ES2271245T3

ES2271245T3 - Procedimiento y sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusion de vidrio, y quemador destinado a ser utilizado con el mismo.

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Publication number: ES2271245T3
Application number: ES02722960T
Authority: ES
Inventors: Miguel Angel Olin Nunez; Roberto Marcos Cabrera Llanos; Jorge Loredo Murphy; Gustavo Margain Ortiz; Rafael Valadez Castillo; Juan Gabriel Flores Ponce
Original assignee: Vitro Global SA
Current assignee: Vitro Global SA
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2007-04-16
Anticipated expiration: 2022-03-25
Also published as: EP1384947A2; KR100910353B1; AU2002253705B8; PT1384947E; CR7086A; DE60214156D1; NO20034211L; WO2002076580A3; MY135219A; JP5269681B2; CA2447635C; NO20034211D0; HU229167B1; AU2002253705B2; CN1265118C; US6789396B2; GT200200059A; BR0208356A; DE60214156T2; DK1384947T3

Abstract

Un método y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado, tal como, coque de petróleo, en un horno de fundición de vidrio, el cual incluye una región de fundición de vidrio y una pluralidad de quemadores asociados con un par de cámeras regenerativas selladas dispuestas en una relación lado con lado, las cuelas actúan como intercambiadores de calor, los quemadores son arreglados en una serie de puertos que están asociados con la región de fundición de vidrio del horno. El sistema incluye medios para suministrar el combustible pulverizado porc ada uno de los quemadores para fundir la material prima par producer el vidrio. Las emisiones de los gases de combustión, que se producen por el proceso de combustión del combustible en el horno, son controladas para mantener limpios los gases de combustión y para reducir las emisiones o impurezas generadas por el combustible tal como SOx, NOx y partículas. Las cámaras regenerativas son manufacturadas con refractarios seleccionados de magnesio, alúmina-sílica-zirconia o magnesia y zirconia-silicato, para contrarrestar los efectos abrasivos y erosivos que se producen por el proceso de combustión de combustible en la cámara de fundición de vidrio. Tambièn se provee un quemador para suministrar el coque de petróleo, el quemador incluyendo medios para simultáneamente mezclar un aire primario y una mezcla de aire-combustible pulverizado para el quemado del combustible pulverizado.

Description

Procedimiento y sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio y quemador destinado a ser utilizado con el mismo.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un quemador, a un sistema y a un procedimiento para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio y, más particularmente a un quemador a un procedimiento y a un sistema para alimentar y quemar coque de petróleo en un horno de fusión de vidrio.

Dicho quemador, sistema y procedimiento son conocidos a partir de la patente US-A-3.969.068.

Técnica anterior relacionada

La fusión del vidrio se realiza en diferentes tipos de hornos y con diferentes tipos de combustibles, dependiendo de las características finales del producto y también de la eficiencia térmica de los procesos de fusión y refinado. Hornos con unidades de fusión se utilizan para fundir vidrio (mediante un gas combustible), estos hornos presentan diversos quemadores posicionados en los laterales del horno, toda la unidad presenta aproximadamente la forma de una caja cerrada en la que hay una chimenea que puede estar situada en la parte de inicio de la alimentación o en el extremo más alejado del horno, es decir, circulando corriente abajo. No obstante se produce una enorme pérdida de calor con el vidrio que se saca del horno funcionando a alta temperatura. A 1.407ºC (2.500ºF), por ejemplo, el calor que se pierde con la salida de gases de un horno calentado con gas natural es el 62% del calor aportado.

Para aprovechar el calor que queda remanente en los gases de la combustión, se han realizado diseños más sofisticado y de coste más elevado, particularmente los hornos de regeneración. Es bien conocido que, en el funcionamiento de los hornos de fusión de vidrio, una pluralidad de quemadores de gas están asociados a un par de regeneradores sellados posicionados uno al lado del otro. Cada regenerador presenta una cámara inferior, una estructura de refractario en la parte superior de la cámara inferior y una cámara superior en la parte superior de la estructura. Cada regenerador presenta un respectivo orificio que conecta la respectiva cámara superior con la cámara de fusión y de refinado del horno. Los quemadores son aptos para quemar un combustible, como el gas natural, el petróleo líquido, el fue oil u otros combustibles gaseosos o líquidos aptos para ser utilizados en los hornos de fusión de vidrio y de ese modo suministrar calor para fundir y refinar los materiales que forman el vidrio en la cámara. A la cámara de fusión y refinado se alimentan los materiales que forman el vidrio por un extremo de la misma en el que está posicionada una caseta de entrada y en el otro extremo de dicha cámara está posicionado un distribuidor de vidrio fundido, que comprende una serie de orificios a través de los cuales el vidrio fundido puede ser extraído de la cámara de fusión y refinado.

Los quemadores se pueden montar presentando diversas posibles configuraciones, por ejemplo una configuración de orificio pasante, una configuración de orificio lateral y una configuración de orificio inferior. El combustible, por ejemplo, gas natural, es alimentado por el quemador a una corriente de aire precalentado que proviene de cada regenerador durante el ciclo de combustión, y la llama resultante y los productos de la combustión producidos por dicha llama se extienden por la superficie del vidrio fundido, y transfieren el calor a dicho vidrio en la cámara de fusión y refinado.

En el funcionamiento los regeneradores se alterna en ciclos de entrada de aire de combustión y ciclos de escape de calor. Cada 20 ó 30 minutos, dependiendo de cada horno en particular, la trayectoria de la llama se invierte. El objetivo de cada regenerador es almacenar el calor de los humos, lo que permite una mayor eficiencia y alcanzar una temperatura de la llama superior que la que se podrían alcanzar en caso de que el aire estuviera frío.

En el funcionamiento de los hornos de fusión de vidrio el combustible que se alimenta a los quemadores y el suministro de aire de combustión se controla midiendo en el orificio y en la parte superior de la estructura, la cantidad de oxígeno y de material combustible presentes para asegurar que en el interior de la cámara de fusión o en puntos a lo largo de la cámara de fusión, se suministre menos aire de combustión que el necesario para la combustión completa del combustible que se está alimentando.

Anteriormente, el combustible que se utilizaba en los hornos de fusión de vidrio, provenía de la destilación del petróleo. Durante muchos años se utilizó este tipo de combustible, pero las estrictas normas medioambientales fueron presionando para reducir el consumo de fuel oil, ya que este tipo de petróleo presenta impurezas que provienen del petróleo crudo, tales como, azufre, vanadio, níquel, y otros metales pesados. Este tipo de fuel oil produce unos elementos polucionantes tales como SO_{x}, NO_{x} y derivados. Recientemente en la industria del vidrio se ha empezado ha utilizar el gas natural como combustible más limpio. Ninguno de los metales pesados ni el azufre que se encuentran en la corriente líquida de los residuos de la destilación del petróleo se encuentra en el gas natural. No obstante, la alta temperatura que alcanza la llama del gas natural ha resultado ser muy efectiva para producir_{ }NO_{x} más que otros elementos polucionantes. En este sentido, se ha dedicado un gran esfuerzo para desarrollar quemadores de baja producción de NO_{x} para quemar gas natural. También, se han desarrollado diferentes tecnologías par evitar la formación de NO_{x}. Un ejemplo de las cuales es la Tecnología Oxi-combustible, que utiliza oxigeno en lugar de aire en el proceso de combustión. Esta tecnología presenta el inconveniente que precisa una unidad de horno de fusión con una configuración especial de los refractarios ya que se debe impedir que el aire se infiltre. La utilización de oxigeno produce también una llama de mayor temperatura, pero debido a la ausencia de nitrógeno se reduce drásticamente la producción de NO_{x}.

Otro inconveniente del que adolece el procedimiento oxi-combustible es el coste del propio oxígeno. Para reducir dicho coste es necesario disponer de una planta de producción de oxigeno situada al lado del horno para suministrar el oxígeno que necesita el proceso de fusión.

No obstante, la continua espiral de incremento de los costes de la energía (principalmente el gas natural) ha forzado a la mayoría de lo fabricantes de vidrio a aplicar "recargos" a los fletes de vidrio plano. Los precios del gas natural se han incrementado más de un 120% durante este año (en México y en otros lugares), muy por encima de las previsiones.

Existe un consenso general entre los expertos de la industria del vidrio de que los distribuidores se verán obligados a cerrar los ojos ante este nuevo "recargo", y la mayoría de ellos se verán obligados a repercutirlo.

A la vista del anterior estado de la técnica, la presente invención se refiere a aplicar diferentes tecnologías para reducir los costes de fusión, utilizando un combustible sólido provinente de los residuos de las torres de destilación del petróleo, tal como el coque de petróleo, para utilizar en la fabricación de vidrio de un modo limpio medioambientalmente.

La principal diferencia de este tipo de combustible en relación al fuel oil y al gas natural es el estado físico del mismo, ya que el fuel oil se presenta en fase líquida, el gas natural en fase gaseosa mientras que por ejemplo el coque de petróleo se presenta en fase sólida. El fuel oil y el coque de petróleo presentan el mismo tipo de impurezas, ya que ambos proceden de los residuos de las torres de destilación del petróleo crudo. La diferencia significativa es la cantidad de impurezas que contiene cada uno de ellos. El coque de petróleo se fabrica mediante tres tipos de procesos diferentes denominados retardado, fluido y flexible. Los residuos del proceso de destilación se colocan en unos tambores y a continuación se calientan a 518º-537ºC (900º-1.000ºF) durante 36 horas para eliminar la mayor parte de los elementos volátiles que aun quedan en los residuos. Los residuos volátiles se extraen por la parte superior de los tambores de coquificación y el material restante permanece en los tambores presentando la forma de una piedra dura formada por un 90% de carbón y el resto por todas las impurezas que provienen del petróleo crudo que se ha utilizado. La piedra se extrae de los tambores utilizando taladros hidráulicos y bombas de agua.

La composición típica del coque de petróleo es la siguiente: carbón alrededor del 90%; hidrógeno alrededor del 3%; nitrógeno alrededor del 2-4%; oxígeno alrededor del 2%; azufre desde alrededor del 0,05% hasta el 6%; y otros alrededor del 1%.

Utilización del coque de petróleo

Los combustibles de petróleo sólido ya se han venido utilizando en la industria del cemento y de la generación de energía de vapor. Según Pace Consultant Inc. la utilización de coque de petróleo en el año 1999 para la producción de cemento y energía era del 40% y del 14% respectivamente.

