ES2230963B1 - Perfeccionamientos en los hornos de fusion de fritas ceramicas. - Google Patents
Perfeccionamientos en los hornos de fusion de fritas ceramicas.Info
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Abstract
Perfeccionamientos en los hornos de fusión de fritas cerámicas. Los perfeccionamientos comprenden un horno (1) que no es fijo como los conocidos, sino que está soportado por una estructura (3) basculante hacia la salida de la colada de fritas fundidas, permitiendo una ligera inclinación del mismo durante el proceso de las fritas y otra mayor para un vaciado rápido de la colada de las mismas fundidas. Dicho horno (1) presenta sendos pares de quemadores (16) enfrentados al tresbolillo a ambas paredes laterales (14, 15), atacando el primer par al montón de fritas, y el segundo al pie del montón y a la colada de las mismas. La fusión de las fritas se realiza mediante oxicombustión a base de Oxígeno y GN, reduciéndose el consumo de este último así como las emisiones de NO y otras partículas, además de disminuir el consumo energético y aumentar el rendimiento de la combustión así como la producción de fritas duras.
Description
Perfeccionamientos en los hornos de fusión de
fritas cerámicas.
La presente invención tiene por objeto unos
perfeccionamientos en los hornos de fusión de fritas cerámicas.
Hasta ahora, son conocidos hornos de fusión de
fritas cerámicas que funcionan con aire y GN, y consisten en un
horno oblongo de material refractario y carpintería metálica de
cierre para ajustar las dilataciones del material refractario
durante el proceso de fusión de las fritas. Dichos hornos conocidos
presentan una zona de fusión próxima al montón de fritas junto a la
entrada y una zona de maduración hacia la salida. Los citados hornos
son fijos y la solera presenta una ligera inclinación fija desde la
boca de entrada de las fritas en polvo prevista en una pared extrema
trasera hacia la boca de salida de la colada de las fritas fundidas
prevista en la pared extrema opuesta delantera. En dicha pared
delantera está previsto el quemador o quemadores cerámicos, cuya
disposición se conoce como horno de quemador (o quemadores) frontal.
La salida de humos que pasan al exterior por la chimenea
correspondiente, está situada en la bóveda del horno en el mismo
plano longitudinal principal del horno en correspondencia con la
posición del quemador o quemadores y de la boca de salida de la
colada de fritas.
Dichos hornos conocidos de quemador frontal
presentan un recorrido del calor esencialmente en U, de modo que el
calor saliente del quemador o quemadores posicionados en la pared
extrema delantera del horno circular a lo largo del horno, circulan
a lo largo del horno a contracorriente respecto de la colada de
fritas calentando las mismas, hacia el montón de fritas alimentado
por la boca de entrada prevista a cierta altura y centralmente en
la pared extrema trasera, calentando asimismo las fritas del
montón en polvo, después de lo cual el calor (y los humos) circulan
superiormente y en sentido contrario a la anterior circulación
formando la citada U, y pasan seguidamente al exterior por la
chimenea próxima a la citada pared extrema delantera.
Los mencionados hornos de quemador frontal y
recorrido en U, y cuyos quemadores funcionan con aire y GN,
presentan serios inconvenientes entre los que cabe señalar
rendimiento bajo, emisión de NO y otras partículas notable, consumo
de GN relativamente alto, rendimiento de la combustión bajo,
producción de fritas dura bajo, y además la circulación en U citada
puede producir un colapso del proceso.
Los citados inconvenientes han sido totalmente
eliminados mediante los perfeccionamientos de la presente invención,
que en esencia comprenden un horno de material refractario asimismo
oblongo, que no es fijo sino que está soportado por una estructura
de soporte basculante hacia la salida de la colada de fritas
fundidas, presenta quemadores a ambas paredes laterales que quedan
enfrentados al tresbolillo o quemadores instalados en la pared
frontal del horno, de modo que el primer par enfrentado de
quemadores ataca la zona de fusión correspondiente al montón de
fritas, y el segundo par enfrentado y/o frontal de quemadores cubre
el pie del montón y la colada de fritas.
