ES2291049T3 - Dispositivo y procedimiento para la recombinacion de hidrogeno y oxigeno en una mezcla gaseosa. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo (1) para la recombinación de hidrógeno y oxígeno en una mezcla gaseosa, en el que la mezcla gaseosa puede alimentarse a través de un conducto de alimentación (4), en el que está insertado un soplador de alimentación (6) conectado con un motor de accionamiento (10), a una cámara de calefacción (30) eléctricamente calentable, caracterizado porque una unidad reguladora (80) asignada al motor de accionamiento (10) está configurada de tal forma que el caudal del soplador de alimentación (6) se ajusta en función del contenido de hidrógeno de la mezcla gaseosa y/o de la temperatura de reacción.
Description
Dispositivo y procedimiento para la
recombinación de hidrógeno y oxígeno en una mezcla gaseosa.
La invención se refiere a un dispositivo para la
recombinación de hidrógeno y oxígeno en una mezcla gaseosa, en el
que la mezcla gaseosa puede alimentarse a través de un conducto de
alimentación, en el que está insertado un soplador de alimentación,
a una cámara de calefacción. Se refiere, además, a un procedimiento
para la recombinación de hidrógeno y oxígeno en una mezcla
gaseosa.
En situaciones de averías o accidentes, en las
que puede producirse, por ejemplo, una oxidación de circonio por el
calentamiento nuclear, en una central nuclear debe contarse con la
formación y liberación de gas de hidrógeno y monóxido de carbono en
el interior del depósito de seguridad o confinamiento que envuelve
el núcleo del reactor. De esta forma pueden formarse mezclas
gaseosas explosivas en el interior del confinamiento.
Para impedir la formación de mezclas gaseosas
explosivas de este tipo en el confinamiento de una central nuclear,
están en discusión distintos dispositivos o procedimientos. Entre
ello, por ejemplo, dispositivos como recombinadores catalíticos o
térmicos, dispositivos de encendido que funcionan catalítica o
eléctricamente o la combinación de los dos dispositivos
anteriormente indicados, así como procedimientos para una
inerciación permanente o posterior del confinamiento. En
particular, los recombinadores térmicos se caracterizan por ser en
gran medida resistentes frente a sustancias que pueden liberarse
posiblemente del núcleo del reactor, por lo que tienen un
funcionamiento especialmente seguro, también en las condiciones de
servicio más diversas.
En un recombinador térmico, como se conoce, por
ejemplo, por el documento DE2411006C2, está prevista habitualmente
una cámara de calefacción, a la que puede alimentarse la mezcla
gaseosa a través de un conducto de alimentación. En la cámara de
calefacción, la mezcla gaseosa se calienta a una temperatura tan
elevada que comienza una reacción de recombinación del hidrógeno
contenido con el oxígeno también contenido en la mezcla gaseosa, que
conduce finalmente a la disgregación del hidrógeno hasta alcanzar
un valor por debajo de un valor límite predeterminado o por debajo
del límite de determinación. La alimentación de la mezcla gaseosa a
la cámara de calefacción está garantizada por un soplador de
alimentación insertado en el conducto de alimentación.
Para el ajuste de los parámetros de servicio de
un recombinador térmico de este tipo según las necesidades está
prevista habitualmente una regulación de la potencia calorífica para
la cámara de calefacción. Por el documento DE3339242C2 se conoce,
por ejemplo, un recombinador térmico, en el que el mando o control
de la reacción de recombinación se realiza mediante una regulación
eléctrica de los elementos de calefacción previstos para el
calentamiento de la cámara de calefacción. También en el servicio
del recombinador térmico conocido por el documento DE2411006C2 está
previsto un calentamiento de la cámara de calefacción y una
posterior reducción de la potencia calorífica en función del calor
de reacción.
