ES2589310T3 - Intercambiador de calor indirecto y procedimiento de intercambio de calor - Google Patents

Intercambiador de calor indirecto y procedimiento de intercambio de calor Download PDF

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Abstract

Procedimiento de intercambio de calor para precalentar un gas de combustión que alimenta un horno de combustión de emite humos calientes, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de precalentamiento del gas de combustión por intercambio térmico con los humos calientes, por medio de una atmósfera de gas inerte, comprendiendo dicho procedimiento el empleo de un intercambiador de calor que comprende una zona de intercambio de calor (2) provista de un medio de paso de los humos calientes salidos de un quemador del horno, siendo atravesada dicha zona por al menos un medio (1a) para transportar un gas de combustión a calentar desde una fuente de gas de combustión, a través de la zona de intercambio de calor y hasta un quemador del horno, estando provisto dicho medio (1a) de una pared (1b) concebida para permitir el calentamiento del gas de combustión por transferencia de energía térmica, estando dispuesto dicho medio (1a) para transportar el gas de combustión en la zona de intercambio de calor en un medio (3a) que contiene el gas inerte y provisto de una pared (3b) concebida para permitir el calentamiento del gas inerte por transferencia de la energía térmica de dichos humos calientes, de manera que en el intercambiador de calor (2), el intercambio térmico entre los humos calientes y el gas de combustión se hace de manera indirecta a través de la pared (1b) del medio (1a) para transportar el gas de combustión y a través de una atmósfera del gas inerte.

Description

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DESCRIPCION
Intercambiador de calor indirecto y procedimiento de intercambio de calor
El invento se refiere a cualquier industria en la que se utilice un horno que genere humos calientes, horno en el que se desea utilizar la energfa termica de los humos calientes para precalentar reactivos que alimentan el horno, y mejorar as^ el rendimiento termico del horno. Puede tratarse en particular de la industria del vidrio, y en particular de la industria del vidrio plano.
Se conocen esencialmente dos modos de calentamiento de gas a partir de los humos calientes.
Se conocen en primer lugar dispositivos que comprenden un intercambiador de calor que permite un calentamiento directo, eventualmente a traves de una pared, del gas de combustion por los humos calientes generados por el horno. Los documentos EP 950 031 y US 5.807.418 describen tales dispositivos. Esta solucion, aunque de un coste razonable ya que no incluye mas que un solo intercambiador de calor, no parece sin embargo aportar un nivel de seguridad fiable o en cualquier caso suficiente. En efecto, los humos contienen a menudo sustancias sin quemar, ya sea por que el procedimiento necesita una atmosfera reductora, ya sea a causa de un mal funcionamiento del quemador. En el curso del tiempo, el material del intercambiador de calor puede ser danado, en particular por corrosion, por el hecho del contacto con los humos calientes. Partes del intercambiador defectuosas pueden entonces permitir el encuentro del gas de combustion, que es por hipotesis oxfgeno, caliente con estas sustancias sin quemar y asf generar una fuente de incendio cuyas consecuencias senan desastrosas.
Por otra parte, se conocen igualmente dispositivos que comprenden un intercambio de calor en dos etapas, gracias a dos intercambiadores de calor distintos. El primer intercambiador de calor sirve para calentar un fluido intermedio, en particular aire, a partir de los humos calientes y el segundo intercambiador de calor sirve para calentar el gas de combustion, en particular el oxfgeno, a partir del fluido intermedio precedentemente calentado por el primer intercambiador de calor. Los documentos US 6.071.116 y US 6.250.916, patentes del titular de la presente solicitud de patente, describen tales dispositivos. Esta solucion permite una mayor seguridad que la primera descrita anteriormente pues el contenido en oxfgeno del fluido intermedio no es suficiente para inflamar las sustancias sin quemar de los humos. Por otra parte, una perforacion en las paredes del intercambiador de gas de combustion/fluido intermedio no tendra ningun efecto cuando dicho gas es oxfgeno y el fluido intermedio es aire pues se trata del encuentro de dos comburentes. Por el contrario, esta solucion no esta adaptada para el calentamiento del gas natural como gas de combustion pues un fallo del intercambiador de calor de fluido intermedio/gas permitina la mezcla de gas natural con el aire caliente (fluido intermedio) y generana una explosion. Otra desventaja de esta solucion es su elevado costo, ya que necesita dos intercambiadores de calor distintos unidos por un circuito.