En ambas industrias, la combustión del coque de petróleo se utiliza como un sistema de llama directa, en el que la atmósfera producida por la combustión del combustible está en contacto directo con el producto. En el caso de la fabricación de cemento, se necesita un horno giratorio para proporcionar el contorno térmico que necesita el producto. En dicho horno giratorio, se forma siempre una corteza de cemento fundido que impide el contacto directo de las llamas y los gases de la combustión con los refractarios del horno, evitando el ataque a los mismos. En este caso, el producto calcinado (cemento) absorbe los gases de la combustión, evitando los efectos abrasivos y erosivos del vanadio, del SO_{3} y del NO_{X} en el horno giratorio.

No obstante, debido al alto contenido de azufre y vanadio la utilización de coque de petróleo como combustible no se utiliza habitualmente en la industria del vidrio, debido al efecto negativo en la estructura de los refractarios y a los problemas medioambientales.

Problemas en los refractarios

En la industria del vidrio se utilizan diversos tipos de materiales refractarios, y la mayoría de ellos se utilizan para realizar diversas funciones, no solo por las condiciones térmicas sino también por la resistencia química y a la erosión mecánica debida a las impurezas que contienen los combustibles fósiles.

Utilizar un combustible fósil como principal fuente de energía representa una entrada en el horno de los diferentes tipos de materiales pesados que contiene el combustible, tales como: el pentóxido de vanadio, el oxido de hierro, el oxido de cromo, el cobalto, etc. En el proceso de combustión la mayoría de los metales pesados se evaporan debido a la reducida presión de vapor de los óxidos metálicos y a la alta temperatura del horno de fusión.

La característica química de los gases de la combustión que salen del horno es principalmente ácida debido al alto contenido de azufre de los combustibles fósiles. También el pentóxido de vanadio presenta un comportamiento ácido como los gases sulfurosos de la combustión. El oxido de vanadio es uno de los metales que representa una fuente de daños a los refractarios básicos, debido al comportamiento ácido de este oxido en estado gaseoso. Es bien conocido que el pentóxido de vanadio reacciona enérgicamente con el oxido de calcio formando el silicato dicálcico a 1.275 grados Celsius.

El silicato dicálcico continúa atacando formando una fase de mervinita y de monticelita y por último de forsterita, que reacciona con el pentóxido de vanadio para formar un vanadato tricalcico de bajo punto de fusión.

El único modo de reducir los daños causados a los refractarios básicos es reducir la cantidad de oxido de calcio en el refractario principalmente básico para evitar la producción de silicato dicálcico que puede continuar reaccionando con el pentóxido de vanadio hasta que el refractario se averíe.

Por otro lado, el principal problema de la utilización de coque de petróleo está relacionado con el alto contenido de azufre y de vanadio, que tienen un efecto negativo en la estructura de los refractarios de los hornos. La característica más importante que se requiere de los refractarios es resistir la exposición a elevadas temperaturas durante prolongados periodos de tiempo. También deben ser aptos para resistir repentinos cambios de temperatura, resistir la acción erosiva del vidrio fundido, la acción corrosiva de los gases, y las fuerzas de abrasión de las partículas presentes en la atmósfera.

El efecto del vanadio en los refractarios se ha estudiado en diferentes publicaciones, por ejemplo por Roy W. Brown y Kart H. Sandmeyer en el artículo "efecto del vanadato de sodio en la superestructura de los refractarios", parte I y parte II, de los números de noviembre y diciembre de 1978 del Glass Industry Magazine. En este artículo los investigadores realizaron unos ensayos de diferentes refractarios fundidos que se centraron en superar el ataque del vanadio en los compuestos fluidos fundidos, como en la alúmina-zirconio-sílice (AZS), en la alfa-beta alúmina, en la alfa alúmina y beta alúmina, que se utilizan habitualmente en las superestructuras de los hornos.

J.R Mclaren y H.M. Richardson en el artículo "The action of Vanaduum Pentoxide on Alumminium Silicate Refractories" describe una serie de experimentos entre ellos el de deformación de cono que se realizo en grupos de muestras de tierra molida de ladrillos con un contenido de 73%, 42% y 9%, conteniendo cada muestra una adición de pentóxido de vanadio, solo o combinado con oxido de sodio o oxido de calcio.

La discusión de los resultados se focalizó en la acción del pentóxido de vanadio, la acción del pentóxido de vanadio con oxido de sodio y la acción del pentóxido de vanadio con oxido de calcio. Que dieron los siguientes resultados:

1.: La mullita resiste la acción del pentóxido hasta una temperatura de 1.700ºC

2.: No se encontraron evidencias de la formación de compuestos cristalinos o de disoluciones sólidas de pentóxido de vanadio y de alúmina o de pentóxido de vanadio y sílice.

3.: El pentóxido de vanadio puede actuar como mineralizador durante la escorificación de los refractarios de alúmina-sílice por las cenizas del petróleo, pero no es un importante agente de escorificación.

4.: Los componentes de baja fusión están formados por pentóxido de vanadio y por óxidos de sodio o calcio, especialmente el primero.

5.: Las reacciones entre los vanadatos de sodio o calcio y las escorias de bajo punto de fusión de alúmina-silicatos se forman más los ladrillos de alto contenido en sílice mas que por ladrillos de alto contenido en alúmina.

T.S. Busby y M. Carter en el artículo "The effect of SO_{3}, Na_{2}2SO_{4} and V_{2}O_{5} on the bonding minerals of basic refractories", del número de abril de 1979 del Glass Technology Vol 20, ensayo una pluralidad de espinelas y silicatos, los minerales de enlace de los refractarios básicos, en una atmósfera sulfurosa entre 600 y 1400ºC, en ambos casos con y sin añadir Na_{2}SO_{4} y V_{2}O_{5}. Resultando que parte del MgO y del CaO de estos minerales se transformo en sulfatos. La velocidad de reacción se incrementó en presencia de Na_{2}SO_{4} y V_{2}O_{5.} Estos resultados indican que el CaO y el MgO de los refractarios básicos se pueden convertir en sulfatos si se utilizan en hornos en los que esté presente azufre en los humos. La formación de sulfato de calcio se produce por debajo de los 1.400ºC y la de sulfato de magnesio por debajo de los 1.100ºC.

No obstante, como se ha descrito anteriormente, el efecto del vanadio en los refractarios produce una gran cantidad de problemas en los hornos de vidrio, que no se pueden resolver por completo.

El coque de petróleo y el medioambiente

Otro problema que presenta la utilización del coque de petróleo está relacionado con el medioambiente. El alto contenido de azufre y de metales como el níquel y el vanadio producidos por la combustión de coque de petróleo provoca problemas medioambientales. No obstante, ya se conocen desarrollos para reducir o eliminar los sulfuros del coque de petróleo con un alto contenido de azufre (por encima del 5% en peso). Por ejemplo, la patente US nº 4.389.388 se refiere a la desulfuración del coque de petróleo. El coque de petróleo se procesa para reducir el contenido de azufre. El coque molido se pone en contacto con hidrógeno caliente, a presión, durante un tiempo de permanencia de 2 a 60 segundos. El coque desulfurado es apto para utilizarse como electrodo.

La patente US nº 4.857.284 concedida a Rolf Hauk el 15 de agosto de 1989, se refiere a un procedimiento para sacar el azufre de los humos de un horno reductor de cuba. En dicha patente se describe un nuevo procedimiento para sacar el azufre contenido en un compuesto gaseoso absorbiéndolo por lo menos en parte de los humos de un horno reductor de cuba de mineral de hierro. Los humos se limpian y enfrían inicialmente en un depurador, a continuación se desulfuran, durante este proceso el material que absorbe el azufre está formado por una esponja de hierro formada en el horno reductor de cuba. La desulfuración ventajosamente se realiza a una temperatura comprendida entre 30ºC y 60ºC. Se realiza preferiblemente con el CO_{2} separado del gas del alto horno y del gas del alto horno utilizado como gas de exportación.

La patente US nº 4.894.122 se refiere a un procedimiento para desulfurar los residuos de la destilación de petróleo en forma de partículas de coque que presentan un contenido inicial de azufre mayor que aproximadamente el 5% en peso. La desulfuración se realiza mediante un procedimiento continuo electrotérmico basado en una pluralidad de capas fluidificadoras conectadas secuencialmente en las que se introducen sucesivamente las partículas de coque. La necesaria generación de calor para desulfurar las partículas de coque se consigue utilizando las partículas de coque como resistencia eléctrica proporcionando en cada capa fluidificadora un par de electrodos que se extienden hacia las partículas de coque fluidificadas y haciendo pasar una corriente eléctrica a través de los electrodos y a través de las partículas de coque fluidificadas. Se provee una última capa fluidificadora sin electrodos para enfriar las partículas de coque desulfurado cuando el nivel de azufre se ha reducido a menos de un 1% en peso.

La patente US nº 5.259.864 se refiere a un procedimiento para separar tanto los elementos medioambientalmente indeseables contenidos en el coque de petróleo como los metales pesados y el azufre que contiene dicho coque y proporcionar un combustible para el proceso de fabricación de productos de hierro o acero fundidos y un gas reductor en un horno gasificador que presenta un extremo superior para la carga de combustible, un extremo para la descarga del gas reductor, un extremo inferior para la recogida del metal fundido y de las escorias, y medios que proporcionan una entrada para cargar el material ferroso en el horno gasificador, introduciendo el coque de petróleo en el horno gasificador por el extremo superior de carga de combustible; soplando oxigeno -un gas que contenga oxigeno- en el coque de petróleo para formar por lo menos una primera capa fluidificada de partículas de coque de petróleo; introduciendo material ferroso en el horno gasificador a través de los medios de entrada, reaccionando el coque de petróleo, el oxigeno y las partículas de material ferroso para la combustión de la mayor parte del coque de petróleo para fabricar un gas reductor y preproductos de hierro o acero fundido que contienen los metales pesados liberados por la combustión del petróleo de coque y una escoria que contiene el azufre liberado por la combustión del coque de petróleo.

Un factor adicional que se debe considerar en las industria del vidrio es el control del medioambiente principalmente el de la polución del aire. El horno de fusión contribuye en más del 99% del total de las emisiones que genera una planta de fabricación de vidrio tanto de partículas como de elementos de polución gaseosos. Los humos de los hornos de fusión de vidrio están formados principalmente por dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua, óxidos de azufre y óxidos de nitrógeno, Los humos que se liberan de los hornos de fusión están formados principalmente por los gases generados por los combustibles y los gases que provienen del baño fundido, que a su vez dependen de las reacciones químicas que tienen lugar en ese momento. La proporción de los gases del baño de los hornos calentados exclusivamente por el calor de la llama representa del 3% al 5% del volumen total del gas.

