WO2002076580A2 - Metodo y sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fundicion de vidrio y, quemador para uso con el mismo - Google Patents
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Classifications
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
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-
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/99004—Combustion process using petroleum coke or any other fuel with a very low content in volatile matters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
Definitions
- the present invention relates to a method and system for
- the glass smelting process has been carried out with different
- One type of glass melting furnace is
- ovens have several burners placed on the side parts of the
- ovens whose unit, as a whole, is similar to a closed box in
- regenerator arranged on each side of the oven.
- It has a lower chamber, a refractory structure above the chamber
- the burners are arranged to burn
- fuel such as natural gas, liquid oil, fuel oil or other
- fuel for example, natural gas
- each regenerator is to store the heat of
- the fuel is fed to operate the glass smelting furnace.
- the present invention is
- Soda while petroleum coke for example, is a solid.
- Petroleum coke is produced in three types of processes
- distillation are placed in drums and are heated above 900 ° to
- Drums is a hard rock made of about 90% coal and the rest
- a typical composition of petroleum coke is given by the following:
- said rotary kiln is formed a layer of molten cement that prevents the
- cement absorbs combustion gases, avoiding erosive effects
- vanadium pentoxide has a
- Vanadium is one of the metals that represent a source of damage to
- the dicalcium silicate continues the damage until it forms a phase of
- foundry compositions such as alumina-zirconia-silica (AZS), alumina
- alpha-beta, alpha alumina, beta alumina which are commonly used in
- vanadium individually or in combination of sodium oxide or oxide of
- Vanadium pentoxide the action of vanadium pentoxide with sodium oxide
- Vanadium pentoxide can act as a mineralizer during
- vanadium and calcium or sodium oxides especially the first.
- Basic refractories can be converted into sulfate, as long as
- the petroleum coke is processed to
- Desulfurized coke is adaptable for use in
- August 15, 1989 is related to a process to remove sulfur from
- This patent describes a new process to remove the sulfur content
- Waste gases are initially cleaned in a washer and
- absorbs sulfur is constituted in part of the spongy iron that
- coke particles are obtained by using coke particles as a
- Greenwait on November 9, 1993 is related to, a method for
- Ferrous material in the smelter-gasifier through input means By reacting petroleum coke, oxygen material particles
- the smelting furnace contributes over 99% of pollutants
- smelting furnaces consist mainly of flue gases
- the emission of S02 is a function of the sulfide that
- oven heating for example, after it reaches its level of
- transverse gas vapor in which a minimum of two movable layers are
- NOx removal takes place in the second or in any moveable layer
- waste gas from the oven includes, pass the waste gas to
- pneumatic power supply to periodically feed ashes
- the ignition energy is supplied to a mixture of air
- pulverized fuel like coal coke oil.
- This burned has an ignition chamber with a
- the ignition chamber said portion being partially or totally mixed with
- solid fuel such as coal or other fossil fuel and, for the
- 29 of 1986 is related to a method of burning coke of
- Petroleum coke powder is supplied to
- petroleum coke may contain
- This solid fuel like
- the invention also considered an emission control system,
- the present invention consists in the design of several essential elements
- side port a pulverized fuel of the type composed of coal, sulfur,
- said glass smelting furnace including means
- the raw material that forms the refractory reduce the amount of oxide
- the base refractory of 98% magnesium oxide or more is
- zircon-silica-alumina moldable which also have a
- invention is to provide a method and system for feeding and burning a
- a further objective of the present invention is to provide a method and
- a further objective of the present invention is to provide a method and
- a further objective of the present invention is to provide a method and
- Another objective of the present invention is to provide a method and a
- a series of burners can be
- Another objective of the present invention is to provide a method and a
- Figure 1 is a block diagram of one embodiment of the present.
- invention mainly comprising: a system for feeding and
- FIG. 1 illustrates another block diagram of the first mode of
- Figure 3 is a plan view of a glass melting furnace of the
- Figure 4 is a schematic longitudinal view of the oven illustrated in
- Figure 5 is a schematic view of the system for feeding
- Figure 6 is a side view of the system for feeding and burning a
- Figure 7 is a detailed view of an arrangement of a burner for
- Figure 8 is a side view, which was taken from Figure 7, in a
- Figure 9 is a front view, which was taken from Figure 8.
- Figure 10 is a detailed view of a vertical section of the burner
- Figure 11 is a plan view, which was taken from the line "A-A"
- Figure 12 is another plan view, showing the burner in a
- present invention mainly comprising: a system for feeding
- refractories being selected from a material with at least 98% oxide
- refractory materials that can be used are those selected from
- an environmental control system C is required to control the air pollution at the outlet of the waste gases after the
- pulverized fuel for feeding and burning a pulverized fuel (A) comprising
- (D) can be fed by a system to feed and handle coke from
- Figures 3 and 4 are showing schematic views of a smelting furnace
- the front end 18 of the refining chamber 12 comprises a series
- the rear end 22 of the casting chamber 10 including a feeding area 24 through which the materials
- a pair of 2830 regenerators is provided on each side of the foundry 10.
- Regenerators 28 and 30 are provided with burn ports 32, 34,
- regenerators 28, 30 are supplied with a gas regeneration chamber 36
- burners 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g and 50h are well as burners 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g and 50h, are
- each port 32, 34 in a neck portion 52, 54 of each
- the glass is cast by burners 48a-h and 50a-
- the storage silos 56, 58, are fed through a wagon of
- each silo 56, 58 for filling each silo 56, 58.
- Valves 68, 70 are connected to each of the first pipes of
- outlet 72 has second branching pipes 74, 76, which are connected 33
- Valves 78, 80 are connected by each of the
- each silo 56, 58 includes a conical section 82, 84 and a
- the second outlet pipe 90 includes third branching pipes
- Valves 96, 98 are coupled to each third pipe of
- branching 92, 94 to regulate the flow of powdered petroleum coke to the
- powdered petroleum coke is received by each
- solid fuel feed SD-5, SD-6 and SD-7 Each system of solid fuel feed SD-5, SD-6 and SD-7, include a second
- the second series of silos 106, 108 and 110 The second series of silos 106, 108 and
- a first pipe 146 connects through a second main pipe 146.
- a first pipe 146 connects through a second main pipe 146.
- bypass inlet 148, 150, 152 is connected to the second pipe
- main 146 to supply a filtered air - through filters 136, 138 and
- the second main pipe 146 The second main pipe 146
- first return branching pipes 154, 156, 158 also includes first return branching pipes 154, 156, 158,
- inlet pipe 166 connects to the second main pipe 146
- each feeder 130, 132, 134 is connected at the bottom of each feeder 130, 132, 134.
- a second exit is connected respectively with the fourth outlet pipes 190, 192, 194,
- silos or tanks 106, 108, 110 The four-way pipe 184, 186 and 188,
- 50 a-h are alternately cycled between combustion cycles and non-
- third outlet pipe 160, 162, 164, is regulated by the four-
- outlet pipe 160, 162, 164, is used to transport the coke from
- each burner 48 a-h or 50 a-h is fed individually with the
- This mixture will be supplied through a tube
- each burner 48 a-h or 50 a-h will reach a chamber of
- burner 48 a-h or 50 a-h is burner 48 a-h or 50 a-h.
- a primary air is injected from a primary air fan 224, which is supplied under pressure through injection nozzles of
- fifth and sixth bypass pipe 230, 232, 234, 236, 238, 240 are
- first ball valve 244 and a second globe valve 246.
- the sixth outlet pipe includes seventh pipes of
- Air blower 224 will operate to supply a
- Burners 48, f, 48g, 48h and 50f, 50g and 50h it should be understood that the
- burners 48 a-h and 50 a-h are burners 48 a-h and 50 a-h.
- glass can be fused with two or three types of fuel, for example, in
- 48h and 50e-50h can be fed with gas or fuel oil.
- burners 48a-48d are a third embodiment of the present invention.
- 50a-50d can be fed with a pulverized fuel, such as
- Petroleum coke; the 48e-48f and 50e-50f burners can be fed With gas; and the burners 48g-48h and 50g-50h can be fed with
- sprayed (48f) comprising a main body 264 constructed of a
- outer pipe 266 being closed at the upper end 272 (figure 9).
- first chamber 276 is formed in the space defined by the outer pipe
- the outer pipe 266 having a pipe
- the second chamber 284 serves to direct the air
- the burner 48f (figure 10) comprises a body
- main 264 constructed of an outer pipe 266, an intermediate pipe
- a first chamber 276 is formed in the defined space
- the outer pipe 266 and the intermediate pipe 268 are by the outer pipe 266 and the intermediate pipe 268.
- the second chamber 284 serves to direct primary air
- bottom 274 of burner 48f includes a flow distributor 286 to receive and
- the flow distributor 286 (figure 11) is connected
- main body 288 defining a primary distribution chamber 290 for
- distribution chamber 292 to receive the flow of primary air or gas
- cooling water is introduced into the third chamber 294 for the
- the first camera 290 being defined
- the semi-spherical wall 296 having
- the flow distributor 286 also includes a discharge end
- main body 288, to divert the flow of primary air or gas and the mixture of
- the discharge end 302 includes a passage 304 ( Figures 10 and
- the passage 304 being formed by a first section
- intermediate ring 308 defining an inlet to receive a nozzle 310
- the second intermediate annular section 308, define the third chamber 294 for
- this includes a head
- Cylindrical member 314 including a hole
- central 316 and at least a plurality of holes 318 which pass through
- the plurality of holes 318 are placed in coincidence with the second chamber 292 to allow an outflow of primary air or gas
- a first annular recess 320 is defined
- cylindrical 314 to divert the flow of primary air or gas to the front
- Nozzles 326, 328, are introduced by each of the ends of
- the primary air enters through the air inlet pipe 282 e
- the mixture is fed through passage 304 in an axial direction to
- Cooling water is continuously provided through the first
- the method comprising:
- burners in the smelting region of said smelting furnace providing a flame for each burner, to carry out a process
- said means of environmental control being located in
- Combustion of the pulverized fuel in the glass smelting furnace has :
- said glass melting furnace being constructed with said means
- the method also includes the steps of:
- Dry scrubbers injection of a dry reaction powder
- the purified materials will include Na2C03, Ca (OH) 2,
Landscapes
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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
MÉTODO Y SISTEMA PARA ALIMENTAR Y QUEMAR UN COMBUSTIBLE PULVERIZADO EN UN HORNO DE FUNDICIÓN DE VIDRIO Y, QUEMADOR
PARA USO CON EL MISMO.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona a un método y sistema para
alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fundición de
vidrio y, más específicamente, a un método y un sistema para alimentar y
quemar coque de petróleo pulverizado en un horno de fundición de vidrio y a
un quemador para uso con el mismo.
ARTE PREVIO RELACIONADO
El proceso de fundición de vidrio ha sido llevado a cabo con diferentes
tipos de hornos y con diferentes tipos de combustibles, dependiendo de las
características del producto y también, respecto a la eficiencia térmica del
proceso de fundición y refinación. Un tipo de horno para fundir vidrio es del
tipo de hornos de fundición unitarios (por medio de gas combustible); estos
hornos tienen varios quemadores colocados en las partes laterales de los
hornos, cuya unidad, como un todo, es semejante a una caja cerrada en
donde se ubica una chimenea, que puede ser colocada ya sea al principio del
alimentador o un extremo del horno, ubicado corriente abajo. Sin embargo,
con este tipo de horno, existía una gran perdida de calor en el vidrio, cuando
éste dejaba los hornos -los cuales están operando a alta temperatura--. Por
ejemplo, a una temperatura de 2500°F, el calor en los gases de combustión
equivale al 62% del calor de entrada para un gas natural que se quema en el
horno.
Para tomar ventaja del calor remanente de los gases de combustión,
surgió un nuevo diseño de horno más caro y sofisticado, llamado "horno
regenerativo". Es bien sabido que un horno de fundición del tipo regenerativo
está asociado con una pluralidad de quemadores de gas y un par de
regeneradores sellados dispuestos a cada lado del horno. Cada regenerador
tiene una cámara inferior, una estructura refractaria por encima de la cámara
inferior y una cámara superior por encima de la estructura. Cada regenerador
tiene un puerto respectivo conectando la cámara superior con una cámara de
fundición y refinación del horno. Los quemadores son arreglados para quemar
combustible, tal como gas natural, petróleo líquido, aceite combustible u otro
tipo de combustible líquido o gaseoso, que sea adecuado para uso con el
horno de fundición de vidrio y por tanto, suministrar calor necesario para fundir
y refinar los materiales que producen el vidrio en la cámara. La cámara de
fundición y refinación es alimentada con los materiales que producen el vidrio,
los cuales se alimentan en un extremo de entrada donde se encuentra
localizada una entrada de alimentación (doghouse) y, un distribuidor de
fundición dispuesto en el otro extremo del mismo, el cual comprende una serie
de puertos a través del cual el vidrio fundido puede ser sacado de la cámara
de fundición y refinación.