El horno según los perfeccionamientos de la
presente invención mejora ostensiblemente las prestaciones de los
hornos conocidos descritos, de modo que la fusión de las fritas se
realiza mediante oxicombustión a base de Oxígeno y GN, reduce el
consumo de GN, aumenta notablemente (aproximadamente el doble) la
producción de fritas duras, disminuye a la mitad el consumo
energético, aumenta el rendimiento de la combustión, y reduce
aproximadamente un 40% las emisiones de NO y otras partículas.
De conformidad con lo expuesto, los
perfeccionamientos en los hornos de fusión de fritas cerámicas, se
caracterizan esencialmente porque la fusión de las fritas se realiza
mediante oxicombustión, a base de quemadores de oxígeno 90% a
99,9% puro y un gas combustible preferentemente gas natural; cuyo
horno está montado sobre una estructura de soporte basculante de
inclinación regulable desde el extremo de entrada de las fritas
hacia el extremo de salida, mediante un sistema basculante trasero
hacia el extremo de entrada y unos medios hidráulicos delanteros
hacia el extremo de salida, que permiten una inclinación del horno
entre dos posiciones extremas, una de ligera inclinación durante el
proceso de las fritas y otra de mayor inclinación para un vaciado
rápido de la colada de fritas fundidas; cuya estructura oblonga del
horno de material refractario con el techo en forma de bóveda de
cañón está montada sobre la correspondiente solera, de manera que el
horno comprende en un extremo la boca de entrada de las fritas
suministradas por los medios de alimentación, cuya entrada está
posicionada central y superiormente en la pared trasera del horno,
en las paredes laterales y/o frontal delantera del horno están
dispuestos dos series de quemadores cerámicos, de manera que las dos
series de quemadores están en las paredes laterales, cuyos
quemadores están enfrentados y dispuestos descentrados ligeramente
al tresbolillo,y eventualmente la primera serie de quemadores está
en las paredes laterales enfrentados y descentrados y la segunda
serie de quemadores está en la pared frontal delantera posicionados
paralelos, en la pared frontal delantera comprende junto a la boca
de salida de las fritas fundidas posicionada centralmente, la piedra
de colada que actúa de retenedora de la colada de fritas fundidas,
en la que convergen las partes contiguas inferiores laterales de la
solera interiormente de la pared opuesta delantera, cuya boca de
salida define exteriormente la capilla de salida de la colada, con
un quemador Oxígeno/Gas combustible preferentemente Gas Natural,
denominado quemador de lengua, dispuesto hacia la lengua de fritas
fundida a la salida del horno hacia la balsa de enfriamiento o
fritador, mientras que la bóveda del horno presenta un radio ideal
para que la reflexión de la luz de la llama converja hacia el
material a fundir sin afectar las paredes laterales del horno,
comprende la salida de humos mediante la correspondiente chimenea,
cuya salida está posicionada central y próxima a la pared trasera
del horno, de manera que la boca de entrada de fritas, la boca de
salida de fritas fundidas y la salida de humos se encuentran en el
mismo plano longitudinal principal del horno; de forma que el horno
define dos zonas, una de fusión o montón y una de maduración o
afino, comprendiendo cada una respectivos quemadores cerámicos
enfrentados y descentrados que funcionan con oxígeno y GN de forma
controlada automáticamente en función de la temperatura prefijada
correspondiente a la composición de las fritas alimentadas, presión
del horno, carga de la composición de fritas, productos de la
combustión (humos) y producción del horno, de modo que la
alimentación de las fritas a través de la boca de entrada del horno
produce al inicio del mismo un montón de fritas que cierra
permanentemente la citada boca de entrada durante el proceso de cada
composición de fritas, durante el cual los dos quemadores primeros
de cada lateral, esencialmente enfrentados, dirigidos a la zona de
fusión atacan al montón de fritas, y los otros dos quemadores
segundos de cada lateral, y eventualmente frontal cubren el pie del
montón y la zona de maduración hasta la salida de las fritas
fundidas, de forma que la circulación del calor con aumento de
temperatura efectúa un recorrido que se inicia esencialmente junto
a la piedra de colada en la salida, se desliza a contracorriente
sobre la colada de fritas y continua sobre el montón, donde se
alcanzan las máximas temperaturas, y sale por la salida de humos
hacia la chimenea.
