir la producci6n de 6xidos nitrosos y de otros gases potencialmente contaminantes, se estan desarrollando diversos aparatos perfeccionados de quemadores de gas. En una soluci6n, todo el aire junto con el combustible primario se queman en una primera zona, y el combustible restante se quema en una segunda zona. En esta soluci6n de gas combustible escalonado, el combustible escalonado llega a diluirse con los gases de combusti6n del horno diluyendo una parte sustancial de la corriente de gas durante la combusti6n, con lo que se reduce la temperatura de combusti6n de los gases. El nitr6geno presente en el aire y en los gases de la combusti6n funciona como un sumidero de calor en el sentido de que absorbe calor de la llama. Los gases de la combusti6n pueden proceder de la chimenea del horno (gases de combusti6n externos) o del propio horno (gases de combusti6n internos). Ejemplos de quemadores con bajo porcentaje de NOx y de metodos en relaci6n de asociaci6n con ellos se muestran en las patentes de EE.UU. Numeros 5.275.552 (expedida a John Zink Company el 4 de enero de 1994) y 6.729.874 B2 (expedida a John Zink Company el 4 de mayo de 2004).

Un ejemplo de quemador para combustible pesado utilizado hasta ahora se muestra en la patente de EE.UU. N°

2.918.117 concedida a Griffin (en adelante "Griffin"). Esta patente divulga un quemador de combustible liquido para manejar combustibles densos. Segun hace notar la patente de Griffin, en aquel tiempo constituia un problema la obtenci6n de una combusti6n completa de combustibles densos en los quemadores, en particular con los quemadores del tipo "de tiro ascendente" mostrados en los dibujos de Griffin. El combustible sin quemar tendia a volver a caer a la estructura de alimentaci6n de aire primario del quemador, lo cual creaba un efecto de atasco y una acumulaci6n desordenada de los combustibles, resultando en un funcionamiento ineficaz del quemador. En la patente de Griffin se soluciona este problema recirculando una parte de los productos de combusti6n cuando salen de la corriente siendo expulsados del inyector del quemador de retorno a la corriente de los gases que soportan la combusti6n que se estan introduciendo alrededor del inyector del quemador. Estos productos de combusti6n recirculados causan que la fuente primaria de la corriente de aire entrante se caliente por encima de su temperatura de vaporizaci6n, con el fin de causar una revaporizaci6n completa de cualesquiera particulas densas de combustible que se esten formando y tendiendo o comenzando a caer fuera de la corriente de combustible.

Un ejemplo de un aparato y un metodo con quemadores de bajo porcentaje de 6xidos nitrosos se muestra en la patente de EE.UU. N°5.238.395 concedida a Schwartz (en adelante simplemente "Schwartz"), que se expidi6 a John Zink Company el 24 de agosto de 1993. Schwarts describe algunas modalidades en las que los disenos de quemadores de gas de aquella epoca habian reducido la producci6n de NOx y otros gases contaminantes.

La combusti6n escalonada y la diluci6n de gas combustible crean problemas adicionales que hay que solucionar, que incluyen la incombustibilidad y la inestabilidad de la llama. Se necesita una cantidad apreciable de aire o de gases de la combusti6n para diluir la llama lo bastante para lograr una reducci6n suficiente en la producci6n de 6xidos nitrosos. Sin embargo, si el gas combustible se diluye demasiado, podria ser dificil encender, o bien la llama una vez encendida podria llegar a ser inestable. Las inestabilidades de la llama pueden crear inestabilidades adicionales capaces de desestabilizar todo el horno.

Se han utilizado superficies con efecto Coanda en llamas en las que son una realidad los caudales significativos a presiones elevadas. Una superficie con efecto Coanda es simplemente una superficie curva disenada para la adherencia de un fluido. Las corrientes de fluidos inyectadas en o junto a una superficie con efecto Coanda tienden a -y a seguir el camino de - la superficie. La presi6n negativa y las fuerzas de viscosidad tiran del fluido contra la superficie. La corriente de fluido se dispersa en una pelicula u hoja relativamente delgadas, lo cual permite que los fluidos que esten pr6ximos se mezclen con la corriente de fluido de un modo muy eficaz. El area de superficie adicional impartida al gas aumenta significativamente la mezcla. Como resultado, las superficies con efecto Coanda

y el propio efecto Coanda se usan comunmente en aparatos productores de llama, puesto que se elimina la necesidad de utilizar vapor, ventiladores de impulsi6n y equipos relacionados con esta tecnologia.

Sin embargo, las superficies con efecto Coanda no se han incorporado a los aparatos con quemadores de procesos de bajos porcentajes de 6xidos nitrosos. Los componentes de los quemadores son mas pequenos e imponen flujos de gas mucho menores que los componentes con llama. Como resultado, la tecnologia del efecto Coanda no se ha aplicado activamente a los quemadores de proceso. Asimismo, muchos operadores de refinerias no han cambiado los hornos de estas debido a la inversi6n implicada en el cambio. Como resultado, los conjuntos de quemadores de sustituci6n a menudo tienen que instalarse en cajas de horno existentes que definan los criterios de prestaciones que deba satisfacer el quemador (por ejemplo, la longitud y el diametro de la llama).

Mediante la presente invenci6n, se han descubierto varias formas de utilizar superficies con efecto Coanda en quemadores de gas combustible escalonado con baja producci6n de Nox con el fin de aumentar mucho el rendimiento de los quemadores al mismo tiempo que se eviten problemas como la incombustibilidad y la inestabilidad de la llama.

Segun la presente invenci6n, se provee un aparato de quemador de gas y unos metodos que satisfacen las necesidades anteriormente indicadas y resuelven las deficiencias de la tecnica anterior. Se ha descubierto que una superficie con efecto Coanda se puede aplicar con una corriente de fluido libre para mezclar gases combustibles con aire y un diluyente (en este caso gases de la combusti6n del horno) al mismo tiempo que se mantienen las capacidades ampliadas de reducci6n y el aumento de la estabilidad. La superficie con efecto Coanda aumenta mucho la mezcla de los gases de la combusti6n con los otros fluidos de la corriente. Ademas, mediante el uso de varias superficies con efecto Coanda, se puede aumentar mucho la cantidad de gases de la combusti6n que se pueden incorporar a una zona de mezcla y a la llama. De ese modo, se puede aumentar mucho la capacidad de reducir las emisiones de 6xidos nitrosos y de mon6xido de carbono del quemador al mismo tiempo que se aumentan la calidad de la llama y la distribuci6n del flujo termico en el horno. Las superficies con efecto Coanda y la forma en que las superficies se situan en el interior y en el exterior del azulejo del quemador permiten que los gases de la combusti6n se impartan a diversas zonas de mezcla y combusti6n en relaci6n de asociaci6n con el quemador sin diluir los gases combustibles en el estrato de limite inferior hasta un punto en que llegue a ser incombustible o de lugar a una llama inestable. Las superficies con efecto Coala permiten tambien que se controle con precisi6n la forma de la llama sin necesidad de disponer de otras estructuras como elementos de retenci6n de llama, conos, alas, placas de impacto, etc. Estas y otras ventajas de la invenci6n se describen con detalle mas adelante.

La invenci6n se define en las reivindicaciones, e incluye un aparato de quemador de gas y un azulejo de quemador.

El quemador de gas incluye una camara de distribuci6n, un azulejo de quemador, unos medios de inyecci6n de gas combustible primario y unos medios de inyecci6n de gas combustible secundario. La camara de distribuci6n incluye un alojamiento para su fijaci6n al horno. El alojamiento incluye un extremo superior fijado al horno, cuyo extremo superior tiene una salida de aire instalada en el mismo, un extremo inferior opuesto al extremo superior, y una pared lateral que une entre si el extremo superior y el extremo inferior. Al menos uno de entre la pared lateral y el extremo inferior tienen una entrada de aire practicada en los mismos.

El azulejo de quemador tiene una abertura central practicada en el mismo para recibir aire de la salida de aire del alojamiento. Dicho azulejo de quemador incluye un fondo fijado al extremo superior del alojamiento sobre la salida de aire, un extremo superior opuesto al extremo de fondo, cuyo extremo superior incluye una salida de descarga, y una pared que une el extremo de fondo al extremo superior y que circunda la abertura central. La pared se extiende al interior del horno y tiene una superficie interior y una superficie exterior, incluyendo la superficie exterior de la pared una superficie externa con efecto Coanda que se abomba hacia fuera de la superficie exterior.

Los medios de inyecci6n de gas combustible primario estan unidos a una fuente de gas combustible y en relaci6n de asociaci6n de forma operable con el aparato de quemador para inyectar gas combustible primario en la abertura central del azulejo de quemador. Los medios de inyecci6n de gas combustible secundario estan unidos tambien a una fuente de gas combustible y en relaci6n de asociaci6n de forma operable con el aparato de quemador para inyectar gas combustible secundario escalonado desde el exterior del azulejo de quemador hasta un punto adyacente a la salida de descarga del azulejo de quemador. Los medios de inyecci6n de gas combustible secundario incluyen un tubo elevador exterior de gas conectado a la fuente de gas combustible y que tiene un inyector de descarga de gas conectado a la misma para inyectar gas combustible escalonado secundario en o junto a la superficie con efecto Coanda.

En otro aspecto, la presente invenci6n incluye azulejos de quemador para uso en relaci6n de asociaci6n con una camara de distribuci6n de quemador con el fin de formar un aparato de quemador de gas para descargar una mezcla de gas combustible y aire en el interior de un horno en donde la mezcla se quema en presencia de los gases de la combusti6n al mismo tiempo que produce un bajo porcentaje de 6xidos nitrosos y mon6xido de carbono. Los azulejos de quemador de la invenci6n son los azulejos de quemador descritos anteriormente en relaci6n de asociaci6n con el aparato de quemador de gas de la invenci6n. Los azulejos de quemador de la invenci6n se pueden usar en aplicaciones de reequipamiento.

En un aspecto de la invenci6n, un metodo comprende las etapas de:

(a ) proveer una superficie con efecto Coanda que se abomba hacia fuera de la superficie exterior de la pared del aparato de quemador;

(b)

inyectar gas combustible primario en la zona de mezcla de una manera que cause que el gas combustible se mezcle con aire en la zona de mezcla;

(c ) descargar la mezcla de aire y gas combustible de la zona de mezcla; y

(d)

quemar la mezcla de aire y gas combustible descargada de la zona de mezcla en una zona de reacci6n primaria del horno;

(e)

inyectar una corriente de gas combustible escalonado secundario sobre o junto a la superficie externa con efecto de Coanda de una manera que arrastre a los gases de la combusti6n al interior de la corriente para crear una mezcla de gases de la combusti6n y gas combustible secundario y cause que la mezcla de gases de la combusti6n y gas combustible secundario se queme en una zona de reacci6n secundaria del horno.

La superficie interior de la pared del aparato de quemador incluye tambien preferiblemente una superficie interna con efecto Coanda. El gas combustible inyectado en la zona de mezcla se inyecta sobre o junto a la superficie interna con efecto Coanda de una manera que arrastre a los gases de la combusti6n situados fuera de la zona de mezcla al interior de la zona de mezcla y cause que los gases de la combusti6n se mezclen con el aire y el gas combustible en la zona de mezcla.

Los objetos, caracteristicas y ventajas de la presente invenci6n resultaran facilmente aparentes a los expertos en la tecnica tras una lectura de la descripci6n de las realizaciones preferidas que sigue, tomada en conjunci6n con los dibujos adjuntos.

La Figura 1 es una vista en corte del aparato de quemador de gas de la presente invenci6n fijado a la solera de un horno.

La Figura 2 es una vista en perspectiva del azulejo de quemador del aparato de quemador de gas de la presente invenci6n.

La Figura 3 es una vista en corte del azulejo de quemador del aparato de quemador de gas de la presente invenci6n.

La Figura 3 A es una vista en corte similar a la Figura 3 que ilustra ademas un estrangulamiento de circulaci6n de gas que se puede incorporar al azulejo de quemador de la invenci6n.

La Figura 4 es una vista detallada a escala ampliada de una parte del azulejo de quemador ilustrado por la Figura 3 que muestra el flujo de gas en relaci6n de asociaci6n con el azulejo de quemador.

La Figura 5 es una vista en corte por la linea 5-5 de la Figura 2.

La Figura 6 es una vista en corte por la linea 6-6 de la Figura 2.

La Figura 7 es otra vista detallada de una parte del azulejo de quemador mostrado por la Figura 3, que ilustra una parte de la unidad de pre-mezcla.

La Figura 8 es una vista en corte similar a la Figura 1, pero ilustrando el uso de un mezclador Venturi central en lugar de la pistola de gas mostrada por la Figura 1.

La Figura 9 es una vista en corte similar a las Figuras 1 y 8, pero ilustrando el uso de una pluralidad de tubos elevadores internos de gas en la unidad de pre mezcla. La Figura 9 ilustra tambien el uso de un piloto convencional en relaci6n de asociaci6n con el aparato de quemador de gas de la invenci6n.

La Figura 10 es una vista en corte del azulejo de quemador ilustrado por la Figura 3, pero ilustrando una configuraci6n diferente de tubo elevador de gas exterior.

La Figura 11 es una vista en corte que ilustra una realizaci6n alternativa del azulejo de quemador de la invenci6n.

