ES2974977T3 - Radiador luminoso - Google Patents

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Abstract

Radiador luminoso, con un quemador (1, 5), un ventilador (3) y una placa radiante (12) que actúa como superficie de radiación y dotada de canales de paso de llama, donde el quemador (1, 5) está conectado a un suministro de gas combustible, en donde el ventilador (3) está diseñado para suministrar aire de combustión al quemador (1, 5), en donde el quemador (1, 5) está diseñado para provocar un brillo superficial de la placa radiante (12, 52), y en el que el suministro de gas combustible está conectado a una fuente de hidrógeno como fuente de gas combustible. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Radiador luminoso
La invención se refiere a un radiador luminoso con un quemador, un soplador y una placa radiante que sirve como superficie de radiación y que está provista de canales de paso de llama, en el que el quemador está conectado a un suministro de gas combustible, y en el que el soplador está concebido para suministrar aire de combustión al quemador, y en el que el quemador está concebido para producir una incandescencia en la superficie de la placa radiante.
En el sector comercial e industrial frecuentemente se utilizan radiadores infrarrojos para calentar las instalaciones de producción y almacenamiento. Éstos generan radiación infrarroja que se utiliza para generar calor. La ventaja de los radiadores infrarrojos frente a los sistemas de calefacción convencionales es que, por una parte, emiten su calor casi sin pérdidas. Por otra parte, se evitan las corrientes de aire que se producen en los sistemas de combustión convencionales.
Los radiadores infrarrojos se dividen en radiadores luminosos y oscuros. Mientras en los radiadores oscuros, el calor se genera quemando una mezcla de gas combustible y aire en un tubo cerrado, en el que la superficie del tubo calentado por los gases calientes generados emite el calor predominantemente como radiación, en los radiadores luminosos se quema una mezcla de gas combustible y aire en la superficie de una o varias placas radiantes cerámicos dispuestas al efecto. Como gas combustible se usa o gas natural o gas licuado (gas propano o biogás). El nombre de radiador luminoso se basa en la combustión visible de la mezcla de gas combustible y aire en la placa radiante cerámica, produciéndose como consecuencia la incandescencia de la misma. Para ello, la placa radiante cerámica presenta canales de paso de llama dispuestos paralelamente entre sí con ahondamientos frecuentemente cónicos dispuestos en el lado de radiación. Durante la combustión, la formación de llamas se produce sustancialmente en los ahondamientos, por lo que se produce un calentamiento uniforme de las paredes laterales de los ahondamientos y de las almas formadas entre los ahondamientos. La placa radiante cerámica puede alcanzar temperaturas de 950°C y más. Los gases de combustión son emitidos al aire ambiente. Este tipo de radiadores luminosos se describen, por ejemplo, en el documento EP2014980A1.
Para minimizar los contaminantes producidos durante la combustión del combustible, se aspira constantemente a conseguir una relación estequiométrica óptima entre el gas combustible y el aire para lograr una combustión lo más completa posible, en la que se minimice la emisión de contaminantes. En los radiadores luminosos modernos ya se consiguen muy buenos valores de gases de escape, lo que se consigue, entre otras cosas, adaptando el gas combustible y/o el aire del quemador. En el documento DE102014019766A1 se describe además un radiador luminoso en el que el poder calorífico del gas combustible se determina mediante sensores y el suministro de aire de combustión se regula en función de la relación de mezcla óptima para ello. El documento US2017/307212A1 divulga un radiador luminoso según el preámbulo de la primera reivindicación.
Los radiadores luminosos modernos se han acreditado en la práctica y tienen unas emisiones de contaminantes relativamente bajas a la vez de una alta eficiencia. La presente invención tiene el objetivo de proporcionar un radiador luminoso, cuyas emisiones de contaminantes se reduzcan aún más manteniendo al menos el mismo nivel de eficiencia. Según la invención, este objetivo se consigue mediante las características de la parte caracterizadora de la reivindicación 1. La invención proporciona un radiador luminoso que tiene al menos la misma eficiencia en comparación con el estado de la técnica y en el que se reducen las emisiones de contaminantes. Debido a que el suministro de gas combustible está preferiblemente vinculado exclusivamente a una fuente de hidrógeno, los gases de escape teóricamente no contienen ningún contaminante que contenga carbono, como monóxido de carbono, dióxido de carbono o hidrocarburos, ya que el hidrógeno no contiene carbono.