Subsiste por tanto una necesidad para un dispositivo de intercambio de calor mejorado, tal como se ha descrito en la reivindicacion 11 y un procedimiento de intercambio de calor, tal como se ha descrito en la reivindicacion 1, que permita evitar los inconvenientes de los dispositivos conocidos.
El invento tiene pues por objeto un intercambiador de calor para horno de combustion, comprendiendo dicho intercambiador una zona de intercambio de calor provista de un medio de paso de humos calientes procedentes de un quemador del horno, siendo atravesada dicha zona por al menos un medio para transportar un gas de combustion a calentar desde una fuente de gas de combustion, a traves de la zona de intercambio de calor y hasta un quemador del horno, estando provisto dicho medio de una pared concebida para permitir el calentamiento del gas de combustion por transferencia de energfa termica, estando dispuesto dicho medio para transportar el gas de combustion en la zona de intercambio de calor en un medio susceptible de contener un gas inerte y provisto de una pared concebida para permitir el calentamiento del gas inerte por transferencia de la energfa termica de dichos humos calientes.
En un intercambiador de calor segun el invento, la transferencia termica o intercambio de calor entre los humos calientes y el gas de combustion se hace de manera indirecta: a traves de una pared (la del medio para transportar un gas de combustion) y a traves de una atmosfera de gas inerte.
Por gas de combustion, se entiende cualquier gas habitualmente utilizado en un intercambiador de calor, y en particular un comburente tal como oxfgeno, aire, aire enriquecido en oxfgeno, o un combustible, tal como gas natural.
Por gas inerte, se entiende cualquier gas inerte frente a la combustion, es decir todos los gases no combustibles salvo el oxfgeno. Se citara en particular el argon, el helio, el neon, el kripton, el nitrogeno o una de sus mezclas. Dicho gas inerte es de preferencia estatico. En un modo de realizacion, el gas inerte no es estatico, es decir que hay un flujo de gas inerte en el medio que contiene el gas inerte, pero ello implica un circuito de alimentacion separado y por tanto un dispositivo mas complejo.
El medio de paso de humos calientes procedentes de un quemador del horno puede ser cualquier medio habitualmente conocido y utilizado por un experto en la tecnica en un intercambiador de calor usual, en particular los humos pueden ser canalizados a contracorriente del gas de combustion o perpendicularmente a la direccion del gas de combustion.
El medio para transportar el gas de combustion puede ser cualquier medio apropiado conocido por el experto en la tecnica y que permite el transporte de gas de combustion desde una fuente de gas de combustion, a traves de la zona de
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intercambio de calor de manera, y hacia un quemador del horno de combustion. Puede tratarse por ejemplo de al menos un tubo o conducto; recto o no. La seccion recta de dicho medio puede ser cualquiera, regular o no, por ejemplo perfecta o sensiblemente circular, u ovalada o en elipse o rectangular o rectangular con los angulos redondeados o cualquier forma intermedia, y sera de preferencia perfecta o sensiblemente circular. Cualquier medio para transportar un gas de combustion utilizado en un intercambiador de calor de la tecnica anterior puede ser utilizado.