La proporción de los componentes que polucionan el aire en los humos del combustible dependen del tipo del combustible que se queme, de su capacidad de calentamiento, de la temperatura del aire de combustión, del diseño de los quemadores, de la configuración de la llama, y del exceso de aire alimentado. Los óxidos de azufre en los humos de los hornos de fusión de vidrio se originan por el combustible utilizado, así como por los baños fundidos.

Se han propuesto diversos mecanismos entre los que se incluyen la volatilización de dichos óxidos metálicos así como de los hidróxidos. Que en cualquier caso, es bien conocido como resultado del análisis químico de la partículas, que más del 70% de los materiales son compuestos de sodio, alrededor de entre un 10% y un 15% son compuestos de calcio, y el resto está en gran parte formado por magnesio, hierro, sílice y alúmina.

Otra importante consideración de los hornos de fusión de vidrio es la emisión de SO_{2}. La emisión de SO_{2} es función del azufre que contienen las materias primas y el combustible. Durante el tiempo de calentamiento del horno es decir antes que alcance el nivel de fabricación se despide una gran abundancia de SO_{2}. La velocidad de emisión de SO_{2} es de entre 2,5 libras y 5 libras por tonelada de vidrio fundido. La concentración de SO_{2} en los humos es aproximadamente de entre 100 a 300 ppm cuando la fusión se realiza con gas natural. Cuando se utiliza un combustible con un alto contenido de azufre, se tienen que añadir aproximadamente 4 libras de SO_{2} por tonelada de vidrio por cada 1% de contenido de azufre del combustible.

Por otro lado la formación de NO_{x} como resultado del proceso de combustión ha sido estudiada y descrita por numerosos autores (Zeldovich, J. The oxidation of Nitrogen in Combustion and explosions. Acta. Physiochem. 21 (4) 1946; Edwrads, J.B. Combustion: The formation and emissions of trace species. Ann Arbor Science Publishers, 1974. p-39). Los cuales fueron reconocidos por la Emissions Standard Division, Office of Air quality Planning and Standards, USEPA, en su informe "No_{x} Emissions from glass manufacturing" que incluía a Zeldovich en la formación homogénea de NO_{x}_{ }y a Edwrads en su presentación de ecuaciones empíricas. Zeldovich ha desarrollado parámetros porcentuales de la formación de NO y NO_{2} resultante de los procesos de combustión a alta temperatura.

Por último en condiciones de funcionamiento normales, en donde las llamas estén ajustadas adecuadamente y al horno no le falte aire para la combustión, muy poco CO u otros residuos de una combustión incompleta de los combustibles fósiles se puede encontrar en los gases de escape. La concentración de estos tipos de gases será inferior a 100 ppm, probablemente inferior a 50 ppm con un índice de producción inferior a 0,2%/tonelada. El control de estos elementos de polución se limita simplemente a una correcta puesta a punto de la combustión.

Las técnicas del procedimiento para reducir las emisiones gaseosas se limitan esencialmente a la correcta selección de los combustibles a quemar y de las materias primas, así como al diseño y al funcionamiento del horno. La patente US nº 5.053.210 describe un procedimiento y un aparato para purificar los gases del escape, particularmente para eliminar el azufre y el NO_{x} de los gases de la combustión mediante una reacción catalítica de absorción en múltiples etapas en capas que se mueven por gravedad granulares, de materiales que contienen carbón puestas en contacto con una corriente transversal de gas, en el que un mínimo de dos capas móviles están dispuestas en serie en relación al recorrido del gas de modo que la eliminación del NO_{x} tiene lugar en la segunda o en otra capa móvil corriente abajo. En donde grandes volúmenes de gases de escape de hornos industriales tienen que ser purificados, la purificación es afectada negativamente por la formación de bandas de gas que pueden presentar una amplia variación en la concentración de dióxido de azufre. Esta desventaja se elimina haciendo que el gas de escape purificado que sale de la primera capa móvil y que presenta un gradiente de concentración de dióxido de azufre localmente variable se someta a un mezclado repetitivo antes de añadirle amoníaco como reactivo para la eliminación del NO_{x}.

La patente US nº 5.636.240 se refiere a un procedimiento y a un aparato para el control de la polución del aire de los hornos de vidrio para utilizar en la salida de gas residual que incluye pasar los humos a través de una torre de tipo rociado de neutralización para eliminar los sulfatos de los humos rociando un absorbente (NaOH) para reducir la opacidad de los humos, y emplear un dispositivo neumático de alimentación de polvo para alimentar periódicamente carbonillas de hidróxido de calcio en un recorrido entre la torre de tipo rociado de neutralización y la instalación de filtración para mantener el funcionamiento normal del filtro de la instalación de filtración.

Quemadores de combustible pulverizado

Por último, para la quema de coque de petróleo pulverizado o en polvo es necesario considerar un diseño especial del quemador. Generalmente la energía de ignición es suministrada a la mezcla de combustible y aire para encender la llama del quemador. Se han desarrollado algunos sistemas para quemar combustibles sólidos como el carbón o el coque de petróleo.

La solicitud de PCT, PCT/EP83/00036 describe un quemador de combustibles pulverulentos, gaseosos y/o líquidos. Este quemador presenta una cámara de ignición con una pared, que se abre hacia el exterior y que presenta una simetría de giro, así como un conducto de salida de gases conectada al mismo. En el centro de la pared de la cámara, está posicionada la entrada del conducto de admisión del chorro de combustible así como un suministro de aire que rodea la entrada para la admisión de un vórtice de aire de combustión que produce, en el interior de la cámara de ignición, una corriente de recirculación caliente que se mezcla con el chorro de combustible y calienta a este último a la temperatura de ignición. La cantidad del aire del vórtice suministrado a la cámara de ignición es solo una porción del total del aire de combustión necesario. En la zona entre la pared de la cámara y del conducto de escape está provisto un segundo conducto de admisión a través del cual otra porción del aire de combustión puede ser introducido en la cámara de ignición, siendo dicha porción totalmente o parcialmente mezclada con el chorro de combustible. La suma de las porciones del aire de combustión que participan en el interior de la cámara de ignición para mezclarse con el chorro de combustible (y por consiguiente para la ignición e iniciación de la combustión) se ajusta de modo que no exceda del 50% del total del aire de combustión necesario. Conjugando todas esas medidas, se provee un quemador particularmente adecuado para la producción de calor para procesos industriales y que también presenta unos índices de potencia intermedia y variable y una ignición estable que produce una llama con una forma fina y alargada en la cámara de combustión y de ese modo con una pequeña desviación radial de partículas.

La patente US nº 4.412.810 se refiere a un quemador de carbón pulverizado apto para realizar una combustión estable con una reducción de las cantidades de NO_{x}, Co, y de carbón no quemado que se producen como resultado de la combustión.

La patente US nº 4.531.461 se refiere a un sistema para pulverizar y quemar un combustible sólido, como el carbón u otro combustible fósil, y para quemar dichos combustibles pulverizados suspendidos en una corriente de aire, principalmente en relación a los hornos industriales así como para calentar calderas para procesar el yeso y hornos metalúrgicos.

La patente US nº 4.602.575 se refiere a un procedimiento para quemar polvo de coque de petróleo en una llama de un quemador que presenta una zona de recirculación interna intensiva. El polvo de coque de petróleo se suministra en la región de la zona de recirculación intensiva que proporciona la energía de ignición para el polvo de coque de petróleo que se tiene que quemar. No obstante en dicha patente se expone que, dependiendo del tipo de proceso al que se ha sometido el petróleo crudo, el coque de petróleo puede contener materias nocivas tales como, el vanadio que no solo crea componentes corrosivos durante la combustión en los generadores de vapor, sino que también poluciona considerablemente el medio ambiente cuando abandona el "generador de vapor" con los gases de combustión. Proponiendo que, cuando se utiliza dicho quemador, estos efectos negativos o nocivos que ocurren frecuentemente se pueden evitar en gran medida añadiendo aditivos que liguen el vanadio a la combustión mediante un exceso de aire.

Otro desarrollo de quemadores de carbón se describe en la patente US nº 4.924.784 que se refiere al encendido de una disolución de carbón pulverizado refinado en un quemador para una "caldera o similar".

Por último, la patente US nº 5.829.367 se refiere a un quemador para la combustión de una mezcla de carbón pulverizado formado por dos tipos de concentraciones rica y pobre que presenta una altura del panel del quemador reducida y una simplificación del quemador en su conjunto. Los quemadores se aplican en la caldera de un horno o en los hornos de la industria química.

Como se ha descrito anteriormente, los desarrollos se han focalizado en controlar la polución del coque de petróleo, no obstante, dichos desarrollos se han focalizado en la desulfuración o descontaminación del coque de petróleo.

Por otro lado, a pesar de todo el coque de petróleo ya ha sido utilizado en otras industrias, en las que en algunos casos el mismo producto absorbe los gases de la polución, así como, los efectos erosivos y abrasivos del vanadio en los hornos (ver industria del cemento).

En cada caso, los problemas de polución y su solución dependen de cada industria. Cada industria y cada horno tienen unas propiedades térmicas y presentan unos problemas con los contaminantes, con el tipo de refractarios -que también influyen en el consumo de energía y en la calidad del producto-, y sobre la estructura del horno y sobre la estructura del producto resultante.

Solución propuesta

Pese a todo lo expuesto anteriormente, en la industria del vidrio hasta la fecha no se ha considerado, la combustión del coque de petróleo para fundir la materia prima del vidrio debido a la consideración de todos factores expuestos anteriormente, como la polución y los altos contenidos azufre y vanadio, que presentan un efecto negativo en la estructura de los refractarios de los hornos y también un problema serio en relación al medio ambiente.

Considerando todos los procesos descritos anteriormente, la presente invención se refiere a la utilización de un combustible sólido de coste reducido, procedente de los residuos de la destilación del petróleo (coque de petróleo) para fabricar vidrio comercial de un modo medioambientalmente limpio, reduciendo el riesgo de producir daños en los refractarios del horno de vidrio y reduciendo la emisión de gases contaminantes a la atmósfera. Este combustible sólido, como se ha descrito en el estado de la técnica, no se ha considerado para ser utilizado en la fusión de los materiales de vidrio, debido a los problemas expuestos anteriormente.

En la puesta en práctica de esta invención, se ha desarrollado el equipo de combustión para alimentar y quemar el coque de petróleo de modo conveniente para lograr una combustión eficiente. La invención también consideró un sistema de control de las emisiones, que fue puesto a continuación del horno para limpiar los gases de la combustión de modo conveniente para evitar la emisión de impurezas del combustible como SO_{x} NO_{x} y otros. Mediante la integración del equipo desarrollado, la selección de la configuración correcta del equipo y de los sistemas, se ha logrado utilizar un combustible de coste reducido, para fabricar un vidrio comercial y generar unos gases de combustión que cumplen la normativa medioambiental.