En una variante de la invención, el suministro de hidrógeno y el soplador están configurados y orientados de tal manera que el flujo de hidrógeno y el flujo de aire de combustión forman un ángulo entre sí, siendo el ángulo preferiblemente menor o igual a 90 grados y mayor o igual a 45 grados. De esta manera, se consigue una buena mezcla de hidrógeno y aire de combustión.
Está dispuesto un reflector que circunda la superficie de radiación de la placa radiante y que delimita la cámara de gas de escape, estando dispuesta una cámara de mezcla de aire de combustión preconectada al quemador, que está conectada a una fuente de aire de combustión y a la cámara de gas de escape. Suministrando gases de escape al aire de combustión, se consigue una reducción del oxígeno, lo que permite bajar la temperatura de la llama. Además, la recirculación de los gases de escape reduce las emisiones de óxido de nitrógeno.
En otra realización de la invención, la cámara de gas de escape está conectada a la cámara de mezcla de aire de combustión a través de un eyector, siendo el medio propulsor del eyector aire de combustión introducido por el soplador y siendo el medio aspirado a la cámara de mezcla de aire de combustión gas de escape situado en la cámara de gas de escape. De este modo, se consigue una relación definida entre el aire de combustión y gas de escape. Preferiblemente, está dispuesto un dispositivo de ajuste, a través del cual puede ajustarse la relación entre el caudal de aire de combustión y el caudal de gas de escape aspirado del eyector.
En una variante de la invención, la cámara de mezcla de aire de combustión está dispuesta dentro del soplador. De esta manera, se consigue una buena mezcla de aire de combustión y gas de escape.
En una realización de la invención, el suministro de hidrógeno está guiado sobre la superficie de una placa de distribución que está dispuesta a una distancia paralelamente a la placa radiante y que delimita una cámara de mezcla de combustible. De esta manera, se consigue una mezcla de hidrógeno y aire de combustión uniforme en la superficie, evitando al mismo tiempo el retroceso de la llama. Ventajosamente, el suministro de gas combustible también puede estar conectado a una fuente de mezcla de hidrógeno/aire de combustión, en cuyo caso, la concentración de hidrógeno en la mezcla se suministra por encima del límite superior de explosividad, por lo que la mezcla de hidrógeno/aire de combustión no es inflamable. De este modo, se requiere solo un contenido muy bajo de oxígeno en el aire de combustión introducido en la cámara de mezcla.
En otra realización de la invención está dispuesto un canal de suministro de aire que circunda la placa de distribución al menos por zonas y que está conectado al soplador. Preferiblemente, el conducto de aire de suministro está configurado de tal manera que el aire de combustión fluye por toda la superficie de la placa de distribución. De esta manera, se garantiza una mezcla uniforme con el hidrógeno que fluye a través de la placa de distribución.
En una variante de la invención está dispuesto un sensor óptico que está concebido para detectar al menos un parámetro de la llama generada por el quemador. El sensor es ventajosamente un sensor UV. De este modo, se consigue la detección de la llama invisible de hidrógeno.
En una realización de la invención, el sensor óptico está orientado con respecto a la placa radiante encerrando un ángulo preferiblemente obtuso con la misma. De esta manera, se consigue una detección fiable de la llama.
En otra realización de la invención, se dispone un reflector que circunda la placa radiante al menos por zonas y está provisto de una ventana, estando el sensor óptico orientado hacia la placa radiante desde fuera del reflector a través de la ventana. De este modo, se consigue detectar la llama en una posición del sensor protegida del calor.
En una variante de la invención, el sensor óptico está conectado a un dispositivo de ajuste conectado al soplador para interrumpir y/o ajustar el suministro de aire de combustión. Preferiblemente, el sensor óptico está conectado a un dispositivo de ajuste conectado al suministro de gas combustible para interrumpir y/o ajustar el suministro de hidrógeno. De esta manera, es posible influir en la mezcla de aire de combustión/hidrógeno o desconectar el suministro de hidrógeno en función del estado de la llama.
En una realización de la invención, el dispositivo de ajuste está conectado a un módulo de control y regulación que está programado para regular las propiedades de la llama en base a parámetros teóricos almacenados mediante la modificación de las cantidades de hidrógeno y/o aire de combustión.
