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ES2791575B2 - Solid burner, horizontal flames without smoke and system for the use of the heat of combustion - Google Patents

Solid burner, horizontal flames without smoke and system for the use of the heat of combustion Download PDF

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ES2791575B2
ES2791575B2 ES202030606A ES202030606A ES2791575B2 ES 2791575 B2 ES2791575 B2 ES 2791575B2 ES 202030606 A ES202030606 A ES 202030606A ES 202030606 A ES202030606 A ES 202030606A ES 2791575 B2 ES2791575 B2 ES 2791575B2
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combustion
flames
burner
refractory
grill
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González Manuel Enrique Posada
Borrajo Manuel González
Rodríguez Antonio Romero
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44Details; Accessories
    • F23G5/442Waste feed arrangements
    • F23G5/444Waste feed arrangements for solid waste

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid-Fuel Combustion (AREA)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Quemador de sólidos, de llamas horizontales sin humos y sistema para el aprovechamiento del calor de combustiónSolid burner, horizontal flames without smoke and system for the use of the heat of combustion

Sector de la técnicaTechnical sector

Por los efectos generados la invención pertenece a los sectores:Due to the effects generated, the invention belongs to the sectors:

1) Energético1) Energetic

2) Medioambiental2) Environmental

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

En los comienzos del empleo de los combustibles sólidos, madera, carbón, etc., y todavía en nuestros días, se formaban hogueras con una acumulación piramidal de combustibles y una entrada de aire hacia el centro de la base de la pirámide. Mediante el cierre o la apertura de esta entrada, se controlaba la intensidad de la combustión. Esta disposición permanece hasta nuestros días en los sistemas de combustión tradicionales. El método, que se empleaba para calentar el local y realizar el secado de productos tradicionales, vegetales, embutidos y otros, permanece en nuestra cultura como una muestra ancestral. Se tiende a abandonar este tipo de costumbres por el desperdicio energético del calor generado por la combustión, así como por el riesgo de generación de gases insalubres para los humanos y animales.At the beginning of the use of solid fuels, wood, coal, etc., and still in our days, bonfires were formed with a pyramidal accumulation of fuels and an air intake towards the center of the base of the pyramid. By closing or opening this inlet, the intensity of the combustion was controlled. This arrangement remains to this day in traditional combustion systems. The method, which was used to heat the premises and to dry traditional products, vegetables, sausages and others, remains in our culture as an ancestral sample. There is a tendency to abandon this type of customs due to the energy waste of the heat generated by combustion, as well as the risk of generation of unhealthy gases for humans and animals.

En el estado de la técnica reciente del sistema, los sólidos se introducen en la cámara de combustión, por una entrada fronto-lateral y horizontal de acceso a ésta. En la base de esta cámara se dispone de una parrilla que sirve de apoyo y soporte a los combustibles durante la combustión. Éstos se introducen en la zona en donde se ejecuta la combustión, a medida que el combustible es consumido. El método más adecuado es la colocación de los combustibles en la parte superior de la cámara, en el espacio que va quedando libre por el descenso que supone su combustión. De esta forma se consigue la generación y posterior distribución del calor hacia los lugares necesitados. La parrilla sirve también para la eliminación de las cenizas que no se habían gasificado, cuando pasaban hacia la parte inferior, acumulándose en el lugar denominado cenicero. Periódicamente el operador, realizaba la limpieza del cenicero y retiraba las cenizas.In the recent state of the art of the system, the solids are introduced into the combustion chamber, through a frontal-lateral and horizontal entrance to it. At the base of this chamber there is a grill that supports and supports the fuels during combustion. These are introduced into the area where the combustion takes place, as the fuel is consumed. The most suitable method is the placement of the fuels in the upper part of the chamber, in the space that is left free by the descent that its combustion supposes. In this way, the generation and subsequent distribution of heat to the places in need is achieved. The grill also serves to remove the ashes that had not been gasified, when they passed to the bottom, accumulating in the place called the ashtray. Periodically, the operator cleaned the ashtray and removed the ashes.

Cuando el combustible es de diversos orígenes o de propiedades diferentes como, por ejemplo los troncos de pino con su cáscara, o la cáscara propiamente dicha, la combustión es muy difícil y algunas veces explosiva. La humedad diferente de los sólidos también le afecta de forma negativa generando variaciones de temperaturas en la combustión.When the fuel is of various origins or of different properties, such as pine logs with their shell, or the shell itself, combustion is very difficult and sometimes explosive. Moisture other than solids also affects it negatively, generating temperature variations in combustion.

El aporte de oxígeno del aire como comburente para la combustión, se realiza mediante dos entradas y de dos tipos según su disposición. La inferior mediante el paso a través de la parrilla de soporte del combustible y la superior mediante la portezuela de introducción del combustible. La entrada superior, alimenta de oxígeno a la hoguera por su lateral y la entrada inferior alimenta a la hoguera por su parte baja. Estos cierres de acceso están dotados de orificios regulables de entrada de aire. La apertura y cierre parcial o total, permite un cierto control de la combustión por el aporte de mayor o menor cantidad de aire, por la parte inferior del hogar (cámara de combustión) o por su parte superior. Ambas alimentaciones de aire/oxígeno combinadas, pueden generar comportamientos diferentes de la forma de combustión, exceso o defecto de aire, humos, etc. The supply of oxygen from the air as an oxidizer for combustion is carried out through two inlets and of two types according to their disposition. The lower one by passing through the fuel support grill and the upper one by means of the fuel introduction door. The upper entrance feeds oxygen to the fire from its side and the bottom entrance feeds the fire from its lower part. These access closures are equipped with adjustable air inlet holes. The partial or total opening and closing, allows a certain control of the combustion by the contribution of more or less quantity of air, by the lower part of the fireplace (combustion chamber) or by its upper part. Both air / oxygen feeds combined can generate different behaviors in the form of combustion, excess or shortage of air, fumes, etc.