La Figura 11 A es una vista en corte por la linea 11 A-11 A de la Figura 12 e ilustrando una variante de las secciones de pared planas (inclinadas) del azulejo de quemador de la Figura 11.

La Figura 11B es una vista en corte por la linea 11B-11B de la Figura 12 e ilustrando otra variante de las secciones de pared planas (recta/vertical) del azulejo de quemador de la Figura 11.

La Figura 12 es una vista en corte por la linea 12-12 de la Figura 11.

La Figura 13 es una vista en corte que ilustra todavia otra realizaci6n del azulejo de quemador de la invenci6n.

La Figura 14 es una vista detallada a escala ampliada de una parte del azulejo de quemador mostrado en la Figura

13.

La Figura 15 es una vista en corte por la linea 15-15 de la Figura 13.

La Figura16 es una vista en corte que ilustra todavia otra realizaci6n del azulejo de quemador de la invenci6n.

La Figura 17 es una vista detallada a escala ampliada de una parte del azulejo de quemador de la Figura 16.

La Figura 18 es una vista en corte por la linea 18-18 de la Figura 16.

La Figura 19 es una vista en corte por la linea 19-19 de la Figura 16.

La Figura 20 es una vista en corte que ilustra todavia otra realizaci6n del azulejo de quemador de la invenci6n.

La Figura 21 es una vista en corte por la linea 21-21 de la Figura 20.

La Figura 22 es una vista en corte parcial que ilustra la punta para gas de la invenci6n tal como se ha configurado para uso como un piloto.

La Figura 23 es una vista detallada a escala ampliada de una parte de la punta para gas ilustrada por la Figura 22.

Refiriendose ahora a los dibujos, y en particular a la Figura 1, el aparato de quemador de gas de la presente invenci6n se ha ilustrado y designado en general con el numero 10. Como muestra la Figura 1, el aparato 10 de quemador esta fijado con cierre hermetico a una pared 12 de horno (preferiblemente la pared del fondo o solera) de un espacio 14 de horno de un horno 16 (no se ha mostrado la totalidad del horno) sobre una abertura 18 practicada en la pared. Aunque los aparatos de quemador de gas se montan comunmente en direcci6n vertical y se encienden hacia arriba como se muestra en la Figura 1, se entendera que el aparato 10 de quemador de gas se puede montar tambien de otras maneras. Por ejemplo, el aparato 10 de quemador de gas se puede montar horizontalmente y encenderse horizontal o verticalmente, o se puede montar verticalmente y encenderse hacia abajo (encendido descendente). Preferiblemente, el aparato 10 de quemador de gas se monta verticalmente a la solera del espacio 14 de horno y se enciende hacia arriba como se muestra en los dibujos.

El aparato 10 de quemador de gas descarga una mezcla de gas combustible y aire al espacio 14 de horno del horno 16, en donde la mezcla se quema en presencia de los gases de la combusti6n al mismo tiempo que produce un porcentaje pequeno de 6xidos nitrosos y mon6xido de carbono. El aparato 10 de quemador de gas comprende una camara de distribuci6n 20 que incluye un alojamiento 22 para la fijaci6n al horno. El alojamiento incluye un extremo superior 24, un extremo inferior 26 opuesto al extremo superior, y una pared lateral 28 que une entre si al extremo superior y al extremo inferior. El extremo superior 24 del alojamiento 22 tiene una salida 30 de aire dispuesta en el mismo. Como muestra la Figura 1, el extremo superior 24 del alojamiento 22 esta fijado a la pared 12 de horno de tal manera que la salida 30 de aire este situada por debajo de la abertura 18 de la pared del horno. Como minimo uno de entre la pared lateral 28 y el extremo inferior 26 del alojamiento 22 tiene una entrada 32 de aire instalada en ellos. Preferiblemente, como muestra la Figura 1, la entrada 32 de aire esta instalada en la pared lateral 28 del alojamiento 22.

Segun se ha ilustrado por la Figura 1, el alojamiento 22 esta fijado a la pared de fondo o solera 12 del horno 16 por medio de una brida 34 y una pluralidad de pernos 36 que se extienden a traves de una aberturas complementarias 38 practicadas en la brida y en la pared de fondo del horno. La pared 12 de horno incluye un estrato interno de material aislante 40 fijado a la misma. A la entrada de aire esta fijado un registro o regulador 42 de caudal de aire para regular el caudal de aire que atraviesa la entrada 32 de aire. El regulador 42 incluye una pluralidad de aletas ajustables 44 que se pueden rotar desde la posici6n vertical hasta la posici6n horizontal para abrir y cerrar el regulador. Un silenciador 46 para reducir tanto el ruido del chorro como el de la combusti6n esta fijado tambien a la entrada 32 de aire. Como entenderan los expertos en la tecnica, el aparato 10 de quemador de gas puede ser un quemador de tiro natural (es decir, el aire requerido para la combusti6n es aspirado de forma natural al alojamiento 22), un quemador de tiro forzado (por ejemplo, se usa un ventilador de impulsi6n para soplar el aire de combusti6n al alojamiento), un quemador de tiro equilibrado (por ejemplo, se usan ventiladores de impulsi6n tanto para soplar aire hacia dentro como para soplar aire hacia fuera del quemador para conseguir un balance apropiado del aire de combusti6n) o variantes de los mismos. Se pueden quemar por el aparato de quemador 10 una variedad de tipos diferentes de gas combustible, incluyendo gas natural, hidr6geno, propano, etano u otros combustibles tipicos de refineria.

El aparato 10 de quemador de gas comprende ademas un azulejo 50 de quemador que tiene una abertura central 52 en el mismo para recibir aire desde la salida 30 de aire del alojamiento 22. El azulejo 50 de quemador incluye un extremo de fondo 54, un extremo superior 56 opuesto al extremo de fondo, y una pared 58 que une el extremo de fondo al extremo superior y que circunda la abertura central 52. El extremo de fondo 54 del azulejo 50 de quemador esta fijado al extremo superior 24 del alojamiento 22 sobre la salida 30 de aire del alojamiento. El extremo superior

56 del azulejo 50 de quemador incluye en el mismo una salida 60 de descarga.

Refiriendose ahora a las Figuras 1 a 6, la pared 58 del azulejo 50 de quemador se extiende al interior del espacio 14 de horno y tiene una parte superior 62, una parte inferior 64, una superficie interior66 y una superficie exterior 68. La pared 58 incluye una pluralidad de lumbreras 70 de circulaci6n de gas que se extienden a traves de la pared. La superficie interior 66 de la pared 58 incluye una pluralidad de superficies internas 80 con efecto Coanda situadas junto a-o por encima de -(se ha mostrado por encima) las lumbreras 70 de circulaci6n de gas, cada una de cuyas superficies interna con efecto Coanda se abomba al interior de la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Cada superficie interna 80 con efecto Coanda y cada lumbrera 70 de circulaci6n de gas estan situadas en una secci6n rebajada 82 de la superficie interior 80 de la pared 58. Cada secci6n rebajada 82 incluye unas paredes laterales opuestas 84 y 86 que se extienden desde la superficie interior 80 de la pared 58 al interior de la abertura central 52. Como se muestra mejor por la Figura 4B, las paredes laterales 84 y 86 se extienden mas al interior de la abertura central de lo que se extiende la superficie interna 80 con efecto Coanda que esta situada en la secci6n rebajada correspondiente 82. Dicho de otro modo, las superficies internas 80 con efecto Coanda estan insertadas en la superficie interior 66 de la pared 58. Las superficies internas 80 con efecto Coanda se insertan preferiblemente en la superficie interior 66 de la pared 58 por una distancia comprendida en el intervalo desde 0,635 cm (0,25 pulgadas) hasta aproximadamente 1,905 cm (0,75 pulgadas). Segun se describe mas adelante, el espacio comprendido entre las superficies internas 80 con efecto Coanda y la superficie interior 66 de la parte restante de la pared 58 impide que el gas combustible o los gases de la combusti6n sean barridos y eliminados de las superficies internas con efecto Coanda por el flujo de gas combustible o de aire a traves de la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador.

Con el fin de conseguir un efecto Coanda significativo, las superficies de las superficies internas 80 con efecto Coanda deberian ser sustancialmente lisas y tener un radio o un arco uniforme sustancialmente verdadero. Asimismo, es importante que cada superficie interna con efecto Coanda tenga bastante curvatura para atraer a la corriente de gas en cuesti6n. Si la superficie con efecto Coanda no tiene bastante curvatura o area de superficie, la superficie podria no tener un area suficiente para iniciar el efecto Coanda debido a la cantidad de movimiento del gas (es decir, la corriente de gas no se podria aspirar a la superficie). Con el fin de asegurar un efecto Coanda suficiente, la relaci6n entre el diametro de la lumbrera de descarga de combustible que inyecta gas combustible en y a traves de la lumbrera 70 de circulaci6n de gas sobre o junto a la superficie interna 80 con efecto Coanda (o el diametro medio de lumbrera si se usan multiples lumbreras de descarga de combustible ("diametro primario de lumbrera" y el radio de la superficie interna con efecto Coanda ("radio interno Coanda") necesita ser como minimo

7:1. Por ejemplo, la relaci6n entre el diametro de la lumbrera (o el diametro medio si estan implicadas multiples lumbreras) del inyector 166 de descarga de gas combustible primario y el radio interno Coanda necesita ser como minimo 7:1. Preferiblemente, la relaci6n entre el diametro primario de lumbrera y el radio interno Coanda es como minimo 10: 1, con la maxima preferencia al menos 12:1. Asi, por ejemplo, con un diametro primario de lumbrera de 0,16 cm (0, 0625 pulgadas) y un radio interno Coanda de 1,9 cm (0,75 pulgadas), la relaci6n entre el diametro primario de lumbrera y el radio interno Coanda es 12:1.

Suponiendo que la superficie con efecto Coanda tenga suficiente curvatura o area de superficie, la corriente o chorro de gas se alinea para que sea tangente con la curvatura de la superficie con efecto Coanda para iniciar un efecto Coanda apropiado, incluso cuando se trate de lumbreras pequenas de gas. Esto puede variar significativamente con grandes superficie con efecto Coanda usadas en llamas, por ejemplo, cuando se utilicen caudales masicos mayores en conjunci6n con un escenario de inyecci6n ranurado.

Aparte de los parametros anteriores, en particular el tamano y la forma de las superficies internas 80 con efecto Coanda pueden variar dependiendo del tamano y forma de las lumbreras de circulaci6n de gas, del tamano y la forma del azulejo de quemador, y de otros factores relacionados con la aplicaci6n particular. La orientaci6n de las superficies internas 80 con efecto Coanda (por ejemplo, vertical, horizontal, etc.) sobre la superficie interior 66 puede variar tambien dependiendo de los factores anteriores.

Las superficies internas 80 con efecto Coanda son un componente muy importante del quemador 10 de gas de la invenci6n. Estas superficies permiten que se arrastre una gran cantidad de gases de la combusti6n sin diluir demasiado el gas combustible ni impedir la combusti6n ni causar inestabilidad de la llama. Esto se debe, al menos en parte, a que el estrato limite interior permanece rico en combustible. La corriente de gas combustible primario y de aire inyectados a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas experimenta un esfuerzo de tracci6n y se mantiene contra las superficies 80 con efecto Coanda. La corriente de gas combustible se rompe y se expande en una pelicula que contiene un area de superficie mucho mas amplia. El centro del nucleo de gas queda al descubierto. Como resultado, la distancia y el tiempo necesarios para mezclar los gases de la combusti6n con el gas combustible ( y cualesquiera otros fluidos implicados en la aplicaci6n particular, por ejemplo, aire o vapor) se disminuyen sustancialmente. Se pueden mezclar con el chorro de gas combustible significativamente mas gases de la combusti6n y aire (y otros fluidos si se desea). Como resultado, se crea una llama mas estable, se reduce el porcentaje de 6xidos nitrosos en los gases de combusti6n generados por el quemador, y la llama se puede conformar mas facilmente.

Como se muestra en las Figuras 3A y 4A, en una configuraci6n el azulejo 50 de quemador incluye ademas unos medios de estrangulamiento de circulaci6n 87 situados en las lumbreras 70 de circulaci6n de gas para inhibir el flujo

de aire desde dentro de la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador a traves de las lumbreras de circulaci6n de gas al exterior del azulejo. Los medios de estrangulamiento de circulaci6n 87 incluyen una protecci6n 88 para cada lumbrera 70 de circulaci6n de gas. Las protecciones 88 estan fijadas a la pared 58 del azulejo 50 de quemador y se extienden hacia arriba hasta la correspondiente lumbrera 70 de circulaci6n de gas. Como se muestra, las protecciones pueden ser una parte integrante del azulejo refractario del quemador. Los medios de estrangulamiento de circulaci6n 87 se usan en aplicaciones en las que es necesario reducir el flujo de fluidos desde el interior del azulejo a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas hasta el exterior del azulejo. Se podria producir un flujo de fluido hacia fuera, por ejemplo, cuando una corriente de chorro de difusi6n no se inyecte a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas. La eliminaci6n del flujo de salida de aire a traves de las lumbreras 70 ayuda en la reducci6n de emisiones y anade posibilidades de conformaci6n de llama al diseno (cuando no se inyecten chorros de difusi6n a traves de las lumbreras 70 para mantener un cierre hermetico a los fluidos entre los dos regimenes de flujo de fluido). Los medios de estrangulamiento de circulaci6n 87 impiden que el aire cortocircuite al azulejo y que con ello aumenten las emisiones de 6xidos nitrosos, y mantiene a la llama separada de la superficie exterior de la pared del azulejo de quemador. Los medios de estrangulamiento de circulaci6n 87 detienen tambien cualquier interacci6n prematura entre el gas pre-mezclado y el gas de difusi6n en la abertura central 52. En algunos casos, sin la protecci6n 88 en su sitio, la cantidad de movimiento del chorro primario de difusi6n tirara de la llama pre-mezclada al interior de la lumbrera 70 de circulaci6n donde luego porte aire prematuramente a la base del chorro de difusi6n.