No obstante, en cuanto a la concepción de la
cámara de calefacción y de los componentes asignados, un concepto
de este tipo requiere una adaptación suficientemente exacta respecto
a la potencia calorífica que ha de proporcionarse y al caudal
volumétrico procesable de la mezcla gaseosa. En particular, en caso
de la concepción de un caudal volumétrico predeterminado, esto
puede conducir a un dispositivo de calefacción de dimensiones
comparativamente grandes y, por lo tanto, también debido a la
redundancia posiblemente requerida de componentes relevantes para
la seguridad, a un dispositivo de calefacción costoso para la cámara
de calefacción.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de
indicar un dispositivo y un procedimiento del tipo arriba indicado
para la recombinación de hidrógeno y oxígeno en una mezcla gaseosa,
en particular para la atmósfera del confinamiento de una central
nuclear, en el que esté garantizado con medios especialmente
sencillos, también en estados de servicio diferentes, una
disgregación fiable del hidrógeno contenido en la mezcla gaseosa.
Además, debe indicarse un procedimiento especialmente adecuado para
el funcionamiento del dispositivo para la recombinación de
hidrógeno y oxígeno en una mezcla gaseosa.
Según la invención, este objetivo se consigue
para un dispositivo y para un procedimiento del tipo arriba
indicado según las reivindicaciones 1 a 10.
La invención parte de la idea de que puede
conseguirse una disgregación fiable del hidrógeno en la mezcla
gaseosa con medios especialmente sencillos si los parámetros de
servicio del dispositivo de recombinación pueden adaptarse de forma
especialmente sencilla a un gran número de estados de servicio. Para
ello, el caudal del soplador de alimentación y, por lo tanto, el
caudal volumétrico de la mezcla gaseosa alimentado a la cámara de
calefacción no está concebido como magnitud de servicio fija sino
variable. Para un rendimiento especialmente elevado del dispositivo
de recombinación, sobre todo en el caso de concentraciones de
hidrógeno comparativamente reducidas en la mezcla gaseosa, la
unidad reguladora asignada al soplador de alimentación está
concebida de tal forma que como magnitud de entrada para la
regulación del caudal se tiene en cuenta la concentración
("real") respectivamente actual del hidrógeno en la mezcla
gaseosa.
El comienzo del servicio del dispositivo de
recombinación tiene lugar con un valor inicial predeterminable para
el caudal. Según la concentración de hidrógeno determinada en la
mezcla gaseosa se produce un aumento progresivo del paso por la
cámara de calefacción mediante un seguimiento correspondiente del
caudal del soplador de alimentación, teniéndose también en cuenta
el calor de reacción liberado por la reacción de recombinación. En
caso de concentraciones de hidrógeno más elevadas, puede estar
previsto un aumento del caudal en caso necesario, por ejemplo,
hasta un valor que duplica el valor inicial, sin que la cámara de
calefacción propiamente dicha deba estar concebida específicamente
para el valor de paso máximo. Aquí también puede realizarse una
regulación de la temperatura de la cámara de calefacción mediante la
regulación progresiva del paso, manteniéndose una potencia
calorífica casi constante.
Es recomendable que la cámara de calefacción
pueda calentarse con una pluralidad de elementos de calefacción,
siendo ventajoso que la potencia calorífica de éstos también es
ajustable o regulable para una flexibilidad especialmente elevada
en el servicio del dispositivo de recombinación. En una
configuración ventajosa, cada elemento de calefacción está
dispuesto en el interior de un tubo de flujo asignado al mismo, de
modo que como zona de flujo para la mezcla gaseosa resulta
respectivamente un paso anular entre el tubo de calefacción y el
tubo de flujo asignado.
Para evitar excesos de temperaturas, los
elementos de calefacción están divididos recomendablemente en la
dirección axial en una pluralidad de etapas de potencia,
preferiblemente en tres. Es ventajoso conectar los elementos de
calefacción eléctricamente en una conexión en triángulo, estando
previstas preferiblemente tres series con ocho elementos de
calefacción conectados en serie, respectivamente.