Traseros, laterales, de quemador a través del puerto
Los quemadores pueden ser colocados en un gran número de
configuraciones, por ejemplo configuración "de quemador a través del puerto",
configuración "puerto lateral" o una configuración "puerto trasero". El
combustible, por ejemplo, gas natural, es alimentado desde el quemador hacia
una fuente de ingreso de aire precalentado, el cual llega de cada regenerador
durante el ciclo de quemado y, la flama resultante y productos de combustión
producidos en la flama se extienden a través de la superficie de vidrio fundido
y transfieren el calor a dicho vidrio en la cámara de fundición y refinación.
Así, durante su operación, los regeneradores son ciclados
alternadamente entre ciclos de aire de combustión y ciclos de calor de escape.
Cada 20 ó 30 minutos, dependiendo del tipo de horno, la trayectoria de la
flama es revertida. El objetivo de cada regenerador es almacenar el calor de
escape, lo cual permite una gran eficiencia y una temperatura de flama alta
que, de otro modo, éste se llevaría a cabo con aire frío.
Para operar el horno de fundición de vidrio, el combustible se alimenta a
los quemadores y, el aire de combustión que se está suministrando es
controlado a través de la medición de la cantidad de oxígeno y material
combustible que está presente en la boca del puerto y en la parte superior de
la estructura, así como, para asegurar que dentro de la cámara de fundición o
en ciertos puntos a lo largo de la misma, el aire de combustión que se está
alimentado sea menor, que el que se requiere para completar la combustión
de combustible que se está suministrado.
En el pasado, el combustible usado para fundir el vidrio fue petróleo
combustible, el cual proviene de la destilación de petróleo. Por muchos años,
este fue el tipo de combustible que se uso, pero lo difícil de las regulaciones
del medio ambiente, han estado empujando para la reducción de petróleo
combustible, dado que esta clase de petróleo contiene muchas impurezas que
provienen del petróleo crudo, tal como, sulfuro, vanadio, níquel y algunos otros
metales pesados. Esta clase de petróleo combustible produce contaminantes
tales como SOx, NOx y partículas. Recientemente, la industria del vidrio ha
estado usando gas natural como un combustible limpio. Todos los metales
pesados y sulfuro que vienen en eí flujo líquido de la destilación de residuos
de petróleo no están contenidos en el gas natural. Sin embargo, la alta
temperatura que produce la flama de gas natural produce más NOx que otros
contaminantes. En este sentido, se ha hecho un gran esfuerzo para desarrollar
quemadores de bajo NOx para el quemado de gas natural. Adicionalmente a
lo anterior, se han desarrollado diferentes tecnologías para prevenir la
formación del NOx. Un ejemplo de este tipo es la tecnología Oxy.Fuel, la cual
utiliza oxígeno en lugar de aire para la combustión del proceso. Esta
tecnología tiene el inconveniente de que requiere un horno de fundición
unitario con una preparación especial de los refractarios, dado que se necesita
prevenir la infiltración de aire. El uso de oxígeno también produce una flama
de temperatura alta, pero, con la ausencia de nitrógeno la producción de NOx
se reduce drásticamente.
Otro inconveniente del proceso oxy-fuel es el costo del mismo oxígeno.
Para hacer éste más barato, es necesario colocar una planta de oxígeno cerca
del horno, para alimentar el oxígeno requerido por el proceso de fundición.
Sin embargo, el continuo aumento de los costos de energía (gas natural
primario) ha forzado a los principales productores de vidrio flotado a agregar
"cargos adicionales" a la transportación de vidrio flotado. Los precios de gas
natural se han incrementado por arriba de 120% este año (en México
solamente u otras partes) por sobre previos estimados.
En un consenso general entre los productores de la Industria del vidrio,
es que los distribuidores serán forzados a considerar éstos nuevos "cargos
adicionales" y muy probablemente sean forzados para pasarlos a lo largo.
Tomando en cuenta el arte previo, la presente invención está
relacionada con aplicar diferentes tecnologías para reducir el costo de
fundición, usando un combustible sólido que proviene de los residuos de
petróleo de las torres de destilación, como el coque de petróleo, para ser
usado en la producción de vidrio en una forma ambientalmente limpia.
La principal diferencia de este tipo de combustible respecto al petróleo
combustible y gas natural es el estado físico de la materia, dado que el
petróleo combustible está en una fase líquida, el gas natural está en una fase
gaseosa, mientras que el coque de petróleo por ejemplo, es un sólido. El
petróleo combustible y el coque de petróleo tienen las mismas clases de
impurezas, dado que ambos provienen de residuos de la torre de destilación
de petróleo crudo. La diferencia significante es la cantidad de impurezas en
cada uno de éstos. El coque de petróleo se produce en tres tipos de procesos
diferentes llamados, "delayed", "fluid" y "flexi". Los residuos de los procesos de
destilación son colocados en tambores y son calentados por arriba de 900° a
1000° grados Farenheit por aproximadamente 36 horas para retirar muchos de
los volátiles remanentes de los residuales. Los volátiles se extraen desde la
parte superior de los tambores de coquefacción y el material remanente en los
tambores es una roca dura hecha de alrededor de 90% de carbón y el resto
contiene todas las impurezas del petróleo crudo que fue usado. La roca se
extrae de los tambores usando taladros hidráulicos y bombas de agua.
Una composición típica de coque de petróleo está dada por lo siguiente:
carbón alrededor del 90%, hidrógeno alrededor del 3%, nitrógeno de entre 2%
al 4%, oxígeno alrededor del 2%, sulfuro de entre 0.05% al 6% y otros
alrededor del 1%.
USO DEL COQUE DE PETRÓLEO
El uso de combustibles sólidos de petróleo ya ha sido usado en las
industrias de generación de vapor y cementeras. De acuerdo Pace
Consultants, Inc., el uso de coque de petróleo en el año de 199 para la
generación de potencia y para producción de cemento fue entre el 40% y 14 %
respectivamente.
En ambas industrias, el quemado de coque de petróleo es usado como
sistema de fuego directo, en el que la atmósfera producida por la combustión
del combustible está en contacto directo con el producto. En el caso de la
producción de cemento, se necesita un horno rotatorio para proveer un perfil
térmico requerido por el producto. Así que, cuando se produce cemento en
dicho horno rotatorio se forma una capa de cemento fundido que evita el
contacto directo de los gases de combustión y la flama con los refractarios del
horno, evitando el ataque de los mismos. En este caso, el producto calcinado
(cemento) absorbe los gases de combustión, evitando los efectos erosivos y
abrasivos del vanadio, S03 y NOx en el horno rotatorio.
Sin embargo, debido al alto contenido azufre y vanadio, el uso de coque
de petróleo como combustible, no es de uso común en la industria del vidrio,
debido al efecto negativo sobre la estructura de los refractarios y a problemas
de medio ambiente.
PROBLEMAS CON LOS REFRACTARIOS.
En la industria el vidrio se utilizan varios tipos de materiales refractarios
y, muchos de ellos son usados para obtener diferentes funciones, no
solamente las diversas condiciones térmicas sino también, la resistencia
química y erosión mecánica debido a las impurezas contenidas en los
combustibles fósiles.
El uso de combustibles fósiles como fuente principal de energía
representa una entrada a al horno de diferentes clases de metales pesados
que están contenidos en el combustible, tales como el pentoxido de vanadio,
óxido de fierro, óxido de cromo, cobalto, etc. En el proceso de combustión,
muchos de los metales pesados se evaporan debido a la baja presión de
vapor del óxido de metal y a la alta temperatura del horno de fundición.
La característica química de los gases de la combustión que están
saliendo del horno son sobre todo ácidos, debido al alto contenido de sulfuro
del combustible fósil. También, el pentoxido de vanadio presenta un
comportamiento ácido tales como gases de combustión de sulfuro. El óxido de
vanadio es uno de los metales que representan una fuente de daños para los
refractarios básicos, debido a que el comportamiento del ácido de éste oxido
está en estado gaseoso. Es bien conocido que el pentóxido de vanadio
reacciona fuertemente con el óxido de calcio formando un silicato sicálcico a
una temperatura de 1275 grados celsium.
El silicato dicálcico continúa el daño hasta formar una fase de
merwinite, después una fase de monticelite y finalmente forstiserite, los cuales
reaccionan con el pentoxido de vanadio para formar un punto de fundición
bajo de vanadato tricálcico.
Una forma de reducir el daño causado a los refractarios básicos es la
reducción de la cantidad de óxido de calcio en el refractario básico principal,
para evitar la producción de silicato dicálcico que continúa reaccionando con el
pentóxido de vanadio hasta que el refractario pueda fallar.
Por otra parte, el principal problema con el uso del coque de petróleo
está relacionado con el alto contenido de sulfuro y vanadio, el cual tiene un
efecto negativo sobre la estructura de los refractarios en el los hornos. Las
principales características de requerimiento de un refractario es que sea
resistente a la exposición de temperaturas elevadas por grandes periodos de
tiempo. En suma, éste debe poder resistir cambios de temperatura repentinos,
resistir la acción erosiva del vidrio fundido y las fuerzas abrasivas de partículas
en la atmósfera.
El efecto del vanadio sobre los refractarios ha sido estudiado en
diversos escritos, por ejemplo, Roy W. Brown y Karl H. Sandmeyer en su
escrito: "El efecto del vanadato de sodio sobre las super estructuras de los
refractarios", parte I y II, Magazine de la Industria del Vidrio, Edición
Noviembre y Diciembre 1978. En este escrito, los investigadores
experimentaron con diferentes refractarios de fundición, los cuales fueron
enfocados sobre la superación del ataque del vanadio en el flujo de las
composiciones de fundición, tales como alumina-zirconia-sílica (AZS), aúmina
alfa-beta, alúmina alfa, alúmina beta, las cuales son comúnmente utilizadas en
las superestructuras de los tanques para vidrio.
J. R. Melaren y H. M. Richardson en su escrito, "La acción de pentóxido
de vanadio sobre los refractarios de silicato de aluminio" describe una serie de
experimentos en los cuales la deformación del cono fueron llevados a cabo
sobre juegos de muestras de suelo de ladrillos con contenido de alúmina de
73%, 42% y 9%, cada muestra conteniendo adiciones de pentoxido de
vanadio, en forma individual o en combinación de óxido de sodio o óxido de
calcio.
La discusión de los resultados fueron enfocados sobre la acción del
pentoxido de Vanadio, la acción del pentoxido de vanadio con óxido de sodio
y la acción de pentoxido de vanadio con óxido de calcio. Ellos concluyeron
que:
1. La mullita resistió la acción del pentoxido de vanadio a temperaturas
por arriba de 1700°C.
2. No se encontró evidencia de la formación de compuestos cristalinos o
soluciones sólidas de pentoxido de vanadio y alúmina o de pentoxido de
vanadio y sílica.
3. El pentoxido de vanadio puede actuar como un mineralizador durante
la escorificación de los refractarios de aluminosilicato por cenizas de petróleo
pero, éste no es agente de escorificación mayor.
4. Compuestos de fundición baja son formados entre el pentoxido de
vanadio y óxidos de calcio o sodio, especialmente el primero.
5. En reacciones entre, ya sea, vanadato de calcio o sodio y
aluminosilicatos, se forman escorias de bajo punto de fusión con ladrillos con
alto contenido de sílica, más que con ladrillos de alto contenido de alúmina.
T.S. Busby y M. Cárter en su documento "El efecto del S03, Na2S04 y
V205 sobre la vinculación de minerales de refractarios básicos", Glass
Technology" Vol. 20, No. Abril, 1979, probaron en un gran número de
espinelas y silicatos, el enlace de minerales de refractarios básicos, en una
atmósfera sulfurosa entre 600 y 1400°C, ambos con y sin adición de Na2S04
y V205. Se encontró que algo de MgO o CaO en estos minerales fue
convertido a sulfato. El coeficiente de reacción se incrementó por la presencia
de Na2S04 o V205. Los resultados indicaron que el CaO y MgO, en
refractarios básicos, pueden ser convertidos en sulfato, siempre y cuando
éstos sean usados en un horno, en el que el sulfuro esté presente en los
gases de desecho. La formación de sulfato de calcio ocurre por debajo de los
1400°C y del sulfato de magnesio por debajo de los 1100°C.
Sin embargo, como previamente fue descrito, el efecto del vanadio
sobre los refractarios produce una gran cantidad de problemas en los hornos
de vidrio, lo cual no ha sido resuelto en su totalidad.