La pared del medio para transportar el gas de combustion es principalmente de un material apropiado para resistir a una atmosfera de gas de combustion caliente, y apropiado para permitir un intercambio de calor entre el gas de combustion y el gas inerte, que a su vez ha sido calentado por los humos calientes que atraviesan la zona de intercambio de calor. El material principalmente utilizado sera por tanto de preferencia resistente a la oxidacion en una atmosfera con oxfgeno caliente, cuando el gas de combustion es un comburente que contiene oxfgeno. Los materiales susceptibles de ser utilizados desarrollan de preferencia en el oxfgeno caliente una capa protectora de oxido metalico (fenomeno de pasivado). Los tipos de materiales que pueden ser utilizados solo en particular las aleaciones de hierro -mquel, y en particular la aleacion Fe-20Cr-30Ni. Para ciertas aplicaciones, se desea que el material utilizado no contenga mquel en cuyo caso se pueden utilizar materiales tales como la aleacion Fe-21Cr-5Al, menos disponible y mas cara. De una manera general, al no estar la pared en contacto directo con los humos calientes, las restricciones en terminos de eleccion de material son menores que en los intercambiadores de calor de la tecnica anterior, en que las restricciones estan ligadas no solamente al contacto con el gas de combustion caliente sino igualmente al contacto con los humos calientes.
A tftulo de ejemplo, la temperatura de los humos util puede variar de 500 °C a 1600 °C, mientras que la temperatura de las paredes en contacto con los humos calientes puede variar de 300 °C a 1300 °C y la de las paredes en contacto con el gas de combustion a calentar puede variar de 300 °C a 1000 °C; la temperatura del gas inerte puede variar de 300 °C a 1000 °C y la del gas de combustion de 300 °C a 1000 °C.
El medio susceptible de contener un gas inerte puede ser cualquier medio apropiado susceptible de contener un gas inerte, estatico o no, y en el que puede estar dispuesto al menos un medio para transportar un gas de combustion. Puede tratarse por ejemplo de al menos un tubo o conducto, recto o no. La seccion recta de dicho medio puede ser cualquiera, regular o no, por ejemplo perfecta o sensiblemente circular, u ovalada o en elipse o rectangular o rectangular con angulos redondeados o cualquier forma intermedia. La seccion recta de dicho medio susceptible de contener un gas inerte sera superior en dimensiones pero de preferencia similar o identica en forma a la seccion recta del medio para transportar el gas de combustion, en particular cuando un solo medio para transportar un gas de combustion esta dispuesto en el medio susceptible de contener un gas inerte.
El experto en la tecnica comprendera que el espesor, regular o no, de la atmosfera de gas inerte en la que esta dispuesto el medio para transportar un gas de combustion, no debe ser demasiado importante, de manera que la transferencia de energfa termica pueda producirse desde los humos calientes a traves del gas inerte y hasta el gas de combustion, y sabra determinar el espesor maximo apropiado.
La transferencia termica entre los humos calientes y el gas de combustion a traves del gas inerte es tambien funcion de la presion del gas inerte, pues a alta presion la masa volumetrica del gas inerte aumenta y por tanto el mdice de transferencia termica aumenta, el intercambiador de calor es por tanto a priori mas eficaz.
En un primer modo de realizacion particular, el medio para transportar el gas de combustion y el medio susceptible de contener el gas inerte son tubos rectos de seccion recta perfecta o sensiblemente circular. No hay normalmente contacto directo entre el gas de combustion y la pared del medio susceptible de contener el gas inerte. Dicha pared no sufre por tanto las mismas restricciones que la del medio para transportar el gas de combustion, la probabilidad de corrosion o/y de oxidacion es mucho menor. La gama de materiales utilizables es por tanto mas amplia que la de los materiales utilizables para la pared del medio para transportar un gas de combustion.
En un segundo modo de realizacion particular, el medio para transportar el gas de combustion y el medio susceptible de contener el gas inerte son tubos rectos de seccion recta perfecta o sensiblemente circular y, ademas, estos tubos estan unidos entre sf por puentes metalicos que se extienden desde la pared interna del tubo exterior a la pared externa del tubo interior. Este segundo modo de realizacion presenta la ventaja de permitir una transferencia termica por radiacion por el hecho de la conduccion a traves de estos puentes metalicos. Presenta tambien la ventaja de reforzar las propiedades mecanicas del intercambiador.