En la cámara se forma una hoguera de los combustibles sólidos con una estructura irregular y desordenada que impide una combustión uniforme y completa. Los problemas son constantes por la variabilidad de los parámetros del sistema y su organización imprevisible.In the chamber a bonfire of solid fuels is formed with an irregular and disorderly structure that prevents a uniform and complete combustion. The problems are constant due to the variability of the system parameters and its unpredictable organization.

Las llamas tienden a desplazarse hacia la parte superior con una forma anárquica y desestructurada. La chimenea es la parte complementaria del sistema porque condiciona la entrada del aire realizando una succión natural denominada normalmente "tiro". Este fenómeno, se produce por la identificación de la aspiración con una fuerza mecánica de ascensión, ocasionada por la baja densidad del aire caliente, comparativamente con la alta densidad del aire exterior del lugar de descarga, normalmente más frío. La presión atmosférica influye de forma decisiva en el tiro de la chimenea. En la parte inferior, donde las temperaturas son más reducidas, se acumulan los combustibles sin quemar. El flujo del aire ascendente, enfría la zona, e impide la llegada de los gases calientes o llamas, desde las partes más altas de la cámara de combustión.The flames tend to move towards the top in an anarchic and unstructured way. The chimney is the complementary part of the system because it conditions the air intake by making a natural suction normally called "draft". This phenomenon is produced by the identification of the suction with a mechanical ascension force, caused by the low density of the hot air, compared to the high density of the outside air at the place of discharge, normally colder. The atmospheric pressure has a decisive influence on the chimney draft. In the lower part, where temperatures are lower, unburned fuels accumulate. The upward air flow cools the area, and prevents the arrival of hot gases or flames, from the highest parts of the combustion chamber.

Las emisiones de humos, procedentes de la combustión incompleta y otros defectos de calidad del proceso de combustión, representan uno de los mayores problemas de la combustión de sólidos. En las zonas rurales no son tan importantes pero, en las zonas suburbanas o urbanas, los problemas son muy graves por la incidencia en la calidad del aire que exige la población. Las partículas en suspensión PM10 y PM2.5 abundan en los sistemas de combustión incompleta contaminando el aire de las ciudades.Smoke emissions from incomplete combustion and other quality defects in the combustion process represent one of the biggest problems in solids combustion. In rural areas they are not so important but, in suburban or urban areas, the problems are very serious due to the impact on air quality that the population demands. Suspended particles PM10 and PM2.5 abound in incomplete combustion systems, polluting the air in cities.

La acumulación constante de los productos inquemados sobre la parrilla, por la carencia de una estructura homogénea, bloquea la entrada del aire por su parte inferior. Este efecto produce una reducción o interrupción de la combustión, con pérdidas del combustible reflejadas en el incremento de cenizas y otros residuos, además de los inquemados que generan las partículas de los humos.The constant accumulation of unburned products on the grill, due to the lack of a homogeneous structure, blocks the entry of air through its lower part. This effect produces a reduction or interruption of combustion, with fuel losses reflected in the increase of ashes and other residues, in addition to the unburned that the smoke particles generate.

El funcionamiento se controla con dificultad cuando se trata de combustibles de formas heterogéneas y desiguales. Las temperaturas que se alcanzan son reducidas y la combustión requiere de una atención constante con maniobras correctivas de las variables por la problemática presentada y la anarquía del sistema. Aparecen los humos como resultado de la combustión incompleta. En el caso de un combustible uniforme, y homogéneo, de elevado coste, esta problemática se reduce.Operation is difficult to control when it comes to fuels of heterogeneous and uneven shapes. The temperatures that are reached are reduced and the combustion requires constant attention with corrective maneuvers of the variables due to the problems presented and the anarchy of the system. Fumes appear as a result of incomplete combustion. In the case of a high cost, uniform and homogeneous fuel, this problem is reduced.

Los combustibles sólidos son de diversos orígenes y composiciones además de muy abundantes en nuestra sociedad. Se encuentran a precios relativamente reducidos e incluso con costes negativos por la necesidad de su eliminación. La problemática de su proceso está basada en las emisiones de los gases resultantes de su combustión. En muchos casos la combustión genera compuestos perjudiciales para la salud ambiental de la ciudadanía. Otro problema es la generación de residuos inquemados como en el caso de algunas centrales de incineración de residuos que, por procesar productos heterogéneos, generan unas cenizas completamente inútiles y problemáticas para su gestión.Solid fuels are of diverse origins and compositions as well as very abundant in our society. They are at relatively low prices and even with negative costs due to the need for their elimination. The problem of its process is based on the emissions of the gases resulting from its combustion. In many cases, combustion generates compounds that are harmful to the environmental health of citizens. Another problem is the generation of unburned waste, as in the case of some waste incineration plants which, by processing heterogeneous products, generate completely useless and problematic ashes for their management.