Todo el azulejo 50 de quemador, incluyendo la protecci6n 88 (cuando se utilice la protecci6n) esta hecho de un material refractario resistente al calor y a la llama, es decir, un material que tiene la capacidad de conservar su forma fisica y su identidad quimica aunque este sometido a altas temperaturas. Ejemplos de materiales refractarios que pueden usarse incluyen carburo de silicio, mezclas de alumina y materiales de fibra ceramicos.

Refiriendose ahora a las Figura 4, 4 A y 4B, se han ilustrado con detalle las lumbreras 70 de circulaci6n de gas. Cada lumbrera70 de circulaci6n de gas incluye una repisa 90, una superficie superior 92 (que es una parte de la superficie interna 80 con efecto Coanda) y un par de paredes laterales opuestas 94 y 96 que interconectan juntas la repisa 90 y la superficie superior 92. Cuando el azulejo de quemador no incluye los medios de estrangulamiento de circulaci6n

87, como se muestra en la Figura 4, las repisas 90 son o bien planas, es decir, sustancialmente coplanarias con las superficies superiores 92 de las lumbreras 70, o bien inclinadas hacia abajo desde la superficie interior 66 hacia la superficie exterior 68 de la pared 58. Preferiblemente, las repisas 90 se inclinan hacia abajo desde la superficie interior 66 hacia la superficie exterior 68 con un angulo en el intervalo comprendido entre 15° y 60°. Por ejemplo, cuando los tubos elevadores exteriores de gas (descritos mas adelante) no se extienden sustancialmente a traves de la pared 12 del horno, las repisas 90 estan inclinadas hacia abajo con un angulo mayor. En las configuraciones en las que los tubos elevadores exteriores de gas se extienden sustancialmente por encima de la pared de fondo 12 del horno, las repisas 90 se inclinan hacia abajo con un angulo desde aproximadamente 10° hasta alrededor de 60°. Preferiblemente, las repisas 90 estan inclinadas hacia abajo desde la superficie interior 66 hacia la superficie exterior 68 de la pared 58 con un angulo en el intervalo desde 15° a 25°. Cuando el azulejo 50 de quemador incluye los medios de estrangulamiento de circulaci6n 87, como se ha mostrado en la Figura 4 A, las repisas 90 estan inclinadas hacia abajo desde la superficie interior 66 hacia la superficie exterior 68 de la pared 58 con un angulo un poco mas riguroso debido a la presencia de la protecci6n 88 en la lumbrera 70 de circulaci6n de gas. La inclinaci6n hacia abajo de las repisas sirve para impedir que el aire situado dentro de la abertura central 52 salga radialmente de la abertura central 52 a traves de las lumbreras 70. El hecho de que se usen o no se usen los medios de estrangulamiento de circulaci6n 87 y el angulo en que se incline la repisa 90 depende de la aplicaci6n particular.

La superficie interior 66 de la parte superior 62 de la pared 58 incluye ademas un cuerpo farol primario 100 que tiene una superficie plana 102 que mira hacia arriba, que esta mirando a la salida 60 de descarga del azulejo de quemador. El cuerpo farol primario 100 se extiende por completo alrededor de la superficie interior 66 de la pared

58. Cada una de las superficies internas 80 con efecto Coanda incluye un extremo inferior 104, un extremo superior 106 y una parte de protuberancia 66 que une juntos al extremo inferior con el extremo superior. Los extremos inferiores 104 de las superficies internas 80 con efecto Coanda se extienden sobre la parte mas alta de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas. Los extremos superiores 106 de las superficies internas 80 con efecto Coanda terminan en la superficie plana 102 del cuerpo farol primario 100. El extremo superior 56 del azulejo 50 de quemador incluye un cuerpo farol secundario 110 que tiene una superficie plana 112 que mira hacia arriba que esta mirando hacia arriba, es decir, que esta mirando al espacio 14 de horno. El cuerpo farol secundario 110 se extiende completamente alrededor de la superficie interior 66 de la pared 58. El cuerpo farol primario 100 crea una zona de baja presi6n y proporciona una zona de mezcla en la parte superior de la abertura central 52. El cuerpo farol secundario 110 sirve para estabilizar el gas en la salida 60 de descarga del azulejo 50. El combustible escalonado tiene la capacidad para enriquecer al combustible estabilizado en el extremo superior 56 del azulejo 50 en el caso de que llegue a hacerse demasiado pobre o difuso.

La superficie exterior 68 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador incluye una pluralidad de secciones 116 de lumbrera (que incluyen una lumbrera 70 de circulaci6n de gas) y una pluralidad de secciones 118 sin lumbrera (que no incluyen una lumbrera 70 de circulaci6n de gas). La parte superior 62 de la superficie exterior 68 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador incluye tambien una superficie externa 130 con efecto Coanda que sobresale hacia

fuera desde la superficie exterior 68.

En una realizaci6n, como muestran las Figuras 1 a 10, la superficie externa 130 con efecto Coanda se extiende completamente alrededor de la superficie exterior 68 de la pared 58. Este escenario permite que todo el combustible escalonado se conforme mediante una superficie con efecto Coanda.

En otra realizaci6n, como muestran las Figuras 11 y 12, la parte superior 62 de la superficie exterior 68 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador incluye una pluralidad de superficies externas 130 con efecto Coanda, cada una sobresaliendo hacia fuera de la superficie exterior 68. En la realizaci6n mostrada por las Figuras 11 y 12, las superficies externas 130 con efecto Coanda estan separadas por unas superficies externas planas 132. Como muestran las Figuras 11A y 11B, las superficies externas planas 132 pueden ser, o bien inclinadas hacia la abertura central 52 del azulejo de quemador (Figura 1 A) o bien derechas o verticales (sustancialmente paralelas al eje longitudinal del azulejo de quemador). (11B). Si son inclinadas, las superficies externas planas 132 tienen una pendiente hacia dentro formando un angulo en el intervalo desde 5° a 25°. El uso de superficies alternadas externas y planas con efecto Coanda (inclinadas o derechas) proporciona mas control con respecto a la forma de la llama. El combustible escalonado se puede conformar mas agresivamente para mantener una llama estrecha. Esto es especialmente importante cuando se tengan que superar los efectos de la pared 58. Una parte del gas combustible se puede inyectar con angulos agresivos para aumentar mas la conformaci6n de la llama, o para permitir una derivaci6n mas agresiva del combustible escalonado.

En todavia otra realizaci6n, como muestran las Ffiguras 13 a 15, la parte superior 62 de la superficie exterior 68 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador incluye una superficie plana externa 134 que se extiende completamente alrededor de la superficie exterior 68 de la pared 58. La superficie plana externa 134 se inclina hacia dentro formando un angulo desde 5° a 25°. Tambien puede ser sustancialmente derecha o vertical (no inclinada hacia dentro). Esta realizaci6n permite que las perforaciones escalonadas sean mas agresivas para hacer posible que se obtengan capacidades significativas dentro de la conformaci6n de la llama.

Por tanto, las diversas configuraciones de la parte superior 62 de la superficie exterior 68 del azulejo 50 de quemador permiten que se controlen con precisi6n el tamano y la forma de la llama dependiendo de la aplicaci6n. Tambien se obtienen ventajas adicionales.

Para conseguir un efecto Coanda significativo, las superficies externas 130 con efecto Coanda deben ser sustancialmente lisas y tener un radio sustancialmente verdadero o un arco uniforme. Asimismo, es importante que cada superficie externa con efecto Coanda tenga bastante curvatura para atraer lo suficiente a la corriente de gas en cuesti6n. Si la superficie con efecto Coanda no tiene curvatura o area de superficie suficientes, la superficie podria no tener suficiente area para iniciar el efecto Coanda debido a la cantidad de movimiento del gas (es decir, la corriente de gas no se podria aspirar a la superficie). Para asegurar un efecto Coanda suficiente, la relaci6n entre el diametro de la lumbrera de descarga de combustible que inyecta gas combustible en o junto a la superficie externa 130 con efecto Coanda de que se trate (o el diametro medio de lumbrera si se usan multiples lumbreras de descarga de combustible) ("diametro secundario de lumbrera"), y el radio de la superficie externa con efecto Coanda "Radio externo Coanda") necesita ser como minimo 7:1. Por ejemplo, la relaci6n entre el diametro de lumbrera ( o el diametro medio si se usan multiples lumbreras) del inyector 166 de descarga de gas combustible secundario necesita ser como minimo 7:1. Preferiblemente, la relaci6n entre el diametro secundario de lumbrera y el radio externo Coanda es como minimo 10:1, con maxima preferencia al menos 12:1.

Aparte de los parametros anteriores, en particular el tamano y la forma de las superficies externas 130 con efecto Coanda pueden variar dependiendo del tamano y forma de las lumbreras de circulaci6n de gas, del tamano y la forma del azulejo de quemador, y de otros factores relacionados con la aplicaci6n particular. La orientaci6n de las superficies externas 130 con efecto Coanda (por ejemplo, vertical, horizontal, etc.) sobre la superficie exterior 68 puede variar tambien dependiendo de los factores anteriores.

Las superficies externas 130 con efecto Coanda son tambien un componente muy importante del aparato 10 de quemador de gas de la invenci6n. Las superficies 130 sirven para arrastrar mas gases de la combusti6n a la corriente de gas combustible escalonado y aumentan mucho el proceso de mezcla. Cuando se combinan con las superficies planas externas 132 mas convencionales o superficies 134, las superficies externas con efecto Coanda permiten mucha mas precisi6n y flexibilidad en conseguir el tipo y grado de combusti6n escalonada necesarios para la aplicaci6n particular. Las superficies externas 132 con efecto Coanda aumentan la diluci6n del chorro de gas combustible al mismo tiempo que mantienen una llama estable. Si se desea, se pueden usar las superficies externas 132 con efecto Coala en uni6n del azulejo 50 de quemador de la invenci6n cuando el azulejo no tenga lumbreras 70 de circulaci6n de gas en el mismo.

En todavia otra realizaci6n, como muestran las Figuras 16 a 19, el azulejo 50 de quemador comprende ademas un labio 140 que se extiende transversalmente desde la superficie interior 66 de la pared 58 a la abertura central 52 del azulejo de quemador. El labio 140 esta fijado a la pared 58 adyacente al extremo superior 58 del azulejo 50 de quemador y se extiende alrededor de la superficie interior 66 de la pared. El labio 140 incluye un extremo inferior 142, un extremo superior 144 y un cuerpo 146 que une juntos al extremo inferior y al extremo superior. El cuerpo 150 incluye una pluralidad de salientes 150 que se extienden al interior de dicha abertura central 52 del azulejo de

quemador. Los salientes 150 incluyen diversas formas de secci6n transversal (por ejemplo, eliptica, cuadrada, y triangular) y estan separados por unas acanaladuras 152. Como se ve mejor en la Figura 19, el extremo inferior 142 es curvo, lo cual facilita el flujo de los fluidos por debajo del labio 140. La totalidad del labio 140 sirve para girar 90° el flujo de fluido. El fluido se llega a diluir mucho con el aire; la velocidad de la llama llega a ser baja. Los salientes 150 y las acanaladuras 152 causan que el gas se estabilice y ayude a mantener la llama en el caso de que se necesite la estabilizaci6n debido a un exceso de diluci6n de combustible. Los salientes radiales 150 sirven como un cuerpo farol para coger la mezcla pobre y estabilizarla en la punta de la superficie del azulejo. Esta geometria puede funcionar tambien con la pistola de gas central 170 o el mezclador Venturi central 176 para proporcionar a la llama unmecanismo incrementado de enfriamiento rapido.

Dependiendo de la aplicaci6n, el aparato 10 de quemador de gas puede incluir las superficies internas con efecto Coanda 80 y las superficies externas con efecto Coanda 130. Preferiblemente, el aparato 10 de quemador de gas incluye ambas superficies internas con efecto Coanda 80 y superficies externas con efecto Coanda 130.

El aparato 10 de quemador de gas comprende ademas unos medios 160 de inyecci6n de gas combustible primario y unos medios 162 de inyecci6n de gas combustible secundario. Los medios 160 de inyecci6n de gas combustible primario estan conectados a una fuente de gas combustible (que no se ha mostrado) y en relaci6n de asociaci6n operativa con el aparato 10 de quemador para inyectar gas combustible primario en la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Los medios 162 de inyecci6n de gas combustible secundario estan conectados a una fuente de gas combustible (que no se ha mostrado) y en relaci6n de asociaci6n operativa con el aparato 10 de quemador para inyectar gas combustible secundario desde el exterior de la abertura central 52 y azulejo 50 de quemador a un punto adyacente a la salida 60 de descarga del azulejo de quemador. Tal como se usa en la presente memoria y en las reivindicaciones que se adjuntan como apendice, el termino "gas combustible primario" significa simplemente gas combustible inyectado en la abertura central 52 del azulejo de quemador (es decir, cualquier gas inyectado en la zona de combusti6n formada por los confines del azulejo 50 de quemador). El termino "gas combustible secundario" significa simplemente el gas combustible inyectado en la parte exterior o sobre la pared 58 del azulejo50 de quemador.