En una variante ventajosa, una cámara de
reacción está dispuesta a continuación de la cámara de calefacción
en el lado del flujo. En esta cámara de reacción tiene lugar una
mezcla de la mezcla gaseosa que ha reaccionado en la cámara de
calefacción con una mezcla gaseosa que aún no ha reaccionado. En
particular, debido al carácter exotérmico de la reacción de
recombinación, la mezcla gaseosa que ya ha reaccionado se ha
calentado a temperaturas comparativamente elevadas. Gracias a la
mezcla con la mezcla gaseosa que aún no ha reaccionado, ésta
experimenta, por lo tanto, un calentamiento que vuelve a iniciar la
reacción de recombinación. Por lo tanto, puede conseguirse una
disgregación especialmente amplia del hidrógeno originalmente
contenido en la mezcla gaseosa. La cámara de reacción puede estar
realizada en particular como cámara anular, en la que se reúnen
todos los tubos de flujo de la cámara de calefacción, de modo que
se consigue una mezcla especialmente homogénea de todas las
corrientes parciales que fluyen por la cámara de calefacción. En una
disposición de este tipo, incluso en caso de un fallo total de un
elemento de calefacción queda garantizada una disgregación fiable
del hidrógeno por la recombinación adicional en la cámara de
reacción.
En una configuración alternativa o en otra
configuración ventajosa, un mezclador estático está dispuesto a
continuación de la cámara de calefacción. Éste presenta
preferiblemente una pluralidad de elementos mezcladores, que están
concebidos para una solicitación con fluido con una velocidad de
flujo de más de 10 m/s. El mezclador estático consigue aquí una
mezcla especialmente homogénea de corrientes parciales de la mezcla
gaseosa que pasan por la cámara de calefacción, de modo que queda
garantizado, en particular en acción de conjunto con la cámara de
reacción, una transmisión de calor efectiva de la mezcla gaseosa que
ha reaccionado a la mezcla gaseosa que no ha reaccionado y, por lo
tanto, la iniciación de una reacción de recombinación también en la
mezcla gaseosa que aún no ha reaccionado.
En una variante especialmente ventajosa, el
dispositivo está realizado de tal forma respecto al recorrido de
flujo previsto para la mezcla gaseosa que el mezclador estático
puede calentarse mediante al menos una corriente parcial de la
mezcla gaseosa calentada por la reacción de recombinación
exotérmica. Gracias a una disposición de este tipo se permite una
utilización especialmente efectiva de la energía de reacción
exotérmica de la reacción de recombinación, produciéndose
simultáneamente con la mezcla de distintas corrientes parciales de
la mezcla gaseosa que salen de la cámara de calefacción una
iniciación de la reacción de recombinación del hidrógeno que aún no
ha reaccionado en la mezcla gaseosa.
Para la limitación de la carga térmica de
elementos estructurales del dispositivo de recombinación que
soportan presión o que están cargados por presión, es ventajoso
disponer la cámara de calefacción en una carcasa con aislamiento
interior. Puede estar prevista una distancia entre una envoltura
interior de la carcasa y una envoltura exterior de la carcasa a
modo de una realización de la carcasa con doble envoltura o también
puede estar previsto un material aislante resistente a temperaturas
elevadas y a radicación. Para la reducción de una transmisión de
calor por radiación, la superficie interior de la carcasa puede
estar, además, azogada. Es recomendable concebir la envoltura
exterior de la carcasa cargada por presión para que cumpla también
los requisitos de seguridad más estrictos, quedando desacoplada,
además, térmicamente de la cámara de calefacción y de la cámara de
reacción. El dispositivo de recombinación está concebido, por lo
tanto, para una recombinación blindada con pérdidas de calor
reducidas a la zona exterior. Gracias a esta concepción es posible
una utilización especialmente favorable del calor liberado en la
reacción de recombinación exotérmica para la iniciación de otra
reacción de recombinación en la mezcla gaseosa que aún no ha
reaccionado.
Gracias al desacoplamiento de los componentes
cargados por calor de los componentes mecánicamente cargados o
cargados por presión que es posible de esta forma, éstos pueden
estar realizados usándose materiales de los que se sabe que son
adecuados, gastándose cantidades especialmente reducidas de los
materiales y garantizándose duraciones especialmente elevadas de,
por ejemplo, más de 1000 horas de servicio. En una realización de
este tipo puede estar garantizado, en particular, que los
componentes mecánicamente cargados o cargados por presión incluso
en servicio bajo plena carga del dispositivo de recombinación están
expuestos a temperaturas especialmente elevadas de por ejemplo no
más de 450ºC, pudiendo haber en el interior del dispositivo de
recombinación temperaturas especialmente elevadas de
aproximadamente 800ºC debido a que no hay cargas por presión.