Según la invención, los medios de alimentación
de las fritas comprenden esencialmente una entrada de producto seco
y triturado en polvo de la composición de fritas elegida, cuya
entrada incorpora una mezcladora con caja de expansión, de la cual
pasa a una mezcladora en artera de palas que está provista de un
filtro de presión natural, depositándose el producto mezclado en un
silo de alimentación del horno posicionado inferiormente que
termina en un cono fluidificado provisto inferiormente de una caja
de imanes que retira las partes férricas, seguidamente el producto
pasa a un sinfín inferior e inclinado superiormente, cuyos
elementos son soportados por una estructura, después del citado
sinfín el producto de fritas pasa por otra caja de imanes antes de
llegar al alimentador del horno, que alimenta las fritas al mismo
formando el citado montón, cuyo alimentador comprende un sinfín
alimentador, y está montado en un carro desplazable
alternativamente sobre la propia estructura de soporte basculante
que sustenta el horno.
Según la presente invención, la chimenea está
montada sobre la salida de humos que sobresale superiormente de la
bóveda, y comprende los faldones de la campana de extracción de
humos acoplados a la salida y se continúa mediante la campana de
extracción de humos, de la cual se prolonga la chimenea propiamente
dicha que está sustentada por estructuras de la instalación. Dicha
chimenea presenta una disposición de entrada de aire ambiente del
exterior hacia el interior de la chimenea mediante conductos
radiales que comunican con el conducto de salida de humos central,
cuya disposición impide la salida de humos hacia el exterior y
provoca un aumento, y en su caso disminución, de la presión en el
interior del horno, que permite establecer un equilibrio triangular
de valores para cada punto o temperatura de trabajo establecido
(set point) para cada composición de fritas, cuyos tres valores
corresponden a la temperatura (ºC) de trabajo, la presión en el
interior del horno y la cantidad de GN y O_{2} a suministrar a
los quemadores.
Según la invención, el sistema basculante
trasero y los medios hidráulicos delanteros que sustentan la
estructura de soporte basculante en la que está montado el horno,
están montados en respectivas bancadas trasera y delantera que
están cimentadas en el terreno manteniendo el horno en posición
elevada.
Estas y otras características se desprenderán
mejor de la descripción detallada que sigue, la cual, para
facilitar su comprensión, se acompaña de dos láminas de dibujos en
las que se ha representado un caso práctico de realización que se
cita solamente a título de ejemplo no limitativo del alcance de la
presente invención.
En los dibujos:
La figura 1 es una vista lateral de un horno de
fusión de fritas cerámicas y de los medios de alimentación del
mismo, según los perfeccionamientos en cuestión.
La figura 2 muestra una vista en sección
transversal de dicho horno.
La figura 3 ilustra una vista en sección
longitudinal del mismo.
La figura 4 es una vista en planta seccionada
también del horno.
De acuerdo con los dibujos, los
perfeccionamientos de la invención ilustrados constan de un horno
oblongo (1) de material refractario provisto de carpintería metálica
(2) de cierre para ajustar las dilataciones de dicho material
refractario durante el proceso de fusión de las fritas.
