ES2865421T3 - Quemador - Google Patents

Abstract

Quemador con al menos un canal de combustible (6) y de al menos un canal de oxidante (9) asignados a una carcasa de quemador (2) para su instalación en la pared de una cámara de tratamiento metalúrgico y que desembocan en una boca de quemador común (3), así como con un dispositivo de encendido (10) para encender una mezcla de combustible y oxidante que se forma delante de la boca de quemador (3) en la cámara de tratamiento, presentando el dispositivo de encendido (10) al menos un disco de encendido (16) montado de forma giratoria y conectado a través de un eje (19), así como un elemento de encendido (13) presionado contra el disco de encendido (16) a lo largo de una superficie de fricción (17), fabricándose el disco de encendido (16) y el elemento de encendido (16) respectivamente de materiales diferentes, de los cuales uno es un material generador de chispa y el otro un material suministrador de chispa, caracterizado por que el quemador presenta un motor (21), con el que el disco de encendido (16) está conectado a través del eje (19), y por que el disco de encendido (16) está montado sobre un eje fundamentalmente perpendicular al eje del quemador (5).

Description

DESCRIPCIÓN

Quemador

La invención se refiere a un quemador dotado de al menos un canal de combustible y de al menos un canal de oxidante asignado a una carcasa de quemador destinada a ser instalada en la pared de una cámara de tratamiento metalúrgico, que desemboca en un orificio común del quemador, así como con un dispositivo de encendido para encender una mezcla de combustible y oxidante que se forma delante del orificio del quemador en la cámara de tratamiento.

La invención se refiere además a un procedimiento para encender una mezcla de combustible y oxidante delante de la boca de un quemador.

Los quemadores antes mencionados se definen como quemadores de mezcla externa. Dado que no disponen de cámaras de mezcla ni de portallamas, el encendido se produce normalmente en base a una chispa eléctrica por medio de un dispositivo de encendido situado en la zona de mezcla del combustible y del oxidante, por regla general justo delante del orificio de salida (la "boca del quemador") del quemador hacia la cámara de tratamiento metalúrgico, generándose una chispa de encendido entre un electrodo portador de corriente y la carcasa del quemador conectada a tierra a través de la pared de la cámara de tratamiento metalúrgico. Dicho quemador se describe, por ejemplo, en el documento EP 0363 787 A1. En este caso, el dispositivo de encendido debe colocarse con mucha precisión. Por lo tanto, se debe mantener una distancia de aproximadamente 1-2 mm entre el electrodo y la carcasa del quemador. Si los dos elementos se tocan, no hay chispa; si la distancia es demasiado grande o el camino entre el electrodo y la carcasa del quemador está bloqueado por la suciedad, la chispa salta dentro del quemador o no se produce. Este problema se ve agravado por la colocación del dispositivo de encendido delante de la boca del quemador, ya que esta zona está expuesta a grandes diferencias de temperatura y, además, las salpicaduras de escoria pueden incidir en la boca del quemador desde el interior de la cámara de tratamiento metalúrgico. Además, la sustitución o el mantenimiento del equipo de encendido suele requerir la sustitución del quemador completo. La situación es especialmente delicada en el caso de los quemadores de combustible-oxígeno, ya que éstos tienen un diseño relativamente delgado debido a la falta de transporte de nitrógeno, lo que no sólo dificulta la colocación exacta del dispositivo de encendido, sino que, además, el aparato de encendido dispuesto en la boca del quemador puede influir en el flujo de gas del combustible y/o del oxidante.

Por el documento US 3552 897 A se conoce un dispositivo genérico y un procedimiento para encender una mezcla de combustible/oxidante para un quemador, en el que una corriente de combustible y una corriente de aire se combinan en una boca del quemador. Para el encendido de la mezcla combustible se utiliza un dispositivo de encendido dispuesto cerca de la boca del quemador con un disco de encendido montado de forma giratoria, que interactúa con un pedernal. Sin embargo, debido a la proximidad a la boca del quemador, el dispositivo de encendido está expuesto a las salpicaduras de escoria de la cámara de combustión, lo que puede afectar a la funcionalidad del dispositivo de encendido.