COQUE DE PETRÓLEO Y EL MEDIO AMBIENTE.
Otro problema del uso de coque de petróleo está relacionado con el
medio ambiente. El alto contenido de sulfuro y metales como níquel y vanadio
que se producen por la combustión del coque de petróleo ha provocado
problemas en el medio ambiente. Sin embargo, ya existen desarrollos para
reducir o desulfurar el coque de petróleo con un alto contenido de sulfuro
(sobre 5% por peso). Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 4389388
concedida a Charles P. Goforth en Junio 21 de 1983, está relacionada con la
desulfurización de coque de petróleo. El coque de petróleo es procesado para
reducir el contenido de sulfuro. El coque en greña se pone en contacto
hidrógeno caliente, bajo condiciones presurizadas, por un tiempo de residencia
de entre 2 a 60 segundos. El coque desulfurizado es adaptable para uso en
electrodos o metalurgia.
La patente norteamericana No. 4857284 concedida a Rolf Hauk en
agosto 15 de 1989, está relacionada a un Proceso para remover sulfuro de los
gases de desperdicio en la etapa de reducción de un horno de cubilote. En
esta patente se describe un nuevo proceso para remover el sulfuro contenido
en un compuesto gaseoso por absorción de al menos una parte de los gases
de desperdicio en la etapa de reducción de un horno de cubilote para mineral
de hierro. Los gases de desperdicio son limpiados inicialmente en un lavador y
enfriador, seguido de una desulfurización, durante el cual, el material que
absorbe el sulfuro está constituido en parte del hierro esponjoso que se
produce en la reducción del horno de cubilote. Ventajosamente, la
desulfurización toma lugar a una temperatura en el rango de 30°C a 60°C. Es
preferible que éste se lleva a cabo separando el C02 del gas del horno de
fundición, usando una parte de dicho gas del horno de fundición como gases
de salida.
La patente Norteamericana No. 4894122 concedida a Arturo Lazcano-
Navarro, et al, en Enero 16 de 1990, está relacionada a un proceso de
desulfurización de residuos, de la destilación de petróleo, en la forma de
partículas de coque teniendo un contenido inicial de sulfuro mayor que 5% en
peso. La desulfurización es efectuada por medio de un proceso electrotérmico
que se basada en una pluralidad de capas fluidizadas que se conectan
secuencialmente a través de las cuales las partículas de coque se introducen
sucesivamente. La generación de calor necesaria para desulfurar las
partículas de coque se obtienen al usar partículas de coque como una
resistencia eléctrica en cada capa fluidizada, al proveer un par de electrodos
que se ubican dentro de las partículas de coque fluidizadas. Se provee al
menos una capa fluidizada sin electrodos para enfriar las partículas de coque
desulfurizado después de que el nivel de sulfuro ha sido reducido a por lo
menos un aproximado de 1% en peso.
La patente Norteamericana No. 5259864 concedida a Richar B.
Greenwait en Noviembre 9 de 1993, está relacionada con, un método para
tratar un material no deseable al medio ambiente que contiene coque de
petróleo, sulfuro y metales pesados contenidos en el mismo y, para proveer
combustible para un proceso de fabricar preproductos de acero o hierro
fundido y reducción de gas en un fundidor/gasificador que tiene un extremo
superior de carga de combustible, un extremo de descarga de gas de
reducción, un extremo inferior de recolección de escorias y metal fundido y
medios para proveer una entrada para cargar material ferroso en el fundidor-
gasificador; introducir coque de petróleo en el fundidor-gasificador en el
extremo superior de carga de combustible; introducir un gas conteniendo
oxígeno conjuntamente con el coque de petróleo para formar al menos una
primera capa fluidizada de partículas de coque de petróleo; introducir un
material ferroso en el fundidor-gasificador a través de medios de entrada,
haciendo reaccionar el coque de petróleo, oxígeno partículas de material
ferroso para la combustión de la mayor porción de coque de petróleo para
producir un gas de reducción y preproductos de acero o hierro fundido que
contengan metales pesados libre de combustión del coque de petróleo y una
escoria conteniendo sulfúrico liberado de la combustión de coque de petróleo.
Un factor adicional que tiene que ser considerado en la industria del
vidrio es el control del medio ambiente, principalmente la contaminación de
aire. El horno de fundición contribuye sobre el 99% de agentes contaminantes
gaseosos y partículas de las emisiones totales de la fábrica de vidrio. Los
gases de desperdicio del combustible del horno de fundición de vidrio
consisten principalmente de dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua,
óxidos de sulfuro y óxidos de nitrógeno. Los gases de desperdicio que liberan
los hornos de fundición consisten principalmente de gases de combustión
generados por combustibles y de gases que se liberan de la fundición de la
mezcla, el cual, a su vez, depende de las reacciones químicas que están
tomando lugar en ese tiempo. La proporción de gases de desperdicio,
exclusivamente de los hornos calentados por flama representan del 3 al 5%
del volumen de gas total.
La proporción de componentes de contaminación de aire en los gases
de desperdicio del combustible depende del tipo de combustible de quemado,
su valor calorífico, la combustión de temperatura del aire, el diseño del
quemador, la configuración de la flama y, el exceso de aire de suministro. Los
óxidos de sulfuro en los gases de desperdicio de los hornos de fundición de
vidrio son originados del tipo de combustible usado, así como, de las mezclas
de fundición.
Ya se han propuesto varios mecanismos que incluyen la volatilización
de los óxidos de metal e hidróxidos. Cualquiera que sea el caso, es bien
conocido que como resultado del análisis químico de las partículas de materia
actuales, más del 70% de los materiales son compuestos de sodio, alrededor
del 10% al 15% son compuestos de calcio y el balance es, sobre todo,
magnesio, fierro, sílica y alumina.
Otras consideraciones importantes en los hornos de fundición de vidrio
son las emisiones de S02. La emisión de S02 es una función del sulfuro que
se introdujo en las materias primas y combustible. Durante el tiempo del
calentamiento del horno, por ejemplo, después de que alcanza su nivel de
producción, se produce una gran cantidad de S02. El volumen de emisiones
de S02 está en el rango de alrededor de entre 2.5 libras por tonelada de vidrio
fundido hasta 5 libras por tonelada. La concentración de S02 en la descarga
está generalmente en el rango de 100 a 300 ppm cuando la fundición se
realiza con gas natural. Cuando se usa combustible con un alto contenido de
sulfuro, se agregan aproximadamente 4 libras de S02 por tonelada de vidrio
por cada 1 % de sulfuro en el combustible.
Por otra parte, la formación de NOx como resultado del proceso e
combustión ha sido estudiado y descrito por un gran número de autores
(Zeldovich, J. "La oxidación de Nitrógeno en combustión y explosiones" Acta.
Physochem. 21 (4) 1946; Edwards, J. B. Combustión: "La formación y
emisiones de especies de vestigios". Ann Arbor Science Publishers, 1974. p-
39). Estos fueron reconocidos por la División de Estándares de Emisiones,
Oficina de Estándares y Planeación de la Calidad del Aire, USEPA, en su
reporte sobre "Emisiones de NOx en la manufactura de vidrio", incluye a
Zeldovich sobre la formación homogénea del NOx y a Edwards en su
presentación sobre ecuaciones empíricas. Zeldovich desarrolló una tasa
constante para la formación de NO y N02 como el resultado de procesos de
combustión de alta temperatura.
Finalmente, bajo condiciones de operación normal, cuando las flamas
son ajustadas apropiadamente y el horno no está requiriendo de aire
combustible, solamente se detecta en el escape, una pequeña cantidad de CO
y otros residuos, producto de una combustión incompleta de combustibles
fósiles. La concentración de gas de estas especies será menor a 100 ppm y
probablemente menor a 50 ppm, con una tasa de producción de menos de
0.2%/ton. El control de estos contaminantes es establecer simplemente una
combustión apropiada.
Técnicas de procesamiento para la reducción de emisiones gaseosas
están esencialmente restringidas a la selección propia de los combustibles de
quemado y de las materias primas, así como al diseño y operación del horno.
La Patente Norteamericana No. 5053210 concedida a Michael Bushel et al, en
Octubre 1 de 1991 , describe un método y un aparato para la purificación de
los gases de combustión, particularmente para la desulfuración y eliminación
del NOx de los gases de combustión, por medio de una reacción catalítica y
una de absorción multietapas en un flujo de gravedad que se mueve en capas
granulares, en materiales de soporte de carbón contactados por medio de
vapor transversal del gas, en el cual un mínimo de dos capas movibles son
arregladas en serie con referencia a la ruta del gas, de tal forma que la
eliminación del NOx toma lugar en la segunda o en cualquier capa movible
ubicada corriente abajo. Cuando es necesario purificar grandes volúmenes de
gases de combustión de los hornos industriales, la purificación es afectada
inversamente por la formación de residuos de gas con una amplia variación de
concentraciones de dióxido de sulfuro. Esta desventaja es eliminada debido a
que los gases de combustión que están dejando la primera capa movible, -
que tiene un gradiente de concentración de dióxido de sulfuro variable-, es
sometida a mezclas repetidas, antes de agregar amoniaco como un reactivo
para la eliminación de NOx.
La patente Norteamericana No. 5636240 concedida a Jean-Syan et al
el 3 de Junio de 1997, está relacionada a un proceso y aparato para el control
de aire contaminante para un horno de vidrio, el cual se usa en la salida de los
gases de desperdicio del horno e incluye, pasar los gases de desperdicio a
través de una torre de neutralización del tipo rocío para remover los sulfatos
en los gases de desperdicio por medio del rocío de un absorbente (NaOH)
para reducir la opacidad de los gases de escape y, emplear un dispositivo de
alimentación de potencia neumática para alimentar periódicamente cenizas
finas o hidróxido de calcio en una trayectoria entre la torre de neutralización
tipo rocío y una sección de almacenaje para mantener el funcionamiento
normal de una bolsa filtrante en la sección de almacenaje.
QUEMADORES PARA COMBUSTIBLE PULVERIZADO
Finalmente, para el quemado de coque de petróleo en polvo o
pulverizado es necesario considerar un diseño de quemador de tipo especial.
Generalmente, la energía de ignición es suministrada a una mezcla de aire
combustible para encender la flama del quemador. Ya existen algunos
sistemas de quemado que han sido desarrollados para el quemado de
combustible pulverizado como carbón coque de petróleo.
La solicitud PCT/EP83/00036 de Uwe Wiedmann et al, publicada en
Septiembre 1 , 1983, describe un quemador para combustibles líquidos,
gaseosos o pulvurentos. Este quemado tiene una cámara de ignición con una
pared, la cual se proyecta hacía afuera y teniendo una simetría de rotación,
así como una tubería de escape conectada a la misma. En el centro de la
pared de la cámara, está localizada la entrada de la tubería conectada al
mismo. En el centro de la pared de cámara, está ubicada la entrada de una
tubería para la admisión de un chorro de combustible así como, un aire de
suministro rodeando dicha entrada para la admisión de un Vortex de aire de
combustión, el cual produce, dentro de la cámara de ignición, un flujo de
recirculación de aire caliente mezclando el chorro de combustible y calentando
el último a la temperatura de ignición. La cantidad de aire del vortex que se
está suministrando a la cámara de ignición, es solamente una porción del total
de aire de combustión requerido. En el área entre la pared de cámara y la
tubería de escape, se provee una tubería de admisión de un aire secundario, a
través del cual otra porción del aire de combustión puede ser suministrado en
la cámara de ignición, dicha porción siendo mezclada parcial o totalmente con
el chorro de combustible. La suma de las porciones de aire de combustión que
están participando dentro de la cámara de ignición en la mezcla con el chorro
de combustible (de aquí a la ignición e iniciación de la combustión), es
ajustada para no excederse del 50% del total de aire de combustión requerido.
Al conjugar todas éstas mediciones, se provee un quemador particularmente
apropiado para la producción de calor para un proceso industrial y además
teniendo tasas de poder variables e intermediarias, una producción de ignición
estable, una flama con una forma delgada y alargada en la cámara de
combustión y con una desviación radial de partículas.
La patente Norteamericana No. 4412810 concedida a Akira Izuha et al,
en Noviembre 1 de 1983, está relacionada un quemador de carbón
pulverizado capaz de llevar a cabo una combustión en un estado estable con
una reducción en las cantidades de NOx, Co y carbón no quemado que se
produce como resultado de la combustión.