En un modo de realizacion, el medio para transportar un gas de combustion esta dispuesto en un medio susceptible de contener un gas inerte unicamente en la zona de intercambio de calor. En otro modo de realizacion, esta dispuesto en un medio susceptible de contener un gas inerte en la zona de intercambio de calor asf como en una o varias zonas que preceden y/o que siguen a esta zona de intercambio de calor en el sentido de transporte de gas de combustion en el medio para transportar el gas de combustion, siendo dicho sentido de transporte desde la entrada de gas de combustion en dicho medio a la salida del gas de combustion de dicho medio.
Un intercambiador de calor segun el invento puede comprender un unico medio para transportar un gas de combustion, dispuesto en un unico medio susceptible de contener un gas inerte. En este modo de realizacion, cada conjunto de medio para transportar un gas de combustion / medio susceptible de contener un gas inerte puede ser insertado y
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retirado individualmente en caso de deterioro.
Un intercambiador de calor segun el invento puede tambien comprender varios medios para transportar un gas de combustion - por ejemplo una decena de dichos medios - estando dispuesto cada uno de dichos medios en un medio susceptible de contener un gas inerte. En este modo de realizacion, cada conjunto de medio para transportar un gas de combustion / medio susceptible de contener un gas inerte puede igualmente ser insertado y retirado individualmente en caso de deterioro. En este modo de realizacion, los medios susceptibles de contener un gas inerte pueden de manera opcional estan unidos entre sf en la zona de intercambio de calor por conductos apropiados, en cuyo caso sera preciso en caso de deterioro cambiar todos los conjuntos de medio para transportar un gas de combustion / medio susceptible de contener un gas inerte.
Un intercambiador de calor segun el invento puede aun comprender varios medios para transportar un gas de combustion dispuestos en un unico medio susceptible de contener un gas inerte. En este modo de realizacion, el conjunto de medios para transportar un gas de combustion / medio susceptible de contener un gas inerte debera ser insertado y retirado en caso de deterioro.
De preferencia, cuando un intercambiador de calor segun el invento comprende varios medios para transportar unidad de combustion, se evitara disponer en el mismo intercambiador de calor un medio para transportar un comburente y un medio para transportar un combustible, y se dispondran en vez de ello en el mismo intercambiador de calor medios para transportar un gas de combustion del mismo tipo (comburente o combustible).
La zona de intercambio de calor del intercambiador de calor segun el invento es apta para ser atravesada por humos calientes procedentes de un quemador del horno. En la practica, los humos calientes salen del quemador y son recuperados en una tuberfa, que los lleva hasta el intercambiador de calor de manera que lo atraviesen de la manera deseada. El sentido de paso de los humos calientes puede ser cualquiera, por ejemplo de abajo hacia arriba, o a contracorriente con relacion al sentido de transporte del gas de combustion, como es conocido por el experto en la tecnica.
El intercambiador de calor indirecto segun el invento presenta varias ventajas por el hecho de la presencia de una zona de gas inerte.
El intercambiador de calor indirecto segun el invento permite agrandar la gama de materiales utilizables. En efecto, durante la puesta en marcha del intercambiador de calor, el medio susceptible de contener un gas inerte sufre una variacion brusca e importante de temperatura, por ejemplo del orden de 1300 °C (temperatura de la pared que puede ser alcanzada despues de contacto con los humos calientes), pero no existen riesgos de corrosion o de oxidacion de su pared pues no hay contacto directo entre el gas de combustion (que puede ser oxfgeno o contener oxfgeno) y la pared de dicho medio susceptible de contener el gas inerte. Por el contrario, el medio para transportar el gas de combustion es mas sensible a las variaciones bruscas de temperatura pues aceleran la corrosion y la oxidacion; por el contrario, sufre una variacion de temperatura menos rapida pues la transferencia termica se efectua a traves del gas inerte que funciona como un tampon.