En el documento US 2034 041 A se describe un conjunto de quemadores no metalúrgico en el que un combustible gaseoso se expulsa a través de un número de boquillas y se quema con aire aspirado en un número correspondiente de aberturas en un conducto de aire que se extiende a lo largo de las boquillas. Para el encendido sirve un disco de encendido dispuesto en un extremo del conducto de aire, montado de forma giratoria, que interactúa con un pedernal y que durante el encendido está sometido a un flujo parcial de combustible.

Un quemador descrito en el documento EP 2 846 091 A1 se caracteriza por un dispositivo de encendido por incandescencia. El dispositivo de encendido está dotado de una superficie de calentamiento a lo largo de la cual se guía un flujo parcial del oxidante y/o del combustible. El flujo parcial se pone en contacto térmico con la superficie de calefacción calentada a una temperatura elevada, se calienta a su vez y se mezcla posteriormente con un flujo parcial del respectivo otro gas combustible. En el caso de la superficie de calentamiento se trata, por ejemplo, de un conductor metálico que se calienta por el flujo de corriente y, por lo tanto, se vuelve incandescente. La energía térmica transferida al primer flujo parcial es tan alta que se supera la temperatura de encendido de la mezcla de gases, al menos localmente. Cuando las corrientes parciales se mezclan, se forma una mezcla inflamable que reacciona entre sí para formar una o varias llamas. A continuación, las llamas son arrastradas en forma de cordones de llamas hasta la boca del quemador a causa de la presión de los gases de combustible y encienden la mezcla de combustible y oxidante formada por las corrientes principales de combustible y oxidante frente a la boca del quemador, que posteriormente continúa ardiendo de forma automática. Por consiguiente, el encendido se produce en este objeto sin ayuda de un dispositivo de encendido generador de chispas.

El documento DE 1919247 A1 se refiere a un dispositivo para encender una mezcla de gas y aire combustible que fluye a presión, que se prevé especialmente para dispositivos para quemar excesos de gas, como los utilizados en las industrias química y petroquímica. El dispositivo de encendido comprende una varilla móvil en ambas direcciones axiales, que en al menos una parte de su superficie exterior presenta una superficie de encendido a la que se ajusta, bajo la presión de un muelle, un pedernal reemplazable o un dispositivo generador de chispas comparable. Cuando la varilla se desplaza en dirección axial, la fricción entre la superficie de encendido y el pedernal produce partículas sólidas incandescentes (chispas) que encienden la mezcla de gas y aire circundante. La varilla se acciona manualmente para responder a las preocupaciones de seguridad asociadas al uso de equipos eléctricos en la industria petroquímica. Sin embargo, el conjunto descrito es muy complicado en lo que se refiere a su construcción y propenso sufrir fallos en su funcionamiento. En los quemadores del tipo inicialmente descrito, que descargan en una cámara de tratamiento metalúrgico, este objeto no se puede emplear sin más.

La invención tiene, por lo tanto, el objetivo de crear un quemador que introduzca combustibles gaseosos, en polvo y/o líquidos junto con un oxidante en una cámara de tratamiento metalúrgico, estando el quemador provisto de un dispositivo de encendido que funcione de forma fiable y cuyas necesidades de mantenimiento sean reducidas en comparación con los dispositivos de encendido según el estado de la técnica.

Esta tarea se resuelve con un quemador con las características de la reivindicación 1, así como con un procedimiento para encender una mezcla de combustible y oxidante con las características de la reivindicación 8. Otras formas de realización ventajosas de la invención se reivindican en las reivindicaciones dependientes.

Por consiguiente, el dispositivo de encendido de un quemador según la invención comprende al menos un disco de encendido montado de forma giratoria y conectado a un motor a través de un eje, así como un elemento de encendido presionado contra el disco de encendido en la zona de una superficie de fricción, fabricándose el disco de encendido y el elemento de encendido respectivamente de materiales diferentes, siendo uno de ellos un material generador de chispa y el otro un material suministrador de chispa, y apoyándose el disco de encendido en un eje que se extiende fundamentalmente perpendicular al eje del quemador.

Por material "suministrador de chispas" debe entenderse aquí un material del que se desprenden, debido a la fricción con el material generador de chispa, partículas sólidas que se han calentado a una alta temperatura durante el proceso de fricción.