A partir de lo anterior, la presente invención se refiere al diseño de los diversos sistemas que forman parte de un único proceso para fabricar vidrio comercial en un horno del tipo orificio-lateral. De modo que en un horno de fusión del tipo orificio-lateral, se pulveriza un combustible del tipo compuesto por carbón, azufre, nitrógeno, vanadio, hierro y níquel que se quema para fundir la materia prima del vidrio para la fabricación de vidrio laminado o envases.

Los medios para alimentar el combustible pulverizado se suministran por lo menos a un quemador posicionado en cada una de la pluralidad de primeros y segundos orificios laterales de la zona de fusión de vidrio de dicho horno de fusión de vidrio, para quemar el combustible pulverizado durante los ciclos de fusión de vidrio, incluyendo dicho horno de fusión de vidrio unos medios refractarios y unas cámaras de regeneración del horno de fusión de vidrio aptos para resistir la acción erosiva del vidrio fundido, la acción corrosiva de los gases de la combustión y las fuerzas abrasivas de la atmósfera creada por la quema de dicho combustible pulverizado en el horno. Por último incluye, medios para controlar la polución del aire en la salida del gas residual después que se ha realizado dicha combustión del combustible pulverizado en el horno de fusión de vidrio, reduciendo dichos medios para controlar la polución las emisiones de los compuestos de azufre, del nitrógeno, del vanadio, del hierro y del níquel a la atmósfera.

También, para reducir o evitar posibles daños al óxido de magnesio es necesario que tengan por lo menos un 98% de óxido de magnesio de modo que la pureza de las materias primas que forman el refractario reduce la cantidad de óxido de calcio presente en el material y retrasa la formación de la fase fundida. Dicho refractario para tener las impurezas rodeadas de oxido de magnesio se debe sinterizar a una alta temperatura en la que se crea un enlace cerámico con el material principal.

El refractario básico con un 98% o más de óxido de magnesio es el que más se utiliza en las hiladas superiores de las cámaras regeneradoras de los hornos de vidrio. Otro ejemplo de refractarios que se pueden utilizar en las cámaras regeneradoras o recuperadores superiores son los materiales fundidos de Zirconio-sílice-alúmina que también presentan un comportamiento ácido como el pentóxido de vanadio que reduce el impacto de los daños en los refractarios.

La correcta elección del material de los refractarios de los hornos de vidrio puede reducir el impacto de las impurezas contenidas en los combustibles fósiles, basada en el análisis termodinámico y en la composición química de las impurezas y en los compuestos químicos que forman los refractarios.

Sumario de la invención

Según la presente invención el primer objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio, para alimentar y para quemar coque de petróleo y para reducir los costes de la fusión del vidrio.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado que contenga carbón, azufre, nitrógeno, vanadio, hierro y níquel en un horno de fusión de vidrio, que controle las emisiones producidas por la quema del combustible pulverizado, para limpiar los humos y reducir la emisión de las impurezas del combustible pulverizado tales como SO_{x}, NO_{x} y otros, siendo la reducción de las emisiones controlada después de realizar la combustión del combustible pulverizado en el horno de fusión del vidrio.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio, en el que una mezcla de combustible pulverizado combinado con el aire primario o un gas se inyecta a alta velocidad a cada uno de los quemadores.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio, en el que se utilizan unos refractarios especiales para la construcción de las cámaras del horno de fusión de vidrio con el objetivo de disminuir los efectos erosivos y abrasivos producidos por la quema de dicho combustible pulverizado, especialmente los efectos producidos por V_{2}O_{5}.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio, en donde el combustible pulverizado se alimente directamente al horno según una relación combustible-aire del 16% de exceso de aire respecto al aire estequiométrico.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio, en el que también se puedan mezclar simultáneamente dos o tres tipos de combustible. Unas series de quemadores se pueden disponer en la cámara de fusión para quemar de modo independiente coque de petróleo, gas o fuel-oil.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento y un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio, en el que el combustible pulverizado se alimenta mediante unos medios neumáticos, con una elevada proporción sólido-aire.

Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada de la invención, que se representa en los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de bloques de una forma de realización de la presente invención, que comprende principalmente: un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en por lo menos un quemador de un horno de fusión de vidrio; unos medios refractarios que presentan formas diferentes, que forman las paredes y el suelo del horno de fusión de vidrio para resistir la acción erosiva del vidrio fundido, la acción corrosiva de los gases de la combustión y las fuerzas abrasivas de las partículas de la atmósfera creada por la quema de dicho combustible sólido en el horno; y un sistema de control del medioambiente para controlar la polución del aire en la salida de gas residual después que la combustión del combustible pulverizado se ha realizado en el horno.

La Figura 2 representa otro diagrama de bloques de una primera forma de realización del sistema para alimentar y quemar coque de petróleo según la invención.

La Figura 3 es una vista en planta de un horno de fusión de vidrio de tipo regenerativo;

la Figura 4 es una vista esquemática longitudinal del horno representado en la Figura 3;

la Figura 5 es una vista esquemática de un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado según la presente invención;

la Figura 6 es una vista lateral de un sistema para alimentar y quemar un combustible en combinación con un horno de fusión de vidrio de tipo regenerativo;

la Figura 7 es una vista de detalle de un dispositivo o quemador para alimentar y quemar un combustible pulverizado según la presente invención;

la Figura 8 es una vista lateral, que corresponde a la Figura 7, de una forma de realización preferida de un quemador de coque de petróleo pulverizado según la presente invención;

la Figura 9 es una vista frontal, que corresponde a la figura 8;

la Figura 10 es una vista de detalle de una sección vertical del quemador de la Figura 8;

la Figura 11 es una vista en planta por la línea "A-A" de la Figura 10, que representa el quemador con dos boquillas de salida; y

la Figura 12 es otra vista en planta que representa un segunda forma de realización de quemador con una boquilla de salida.

Descripción detallada de la invención

A continuación se describirá la invención en relación a una forma de realización particular, en la que se hará referencia a los mismos elementos mediante los mismos números y en la que la Figura 1 es un diagrama de bloques de la presente invención, que comprende principalmente: un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en por lo menos un quemador A de un horno de fusión de vidrio, del tipo de orificio-lateral, tal como se describirá a continuación. Unos medios refractarios B que presentan formas diversas, forman las paredes y el suelo de las cámaras de regeneración del horno de fusión de vidrio, siendo el material los medios refractarios seleccionado con por lo menos un 98% de óxido de magnesio en donde la pureza de las materias primas que forman el refractario reduce la cantidad de óxido de calcio presente en el material y que retarda la formación de la fase fundida. Este refractario para tener las impurezas rodeadas de óxido de magnesio se debe sinterizar a alta temperatura creando un enlace cerámico con el material principal. Otros materiales que se pueden utilizar en los regeneradores superiores o cámaras regeneradoras en donde la temperatura llega a alcanzar los 1.350-1.450 grados Célsio son los materiales fundidos de zirconio-sílice-alúmina que presentan también un comportamiento ácido como el pentóxido de vanadio que reduce el impacto de los daños en los refractarios. Otro tipo de materiales refractarios que se puede utilizar son materiales seleccionados que contengan alrededor de un 80% de magnesio y alrededor de un 20% de silicato de zirconio. Dichos materiales se utilizan para resistir las fuerzas erosivas del vidrio fundido, la acción corrosiva de los gases de la combustión y las fuerzas abrasivas de las partículas de la atmósfera creada por la quema del combustible pulverizado (coque de petróleo) en el horno. Por último, un sistema de control medioambiental C se prevé para controlar la polución en la salida de gas residual después que la combustión del combustible pulverizado se ha realizado en el horno.

Haciendo a continuación referencia a la Figura 2, el sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado (A) se conecta a cada uno de los quemadores 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g y 48h, así como, a cada uno de los quemadores 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g y 50h (ver las Figuras 3 y 5) para alimentar y quemar coque de petróleo pulverizado en un horno de fusión de vidrio. El sistema para alimentar y quemar el combustible pulverizado (A) está formado por la combinación; de un sistema de dosificación (D) para dosificar el coque de petróleo pulverizado y, un sistema de combustión (E) para quemar el coque de petróleo pulverizado en el horno de fusión de vidrio. El sistema de dosificación (D) puede ser alimentado por un sistema para alimentar y maniobrar el coque de petróleo pulverizado (F), conocido en la industria.

El sistema para alimentar y quemar el combustible pulverizado (A) se describirá a continuación en relación a las Figuras 3 a 5, en donde las figuras 3 y 4 representan unas vistas esquemáticas de un horno de fusión vidrio de tipo regenerativo que comprende una cámara de fusión 10, una cámara de refinado 12, una cámara de condicionamiento 14 y una garganta 16 entre la cámara de refinado 12 y la cámara de condicionamiento 14. En el extremo frontal 18 de la cámara de refinado 12 están formadas una serie de orificios 20 a través de los cuales se saca el vidrio fundido de la cámara de refinado 12. El extremo posterior 22 de la cámara de fusión 10 consta de una caseta 24 a través de la cual los materiales que forman el vidrio se alimentan mediante un cargador 26. Un par de regeneradores 28, 30 están provistos a cada lado de la cámara de fusión 10. Los regeneradores 28 y 30 están provistos de unos orificios de caldeo 32, 34, que conectan cada regenerador 28, 30, con la cámara de fusión 10. Los regeneradores 28, 30 constan de una cámara de regeneración de gas 36 y de una cámara de regeneración de aire 38. Ambas cámaras 36 y 38 están conectadas a una cámara inferior 40, que está diseñada para comunicar mediante unos reguladores de tiro 42 con un túnel 44 y una chimenea 46 de los humos. Los quemadores 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g y 48h, así como los quemadores 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g y 50h están dispuestos en cada orificio 32, 34, en la parte del cuello 52, 54 de cada una de los orificios de caldeo 32, 34 para quemar un combustible, como el gas natural, el coque de petróleo u otro tipo de combustible a utilizar en un horno de fusión de vidrio.

De modo que cuando los materiales que forman el vidrio se alimentan a través de la caseta 24 de la parte posterior de la cámara de fusión 10, el vidrio fundido es fundido por los quemadores 48 a-h, 50 a-h, y fluye en dirección hacia delante hasta fundirse totalmente al pasar de la cámara de fusión 10 a la cámara de condicionamiento 14. Durante el funcionamiento del horno, los regeneradores 28, 30 se alternan cíclicamente en ciclos de aire de combustión y de salida de humos. Cada 20 ó 30 minutos, dependiendo del horno en particular, la trayectoria de la llama de la serie de quemadores 48 a-h o 50 a-h se invierte. De modo, que la llama resultante y los productos de la combustión de cada quemador 48 a-h, 50 a-h, pasan a través de la superficie del vidrio fundido, y transfieren el calor a la cámara de fusión 10 y a la cámara de refinado 12.