Por otra parte, durante el funcionamiento de un intercambiador de calor, la temperatura de los humos calientes puede variar de manera puntual. En un intercambiador de calor de la tecnica anterior, ello entrana variaciones de temperatura del gas de combustion que es calentado, variaciones que deben ser tenidas en cuenta en la regulacion de la combustion. En el caso de un intercambiador de calor segun el invento, la inercia termica del gas inerte disminuye la amplitud de estas variaciones.
Ademas, la presencia de dichas zonas de gas inerte tiene consecuencias ventajosas en terminos de seguridad. En efecto, en caso de perforacion de pared o de inflamacion del medio para transportar el gas de combustion, la mezcla del gas de combustion con los humos calientes es impedida por el gas inerte. Ademas, el gas inerte puede ser absorbido por efecto Venturi en dicho medio para transportar el gas de combustion, y la disminucion de la pureza del gas de combustion a menudo oxidante permite reducir la probabilidad de propagacion de la combustion.
En un modo de realizacion, el intercambiador de calor segun el invento esta equipado de un medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor, que permite detectar fallos.
En particular, en medio susceptible de contener un gas inerte puede estar unido a un detector de variacion de presion. Si el detector de variacion de presion detecta una bajada de presion, ello es identificado como una fuga de gas inerte debida a una perforacion de una pared. Una alarma de prevencion puede entonces ser disparada y un sistema de desviacion puede estar previsto para continuar la alimentacion del quemador de gas de combustion al mismo tiempo que detiene el paso de los humos calientes en el intercambiador de calor deteriorado que puede ser reparado.
El medio susceptible de contener un gas inerte puede igualmente estar unido a un medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor que mide en todo momento la temperatura y la presion del gas inerte. Esta doble proteccion permite afinar el control. En efecto, la temperatura del gas inerte vana enormemente durante la puesta en servicio (por ejemplo del orden de 30 °C a aproximadamente 1000 °C), salvo si es previamente calentado, y esta variacion de temperatura entrana una variacion de presion a volumen constante. En un sistema que no controla mas que la presion, la variacion de presion durante la puesta en servicio va a generar alarmas con falsos positivos. Por el contrario, en un
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sistema que controla la temperature y la presion, el control puede ser mas preciso y puede estar prevista una alarma, es decir el signo de una fuga de gas inerte, en los casos siguientes: (1) la presion medida disminuye y la temperatura medida permanece constante, o (2) la presion medida disminuye y la temperatura medida aumenta. Un sistema de derivacion puede estar previsto para continuar la alimentacion del quemador de gas de combustion al tiempo que detiene el paso de los humos calientes en el intercambiador de calor deteriorado que puede ser reparado.
La bajada de presion, detectada por un detector de presion o un detector de presion y de temperatura, puede revelar una fuga de gas inerte debida a una perforacion en la pared del medio para transportar un gas de combustion y/o de la pared del medio susceptible de contener un gas inerte, incluso si estas paredes no estan sometidas a las mismas restricciones.
En el caso de un intercambiador de calor que comprende un medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor, es preferible que exista una diferencia de presion AP entre la presion estatica del gas de combustion Pgc estatica y la presion estatica del gas inerte Pgi estatica, pudiendo esta diferencia de presion ser positiva o negativa. De preferencia, la diferencia de presion sera positiva, es decir que la presion estatica del gas inerte sera superior a la presion estatica del gas de combustion. Una diferencia de presion superior al ruido de fondo del aparato, es decir a las variaciones normales, sera preferida de manera que limite las alarmas de falsos positivos. El experto en la tecnica podra establecer caso por caso el ruido de un dispositivo, despues de la medicion de la variacion de presion del dispositivo.
De una manera general, haya o no una diferencia de presion AP, la transferencia termica entre los humos calientes y el gas de combustion a traves del gas inerte es tambien funcion de la presion del gas inerte, pues a alta presion la masa volumetrica del gas inerte aumenta y por tanto el mdice de transferencia termica aumenta, el intercambiador de calor es por tanto a priori mas eficaz.