Los medios de inyecci6n de gas combustible primario pueden incluir una variedad de componentes que se pueden usar por separado o juntos, dependiendo de la aplicaci6n particular.

Como un primer componente, los medios 160 de inyecci6n de gas combustible primario incluyen una pluralidad de elevadores exteriores 164 de gas conectados a una fuente de gas combustible. Cada tubo elevador exterior 164 de gas tiene una boquilla exterior de descarga (difusi6n) 166 de gas combustible primario (incluyendo en la misma una

o mas lumbreras de gas) conectada al mismo que esta situada en el exterior de dicha pared 58 del citado azulejo de quemador para inyectar gas combustible primario a traves de una lumbrera 70 de circulaci6n de gas sobre o junto a las superficies internas con efecto Coanda 80. El gas combustible primario se inyecta con preferencia directamente sobre las superficies internas con efecto Coanda 80. Tal como se usa en la presente memoria y en las reivindicaciones que se adjuntan como apendice, una "boquilla", por ejemplo una "boquilla de descarga de gas combustible", es cualquier clase de extremidad o punta para gas (tipicamente conectada a un elevador de gas) que incluya una o mas aberturas de descarga de gas (por ejemplo, lumbreras o ranuras) en la misma para descargar o inyectar una corriente o un chorro de gas desde la boquilla. Tal como se usa en la presente memoria y en las reivindicaciones que se adjuntan como apendice, la inyecci6n de un fluido (en este caso gas combustible) "sobre o junto a una superficie" significa la inyecci6n del fluido directamente sobre la superficie o en una proximidad muy cercana a la superficie para que la superficie tenga un efecto (por ejemplo, un efecto Coanda) sobre la misma. Por ejemplo, es suficiente si la corriente o el chorro de gas combustible se inyectan en una proximidad muy cercana a la curvatura de la superficie con efecto Coanda para que se inicie el efecto Coanda por la presi6n de la corriente o chorro en conjunci6n con el area de superficie de la superficie curva. En aplicaciones en las que la temperatura en relaci6n de asociaci6n con el aparato 10 de quemador es muy elevada (por ejemplo, 1093 ° C (2000 °F) y superiores) los tubos elevadores exteriores 164 de gas no se extienden sustancialmente por encima de la pared 12 del horno, con el fin de prevenir danos a la misma. En otras aplicaciones, tanto los tubos elevadores 164 como las boquillas 166 se extienden a traves y por encima de la pared 12.

Como otro componente, los medios de inyecci6n 160 de gas combustible primario pueden incluir tambien uno o mas tubos elevadores interiores 167 de gas, estando conectado cada tubo elevador interior de gas a una fuente de gas combustible y situado dentro del alojamiento 22 de quemador. Cada tubo elevador interior de gas tiene una boquilla interior 168 de descarga de gas combustible primario (que incluye en la misma una o mas lumbreras de gas) conectada al mismo para inyectar gas combustible primario escalonado directamente a la abertura central 52 del azulejo de quemador. En la Figura 9 se muestra el uso de una pluralidad de tubos elevadores interiores 167 de gas y de boquillas interiores 168 de descarga de gas combustible primario para inyectar gas combustible directamente en la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Como se muestra en la Figura, se pueden situar uno o mas tubos elevadores 167 y sus boquillas correspondientes 168 en cada lumbrera 70 de circulaci6n de gas para inyectar una fracci6n del gas combustible primario directamente en o junto a una superficie interna 80 con efecto Coanda, para ayudar a estabilizarla llama.

Como muestran las Figuras 1, 3 y 3A, se pueden usar un tubo elevador interior 167 de gas y la correspondiente boquilla interior 168 de descarga de gas combustible para formar una pistola central 170 de gas. Un tubo elevador

interior 167 de gas esta conectado a una fuente de gas combustible y se extiende al centro de la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Una boquilla interior 168 de descarga de gas combustible en la forma de una punta de nariz de toro (incluyendo una pluralidad de lumbreras de gas en la misma) esta conectada al tubo elevador interior 167 de gas. Un cono 172 de dispersi6n de gas esta fijado al tubo elevador central y se extiende alrededor de la punta 168 de nariz de toro para dispersar el gas descargado por la punta. La pistola central 170 de gas se puede usar para inyectar un chorro libre de gas combustible primario directamente en el azulejo 50 de quemador. La cantidad de movimiento del chorro libre de gas combustible primario, junto con la cantidad de movimiento del aire, ejercen un esfuerzo de tracci6n sobre los gases de la combusti6n al interior de la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador que ayuda a reducir las emisiones nocivas.

Como muestra la Figura 8, se pueden usar tambien un tubo elevador interior 167 de gas y la correspondiente boquilla interior 168 de descarga de gas combustible para formar un mezclador Venturi central 176. Un tubo elevador interior 167 de gas esta conectado a una fuente de gas combustible y situado dentro del alojamiento 22 de quemador. Una boquilla interior 168 de descarga de gas combustible en la forma de un adaptador roscado para gas (incluyendo en la misma una o mas lumbreras de gas) esta conectada al tubo elevador interior 167 de gas. Un alojamiento Venturi 178 esta conectado en relaci6n de asociaci6n operativa con el tubo elevador 167 y la boquilla

168. El alojamiento Venturi 178 esta fijado al tubo elevador interior 167 de gas y situado por encima del adaptador roscado 168 para recibir el gas combustible descargado del adaptador roscado. El alojamiento Venturi 178 incluye una entrada 180, una salida 182 y un cuerpo Venturi 184 que tiene en el mismo una parte estrecha 186. El cuerpo Venturi 184 crea una zona de baja presi6n que arrastra aire al interior del alojamiento 178. En el alojamiento 178 se forma una mezcla de gas combustible y aire. Se puede usar el mezclador Venturi central para inyectar una corriente de pre-mezcla de gas combustible primario y aire directamente en el azulejo 50 de quemador. Con ello se crea una zona de pre-mezcla pobre o incluso ultra-pobre para reducir la longitud de la llama y disminuir mas las emisiones de 6xidos nitrosos. Si se desea, se pueden utilizar multiples mezcladores Venturi 176.

Como muestran las Figuras 1, 3, 3A, 7 y 8, los medios de inyecci6n 160 de gas combustible primario pueden incluir tambien una unidad 190 de pre-mezcla que se extiende en la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Como se muestra mejor en la Figura 7, la unidad 190 de pre-mezcla incluye una membrana 192 de pre-mezcla que se extiende alrededor y esta un poco insertada (para una estabilidad 6ptima) en la superficie interior 66 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador por debajo de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas practicadas en la pared. Una pluralidad de lumbreras 194 de gas de pre-mezcla estan instaladas en la parte superior de la membrana 192. Un par de mezcladores Venturi 196 alimentan corrientes de pre-mezcla de gas combustible y aire en la membrana 192. Cada mezclador Venturi 196 incluye un tubo elevador interior 198 de gas conectado a una fuente de gas combustible y que tiene una boquilla interior 200 de descarga de gas combustible primario en la forma de un adaptador roscado para gas (que incluye en la misma una o mas lumbreras de gas) conectadas al mismo. Un alojamiento Venturi 202 esta en relaci6n de asociaci6n operativa con el tubo elevador 198 y la boquilla 200. El alojamiento Venturi 202 esta fijado al tubo elevador 198 y posicionado para recibir gas combustible descargado de la boquilla 200. El alojamiento Venturi 202 incluye una entrada 204, una salida 206 y un cuerpo Venturi 208, preferiblemente que tiene una parte estrecha 210 en el mismo. En algunas aplicaciones, no es necesaria la parte estrecha. El cuerpo Venturi 208 crea una zona de baja presi6n que arrastra aire al alojamiento 202. En el alojamiento 202 se forma una mezcla de gas combustible y aire y se conduce a la membrana 192 de pre-mezcla. Se puede usar la unidad 190 de pre-mezcla para inyectar una corriente de pre-mezcla de gas combustible primario escalonado y aire alrededor del perimetro de la superficie interior 66 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador.

La unidad 190 de pre-mezcla puede servir como la pre-mezcla primaria total o pre-mezcla parcial con el resto constituido por gas combustible primario de difusi6n. La pre-mezcla puede ser con liberaci6n fija de calor o con liberaci6n modulada de calor como el resto del quemador. La unidad 190 de pre-mezcla descarga el combustible simetricamente alrededor del perimetro interior de la pared 58 de al azulejo 50 para aumentar la reducci6n y la estabilidad. Tambien ayuda a reducir las emisiones de 6xidos nitrosos debido a la descarga homogenea de aire y gas combustible, que reduce la temperatura basal del nucleo que se observaria tipicamente con un chorro libre del tipo de difusi6n. Cuando la unidad 190 de pre-mezcla se utilice en conjunci6n con una soluci6n de difusi6n, los chorros de difusi6n pueden discurrir mas diluidos, o separados, porque la llama de difusi6n entonces se estabilizara por la llama de la pre-mezcla, que es pobre. Como los chorros de difusi6n tienen una llama estabilizada, se pueden aumentar las lumbreras 70 de circulaci6n de gas en un area de flujo hasta un punto en exceso de seis (6) veces de lo que normalmente se podria conseguir sin impactar negativamente en la estabilidad de la llama (la llama se estabiliza por la llama de pre-mezcla de la unidad de pre-mezcla). La unidad de pre-mezcla se puede mantener en una liberaci6n constante de calor, lo cual permite que esta zona se disene de tal manera que el retorno de la llama no constituya un problema en la gama de combustibles. Esto permite no solamente aumentar la reducci6n debida a la estabilizaci6n de la llama, sino que tambien asegura que se consiga una zona primaria menor al mismo tiempo que se mantiene un dimensionamiento aceptable de las lumbreras. Esto significa que se puede lograr una liberaci6n de calor de zona primaria con un porcentaje tan pequeno como del uno por ciento (1�) del combustible total en la zona primaria. Debido al mayor tamano de las lumbreras de circulaci6n de gas, se pueden minimizar las emisiones de mon6xido de carbono (en adelante CO) durante situaciones de puesta en marcha en frio. Las lumbreras de circulaci6n de gas apreciablemente mayores tiran de los gases de la combusti6n significativos al interior del quemador donde el CO se vuelve a quemar para reducir las fracciones de CO observadas en la caja del horno.

La unidad 190 de pre-mezcla aporta tambien una fuente de ignici6n para las zonas restantes de combusti6n del

quemador. Puede adoptar muchas formas y cantidades de lumbreras segun lo requiera la aplicaci6n especifica. Se puede ajustar por diseno para generar una mezcla de aire y gas combustible que sea tan pobre como sea necesario para reducir mas las emisiones de 6xidos nitrosos. La unidad 190 de pre-mezcla sirve como la liberaci6n minima de calor para el quemador, de tal manera que se pueda cumplir un ciclo de descoquizado con poca liberaci6n de calor si es necesario sin afectar a la estabilidad de la llama. Los principales componentes de descarga de gas se pueden desconectar con la excepci6n de la unidad de pre-mezcla. Entonces, esta operaci6n sirve para descargar una liberaci6n de calor muy pequena manteniendo la estabilidad. Cuando se vuelve a encender la parte principal del quemador, la unidad de pre-mezcla se puede volver a meter en linea a presiones muy bajas, mucho menores de las que serian tipicamente posibles.

Los medios de inyecci6n 162 de gas combustible secundario incluyen una pluralidad de tubos elevadores exteriores de gas, cada uno conectado a una fuente de gas combustible y teniendo una boquilla de descarga de gas combustible secundario (que incluye en la misma una o mas lumbreras) conectada a los mismos. Los medios de inyecci6n de gas combustible secundario sirven para inyectar gas combustible escalonado secundario en o junto a la superficie exterior 68 (por ejemplo, las superficies externas con efecto Coanda 130) de la pared 58 del azulejo 50 de quemador. El gas combustible escalonado secundario se inyecta con preferencia directamente sobre la superficie exterior 68 (por ejemplo, las superficies externas con efecto Coanda 130). Se pueden utilizar diversas configuraciones de tubos elevadores y boquillas. Por ejemplo, como se muestra en las Figuras 1, 4 y 4 A, los tubos elevadores exteriores de gas y las boquillas de descarga de gas combustible secundario de los medios de inyecci6n del gas combustible secundario son tambien los tubos elevadores exteriores 164 de gas y boquillas 166 de los medios de inyecci6n de gas combustible primario. Las boquillas 166 incluyen tanto las lumbreras primarias que inyectan gas combustible primario en las lumbreras 70 de circulaci6n de gas, como las lumbreras secundarias que inyectan gas combustible secundario en o junto a la superficie exterior 68 (por ejemplo, las superficies externas con efecto Coanda 130) de la pared 58 del azulejo 50 de quemador. En otra configuraci6n, cada tubo elevador exterior 164 de gas incluye boquillas separadas de descarga de gas combustible primario y boquillas de descarga de gas combustible secundario. En todavia otra configuraci6n, como muestra la Figura 10, los medios de inyecci6n de gas combustible primero y los medios de inyecci6n de gas combustible secundario utilizan tubos elevadores exteriores separados de gas Una pluralidad de tubos elevadores exteriores 164 de gas, cada uno conectado a una fuente de gas combustible y que tiene una boquilla exterior 166 de descarga de gas combustible primario (incluyendo en la misma una o mas lumbreras) conectada al mismo, se usan para inyectar gas combustible primario a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas a la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Los tubos elevadores separados exteriores 214 de gas, cada uno conectado a una fuente de gas combustible y que tiene una boquilla 216 de descarga de gas combustible secundario incluyendo en la misma una o mas lumbreras de gas ) conectada a los mismos, se usan para inyectar gas combustible escalonado secundario en o junto a la superficie exterior 68 (por ejemplo, las superficies externas con efecto Coanda 130) de la pared 58 del azulejo 50 de quemador. La configuraci6n particular de tubo elevador utilizada dependera de la cantidad de gas escalonado, y de la forma requerida para la llama.