Alimentación de coque de petróleo pulverizado (F)

En relación a las Figuras 5 y 6, el sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado (A) en un horno de fusión de vidrio comprende según una primera forma de realización de la presente invención, unos primeros silos o depósitos 56 y 58 para almacenar coque de petróleo pulverizado u otro tipo de combustible a utilizar en el horno de fusión de vidrio. Los silos de almacenamiento 56, 58 son alimentados mediante una vagoneta o una serie de vagonetas 60 mediante un conducto de entrada 62 que conecta la serie de vagonetas 60 y los silos 56, 58. El primer conducto principal 62 presenta una primera ramificación de conductos 64, 66, que está conectada respectivamente a cada silo 56, 58, para llenar cada silo 56, 58. Unas válvulas 68, 70 están conectadas a cada conducto de la primera ramificación 64 y 66 para regular el llenado de cada silo 56, 58. Cada silo 56, 58 se llena por efecto de vacío con una bomba de vacío 70 mediante un primer conducto de salida 72. El primer conducto de salida 72 presenta una segunda ramificación de conductos 74, 76, para conectar a cada silo 56, 58. Unas válvulas 78, 80 están conectadas a cada uno de los conductos de la segunda ramificación 74, 76, para regular el efecto de vacío proporcionado por la bomba de vacío 70 para llenar cada silo 56, 58.

En la parte inferior de cada silo 56, 58 está incluida una parte cónica 82, 84, y un sistema de alimentación por gravedad 86, 88, para dar fluidez y para asegurar un flujo constante de descarga del coque pulverizado en un segundo conducto de salida 90 en donde el material pulverizado es enviado hacia delante hacia un sistema de dosificación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-7. El segundo conducto de salida 90 incluye una tercera ramificación de conductos 92, 94, conectados a la parte inferior de cada parte cónica 82, 84 de cada silo o depósito 56, 58. Las válvulas 96, 98, están fijadas a cada unas de los conductos de la tercera ramificación 92, 94, para regular el flujo del coque de petróleo pulverizado al segundo conducto de salida 90.

Sistema de dosificación (D) del coque de petróleo pulverizado

En referencia al sistema de dosificación (D) según la presente invención, el coque de petróleo pulverizado se recibe en cada uno de los sistemas de dosificación de combustible sólido SD-5, SD-6, y SD-7 a través del segundo conducto de salida 90. Una cuarta ramificación de conductos 100, 102 y 104, está conectada al segundo conducto de salida 90, para transportar el coque pulverizado desde los primeros silos o depósitos 56 y 58 hacia los sistemas de alimentación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-7. Cada sistema de alimentación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-7, incluye una segunda serie de silos o depósitos 106, 108, 110. La segunda serie de silos 106, 108, 110, comprenden una sección cónica 112, 114, 116; un sistema de alimentación de coque por gravedad 118, 120, 122; un sistema de aireación 124, 126, 128; un alimentador 130, 132, 134; y un filtro 136, 138, 140, para descargar un flujo constante de coque pulverizado hacia cada uno de los quemadores 47f, 48g, 48h y hacia los quemadores 50f, 50g y 50h, como se describirá a continuación.

Un compresor neumático de aire 142 y un depósito de aire 144 están conectados mediante un segundo conducto principal 146. La primera ramificación de conductos de entrada 148, 150, 152, está conectada con el segundo conducto principal 146, para suministrar aire filtrado -a través de los filtros 136, 138, y 140- para transportar el coque hacia el interior de cada uno de los silos o depósitos de dicha segunda serie de silos o depósitos 106, 108, 110. El segundo conducto principal 146 también incluye una primera ramificación de conductos de retorno 154, 156, 158, que están conectados con los sistemas de aireación 124, 126, 128, para permitir un flujo adecuado del coque hacia unos terceros conducto de salida 160, 162, 164, como se describirá a continuación. Adicionalmente, el segundo conducto de entrada 166 está conectado con el segundo conducto principal 146 -después del depósito de aire 144-, que incluye la segunda ramificación de conductos de entrada 168, 170, que están conectados en la parte superior de cada silo o depósito 56, 58, para inyectar aire hacia el interior de cada silo o depósito 56,58.

Los sistemas de alimentación de combustibles sólidos SD-5, SD-6 y SD-7 incluyen unos cuartos conductos de salida 172, 174, 176, conectados en la parte inferior de cada alimentador 130, 132, 134. Unas válvulas de regulación de tres vías 178, 180, 182 están conectadas respectivamente a los cuartos conductos de salida 172, 174, 176, a través de la primera vía; la segunda vía está conectada con los primeros conductos de retorno 179, 181, 183, para retornar hacia atrás el coque pulverizado hacia cada uno de los silos o depósitos 106, 108, 110 de la segunda serie, de modo que la tercera vía está conectada con los terceros conductos de salida 160, 162, 164, que se utilizan para suministrar una mezcla de aire y combustible hacia una dispositivo de conductos de cuatro vías 184, 186 y 188 que se relaciona con el sistema de combustión (E) como se describirá a continuación.

Sistema de combustión (E)

En referencia al sistema de combustión (E), este está conectado a cada uno de los sistemas de alimentación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-7 a través de la primera vía del conducto de cuatro vías 184, 186 y 188, que está conectada con cada uno de los terceros conductos de salida 160, 162, 164 de cada uno de los sistemas de alimentación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-7. Las segundas vías están conectadas respectivamente a los conductos de salida 190, 192, 194, para alimentar el suministro de la mezcla de aire y combustible a los quemadores 48h, 48g y 48f. Las terceras vías de los conductos de cuatro vías 184, 186 y 188, están conectadas a las quintas vías de salida 196, 198, 200 para alimentar la mezcla de aire y combustible a los quemadores 50h, 50g y 50f; y la cuartas salidas de los conductos de cuatro vías 184, 186, 188, están conectadas respectivamente a los segundos conductos de retorno 202, 204, 206, para retornar el exceso de coque pulverizado hacia cada una de las segundas series de silos o depósitos 106, 108, 110. Los conductos de cuatro vías 184, 186 y 188 presentan unas válvulas de bola 208 A-C, 210A-C, 212 A-C, entre la parte de conexión del conducto de cuatro vías 184, 186, 188 y los cuartos conductos de salida 190, 192, 194; los quintos conductos de salida 196, 198, 200; y los segundos conductos de salida 202, 204, 206.

De ese modo, durante el funcionamiento del horno los quemadores 48 a-h o 50 a-h se alternan cíclicamente en ciclos de combustión y ciclos de no combustión. Cada 20 minutos, o cada 30 minutos, dependiendo de los hornos en particular, la trayectoria de las llamas de las series de quemadores 48 a-h y 50 a-h son inversas. La mezcla de aire y combustible que llega a través de los terceros conductos de salida 160, 162, 164, es regulada por los conductos de cuatro vías 184, 186 y 188 y las válvulas de bola 208 A-C, 210 A-C, 212 A-C, para alternar la inyección de la mezcla de aire y combustible entre los quemadores 48 a-h y 50 a-h. Cuando se realiza el cambio de ciclo de los quemadores 48 a-h a 50 a-h, una cantidad de aire-combustible retorna a la segunda serie de silos o depósitos 106, 108, 110 mediante los segundos conductos de retorno 202, 204, 206.

El aire que se suministra a través de los terceros conductos de salida 160, 162, 164, se utiliza para transportar el coque de petróleo y para crear una alta velocidad de la inyección de coque hacia la boquilla de cada quemador 48 a-h y 50 a-h. El suministro de aire es suministrado mediante ventilador neumático 214 a través del tercer conducto principal 216.

Los cuartos conductos de salida 218, 220 y 220 están conectados con el tercer conducto principal 216 y con los terceros conductos de salida 160, 162, 164, para mantener una elevada relación de la mezcla de aire y combustible que se suministra a los quemadores 48 a-h y 50 a-h.

Para efectuar el ciclo de combustión en los quemadores 48 a-h o 50 a-h, cada quemador 48 a-h o 50 a-h es alimentado individualmente con la mezcla de aire y combustible. Siendo dicha mezcla alimentada a través de un conducto interior de cada quemador 48 a-h o 50 a-h, y que llega a la cámara de distribución para ser distribuida a las diferentes boquillas de inyección de cada quemador 48 a-h o 50 a-h.

Para incrementar la turbulencia del flujo de la mezcla del combustible pulverizado con el aire precalentado de la combustión en cada quemador 48 a-h o 50 a-h, se inyecta un aire primario desde un ventilador primario 224, que es suministrado a presión a través de las boquillas de inyección de cada quemador 48 a-h o 50 a-h. De modo, que en el funcionamiento de los quemadores 48 a-h o 50 a-h, se inyecta el coque mediante un transporte neumático con una elevada relación sólido-aire y con una relación de aire primario del 4% del aire estequiométrico.

Un sexto conducto de salida 226 y un séptimo conducto de salida 228 están conectados con el ventilador de aire primario 224. Estando el sexto conducto de salida 226 conectado con la quinta ramificación de conductos 230, 232, 234 y estando el séptimo conducto de salida 228 conectado con la sexta ramificación de conductos 236, 238, 240. Estando el extremo de salida de cada conducto de la quinta y de la sexta ramificaciones 230, 232, 234, 236, 238, 240, conectado de modo directo con cada quemador 48 f-h o 50 f-h. El flujo del aire primario en cada uno de los conductos de la quinta y de la sexta ramificación 230, 232, 234, 236, 238, 240, está regulado individualmente por una primera válvula esférica 242, una primera válvula de bola 244 y una segunda válvula esférica 246.

Adicionalmente, el sexto conducto de salida 226 incluye unos séptimos conducts de salida 248, 250 y 252, que están conectados respectivamente con los quintos conductos de salida 196, 198, 200. Y, el séptimo conducto de salida 228 incluye los sextos conductos de salida 254, 256, 258, que están conectados respectivamente con los conductos de salida 190, 192,194. Cada uno de los sextos y séptimos conductos de salida 248, 250, 254, 256, 258, presentan una válvula de control 260 y una válvula de bola 262.