Por otra parte, una diferencia de presion positiva es decir Pgi estatica > Pgc estatica, favorece la fuga de gas inerte en el medio para transportar un gas de combustion, y favorece por tanto el efecto Venturi, en caso de perforacion de pared o de inflamacion del medio para transportar el gas de combustion, y favorece en particular la detencion de la inflamacion por el hecho del flujo de gas inerte. De una manera general, es facil para el experto en la tecnica determinar la presion de gas inerte apropiada: conociendo el caudal de entrada y el diametro del medio para transportar el gas de combustion, se puede deducir de ellos la presion estatica, por consiguiente fijar la presion de gas inerte deseada para obtener o no una diferencia de presion, positiva o no. A tftulo indicativo, se puede dimensionar el intercambiador, y mas especfficamente la presion de gas inerte, de manera que en caso de comienzo de combustion (durante una fuga), el caudal de gas inerte aspirado por efecto Venturi en el medio para transportar un gas de combustion sea superior, de preferencia aproximadamente dos veces superior, de preferencia aun aproximadamente cuatro veces superior, al caudal del gas de combustion. Cuando el gas de combustion es oxfgeno, y el caudal de gas inerte es aproximadamente cuatro veces superior al del oxfgeno, el porcentaje de oxfgeno en la mezcla formada como consecuencia de la aspiracion por efecto Venturi es entonces equivalente al porcentaje de oxfgeno en el aire. Este calculo puede hacerse sobre la base de una estimacion del tamano de la perforacion en el medio susceptible de contener el gas de combustion. Ademas, dado que el caudal de gas de combustion puede ser variable, el calculo es preferiblemente realizado sobre la base del caudal maximo (y por tanto de la presion correspondiente) de gas de combustion que puede ser aplicada en el intercambiador. Si el tamano de la perforacion en el medio susceptible de contener el gas de combustion es inferior al tamano previsto para el calculo del dimensionamiento, y por consiguiente la presion de gas inerte aplicada no permite detener la combustion del material, la presencia de un detector de variacion de presion del gas inerte permite detener la alimentacion de gas de combustion y asegurar rapidamente la combustion del material.
El invento tiene igualmente por objeto un horno de combustion que comprende al menos un intercambiador de calor segun el invento. De preferencia, comprendera varios intercambiadores de calor segun el invento, pudiendo alimentar uno o varios el horno de combustible y/o pudiendo alimentar uno o varios el horno de comburente.
El invento tiene igualmente por objeto un procedimiento de intercambio de calor para precalentar un gas de combustion que alimenta un horno de combustion que emite humos calientes, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de precalentamiento del gas de combustion por intercambio termico con los humos calientes, por medio de una atmosfera de gas inerte. El procedimiento segun el invento puede comprender la puesta en practica de un intercambiador de calor segun el invento.
El intercambiador de calor indirecto segun el invento sera descrito con mas detalle en union con las figuras, que estan dadas a tftulo ilustrativo unicamente, y en las que:
La fig. 1 representa un modo de realizacion de un intercambiador de calor indirecto segun el invento.
La fig. 2 ilustra las presiones de gas inerte y de gas de combustion en un intercambiador de calor segun el invento.
La fig. 3 representa un intercambiador de calor indirecto segun el invento en el seno de un sistema de alimentacion de un horno de combustion.
La fig. 4 ilustra un tipo particular de intercambiador de calor segun el invento.
La fig. 1 representa un intercambiador de calor indirecto (4) segun el invento que comprende una zona de intercambio de calor (2), atravesada por humos calientes, y que comprende un medio (1a) para transportar un gas de combustion en el
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sentido indicado por las flechas, estando provisto dicho medio de una pared (1b), dispuesta en un medio (3a) susceptible de contener un gas inerte provisto de una pared (3b). En este modo de realizacion, el medio (1a) para transportar un gas de combustion esta dispuesto en el medio (3a) susceptible de contener un gas inerte en la zona de intercambio de calor (2) y en las zonas que preceden y que siguen a esta zona de intercambio de calor en el sentido de transporte del gas de combustion en el medio para transportar el gas de combustion.