La patente Norteamericana No. 4531461 concedida a William H. Sayler
en Julio 30 de 1985, está relacionada a un sistema para pulverizar y quemar
combustible sólido, tal como carbón u otro combustible fósil y, para el
quemado de dichos combustibles pulverizados suspendidos en un flujo de
aire, principalmente en relación con hornos industriales tales como aquellos
que se usan para calentar calderas de procesamiento de yeso y hornos
metalúrgicos.
La patente Norteamericana 4602575 concedida a Klaus Grethe en Julio
29 de 1986, está relacionada con un método de quemado de coque de
petróleo en polvo en una flama de quemado que tiene una zona de
recirculación interna intensiva. El polvo de coque de petróleo es suministrado a
aquella región de la zona de recirculación intensiva, la cual provee la energía
de ignición para el polvo de coque de petróleo, que va a ser quemado. Sin
embargo, esta patente describe que, dependiendo del tipo de procesamiento
al que se somete el petróleo crudo, el coque de petróleo puede contener
materiales nocivos tales como, vanadio, el cual no solamente lo conduce a
compuestos corrosivos durante su combustión en generadores de vapor, sino
además, contamina considerablemente el medio ambiente cuando ellos son
liberados del "generador de vapor" con los gases de la combustión. Sugiere
que, cuando se usa este quemador, los efectos negativos o acontecimientos
peligrosos pueden ser extensivamente evitados mediante la adición de aditivos
unidos con el vanadio en la combustión, vía el incremento de aire.
Otro desarrollo sobre quemadores de carbón está ilustrado en la
patente Norteamericana No. 4924784 concedida a Dennis R. Lennon et al, en
Mayo 15 de 1990, la cual está relacionada al: Quemado de carbón refinado
pulverizado en solvente en un quemador para una "caldera o semejante".
Finalmente, la Patente Norteamericana No. 5829367 concedida a
Hideaki Ohta et al en Noviembre 3 de 1998, está relacionada a un quemador
para la combustión de una mezcla de carbón pulverizado que tiene dos tipos
de concentración, rica y pobre, tiene una altura de un panel de quemador
reducido y sobre todo, es un quemador simplificado. Los quemadores se
aplican para un horno de caldera o hornos para la industria química.
Como se ha descrito en lo anterior, los desarrollos han sido enfocados
al control de la contaminación del coque de petróleo, sin embargo, éstos han
sido enfocados sobre la desulfuración o descontaminación del coque de
petróleo.
Por otra parte, no obstante que el coque de petróleo ya ha sido usado
en otras industrias, en algunos casos el mismo producto absorbe los gases
contaminantes, así como, los efectos erosivos y abrasivos del vanadio en los
hornos (ver industria del cemento).
En cada caso, los problemas de contaminación y su solución depende
de cada industria. Cada industria y hornos tienen diferentes propiedades
térmicas y problemas con los contaminantes, con el tipo de refractarios -los
cuales también tienen influencia en el consumo de energía y calidad del
producto — y sobre todo en la estructura del horno y en el producto resultante.
SOLUCIÓN PROPUESTA
No obstante todo lo anterior, en la industria del vidrio no ha sido
considerado a esta fecha, el quemado de coque de petróleo para la fundición
de materia prima de vidrio debido a la consideración de todos los factores
arriba descritos, tal como la contaminación y los altos contenidos de vanadio y
sulfuro, los cuales tienen un efecto negativo sobre la estructura de los
refractarios en los hornos y también serios problemas con el medio ambiente.
Considerando todos los procesos descritos anteriormente, la presente
invención está relacionada con el uso de un combustible sólido de bajo costo,
de residuos de la destilación de petróleo (coque de petróleo) para producir un
vidrio comercial, en un medio ambiente limpio, reduciendo el riesgo de daños
en los refractarios del horno para la producción de vidrio y para reducir las
emisiones de contaminantes en la atmósfera. Este combustible sólido, como
fue descrito en el arte relacionado, no ha sido considerado para ser usado en
la fundición de materiales de vidrio por causa de los problemas previamente
descritos.
Para el uso de ésta invención se desarrolló un equipo de combustión
para alimentar y quemar coque de petróleo, para ejecutar una combustión
eficiente. La invención también consideró un sistema de control de emisiones,
el cual fue colocado detrás del horno, para limpiar los gases de combustión,
evitando la emisión de impurezas del combustible tal como SOx, NOx y
partículas. Mediante la integración de quipo desarrollado y seleccionando
sistema y equipo de una configuración adecuada, es posible usar un
combustible de bajo costo, produciendo un vidrio comercial y generando gases
de combustión dentro de las regulaciones ambientales.
De lo anterior, la presente invención consiste en el diseño de varios
sistemas colocados en un proceso simple, para producir vidrio comercial en un
horno del tipo "side-port". De esta forma, en un horno de fundición del tipo
"side port", un combustible pulverizado del tipo compuesto de carbón, sulfuro,
nitrógeno, vanadio, fierro y níquel, es quemado para fundir materias primas de
vidrio para la manufactura de láminas de vidrio o envases. Medios para
suministrar el combustible pulverizado para alimentar combustible en al menos
un quemador que está colocado por cada uno de una pluralidad de primeros y
segundo puertos laterales de una región de fundición de vidrio de dicho horno
de fundición de vidrio, para quemar el combustible pulverizado durante ciclos
de fundición de vidrio, dicho horno de fundición de vidrio incluyendo medios
refractarios en las cámaras regenerativas de un horno de fundición de vidrio
para soportar la acción erosiva de la fundición de vidrio, la acción corrosiva de
los gases de combustión y las fuerzas abrasivas de partículas en la atmósfera
provocada por el quemado de dicho combustible pulverizado en el horno.
Finalmente, medios para controlar la contaminación de aire en la salida de los
gases de desecho, después de que la combustión del combustible pulverizado
en el horno de fundición de vidrio ha sido llevado a cabo, dichos medios para
controlar la contaminación de aire reduciendo las emisiones de compuestos de
sulfuro, nitrógeno, vanadio, fierro y níquel.
Además, para reducir o evitar un posible daño al óxido de magnesio, se
requiere tener al menos un 98% de óxido de magnesio, en donde la pureza de
la materia prima que forma el refractario, reduzca la cantidad de óxido de
calcio presente en el material y retrase la fundición a una fase fundida. Este
refractario, para tener las impurezas circundadas por el óxido de magnesio,
éste debe ser sinterizado a una alta temperatura creando una adherencia
cerámica en el material principal.
El refractario base de 98% de óxido de magnesio o más es
regularmente usado en las filas superiores de las cámaras regenerativas del
horno de fundición. Otro ejemplo de refractarios que pueden ser utilizados en
las cámaras regenerativas o "top checkers" son los materiales de fundición
moldeables de zircón-sílica-alumina, los cuales también presentan un
comportamiento ácido, como el pentóxido de vanadio, reduciendo el impacto
del daño a los refractarios.
La selección correcta del material refractario dentro del horno de
fundición, puede reducir el impacto de las impurezas que están contenidas en
los combustibles sólidos, basados en un análisis termodinámico y en la
composición química de las impurezas y de los compuestos químicos que
forman los refractarios.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con la presente invención, un primer objetivo de la presente
invención es proveer un método y un sistema para alimentar y quemar un
combustible pulverizado en un horno de fundición de vidrio, para alimentar y
para quemar coque de petróleo pulverizado, reduciendo los costos de
fundición de vidrio.
Un objetivo adicional de la presente invención, es proveer un método y
sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado que contiene
carbón, sulfuro, nitrógeno, vanadio, fierro y níquel en un horno de fundición de
vidrio, el cual controla las emisiones producidas por el quemado del
combustible pulverizado, para limpiar los gases de combustión y reducir las
emisiones de impurezas del combustible pulverizado tales como SOx, NOX y
partículas, la reducción de emisiones siendo controladas después de que se
ha llevado la combustión de combustible pulverizado en el horno de fundición
de vidrio.
Es otro objetivo de la presente invención, es proveer un método y un
sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de
fundición de vidrio, en donde una mezcla de combustible pulverizado en
combinación con aire o gas es inyectado a una alta velocidad en cada uno de
los quemadores.
Un objetivo adicional de la presente invención es proveer un método y
un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno
de fundición de vidrio, que usa refractarios especiales para la construcción de
las cámaras del horno de fundición de vidrio con el objeto de disminuir los
efectos abrasivos y erosivos producidos por el quemado de dicho combustible
pulverizado, especialmente por los efectos producidos por el V2 05.
Un objetivo adicional de la presente invención, es proveer un método y
un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno
de fundición de vidrio, en donde el combustible pulverizado es alimentado
directamente al horno en una relación aire-combustible de alrededor del 16%
de aire en exceso, con respecto al aire estequiométrico.
Otro objetivo de la presente invención es proveer un método y un
sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de
fundición de vidrio, en donde el vidrio también puede ser simultáneamente
fundido con dos o tres tipos de combustible. Una serie de quemadores puede
ser arreglados en la cámara de fundición para quemar independientemente
coque de petróleo, gas o petróleo combustible.
Otro objetivo de la presente invención es proveer un método y un
sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de
fundición de vidrio, en donde el combustible pulverizado es alimentado por
medio de medios neumáticos, con una elevada relación sólido-aire.
Estos y otros objetivos y desventajas de la presente invención serán
evidentes a los expertos en el campo de la siguiente descripción detallada de
invención, la cual es ¡lustrada en los dibujos anexos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es in diagrama de bloques de una modalidad de la presente
invención, comprendiendo principalmente: un sistema para alimentar y
quemar un combustible pulverizado en al menos un quemador de un horno de
fundición de vidrio; medios refractarios en diferentes formas, formando las
paredes y techo de un horno de fundición de vidrio, para resistir la acción
erosiva de la fundición de vidrio, la acción corrosiva de los gases de
combustión y las fuerzas abrasivas de las partículas que se provocan por el
quemado de dicho combustible pulverizado en el horno; y un sistema de
control ambiental para controlar la contaminación de aire en la salida de los
gases de desecho después de que la combustión del combustible pulverizado
ha sido llevada a cabo en el horno;
La figura 2 ilustra otro diagrama de bloques de la primera modalidad del
sistema para alimentar y quemar el coque de petróleo de acuerdo con la
presente invención;
La figura 3 es una vista en planta de un horno de fundición de vidrio del
tipo regenerativo;
La figura 4 es una vista longitudinal esquemática del horno ilustrado en
la figura 1 ;
La figura 5 es una vista esquemática del sistema para alimentar y
quemar un combustible pulverizado de acuerdo con la presente invención;
La figura 6 es una vista lateral del sistema para alimentar y quemar un
combustible pulverizado en combinación con un horno de fundición de vidrio
del tipo regenerativo;
La figura 7 es una vista detallada de un arreglo de un quemador para
alimentar y quemar un combustible pulverizado de acuerdo con la presente
invención;
La figura 8 es una vista lateral, la cual fue tomada de la figura 7, en una
modalidad preferida de un quemador para el quemado de coque de petróleo
pulverizado de acuerdo con la presente invención;
La figura 9 es una vista frontal, la cual fue tomada de la figura 8;
La figura 10 es una vista detallada de una sección vertical del quemador
de la figura 8;
La figura 11 es una vista en planta, la cual fue tomada de la línea "A-A"
de la figura 10, mostrando al quemador con dos boquillas de salida; y,
La figura 12 es otra vista en planta, mostrando al quemador en una
segunda modalidad con una boquilla de salida.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La invención será descrita a continuación en relación a una modalidad
específica, en donde las mismas partes serán referidas a los mismos números
y en donde la figura 1 es un diagrama de bloques de una modalidad de la
presente invención, comprendiendo principalmente: un sistema para alimentar
y quemar un combustible pulverizado en al menos un quemador A de un horno
de fundición de vidrio el tipo side-port, como será escrito más tarde. Medios
refractarios B formados de diferentes formas, para formar las paredes y techo
de las cámaras regenerativas de un horno de fundición de vidrio, los medios
refractarios siendo seleccionados de un material con al menos 98% de óxido
de magnesio, en donde la pureza de la materia prima que forma el refractario,
reduce la cantidad de óxido de calcio que está presente en el material y
retarda la formación de una fase fundida. Este refractario, para tener las
impurezas circundadas por el óxido de magnesio, debe ser sinterizado a una
alta temperatura creando una adherencia cerámica en el material principal.
Otros materiales que pueden ser usados en las cámaras regenerativas o "top
checkers" en donde la temperatura alcanza de entre 1350 a 1450° Celsius,
son los materiales de fundición moldeables de zirconia-sílica-alumina, los
cuales también presentan un comportamiento ácido como el pentóxido de
vanadio, reduciendo el impacto de daño a los refractarios. Otro tipo de
materiales refractarios que pueden ser usados son aquellos seleccionados de
un material conteniendo de alrededor del 80% de magnesia y de alrededor de
20% de zirconio-silicato. Dichos materiales siendo usados para resistir la
acción erosiva de la fundición de vidrio, la acción corrosiva de los gases de
combustión y las fuerzas abrasivas de las partículas que se provocan por el
quemado de dicho combustible pulverizado (coque de petróleo) en el horno.