Gracias a estas temperaturas elevadas queda garantizada una
reacción efectiva gracias a las velocidades de reacción elevadas
resultantes, incluso en caso de grandes rendimientos de paso. A
temperaturas del orden de hasta 450ºC para los componentes
mecánicamente cargados pueden usarse según las normas de seguridad
habituales para instalaciones nucleares, como por ejemplo el código
ASME, múltiples materiales, también con una larga duración de
materiales para la configuración de los componentes cargados por
presión.
En una variante recomendable, a continuación de
la cámara de calefacción, en el lado del flujo, está dispuesto un
refrigerador por proyección de agua, cuya carcasa está unida
directamente a la carcasa asignada a la cámara de calefacción. El
refrigerador por proyección de agua permite aquí un enfriamiento
efectivo de la mezcla gaseosa que sale de la cámara de calefacción
o de la cámara de reacción a un nivel de temperatura inofensivo
para la envoltura exterior de los demás componentes dispuestos en el
confinamiento. Gracias a la disposición del refrigerador por
proyección de agua directamente en la cámara de calefacción, en
particular formando un bloque monolítico de carcasa con camisa
exterior "fría" común, no es necesario el uso de material
resistente a altas temperaturas para los
conductos.
conductos.
Las ventajas conseguidas con la invención son,
en particular, que el dispositivo de recombinación puede usarse de
forma especialmente flexible y variable gracias al ajuste del caudal
del soplador de alimentación según las necesidades en función del
contenido de hidrógeno de la mezcla gaseosa y/o de las temperaturas
de las zonas de reacción. Por lo tanto, puede conseguirse con un
esfuerzo comparativamente reducido un rendimiento especialmente
elevado en la reacción de hidrógeno, pudiendo adaptarse el caudal de
forma especialmente buena a la potencia calorífica disponible en
caso de un contenido de hidrógeno reducido. Además, gracias al
desacoplamiento térmico de los componentes cargados por presión del
dispositivo de recombinación de la cámara de calefacción y/o de la
cámara de reacción, es posible una temperatura de las zonas de
reacción especialmente elevada, incluso en caso de un tamaño
constructivo reducido del dispositivo de recombinación y en caso de
una realización de paredes comparativamente finas de los elementos
estructurales, pudiendo cumplirse a pesar de ello también
disposiciones de seguridad estrictas de forma especialmente sencilla
para la camisa exterior.
Con ayuda de un dibujo se explicarán más
detalladamente ejemplos de realización de la invención.
Muestran:
la fig. 1 una vista esquemática de un
dispositivo para la recombinación de hidrógeno y oxígeno en una
mezcla gaseosa;
la fig. 2 una unidad de recombinación del
dispositivo según la figura 1;
la fig. 3 una unidad de recombinación
alternativa del dispositivo según la figura 1, y
la fig. 4 un detalle de una cámara de reacción
de la unidad de recombinación según la figura 2 o la figura 3.
Las mismas piezas están provistas de los mismos
signos de referencia en las figuras.
El dispositivo 1 según la figura 1 está previsto
para la recombinación de hidrógeno con oxígeno en una mezcla
gaseosa, es decir, en la atmósfera de confinamiento de una central
nuclear no detalladamente representada en caso de una avería. El
dispositivo 1 comprende para ello una unidad de recombinación 2, 2',
a la que puede alimentarse la mezcla gaseosa a través de un
conducto de alimentación 4. Para la alimentación de la mezcla
gaseosa a la unidad de recombinación 2, 2', en el conducto de
alimentación 4 está insertado un soplador de alimentación 6, que
está conectado mediante un árbol 8 con un motor de accionamiento 10.
La unidad de recombinación 2, 2' está conectada en el lado de
salida con un refrigerador por proyección de agua 12, que está
conectado a su vez en el lado de salida con un conducto de salida
14 para la mezcla gaseosa. El refrigerador por proyección de agua
está conectado en el lado de entrada con un conducto 16 para la
alimentación de agua refrigerante. El agua no usada o evaporada
durante el enfriamiento, puede salir del refrigerador por proyección
de agua 12 mediante un conducto de salida de agua 18, en el que
está insertado un colector de vapor 20.