El medio de control de funcionamiento del intercambiador de calor (5), que es opcional, esta aqu representado unido al medio susceptible de contener un gas inerte. Las grandes flechas verticales indican el sentido de paso de los humos calientes, a una y otra parte de los medios (1a) y (3a), que en este modo de realizacion es perpendicular a la direccion del gas de combustion.
La fig. 2 ilustra las presiones de gas inerte Pgi y de gas de combustion Pgc, estatica Pgc s o dinamica Pgc d, en un intercambiador de calor segun el invento. Se refiere que Pgi estatica sea superior a Pgc estatica, de manera que cree una diferencia de presion AP = Pgi estatica - Pgc estatica positiva.
La fig. 3 representa el esquema del conjunto de un dispositivo de alimentacion de un horno de combustion y mas espedficamente de un quemador (B) de dicho horno. El dispositivo comprende un intercambiador de calor segun el invento. El intercambiador de calor esta unido a una fuente de gas de combustion (6), a una fuente de gas inerte (7) y a una fuente de humos calientes (8). El intercambiador de calor comprende una zona de intercambio de calor (2), atravesada por humos calientes (sentido de paso no representado). Comprende igualmente un medio (1a) de transporte de un gas de combustion GC provisto de una pared (1b), que alimenta un quemador (B), estando dispuesto dicho medio (1a) en un medio (3a) susceptible de contener un gas inerte GI provisto de una pared (3b). En este modo de realizacion, el medio (1a) para transportar un gas de combustion GC esta dispuesto en el medio (3a) susceptible de contener un gas inerte GI en la zona de intercambio de calor (2) y en las zonas precedente y siguiente a esta zona de intercambio de calor en el sentido de transporte del gas de combustion en el medio para transportar el gas de combustion. Tres valvulas V1, V23 y V3 estan presentes para controlar las alimentaciones de gas de combustion (valvula V1), gas inerte (valvula V2) y humos calientes (valvula V3), respectivamente. El intercambiador de calor representado comprende un medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor unido al medio susceptible de contener un gas inerte, asf como a las valvulas. Este medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor comprende un detector de temperatura Tgi y un detector de presion PSL que permite la medicion de la temperatura y de la presion de gas inerte.
Una perforacion es detectada por el medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor si el detector Tgi mide una bajada de presion y una temperatura constante, o si el detector Tgi mide una bajada de presion y un aumento de temperatura. La valvula V1 esta modificada para que el gas de combustion evite el intercambiador de calor danado gracias a una derivacion, la valvula V3 esta modificada para detener el paso de los humos en el intercambiador danado, una alarma de prevencion es disparada, y es posible reemplazar los componentes danados. Las fuentes de gas de combustion (6), gas inerte (7) y humos calientes (8) pueden entonces eventualmente alimentar o continuar alimentando otros quemadores B', B'', etc.
La fig. 4 representa el esquema de un intercambiador de calor segun el invento constituido por dos tubos rectos de seccion recta cuyas paredes (1b) y (3b) estan unidas entre sf por puentes metalicos (9) que se extienden de la pared interna del tubo exterior a la pared externa del tubo interior.

Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de intercambio de calor para precalentar un gas de combustion que alimenta un horno de combustion de emite humos calientes, comprendiendo dicho procedimiento una etapa de precalentamiento del gas de combustion por intercambio termico con los humos calientes, por medio de una atmosfera de gas inerte, comprendiendo dicho procedimiento el empleo de un intercambiador de calor que comprende una zona de intercambio de calor (2) provista de un medio de paso de los humos calientes salidos de un quemador del horno, siendo atravesada dicha zona por al menos un medio (1a) para transportar un gas de combustion a calentar desde una fuente de gas de combustion, a traves de la zona de intercambio de calor y hasta un quemador del horno, estando provisto dicho medio (1a) de una pared (1b) concebida para permitir el calentamiento del gas de combustion por transferencia de energfa termica, estando dispuesto dicho medio (1a) para transportar el gas de combustion en la zona de intercambio de calor en un medio (3a) que contiene el gas inerte y provisto de una pared (3b) concebida para permitir el calentamiento del gas inerte por transferencia de la energfa termica de dichos humos calientes, de manera que en el intercambiador de calor (2), el intercambio termico entre los humos calientes y el gas de combustion se hace de manera indirecta a traves de la pared (1b) del medio (1a) para transportar el gas de combustion y a traves de una atmosfera del gas inerte.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 caracterizado por que el gas inerte es estatico.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el medio (1a) para transportar un gas de combustion es un tubo o un conducto, en particular de seccion recta perfecta o sensiblemente circular.