Los problemas de emisiones a la atmósfera de combustibles fósiles, residen en los gases de efecto invernadero como el CO2 y otros tipos de productos generados durante la combustión. Otro factor es la posibilidad de agotamiento de los yacimientos naturales, formados en tiempos pasados y de imposible recuperación. Nuestra civilización debería de legar a las poblaciones venideras, una parte importante de los recursos hoy en explotación.The problems of emissions into the atmosphere of fossil fuels reside in greenhouse gases such as CO2 and other types of products generated during combustion. Another factor is the possibility of depletion of natural deposits, formed in the past and impossible to recover. Our civilization should bequeath to the populations to come, an important part of the resources that are currently being exploited.

Una de las necesidades más imperiosas que tenemos en nuestra sociedad, es el procesamiento de los residuos generados por nuestra civilización, ya sea proveniente de los residuos generados por los bienes de consumo como de los residuos que se obtienen en los procesos de fabricación de productos industriales como la madera, la celulosa, el papel, la carpintería, ebanistería, etc.One of the most pressing needs that we have in our society is the processing of the waste generated by our civilization, either from the waste generated by consumer goods as well as waste obtained in the manufacturing processes of industrial products such as wood, cellulose, paper, carpentry, joinery, etc.

Los residuos pueden ser tratados por incineración en quemadores adecuados que aprovechen el calor de combustión. Para ello, no hay mejor procedimiento que su preparación para ser usados en un quemador como el que se describe en el presente documento.The waste can be treated by incineration in suitable burners that take advantage of the heat of combustion. For this, there is no better procedure than its preparation to be used in a burner such as the one described in this document.

Con el ánimo de colaborar con nuestra sociedad y con el fin de subsanar la problemática expuesta, consiguiendo la eliminación de las deficiencias y mejorar sus rendimientos tanto productivos como de inversión y costes de mantenimiento, existe un sistema ampliamente estudiado por los solicitantes de la patente, denominado: QUEMADOR DE SÓLIDOS, DE LLAMAS HORIZONTALES SIN HUMOS Y SISTEMA PARA EL APROVECHAMIENTO DEL CALOR DE COMBUSTIÓN, que se describe a continuación.With the aim of collaborating with our society and with the aim of correcting the exposed problem, achieving the elimination of deficiencies and improving both production and investment yields and maintenance costs, there is a system widely studied by patent applicants, called: SOLIDS BURNER, WITH HORIZONTAL FLAMES WITHOUT SMOKE AND SYSTEM FOR THE USE OF COMBUSTION HEAT, which is described below.

Explicación de la invenciónExplanation of the invention

El quemador es un dispositivo que viene a solucionar la gran problemática de la combustión de sólidos de origen diverso que se deseen eliminar o emplear y aprovechar energéticamente. The burner is a device that solves the great problem of combustion of solids of diverse origin that it is desired to eliminate or use and take advantage of energetically.

Los combustibles, para su empleo en el quemador, se deben de seleccionar y acondicionar de forma adecuada para lo que: 1) La granulometría tendrá una uniformidad en sus dimensiones para que la alimentación se realice sin atascos ni formación de huecos. 2) El PCI y el PCS, o Poder Calorífico Inferior y el Poder Calorífico superior, estarán comprendidos entre unos valores determinados. La variaciones de estos valores, generará una combustión irregular. 3) La humedad será otro de los parámetros a observar y controlar para que oscile entre unos valores determinados.The fuels, for their use in the burner, must be selected and conditioned appropriately for what: 1) The granulometry will have a uniformity in its dimensions so that the feeding is carried out without blockages or formation of holes. 2) The PCI and the PCS, or Lower Calorific Power and the higher Calorific Power, will be between certain values. Variations in these values will generate irregular combustion. 3) The humidity will be another of the parameters to observe and control so that it oscillates between certain values.

Toda la superficie exterior del quemador, será protegida por un revestimiento de chapa de acero (1). Hacia el interior del quemador, se dispondrán tres capas de material aislante: espuma de vidrio celular (14) para temperaturas de 200°C, aislamiento refractario a temperaturas máximas de 900°C (13) y aislamiento refractario (12) para temperaturas máximas de 1.400°C, que formará la cámara de combustión (6). Los residuos serán introducidos en el quemador por la abertura superior, normalmente cerrada por la tapadera de cierre (2). Se genera un almacenamiento en la zonas superior (3) y en la tolva de alimentación (4).The entire exterior surface of the burner will be protected by a steel sheet coating (1). Inside the burner, there will be three layers of insulating material: cellular glass foam (14) for temperatures of 200 ° C, refractory insulation at maximum temperatures of 900 ° C (13) and refractory insulation (12) for maximum temperatures of 1,400 ° C, which will form the combustion chamber (6). The residues will be introduced into the burner through the upper opening, normally closed by the closing lid (2). A storage is generated in the upper areas (3) and in the feed hopper (4).