El alojamiento 22 de quemador y el azulejo 50 de quemador preferiblemente tienen formas de secci6n transversal circulares o redondas como se ha mostrado en los dibujos. Sin embargo, el alojamiento 22 y el azulejo 50 de quemador pueden tener tambien otras formas. Por ejemplo, el alojamiento 22 y el azulejo 50 de quemador pueden tener una forma de secci6n transversal eliptica, cuadrada o rectangular. La forma puede ser simetrica o asimetrica siempre que se empleen correctamente las superficies con efecto Coanda. La forma del alojamiento 22 no necesita ser igual que la forma del azulejo 50 de quemador. Las Figuras 20 y 21 ilustran un azulejo 50 de quemador que tiene una forma de secci6n transversal rectangular. El azulejo rectangular 50 de quemador se puede usar para generar una llama plana y es util en las aplicaciones del tipo de encendido en pared, por ejemplo.

Como muestra la Figura 1, excepto para la unidad 190 de pre-mezcla, los diversos componentes de los medios de inyecci6n 160 de gas combustible primario y de los medios de inyecci6n 162 de gas combustible secundario, estan conectados a un colector 217 de gas de quemador que a su vez esta conectado a una fuente de gas combustible (por ejemplo, el colector total del horno). El colector 217 de gas de quemador incluye una entrada 218 de colector y una pluralidad de salidas 219 de colector y en relaci6n de asociaci6n unas valvulas 220 de colector. La unidad 190 de pre-mezcla, especificamente sus tubos elevadores 198 de gas, estan con preferencia conectados directamente a una fuente separada d gas combustible (por ejemplo, del colector total de gas del horno). Los tubos elevadores 198 estan interconectados tipicamente por un conducto 220 que se conecta a la fuente separada de gas combustible. El conducto 220 tiene una valvula 222 instalada en el mismo para controlar el caudal de gas combustible que pasa por el conducto. La conexi6n de la unidad 190 de pre-mezcla a una fuente independiente de combustible permite que la unidad 190 de pre-mezcla se opere a una presi6n fija al mismo tiempo que sirve como combustible primario del quemador. Tambien permite que el caudal de la mezcla de gas combustible y aire de la unidad de pre-mezcla se aumente hasta un punto tal que no sea necesario inyectar gas combustible primario a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas si se necesitase dicha configuraci6n. Si se desea, la unidad de pre-mezcla se puede conectar tambien al colector 218 de gas de quemador simplemente con un conector separado.

Como muestra la Figura 9, el aparato 10 de quemador de gas puede comprender tambien unos medios piloto convencionales 223 para encender el gas combustible primario en el azulejo 50 de quemador. Los medios piloto 223 incluyen un tubo elevador interior 226 de gas fijado a una fuente de gas combustible, un mezclador Venturi 228 fijado al tubo elevador interior de gas, y una punta 230 para gas (que incluye en la misma una o mas lumbreras)

fijada al mezclador Venturi. La punta 230 para gas se extiende al interior de la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Una protecci6n 232 esta situada alrededor de la punta para gas para estabilizar la llama piloto asegurando la estequiometria apropiada mediante la adici6n de mas aire y de protecci6n adicional a la llama. Como se muestra mediante las flechas en la Figura 9, el aire se aspira a traves de las lumbreras en la protecci6n 232. La llama se descarga fuera de la parte superior de la protecci6n.

Como se ha indicado anteriormente, la configuraci6n particular del aparato 10 de quemador de gas, incluyendo la configuraci6n del azulejo 50 de quemador y las configuraciones de los medios de inyecci6n 160 y 162 de gas combustible primario y secundario, pueden variar dependiendo de la aplicaci6n. En la mayoria de los casos, se utilizaran ambas superficies internas con efecto Coanda 80 y superficies externas con efecto Coanda 130.

�ndependientemente de la configuraci6n utilizada, la intenci6n es mezclar una gran cantidad de gases de la combusti6n con el gas combustible y el aire sin impactar negativamente en la estabilidad de la llama. Las superficies con efecto Coanda permiten aplicar una herramienta nueva al arrastre y la mezcla de gases de la combusti6n, a la conformaci6n de la llama y a la descarga de gas. El aumento de la mezcla provisto por las superficies con efecto Coanda resulta en un flujo termico mejorado, un aumento de la calidad de la llama y un aumento de la descarga de calor al fondo del horno (flujo). La zona de combusti6n secundaria y el combustible escalonado sirven para reducir las emisiones de 6xidos nitrosos, y permiten que se conforme la llama. Ahora se puede aplicar un diametro estrecho de gas haciendo uso de curvaturas de superficie apropiadas para entregar la forma de llama requerida o necesaria. El mecanismo estabilizador de las superficies con efecto Coanda permite que el quemador se encienda satisfactoriamente en caudales mucho menores de combustible. Este diseno permite tambien que las puntas primarias de difusi6n se ubiquen en un lugar un poco mas profundo del horno para mayores longitudes de arrastre. Los disenos anteriores no permitian una longitud mayor de arrastre sin que se produjesen inestabilidades. El uso de las superficies con efecto Coanda permite que el estrato limite interior siga siendo suficientemente rico para permanecer combustible. La adici6n del anillo de pre-mezcla pobre o colector de distribuci6n permite que las zonas primarias de difusi6n estabilicen mas la llama mediante una llama homogenea con un bajo porcentaje de NOx. La llama de pre-mezcla permite que la reducci6n del quemador se impulse mas alla de los disenos tipicos sin que se produzca inestabilidad. Tambien permite que el quemador sea muy estable cuando se ha observado que otros quemadores se han vuelto inestables. La combinaci6n de las geometrias anteriores permite que el disenador del quemador disene un quemador de intervalo medio de porcentaje de NOx, de bajo porcentaje de NOx, o de muy bajo porcentaje de NOx dentro de la misma configuraci6n basica de quemador. La estabilidad del quemador es sustancialmente superior a la de los quemadores tipicos de procesos de tiro natural

o de tiro forzado, permitiendo que las superficies con efecto Coanda anadan mas gases de la combusti6n a la zona primaria de la llama. La reducci6n para el quemador puede estar ahora en exceso de 10 a 1, dependiendo del combustible y de los parametros operativos del quemador.

El tamano total del aparato de quemador de gas, incluyendo en general el tamano del azulejo 50 de quemador, puede variar tambien dependiendo de c6mo se use el aparato. Asimismo, segun se ha indicado antes, la forma, tamano, longitud, altura y orientaci6n de las superficies internas y externas con efecto Coanda se pueden ajustar segun se necesite siempre que se mantengan ciertos otros parametros (por ejemplo, una curvatura suficiente) para lograr un efecto Coanda suficiente.

En algunas aplicaciones, se puede realizar una modificaci6n retroactiva en el azulejo 50 de quemador para adaptarlo a las camaras actuales de distribuci6n de quemador. Por ejemplo, el azulejo 50 de quemador se puede retroequipar a un aparato de quemador de gas de un diseno de gas escalonado. Al azulejo 50 de quemador se le pueden anadir puntas y tubos elevadores nuevos para hacer uso del concepto del efecto Coanda para emisiones disminuidas y estabilidad de la llama. Se pueden reducir los 6xidos nitrosos en un horno caliente al mismo tiempo que se disminuye el mon6xido de carbono en una caja fria o durante la puesta en marcha.

Como muestran las Figuras 22 y 23, la presente invenci6n incluye tambien una punta para gas con efecto Coanda. Esta punta se puede usar, por ejemplo, como una boquilla 168 de descarga de gas combustible primario en conexi6n con la pistola central 170 de gas (como la punta de nariz de toro) o el mezclador Venturi central 176. Se puede usar tambien como una boquilla de descarga de gas combustible primario o secundario, o como la punta piloto 230 para gas. La Figura 22 ilustra el uso de la punta para gas con efecto Coanda como una punta piloto para gas.

La punta para gas con efecto Coanda de la invenci6n, designada en general en las Figuras 22 y 23 con el numero de referencia 240, incluye un cilindro 242 para gas para su conexi6n a una fuente de gas combustible (o a un tubo elevador de gas, por ejemplo), un deflector 244 de gas fijado al cilindro de gas, y una salida 246 de gas combustible instalada entre el cilindro para gas y el deflector de gas. El deflector 244 de gas esta fijado al cilindro 242 por un conjunto 248 de conexi6n interna roscada (se pueden usar tambien otras conexiones mecanicas o soldadas). El deflector 244 de gas tiene una superficie exterior que incluye una superficie con efecto Coanda posicionada con respecto a la salida 246 de gas combustible de tal manera que el gas combustible descargado de la salida de gas combustible siga el camino de la superficie con efecto Coanda. El deflector 244 de gas de la punta para gas con efecto Coanda 240 tiene preferiblemente una forma de tulipan que imparte una superficie anular con efecto Coanda 250 al deflector.

Con el fin de conseguir un efecto Coanda significativo, la superficie de la superficie con efecto Coanda 250 deberia

ser sustancialmente lisa y tener un radio o un arco uniforme sustancialmente verdaderos. Asimismo, es importante que la superficie con efecto Coanda 250 tenga bastante curvatura para atraer suficientemente a la corriente de gas en cuesti6n. Si la superficie con efecto Coanda no tiene una curvatura o un area de superficie suficientes, la superficie podria no tener suficiente area para iniciar el efecto Coanda debido a la cantidad de movimiento del gas (es decir, la corriente de gas no podria aspirarse a la superficie). Con el fin de asegurar un efecto Coanda suficiente, la relaci6n entre el diametro de las lumbreras de la salida 246 de gas combustible (si se usan lumbreras),

o la anchura de las ranuras de la salida 246 de gas combustible (si se usan ranuras) (o del diametro medio de lumbrera o la anchura de ranura si se usan multiples lumbreras o ranuras) (el "diametro de la abertura de descarga de punta") y el radio de la superficie con efecto Coanda 250 ("radio de punta Coanda") necesita ser al menos 10:1, con maxima preferencia al menos 12:1. Suponiendo que la superficie con efecto Coanda 250 tiene una curvatura o un area de superficie suficientes, la corriente o chorro de gas se alinea para ser tangente con la curvatura de la superficie con efecto Coanda para iniciar un efecto Coanda apropiado, aun cuando se trate con lumbreras de gas de pequeno tamano.

En una realizaci6n, la salida 246 de gas combustible comprende una ranura anular 252 que descarga el gas combustible formando un angulo apropiado (por ejemplo, de 0° a 45°) con el cilindro 242, dependiendo de la aplicaci6n particular. La salida 246 de gas combustible puede comprender tambien una pluralidad de pequenas lumbreras circulares (que no se han mostrado) en lugar de la ranura 252 o ademas de ella. Como muestra la Figura 22, en las aplicaciones piloto y en otras aplicaciones en las que la estabilidad de la llama es importante o se requiere una mezcla aumentada, se puede fijar una protecci6n 254 al cilindro 242 para circundar el deflector 244 y la salida

246. La protecci6n 254 incluye en la misma una o mas entradas 260 de aire.

La superficie anular con efecto Coanda 250 de la punta 240 para gas con efecto Coanda esta posicionada con respecto a la salida 246 de gas combustible de tal manera que el gas combustible descargado de la salida de gas combustible siga el camino de la superficie con efecto Coanda. La superficie con efecto Coanda dispersa el gas combustible en una pelicula delgada que permite que se arrastre mas aire o mas gases de la combusti6n, o ambos, a la corriente de gas combustible, y crear una mezcla de tres fluidos rapidamente mezclada con un estrato limite interior rico en combustible para conseguir estabilidad. Esta soluci6n permite que la llama a granel se aproxime a la incombustibilidad manteniendo una llama estable. La cantidad de gases de la combusti6n que se puede arrastrar a la corriente de gas combustible se puede aumentar apreciablemente sin comprometer la estabilidad. El tamano maximo de la punta 240 para gas con efecto Coanda incluyendo la longitud y el diametro del cilindro 242 y el tamano del deflector puede variar dependiendo del tamano del quemador total y de la manera en que se use la punta. Por ejemplo, cuando la punta se usa como la punta de nariz de toro 168 de la pistola central 170 de gas, es relativamente grande comparada con su tamano cuando se use como la pinta piloto 230. Un tamano pequeno de la punta se usa tipicamente cuando se trate con liberaciones de calor desde aproximadamente 0,015 � 106 hasta alrededor de 0,439 � 106 julios /seg. (aproximadamente 0,05 hasta alrededor de 1,5 MMBtu/�). Se puede usar una escala mayor para descargar una cantidad significativamente mayor de gas combustible, por ejemplo cuando la punta se use como el inyector principal en el centro del azulejo (la punta de la pistola central 170 de gas). En este caso, la punta puede descargar, por ejemplo, 0,879 � 1012 hasta 2,929 � 1012 julios/seg. (3 a 10 millones de MMBtu)

o mas si lo requiere la aplicaci6n particular. No son necesarios el cono y otros componentes superfluos usados tipicamente.