Finalmente, se requiere un sistema de control ambiental C para controlar la
contaminación de aire en la salida de los gases de desecho después de que la
combustión del combustible pulverizado ha sido llevada a cabo en el horno.
Haciendo ahora referencia a la figura 2, el sistema para alimentar y
quemar un combustible pulverizado (A) será conectado a cada quemador 48a,
48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g y 48h, así como a cada quemador 50a, 50b, 50c,
50d, 50e, 50f, 50g y 50h (ver figuras 3 y 5) para alimentar y quemar el coque
de combustible pulverizado dentro del horno de fundición de vidrio. El sistema
para alimentar y quemar un combustible pulverizado (A) comprendiendo en
combinación; un sistema dosificador (D) para dosificar el coque de petróleo
pulverizado, un sistema de combustión (E) para quemar el coque de petróleo
pulverizado dentro del horno de fundición de vidrio. El sistema de dosificación
(D) puede ser alimentado por un sistema para alimentar y manejar el coque de
petróleo pulverizado (F), ya conocido en la industria.
A continuación se describirá, el sistema para alimentar y quemar un
combustible pulverizado (A) en relación con las figuras 3 a 5, por ejemplo, las
figuras 3 y 4 están mostrando vistas esquemáticas de un horno de fundición
de vidrio del tipo regenerativo el cual comprende una cámara de fundición 10,
una cámara de refinación 12, una cámara de acondicionamiento 14 y una
garganta 16 entre la cámara de refinación y la cámara de acondicionamiento
14. El extremo frontal 18 de la cámara de refinación 12 comprende una serie
de conexiones alimentadoras 20 a través del cual el vidrio fundido se remueve
de la cámara de refinación 12. El extremo trasero 22 de la cámara de fundición
10 incluyendo una área de alimentación 24 a través de la cual, los materiales
para hacer el vidrio son alimentados por medio de un cargador de mezcla 26.
Se provee un par de regeneradores 2830 por cada lado de la fundición 10.
Los regeneradores 28 y 30 son provistos con puertos de quemado 32, 34,
conectando cada regenerador 28, 30 con la cámara de fundición 10. Los
regeneradores 28, 30 se proveen con una cámara de regeneración de gas 36
y una cámara de regeneración de aire 38. Ambas cámaras 36 y 38 son
conectadas a una cámara inferior 40, las cuales son arregladas para
comunicarse por medio de compuertas 42 hacia un túnel 44 y una chimenea
46 para los gases de escape. Quemadores 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g,
y 48h, así como quemadores 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g y 50h, son
arreglados en cada puerto 32, 34 en una porción de cuello 52, 54 de cada
puerto de quemado 32, 34 para quemar el combustible, tal como gas natural,
coque de petróleo u otro tipo de combustible para uso en los hornos de
fundición de vidrio.
De esta forma cuando los materias para hacer el vidrio son alimentadas
a través de la compuerta de alimentación 24 en el extremo trasero de la
cámara de fundición 10, el vidrio es fundido por los quemadores 48a-h y 50a-
h, el cual flota en una dirección hacia delante hasta que se funde
completamente y pasa de la cámara de fundición 10 a la cámara de
acondicionamiento 14. Durante la operación del horno, los regeneradores 28,
30, son ciclados alternativamente entre ciclos de escape y combustión de aire.
Cada 20 a 30 minutos, dependiendo del horno específico, la trayectoria de la
flama de la flama es revertida por una serie de quemadores 48a-h ó 50a-h. De
esta forma la flama resultante y productos de combustión producidos por cada
quemador 48a-h, ó 50a-h, pasan a través de la superficie del vidrio fundido y
transfieren el calor al vidrio que está en la cámara de refinación 10 y cámara
de refinación 12.
ALIMENTACIÓN DEL COKE DE PETRÓLEO PULVERIZADO (F).
Haciendo ahora referencia a la figuras 5 y 6, el sistema para alimentar y
quemar un combustible pulverizado (A) en un horno de fundición de vidrio
comprende, en una primera modalidad de la presente invención, primeros
tanques o silos de almacenaje 56 y 58 para almacenar el coque de petróleo
pulverizado u otro tipo de combustible para uso en el horno de fundición de
vidrio. Los silos de almacenaje 56, 58, se alimentan a través de un vagón de
tren 60 por medio de una primera tubería de entrada 62, la cual se conecta
entre el vagón del tren 60 y los silos 56, 58. Una primera tubería principal 62
que tiene primeras tuberías de ramificación 64, 66, las cuales son conectadas
respectivamente a cada silo 56, 58 para el llenado de cada silo 56, 58.
Válvulas 68, 70, son conectadas a cada una de las primeras tuberías de
ramificación 64, 66, para regular el llenado de cada silo 56, 58. Cada silo 56,
58, es llenado a través de un efecto de vacío por medio de una bomba de
vacío 70, a través de una primera tubería de salida 72. La primera tubería de
salida 72 tiene segundas tuberías de ramificación 74, 76, que son conectadas
33
con cada silo, 56, 58. Válvulas 78, 80, son conectadas por cada una de las
segundas tuberías de ramificación 74, 76, para regular el efecto de vacío que
es provisto por la bomba de vacío 70 para el llenado de cada silo 56, 58.
El fondo de cada silo 56, 58, incluye una sección cónica 82, 84 y un
sistema de alimentación gravimétrico de coque 86, 88, para fluidizar y para
asegurar un flujo de descarga constante del coque pulverizado en una
segunda tubería de salida 90, a través del cual el material pulverizado es
enviado a un sistema de alimentación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-
7. La segunda tubería de salida 90 incluye terceras tuberías de ramificación
92, 94, que están conectadas al fondo de cada sección cónica 82, 84, de cada
silo o tanque 56, 58. Válvulas 96, 98 son acopladas a cada tercer tubería de
ramificación 92, 94, para regular el flujo del coque de petróleo pulverizado a la
segunda tubería de salida 90.
SISTEMA DE DOSIFICACIÓN (D) PARA EL COQUE DE PETRÓLEO
PULVERIZADO.
Haciendo ahora referencia al sistema de dosificación de acuerdo con la
presente invención, el coque de petróleo pulverizado es recibido por cada
sistema de dosificación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-7, a través de
la segunda tubería de salida 90. Cuartas tuberías de ramificación 100, 102 y
104, son conectadas a la segunda tubería de salida 90, para transportar el
coque pulverizado a los primeros silos o tanques 56 y 58, hacia el sistema 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, incluyen una segunda
serie de silos o tanques 106, 108 y 110. La segunda serie de silos 106, 108 y
110, comprenden una sección cónica 112, 114 y 116; un sistema de
alimentación gravimétrico de coque 118, 120, 122; un sistema de aereación
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 48f, 48g y 48h y, los quemadores 50f, 50g y 50h, como será
descrito más adelante.
Un compresor de aire neumático 142 y un tanque para aire 144, se
conectan a través de una segunda tubería principal 146. Una primera tubería
de derivación de entrada 148, 150, 152 es conectada con la segunda tubería
principal 146 para suministrar un aire filtrado -a través de los filtros 136, 138 y
140 - para transportar el coque hacia el interior de cada uno de la segunda
serie de silos o tanques 106, 108, 110. La segunda tubería principal 146
también incluye, primeras tuberías de ramificación de retorno 154, 156, 158,
las cuales son conectadas con el sistema de aereación 124, 126, 128, para
permitir un flujo adecuado del coque hacia terceras tuberías de salida 160, 162
y 164, como será descrito más adelante. Adicionalmente, una segunda
tubería de entrada 166 se conecta con la segunda tubería principal 146
(después del tanque para aire 144), el cual incluye segundas tuberías de
ramificación de entrada 168, 170, que son conectadas sobre la parte superior
de cada silo o tanque 56, 58, para inyectar aire hacia el interior de cada silo o
tanque 56, 58.
El sistema de alimentación de combustible sólido SD-5, SD-6 y SD-7
incluyen respectivamente cuartas tuberías de salida 172, 174 y 176,
conectadas en la parte inferior de cada alimentador 130, 132, 134. Una
válvula de regulación de tres salidas 178, 180, 182, es conectada
respectivamente con las cuartas tuberías de salida 172, 174 y 176, a través de
una primera salida; una segunda salida es conectada con las primeras
tuberías de retorno 179, 181 , 183, para retornar el exceso de coque
pulverizado hacia cada segunda serie de silos o tanques 106, 108, 110,
mientras qué, la tercera salida es conectada con la tercera tubería de salida
160, 162, 164, las cuales se usan para suministrar una mezcla de aire
combustible hacia un arreglo de una tubería de cuatro salidas 184, 186 y 188,
relacionada con el sistema de combustión (E) como se describirá a
continuación.
SISTEMA DE COMBUSTIÓN (E).
Haciendo ahora referencia al sistema de combustión (E), éste es
conectado a cada uno de los sistemas de alimentación de combustible sólido
SD-5, SD-6 y SD-7 a través de una primera salida de la tubería de cuatro
salidas 184, 186 y 188, las cuales son conectadas con cada una de las
terceras tuberías de salida 160, 162, 164, de cada uno de los sistemas de
alimentación de combustible SD-5, SD-6 y SD-7. Una segunda salida es
conectada respectivamente con las cuartas tuberías de salida 190, 192, 194,
para alimentar el suministro de la mezcla de aire combustible hacía los
quemadores 48h, 48g y 48f. Una tercera salida de la tubería 184, 186, 188, de
cuatro salidas, es conectada a una quinta tubería de salida 196, 198, 200,
para alimentar la mezcla de aire combustible hacía los quemadores 50h, 50g y
50f; y una cuarta salida de tubería 184, 186, 188, de cuatro vías, es conectada
respectivamente a una segunda tubería de retorno 202, 204, 206, para
retornar el exceso de coque pulverizado hacía cada una de la segunda serie
de silos o tanques 106, 108, 110. La tubería 184, 186 y 188, de cuatro vías,
teniendo válvulas de bola 208 A-C, 210 A-C, 212 A-C, ubicadas entre la
porción de conexión de la tubería de cuatro salidas 184, 186, 188, y la cuarta
tubería de salida 190, 192, 194; la quinta tubería de salida 196, 198, 200; y la
segunda tubería de retorno 202, 204, 206.
De esta forma, durante la operación del horno, los quemadores 48 a-h ó
50 a-h son ciclados alternativamente entre ciclos de combustión y no-
combustión. Cada 20 ó 30 minutos, dependiendo del horno específico, la
trayectoria de la flama es revertida en cada una de la serie de quemadores 48
a-h ó 50 a-h. La mezcla de aire-combustible que está llegando a través de la
tercera tubería de salida 160, 162, 164, es regulada por la tubería de cuatro-
salidas 184, 186 y 188, y las válvulas de bola 208 A-C, 210 A-C y 212 A-C,
para alternar la inyección de la mezcla de aire combustible entre los
quemadores 48 a-h y 50 a-h. Cuando se lleva a cabo el ciclo de operación
alternativo entre los quemadores 48 a-h y 50 a-h, una cantidad de aire-
combustible es regresada a la segunda serie de silos o tanques 106, 108, 110,
por medio de una segunda tubería de retorno 202, 204, 206.
El aire de suministro que está siendo enviado a través de la tercera
tubería de salida 160, 162, 164, es usado para transportar el coque de
petróleo y para provocar altas velocidades de inyección de coque hacía la
boquilla de cada quemador 48 a-h y 50 a-h. El suministro de aire es provisto
por medio de un soplador de aire 214 a través de una tercera tubería principal
216.
Cuartas tuberías de salida 218, 220 y 222, son conectadas con la
tercera tubería principal 216 y las terceras tuberías de salida 160, 162, 164,
para mantener una relación elevada de mezcla de aire-combustible que está
siendo suministrada a los quemadores 48 a-h y 50 a-h.
Para efectuar el ciclo de combustión de los quemadores 48 a-h ó 50 a-
h, cada quemador 48 a-h ó 50 a-h son alimentados individualmente con la
mezcla aire-combustible. Esta mezcla será suministrada a través de un tubo
interno en cada quemador 48 a-h ó 50 a-h, y llegará a una cámara de
distribución para distribuirla a diversas boquillas de inyección en cada
quemador 48 a-h ó 50 a-h.