El proceso se realiza en la cámara de combustión u hogar (6), con la reacción del combustible almacenado, cayendo desde los laterales del dispositivo de retención (5) hacia la zona de la parrilla de soporte (7). El aire que entra desde el exterior por la portezuela (10) que permite el acceso al cenicero (8), pasará a la cámara de combustión a través de los orificios de la parrilla (7), para reaccionar con el combustible, generando una zona de temperaturas elevadas (de 1.000 a 1.400°C) y permaneciendo como una "nube dinámica" con forma de elipsoide dotada de una salida de las llamas por el conducto (11). La forma angular del dispositivo de retención, genera un desplazamiento de la carga superior, permitiendo el paso por las superficies laterales superiores inclinadas. Este desvío hacia las paredes de la cámara, mezclando la parte central del acopio con los laterales, genera una preparación al combustible para la entrada en la zona de reacción (6). La caída del combustible se une al aire que asciende a través de la parrilla (7), originando el núcleo de llamas de combustión de forma elipsoidal, cuyo eje longitudinal está alineado con el conducto de salida de las llamas, a unas temperaturas muy elevadas, consiguiendo una combustión completa y la eliminación de los humos generados por las partículas inquemadas. La zona se mantiene estática por el movimiento ascendente del aire y la forma del dispositivo de retención, unido a la posición del conducto de salida de las llamas. The process is carried out in the combustion chamber or hearth (6), with the reaction of the stored fuel, falling from the sides of the retention device (5) towards the area of the support grid (7). The air that enters from the outside through the door (10) that allows access to the ashtray (8), will pass into the combustion chamber through the holes in the grill (7), to react with the fuel, generating a zone high temperatures (from 1,000 to 1,400 ° C) and remaining as a "dynamic cloud" in the shape of an ellipsoid equipped with an outlet for the flames through the duct (11). The angular shape of the retention device generates a displacement of the upper load, allowing the passage through the inclined upper lateral surfaces. This diversion towards the walls of the chamber, mixing the central part of the stockpile with the sides, generates a preparation for the fuel for entry into the reaction zone (6). The fall of the fuel joins the air that rises through the grate (7), originating the core of combustion flames of ellipsoidal shape, whose longitudinal axis is aligned with the flame outlet conduit, at very high temperatures, achieving a complete combustion and the elimination of the fumes generated by the unburned particles. The zone is kept static by the upward movement of the air and the shape of the retention device, linked to the position of the flame outlet duct.

Este fenómeno ha sido ampliamente estudiado y analizado en quemadores con rendimientos muy elevados.This phenomenon has been widely studied and analyzed in burners with very high efficiencies.

Por conseguir temperaturas muy altas se produce una combustión total del combustible, consiguiendo una carencia total de humos y partículas inquemadas. Los objetos no combustibles no serán gasificados y permanecerán en la superficie de la parrilla (7) de donde serán extraídos por la abertura del registro (9). Los residuos inquemados de dimensiones reducidas, caerán hacia el cenicero (8) por las perforaciones de la parrilla (7).By achieving very high temperatures, a total combustion of the fuel is produced, achieving a total lack of fumes and unburned particles. Non-combustible objects will not be gasified and will remain on the surface of the grill (7) from where they will be extracted through the opening of the register (9). Unburned waste of reduced dimensions will fall towards the ashtray (8) through the perforations in the grill (7).

Por otra parte, mediante la disposición de un intercambiador de calor a la salida (11) con un recorrido suficiente para conservar la temperatura de la cámara, se consigue la eliminación de las posibles emisiones de dioxinas, furanos y otros compuestos, cumpliendo las exigencias del Reglamento de Emisiones Industriales y Desarrollo de la Ley 16/2002 relativa a la prevención y al control integrados de la contaminación, que transpone a la legislación española, las Directivas de la Unión Europea en materia de combustión de residuos.On the other hand, by providing a heat exchanger at the outlet (11) with a sufficient path to preserve the temperature of the chamber, the elimination of possible emissions of dioxins, furans and other compounds is achieved, complying with the requirements of the Regulation on Industrial Emissions and Development of Law 16/2002 on the prevention and integrated control of pollution, which transposes the European Union Directives on waste combustion into Spanish legislation.

La cámara de combustión estará aislada del exterior con tres capas de aislamientos. El mas interno en contacto con la combustión, será de mortero refractario (12), que soporta una temperatura de 1.400°C, que se recubre con otra capa de mortero refractario y aislante (13), que soporta una temperatura de 900°C y como protección de ella se dispone de una capa de aislante de vidrio celular (14), preparado para soportar temperaturas elevadas hasta 200°C y tener características aislantes para que, por la superficie exterior del quemador, no se produzcan pérdidas apreciables de calor en contacto con la temperatura ambiente.The combustion chamber will be insulated from the outside with three layers of insulation. The innermost one in contact with the combustion will be made of refractory mortar (12), which supports a temperature of 1,400 ° C, which is covered with another layer of refractory and insulating mortar (13), which supports a temperature of 900 ° C and To protect it, there is an insulating layer of cellular glass (14), prepared to withstand high temperatures up to 200 ° C and have insulating characteristics so that, on the outer surface of the burner, there is no appreciable loss of heat on contact. with room temperature.