Por material "generador de chispa" debe entenderse aquí un material capaz de desprender las partículas correspondientes del material suministrador de chispa por arranque de virutas.

En el caso del material suministrador de chispa se trata, por ejemplo, de ferrocerio y en el caso del material generador de chispa el sílex o el acero endurecido. También se puede emplear como material generador o suministrador de chispa la propia carcasa del quemador o la pared interior de un canal de combustible u oxidante del quemador. El disco de encendido montado de forma giratoria se compone, por ejemplo, total o parcialmente de ferrocerio y, durante el proceso de encendido, roza directamente contra la pared interior del canal de combustible u oxidante o contra una placa que refuerza la pared interior de este canal, que en este caso actúa como material generador de chispa, desprendiéndose partículas sólidas calentadas del ferrocerio debido a la fricción que se produce en el proceso.

Por lo tanto, el encendido del quemador según la invención se produce según el principio de encendido de fricción de por sí conocido: como consecuencia de la fricción del disco de encendido y del elemento de encendido entre sí se generan partículas sólidas que se descargan en dirección de la mezcla de combustible y oxidante que se forma delante de la boca del quemador en la cámara de tratamiento metalúrgico, donde provocan el encendido de la mezcla. Hay que procurar que las partículas se calienten durante su generación por fricción hasta el punto, que su temperatura superficial supere la temperatura de encendido de la mezcla de combustible y oxidante, y que no se enfríen por debajo de esta temperatura durante el transporte a la zona de mezcla de combustible y oxidante. Por esta razón se considera especialmente ventajoso que el dispositivo de encendido está construido de manera que las partículas generadas sean impulsadas hacia la boca del quemador a una alta velocidad inicial. La invención evita sobre todo las desventajas esenciales asociadas a los encendedores de chispa convencionales; en particular, no hace falta un posicionamiento exacto y permanentemente constante de un electrodo, ni tampoco que el propio aparato de encendido se disponga necesariamente en la zona delante de la boca del quemador.

El funcionamiento del dispositivo de encendido, es decir, la rotación del disco de encendido y la consiguiente fricción en el elemento de encendido, sólo se requiere durante el tiempo del proceso de encendido; el desgaste del dispositivo de encendido es, por lo tanto, bajo. La duración del proceso de encendido depende, en particular, del combustible utilizado. Para la mayoría de las sustancias fácilmente combustibles, como el gas natural, el fuel-oil ligero o el carbón pulverizado, no suele durar más de 1 a 5 segundos, preferiblemente de 1 a 3 segundos. En el caso de sustancias más inflamables, en el caso de aceites pesados el proceso de encendido puede durar más tiempo, por ejemplo, de 6 a 10 segundos o más.

En una forma de realización preferida de la invención, el dispositivo de encendido se dispone en un canal de combustible o en un canal de oxidante del quemador y se conecta, por ejemplo, de forma fija pero desmontable en la pared del canal correspondiente. Con preferencia se dispone en el interior del canal, a una distancia de entre 5 cm y 30 cm, especialmente de entre 10 cm y 20 cm, de la boca del quemador, con lo que queda perfectamente protegido de las salpicaduras de escoria del interior de la cámara de tratamiento metalúrgico. En esta variante de realización resulta especialmente posible dotar al canal, que coge el dispositivo de encendido, en su sección final opuesta a la boca del quemador, de una abertura de mantenimiento con cierre a través de la cual el dispositivo de encendido puede ser mantenido o, si es necesario, reemplazado sin necesidad de retirar el quemador en su conjunto de la pared de la cámara de tratamiento metalúrgico para este propósito.

Convenientemente, el motor conectado al eje también se aloja dentro de un canal de combustible o de un canal de oxidante, preferiblemente en el canal de combustible o el canal de oxidante en el que también se encuentra el dispositivo de encendido según la forma de realización antes mencionada. Con especial preferencia, el motor está situado en una cápsula (denominada aquí como "cápsula del motor"), en la que está protegido frente a los efectos negativos del flujo de combustible u oxidante circundante. En esta forma de realización de la invención, no es necesario pasar el eje que acciona el disco de encendido a través de la pared de la carcasa del quemador, sino que basta con prever en la pared del quemador y en la pared de la cápsula del motor respectivamente un paso para un cable eléctrico para el funcionamiento del motor y un segundo paso en la pared de la cápsula del motor para el eje que acciona el disco de encendido.