Dicho horno (1) está montado sobre una
estructura de soporte (3), la cual, por una parte inferior que se
corresponde con la parte posterior del horno (1), está articulada
sobre una bancada (4) y, por otra asimismo inferior que se
corresponde con la parte delantera del horno (1), está sustentada
sobre los émbolos de unos cilindros hidraúlicos (5) montados
verticalmente en otra bancada (6), todo lo cual permite la
basculación con inclinación regulable del horno (1), estando
cimentadas las dos citadas bancadas en el pertinente terreno (T) y
articulándose la estructura de soporte (3) sobre la bancada (4) a
través de unas orejas (7) que dicha estructura presenta
inferiormente y que se unen, mediante un eje (8), a otras orejas
(9) que presenta superiormente la bancada (4).
El horno (1) presenta transversalmente su techo
(9') con forma de bóveda de cañón (ver figura 2), estando montada
su estructura oblonga sobre la correspondiente solera (10), y
comprendiendo su extremo posterior la boca de entrada (11) para las
fritas, las cuales le son suministradas por unos medios de
alimentación (MA) dispuestos tras dicha boca y soportados por una
estructura (12) cimentada en el terreno (T) (figura 1).
El citado extremo posterior del horno (1) lo
conforma una pared (13) en la que está posicionada central y
superiormente la indicada boca de entrada (11), estando dispuestos
en las paredes laterales (14, 15) del mismo sendos pares de
quemadores cerámicos (16) enfrentados descentradamente al
tresbolillo (figura 4), y conformando el extremo delantero del horno
(1) otra pared (17) que comprende, bajo la boca de salida (18) de
las fritas ya fundidas, la piedra de colada (19) que actúa de
retenedora de la colada de dichas fritas y en la que convergen las
partes contiguas laterales (10') de la solera (10).
En la parte exterior de la pared delantera (17)
del horno (1) se define, alrededor de la boca de salida (18), la
capilla (20) de salida de la indicada colada, comprendiendo dicha
parte exterior de la pared (17), bajo la piedra de colada (19), un
quemador (21) de Gas Natural (denominado quemador de lengua)
dispuesto hacia la lengua de fritas fundidas que, salientes del
horno (1), caerán en la conveniente balsa de enfriamiento o fritador
(F) (a trazos en la figura 1) dispuesto debajo de la capilla
(20).
El techo (9') comprende, cerca de la pared
trasera (13) del horno (1) y posicionada centralmente, la salida de
humos (22), la cual se encuentra en el mismo plano longitudinal
principal que, en dicho horno (1), se encuentran la boca de
entrada (11) de las fritas y la de salida (18) de las mismas ya
fundidas, definiéndose en el horno (1) dos zonas, una posterior de
fusión o montón (ZF) y una delantera de maduración o afino (ZM), a
las que están encarados respectivos pares de quemadores (16) de las
paredes laterales (14, 15) (figura 4).
Los medios de alimentación (MA) de fritas al
horno (1) comprenden, convenientemente soportados por la estructura
(12) y montados (figura 1) sucesivamente de arriba a abajo, un
conducto (23) de entrada del producto seco y triturado en polvo
según la composición elegida de fritas, una mezcladora (24) con
caja de expansión (24'), una mezcladora de artera de palas (25)
provista de un filtro (25') de presión natural, un silo (26)
rematado inferiormente con un cono fluidificado (26') provisto
inferiormente de una caja de imanes (27), y un sinfín (28)
dispuesto longitudinalmente inclinado y conectado por el extremo
inferior a dicha caja de imanes (27) y por el superior a otra caja
de imanes (29), de donde las fritas llegarán al alimentador
propiamente dicho (30) de las mismas al horno (1).
Este alimentador (30) está constituido por una
tolva provista de un sinfín inferior (30') y montada, frente a la
boca de entrada (11) del horno (1), sobre un carro (31) desplazable
por unas guías (32') previstas en una armazón (32) montada sobre la
estructura de soporte (3) en la que está asimismo montado el horno
(1), prolongándose para ello posteriormente dicha estructura.
