Horno ciclónico

Un horno ciclónico es un tipo de cámara de combustión de carbón que se utiliza comúnmente en grandes calderas industriales . ^[1]

Desarrollados a principios de 1942 por Babcock & Wilcox para aprovechar los grados de carbón no adecuados para la combustión de carbón pulverizado , los hornos ciclónicos alimentan el carbón en forma de espiral a una cámara de combustión para lograr la máxima eficiencia de combustión . ^[2]

Durante la combustión del carbón en un horno, los componentes volátiles se queman sin demasiada dificultad. Las partículas de carbón “carbonizado” (componentes del carbón más pesados ​​y menos volátiles) requieren temperaturas mucho más altas y un suministro continuo de oxígeno. Los hornos ciclónicos pueden proporcionar una mezcla completa de partículas de carbón y aire con suficiente turbulencia para proporcionar aire fresco a las superficies de las partículas de carbón.

Los hornos ciclónicos fueron diseñados originalmente para aprovechar cuatro cosas

1. Menores tiempos y costos de preparación de combustible
2. Hornos más pequeños y compactos
3. Menos cenizas volantes y escoria por paso convectivo
4. Flexibilidad en los tipos de combustible

Un horno ciclónico consiste en un barril cilíndrico horizontal unido a través del costado de un horno de caldera. El barril ciclónico está construido con una construcción de tubos orientados tangencialmente y refrigerados por agua. Dentro del barril ciclónico hay pernos cortos, densamente espaciados, soldados al exterior de los tubos. Los pernos están recubiertos con un material refractario , generalmente a base de sílice o aluminio , que permite que el ciclón funcione a una temperatura lo suficientemente alta para mantener la escoria en estado fundido y permitir su eliminación a través del grifo. ^[1]

El carbón triturado y una pequeña cantidad de aire primario ingresan desde la parte delantera del ciclón al quemador. En el quemador principal del ciclón, el aire secundario se introduce tangencialmente, lo que provoca un patrón de flujo de gas circulante. Los productos, los gases de combustión y el combustible no quemado, luego salen del quemador y pasan por los tubos de la caldera. Luego, el aire terciario se libera más abajo para completar la combustión del combustible restante, lo que reduce en gran medida la formación de NOx . Una capa de escoria fundida recubre el quemador y fluye a través de trampas en la parte inferior de los quemadores, lo que reduce la cantidad de escoria que de lo contrario se formaría en los tubos de la caldera.

Los hornos ciclónicos pueden manejar una amplia gama de combustibles. Se pueden utilizar, y se han utilizado, carbones bituminosos de baja volatilidad , carbón de lignito , carbón antracítico rico en minerales , astillas de madera , coque de petróleo y neumáticos viejos en los ciclones.

El carbón triturado se introduce en el quemador ciclónico y se quema con altas tasas de liberación de calor. Antes de que los gases calientes entren en el horno de la caldera, se completa la combustión del carbón. El carbón triturado se introduce en los quemadores ciclónicos. El carbón se quema mediante la acción centrífuga que se imparte por el aire primario que entra tangencialmente y el aire secundario que también entra por la parte superior tangencialmente a alta velocidad y el aire terciario se admite en el centro. Debido a la acción giratoria del carbón y el aire, se genera una gran cantidad de calor (1500–1600 °C) y que cubre la superficie del ciclón y las cenizas se transforman en escoria fundida. La escoria fundida se drena del horno de la caldera a través de un grifo de escoria.