Según la invención, el disco de encendido está montado sobre un eje que se extiende sustancialmente perpendicular al eje del quemador. En esta forma de realización, la superficie de fricción, es decir, la superficie en la que se presiona el elemento de encendido contra el disco de encendido durante el uso del dispositivo de encendido está situada en la superficie lateral del disco de encendido o en una superficie final del disco de encendido, de forma excéntrica respecto al eje del mismo. Al girar el disco de encendido, el sentido de giro se elige de modo que la dirección de movimiento del disco de encendido en la superficie de fricción esté orientada hacia la boca del quemador. Así, al accionar el motor, las partículas desprendidas del disco de encendido en la superficie de fricción son lanzadas tangencialmente, es decir, en dirección a la boca del quemador, por efecto de su inercia. Cabe la posibilidad de influir en la velocidad inicial de las partículas mediante la elección del número de revoluciones del motor. En general se considera que, cuanto mayor sea la velocidad seleccionada, mayor será la velocidad inicial de las partículas. Una velocidad inicial elevada es especialmente ventajosa si el dispositivo de encendido se aloja en la profundidad del canal de combustible (o del canal de oxidante), por ejemplo, a una distancia de entre 10 cm y 30 cm de la boca del quemador, ya que en este caso las partículas alcanzan la boca del quemador muy rápidamente sin perder la temperatura superficial de manera significativa.

Como alternativa a las formas de realización mencionadas, en las que el dispositivo de encendido está dispuesto dentro de un canal de oxidante o de un canal de combustible con o sin el motor que acciona el disco de encendido, según la invención también es concebible disponer el dispositivo de encendido al lado de la carcasa del quemador dentro de la cámara de tratamiento metalúrgico. En este caso, la distancia entre el dispositivo de encendido y la boca del quemador debe seleccionarse de forma que las partículas sólidas generadas en el dispositivo de encendido alcancen la zona de la cámara de tratamiento metalúrgico delante de la boca del quemador, en la que se mezclan el combustible y el oxidante, con una temperatura superficial suficiente para encender la mezcla de combustible y oxidante. El dispositivo de encendido se dispone, por ejemplo, a una distancia de 10 cm a 20 cm al lado de la boca del quemador y se dota preferiblemente de una pantalla de protección contra salpicaduras de escoria. También en este caso se recomienda un dispositivo de encendido del tipo mencionado, en el que las partículas generadas se proyectan hacia la zona de mezcla de combustible y oxígeno como consecuencia de la rotación del disco de encendido.

En una variante de realización especialmente ventajosa de la invención, el eje se fabrica de un material elástico y se arriostra en el dispositivo de encendido de manera que, bajo el efecto de la fuerza de reposición del eje, el disco de encendido se presione de forma continua contra el elemento de encendido. Por lo tanto, a causa de la deformación elástica del eje se produce una presión de apriete del disco de encendido contra el elemento de encendido que se mantiene incluso después del inicio del movimiento de rotación del disco de encendido durante el proceso de encendido. Durante el proceso de encendido, la presión de apriete aumenta la fricción entre el disco de encendido y el elemento de encendido, con lo que se favorece el desprendimiento del material que produce la chispa. Sin embargo, en el marco de la invención también son concebibles otras formas de realizaciones; por ejemplo, el disco de encendido y el elemento de encendido también pueden ser presionados el uno contra el otro bajo la acción de elementos elásticos debidamente insertados en el mismo.