Sobre la salida de humos (22) del horno (1) está
montada una chimenea (33) que está sustentada por la misma
estructura (12) que soporta los medios (MA) de alimentación de
fritas al indicado horno, estando conectada inferiormente dicha
chimenea a una campana (34) de extracción de humos que comprende
unos faldones (34') mediante los cuales está acoplada en la indicada
salida de humos (22).
La chimenea (33) también puede comprender, en la
parte de la misma que sobresale del techo del edificio o nave
industrial (no ilustrado) donde se encuentra instalado el horno (1)
y los medios (MA) de alimentación de fritas al mismo, un conducto
radial (35) (a trazos en la figura 1) para que entre aire ambiente
del exterior hacia el interior de dicha chimenea (33).
La invención, dentro de su esencialidad, puede
ser llevada a la práctica en otras formas de realización que
difieran solo en detalle de la indicada únicamente a título de
ejemplo y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se
recaba. Podrán, pues, realizarse estos perfeccionamientos en los
hornos de fusión de fritas cerámicas con los medios, componentes y
accesorios más adecuados, pudiendo los elementos componentes ser
sustituidos por otros técnicamente equivalentes, por quedar todo
ello comprendido dentro de las reivindicaciones.
Claims (5)
1. Perfeccionamientos en los hornos de fusión de
fritas cerámicas, del tipo que están constituidos de material
refractario y carpintería metálica de cierre de configuración
oblonga, que comprenden medios de alimentación de las fritas en el
extremo de entrada del horno, cuyas fritas durante el proceso se
desplazan a lo largo del horno que está fijo y ligeramente inclinado
hacia el extremo opuesto de salida de las fritas fundidas mediante
la acción de quemadores cerámicos, caracterizados porque la
fusión de las fritas se realiza mediante oxicombustión, a base de
quemadores de oxígeno 90% a 99,9% puro y un gas combustible
preferentemente gas natural; cuyo horno está montado sobre una
estructura de soporte basculante de inclinación regulable desde el
extremo de entrada de las fritas hacia el extremo de salida,
mediante un sistema basculante trasero hacia el extremo de entrada y
unos medios hidráulicos delanteros hacia el extremo de salida, que
permiten una inclinación del horno entre dos posiciones extremas,
una de ligera inclinación durante el proceso de las fritas y otra de
mayor inclinación para un vaciado rápido de la colada de fritas
fundidas; cuya estructura oblonga del horno de material refractario
con el techo en forma de bóveda de cañón está montada sobre la
correspondiente solera, de manera que el horno comprende en un
extremo la boca de entrada de las fritas suministradas por los
medios de alimentación, cuya entrada está posicionada central y
superiormente en la pared trasera del horno, en las paredes
laterales y/o frontal delantera del horno están dispuestos dos
series de quemadores cerámicos, de manera que las dos series de
quemadores están en las paredes laterales, cuyos quemadores están
enfrentados y dispuestos descentrados ligeramente al tresbolillo, y
eventualmente la primera serie de quemadores está en las paredes
laterales enfrentados y descentrados y la segunda serie de
quemadores está en la pared frontal delantera posicionados
paralelos, en la pared frontal delantera comprende junto a la boca
de salida de las fritas fundidas posicionada centralmente, la piedra
de colada que actúa de retenedora de la colada de fritas fundidas,
en la que convergen las partes contiguas inferiores laterales de la
solera interiormente de la pared opuesta delantera, cuya boca de
salida define exteriormente la capilla de salida de la colada, con
un quemador Oxígeno/Gas combustible preferentemente Gas Natural,
denominado quemador de lengua, dispuesto hacia la lengua de fritas
fundidas a la salida del horno hacia la balsa de enfriamiento o
fritador, mientras que la bóveda del horno presenta un radio ideal
para que la reflexión de la luz de la llama converja hacia el
material a fundir sin afectar las paredes laterales del horno,
comprende la salida de humos mediante la correspondiente chimenea,
cuya salida está posicionada central y próxima a la pared trasera