Para poner en derivación el dispositivo 1 en
caso necesario, el conducto de alimentación 4 está conectado
directamente con el conducto de salida 14 derivando la unidad de
recombinación 2, 2' y el refrigerador por proyección de agua 12
dispuesto a continuación de la misma mediante un conducto de
derivación 24 que puede cerrarse con una válvula 22.
Una configuración de la unidad de recombinación
2 está representada detalladamente en la figura 2. La unidad de
recombinación 2 según la figura 2 comprende una cámara de
calefacción 30, que puede calentarse mediante una pluralidad de
elementos de calefacción 32. En el ejemplo de realización estén
previstos 24 elementos de calefacción 32, que están reunidos
eléctricamente en tres grupos de 8 elementos de calefacción 32
conectados en serie, respectivamente. No obstante, como alternativa
también puede estar previsto otro número adecuado de elementos de
calefacción 32 a elegir libremente. Los elementos de calefacción 32
son guiados por una placa de sujeción 34 común que forma, además,
una superficie límite de la cámara de calefacción 30 y están
sujetados con su extremo que sobresale de la cámara de calefacción
30 en un dispositivo de sujeción 36 común.
En una zona tridimensional 38 en el interior de
la cámara de calefacción 30, cada elemento de calefacción 32 está
dispuesto en el interior de un tubo de flujo 40 que tiene asignado.
Cada elemento de calefacción 32 forma, por lo tanto, junto con el
tubo de flujo 40 que tiene asignado un recorrido de flujo en forma
de paso anular para la mezcla gaseosa en la zona tridimensional 38,
conectando este recorrido una zona de entrada 42 conectada con el
conducto de alimentación 4 de la cámara de calefacción 30 en el lado
del flujo con una cámara de reacción 44 dispuesta a continuación de
ésta.
En la cámara de reacción 44 está dispuesto un
mezclador estático 46, que provoca una mezcla homogénea entre las
corrientes parciales de la mezcla gaseosa que salen de los tubos de
flujo 40. En el lado de salida, la cámara de reacción 44 está
conectada con un dispositivo de desviación 48, que desemboca a su
vez en el espacio interior del refrigerador por proyección de agua
12.
La cámara de calefacción 30 está dispuesta junto
con la cámara de reacción 44 dispuesta a continuación de la misma
en una carcasa 50 con aislamiento interior. La carcasa 50 comprende
una envoltura exterior 52 que soporta presión y que, por lo tanto,
está cargada mecánicamente. Para el asilamiento térmico de la cámara
de calefacción 30 y de la cámara de reacción 44, la envoltura
exterior 52 está revestida con un aislamiento interior 54, que en
el lado interior orientado hacia la cámara de calefacción 30 o hacia
la cámara de reacción 44 está provisto de una envoltura interior 56
que actúa como blindaje térmico. Respecto a la elección de
materiales y el dimensionado geométrico, el aislamiento interior 54
y la envoltura interior están concebidos de tal forma que incluso a
una temperatura de, por ejemplo, más de 820ºC en el espacio interior
de la cámara de calefacción 30 o de la cámara de reacción 44, en la
envoltura exterior 52 se ajusta una temperatura de no más de
aproximadamente 450ºC.
Por lo tanto, la envoltura exterior 52 está
térmicamente desacoplada de la cámara de calefacción 30 y de la
cámara de reacción 44. También en caso de una realización con
paredes comparativamente finas, la envoltura exterior 52 puede
presentar, por lo tanto, una seguridad en caso de presión como se
exige aplicando incluso requisitos de seguridad estrictos si se
usan materiales habituales adecuados.
La envoltura exterior 52 está unida directamente
a la carcasa 58 del refrigerador por proyección de agua 12
dispuesto a continuación de la cámara de reacción 44, formando un
bloque monolítico de carcasa. Por lo tanto, no es necesario un
conducto cargado por presión para conectar la cámara de reacción 44
con el refrigerador por proyección de agua 12 dispuesto a
continuación.
La figura 3 muestra una configuración
alternativa de la unidad de recombinación 2'. En los puntos
esenciales, la unidad de recombinación 2' presenta la misma
estructura que la unidad de recombinación 2, aunque a diferencia de
ésta está concebida para inyectar la mezcla gaseosa a chorro
mediante tobera y para un calentamiento del mezclador estático 46
mediante una corriente parcial de la mezcla gaseosa calentada por la
reacción de recombinación.