El sistema inventado comprende varias partes fundamentales que forman el conjunto del quemador:The invented system comprises several fundamental parts that make up the burner assembly:

Cubrición de chapa de acero para la protección exterior (1) - Fig. 1, 2, 3, 4, 5 y 6Sheet steel covering for external protection (1) - Fig. 1, 2, 3, 4, 5 and 6

Tapadera de cierre (2) - Fig. 1, 2, 3 y 4Closing cover (2) - Fig. 1, 2, 3 and 4

Zona de carga y almacenamiento de combustible (3) - Fig. 3 y 4Fuel storage and loading area (3) - Fig. 3 and 4

Tolva de dosificación de combustible (4) - Fig. 3 y 4Fuel dosing hopper (4) - Fig. 3 and 4

Dispositivo de retención de combustible (5) - Fig. 3, 4, 7 y 8Fuel retention device (5) - Fig. 3, 4, 7 and 8

Cámara de combustión u hogar (6) - Fig. 3 y 4Combustion chamber or hearth (6) - Fig. 3 and 4

Parrilla perforada de material refractario 1.400°C (7) - Fig. 3, 4, 5, 6, 7 y 8Refractory perforated grill 1,400 ° C (7) - Fig. 3, 4, 5, 6, 7 and 8

Cenicero (8) - Fig. 3 y 4Ashtray (8) - Fig. 3 and 4

Tapa de registro y limpieza (9) - Fig. 1, 2, 4, 5, 7 y 8Registration and cleaning cover (9) - Fig. 1, 2, 4, 5, 7 and 8

Portezuela de regulación de entrada de aire (10) - Fig. 1, 2, 4, 7 y 8Air inlet regulation door (10) - Fig. 1, 2, 4, 7 and 8

Salida de llamas de combustión (11) - Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7 y 8Combustion flame outlet (11) - Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8

Aislamiento de refractario alta temperatura 1.400°C (12) - Fig. 3, 4, 5 y 6High temperature refractory insulation 1,400 ° C (12) - Fig. 3, 4, 5 and 6

Aislamiento de temperatura SIAL 900°C (13) - Fig. 3, 4, 5 y 6SIAL 900 ° C temperature insulation (13) - Fig. 3, 4, 5 and 6

Aislamiento ambiente espuma de vidrio 200°C (14) - Fig. 3, 4, 5 y 6Room insulation foam glass 200 ° C (14) - Fig. 3, 4, 5 and 6

Descripción de las partesDescription of the parts

- Cubrición de chapa de acero para la protección exterior (1)- Sheet steel covering for external protection (1)

Es el revestimiento exterior de todo el quemador, que impedirá el contacto de los agentes exteriores con el aislamiento de espuma de vidrio aislante o vidrio celular, al mismo tiempo que impedirá el paso del aire exterior hacia las partes interiores del quemador.It is the outer coating of the entire burner, which will prevent the contact of the external agents with the foam insulation of insulating glass or cellular glass, at the same time that it will prevent the passage of the outside air towards the interior parts of the burner.

- Tapadera de cierre (2) - Closing lid (2)

Es el dispositivo que permite la alimentación del combustible, impidiendo la entrada accidental de objetos que puedan perjudicar el funcionamiento. Al mismo tiempo, impide la entrada del aire exterior para no perjudicar las operaciones del almacenamiento y la cámara de combustión.It is the device that allows the fuel to be fed, preventing the accidental entry of objects that could impair operation. At the same time, it prevents the entry of outside air so as not to impair storage and combustion chamber operations.

- Zona de carga y almacenamiento de combustible (3)- Fuel storage and loading area (3)

Es la zona de recepción y almacenamiento de los sólidos a procesar. Se mantendrá constantemente con un nivel suficiente para compactar el acopio y permitir una continuidad en el procesamiento.It is the reception and storage area of the solids to be processed. It will be constantly maintained at a sufficient level to compact the stock and allow continuity in the processing.

- Tolva de dosificación de combustible (4)- Fuel dosing hopper (4)

Es la zona previa a la entrada de los combustibles a la zona de combustión, en donde se producirá una cierta compactación previa a la entrada en la cámara de combustión por la inclinación de las paredes. El residuo aumenta el ritmo de descenso y experimenta un incremento de temperatura por la proximidad a la cámara de combustión.It is the area prior to the entry of fuels to the combustion zone, where a certain compaction will occur prior to entry into the combustion chamber due to the inclination of the walls. The residue increases the rate of descent and experiences an increase in temperature due to its proximity to the combustion chamber.

- Dispositivo de retención de combustible (5)- Fuel retention device (5)

Este elemento es clave para el proceso de combustión y la formación de la zona de reacción a muy alta temperatura. La forma angular desplaza los sólidos hacia las paredes de la zona de alimentación sobre la cámara de combustión. Estará constituida por material refractario de 1.400°C.This element is key to the combustion process and the formation of the reaction zone at very high temperature. The angular shape displaces the solids towards the walls of the feed zone above the combustion chamber. It will consist of refractory material of 1,400 ° C.

- Cámara de combustión u hogar (6)- Combustion chamber or hearth (6)

Es la delimitada en su parte superior por el dispositivo de retención y el combustible que se acumula en la zona de entrada de combustible sobre la cámara de combustión, la parrilla de entrada del aire por su parte inferior, las paredes laterales refractarias y el conducto de salida de las llamas generadas. El diseño genera un confinamiento de la combustión con forma de elipsoide, con un eje mayor horizontal orientado hacia el conducto de salida de las llamas.It is the one delimited in its upper part by the retention device and the fuel that accumulates in the fuel inlet area on the combustion chamber, the air inlet grill through its lower part, the refractory side walls and the exhaust duct. output of the flames generated. The design generates an ellipsoid-shaped combustion confinement, with a horizontal major axis oriented towards the flame outlet duct.