Refiriendose ahora a la Figura 1, a continuaci6n se describe el funcionamiento del aparato 10 de quemador de gas de la invenci6n. El aparato 10 se enciende inicialmente mediante un piloto interno o se enciende a mano con una antorcha externa. Una vez que se ha encendido la unidad primaria 190 de pre-mezcla y esta funcionando, se abren las diversas valvulas 220 de colector para suministrar gas combustible a los restantes componentes del quemador. Se introduce aire al alojamiento 22 de quemador a traves de la entrada 32 de aire del mismo.

El registro o regulador 42 de aire regula el caudal del aire que entra al alojamiento 22. El aire se conduce a traves del alojamiento 22 y se descarga por la salida 30 de aire del mismo a la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador.

Se introduce una mezcla de gas combustible primario y aire en la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador mediante la unidad 190 de pre-mezcla. La mezcla de gas combustible y aire se descarga traves de las lumbreras 194 de gas de pre-mezcla alrededor de la superficie interior 66 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador. El gas combustible primario se inyecta tambien en la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador por la pistola central 170 de gas. El flujo de gas combustible y de aire de combusti6n se ha representado con unas flechas en los dibujos. Simultaneamente, el gas combustible primario se conduce a traves de los tubos elevadores exteriores 164 de gas y se descarga por las boquillas 166 de descarga de gas combustible primario en y a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas. La inyecci6n de gas combustible desde las boquillas 166 de descarga de gas combustible primario a las lumbreras 70 de circulaci6n de gas arrastra gases de la combusti6n del horno a la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. El gas combustible primario y los gases de la combusti6n transportados a traves de las lumbreras 70 encuentran a las superficies internas con efecto Coanda 80 y siguen el camino de ellas hasta el extremo superior 56 del azulejo de quemador. Segun se ha indicado anteriormente, las superficies internas con efecto Coanda 80 causan que el gas combustible y los gases de la combusti6n se mezclen juntos rapidamente y mantengan a la mezcla muy cerca de la superficie interior 66 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador, lo cual permite que se arrastre una gran cantidad de gases de la combusti6n a la abertura central para controlar la

temperatura de la llama y de ese modo controlar la emisi6n de 6xidos nitrosos y mon6xido de carbono sin diluir demasiado el gas combustible en la abertura central 52 (por ejemplo, hasta el punto de incombustibilidad). La mezcla de gas combustible primario, aire y gases de la combusti6n se enciende mediante la unidad 190 de premezcla (u otros medios piloto) en la abertura central 52, se descarga por la salida 60 de descarga y se quema en una zona de reacci6n primaria 270. La zona de reacci6n primaria 270 esta dentro de la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador y fuera del azulejo de quemador adyacente a la salida 60 de descarga de la misma.

El gas combustible escalonado secundario se conduce simultaneamente a traves de los tubos elevadores exteriores 164 y se descarga por las boquillas 168 de descarga de gas combustible secundario (que pueden ser tambien las boquillas de descarga de gas combustible primario) sobre o junto a las superficies externas continuas con efecto Coanda 130. El gas combustible secundario escalonado sigue el camino de las superficies externas con efecto Coanda 130 hasta el extremo superior 56 del azulejo de quemador, donde se enciende por la llama en la zona de combusti6n primaria 170 y se quema en una zona de combusti6n secundaria 280 alrededor y sobre la parte superior de la zona de combusti6n primaria. El flujo de gas combustible y de los gases de la combusti6n con respecto a las superficies internas y externas con efecto Coanda 80 y 130 se ha mostrado mejor en las Figuras 4 y 4 A. La Figura 4 A ilustra el flujo de gas cuando se utilicen los medios de estrangulamiento de circulaci6n 87 para reducir el flujo de salida de los fluidos a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas

Como muestra la Figura 8, el mezclador Venturi central 176 se puede sustituir por la pistola central 170 de gas para servir como un mecanismo de enfriamiento rapido para disminuir las emisiones de 6xidos nitrosos y tambien para crear una llama mas corta. Como se muestra en la Figura 9, se pueden usar una pluralidad de tubos elevadores interiores 167 de gas y las correspondientes boquillas 168 de descarga de gas combustible en lugar de - o conjuntamente con - la unidad 190 de pre-mezcla Los medios de estrangulamiento de circulaci6n se necesitan tipicamente cuando los tubos elevadores interiores 167 de gas y las boquillas 168 se colocan junto a las lumbreras 70 de circulaci6n de gas y no se inyecta gas combustible de difusi6n a traves de las lumbreras. Como se muestra en las Figuras 11 a 16, se pueden utilizar diversas configuraciones de la pared 58 y superficie exterior 68 (por ejemplo, una pluralidad de superficies externas con efecto Coanda 130 separadas por unas superficies planas externas inclinadas 132 o por un superficie plana externa continua 132) para conseguir una llama de menor diametro y ayudar a controlar la llama. Como se muestra en las Figuras 16 a 19, el labio 140 se pude incluir en el azulejo 50 de quemador para ofrecer una mezcla adicional asi como una estabilizaci6n de cuerpo farol. Por ultimo, se pueden utilizar formas diferentes del aparato 10 de quemador de gas para adaptarse a la aplicaci6n particular

.El gas combustible se quema en el espacio 14 de horno a un caudal que resulte en la liberaci6n de calor prevista. El caudal de aire se introduce en el alojamiento 22 por medio de la entrada 32 de aire y del registro o regulador 42 de aire de tal manera que resulte la mezcla estequiometrica prevista de gas combustible y aire en el espacio 14 de horno. Es decir, se introduce un caudal de aire en el espacio 14 de aire con respecto al caudal total de gas combustible introducido en el mismo que resulta en una relaci6n entre combustible y aire mayor que el caudal estequiometrico. Preferiblemente, el caudal de aire esta en el intervalo desde aproximadamente un 10� hasta alrededor del 25� mayor que el caudal estequiometrico. Los gases de la combusti6n formados por la combusti6n del gas combustible en el espacio 14 de horno tienen un porcentaje muy bajo de 6xidos nitrosos. La parte de gas combustible que se usa como gas combustible primario esta generalmente en el intervalo desde aproximadamente el 5� hasta alrededor del 25� en volumen del gas combustible total descargado por el aparato 10 de quemador en el espacio 14 de horno. Es decir, el caudal de gas combustible primario descargado en el espacio del horno es desde aproximadamente un 5� hasta alrededor de un 25� del caudal de gas combustible total descargado al aparato 10 de quemador, y el caudal de gas combustible secundario escalonado descargado es desde aproximadamente un 95� hasta alrededor de un 75� del caudal total de gas combustible. El gas combustible primario se mezcla con los gases de la combusti6n en una cantidad que esta en el intervalo desde aproximadamente 1 volumen hasta alrededor de 30 volumenes de gases de la combusti6n por volumen del gas combustible primario dependiendo de la presi6n disponible, de la longitud del arrastre, y del tamano de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas. El gas escalonado se puede derivar hasta casi cualquier porcentaje entre las lumbreras primarias y las lumbreras escalonadas de tubo elevador escalonado para optimizar el flujo termico. La liberaci6n de calor del quemador en cuesti6n gobernara la mayoria de las escisiones utilizadas entre tubos elevadores diferentes.

En una realizaci6n preferida, se utilizan tanto las superficies internas con efecto Coanda 80 como las superficies externas con efecto Coanda 130. Los medios de inyecci6n de gas combustible primario incluyen los tubos elevadores exteriores 164 de gas y la unidad 190 de pre-mezcla. Es decir, el gas combustible primario se inyecta en el azulejo 50 de quemador a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas y por encima de la unidad 190 de premezcla. En otra realizaci6n preferida, se utilizan tanto las superficies internas con efecto Coanda 80 como las superficies externas con efecto Coanda 130. Sin embargo, los medios de inyecci6n de combustible primario podrian consistir solamente en la unidad 190 de pre-mezcla. Es decir, la unica fuente de gas combustible primario seria la unidad 190 de pre-mezcla. La descarga del gas combustible y del aire desde la unidad 190 de pre-mezcla y el flujo de aire a traves de la abertura central 52 arrastrarian todavia gases de la combusti6n a las lumbreras 70 de circulaci6n de gas a la abertura central. �ncluso aunque no se inyectase gas combustible primario a traves de las lumbreras de circulaci6n de gas. Los gases de la combusti6n arrastrados por el flujo de aire a traves del quemador circularan todavia a traves de las lumbreras de recirculaci6n en el azulejo, despues de lo cual una gran parte de los gases de la combusti6n se adherira a la superficie con efecto Conda ubicada en el interior.

La invenci6n provee tambien un metodo de quemar una mezcla de aire y gas combustible en presencia de gases de la combusti6n en un horno para generar calor en el horno. El metodo incluye las etapas siguientes:

En primer lugar, se instala el aparato de quemador de gas de la invenci6n a traves de una pared del espacio de horno (preferiblemente, la pared del fondo o solera del espacio de horno). Segun se ha descrito anteriormente, una pluralidad de lumbreras 70 de circulaci6n de gas se extienden a traves de la pared 58 del azulejo 50 de quemador. La superficie interior 66 de la pared 58 incluye una pluralidad de superficies internas con efecto Coanda 80, cada una de cuyas superficies internas con efecto Coanda esta situada junto a la lumbrera 70 de circulaci6n de gas. Dependiendo de la aplicaci6n, el aparato 10 de quemador de gas puede incluir tambien uno o mas de los otros componentes anteriormente descritos.

Se inyecta aire en la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador. Se inyecta gas combustible primario a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas sobre o junto a las superficies internas con efecto Coanda para arrastrar a los gases de la combusti6n desde el exterior de la pared 58 (por ejemplo, desde el espacio de horno) a la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador y formar una mezcla homogenea de aire, gas combustible y gases de la combusti6n en la abertura central. La mezcla de aire, gas combustible y gases de la combusti6n se descarga desde la salida 60 de descarga del extremo superior 56 del azulejo 50 de quemador al espacio 14 de horno, y la mezcla de aire y gas combustible se quema en el espacio de horno al mismo tiempo que se diluye intensamente con los gases de la combusti6n del horno.

En otra realizaci6n, el metodo de quemar una mezcla de aire y gas combustible en presencia de gases de la combusti6n en un horno para generar calor en el horno comprende las etapas siguientes:

Se instala el quemador 10 de gas de la invenci6n a traves de una pared del espacio 14 de horno (preferiblemente una pared del fondo o solera del espacio 14 de horno). La superficie exterior 68 de la pared 58 del azulejo 50 de quemador incluye una superficie externa con efecto Coanda 130 que se extiende hacia fuera de la superficie exterior.

Se inyectan aire y gas combustible en la abertura central 52 del azulejo 50 de quemador, por lo que se forma una mezcla de aire y gas combustible en la abertura central. La mezcla de aire y gas combustible se descarga luego desde la salida 60 de descarga del azulejo 50 de quemador al espacio 14 de horno, y se quema la mezcla en una zona de reacci6n primaria 270 del espacio de horno. Se inyecta tambien gas combustible escalonado en o junto a la superficie externa con efecto Coanda 130 de una manera que arrastre a los gases de la combusti6n del espacio 14 de horno para crear una mezcla de gas combustible escalonado y gases de la combusti6n y causar que la mezcla de gas combustible escalonado y gases de la combusti6n se queme en una zona de reacci6n secundaria 280 en el espacio de horno.

Si se desea, se pueden combinar las etapas de los metodos anteriormente descritos en un solo metodo.

Para ilustrar mas la invenci6n, se provee el siguiente ejemplo.