En el caso del quemador se trata de un quemador de mezcla externa que, en su uso, pasa a través de la pared de una cámara de tratamiento metalúrgico y se abre con su boca de quemador hacia el interior de la cámara de tratamiento. En principio, la invención es adecuada tanto para quemadores que funcionan con aire como oxidante como para quemadores que utilizan para este fin oxígeno o un gas enriquecido con oxígeno. Sin embargo, especialmente ventajosa resulta la forma de realización del quemador según la invención como quemador de combustible-oxígeno, en la que el conducto de aportación de oxidante, o al menos uno de los varios conductos de aportación de oxidante, está diseñada como una alimentación de oxígeno y está conectada en su flujo a una fuente de oxígeno puro (con un contenido de oxígeno de >90% en volumen). En el caso de los quemadores de este tipo, los problemas asociados a los encendedores de chispa eléctrica son particularmente evidentes debido a su tamaño comparativamente menor, en comparación con los quemadores de combustible/aire de la misma potencia, por lo que las ventajas de la invención destacan especialmente.

Los combustibles gaseosos, como el gas natural, son adecuados como combustibles para el quemador según la invención, al igual que los combustibles líquidos o los combustibles líquidos atomizados para formar un aerosol o partículas sólidas fluidizadas (polvos).

La tarea de la invención también se resuelve mediante un procedimiento para encender una mezcla de combustible/oxidante en la boca de un quemador con las características de la reivindicación 8. En este caso, al menos una corriente de combustible y al menos una corriente de oxidante se transportan por conductos de aportación separados a la boca del quemador, se mezclan delante de la boca del quemador para formar una mezcla combustible/oxidante inflamable y se encienden a continuación, produciéndose el encendido de la mezcla combustible/oxidante mediante la aportación de partículas sólidas calentadas a una temperatura superior a la temperatura de encendido de la mezcla combustible/oxidante a la mezcla combustible/oxidante y generadas en un dispositivo de encendido por medio de un encendido por fricción.

La producción de las partículas sólidas calentadas a una temperatura superior a la temperatura de encendido de la mezcla de combustible y oxidante que se lleva a cabo delante de la boca del quemador de manera en sí conocida por la fricción de un material generador de chispa con un material suministrador de chispa, por ejemplo, por fricción de un disco de encendido giratorio de ferrocerio contra un elemento de encendido de sílex. Las partículas sólidas calentadas se generan preferiblemente dentro de un canal de combustible o de un canal de oxidante y se lanzan en el flujo del respectivo fluido fuera de la boca del quemador a la zona de la cámara de tratamiento metalúrgico, en la que se forma la mezcla de combustible y oxidante, provocando después su encendido. De este modo, se puede iniciar de forma fiable la combustión en una cámara de tratamiento metalúrgico.

Mediante una elección adecuada de los materiales, así como de la presión de apriete y de la velocidad de rotación del disco de encendido respecto al elemento de encendido, se puede conseguir una alta temperatura en la generación de las partículas sólidas de, por ejemplo, 600°C a 800°C. Esta temperatura, junto con una alta velocidad inicial causada, por ejemplo, por la rotación del disco de encendido y/o por el flujo del fluido circundante, permiten transportar las partículas a una distancia mayor de, por ejemplo, más de 10 cm a 30 cm, sin el riesgo de que la temperatura superficial de las partículas caiga por debajo de la temperatura de encendido de la mezcla de combustible y oxidante. De este modo, el dispositivo de encendido puede situarse en el interior del conducto a una mayor distancia de la boca del quemador y, por lo tanto, en una zona ampliamente protegida de las salpicaduras de escoria.

A la vista de los dibujos se explicará a continuación, con mayor detalle, un ejemplo de realización de la invención. En las vistas esquemáticas se muestra en la:

Figura 1 un quemador según la invención en una primera forma de realización en un corte longitudinal a lo largo de la línea de corte A-A de la figura 2;

Figura 2 el quemador de la figura 1 en sección transversal a lo largo de la línea de corte B-B de la figura 1.