- Parrilla refractaria de separación 1.400°C (7)- Refractory grid of separation 1,400 ° C (7)

Se sitúa en la parte inferior de la cámara de combustión y está dotada de perforaciones de entrada de aire para alimentar la reacción de combustión. Constituida por mortero refractario para soportar las temperaturas de la combustión generada.It is located in the lower part of the combustion chamber and is provided with air inlet holes to feed the combustion reaction. Made up of refractory mortar to withstand the temperatures of the combustion generated.

- Cenicero (8)- Ashtray (8)

Se sitúa en la parte baja del quemador y está habilitada para recibir los materiales incombustibles o cenizas que puedan generarse con el tiempo de uso, dependiendo del tipo de combustible.It is located in the lower part of the burner and is enabled to receive non-combustible materials or ashes that may be generated over time of use, depending on the type of fuel.

- Tapa de registro y limpieza (9)- Manhole cover and cleaning (9)

Es un elemento de cierre de la cámara de combustión, por la parte opuesta a la salida de las llamas. Será empleada para la limpieza periódica de los residuos impropios incombustibles, la revisión de las paredes de la cámara y la extracción de la parrilla para la limpieza y sustitución. It is a closing element of the combustion chamber, on the opposite side to the outlet of the flames. It will be used for the periodic cleaning of improper incombustible residues, the inspection of the chamber walls and the extraction of the grill for cleaning and replacement.

- Portezuela de regulación entrada de aire (10)- Air inlet regulation door (10)

Es el dispositivo de acceso al quemador por su parte inferior que incorpora una trampilla regulable para el control de la entrada del aire. La regulación será automatizada para conseguir la estabilidad de las características y parámetros de las llamas generadas demandados por el proceso deseado.It is the device for accessing the burner from its lower part that incorporates an adjustable hatch to control the air inlet. The regulation will be automated to achieve the stability of the characteristics and parameters of the flames generated demanded by the desired process.

- Salida de llamas de combustión (11)- Combustion flame outlet (11)

Es el conducto de salida de las llamas generadas en la zona de combustión, que se comunicará con el intercambiador de aprovechamiento energético. Estará construida con el mismo aislamiento refractario de las paredes interiores del quemador. Su forma es prismática tubular de sección cuadrada y orientación ligeramente inclinada, formando con la horizontal un ángulo ligeramente ascendente. Es clave para la formación del elipsoide o nube y la salida de las llamas de la zona de combustión.It is the outlet conduit for the flames generated in the combustion zone, which will communicate with the energy use exchanger. It will be built with the same refractory insulation as the interior walls of the burner. Its shape is prismatic tubular with a square section and a slightly inclined orientation, forming a slightly upward angle with the horizontal. It is key for the formation of the ellipsoid or cloud and the exit of the flames from the combustion zone.

- Aislamiento de refractario alta temperatura 1.400°C (12)- High temperature refractory insulation 1,400 ° C (12)

Es el revestimiento interno de la cámara de combustión y el conducto de salida de las llamas generadas por la combustión. Está formado por mortero de material refractario que soportará temperaturas cercanas a los 1.400°C.It is the internal lining of the combustion chamber and the outlet conduit for the flames generated by combustion. It is made up of a refractory material mortar that will withstand temperatures close to 1,400 ° C.

- Aislamiento de temperatura SIAL 900°C (13)- SIAL 900 ° C temperature insulation (13)

Es la pared aislante que protege al revestimiento interno de la cámara de combustión y el del conducto de salida de las llamas generadas por la combustión. Está formado por mortero de material refractario tipo SIAL, que soportará temperaturas cercanas a los 900°C.It is the insulating wall that protects the internal lining of the combustion chamber and that of the outlet duct from the flames generated by combustion. It is made of refractory material mortar type SIAL, which will withstand temperatures close to 900 ° C.

- Aislamiento ambiente espuma de vidrio (14)- Room insulation foam glass (14)

Es la pared aislante que protege al revestimiento de SIAL en el conducto de salida de las llamas generadas por la combustión. Está formado por vidrio celular o espuma de vidrio resistente, que soportará temperaturas cercanas a los 200°C.It is the insulating wall that protects the SIAL lining in the outlet duct from the flames generated by combustion. It is made of cellular glass or resistant glass foam, which will withstand temperatures close to 200 ° C.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Para complementar mejor la descripción que se está realizando y con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, unos dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To better complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, it is attached as an integral part of said description, some drawings in which, with an illustrative and non-limiting nature, it has been represented the next:

Figura 1.- Vista frontal o Alzado A-A'Figure 1.- Front or Elevation View A-A '

Se puede apreciar la vista del quemador por su parte exterior, con los detalles de la tapadera de cierre (2) del almacenamiento de combustible, el cierre de la zona en donde se desarrolla la combustión (9) y la portezuela de acceso al cenicero (10) en donde se puede apreciar la entrada de alimentación del aire.You can see the view of the burner from the outside, with the details of the closing cover (2) of the fuel storage, the closing of the area where the combustion takes place (9) and the access door to the ashtray ( 10) where you can see the air feed inlet.