Otras variantes y realizaciones de la invención se indican en las demás reivindicaciones subordinadas. Ejemplos de realización de la invención están representados en los dibujos que se describen en detalle a continuación. Muestran:
La figura 1 la representación esquemática de un radiador luminoso;
La figura 2 la representación esquemática de un radiador luminoso en otra forma de realización;
La figura 3 la representación esquemática de un radiador luminoso en una tercera forma de realización y La figura 4 la representación esquemática de un radiador luminoso en una cuarta forma de realización con placa de distribución y placa radiante.
El radiador luminoso elegido como ejemplo de realización según la figura 1 comprende un quemador 1 que está conectado a un suministro de hidrógeno 2 y a un soplador 3. Circundando el quemador 1 está dispuesto un reflector 4.
El quemador 1 comprende una cámara de mezcla de combustible 11 que está delimitada por una placa radiante cerámica 12. La placa radiante 12 cerámica está provista, de manera conocida, de un patrón de orificios que se extiende por toda la superficie y que está formado por canales de paso de llama cilíndricos que están realizados ensanchándose de forma cónica en el lado de la placa de granallado 12 que está orientado hacia fuera. Frente a la placa radiante 12 está dispuesto ortogonalmente a la misma un suministro de hidrógeno 2 que desemboca en la cámara de mezcla de combustible 11. En ángulo recto con el suministro de hidrógeno 2, un conducto de presión 31 desemboca en la cámara de mezcla de combustible 11 que está conectada al soplador 3.
El soplador 3 está conectado en su lado de aspiración a un eyector 32, cuya conexión de accionamiento está conectada a un suministro de aire de combustión 33 y cuya conexión de aspiración está conectada a un conducto de suministro de gas de escape 34 que pasa a través del reflector. En el conducto de suministro de gas de combustión 34 está dispuesto un diafragma de recirculación 35. El flujo de aire de combustión aspirado por el soplador 3 a través del suministro de aire de combustión 33 sirve aquí como medio propulsor, por el cual se produce la aspiración de una parte del colchón de gas de escape 381 situado dentro del reflector 4 a través del diafragma de recirculación 35. Por el diafragma de recirculación 35 puede ajustarse la parte del flujo de gas de escape en el flujo de aire de combustión, lo que a su vez determina el contenido de oxígeno de la mezcla de flujo de gas de escape y de aire de combustión. El gas de escape restante sale del reflector 4 al aire ambiente. En el soplador 3 está integrada una cámara de mezcla de aire de combustión 39.
En el lado de presión, por el soplador 3 es suministrada una mezcla de gas de escape/aire de combustión a la cámara de mezcla de combustible 11 que, después de salir a través de la placa radiante 12, se enciende con el flujo de hidrógeno introducido por el suministro de hidrógeno 2, mediante un electrodo de encendido 13 dispuesto en el quemador 1 en el exterior delante de la placa radiante 12, por lo que se genera una alfombra de llamas en el exterior de la placa radiante 12. La combustión tiene lugar sustancialmente en las secciones cónicas ensanchadas de los canales de paso de llamas de la placa radiante 12, por lo que ésta se calienta hasta la incandescencia al rojo vivo en su superficie exterior. Por el contenido de oxígeno de la mezcla de gas de escape/aire de combustión, que es ajustable a través del diafragma de recirculación 35, puede regularse la temperatura de la llama.
En el ejemplo de realización según la figura 2, el quemador 1 está configurado de acuerdo con el ejemplo de realización anterior y está circundado a su vez por un reflector 4. De forma opuesta a la placa radiante 12 del quemador 1, está dispuesto, a su vez ortogonalmente a la misma, un suministro de hidrógeno 2 que desemboca en la cámara de mezcla de combustible 11. En ángulo recto con respecto el suministro de hidrógeno 2 desemboca en la cámara de mezcla un conducto de presión 31 que está conectado al soplador 3. Desviándose del ejemplo de realización anteriormente descrito, el soplador 3 está conectado en el lado de aspiración a un suministro de aire de combustión, estando insertado en el conducto de presión 31 un eyector 36 dentro del reflector 4, por el que queda formado un intersticio de aspiración 37 que envuelve radialmente el conducto de presión 31. La sección del conducto de presión 31 que está situada a continuación del eyector 36 forma la cámara de mezcla de aire de combustión 37.