  4. 4. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el medio (3a) que contiene el gas inerte es un tubo o un conducto, en particular de seccion recta perfecta o sensiblemente circular.
  5. 5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el medio (1a) para transportar un gas de combustion esta dispuesto en el medio (3a) que contiene el gas inerte en la zona de intercambio de calor (2) y en una o varias zonas que preceden y/o que siguen a esta zona de intercambio de calor en el sentido de transporte del gas de combustion en el medio para transportar el gas de combustion.
  6. 6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el intercambiador de calor comprende varios medios (1a) para transportar un gas de combustion.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que el intercambiador de calor comprende varios medios (3a) que contienen el gas inerte, y por que cada uno de los medios (1a) para transportar el gas de combustion esta dispuesto en uno de los medios (3a) que contienen el gas inerte, estando dichos medios que contienen el gas inerte opcionalmente unidos entre sf por conductos en la zona de intercambio de calor.
  8. 8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el funcionamiento del intercambiador de calor es controlado por un medio de control, en particular un medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor unido al medio que contiene gas inerte.
  9. 9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que el medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor detecta las variaciones de presion o las variaciones de presion y de temperatura.
  10. 10. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que presenta una diferencia de presion, en particular positiva, entre la presion estatica del gas de combustion y la presion estatica del gas inerte.
  11. 11. Horno de combustion que comprende al menos un quemador y al menos un intercambiador de calor que comprende una zona de intercambio de calor (2) provista de un medio de paso de humos calientes procedentes de un quemador del horno, siendo atravesada dicha zona por al menos un medio (1a) para transportar un gas de combustion a calentar desde una fuente de gas de combustion, a traves de la zona de intercambio de calor y hasta un quemador del horno, estando provisto dicho medio (1a) de una pared (1b) concebida para permitir el calentamiento del gas de combustion por transferencia de energfa termica, estando dispuesto dicho medio (1a) para transportar el gas de combustion en la zona de intercambio de calor en un medio (3a) susceptible de contiene un gas inerte y provisto de una pared (3b) concebida para permitir el calentamiento del gas inerte por transferencia de la energfa termica de dichos humos calientes, de manera que en el intercambiador de calor, el intercambio termico entre los humos calientes y el gas de combustion se hace de manera indirecta a traves de la pared (1b) del medio (1a) para transportar el gas de combustion y a traves de una atmosfera del gas inerte.
  12. 12. Horno segun la reivindicacion 11, caracterizado por que el intercambiador de calor comprende varios medios (1a) para transportar un gas de combustion.
  13. 13. Horno segun la reivindicacion 12, caracterizado por que el intercambiador de calor comprende varios medios (3a) susceptibles de contener un gas inerte, y por que cada uno de los medios (1a) para transportar un gas de combustion esta dispuesto en uno de los medios (3a) susceptibles de contener un gas inerte, estando dichos medios susceptibles de contener un gas inerte opcionalmente unidos entre sf por conductos en la zona de intercambio de calor.
  14. 14. Horno segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13 caracterizado por que el intercambiador de calor
    comprende un medio de control de funcionamiento del intercambiador de calor (5), en particular un medio de control del funcionamiento del intercambiador de calor unido al medio susceptible de contener un gas inerte.
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