Figura 2.- Vista lateral izquierdo o Alzado B-B' Figure 2.- Left side view or BB 'elevation

Se puede apreciar la vista del quemador por su parte exterior, con los detalles de la tapa de cierre del almacenamiento de combustible (2), el cierre de la zona en donde se desarrolla la combustión (9), la portezuela de acceso al cenicero en donde se puede apreciar la entrada de alimentación del aire (10) y la salida de las llamas del quemador (11).You can see the view of the burner from the outside, with the details of the fuel storage closure cover (2), the closure of the area where the combustion takes place (9), the access door to the ashtray in where the air supply inlet (10) and the burner flame outlet (11) can be seen.

Figura 3.- Sección C-C' por la sección izquierda-derechaFigure 3.- Section C-C 'through the left-right section

Se puede apreciar la vista seccionada del quemador, con los detalles de la tapa de cierre del almacenamiento de combustible (2), la zona del almacenamiento superior (3), la tolva de carga de la cámara de combustión (4), la sección transversal del dispositivo de retención del combustible (5), la sección de la cámara de combustión (6), la parrilla de entrada del aire (7), el cenicero para recepción de los residuos inquemados (8), el conducto de salida de las llamas del quemador (11) y las capas de aislamiento refractario (12) y (13), el aislamiento exterior (14) y la chapa de acero de revestimiento exterior (1).You can see the sectional view of the burner, with the details of the fuel storage cap (2), the upper storage area (3), the combustion chamber loading hopper (4), the cross section of the fuel retention device (5), the section of the combustion chamber (6), the air inlet grill (7), the ashtray for receiving the unburned residues (8), the flame outlet duct of the burner (11) and the layers of refractory insulation (12) and (13), the outer insulation (14) and the outer cladding steel sheet (1).

Figura 4.- Sección D-D' por la sección trasera-delanteraFigure 4.- Section D-D 'through the rear-front section

Se puede apreciar la vista seccionada del quemador, con los detalles de la tapa de cierre del almacenamiento de combustible (2), la zona del almacenamiento superior (3), la tolva de carga de la cámara de combustión (4), la sección longitudinal del dispositivo de retención del combustible (5), la sección de la cámara de combustión (6), la parrilla de entrada del aire (7), el cenicero para recepción de los residuos inquemados (8), el cierre de la zona en donde se desarrolla la combustión (9), la portezuela de acceso al cenicero en donde se puede apreciar la entrada de alimentación del aire (10),el conducto de salida de las llamas del quemador (11) y las capas de aislamiento refractario (12) y (13), el aislamiento exterior (14) y la chapa de acero de revestimiento exterior (1).You can see the sectional view of the burner, with the details of the fuel storage closing cover (2), the upper storage area (3), the combustion chamber loading hopper (4), the longitudinal section of the fuel retention device (5), the section of the combustion chamber (6), the air inlet grill (7), the ashtray for receiving the unburned waste (8), the closure of the area where combustion develops (9), the access door to the ashtray where you can see the air supply inlet (10), the burner flame outlet duct (11) and the refractory insulation layers (12) and (13), the outer insulation (14) and the outer cladding steel sheet (1).

Figura 5.- Sección E-E' horizontal por la parrillaFigure 5.- Section E-E 'horizontal through the grill

Se puede apreciar la vista seccionada del quemador, con los detalles de la parrilla de entrada del aire (7), el cierre de la zona en donde se desarrolla la combustión (9), el conducto de salida de las llamas del quemador (11) y las capas de aislamiento refractario (12) y (13), el aislamiento exterior (14) y la chapa de acero de revestimiento exterior (1).You can see the sectional view of the burner, with the details of the air inlet grill (7), the closure of the area where the combustion takes place (9), the outlet duct of the burner flames (11) and the refractory insulation layers (12) and (13), the outer insulation (14) and the outer cladding steel sheet (1).

Figura 6.- Sección F-F' horizontal por la parte superior de la parrillaFigure 6.- Horizontal section F-F 'through the upper part of the grill

Se puede apreciar la vista seccionada del quemador, con los detalles de la parrilla de entrada del aire (7), la salida de las llamas del quemador (11) y las capas de aislamiento refractario (12) y (13), el aislamiento exterior (14) y la chapa de acero de revestimiento exterior (1).You can see the sectional view of the burner, with the details of the air inlet grill (7), the outlet of the burner flames (11) and the refractory insulation layers (12) and (13), the exterior insulation (14) and the outer cladding steel sheet (1).

Figura 7.- Vista alámbrica superior trasera derechaFigure 7.- Upper right rear wired view

Se puede apreciar la vista del quemador, en forma alámbrica sin ocultación de las líneas con los detalles de los: dispositivo de retención (5), la parrilla de entrada del aire (7), el registro de acceso a la cámara de combustión (9), la entrada de aire para la combustión y salida de la ceniza (10) y el conducto de salida de las llamas del quemador (11).You can see the view of the burner, in wire form without hiding the lines with the details of the: retention device (5), the air inlet grill (7), the access register to the combustion chamber (9 ), the air inlet for combustion and ash outlet (10) and the outlet duct for the burner flames (11).