Mediante el flujo de aire de combustión introducido en el conducto de presión 31 a través del soplador 3, a través del intersticio de aspiración 37, desde el colchón de gas de escape 381 formado dentro del reflector 4 es aspirado un flujo de gas de escape 38 que se mezcla con el flujo de aire de combustión. La mezcla de gas de escape y aire de combustión, que sale de la cámara de mezcla de aire de combustión 37 del conducto de presión 31, se mezcla en la cámara de mezcla de combustible 11 con el flujo de hidrógeno introducido por el suministro de hidrógeno 2 y, a su vez, se enciende, después de salir a través de la placa radiante 12, mediante un electrodo de encendido 13 dispuesto en el quemador 1 en el exterior delante de la placa radiante 12.
En el ejemplo de realización según la figura 3, en el reflector 4 está realizado un alojamiento de sensor 41 que presenta una ventana 42. En el alojamiento de sensor está introducido un sensor UV 43 que a través de una línea eléctrica 44 está conectado a un dispositivo de ajuste no representado, para interrumpir el suministro de hidrógeno. En el ejemplo de realización, el sensor UV 43 está orientado en un ángulo de 45° con respecto a la placa radiante 12. Si el sensor UV 43 no detecta ninguna llama, el dispositivo de ajuste interrumpe el suministro de hidrógeno. El dispositivo de ajuste o un módulo de control y regulación conectado a él también pueden estar conectados adicionalmente al electrodo de encendido 13 y estar configurados de tal manera que, en caso de que no se detecte ninguna llama, se active en primer lugar el electrodo de encendido 13 y el suministro de hidrógeno solo se interrumpa tras una nueva ausencia de llama.
En el ejemplo de realización según la figura 4, está dispuesto un quemador 5 que a su vez está conectado a un soplador 3. El quemador 5 comprende una cámara de mezcla de combustible 51, delimitada por una placa radiante 52 cerámica. De forma opuesta a la placa radiante 52, está dispuesto ortogonalmente a la misma un suministro de hidrógeno 2 que desemboca en la cámara de mezcla de combustible 51. Entre el suministro de hidrógeno 2 y la placa radiante 52 está dispuesta paralelamente a la placa radiante 52 una placa de distribución 53. La placa de distribución 53 está provista de un patrón de orificios formado por pasos cilíndricos. El suministro de hidrógeno 2 está conectado a la placa de distribución 53 a través de una sección en forma de campana 21, de modo que se produce un paso de hidrógeno por toda la superficie de la placa de distribución 53.
Entre la placa de distribución 53 y la placa radiante 52 está dispuesto un conducto de aire de suministro 54 que circunda la cámara de mezcla de combustible 51, cuyas toberas 55 están orientadas en un plano imaginario paralelo a la placa de distribución 53. El conducto de suministro de aire 54 está conectado al soplador 3, por el que es alimentado.
De acuerdo con el ejemplo del primer ejemplo de realización, el soplador 3 está conectado en su lado de aspiración a un eyector 32, cuya conexión de accionamiento está conectada a un suministro de aire de combustión 33 y cuya conexión de aspiración está conectada a un conducto de suministro de gas de escape 34 que pasa a través del reflector 4. En el conducto de suministro de gas de combustión 34 está dispuesto un diafragma de recirculación 35. El aire de combustión aspirado por el soplador 3 a través del suministro de aire de combustión 33 sirve aquí a su vez como medio propulsor, por el que se produce la aspiración de una parte del colchón de gases de escape 381 situado dentro del reflector 4 por el diafragma de recirculación 35. Mediante el diafragma de recirculación 35, puede ajustarse también aquí la parte del flujo de gas de escape en el flujo de aire de combustión, que a su vez determina el contenido de oxígeno de la mezcla de flujo de gas de escape y de aire de combustión. El flujo de gas de escape restante sale del reflector 4 al aire ambiente. También en este caso, la cámara de mezcla de aire de combustión 39 está integrada en el soplador 3.
En el lado de presión, a la cámara de mezcla de combustible 51 es suministrada por el soplador 3 una mezcla de gas de escape/aire de combustión a través del canal de aire de suministro 54, que fluye sobre toda la superficie de la placa de distribución 53 y que se mezcla con el hidrógeno que pasa por la placa de distribución 53 antes de que sea encendida por un electrodo de encendido 13 dispuesto en la cámara de mezcla de combustible 51. Los canales de la placa radiante 52 son atravesados por el gas de combustión caliente y así se llevan a la temperatura deseada.