Ejemplo

Se hicieron pruebas del aparato 10 de quemador de gas de la invenci6n para determinar sus prestaciones. Las superficies internas con efecto Coanda 80 y una superficie continua con efecto Coanda se incluyeron sobre la pared 58 del azulejo 50 de quemador. Los medios de inyecci6n de gas combustible primario en la configuraci6n particular de quemador probada incluian los tubos elevadores exteriores 164 y las boquillas 166 de descarga de gas combustible. Las boquillas de descarga de gas combustible incluian tanto las lumbreras para inyectar gas combustible primario a traves de las lumbreras 70 de circulaci6n de gas, como las lumbreras para inyectar gas combustible secundario sobre o junto a la superficie externa con efecto Coanda 130. Se utiliz6 tambien la unidad 190 de pre-mezcla para reducir las emisiones de 6xidos nitrosos. La membrana 192 de pre-mezcla incluia 36 lumbreras 194 de gas de pre-mezcla que tenian un diametro d 0,266 cm (0,261 pulgadas). Estas lumbreras se espaciaron alrededor de la superficie superior de la membrana 192 de pre-mezcla. Cada lumbrera de 0,266 cm (0,261 pulgadas) tenia una lumbrera de 0,318 cm (0,125 pulgadas) situada entre ellas que estaba tambien avellanada con una lumbrera de 0,318 cm (0,125 pulgadas) superpuesta sobre ella. Las lumbreras pequenas tenian por objeto servir como lumbreras de ignici6n que se utilizasen conjuntamente con las lumbreras grandes. No se utilizaron ni elevadores exteriores 167 de gas, ni pistola central 170 de gas, ni el mezclador central Venturi 176. En general, el aparato 10 de quemador de gas que se prob6 estaba configurado como el aparato 10 de quemador de gas mostrado en las Figuras 1 a 7, excepto que no se incluy6 la pistola central170 de gas

La unidad de pre-mezcla se encendi6 manualmente seguida por la ignici6n del resto del quemador. El regulador 42 se dej6 totalmente abierto durante todos los puntos de prueba. La unidad primaria de pre-mezcla se encendi6 perfectamente creando un conjunto uniforme de llamitas azules alrededor del perimetro interno del azulejo de quemador. Luego se encendi6 la parte principal del quemador con una presi6n de aproximadamente 0,690 kPa (0,1 psig). Despues se aument6 la liberaci6n de calor del quemador hasta aproximadamente 0,246 � 106 julios/segundo (0,84 MMBtuh) para empezar a calentar el horno. La llama era rigida y aparecia muy estable. Los niveles de mon6xido de carbono y 6xidos nitrosos eran muy buenos en todos los puntos de prueba manteniendo emisiones registrables de menos de 26 ppmv (en volumen) (media) desde el apagado hasta la saturaci6n. Se observ6 que el

azulejo 50 de quemador estuvo brillando con un color rojo a lo largo de todas las pruebas. Se generaron los siguientes datos de pruebas

Datos de pruebas

Liberaci6n de calor

0,249 x 106 julios/seg. (0,85 MMBtuh)

Presi6n de la punta

2,75 kPa (0,4 psig)

Gas combustible

100� TNG�

Tamano de adaptador roscado

� 52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

5,31 ppmv

Emisiones de CO

34,80 ppmv

Porcentaje de O2

18,63�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261 ")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

168,9 °C (336°F)

Temp� del horno

195,6°C (384° F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

0,606 � 106 julios/seg. (2,07 MMBtuh)

Presi6n de la punta

17,926 kPa (2,6 psig)

Gas combustible

100� TNG�

Tamano de adaptador roscado

�52 TMD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

11,2 ppmv

Emisiones de CO

9,04 ppmv

Porcentaje de O2

16,15

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

361,7 °C(683°F)

Temp� del horno

380,6° C (717°F)

� Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

0,879 � 106 julios/seg. (3,0 MMBtuh)

Presi6n de la punta

37,232 kPa (5,4 psig)

Gas combustible

100� TNG�

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

12,42ppmv

Emisiones de CO

12,33 ppmv

Porcentaje de O2

14,38�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261 ")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

459,4°C (859°F)

Temp� del horno

478,3°C (893°F)

� Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

1,172 �106 julios/seg. (4,00 MMBtuh)

Presi6n de la punta

64,811 kPa (9,4 psig)

Gas combustible

100� TNG�

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

10,19 ppmv

Emisiones de CO

26,62 ppmv

Porcentaje de O2

12,56�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

546,1°C (1015°F)

Temp� del horno

557,8°C (1036°F)

� Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

1,456 � 106 julios/seg. (4,97 MMBtuh)

Presi6n de la punta

105.490 kPa (15,3 psig)

Gas combustible

85� TNG� y 15� �2

Tamano de adaptador roscado

352 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

9,95 ppmv

Emisiones de CO

10,99 ppmv

Porcentaje de O2

10,22�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

614°C (1138°F)

Temp� del horno

627°C (1161°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

1,760 � 106 julios/seg. (6,01 MMBtuh)

Presi6n de la punta

144.100 kPa (20,9 psig)

Gas combustible

85� TNG� /15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

10,74 ppmv

Emisiones de CO

9,30 ppmv

Porcentaje de O2

8,12�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

614,4°C (1216°F)

Temp� del horno

680°C (1256°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

1,904 � 106 julios/seg.(6,50 MMBtuh)

Presi6n de la punta

162.716 kPa (23,6 psig)

Gas combustible

85� TNG� /15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

12,99 ppmv

Emisiones de CO

1,10 ppmv

Porcentaje de O2

7,01�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

672,2 °C (1241°F)

Temp� del horno

716,7°C (1322°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,062 � 106 julios/seg. (7,04 MMBtuh)

Presi6n de la punta

184.090 kPa (26,7 psig)

Gas combustible

85� TNG� /15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

13,66 ppmv

Emisiones de CO

0,00 ppmv

Porcentaje de O2

5,63�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

688,3°C (1271°F)

Temp� del horno

741,7°C (1367°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,132 � 106 Julios/seg. (7,28 MMBtuh)

Presi6n de la punta

193.743 kPa (28, 1pssig)

Gas combustible

85� TNG� /15� h2

Tamano de adaptador roscado

� 52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

13,37 ppmv

Emisiones de CO

0,00 ppmv

Porcentaje de O2

4,68�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

695°C (1283°F)

Temp� del horno

746,7°C (1376°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,337 � 106 julios/seg. (7,98 MMBtuh)

Presi6n de la punta

219.943 kPa (31,9 psig)

Gas combustible

85� TNG� /15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

11,32 ppmv

Emisiones de CO

0,00 ppmv

Porcentaje de O2

2,56�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

701.1°C (1294°F)

Temp� del horno

798,3°C (1469°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,372 � 106 julios/seg. (8,10 MMBtuh)

Presi6n de la punta

223.390 kPa (32,4 psig)

Gas combustible

85� TNG� /15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

10, 82 ppmv

Emisiones de CO

0,00 ppmv

Porcentaje de O2

1,93�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

696,7°C (1286°F)

Temp� del horno

801,7°C (1475°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,440 � 106 julios/seg.(8,33 MMBtuh)

Presi6n de la punta

234.422 kPa (34,0 psig)

Gas combustible

85� TNG�/15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

10, 24 ppmv

Emisiones de CO

0,00 ppmv

Porcentaje de O2

2,08�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

694,4°C (1282°F)

Temp� del horno

815°C (1499°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,513 �106 julios/seg. (8,58 MMBtuh)

Presi6n de la punta

242.006 kPa (35,1 psig)

Gas combustible

85� TNG�/15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

10,34 ppmv

Emisiones de CO

0,00 ppmv

Porcentaje de O2

0,67�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

694,4°C (1282°F)

Temp� del horno

833,3°C (1532°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,525 �106 julios/seg. (8,62 MMBtuh)

Presi6n de la punta

243.385 kPa (35,3 psig)

Gas combustible

85� TNG�/15� �2

Tamano de adaptador roscado

�52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

9,71ppmv

Emisiones de CO

2,44 ppmv

Porcentaje de O2

0,37�

Calidad de llama

Muy buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

695,6°C (1284°F)

Temp� del horno

836,1°C (1537°F)

�Gas natural Tulsa

Liberaci6n de calor

2,533 � 106 julios/seg. (8,65 MMBtuh)

Presi6n de la punta

243.385 kPa (35,3 psig)

Gas combustible

85� TNG� /15� �2

Tamano de adaptador roscado

� 52 MTD

Gas de pre-mezcla

Emisiones de Nox

9,22 ppmv

Emisiones de CO

131,8 ppmv

Porcentaje de O2

0,15�

Calidad de llama

Buena

Tipo de mezclador

Piloto estandar de quemador

Punta de pre-mezcla (lumbreras grandes)

0,663 cm (0,261")

Punta de pre-mezcla (lumbreras pequenas)

0,318 cm (0,125")

Temp� de solera del horno

695°C (1283°F)

Temp� del horno

816,1°C (1501°F)

�Gas natural Tulsa

Por tanto, el aparato de quemador de gas de la invenci6n funcion6 muy bien. La unidad 190 de pre-mezcla trabaj6 bien. El mon6xido de carbono observado durante el apagado, el calentamiento y el funcionamiento estable fue en su mayor parte inexistente. Se observ6 tambien que las emisiones de 6xidos nitrosos eran muy bajas.

Claims (46)

1. REIVINDICACIONES

   1.Un azulejo (50) de quemador para uso en relaci6n de asociaci6n con una camara de distribuci6n (20) de quemador para formar un aparato de quemador de gas para descargar una mezcla de gas combustible y aire a un horno (16) en donde la mezcla se quema en presencia de los gases de la combusti6n al mismo tiempo que se produce un bajo porcentaje de 6xidos nitrosos, en el que la camara de distribuci6n del quemador incluye un alojamiento (22) para su fijaci6n al horno que incluye un extremo superior (24) que tiene una salida (30) de aire instalada en el mismo, cuyo azulejo de quemador tiene una abertura central (52) practicada en el mismo para recibir aire desde la salida de aire del alojamiento de camara de distribuci6n y que comprende:

   un extremo de fondo (54) para su fijaci6n al extremo superior del alojamiento de camara de distribuci6n sobre la salida de aire dispuesta en el mismo;

   un extremo superior (56) opuesto a dicho extremo de fondo, cuyo extremo superior incluye una salida de descarga; y

   una pared (58) que une dicho extremo de fondo a dicho extremo superior y que rodea a dicha abertura central, cuya pared es para extenderse en el interior de dicho horno y tiene una superficie interior (66) y una superficie exterior (68), caracterizado porque dicha superficie exterior (68) de dicha pared incluye una superficie externa con efecto Coanda (130) que se abomba hacia fuera de dicha superficie exterior (68) para aumentar la mezcla de los gases de la combusti6n con el gas combustible secundario adyacente a la misma.

2. 2.

   El azulejo de quemador de la reivindicaci6n 1, en donde dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye al menos una lumbrera (70) de circulaci6n de gas que se extiende a traves de dicha pared.

3. 3.

   El azulejo de quemador de la reivindicaci6n 2, en donde dicha superficie interior de dicha pared incluye una superficie interna con efecto Coanda (80) que se abomba al interior de dicha abertura central de dicho azulejo de quemador.

4. 4.

   El azulejo de quemador de la reivindicaci6n 3, en donde dicha superficie interna con efecto Coanda (80) esta situada sobre dicha superficie interior (66) de dicha pared (58) junto a dicha lumbrera (70) de circulaci6n de gas.

5. 5.

   El azulejo de quemador de las reivindicaciones 3 6 4, en donde dicha superficie interior (66) de dicha pared de dicho azulejo incluye una secci6n rebajada (82) y dicha lumbrera (70) de circulaci6n de gas y dicha superficie interna con efecto Coanda (80) estan situadas en dicha secci6n rebajada.

6. 6.

   El azulejo de quemador de la reivindicaci6n 5, en donde dicha secci6n rebajada (82) incluye unas paredes laterales opuestas (84, 86) que se extienden hacia fuera de dicha superficie interior al interior de dicha abertura central de dicho azulejo, cuyas paredes laterales opuestas se extienden al interior de dicha abertura central mas de lo que dicha superficie interna con efecto Coanda (80) se extiende al interior de dicha abertura central.

7. 7.

   El azulejo de quemador de la reivindicaci6n 1, en el que dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye una pluralidad de lumbreras (70) de circulaci6n de gas que se extienden a traves de dicha pared.

8. 8.

   El azulejo de quemador de las reivindicaciones 1 6 7, en donde dicha superficie interior (60) de dicha pared incluye una pluralidad de superficies internas con efecto Coanda (80), cada una de cuyas superficies internas con efecto Coanda 880) se abomba al interior de dicha abertura central (52) de dicho azulejo de quemador.

9. 9.

   El azulejo de quemador de las reivindicaciones 1, 7 u 8, en donde dicha superficie interior de dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye una pluralidad de secciones rebajadas (82), teniendo cada una de dichas secciones rebajadas (82) una lumbrera de circulaci6n de gas y una superficie interna con efecto Coanda posicionadas en la misma.

10. 10.

    El azulejo de quemador de la reivindicaci6n 9, en donde cada una de dicha secciones rebajadas (82) incluye unas paredes laterales opuestas que se extienden desde dicha superficie interior a dicha abertura central de dicho azulejo de quemador, cuyas paredes laterales opuestas se extienden al interior de dicha abertura central mas de lo que la superficie interna con efecto Coanda que esta posicionada en la secci6n rebajada se extiende al interior de dicha abertura central.

11. 11.

    El azulejo de quemador de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha superficie exterior (68) de dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye una pluralidad de superficies externas con efecto Coanda (130), cada una de dichas superficies externas con efecto Coanda (130) abombandose hacia fuera de dicha superficie exterior.

12. 12.

    El azulejo de quemador de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde dicha superficie externa con efecto Coanda (130) se extiende completamente alrededor de dicha superficie exterior (68) de dicha pared de dicho azulejo de quemador.

13. 13.

    El azulejo de quemador de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho azulejo (50) de

    quemador tiene una forma de secci6n transversal sustancialmente circular.

14. 14.