En la unidad de recombinación 2' según la figura
3, el conducto de alimentación 4 desemboca en una pluralidad de
toberas de chorro 60 dispuestas alrededor de la cámara de
calefacción 30. La mezcla gaseosa que sale de las toberas de chorro
60 llega a través de un sistema de canales 62 dispuesto entre la
envoltura interior 56 y la envoltura exterior 52 a la zona de
entrada 42 de la cámara de calefacción 30.
Además, a diferencia de la unidad de
recombinación 2, la envoltura interior 56 de la unidad de
recombinación 2' está provista en la zona de la cámara de reacción
44 de una pluralidad de orificios de paso 64, que conectan el
espacio interior de la cámara de reacción 44 con el sistema de
canales 62. Por lo tanto, en el servicio de la unidad de
recombinación 2' puede alimentarse una corriente parcial de la
mezcla gaseosa que llega a la cámara de reacción 44 al sistema de
canales 62 y llega a través de éste de nuevo a la zona de entrada 42
de la cámara de calefacción 30. La alimentación de la mezcla
gaseosa a la zona de entrada 42 mediante las toberas de chorro 60
garantiza durante este proceso a modo de una bomba de inyección por
el efecto de succión un paso mínimo por el sistema de canales 62.
La corriente parcial que fluye por el sistema de canales 62 presenta
en este caso un nivel de temperatura elevado debido a la reacción
de recombinación previa. Éste se utiliza para el calentamiento del
mezclador estático 46 dispuesto en la cámara de reacción 44.
La unidad de recombinación 2, 2' también puede
estar equipada con una cámara de reacción 70 realizada de forma
alternativa, como está representado en la figura 4. En esta
configuración, los tubos de flujo 40, de los que en la figura 4
sólo se muestra uno junto con el elemento de calefacción 32
correspondiente, están realizados con una mayor extensión
longitudinal que los elementos de calefacción 32 correspondientes.
En una zona final 72, que no está rellenada por el elemento de
calefacción 32 correspondiente, cada tubo de flujo 40 está provisto
de taladros, a través de los cuales sale la mezcla gaseosa en una
dirección perpendicular respecto al eje longitudinal del elemento
de calefacción 32 correspondiente pasando a una cámara de
turbulencia 74 común. La unión de las corrientes parciales de la
mezcla gaseosa conducidas en los tubos de flujo 40 en la cámara de
turbulencia 74 común provoca en este caso una homogeneización
especialmente intensa de todas las corrientes parciales.
A continuación de la cámara de turbulencia 74,
en el lado del flujo, está dispuesta una cámara de remolino 76, en
la que están dispuestos los mezcladores estáticos 46. Un elemento de
flujo 78 realizado a modo de copa envuelve la cámara de remolino 76
de forma concéntrica de tal modo que la mezcla gaseosa que sale de
la cámara de remolino 76 es guiada en contracorriente en el lado
exterior a lo largo de la cámara de remolino 76. La mezcla gaseosa
que sale de la cámara de remolino 76, que por la reacción de
recombinación previa presenta una temperatura elevada de hasta
aprox. 800ºC, transmite su calor, por lo tanto, al menos en parte a
las paredes exteriores de la cámara de remolino 76 y, por lo tanto,
también a los mezcladores estáticos 46 dispuestos en ésta. Por
consiguiente, los mezcladores estáticos 46 pueden calentarse también
en esta forma de realización mediante al menos una corriente
parcial de la mezcla gaseosa calentada por la reacción de
recombinación.
En el servicio del dispositivo 1 se produce una
recombinación de hidrógeno y oxígeno en la mezcla gaseosa
alimentada a la unidad de recombinación 2, 2'. La mezcla gaseosa se
calienta en primer lugar en la cámara de calefacción 30, pudiendo
realizarse el calentamiento sin problemas en cuanto a la técnica de
seguridad hasta una temperatura de más de 800ºC gracias al
desacoplamiento térmico de la envoltura exterior 52 cargada por
presión de la cámara de calefacción 30. A una temperatura tan
elevada, la reacción de recombinación deseada se produce a una
velocidad y con una eficacia especialmente elevadas, de modo que
incluso en caso de los tiempos de permanencia más cortos que se
producen en el caso de rendimientos de paso de gas elevados pueden
conseguirse aún elevados grados de reacción.