Mediante el dispositivo descrito anteriormente, el ventilador de aire primario 224 suministra aire primario a los quemadores 48 f-h (quemadores a la izquierda) o a los quemadores 50 f-h a través de los sextos conductos de salida 226 y del séptimo conducto de salida 228 y de cada uno de los quintos y sextos conductos ramificados 230, 232, 234, 236, 238, 240. El ventilador 224 funciona para suministrar el máximo flujo de aire durante el funcionamiento de cada uno de los quemadores 48 f-h o a los quemadores 50 f-h, mientras que se proporciona un flujo mínimo a los quemadores 48 f-h o los quemadores 50 f-h que no están en funcionamiento mediante cada uno de los sextos y séptimos conductos de salida 248, 250, 252, 254, 256, 258, para garantizar las mejores condiciones para enfriarlos.

A pesar que la invención se ha descrito sobre la base de los tres quemadores 48f, 48g, 48h, y de los quemadores 50f, 50g, 50h, resulta evidente que el sistema descrito en la presente invención se aplica a todos los quemadores 48 a-h y 50 a-h.

En otra forma de realización de la presente invención, la fusión del vidrio se puede realizar con dos o tres tipos de combustible, por ejemplo en la figura 3, los quemadores 48a-48d y 50a-50d pueden ser alimentados por un combustible pulverizado como el coque de petróleo; y los quemadores 48e-8h y 50e-50h pueden ser alimentados con gas o con fuel oil. En una tercera forma de realización de la presente invención los quemadores 48a-48d y 50a-50d pueden ser alimentados con un combustible pulverizado como coque de petróleo; los quemadores 48e-48f y 50e-50f pueden ser alimentados con gas; y los quemadores 48e-48h y 50e-50h lo pueden ser con fuel oil. Estas combinaciones se exponen considerando que actualmente ya existen hornos de fusión de vidrio que utilizan gas o fuel oil como combustible principal del horno de vidrio, y que el comportamiento de dicho gas y del fuel oil es bien conocido en el estado de la técnica.

Quemador de combustible pulverizado

Adicionalmente, para realizar una buena combustión del coque de petróleo pulverizado, se ha diseñado un quemador especial para ser utilizado con el sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio. Las Figuras 7 a 12 representan unas vistas detalladas del quemador (48f) para alimentar y quemar un combustible pulverizado según la presente invención. El quemador de combustible pulverizado (48f) comprende un cuerpo principal 264 fabricado con un conducto exterior 266, un conducto intermedio 268, y un conducto interior 270 (figura 10), que están dispuestas concéntricamente entre sí. Estando el conducto exterior 266 cerrado por el extremo superior 272 (Figura 9). Una primera cámara 276 está formada en el espacio definido por el conducto exterior 266 y el conducto intermedia 268. El conducto exterior 266 presenta un conducto de entrada 278 y un conducto de salida 280 (figura 8) a través de los cuales se introduce agua de refrigeración en la primera cámara 276 para refrigerar al quemador (48f). El conducto intermedio 268 y el conducto interior 270 se extienden más allá del extremo superior 272 del conducto exterior 266.

En la parte superior del quemador 48f, está conectada un conducto de entrada de aire 282 que presenta una forma inclinada alrededor del conducto intermedio 268, para conectar con el sexto conducto ramificado 236 (ver figura 7) para introducir un flujo de aire primario o gas natural en la segunda cámara 284 formada en el espacio definido entre el conducto interior 270 y el conducto intermedio 268. La segunda cámara 284 sirve para dirigir el aire primario o el gas natural desde el conducto de entrada de aire 236 (Figura 7) y que es transportado al extremo inferior del quemador 48f. El flujo de aire primario en la segunda cámara 284 es regulado por el dispositivo de válvula esférica 242, la primera válvula de bola 244 y la segunda válvula esférica 246.

Del mismo modo, la mezcla de aire secundario y el coque de petróleo pulverizado se introduce por la parte superior 286 del conducto interior 270 y es transportado al extremo inferior del quemador 48f. El extremo superior del conducto interior 270 está conectado respectivamente al cuarto conducto de salida 194 para alimentar una mezcla de combustible pulverizado y aire hacia dicho quemador (48f). De modo que, cuando el aire primario y la mezcla de aire secundario y de coque de petróleo pulverizado llega al extremo inferior del quemador (48f), el aire primario o el gas natural y la mezcla de combustible pulverizado y aire secundario se mezclan para inflamar un proceso de combustión, como se describirá a continuación.

En referencia a las Figuras 10 a 12 que representan una vista detallada de una forma de realización del quemador (48f) para alimentar y quemar un combustible pulverizado según la presente invención.

Básicamente, el quemador (48f) [Figura 10] comprende un cuerpo principal 264 fabricado con un conducto exterior 266, un conducto intermedio 268, y un conducto interior 270 que están dispuestos concéntricamente entre sí. Una primera cámara 276 está formada en el espacio definido por el conducto exterior 266 y el conducto intermedio 268. El conducto exterior 266 presenta un conducto de entrada 278 y un conducto de salida 280 a través de los cuales se introduce agua de refrigeración en la primera cámara 276 para refrigerar al quemador (48f).

Una segunda cámara 284 para introducir un flujo de aire primario o gas se forma en el espacio definido por el conducto interior 270 y el conducto intermedio 268. La segunda cámara 284 sirve para dirigir el aire primario o gas desde el conducto de entrada de aire 236 (Figura 7) y que es transportado al extremo inferior del quemador 48f. Del mismo modo, una mezcla de aire secundario y coque de petróleo pulverizado se introduce por la parte superior 286 del conducto interior 270 y es transportado al extremo inferior del quemador 48f.

En referencia en particular a las Figuras 10 a 12, el extremo inferior 274 del quemador (48f) incluye un distribuidor de flujo 286 para recibir y distribuir simultáneamente el aire primario o gas y el aire secundario y el combustible pulverizado. El distribuidor de flujo 286 (Figura 11) está conectado bajo el extremo inferior 274 del quemador (48f) e incluye un cuerpo principal 288 que define una primera cámara de distribución 290 para recibir la mezcla de combustible pulverizado y aire secundario; una segunda cámara de distribución 292 para recibir el flujo de aire primario o gas; y una tercera cámara 294 que rodea una sección de la primera cámara de distribución 290 y una sección de la segunda cámara 292 a través de la cual se introduce agua de refrigeración en la tercera cámara 294 para refrigerar el quemador (48f). Estando la primera cámara 290 definida por una pared semiesférica 296. La pared semiesférica 296 está formada por una parte superior, una primera camisa anular interior 298, que está conectada con el extremo inferior del conducto interior 270 y una camisa anular intermedia 300, que está conectada con el extremo inferior del conducto exterior 268, que definen la cámara secundaria 342, a través de la cual se hace circular el aire primario.

El distribuidor de flujo 286 también incluye un extremo de descarga 302, situado en una posición a 90º respecto a la pared semicilíndrica 296 del cuerpo principal 288, para desviar el flujo de aire primario o gas y la mezcla de aire secundario y combustible pulverizado desde un flujo vertical a un flujo longitudinal. El extremo de descarga 302 incluye un paso 304 (Figuras 10 y 12), que está formado longitudinalmente en el cuerpo principal 286 conectando la primera cámara de distribución 290 con la periferia exterior de dicho cuerpo 286. El paso 304, está formado por una primera sección interior anular 306, a través de la cual fluye la mezcla de combustible y aire secundario. La primera sección anular interior 306 presenta una forma interior troncocónica, con el diámetro menor frente a cada paso. Y una segunda sección anular intermedia 308 que rodea la primera sección anular interior 306 a través de la cual se hace fluir el aire primario o el gas. La primera sección anular 306 y la segunda sección anular intermedia 308 definen una entrada para recibir la boquilla 310 para mezclar al mismo tiempo el aire primario o el gas, así como, la mezcla de aire secundario y coque de petróleo en el interior del horno de fusión de vidrio. Por último, la periferia del cuerpo principal 288 y la segunda sección anular intermedia 308 definen una tercera cámara 294 para la circulación del agua de refrigeración del quemador (48f).

En referencia a la boquilla 310, que incluye un cabezal cilíndrico 312 y un elemento cilíndrico 364 situado en la parte posterior del cabezal 362. El elemento cilíndrico 314 incluye un orificio central 316 y por lo menos una pluralidad de orificios 318, que cruzan transversalmente la periferia del elemento cilíndrico 314. El elemento cilíndrico 314 se introduce en la entrada definida por la primera sección anular 306 y la segunda sección anular intermedia 308, que forman una sección cerrada en la segunda cámara 292. Cuando el elemento cilíndrico 314 se introduce en dicha entrada, la pluralidad de orificios 318 se posicionada de modo que coincide con la segunda cámara 292 para permitir la salida del flujo de aire primario o gas fuera del distribuidor de flujo 286. Un primer rebaje anular 320 se define entre la primera sección anular interior 306 y la sección interior del elemento cilíndrico 314, para desviar el flujo de aire primario o gas hacia la parte frontal del distribuidor de flujo 286.

En una tercera forma de realización del quemador (Figura 11), el distribuidor de flujo 286 se representa con dos extremos de descarga 322, 324, situados a 90º respecto al cuerpo principal 288. Las boquillas 326, 328 se introducen en cada uno de los extremos de descarga 322, 324. La posiciones de los extremos de descarga 322, 324, están separadas entre sí por un ángulo de aproximadamente 10º a aproximadamente 20º respecto al eje longitudinal 330.

En referencia al quemador (48f) representado en las Figuras 8 y 10, el aire primario entra a través del conducto de entrada de aire 282 e introduce un flujo de aire primario o gas en la segunda cámara 284 formada en el espacio definido por el conducto interior 270 y el conducto intermedio 268. A continuación, el flujo de aire primario o gas pasa a través de la segunda cámara de distribución 342 para ser expelido a través de la pluralidad de orificios 318 de las boquillas 310 ó 326 y 328.

Simultáneamente, la mezcla de aire secundario y coque de petróleo pulverizado se introduce en el extremo superior 286 a través del conducto interior 270 y es transportado a la primera cámara de distribución 290 y desde esta sección, la mezcla fluye por el paso 304 del distribuidor de flujo 286. La mezcla es alimentada a través del paso 304 en la dirección axial para ser introducida en la cámara de fusión de vidrio del horno. El aire primario o el gas y la mezcla del aire secundario y el coque de petróleo pulverizado se queman simultáneamente a la salida de la boquilla 310 o de las boquillas 326 y 328.

Continuamente se introduce agua de refrigeración a través de la cámara 276 y de la tercera cámara 294 para refrigerar el quemador.