Para incrementar el flujo de turbulencia y la mezcla de combustible
pulverizado con un aire de combustión pre-calentado en cada quemador 48 a-
h ó 50 a-h, un aire primario es inyectado desde un ventilador de aire primario
224, el cual es suministrado bajo presión a través de boquillas de inyección de
cada quemador 48 a-h ó 50 a-h. De esta forma, la operación de los
quemadores 48 a-h ó 50 a-h, tendrán una inyección de coque a través de una
transportación neumática con una relación elevada de aire-sólido y con una
relación de aire primario de aproximadamente 4% de aire estequiométrico.
Una sexta tubería de salida 226 y una séptima tubería de salida 228
son conectadas con la quintas tubería de derivación 230, 232, 234, y, la
séptima tubería de salida 228 siendo conectada con sextas tuberías de
derivación 236, 238, 240. El extremo de salida de cada quinta y sexta tubería
de derivaciórí 230, 232, 234, 236, 238, 240, siendo conectadas in en forma
directa con cada quemador 48 f-h ó 50 f-h. El flujo de aire primario en cada
quinta y sexta tubería de derivación 230, 232, 234, 236, 238, 240, son
regulados individualmente por un arreglo de una primera válvula de globo 242,
una primera válvula de bola 244 y una segunda válvula de globo 246.
Adicionalmente, la sexta tubería de salida incluye séptimas tuberías de
salida 248, 250 y 252, las cuales son conectadas respectivamente con las
quintas tuberías de salida 196, 198, 200. Y, la séptima tubería de salida 228
incluye sextas tuberías de salida 254, 256, 258, las cuales son conectadas
respectivamente con las cuartas tuberías de salida 190, 192, 194. Cada sexta
y séptima tuberías de salida 248, 250, 252, 254, 256, 258, teniendo una
válvula check 260 y una válvula de bola 262.
A través del arreglo anteriormente descrito, el ventilador de aire primario
224 suministrará aire a los quemadores 48 f-h (quemadores izquierdos) o
quemadores 50 f-h a través de la sexta tubería de salida 226 y la séptima
tubería de salida 228, y por cada quinta y sexta tuberías de ramificación 230,
232, 234, 236, 238, 240. El soplador de aire 224 operará para suministrar un
flujo de aire máximo durante la operación de cada quemador 48 f-h o
quemadores 50 f-h, mientras que, un flujo de aire mínimo está siendo provisto
para los quemadores 48 f-h o quemadores 50 f-h, que no están operando, por
medio de cada sexta y séptima tuberías de salida 248, 250, 252, 254, 256,
258, par i garantizar las mejores condiciones para ser enfriados.
No obstante que la invención fue descrita sobre la base de tres
quemadores 48, f, 48g, 48h y 50f, 50g y 50 h, deberá entenderse que el
sistema que se describe en la presente invención, es aplicado para todos los
quemadores 48 a-h y 50 a-h.
En una modalidad adicional de la presente invención, la fundición de
vidrio puede ser fundida con dos o tres tipos de combustible, por ejemplo, en
la figura 3, los quemadores 48a-48d y 50a-50d, pueden ser alimentadas con
un combustible pulverizado como coque de petróleo; y los quemadores 48e-
48h y 50e-50h pueden ser alimentados con gas o petróleo combustible. En
una tercera modalidad de la presente invención, los quemadores 48a-48d y
50a-50d pueden ser alimentados con un combustible pulverizado, tal como
coque de petróleo; los quemadores 48e-48f y 50e-50f pueden ser alimentados
con gas; y los quemadores 48g-48h y 50g-50h pueden ser alimentados con
petróleo combustible. Estas combinaciones están considerando que a esta
fecha, ya existen hornos e fundición de vidrio que usan gas o petróleo
combustible como combustible principal para fundición de vidrio y que, el
comportamiento de dicho gas y petróleo combustible es bien conocido en el
arte.
QUEMADOR DE COMBUSTIBLE PULVERIZADO.
Adicionalmente, para llevar a cabo una buena combustión del coque de
petróleo pulverizado, se diseño un quemador para que sea usado con el
sistema para alimentar y quemar el combustible pulverizado en el horno de
fundición de vidrio. Las figuras 7 a 12 muestran una vista detallada del
quemador (48f) para alimentar y quemar un combustible pulverizado de
conformidad con la presente invención. El quemador de combustible
pulverizado (48f) comprendiendo un cuerpo principal 264 construido de una
tubería exterior 266, una tubería intermedia 268 y una tubería interna 270
(figura 10), las cuales son dispuestas concéntricamente una con la otra. La
tubería exterior 266 siendo cerrada en el extremo superior 272 (figura 9). Una
primera cámara 276 está formada en el espacio definido por la tubería exterior
266 y la tubería intermedia 268. La tubería exterior 266 teniendo una tubería
de entrada 278 y una tubería de salida 280 (figura 8) a través de las cuales se
introduce agua de enfriamiento a la primera cámara 276 para el enfriamiento
del quemador (48f). La tubería intermedia 268 y la tubería interior 270 siendo
prolongada más allá del extremo superior 272 de la tubería exterior 266.
Sobre la parte superior del quemador 48f, se conecta una tubería de
entrada de aire 282 en una posición inclinada alrededor de la tubería
intermedia 268, para conectarse con la sexta tubería de ramificación 236 (ver
figura 7) para introducir un flujo de aire primario o gas natural en una segunda
cámara 284 que se forma en el espacio definido por la tubería interior 270 y la
tubería intermedia 268. La segunda cámara 284 sirve para dirigir el aire
primario o gas natural desde la tubería de entrada de aire 236 (figura 7) y la
transporta hacia el extremo inferior del quemador 48f. El flujo de aire primario
en la segunda cámara 284 es regulado por el arreglo de la primera válvula de
globo, la primera válvula de bola 244 y la segunda válvula de globo 246.
De la misma manera, una mezcla de aire secundario y coque de
petróleo pulverizado se introduce en el extremo superior 286 de la tubería
interior 270 y la transporta hasta el extremo inferior del quemador 48f. El
extremo superior 286 de la tubería interior 270 es conectado respectivamente
con la cuarta tubería de salida 194 para alimentar el suministro de la mezcla
de aire secundario y combustible pulverizado hacia cada quemador 48f. De
esta forma cuando el aire primario y la mezcla de aire secundario-coque de
petróleo pulverizado llegan al extremo inferior del quemador (48f), el aire
primario o gas natural y la mezcla de aire secundario-combustible pulverizado,
para iniciar un proceso de combustión, como se describirá a continuación.
Haciendo ahora referencia a la figuras 10 a 12, estas muestran una
vista detallada de una modalidad del quemador (48f) para alimentar y quemar
un combustible pulverizado de acuerdo con la presente invención.
Básicamente, el quemador 48f (figura 10) comprende un cuerpo
principal 264 construido de una tubería exterior 266, una tubería intermedia
268 y una tubería interna 270, las cuales son dispuestas concéntricamente
una con la otra. Una primera cámara 276 está formada en el espacio definido
por la tubería exterior 266 y la tubería intermedia 268. La tubería exterior 266
teniendo una tubería de entrada 278 y una tubería de salida 280, a través de
las cuales se introduce agua enfriamiento en la primera cár iara 276 para el
enfriamiento del quemador 48f.
Una segunda cámara 284 para introducir un flujo de aire primario o gas,
la cual está formada en el espacio definido por la tubería interna 270 y la
tubería intermedia 268. La segunda cámara 284 sirve para dirigir aire primario
o gas desde la tubería de entrada de aire 236 (figura 7) y que es transportado
al extremo inferior del quemador 48f. De la misma manera, una mezcla de
aire secundario y coque de petróleo pulverizado se introduce en un extremo
superior 286 de la tubería interna 270 y es transportado al extremo inferior del
quemador 48f.
Haciendo ahora referencia 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-
combustible pulverizado. El distribuidor de flujo 286 (figura 11) esta conectado
en la parte inferior del extremo inferior 274 del quemador 48f e incluye un
cuerpo principal 288 definiendo una cámara de distribución primaria 290 para
recibir una mezcla de aire secundario-combustible pulverizado; una segunda
cámara de distribución 292 para recibir el flujo de aire primario o gas; y una
tercera cámara 294 rodeando 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 enfriamiento en la tercera cámara 294 para el
enfriamiento del quemador 48f. La primera cámara 290 estando definida
dentro de una pared semi-esférica 296. La pared semi-osférica 296 teniendo
formada por la parte superior, un primer mango anular inferior 298, que se
conecta con el extremo inferior de la tubería interna 270 y un mango anular
intermedio 300 que se conecta con el extremo inferior de la tubería exterior
268, formando la cámara secundaria 342 a través de la cual se hace fluir el
aire primario o gas.
El distribuidor de flujo 286 también incluye un extremo de descarga
ubicado en una posición de 90° con respecto a la pared semi-esférica 296 del
cuerpo principal 288, para desviar el flujo de aire primario o gas y la mezcla de
aire secundario-combustible pulverizado de un flujo vertical a un flujo
longitudinal. El extremo de descarga 302 incluye un pasaje 304 (figuras 10 y
12) las cuales están formadas longitudinalmente en el cuerpo principal 286,
conectando la primera cámara de distribución 290 con la periferia exterior de
dicho cuerpo 286. El pasaje 304 estando formado por una primera sección
anular interna 306, a través del cual fluye la mezcla de aire secundario-
combustible pulverizado. La primera sección anular 306 siendo formada
internamente en una forma frusto-cónica, con un diámetro menor en el frente
de cada pasaje. Y, una segunda sección anular intermedia 308 rodeando la
primera sección anular interior 306, a través del cual se hace fluir el aire
primario o gas. La primera sección anular interior 306 y la segunda sección
anular intermedia 308 definiendo una entrada para recibir una boquilla 310
para mezclar al mismo tiempo el aire primario o gas, así como, la mezcla de
aire secundario-coque de petróleo pulverizado dentro de las cámaras del
horno de fundición de vidrio. Finalmente, la periferia del cuerpo principal 288 y
la segunda sección anular intermedia 308, definen la tercera cámara 294 para
hacer fluir agua de enfriamiento para el enfriamiento del quemador 48f.
Haciendo ahora referencia a la boquilla 310, ésta incluye un cabezal
cilindrico 312 y un miembro cilindrico 364 que está localizado en la parte
trasera del cabezal 362. El miembro cilindrico 314 incluyendo un orificio
central 316 y al menos una pluralidad de orificios 318 los cuales atraviesan
transversalmente la periferia del miembro cilindrico 314. El miembro cilindrico
314 se inserta en la entrada definida por la primera sección anular interna 306
y la segunda sección anular intermedia 308, formando una sección cerrada en
la segunda cámara 292. Cuando el cuerpo cilindrico 314 es colocado en dicha
entrada, la pluralidad de orificios 318 son colocados en coincidencia con la
segunda cámara 292 para permitir un flujo de salida del aire primario o gas
fuera del distribuidor de flujo 286. Un primer receso anular 320 es definido
entre la primera sección anular interna 306 y la parte interna del cuerpo
cilindrico 314 para desviar el flujo de aire primario o gas hacia la parte frontal
del distribuidor de flujo 286.
En una tercera modalidad del quemador (figura 11) el distribuidor de
flujo 286 se muestra con dos extremos de descarga 322, 324, que están
localizados en una posición de 90° con respecto al cuerpo principal 288.
Boquillas 326, 328, son introducidas por cada uno de los extremos de
descarga 322, 324. La posición de los extremos de descarga 322, 324, siendo
separados con un ángulo aproximado de entre 10 a 20° entre cada uno, con
respecto a un eje longitudinal 330.
Ahora, de acuerdo con el quemador 48f que se muestra en las figuras 8
y 10, el aire primario ingresa a través de la tubería de entrada de aire 282 e
introduce el flujo de aire primario o gas en la segunda cámara 284 que está
formada en el espacio definido por la tubería interna 270 y la tubería
intermedia 268. Después, el flujo de aire primario o gas continua hacia la
segunda cámara de distribución 342 para ser expulsado a través de una
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 por el extremo superior 286 a través de la tubería
interna 270 y es llevado hasta la primera cámara de distribución 290 y desde
esta sección, la mezcla fluye hacia el pasaje 304 del distribuidor de flujo 286.
La mezcla es alimentada a través del pasaje 304 en una dirección axial para
ser introducida en las cámaras del horno de fundición de vidrio. El aire
primario o gas y la mezcla de aire secundario y coque de petróleo pulverizado
son quemados simultáneamente en la salida de la boquilla 310 o boquillas 326
y 328. Se provee continuamente agua de enfriamiento a través de la primera
cámara 276 y la tercera cámara 294 para el enfriamiento del quemador.