    El azulejo de quemador de un cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho azulejo (50) de quemador comprende ademas un labio (140) que se extiende transversalmente desde dicha superficie interior de dicha pared al interior de dicha abertura central, cuyo labio esta fijado a dicha pared junto a dicho extremo superior de dicho azulejo de quemador y se extiende alrededor de dicha superficie interior de dicha pared de dicho azulejo de quemador.

15. 15.

    El azulejo de quemador de la reivindicaci6n 14, en donde dicho labio (140) incluye un extremo inferior, un extremo superior y un cuerpo que une juntos a dicho extremo inferior y a dicho extremo superior, cuyo cuerpo incluye una pluralidad de protuberancias que se extienden al interior de dicha abertura central.

16. 16.

    Un aparato (10) de quemador de gas para descargar una mezcla de gas combustible y aire al interior de un horno en donde la mezcla se quema en presencia de los gases de la combusti6n al mismo tiempo que se produce un bajo porcentaje de 6xidos nitrosos, cuyo aparato comprende:

    un alojamiento (22) para su fijaci6n a dicho horno, cuyo alojamiento (22) incluye:

    un extremo superior(24) fijado a dicho horno, cuyo extremo superior

    tiene una salida de aire instalada en el mismo;

    un extremo inferior (26) opuesto a dicho extremo superior; y

    una pared lateral (28) que une juntos a dicho extremo superior y dicho extremo inferior, en donde al menos una de dicha pared lateral y de dicho extremo inferior tienen una entrada de aire practicada en los mismos;

    un azulejo (50) de quemador segun la reivindicaci6n 1, en donde dicho extremo de fondo (54) esta fijado a dicho extremo superior (24) de dicho alojamiento sobre dicha salida de aire;

    unos medios de inyecci6n (160) de gas combustible primario conectados a una fuente de gas combustible y en relaci6n de asociaci6n operativa con dicho aparato de quemador para inyectar gas combustible primario al interior de dicha abertura central de dicho azulejo de quemador; y

    unos medios de inyecci6n (162) de gas combustible secundario conectados a una fuente de gas combustible y en relaci6n de asociaci6n operativa con dicho aparato de quemador para inyectar gas combustible secundario escalonado desde el exterior de dicho azulejo de quemador sobre o junto a dicha superficie externa con efecto Coanda.

17. 17.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 16, en donde dicha superficie exterior (68) de dicha pared de dicho azulejo (50) de quemador incluye una pluralidad de superficies externas con efecto Coanda (130), cada una de cuyas superficies externas con efecto Coanda se abomba hacia fuera de dicha superficie exterior, y dichos medios de inyecci6n de gas combustible secundario incluyen una pluralidad de tubos elevadores exteriores (164) de gas, cada uno de cuyos tubos elevadores exteriores de gas esta conectado a dicha fuente de gas combustible y tiene una boquilla de gas combustible secundario conectada a la misma para inyectar gas combustible secundario escalonado sobre o junto a dicha superficie externa con efecto Coanda

18. 18.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 16, en donde dicha superficie externa con efecto Coanda

    (130) se extiende completamente alrededor de dicha superficie exterior de dicha pared de dicho azulejo de quemador, y dichos medios de inyecci6n de gas combustible secundario incluyen una pluralidad de tubos elevadores exteriores (164) de gas, cada uno de cuyos tubos elevadores esta conectado a dicha fuente de gas combustible y tiene una boquilla de gas combustible secundario conectada a la misma para inyectar gas combustible secundario escalonado sobre o junto a dicha superficie externa con efecto Coanda.

19. 19.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 16, en donde dichos medios de inyecci6n (162) de gas combustible secundario incluyen un tubo elevador exterior (164) de gas conectado a dicha fuente de gas combustible y que tiene una boquilla de gas combustible secundario conectada a la misma para inyectar gas combustible secundario escalonado sobre o junto a dicha superficie externa con efecto Coanda.

20. 20.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, en donde dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye ademas como minimo una lumbrera (70) de circulaci6n de gas que se extiende a traves de dicha pared.

21. 21.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 20, en donde dicha superficie interior de dicha pared incluye una superficie interna con efecto Coanda (80) que se abomba al interior de dicha abertura central de dicho azulejo de quemador.

22. 22.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 21, en donde dicha superficie interna con efecto Coanda

    (80) esta posicionada sobre dicha superficie interior de dicha pared junto a dicha lumbrera de circulaci6n de gas.

23. 23.

    El aparato de quemador de gas de las reivindicaciones 21 6 22, en donde dichos medios de inyecci6n (160) de gas combustible primario incluyen un tubo elevador exterior (164) de gas conectado a dicha fuente de gas combustible, cuyo tubo elevador exterior de gas tiene una boquilla exterior de gas combustible primario conectada a la misma y posicionada en el exterior de dicha pared de dicho azulejo de quemador para inyectar gas combustible primario a traves de dicha lumbrera de circulaci6n sobre o junto a dicha superficie interna con efecto Coanda.

24. 24.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 23, en donde dichos medios de inyecci6n (162) de gas combustible secundario incluyen dicho tubo elevador exterior (164) de gas de dichos medios de inyecci6n de gas combustible primario y una boquilla de descarga de gas combustible secundario conectada a dicho tubo elevador para inyectar gas combustible secundario escalonado sobre o junto a dicha superficie externa con efecto Coanda.

25. 25.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 24, en donde dicho azulejo (50) de quemador incluye unos medios de estrangulamiento de circulaci6n (87) situados en dicha lumbrera de circulaci6n para inhibir la circulaci6n de fluidos desde dentro de dicha abertura central de dicho azulejo a traves de dicha lumbrera de circulaci6n de gas.

26. 26.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 25, en donde dichos medios de estrangulamiento de circulaci6n (87) incluyen una protecci6n (88) fijada a dicha pared de dicho azulejo de quemador y que se extiende hacia arriba al interior de dicha lumbrera de circulaci6n de gas.

27. 27.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 26, en donde dicha protecci6n (88) esta fijada a dicha pared de dicho azulejo de quemador por debajo de dicha lumbrera (70) de circulaci6n de gas.

28. 28.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 27, en donde dicha superficie interior de dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye una secci6n rebajada (82), y dicha lumbrera de circulaci6n de gas y dicha superficie interna con efecto Coanda estan situadas en dicha secci6n rebajada.

29. 29.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 28, en donde dicha secci6n rebajada (82) incluye unas paredes laterales opuestas (84, 86) que se extienden desde dicha superficie interior al interior de dicha abertura central de dicho azulejo de quemador, cuyas paredes laterales opuestas se extienden al interior de dicha abertura central mas de lo que dicha superficie interna con efecto Coanda (80) se extiende al interior de dicha abertura central.

30. 30.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 29, en donde dichos medios de inyecci6n (160) de gas combustible primario incluyen una unidad (190) de pre-mezcla que comprende:

    una membrana (192) de pre-mezcla que se extiende alrededor de dicha pared de dicho azulejo de quemador por debajo de dicha lumbrera de circulaci6n practicada en la misma y que tiene una pluralidad de lumbreras de gas de pre-mezcla en la parte superior de la misma; y

    un mezclador Venturi (196) que incluye un tubo elevador interior (198) de gas conectado a dicha fuente de gas combustible y que tiene una boquilla interior de descarga de gas combustible primario conectada a la misma, y un alojamiento Venturi (202) en relaci6n de asociaci6n operativa con dichos tubo elevador interior de gas y boquilla de descarga de gas combustible primario y conectado a dicha membrana de pre-mezcla para alimentar una mezcla de gas combustible primario y aire a dicha membrana de pre-mezcla.

31. 31.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 30, en donde dicha entrada (32) de aire esta instalada en dicha pared lateral (28) de dicho alojamiento (22).

32. 32.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 31, en donde dichos medios de inyecci6n (160) de gas combustible primario incluyen un tubo elevador interior (167) de gas conectado a dicha fuente de gas combustible y posicionado dentro de dicho alojamiento, cuyo tubo elevador interior (167) de gas tiene una boquilla interior (168) de descarga de gas combustible primario conectada al mismo para inyectar gas combustible primario en dicha abertura central de dicho azulejo de quemador.

33. 33.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 31, en donde dichos medios de inyecci6n (160) de gas combustible primario incluyen un tubo elevador interior (167) de gas conectado a dicha fuente de gas combustible y posicionado dentro de dicho alojamiento, cuyo tubo elevador interior (167) de gas tiene una boquilla interior (168) de descarga de gas combustible primario conectada al mismo y un alojamiento Venturi (178) en relaci6n de asociaci6n operativa con el mismo para inyectar una mezcla de gas combustible primario y aire en dicha abertura central de dicho azulejo de quemador.

34. 34.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, en donde dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye una pluralidad de lumbreras (70) de circulaci6n de gas que se extienden a traves de dicha pared.

35. 35.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 34, en donde dicha superficie interior incluye una pluralidad de superficies internas con efecto Coanda (80), cada una de cuyas superficies internas con efecto Coanda se

    abomba al interior de dicha abertura central de dicho azulejo de quemador.

36. 36.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 35, en donde dicha superficie interior de dicha pared de dicho azulejo de quemador incluye una pluralidad de secciones rebajadas (82), cada una de cuyas secciones rebajadas tiene una lumbrera de circulaci6n y una superficie interna con efecto Coanda posicionadas en la misma.

37. 37.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 36, en donde cada una de dichas secciones rebajadas (82) incluye una paredes laterales opuestas que se extienden desde dicha superficie interior a dicha abertura central de dicho azulejo de quemador, cuyas paredes laterales opuestas se extienden al interior de dicha abertura central mas de lo que se extiende al interior de dicha abertura central la superficie interna con efecto Coanda que esta situada en la secci6n rebajada.

38. 38.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 37, que comprende ademas unos medios piloto (223) para encender dicho quemador fijados a una fuente de gas combustible y que se extienden al interior de dicha abertura central de dicho azulejo.

39. 39.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 38, en donde dichos medios piloto (223) comprenden un tubo elevador (226) de gas y una punta (230) para gas que tiene una o mas lumbreras practicadas en la misma.

40. 40.

    El quemador de gas de la reivindicaci6n 39, en donde dicha punta (230) para gas incluye un cilindro (242) de gas conectado a dicho tubo elevador, un deflector (244) de gas fijado a dicho cilindro de gas y una salida (246) de gas combustible dispuesta entre dicho cilindro de gas y dicho deflector de gas, cuyo deflector de gas tiene una superficie exterior que incluye una superficie con efecto Coanda posicionada con respecto a dicha salida de gas combustible de tal manera que el gas combustible descargado desde dicha salida de gas combustible siga el camino de dicha superficie con efecto Coanda.

41. 41.El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 40, en donde dicho azulejo (50) de quemador tiene una secci6n transversal sustancialmente redonda.

42. 42.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 41, en donde dicho azulejo (50) de quemador comprende ademas un labio (140) que se extiende transversalmente desde dicha superficie interior de dicha pared a dicha abertura central, cuyo labio esta fijado a dicha pared junto a dicho extremo superior de dicho azulejo de quemador y se extiende alrededor de dicha superficie interior de dicha pared de dicho azulejo de quemador.

43. 43.

    El aparato de quemador de gas de la reivindicaci6n 42, en donde dicho labio (140) incluye un extremo inferior, un extremo superior y un cuerpo que une juntos a dicho extremo inferior y dicho extremo superior, cuyo cuerpo incluye una pluralidad de salientes que se extienden a dicha abertura central.

44. 44.

    El aparato de quemador de gas de una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 43, que comprende ademas una camara de distribuci6n que incluye dicho alojamiento.

45. 45.

    Un metodo de quemar una mezcla de aire, gas combustible y gases de la combusti6n en un espacio (14) de horno de un horno (16) para generar calor en el espacio de horno, en donde se utiliza un aparato de quemador de gas que incluye una pared que circunda una zona de mezcla para mezclar el aire, el gas combustible y los gases de la combusti6n antes de la combusti6n de dicha mezcla, cuyo metodo comprende:

    proveer una superficie con efecto Coanda (130) que se abomba hacia fuera de la superficie exterior de la pared del aparato de quemador para aumentar la mezcla de gases de la combusti6n con gas combustible adyacente a los mismos;

    inyectar gas combustible primario en la zona de mezcla de una manera que cause que el gas combustible se mezcle con el aire en la zona de mezcla;

    descargar la mezcla de aire y gas combustible de la zona de mezcla;

    quemar la mezcla de aire y gas combustible descargada de la zona de mezcla en una zona de reacci6n primaria del espacio de horno;

    inyectar una corriente de gas combustible secundario escalonado sobre o junto a la superficie externa con efecto Coanda de una manera que arrastre gases de la combusti6n al interior de la corriente para crear una mezcla de gas combustible secundario y gases de la combusti6n y cause que dicha mezcla de gas combustible secundario y gases de la combusti6n se queme en una zona de reacci6n secundaria del espacio del horno.
46. 46. El metodo de la reivindicaci6n 45, en donde la superficie interior (66) del aparato de quemador incluye una superficie interna con efecto Coanda (80), y el gas combustible inyectado en la zona de mezcla se inyecta sobre o junto a la superficie interna con efecto Coanda de una manera que arrastre a los gases de la combusti6n del exterior de la zona de mezcla a la zona de mezcla y cause que los gases de la combusti6n se mezclen con el aire y el gas combustible en la zona de mezcla.