Según lo expuesto anteriormente, el procedimiento para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio del tipo que incluye una zona de fusión del vidrio revestida de un material refractario y con una pluralidad de quemadores asociados a unos regeneradores herméticos del horno de fusión de vidrio, que actúan como intercambiadores de calor, comprendiendo el procedimiento;

suministrar un combustible pulverizado del tipo que comprende carbón fijo e impurezas de azufre, nitrógeno, vanadio, hierro y níquel o mezclas de los mismos a cada uno de dichos quemadores asociados con los regeneradores herméticos de dicho horno de fusión de vidrio, siendo alimentado dicho combustible pulverizado directamente al horno en una relación de combustible aire del alrededor del 16% de exceso de aire con respecto al aire estequiométrico;

quemar dicho combustible pulverizado en cada uno de dichos quemadores en la zona de fusión de dicho horno de fusión, proporcionando una llama en cada quemador para realizar el proceso de combustión en dicha zona de fusión para fundir el vidrio;

controlar las emisiones de carbón y de impurezas producidas al quemar dicho combustible pulverizado mediante medios de control medioambiental, estando dichos medios de control medioambiental situados en la salida de gas residual de dicho horno de fusión de vidrio, para limpiar los humos y reducir la emisión de impurezas del combustible pulverizado tales como SO_{x}, NO_{x} y otras, estando dicha reducción de emisiones controlada durante y después de la combustión del combustible pulverizado en el horno de fusión de vidrio; y,

conteniendo los efectos de la erosión y de la abrasión del combustible pulverizado en el horno de fusión de vidrio mediante unos medios refractarios, estando dicho horno de fusión de vidrio construido con dichos medios refractarios para controlar dichos efectos erosivos y abrasivos producidos al quemar dicho combustible pulverizado en dicho
horno.

El procedimiento también comprende las etapas siguientes:

alimentar un material combustible pulverizado a una serie de elementos de distribución;

fluidificar el material combustible en una serie de elementos de distribución;

descargar el material combustible pulverizado fluidificado de la serie de elementos de distribución hacia por lo menos un conducto principal;

mezclar el combustible pulverizado fluidificado con por lo menos un primer flujo de aire primario para descargar un flujo constante de combustible pulverizado hacia el conducto principal;

distribuir la mezcla de combustible pulverizado fluidificado y de aire primario en por lo menos dos conductos de distribución, para suministrar la mezcla de aire primario y combustible a cada una de las dos conductos de distribución en ciclos de trabajo alternativos;

suministrar la mezcla de combustible y aire desde cada una de las dos conductos de distribución a una primera serie de quemadores y a una segunda serie de quemadores del horno de fusión, para hacer funcionar dichos primeros y segundos quemadores en ciclos de trabajo alternos entre ciclos de combustión y ciclos de no combustión; y

suministrar simultáneamente un segundo flujo de aire a cada uno de los primeros y segundos quemadores, para mantener un mejor ciclo de combustión en cada uno de dichos quemadores.

La etapa de suministrar un segundo flujo de aire a cada uno de los primeros y segundos quemadores comprende la etapa de proporcionar simultáneamente a cada quemador un flujo interior de combustible pulverizado fluidificado y de aire primario, y un flujo exterior de un segundo flujo de aire.

Control del medio ambiente

Por último, después que se ha realizado la combustión del combustible pulverizado en el horno de fusión de vidrio, un equipo para controlar y reducir la polución del aire y las emisiones de azufre, nitrógeno, vanadio, y compuestos de hierro y níquel a la atmósfera se sitúa al final del túnel 44 y conectado con la chimenea 46 de salida de humos. El sistema de control de la polución según la presente invención está adaptado a la salida de gas residual del horno de fusión de vidrio.

Para el control de las emisiones contaminantes, los precipitadores electrostáticos han resultado ser eficaces en relación a la reducción de dichas partículas. Las pequeñas partículas de los hornos de vidrio no presentan problemas para los precipitadores electrostáticos.

En caso de que sea necesario eliminar SO_{2} además de las partículas, un depurador seco o parcialmente húmedo resulta ser un buen complemento de los precipitadores electrostáticos o de los sistemas de filtros textiles. De hecho, en las condiciones de gases muy ácidos, se necesita un depurador para reducir la concentración de gases corrosivos. En el caso de utilizar un nuevo combustible, se necesitará un depurador para reducir el contenido de SO_{2}. Lo cual no solo sirve para mejorar el sistema de prevención de la corrosión, sino que también disminuye la temperatura de los humos y por consiguiente su volumen.

La depuración en seco (con la inyección de polvo reactivo seco) y la depuración semihúmeda se realiza en una gran cámara de reacción corriente arriba de los precipitadores electrostáticos. Tanto en seco como en húmedo, los materiales de depuración pueden incluir Na_{2}CO_{3}, Ca(OH)_{2}, NaHCO_{3}, o algunos otros. Los materiales resultantes de la reacción son ingredientes básicos del procedimiento de fabricación de vidrio y por consiguiente son en general reciclables hasta un determinado punto. Una regla aproximada es que por cada 1% de azufre en el combustible, se generaran alrededor de 4 libras de SO_{2} por tonelada de vidrio fundido. De modo que, con combustibles de alto contenido de azufre habrá una gran abundancia de residuos secos, por ejemplo de NaSO_{4}. Esta cantidad de residuos variará con el índice de captura de los materiales que se pueden reciclar, pero la cantidad resultará insignificante. En un horno de balsa que funcione con un combustible con un alto contenido de azufre se pueden producir hasta 5 toneladas de residuos al día.

El índice de rendimiento de la depuración puede variar entre el 50% y el 90% utilizando NaHCO_{3} seco o Na_{2}CO_{3} semiseco. La temperatura de control es importante en todas las alternativas de depuradora con unas temperaturas de reacción objetivo de entre 250ºC y 400ºC del material de depuración.

Las depuradoras húmedas pueden presentar con casi una infinidad de formas, tamaños y aplicaciones. Las dos aplicaciones más importantes, en relación a la fabricación de vidrio son aquellas diseñadas para acumular gases (SO_{2}), y aquellas que están diseñadas para capturar partículas.

A partir de lo expuesto anteriormente, se ha descrito un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio y resultará evidente para los expertos en la materia que se pueden realizar otras muchas mejoras y variaciones, que deben considerarse incluidas dentro del alcance determinado por las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Quemador (48f) para quemar un combustible pulverizado (A) para utilizar en un horno de fusión de vidrio, que comprende:

un cuerpo principal (264) que comprende un conducto exterior (266), un conducto intermedio (268), y un conducto interior (270), estando dichos conductos concéntricamente dispuestos entre sí, formando dicho conducto exterior (266) y dicho conducto intermedio (268) una primera cámara (276), incluyendo dicho conducto exterior un conducto de entrada (278) y un conducto de salida (280) para introducir y para hacer circular un líquido de refrigeración en el interior de dicha primera cámara (276) para refrigerar el quemador (48f); incluyendo dicho conducto intermedio un primer conducto de entrada (282) para introducir un primer flujo de aire o gas en la segunda cámara (284), estando definida dicha segunda cámara entre dicho conducto interior (270) y dicho conducto intermedio (268); incluyendo dicho conducto intermedio una segunda entrada para introducir una mezcla de combustible pulverizado y aire a través de dicho conducto interior;

unos medios de distribución (286) conectados en un extremo inferior (274) de dicho cuerpo principal (264), incluyendo dichos medios de distribución una primera cámara de recepción (290), estando conectada dicha primera cámara de recepción a un extremo inferior de dicha segunda entrada de dicho conducto interior (270), para recibir la mezcla de combustible pulverizado y aire; una segunda cámara de recepción (292), estando formada dicha segunda cámara de recepción entre el extremo inferior de dicho conducto interior y dicho conducto intermedio; y una tercera cámara (294) que rodea una sección exterior de los medios de distribución (286) para recibir y para hacer circular un liquido de refrigeración introducido en dicha primera cámara para la refrigeración de dichos medios de distribución, y por lo menos un paso de salida (304) formado desde la primera cámara de recepción (290) hasta el extremo de salida (302) de dichos medios de distribución (286), estando dispuesto dicho paso de salida (304) para transportar la mezcla de combustible pulverizado y aire fuera del extremo de salida de dichos medios de distribución; y,

por lo menos una boquilla de descarga (310) conectada a cada uno de dichos pasos de salida de dichos medios de distribución, incluyendo dicha boquilla de descarga un orificio central (316) para transportar la mezcla de combustible pulverizado y aire, y una segunda pluralidad de orificios (318) dispuestos en coincidencia con la segunda cámara de recepción para proporcionar un movimiento de torbellino al primer flujo de aire o gas, siendo mezclados simultáneamente dicho primer flujo de aire o gas y dicha mezcla de combustible pulverizado y aire para ser quemada en una zona de combustión del horno de fusión de vidrio.

2. Quemador según la reivindicación 1, en el que el paso de salida (304) incluye una primera sección anular interior (306) una segunda sección anular intermedia (308), definiendo dicha primera sección anular interior y dicha segunda sección anular intermedia un acceso par recibir la boquilla de descarga (310).

3. Quemador según la reivindicación 1, en el que la primera sección anular interior (306) incluye un primer rebaje anular (320) para desviar el flujo de aire primario o gas hacia la parte frontal de los medios de distribución.

4. Quemador según la reivindicación 1, en el que el líquido de refrigeración es agua.

5. Quemador según la reivindicación 1, en el que la boquilla de descarga (310) comprende: un cabezal (312); un elemento cilíndrico (314) acoplado en la parte posterior de dicho cabezal, comprendiendo dicho elemento cilíndrico (314) un orificio central (316) que presenta una forma troncocónica, con un diámetro menor en la parte frontal del cabezal; por lo menos una pluralidad de orificios (318) formados en la periferia de dicho elemento cilíndrico, estando formados dichos orificios (318) transversalmente alrededor de la periferia del elemento cilíndrico (314) para proporcionar una comunicación entre la segunda cámara de recepción (292) y el orificio central (316) de dicha boquilla de descarga (310).

6. Quemador según la reivindicación 5, en el que la pluralidad de orificios (318) del elemento cilíndrico (314) está formada de forma perpendicular respecto al elemento cilíndrico (314).

7. Quemador según la reivindicación 5, en el que la pluralidad de orificios (318) del elemento cilíndrico (314) está formada tangencialmente formando un ángulo comprendido entre 0 y 15 grados, para producir un movimiento de torbellino del primer flujo de aire o gas alrededor de la mezcla de combustible pulverizado y aire.

8. Quemador según la reivindicación 1, en el que los medios de distribución (286) están separados entre sí por un ángulo comprendido aproximadamente entre 10º y 20º.

9. Sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado (A) en un horno de fusión de vidrio del tipo que incluye una zona de fusión de vidrio revestida de material refractario y una pluralidad de quemadores (48a-h, 50a-h) según las reivindicaciones 1 a 8 asociados a unos regeneradores herméticos (28, 30) del horno de fusión de vidrio, que actúan como intercambiadores de calor, comprendiendo el sistema:

unos medios para suministrar un combustible pulverizado (A) del tipo formado por carbón e impurezas de azufre, nitrógeno, vanadio, hierro y níquel o mezclas de los mismos por cada uno de los quemadores (48a-h, 50a-h) para quemar dicho combustible pulverizado en la zona de fusión de vidrio de dicho horno de fusión de vidrio, proporcionando una llama por cada quemador para realizar ciclos de vidrio de fusión;

unos medios para controlar las emisiones de carbón y los materiales de impurezas producidos por la combustión de dicho combustible pulverizado, estando dispuestos dichos medios para controlar las emisiones en la salida de gas residual de dicho horno de fusión de vidrio, para limpiar los gases de escape y reducir la emisión de impurezas del combustible pulverizado tales como SO_{x} y NO_{x} y partículas, estando controlada dicha reducción de emisiones durante y después de la combustión del combustible pulverizado realizada en el horno de fusión de vidrio; y

unos medios refractarios (B) para contener los efectos erosivos y abrasivos producidos por la combustión del combustible pulverizado en dicha zona de fusión de vidrio, estando construido dicho horno de fusión de vidrio con dichos medios refractarios para controlar dichos efectos erosivos y abrasivos producidos al quemar dicho combustible pulverizado en dicho horno.

10. Sistema según la reivindicación 9, en el que el horno de fusión de vidrio es del tipo de orificio lateral.

11. Sistema según las reivindicaciones 9 ó 10, en el que dichos quemadores (48a-h, 50a-h) están dispuestos en una pluralidad de orificios laterales (32, 34) asociada a la zona de fusión de vidrio de dicho horno de fusión de vidrio.

12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que los medios refractarios (B) se seleccionan de un material con por lo menos un 98% de óxido de magnesio, reduciendo dicho material la cantidad de óxido de calcio presente en dicho material en las cámaras de regeneración.

13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que los medios refractarios (B) se seleccionan de un material fundido de zirconio-sílice-alúmina, que presenta un comportamiento ácido para reducir los daños producidos en los refractarios por la combustión del combustible pulverizado.

14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que los medios para suministrar el combustible pulverizado comprenden:

unos medios para alimentar el material de combustible pulverizado a los medios de distribución (286);

unos medios para descargar el material de combustible pulverizado desde dichos medios de distribución hacia por lo menos un conducto principal;

unos medios para mezclar el combustible pulverizado con un primer flujo de aire y para descargar un flujo constante de la mezcla de combustible pulverizado y aire primario hacia por lo menos una de dichos conductos principales;

unos medios para suministrar la mezcla de combustible pulverizado y aire desde cada conducto principal a por lo menos un quemador del horno de fusión de vidrio, para hacer funcionar dichos quemadores en un ciclo de funcionamiento alterno entre ciclos de combustión y ciclos de no combustión; y,

unos medios par suministrar un segundo flujo de aire o gas natural por cada uno de dichos quemadores, siendo alimentado dicho segundo flujo simultáneamente con la mezcla de combustible pulverizado y aire a cada quemador para realizar el ciclo de combustión en cada quemador en el horno de fusión de vidrio.

15. Sistema según la reivindicación 14, en el que el sistema para alimentar y quemar el combustible pulverizado por lo menos en un quemador de un horno de fusión de vidrio comprende: unos medios para fluidificar el combustible pulverizado en dichos medios de distribución.

16. Sistema según la reivindicación 14, en el que los medios para suministrar la mezcla de combustible pulverizado y aire desde cada conducto principal comprenden:

unos medios para distribuir la mezcla de combustible pulverizado y aire por lo menos en dos conductos de distribución, para suministrar la mezcla de combustible pulverizado y aire por cada uno de los quemadores del horno de fusión de vidrio en ciclos de funcionamiento alternos.

17. Sistema según la reivindicación 14, en el que los medios para descargar el combustible pulverizado desde los medios de distribución comprenden: unos medios para retornar el exceso de combustible pulverizado hacia dichos medios de distribución.

18. Sistema según la reivindicación 14, en el que los medios para suministrar la mezcla de combustible pulverizado y aire al conducto principal comprende: unos medios para retornar el exceso de mezcla de combustible pulverizado y aire desde el conducto principal hacia dichos medios de distribución.

19. Sistema según la reivindicación 9, en el que los medios para controlar las emisiones comprenden: precipitadores electroestáticos, depuradores secos o parcialmente húmedos, depurando en seco y depurando en semihúmedo o con una combinación de los mismos.

20. Sistema según la reivindicación 9, en el que el sistema comprende asimismo: una segunda serie de quemadores (50a-h), estando dispuesta dicha segunda serie de quemadores en dicha pluralidad de primeros y segundos orificios en dicha zona de fusión de vidrio de dicha cámara de fusión para quemar gas natural en dicha cámara de fusión.

21. Sistema según la reivindicación 9, en el que el sistema también comprende: una tercera serie de quemadores, estando dicha tercera serie de quemadores dispuesta en dicha pluralidad de primeros y segundos orificios en dicha zona de fusión de vidrio de dicha cámara de fusión para quemar gas natural en dicha cámara de fusión.

22. Sistema según la reivindicación 9, en el que el horno de fusión de vidrio es del tipo de orificio lateral, siendo dichos regeneradores (28, 30) un par de regeneradores herméticos dispuestos uno junto a otro, y estando dispuestos los quemadores en cada una de la pluralidad de los primer y segundos orificios asociados a la zona de fusión de vidrio de dicho horno de fusión de vidrio.

23. Procedimiento para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fusión de vidrio del tipo que incluye una zona de fusión del vidrio revestida con un material refractario y una pluralidad de quemadores (48f) según las reivindicaciones 1 a 8 asociada con unos regeneradores herméticos en el horno de fusión de vidrio, que actúan como intercambiadores de calor, comprendiendo el procedimiento;

suministrar un combustible pulverizado del tipo que comprende carbón fijo y materiales de impurezas de azufre, nitrógeno, vanadio, hierro y níquel o mezclas de los mismos a cada uno de dichos quemadores (48f) asociados a los regeneradores herméticos de dicho horno de fusión de vidrio;

quemar dicho combustible pulverizado por cada uno de dichos quemadores (48f) en la zona de fusión de dicho horno de fusión, proporcionando una llama para cada quemador para realizar el proceso de combustión en dicha zona de fusión para fundir el vidrio;

controlar las emisiones de carbón y los materiales de impurezas producidos al quemar dicho combustible pulverizado con unos medios de control medioambiental, estando dispuestos dichos medios de control medioambiental en la salida de gas residual de dicho horno de fusión de vidrio, para limpiar los gases de escape y reducir la emisión de impurezas del combustible pulverizado tales como SO_{x}, NO_{x} y partículas, estando dicha reducción de emisiones controlada durante y después de la combustión del combustible pulverizado en el horno de fusión de vidrio;
y,

contener los efectos de la erosión y de la abrasión del combustible pulverizado en el horno de fusión de vidrio mediante unos medios refractarios, de dicho horno de fusión de vidrio.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que el horno de fusión de vidrio es del tipo de orificio lateral.

25. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que los quemadores están dispuestos en una pluralidad de orificios laterales asociados a la zona de fusión de vidrio de dicho horno de fusión de vidrio.

26. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que el combustible pulverizado es coque de petróleo.

27. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la etapa de suministrar petróleo pulverizado comprende:

alimentar el material combustible pulverizado a unos elementos de distribución;

descargar el material combustible pulverizado desde los medios de distribución hacia por lo menos un conducto principal;

mezclar el combustible pulverizado con por lo menos un primer flujo de aire para producir una mezcla de combustible pulverizado y aire, siendo distribuida dicha mezcla de combustible pulverizado y aire hacia dicho conducto principal;

suministrar la mezcla de combustible pulverizado y aire desde el conducto principal a cada uno de los quemadores del horno de fusión, para hacer funcionar dichos quemadores en ciclos de funcionamiento alternos entre ciclos de combustión y ciclos de no combustión; y,

suministrar simultáneamente un segundo flujo de aire o gas natural junto con la mezcla de combustible pulverizado y aire, a cada uno de dichos quemadores, para realizar el ciclo de combustión en el horno de fusión de vidrio.

28. Procedimiento según la reivindicación 27, en el que la etapa de descarga comprende: retornar hacia atrás el combustible pulverizado que se estaba proporcionando desde el conducto principal hacia los medios de distribución.

29. Procedimiento según la reivindicación 27, en el que la etapa de suministrar la mezcla de combustible pulverizado y aire desde el conducto principal comprende: retornar hacia atrás el exceso de mezcla de combustible pulverizado y aire desde el conducto principal hacia cada uno de los medios de distribución.

30. Procedimiento según la reivindicación 27, en el que la etapa de alimentar el combustible pulverizado comprende: fluidificar el combustible pulverizado antes de distribuir dicho combustible pulverizado hacia el conducto principal.

31. Procedimiento según la reivindicación 27, en el que la etapa de mezclar el combustible pulverizado comprende:

distribuir la mezcla de combustible pulverizado y aire en por lo menos dos conductos de distribución, para suministrar la mezcla de combustible pulverizado y aire por cada uno de los quemadores en ciclos de funcionamiento alternos.

32. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que los medios refractarios se seleccionan de un material con por lo menos el 98% de óxido de magnesio para reducir la cantidad de óxido de calcio presente en dicho material en las cámaras de regeneración.

33. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que los medios refractarios se seleccionan de un material fundido de zirconio-sílice-alúmina, que presenta un comportamiento ácido para reducir los daños en los refractarios producidos por la combustión de un combustible pulverizado en las cámaras de regeneración.

34. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que los medios refractarios se seleccionan de un material que contenga por lo menos 80% de magnesia y aproximadamente 20% de silicatos de zirconio en las cámaras de regeneración.

35. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que la etapa de controlar las emisiones de carbón y materiales de impurezas de azufre, nitrógeno, vanadio, hierro y níquel se realiza en precipitadores electrostáticos, en depuradores secos o parcialmente húmedos, depurando en seco y depurando en semihúmedo o con una combinación de los mismos.

36. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que el procedimiento comprende asimismo: suministrar gas natural a una segunda serie de quemadores, estando dispuesto dicha segunda serie de quemadores en dicha zona de fusión de dicha cámara de fusión.

37. Procedimiento según la reivindicación 23, en el que el procedimiento comprende asimismo: suministrar fuel oil a una tercera serie de quemadores, estando dispuesta dicha tercera serie de quemadores en dicha zona de fusión de vidrio de dicha cámara de fusión.