De conformidad con lo anterior, a continuación se describe un método
para alimentar y quemar un combustible pulverizado en un horno de fundición
de vidrio del tipo que incluye una región de fundición de vidrio forrada con
material refractario y una pluralidad de quemadores asociados con
regeneradores sellados en el horno de fundición de vidrio, los cuales actúan
como intercambiadores de calor, el método comprendiendo:
suministrar un combustible pulverizado del tipo que comprende carbón
fijo y materiales impuros como sulfuro, nitrógeno, vanadio, fierro y níquel o
mezcla de los mismos, a cada uno de dichos quemadores asociados con los
regeneradores sellados de dicho horno de fundición de vidrio, dicho
combustible pulverizado siendo alimentado directamente al horno en una
relación aire-combustible de alrededor de 16% de aire en exceso con respecto
a un aire estequiométrico;
quemar dicho combustible pulverizado por cada uno de dichos
quemadores en la región de fundición de dicho horno de fundición,
proporcionando una flama por cada quemador, para llevar a cabo un proceso
de combustión en dicha región de fundición para el fundido del vidrio;
controlar las emisiones de carbón y materiales impuros que se
producen por el quemado de dicho combustible pulverizado con medios de
control ambiental, dichos medios de control ambiental siendo localizados en
una salida de gases de desperdicio de dicho horno de fundición de vidrio, para
limpiar los gases de combustión y reducir la emisión de impurezas del
combustible pulverizado tales como SOx, NOx y partículas de materia, dicha
reducción de emisiones siendo controladas durante y después que la
combustión del combustible pulverizado en el horno de fundición de vidrio ha :
sido llevada a cabo; y,
contrarrestar los efectos abrasivos y erosivos del combustible
pulverizado en el horno de fundición de vidrio a través de medios refractarios,
dicho horno de fundición de vidrio siendo construido con dichos medios
refractarios para controlar dichos efectos abrasivos y erosivos producidos por
el quemado del combustible pulverizado en dicho horno.
El método también comprende las etapas de:
alimentar un material combustible pulverizado hacia una serie de
medios de distribución;
fluidizar el material combustible pulverizado a través de la serie de
medios de distribución;
descargar el material combustible pulverizado fluidizado de la serie de
medios de distribución hacia al menos una tubería principal;
mezclar el combustible pulverizado fluidizado con un primer flujo de aire
primario, para descargar un flujo constante del combustible pulverizado hacia
la tubería principal;
distribuir la mezcla de combustible pulverizado fluidizado y el aire
primario en al menos dos tuberías de distribución, para suministrar la mezcla
de aire primario-combustible por cada una de dichas dos tuberías de
distribución, en un ciclo de operación alternativo;
suministrar la mezcla de aire combustible de cada una de dichas dos
tuberías de distribución a una primera serie de quemadores y a una segunda
serie de quemadores de un horno de fundición, para operar dichos primeros y
segundos quemadores en un ciclo de operación alternativo entre ciclos de
combustión y no combustión; y
suministrar simultáneamente un segundo flujo de aire por cada uno de
los primeros y segundos quemadores, para mantener un mejor ciclo de
combustión por cada uno de dichos quemadores.
En donde la etapa de suministrar un segundo flujo de aire por cada uno
de los primeros y segundos quemadores comprende la etapa de: proveer
simultáneamente por cada quemador, un flujo interno del combustible
pulverizado fluidizado y aire primario, y un flujo externo de un segundo flujo de
aire.
CONTROL AMBIENTAL.
Finalmente, después de que la combustión del combustible pulverizado
se ha llevado a cabo en el horno de fundición de vidrio, al final del túnel 44 y
conectado con la chimenea 46 para los gases de escape a la atmósfera, se
coloca un equipo para reducir y controlar la contaminación de aire y las
emisiones de sulfuro, nitrógeno, vanadio, fierro y compuestos de níquel. El
sistema de control de contaminación, de acuerdo a la presente invención, es
adaptado a la salida de los gases de desperdicio del horno de fundición de
vidrio.
Para el control de las emisiones contaminantes, se ha demostrado que
los precipitadores electrostáticos disminuyen considerablemente las partículas
de materia del horno de vidrio. Las partículas de materia fina de los hornos
de vidrio no presentan problemas para este tipo de precipitadores.
En el caso de la remoción de SO2, se necesita agregar un depurador
parcialmente húmedo o seco, el cual es un buen complemento para un
precipitador electrostático o un sistema de filtrado tipo malla. En realidad, bajo
las condiciones de gases ácidos altos, es necesario utilizar un depurador para
reducir la concentración de los gases corrosivos. En el caso del uso de un
nuevo combustible, será necesario utilizar un depurador con un contenido bajo
de SO2. Esto no solamente sirve como beneficio al sistema para la prevención
de la corrosión, sino que también baja la temperatura de los gases de escape
y por lo tanto, reduce el volumen de gas.
Los depuradores en seco (inyección de un polvo de reacción en seco)
y/o depuradores semi-húmedos serán ubicados en una cámara de reacción
grande, corriente arriba de los precipitadores electrostáticos. En ambiente
húmedo o seco, los materiales depurados incluirán Na2C03, Ca(OH)2,
NaHC03 o algunos otros. Los materiales de reacción resultantes, son
ingredientes básicos al proceso de fabricación de vidrio y por lo tanto son
generalmente reciclables hasta cierto punto. Una regla del pulgar es que por
cada 1% de sulfuro en el combustible, se generan cuatro libras de SO2 por
tonelada de vidrio fundido. Así, para combustibles con alto contenido de
sulfuro, existirá una abundancia de deshechos secos, por ejemplo NaSθ4.
Esta cantidad de deshechos varía con la tasa de captura y la cantidad de
material que puede ser reciclado, pero el número podría ser significativo. Para
la operación de hornos de flotado un alto contenido de sulfuro que podrían ser
por arriba de 5 toneladas de desperdicio por día. Los niveles de rendimiento
de depuración varían de 50 al 90% usando NaHC03 seco o Na2C03 semi-
húmedo. El control de temperatura es importante en las alternativas de
depuración con temperaturas de reacción experimentales con un rango
alrededor de 250° a 400° en el material de depuración. Los depuradores del
tipo húmedo vienen en un número infinito de formas, tamaños y aplicaciones.
Las dos más grandes aplicaciones relacionadas con la fabricación de vidrio
son aquellas que fueron diseñadas para colectar gases (SO2) y aquellas que
fueron diseñadas para capturar partículas de materia.
Como se puede ver de lo anterior, se ha descrito un sistema para
alimentar y quemar un combustible pulverizado con al menos un quemador, en
un horno de fundición de vidrio y será evidente para los expertos en el ramo,
que muchas otras características o mejoras pudieran ser realizadas, las cuales
podrán ser consideradas dentro del campo determinado por las siguientes
reivindicaciones.
Claims
1.- Un método para alimentar y quemar un combustible pulverizado en
un horno de fundición de vidrio del tipo que incluye una región de fundición de
vidrio forrada con material refractario y una pluralidad de quemadores
asociados con regeneradores sellados en el horno de fundición de vidrio, los
cuales actúan como intercambiadores de calor, el método comprendiendo:
suministrar un combustible pulverizado del tipo que comprende carbón
fijo y materiales impuros como sulfuro, nitrógeno, vanadio, fierro y níquel o
mezcla de los mismos, a cada uno de dichos quemadores asociados con los
regeneradores ¿ellados de dicho horno de fundición de vidrio;
quemar dicho combustible pulverizado por cada uno de dichos
quemadores en la región de fundición de dicho horno de fundición,
proveyendo una flama por cada quemador, para llevar a cabo un proceso de
combustión en dicha región de fundición para el fundido del vidrio;
controlar las emisiones de carbón y materiales impuros que se
producen por el quemado de dicho combustible pulverizado con medios de
control ambiental, dichos medios de control ambiental siendo localizados en
una salida de gases de desperdicio de dicho horno de fundición de vidrio, para
limpiar los gases de combustión y reducir la emisión de impurezas del
combustible pulverizado tales como SOx, NOx y partículas de materia, dicha
reducción de emisiones siendo controladas durante y después que la combustión del combustible pulverizado en el horno de fundición de vidrio ha
sido llevada a cabo; y,
contrarrestar los efectos abrasivos y erosivos del combustible
pulverizado en el horno de fundición de vidrio a través de medios refractarios
en dicho horno de fundición de vidrio.
2.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde el
horno de fundición de vidrio es del tipo side-port.
3.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde los
quemadores son arreglados en una pluralidad de puertos laterales, los cuales
están asociados con la región de fundición de vidrio de dicho horno d;j
fundición de vidrio.
4.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde el
combustible pulverizado es coque de petróleo.
5.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde la
etapa de suministrar el combustible pulverizado comprende:
alimentar el combustible pulverizado en los medios de distribución;
descargar el material combustible pulverizado desde los medios de
distribución hacia al menos una tubería principal;
mezclar el combustible pulverizado con un primer flujo de aire, para
producir una mezcla de aire-combustible pulverizado, dicha mezcla de aire-
combustible pulverizado siendo distribuido hacía dicha tubería principal; suministrar la mezcla de aire-combustible pulverizado desde la tubería
principal a cada uno de los quemadores del horno de fundición, para operar
dichos quemadores en un ciclo de operación alternativo entre ciclos de
combustión y no combustión; y,
suministrar simultáneamente un segundo flujo de aire o gas natural
junto la mezcla de aire-combustible pulverizado, por cada uno de dichos
quemadores, para llevar a cabo el ciclo de combustión en el horno de
fundición de vidrio.
6.- El método como el reclamado en la reivindicación 5, en donde la
etapa de descarga comprende la etapa de: regresar el exceso de combustible
pulverizado que está siendo provisto en la tubería principal hacía los medios
de distribución.
7.- El método como el reclamado en la reivindicación 5, en donde la
etapa de suministro de la mezcla de aire-combustible pulverizado de la tubería
principal comprende la etapa de: regresar el exceso de la mezcla de aire-
combustible pulverizado que está siendo provisto en la tubería principal hacía
los medios de distribución.
8.- El método como el reclamado en la reivindicación 5, en donde la
etapa de alimentar el combustible pulverizado comprende la etapa de: fluidizar
el combustible pulverizado antes de que dicho combustible pulverizado sea
distribuido hacía la tubería principal.
9.- El método como el reclamado en la reivindicación 5, en donde la
etapa de mezclar el combustible pulverizado comprende:
distribuir la mezcla de aire-combustible pulverizado por cada uno de los
quemadores en un ciclo de operación alternativo.
10.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde los
medios refractarios son seleccionados de un material con al menos 98% de
óxido de magnesio para reducir la cantidad de óxido de calcio que está
presente en dicho material en las cámaras regenerativas.
11.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde» los
medios refractarios son seleccionados material de fundición moldeable de
zirconia-sílíca-alúmina, el cual presenta un comportamiento ácido para reducir
el daño que se producen en los refractarios por la combustión del combustible
pulverizado en las cámaras regenerativas.
12.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde los
medios refractarios son seleccionados de un material que contiene alrededor
de 80% de magnesia y a alrededor de 20% de zirconio-silicato en la cámaras
regenerativas.
13.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde la
etapa de controlar las emisiones de carbón y materiales impuros de sulfuro,
nitrógeno, vanadio, fierro y níquel, es llevado a cabo con precipitadores
electrostáticos, depuradores parcialmente húmedos o secos, depuradores
secos y depuradores semi-húmedos o una combinación de los mismos.
14.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde el
método también incluye la etapa de:
suministrar gas natural a una segunda serie de quemadores, dicha
segunda serie de quemadores siendo arreglados en dicha región de fundición
de dicha cámara de fundición.
15.- El método como el reclamado en la reivindicación 1 , en donde el
método también incluye la etapa de:
suministrar petróleo combustible a una tercera serie de quemadores,
dicha tercera serie de quemadores siendo arreglados en dicha región de
fundición de dicha cámara de fundición.