del horno, de manera que la boca de entrada de fritas, la boca de
salida de fritas fundidas y la salida de humos se encuentran en el
mismo plano longitudinal principal del horno; de forma que el horno
define dos zonas, una de fusión o montón y una de maduración o
afino, comprendiendo cada una respectivos quemadores cerámicos
enfrentados y descentrados que funcionan con oxígeno y GN de forma
controlada automáticamente en función de la temperatura prefijada
correspondiente a la composición de las fritas alimentadas, presión
del horno, carga de la composición de fritas, productos de la
combustión (humos) y producción del horno, de modo que la
alimentación de las fritas a través de la boca de entrada del horno
produce al inicio del mismo un montón de fritas que cierra
permanentemente la citada boca de entrada durante el proceso de cada
composición de fritas, durante el cual los dos quemadores primeros
de cada lateral, esencialmente enfrentados, dirigidos a la zona de
fusión atacan al montón de fritas, y los otros dos quemadores
segundos de cada lateral, y eventualmente frontal cubren el pie del
montón y la zona de maduración hasta la salida de las fritas
fundidas, de forma que la circulación del calor con aumento de
temperatura efectúa un recorrido que se inicia esencialmente junto
a la piedra de colada en la salida, se desliza a contracorriente
sobre la colada de fritas y continua sobre el montón, donde se
alcanzan las máximas temperaturas, y sale por la salida de humos
hacia la
chimenea.
chimenea.
2. Perfeccionamientos, según la reivindicación 1,
caracterizados porque los medios de alimentación de las
fritas comprenden esencialmente una entrada de producto seco y
triturado en polvo de la composición de fritas elegida, cuya entrada
incorpora una mezcladora con caja de expansión, de la cual pasa a
una mezcladora en artera de palas que está provista de un filtro de
presión natural, depositándose el producto mezclado en un silo de
alimentación del horno posicionado inferiormente que termina en un
cono fluidificado provisto inferiormente de una caja de imanes que
retira las partes férricas, seguidamente el producto pasa a un
sinfín inferior e inclinado superiormente, cuyos elementos son
soportados por una estructura, después del citado sinfín el producto
de fritas pasa por otra caja de imanes antes de llegar al
alimentador del horno, que alimenta las fritas al mismo formando el
citado montón, cuyo alimentador comprende un sinfín alimentador, y
está montado en un carro desplazable alternativamente sobre la
propia estructura de soporte basculante que sustenta el
horno.
horno.
3. Perfeccionamientos, según la reivindicación 1,
caracterizados porque la chimenea está montada sobre la
salida de humos que sobresale superiormente de la bóveda, y
comprende los faldones de la campana de extracción de humos
acoplados a la salida y se continúa mediante la campana de
extracción de humos, de la cual se prolonga la chimenea propiamente
dicha que está sustentada por estructuras de la instalación.
4. Perfeccionamientos, según la reivindicación 3,
caracterizados porque la chimenea presenta una disposición de
entrada de aire ambiente del exterior hacia el interior de la
chimenea mediante conductos radiales que comunican con el conducto
de salida de humos central, cuya disposición impide la salida de
humos hacia el exterior y provoca un aumento, y en su caso
disminución, de la presión en el interior del horno, que permite
establecer un equilibrio triangular de valores para cada punto o
temperatura de trabajo establecido (set point) para cada
composición de fritas, cuyos tres valores corresponden a la
temperatura (ºC) de trabajo, la presión en el interior del horno y
la cantidad de GN y O_{2} a suministrar a los
quemadores.
quemadores.
5. Perfeccionamientos, según la reivindicación 1,
caracterizados porque el sistema basculante trasero y los
medios hidráulicos delanteros que sustentan la estructura de soporte
basculante en la que está montado el horno, están montados en
respectivas bancadas trasera y delantera que están cimentadas en el
terreno manteniendo el horno en posición elevada.
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