Figura 8.- Vista alámbrica superior delantera izquierdaFigure 8.- Upper left front wired view

Se puede apreciar la vista del quemador, en forma alámbrica sin ocultación de las líneas con los detalles de los: dispositivo de retención (5), la parrilla de entrada del aire (7), el registro de acceso a la cámara de combustión (9), la entrada de aire para la combustión y salida de la ceniza (10) y el conducto de salida de las llamas del quemador (11). You can see the view of the burner, in wire form without hiding the lines with the details of the: retention device (5), the air inlet grill (7), the access to the combustion chamber (9), the air inlet for combustion and ash outlet (10) and the outlet duct for the burner flames (11).

Claims (1)

REIVINDICACIONES 1. Quemador de sólidos, de llamas horizontales sin humos y sistema para el aprovechamiento del calor de combustión, caracterizado porque comprende:1. Solid burner, with horizontal flames without smoke and a system for the use of the heat of combustion, characterized in that it comprises: • un depósito superior de almacenamiento de combustible sólido (3) cerrado con una tapa oscilante (2) de protección.• an upper solid fuel storage tank (3) closed with a protective swing cover (2). • una tolva unida al depósito anterior (4) para el suministro en continuo de los sólidos a quemar con una compactación previa al proceso por la inclinación de los laterales.• a hopper attached to the front tank (4) for the continuous supply of the solids to be burned with a compaction prior to the process due to the inclination of the sides. • una separación de la zona de combustión y el cenicero formada por una parrilla perforada de material refractario (7) que sirve de soporte a los productos incombustibles.• a separation of the combustion zone and the ashtray formed by a perforated grill made of refractory material (7) that serves as a support for the non-combustible products. • un suministro de aire a la zona de combustión a través de la parrilla perforada (7) de material refractario para una temperatura de 1.400°C.• a supply of air to the combustion zone through the perforated grill (7) made of refractory material for a temperature of 1,400 ° C. • un conducto de salida de las llamas de la combustión (11), de material refractario para una temperatura de 1.400°C. Su forma es prismática tubular de sección cuadrada y orientación ligeramente inclinada, formando con la horizontal un ángulo ligeramente ascendente.• an outlet conduit for the combustion flames (11), made of refractory material for a temperature of 1,400 ° C. Its shape is prismatic tubular with a square section and a slightly inclined orientation, forming a slightly upward angle with the horizontal. • un dispositivo angular de retención y desplazamiento (5) constituido por material refractario a 1.400°C con forma de "V" invertida. Se sitúa sobre la cámara de combustión, paralelamente al plano de la parrilla con el eje longitudinal perpendicular a la cara del quemador en donde se ubica el conducto de salida de las llamas. La geometría y colocación del dispositivo (5), permite la ignición del combustible con la alimentación de aire atmosférico de entrada inferior a través de la parrilla (7) y unido al fenómeno generado por la salida de las llamas hacia el hueco (11), colabora a formar un volumen de gases de combustión o nube con forma de elipsoide, con su eje principal orientado perpendicularmente hacia la cara lateral en donde se sitúa la salida de las llamas y paralelo al del dispositivo de retención. Debida a esta configuración, en este volumen se generan altas temperaturas que producen la ignición instantánea de la paulatina alimentación de los sólidos y su combustión total sin humos.• an angular displacement and retention device (5) made of refractory material at 1,400 ° C with an inverted "V" shape. It is located on the combustion chamber, parallel to the plane of the grate with the longitudinal axis perpendicular to the face of the burner where the flame outlet conduit is located. The geometry and placement of the device (5), allows the ignition of the fuel with the feeding of atmospheric air from the lower entrance through the grill (7) and together with the phenomenon generated by the exit of the flames towards the hole (11), it collaborates to form a volume of combustion gases or cloud in the shape of an ellipsoid, with its main axis oriented perpendicularly towards the lateral face where the outlet of the flames is located and parallel to that of the retention device. Due to this configuration, in this volume high temperatures are generated that produce the instantaneous ignition of the gradual feeding of the solids and their total combustion without smoke. • un aislamiento completo de la cámara de combustión, a base de materiales refractarios y aislantes para unas temperaturas de trabajo de 1.400°C para la capa interior refractaria (12), 900°C para la capa intermedia refractaria y aislante (13) y 200°C para el aislamiento exterior de espuma de vidrio (14).• complete insulation of the combustion chamber, based on refractory and insulating materials for working temperatures of 1,400 ° C for the inner refractory layer (12), 900 ° C for the intermediate refractory and insulating layer (13) and 200 ° C for external foam glass insulation (14). • un sistema de control de entrada de aire accionado por una portezuela (10) para la alimentación de la combustión mediante dispositivo mecánico de control de la composición de los gases o llamas de la combustión, para conseguir una combustión completa.• an air inlet control system activated by a flap (10) to feed the combustion by means of a mechanical device for controlling the composition of the combustion gases or flames, to achieve complete combustion. • un sistema de acceso a la cámara de combustión (6) cerrado por la portezuela (9) que permite la eliminación periódica de las materias incombustibles que se depositan sobre la parrilla por la presencia de materias impropias o inadecuadas en el combustible. • an access system to the combustion chamber (6) closed by the door (9) that allows the periodic elimination of non-combustible materials that are deposited on the grill due to the presence of inappropriate or inappropriate materials in the fuel.
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