El quemador 1 representado en los dibujos comprende una carcasa de quemador 2, que en su estado de instalación previsto se monta en la pared de una cámara de tratamiento metalúrgico (aquí no representada) y desemboca en una boca de quemador 3 hacia el interior de la cámara de tratamiento metalúrgico. El quemador 1 dispone de un conducto de aportación de combustible 4 conectado en su flujo, de una manera no mostrada aquí, a una fuente de combustible, por ejemplo, una tubería de gas natural, y configurado en la zona de la carcasa del quemador 2 como conducto central de combustible 6 dispuesto a lo largo de un eje del quemador 5. Además, el quemador 1 presenta una línea de conducto de aportación de oxidante 8 conectado a una fuente de oxidante, por ejemplo, un tanque de oxígeno, que tampoco se muestra aquí. Dentro de la carcasa del quemador 2, el conducto de aportación de oxidante 8 forma un canal de oxidante 9 dispuesto coaxialmente alrededor del canal central de combustible 6. El canal de combustible 6 y el canal de oxidante 9 desembocan conjuntamente en la boca del quemador 3 hacia la cámara de tratamiento metalúrgico. Como es lógico, en el quemador 1 puede haber otros conductos de aportación de combustible y/o de oxidante, que no se muestran aquí.

Como combustible se emplea, por ejemplo, un combustible gaseoso, líquido o en polvo, por ejemplo, gas natural, petróleo o carbón pulverizado. El oxidante utilizado es, por ejemplo, oxígeno puro (> 90% en volumen) o aire enriquecido con oxígeno (con un contenido de oxígeno >21% en volumen).

En el interior del canal de combustible 6 se dispone, a una distancia de unos 10 cm a 20 cm de la boca del quemador 3, un dispositivo de encendido 10. El dispositivo de encendido 10 comprende un soporte 12 fijado, por ejemplo, atornillado, en la pared del canal de combustible 6, en el que se monta un elemento de encendido 13 hecho de un material generador de chispa, por ejemplo, sílex o acero endurecido. Visto desde el punto de vista del observador de la figura 1 se dispone en el soporte 12, delante del elemento de encendido 13, un cojinete 14, en el que se aloja de forma giratoria un eje 15 con un eje dispuesto de forma perpendicular respecto al eje del quemador 5. En el eje 15 se fija un disco de encendido 16 de un material pirofórico, es decir, que suministra chispas, que al rozar con el elemento de encendido 13 tiende a desprender partículas muy calientes que se encienden al entrar en contacto con el oxígeno. En el caso del material del disco de encendido 16 se trata, por ejemplo, de ferrocerio. El disco de encendido 16 presenta preferiblemente una superficie envolvente rugosa. El elemento de encendido 13 y el disco de encendido 16 se posicionan dentro del canal de combustible 6 de manera que la superficie envolvente del disco de encendido 16 y el elemento de encendido 13 estén en contacto en una superficie de fricción 17 orientada paralelamente al eje del quemador 5.

Además, en el marco de la invención, el disco de encendido 16 también puede ser de un material generador de chispa y el elemento de encendido 13 puede ser de un material suministrador de chispa; esencialmente, las partículas calentadas se generan por una rotación por fricción del disco de encendido 16 contra el elemento de encendido 13 y se transportan después hacia la boca del quemador 3. No es necesario que todo el disco de encendido 16 esté compuesto por un material que genere o suministre chispas, sino que basta con que la parte del disco de encendido 16, que entra en contacto con el elemento de encendido 13 en la zona de la superficie de fricción 17, esté compuesto por dicho material; en el ejemplo de realización, se trata de la superficie envolvente del disco de encendido 16 o de una parte de la superficie envolvente.

El eje 15 se conecta funcionalmente, a través de un acoplamiento 18 que permite una inversión del movimiento de giro en 90°, a un eje 19, que se extiende a lo largo del interior del canal de combustible 6 de forma paralela al eje del quemador 5. El eje 19 atraviesa, por un orificio de paso 20, la pared trasera 22 del quemador 1 opuesta a la boca del quemador 3 se conecta a un motor 21. En el caso del motor 21 se trata de una unidad de motor accionada, por ejemplo, eléctricamente, capaz de impartir un movimiento de rotación rápido al eje 19 y, a través del acoplamiento 18, también al eje 15. El orificio de paso 20 se encuentra dentro de una trampilla 24 dispuesta en la pared posterior 22, que cierra una abertura de mantenimiento. Abriendo la trampilla 24, el dispositivo de encendido 10 se puede sacar del quemador 1 o se puede sustituir en caso necesario, sin necesidad de retirar el quemador 1 completo de la cámara de tratamiento. También sería posible una disposición del motor 21 en una carcasa (cápsula del motor) dentro del canal de combustible 6, para lo cual habría que prever en la zona de la trampilla 24 unos pasacables adecuados para los cables de alimentación necesarios para el funcionamiento del motor 21.