16.- Un método para alimentar y quemar un combustible pulverizado en
un horno de fundición de vidrio del tipo que incluye una región de fundición de
vidrio forrada con material refractario y una pluralidad de quemadores
asociados con un par de regeneradores sellados dispuestos lado por lado, los
cuales actúan como intercambiadores de calor, los quemadores siendo
arreglados en cada uno de una pluralidad de primeros y segundos puertos que
están asociados con la región de fundición de dicho horno de fundición de
vidrio, el método comprendiendo:
suministrar un combustible pulverizado del tipo que comprende carbón
fijo y materiales impuros como sulfuro, nitrógeno, vanadio, fierro y níquel o
mezcla de los mismos, a un horno de fundición de vidrio del tipo side-port, por
medio de quemadores asociados en dicha pluralidad de los primeros y segundos puertos laterales en la región de fundición de vidrio de dicho horno
de fundición de vidrio;
quemar dicho combustible pulverizado por cada uno de dichos
quemadores en dicha región de fundición de dicha cámara de fundición,
proveyendo una flama por cada quemador, para llevar a cabo un proceso de
combustión en dicha región de fundición para la fundición de materiales de
fundición para la producción de vidrio;
medios para controlar las emisiones de carbón y materiales impuros
que se producen por el quemado de dicho combustible pulverizado, dichos
medios con medios de control ambientales, dichos medios de control
ambientales siendo localizados en una salida de gases de desperdicio de
dicho horno de fundición de vidrio, para limpiar los gases de combustión y
reducir la emisión de impurezas del combustible pulverizado tales como SOx,
NOx y partículas de materia, dicha reducción de emisiones siendo controladas
durante y después que la combustión del combustible pulverizado en el horno
de fundición de vidrio ha sido llevada a cabo; y,
contrarrestar los efectos abrasivos y erosivos por el quemado del
combustible pulverizado en el horno de fundición de vidrio a través de medios
refractarios en dicha fundición de vidrio.
17.- Un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en
un horno de fundición de vidrio del tipo que incluye una región de fundición de
vidrio forrada con material refractario y una pluralidad de quemadores asociados con regeneradores sellados en el horno de fundición de vidrio, los
cuales actúan como intercambiadores de calor, el sistema comprendiendo:
medios para suministrar un combustible pulverizado del tipo que
comprende carbón y materiales impuros como sulfuro, nitrógeno, vanadio,
fierro y níquel o mezcla de los mismos, por cada uno de los quemadores, para
quemar dicho combustible pulverizado en la región de fundición de vidrio de
dicho horno de fundición, proporcionando una flama por cada quemador para
llevara a cabo ciclos de fundición de vidrio;
medios para controlar las emisiones de carbón y materiales impuros
que se producen por el quemado de dicho combustible pulverizado, dicho
medios para controlar las emisiones siendo colocados en una salida de gases
de desperdicio de dicho horno de fundición de vidrio, para limpiar los gases de
combustión y reducir la emisión de impurezas del combustible pulverizado
tales como SOx, NOx y partículas de materia, dicha reducción de emisiones
siendo controladas durante y después que la combustión del combustible
pulverizado en el horno de fundición de vidrio ha sido llevada a cabo; y,
medios refractarios para contrarrestar los efectos abrasivos y erosivos
por el quemado del combustible pulverizado en dicha región de fundición de
vidrio, dicho horno de fundición de vidrio siendo construido con dichos medios
refractarios para controlar dichos efectos abrasivos y erosivos que se
producen por el quemado de dicho combustible pulverizado en dicho horno.
18.- El sistema como el reclamado en la reivindicación17, en donde el
horno de fundición de vidrio es del tipo side-port.
19.- El sistema como el reclamado en la reivindicación17, en donde los
quemadores son arreglados en una pluralidad de puertos laterales asociados
con la región de fundición de vidrio de dicho horno de fundición de vidrio.
20.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 17, en donde los
medios refractarios son seleccionados de un material con al menos 98% de
óxido de magnesio, dicho material reduciendo la cantidad de óxido de calcio
que está presente en dicho material en las cámaras regenerativas.
21.- El sistema como el reclamado en \a reivindicación17, en donde, los
medios refractarios son seleccionados de un material de fundición moldeable
de zirconia-sílica-alúmina, el cual presenta un comportamiento ácido para
reducir el daño que se producen en los refractarios por la combustión del
combustible pulverizado.
22.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 17, en donde la
etapa de suministrar el combustible pulverizado comprende:
medios para alimentar el combustible pulverizado en los medios de
distribución;
medios par descargar el material combustible pulverizado desde dichos
medios de distribución hacia al menos una tubería principal; medios para mezclar el combustible pulverizado con un primer flujo de
aire y para descargar un flujo constante de una mezcla de aire-combustible
pulverizado, hacía al menos una de dicha tubería principal;
medios para suministrar la mezcla de aire-combustible pulverizado
desde cada tubería principal a al menos un quemador de un horno de
fundición de vidrio, para operar dichos quemadores en un ciclo de operación
alternativo entre ciclos de combustión y no combustión; y,
medios para suministrar simultáneamente un segundo flujo de aire o
gas natural por cada uno de dichos quemadores, dicho segundo flujo siendo
alimentado simultáneamente con la mezcla de aire-combustible pulverizado en
cada quemador para llevar a cabo el ciclo de combustión de cada quemador
en el horno de fundición de vidrio.
23.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 22, en donde el
sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en al menos un
quemador de un horno de fundición de vidrio además comprende: medios para
fluidizar el combustible pulverizado dentro de dichos medios de distribución.
24.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 22, en donde los
medios para suministrar la mezcla de aire-combustible pulverizado de cada
tubería principal comprende:
medios para distribuir la mezcla de aire-combustible pulverizado en al
menos dos tuberías de distribución, para suministrar la mezcla de aire primario-combustible pulverizado por cada uno de los quemadores en el horno
de fundición de vidrio, en un ciclo de operación alternativo.
25.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 22, en donde los
medios para descargar el combustible pulverizado de los medios de
distribución comprenden: medios para retornar el exceso de combustible
pulverizado hacía dichos medios de distribución.
26.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 22, en donde los
medios para suministrar la mezcla de aire-combustible pulverizado a la tubería
principal comprende: medios para retornar el exceso de la mezcla de aire-
combustible pulverizado de dicha tubería principal hacía dichos medios de
distribución.
27.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 17, en donde los
medios para controlar las emisiones comprenden: precipitadores
electrostáticos, depuradores parcialmente húmedos o secos, depuradores
secos y depuradores semi-húmedos o una combinación de los mismos.
28.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 17, en donde el
sistema además incluye:
una segunda serie de quemadores, dicha segunda serie de
quemadores siendo arreglados en dicha pluralidad de primeros y segundos
puertos en dicha región de fundición de vidrio de dicha cámara de fundición
para el quemado de gas natural en dicha cámara de fundición.
29.- El sistema como el reclamado en la reivindicación 17, en donde el
sistema además incluye:
una tercera serie de quemadores, dicha tercera serie de quemadores
siendo arreglados en dicha pluralidad de primeros y segundos puertos en
dicha región de fundición de vidrio de dicha cámara de fundición para el
quemado de petróleo combustible en dicha cámara de fundición.
30.- Un sistema para alimentar y quemar un combustible pulverizado en
un horno de fundición de vidrio del tipo que incluye una región de fundición de
vidrio forrada con material refractario y una pluralidad de quemadores
asociados con un par de regeneradores sellados dispuestos lado por lado; los
cuales actúan como intercambiadores de calor, los quemadores siendo
arreglados en cada uno de una pluralidad de primeros y segundos puertos que
están asociados con la región de fundición de dicho horno de fundición de
vidrio, el sistema comprendiendo:
medios para suministrar un combustible pulverizado del tipo que
comprende carbón y materiales impuros de sulfuro, nitrógeno, vanadio, fierro y
níquel o mezcla de los mismos, en un horno de fundición de vidrio del tipo
side-port, por cada uno délos quemadores asociados en dicha pluralidad de
dichos primeros y segundos puertos de la región de fundición de vidrio de
dicha cámara de fundición, dichos quemadores siendo alimentados con dicho
combustible pulverizado para quemar dicho combustible pulverizado en la
dicha región de fundición de vidrio de dicha cámara de fundición, proveyendo una flama por cada quemador, para llevar a cabo un proceso de combustión
en dicha cámara de fundición para la fundición de vidrio;
medios para controlar las emisiones de carbón y materiales impuros
que se producen por el quemado de dicho combustible pulverizado, dichos
medios para controlar las emisiones siendo localizados en una salida de gases
de desperdicio de dicho horno de fundición de vidrio, para limpiar los gases de
combustión y reducir la emisión de impurezas del combustible pulverizado
tales como SOx, NOx y partículas de materia, dicha reducción de emisiones
siendo controladas durante y después que la combustión del combustible
pulverizado en el horno de fundición de vidrio ha sido llevada a cabo; y,
medios refractarios para contrarrestar los efectos abrasivos y erosivos
producidos por el quemado del combustible pulverizado en dicha región de
fundición de vidrio, dicho horno de fundición de vidrio siendo construido con
dichos medios refractarios para controlar dichos efectos abrasivos y erosivos
que se producen en la región de fundición de vidrio por el quemado de dicho
combustible pulverizado.
31.- Un quemador para el quemado de combustible pulverizado para
uso en un horno de fundición de vidrio, el cual comprende: un cuerpo principal
comprendiendo una tubería exterior, una tubería intermedia y una tubería
interna, dichas tuberías siendo dispuestas concéntricamente una con la otra,
dicha tubería exterior y dicha tubería intermedia formando una primera
cámara, dicha tubería exterior incluyendo una tubería de entrada y una tubería de salida para introducir y para hacer circular un fluido de enfriamiento dentro
de dicha cámara de fluido para el enfriamiento del quemador; dicha tubería
intermedia incluyendo una primera entrada para introducir un primer flujo de
aire o gas en una segunda cámara, dicha segunda cámara siendo definida
entre dicha tubería interna y dicha tubería intermedia; dicha tubería interna
incluyendo una segunda entrada para introducir una mezcla de aire-
combustible pulverizado a través de dicha tubería interna;
medios de distribución conectados en el extremo inferior de dicho
cuerpo principal, dichos medios de distribución incluyendo una primera cámara
de recepción la cual se conecta en el extremo inferior de dicha segunda
entrada de dicha tubería interna, para recibir la mezcla de aire-combustible
pulverizado; una segunda cámara de recepción, dicha segunda cámara de
recepción siendo formada entre el extremo inferior de dicha tubería interna y
dicha tubería intermedia; y, una tercera cámara circundando una sección
exterior de los medios de distribución para recibir y circula el fluido de
enfriamiento que está siendo introducido en dicha primera cámara para el
enfriamiento de dichos medios de distribución, y al menos un pasaje de salida
formado desde la primera cámara de recepción a un extremo de salida de
dichos medios de distribución, dicho pasaje de salida siendo dispuesto para
transportar la mezcla de aire-combustible pulverizado hacía fuera del extremo
de salida de dichos medios de distribución; y, al menos una boquilla de descarga conectada por cada uno de dichos
pasajes de salida de dichos medios de distribución, dicha boquilla de salida
incluyendo un orificio central para transportar la mezcla de aire-combustible
pulverizado y, una segunda pluralidad de orificios dispuestos en coincidencia
con la segunda cámara de recepción para proveer un movimiento de remolino
del primer flujo de aire o gas, dicho primer flujo de aire o gas y dicha mezcla
de aire-combustible pulverizado siendo simultáneamente mezclado para ser
quemado en una zona de combustión de un horno de fundición de vidrio.
32.- El quemador como el reclamado en la reivindicación 31 , en donde
el pasaje de salida ¡ncluye una primera sección anular interna y una segunda
sección anular intermedia, dicha sección anular interna y dicha segunda
sección anular intermedia definiendo un acceso para recibir la boquilla de
descarga.
33.- El quemador como el reclamado en la reivindicación 31 , en donde
la primera sección anular interna incluye un primer receso anular para desviar
el flujo del aire primario o gas hacia la parte frontal de los medios de
distribución.
34.- El quemador como el reclamado en la reivindicación 31 , en donde
el fluido de enfriamiento es agua,
35.- El quemador como el reclamado en la reivindicación 31 , en donde
la boquilla de descarga comprende: un cabezal; un miembro cilindrico
acoplado en la parte trasera de dicho cabezal, dicho miembro comprendiendo un orificio central en una forma frusto-cónica, con un diámetro menor en el
frente del cabezal; al menos una pluralidad de orificios formados en la periferia
de dicho miembro cilindrico, dichos orificios siendo formados transversalmente
alrededor de la periferia del cuerpo cilindrico para proveer una comunicación
entre la segunda cámara de recepción y el orificio central de dicha boquilla de
descarga.
36.- El quemador como el reclamado en la reivindicación 35, en donde
la pluralidad de orificios del miembro cilindrico son formados en una forma
perpendicular, con respecto al miembro cilindrico.
37.- El quemador como el reclamado en la reivindicación 35, en donde
la pluralidad de orificios del miembro cilindrico están formados
tangencialmente con un ángulo de 0 a 15 grados, para producir un movimiento
de remolino del primer flujo de aire o gas alrededor de la mezcla de aire-
combustible pulverizado.
38.- El quemador como el reclamado en la reivindicación 31 en donde
los medios de distribución están separados con un ángulo de alrededor de 10°
a alrededor de 20° entre uno y otro.
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