Por el flujo de mezcla de gas de escape/aire de combustión generado por el canal de aire de suministro 54 sobre la superficie de la placa de distribución 53 se enfría la placa de distribución 53, por lo que se evita un retroceso de llama a través de la placa de distribución 53.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Radiador luminoso con un quemador (1, 5), un soplador (3) y una placa radiante (12) que sirve como superficie de radiación y que está provista de canales de paso de llama, en el que el quemador (1, 5) está conectado a un suministro de gas combustible, y en el que el soplador (3) está concebido para suministrar aire de combustión al quemador (1, 5), y en el que el quemador (1, 5) está concebido para producir una incandescencia en la superficie de la placa radiante (12, 52), y en el que el suministro de gas combustible está conectado a una fuente de hidrógeno como fuente de gas combustible,caracterizado porqueestá dispuesto un reflector (4) que circunda la superficie de radiación de la placa radiante (12, 52) y que delimita una cámara de gas de escape, estando dispuesta una cámara de mezcla de aire de combustión (39) preconectada al quemador (1, 5), que está conectada a una fuente de aire de combustión y a la cámara de gas de escape para suministrar gases de escape al aire de combustión.
2. Radiador luminoso según la reivindicación 1,caracterizado porqueel suministro de gas combustible está configurado como suministro de hidrógeno (2) y el suministro de hidrógeno (2) y el soplador (3) están configurados y orientados de tal manera que el flujo de hidrógeno y el flujo de aire de combustión forman un ángulo entre sí, siendo el ángulo preferiblemente menor o igual a 90 grados y mayor o igual a 45 grados.
3. Radiador luminoso según la reivindicación 1 o 2,caracterizado porquela cámara de gas de escape está conectada a la cámara de mezcla de aire de combustión (39) a través de un eyector (32, 36), siendo el medio propulsor del eyector (32, 36) aire de combustión introducido por el soplador (3) y siendo el medio aspirado a la cámara de mezcla de aire de combustión (39) gas de escape situado en la cámara de gas de escape.
4. Radiador luminoso según la reivindicación 3,caracterizado porqueestá dispuesto un dispositivo de ajuste, a través del cual puede ajustarse la relación entre el caudal de aire de combustión y el caudal de gas de escape aspirado del eyector 32, 36).
5. Radiador luminoso según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porquela cámara de mezcla de aire de combustión (39) está dispuesta dentro del soplador (3).
6. Radiador luminoso según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueel suministro de hidrógeno está guiado sobre la superficie de una placa de distribución (53) que está dispuesta a una distancia paralelamente a la placa radiante (52) y que delimita una cámara de mezcla de combustible (51).
7. Radiador luminoso según la reivindicación 6,caracterizado porqueestá dispuesto un canal de suministro de aire (54) que circunda la placa de distribución (53) al menos por zonas y está conectado al soplador (3).
8. Radiador luminoso según la reivindicación 7,caracterizado porqueel conducto de aire de suministro (54) está configurado de tal manera que el aire de combustión fluye por toda la superficie de la placa de distribución (53).
9. Radiador luminoso según una de las reivindicaciones anteriores,caracterizado porqueestá dispuesto un sensor óptico que está concebido para detectar al menos un parámetro de la llama generada por el quemador (1).
10. Radiador luminoso según la reivindicación 9,caracterizado porqueel sensor óptico es un sensor UV (43).
11. Radiador luminoso según la reivindicación 10,caracterizado porqueel sensor óptico está orientado con respecto a la placa radiante (12) encerrando un ángulo preferiblemente obtuso con la misma.
12. Radiador luminoso según una de las reivindicaciones 9 a 11,caracterizado porqueel reflector (4) que circunda la placa radiante (12) al menos por zonas está provisto de una ventana (42), estando el sensor óptico orientado hacia la placa radiante (12) desde fuera del reflector (4) a través de la ventana (42).
13. Radiador luminoso según una de las reivindicaciones 9 a 12,caracterizado porqueel sensor óptico está conectado a un dispositivo de ajuste conectado al soplador (3) para interrumpir y/o ajustar el suministro de aire de combustión y/o porque el sensor óptico está conectado a un dispositivo de ajuste conectado al suministro de gas combustible para interrumpir y/o ajustar el suministro de hidrógeno.
14. Radiador luminoso según la reivindicación 13,caracterizado porqueel dispositivo de ajuste está conectado a un módulo de control y regulación que está programado para regular las propiedades de la llama en base a parámetros teóricos almacenados mediante la modificación de las cantidades de hidrógeno y/o aire de combustión.
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