Para aumentar la fricción entre el disco de encendido 16 y el elemento de encendido 13, se pueden prever elementos elásticos 25 que presionan el elemento de encendido 13 en la zona de la superficie de fricción 17 contra la superficie exterior del disco de encendido 16, disponiéndose el elemento de encendido en este caso de manera que pueda ser desplazado en una medida limitada en dirección al disco de encendido 16. Alternativa o adicionalmente, también es posible en el marco de la invención disponer el eje 15, junto con el disco de encendido 16, de forma lateralmente giratoria en el soporte 12 (visto desde el eje del quemador) y fabricar el eje 19 de un material flexible y sujetarlo en el quemador 1 de modo que, durante el encendido, ejerza sobre el eje 15 (y por lo tanto sobre el disco de encendido 16) un efecto de fuerza lateral que apunte en dirección del elemento de encendido 13, con lo que la superficie envolvente del disco de encendido 16 se presiona contra el elemento de encendido 13.

Durante el funcionamiento del quemador 1, el combustible se conduce a través del conducto de aportación de combustible 4 y el oxidante a través del conducto de aportación de oxidante 8. Inicialmente, el motor 21 sigue parado. La corriente de combustible pasa por el canal de combustible 6 y entra por la boca del quemador 3 en la cámara de tratamiento metalúrgico, donde se mezcla con la corriente de oxidante que pasa por el canal de oxidante 9 formando una mezcla inflamable.

Para encender esta mezcla de combustible y oxidante, el motor 21 se acciona durante un corto período de tiempo de, por ejemplo, 1 s a 5 s, preferiblemente de 1 s a 3 s, con lo que el eje 19 y, por medio del embrague 18, también el eje 15 y el disco de encendido 16 se ponen en movimiento rotativo rápido. En este proceso, el disco de encendido 16 roza contra el elemento de encendido 13 en la zona de la superficie de fricción 17. Como consecuencia de la fricción, se desprenden por arranque de virutas partículas del material suministrador de chispa del disco de encendido 16, que se calientan fuertemente por el calor de fricción. El sentido de rotación del disco de encendido 16 se elige de manera que su superficie envolvente se desplace por su lado orientado hacia el elemento de encendido 13 a la boca del quemador 3, con lo que las partículas desprendidas por la fricción son lanzadas hacia la boca del quemador 3. Como resultado, y debido a la presión adicional del flujo de combustible, las partículas son transportadas muy lejos en poco tiempo sin que su temperatura superficial caiga por debajo de la temperatura de encendido de la mezcla de combustible y oxígeno que se forma delante de la boca del quemador 3.

Las partículas calentadas son llevadas a la boca del quemador 3 y entran en la zona de la cámara de tratamiento metalúrgico donde se forma la mezcla combustible-oxidante inflamable. La temperatura en la superficie de las partículas al salir de la boca del quemador 3 sigue siendo lo suficientemente alta como para superar la temperatura de encendido de la mezcla de combustible y oxidante, y se produce el encendido de la mezcla, que posteriormente sigue ardiendo automáticamente. Tras el proceso de encendido, el motor 21 se para y el movimiento de rotación del disco de encendido 16 se detiene.

En el marco de la invención también es posible disponer el dispositivo de encendido 10 no en el canal de combustible 6, sino en el canal de oxidante 9 o en un canal lateral que conduzca un flujo parcial del combustible y/o del oxidante y que igualmente conduzca a la boca del quemador. Cuando el dispositivo de encendido 10 se instala en el canal de oxidante 9 o en un canal lateral que transporta oxidante, la formación de chispas incandescentes ya tiene lugar dentro del canal, cuya temperatura superficial apenas se reduce hasta llegar a la boca del quemador o incluso aumenta debido a la reacción con el oxígeno del flujo de oxidante.

Asimismo, en el marco de la invención cabe la posibilidad de montar un dispositivo de encendido al lado de la carcasa del quemador 2, en cuyo caso se debe tener cuidado de que las partículas calentadas generadas en el dispositivo de encendido se proyecten hacia una zona de la cámara de tratamiento metalúrgico situada delante de la boca del quemador 3, donde el combustible y el oxidante se mezclan para formar una mezcla inflamable. En este caso, el dispositivo de encendido debe estar provisto de con un dispositivo de protección que lo proteja de las salpicaduras de escoria o similares.

Lista de referencias:

1 Quemador

2 Carcasa del quemador

3 Boca del quemador

4 Conducto de aportación de combustible

5 Eje del quemador

6 Canal de combustible

Conducto de aportación de oxidante Canal de oxidante

Dispositivo de encendido

Soporte

Elemento de encendido

Cojinete

Eje

Disco de encendido

Superficie de fricción Acoplamiento

Eje

Orificio de paso

Motor

Pared trasera

Trampilla

Elementos elásticos

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Quemador con al menos un canal de combustible (6) y de al menos un canal de oxidante (9) asignados a una carcasa de quemador (2) para su instalación en la pared de una cámara de tratamiento metalúrgico y que desembocan en una boca de quemador común (3), así como con un dispositivo de encendido (10) para encender una mezcla de combustible y oxidante que se forma delante de la boca de quemador (3) en la cámara de tratamiento, presentando el dispositivo de encendido (10) al menos un disco de encendido (16) montado de forma giratoria y conectado a través de un eje (19), así como un elemento de encendido (13) presionado contra el disco de encendido (16) a lo largo de una superficie de fricción (17), fabricándose el disco de encendido (16) y el elemento de encendido (16) respectivamente de materiales diferentes, de los cuales uno es un material generador de chispa y el otro un material suministrador de chispa, caracterizado por que el quemador presenta un motor (21), con el que el disco de encendido (16) está conectado a través del eje (19), y por que el disco de encendido (16) está montado sobre un eje fundamentalmente perpendicular al eje del quemador (5).

2. Quemador según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de encendido (10, 26) se dispone dentro de un canal de combustible (6) o de un canal de oxidante (9).

3. Quemador según la reivindicación 2, caracterizado por que el dispositivo de encendido (10) se dispone dentro del canal de combustible (6) o del canal de oxidante (9) a una distancia de entre 10 cm y 20 cm de la boca del quemador (3).

4. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el motor conectado al eje (19) está alojado dentro de un canal de combustible (6) o de un canal de oxidante (9).

5. Quemador según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de encendido (10, 26) se dispone lateralmente distanciado de la carcasa del quemador (2).

6. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el eje (19) es de un material elástico y está instalado en el dispositivo de encendido (10) de forma arriostrada, de manera que, bajo el efecto de la fuerza de reposición del eje (19), el disco de encendido (16) es presionado contra el elemento de encendido (13).

7. Quemador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por su diseño como quemador de combustible-oxígeno.

8. Procedimiento para encender una mezcla de combustible/oxidante delante de la boca de quemador (3) de un quemador (1), en el que al menos una corriente de combustible y al menos una corriente de oxidante se transportan en conductos de aportación separados (4, 8) hasta la boca del quemador (3), se mezclan delante de la boca del quemador (3) para formar una mezcla de combustible/oxidante inflamable y a continuación se encienden, produciéndose el encendido de la mezcla de combustible y oxidante mediante la aportación de partículas sólidas que se calientan a una temperatura superior a la temperatura de encendido de la mezcla de combustible y oxidante y que se generan en un dispositivo de encendido (10) mediante encendido por fricción,

presentando el dispositivo de encendido (10) al menos un disco de encendido (16) montado de forma giratoria conectado a través de un eje (19) a un motor (21), y un elemento de encendido (13) que se presiona contra el disco de encendido (16) a lo largo de una superficie de fricción (17), fabricándose el disco de encendido (16) y el elemento de encendido (16) respectivamente de materiales distintos, uno de los cuales es un material generador de chispa y el otro un material suministrador de chispa, y apoyándose el disco de encendido (16) en un eje que se extiende de forma fundamentalmente perpendicular al eje del quemador (5), y lanzándose las partículas sólidas calentadas en dirección de la boca del quemador (3) cuando se acciona el dispositivo de encendido (10).