La mezcla gaseosa que sale de la cámara de
calefacción 30 llega a la cámara de reacción 44 o a la cámara de
remolino 76. Allí se homogeneiza la mezcla gaseosa mezclándose
partes de la mezcla gaseosa que han reaccionado por completo con
componentes que posiblemente aún no han reaccionado. El o los
mezcladores estáticos 46 fomentan aún más esta mezcla. Debido a la
mezcla, la parte de la mezcla gaseosa que ha reaccionado transmite
su capacidad de calor posiblemente muy elevada por la reacción de
recombinación exotérmica en parte a los componentes de la mezcla
gaseosa que aún no han reaccionado. Éstos experimentan, por lo
tanto, un calentamiento que inicia a su vez la reacción de
recombinación. El dispositivo 1 se caracteriza, por lo tanto, por un
rendimiento especialmente elevado en la reacción de
recombinación.
No obstante, el dispositivo 1 también está
concebido para un modo de servicio especialmente flexible, según la
cantidad de hidrógeno que se presenta. Para permitir además de un
control eléctrico de los elementos de calefacción 32 una
variabilidad especial en el servicio, el dispositivo 1 está
realizado para un ajuste del caudal del soplador de alimentación 6
según las necesidades. Como está representado en la figura 1, para
ello una unidad reguladora 80 está asignada al motor de
accionamiento 10 y, por lo tanto, también al soplador de
alimentación 6. La unidad reguladora 80 transmite al motor de
accionamiento 10 una señal de ajuste, con ayuda de la cual se
ajusta el número de revoluciones del motor y, por lo tanto, el
caudal o la capacidad de alimentación del soplador de alimentación
6. En el lado de entrada, la unidad reguladora 80 está conectada con
un sensor de hidrógeno 82 para la determinación del contenido de
hidrógeno de la mezcla gaseosa.
La unidad reguladora 80 está realizada de tal
forma que determina la señal de ajuste para la determinación del
número de revoluciones del motor en función del contenido de
hidrógeno determinado de la mezcla gaseosa. De esta forma, el
caudal del soplador de alimentación 6 se ajusta en función del
contenido de hidrógeno de la mezcla gaseosa y/o de las temperaturas
de reacción en el servicio del dispositivo 1. Al principio del
servicio del dispositivo 1 se ajusta, por ejemplo, un paso mínimo
por la unidad de recombinación 2, 2' de, por ejemplo, 150 m^{3}/h
con una potencia calorífica máxima de los elementos de calefacción.
A medida que aumenta el contenido de hidrógeno en la mezcla
gaseosa, el paso aumenta continuamente a modo de un aumento
progresivo de paso en función del aumento del contenido de
hidrógeno manteniéndose la potencia calorífica. Según las
necesidades, puede procederse a un aumento del paso hasta, por
ejemplo, 300 m^{3}/h, es decir, el paso se puede duplicar.
Gracias a una solicitación de la unidad de
recombinación 2, 2' controlada según las necesidades, queda
garantizada una disgregación fiable del hidrógeno en la mezcla
gaseosa con un rendimiento especialmente elevado y con medios
especialmente sencillos.
Claims (10)
1. Dispositivo (1) para la recombinación de
hidrógeno y oxígeno en una mezcla gaseosa, en el que la mezcla
gaseosa puede alimentarse a través de un conducto de alimentación
(4), en el que está insertado un soplador de alimentación (6)
conectado con un motor de accionamiento (10), a una cámara de
calefacción (30) eléctricamente calentable, caracterizado
porque una unidad reguladora (80) asignada al motor de accionamiento
(10) está configurada de tal forma que el caudal del soplador de
alimentación (6) se ajusta en función del contenido de hidrógeno de
la mezcla gaseosa y/o de la temperatura de reacción.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que la unidad reguladora (80) está conectada con un sensor de
hidrógeno (82) para la determinación del contenido de hidrógeno de
la mezcla gaseosa.
3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1 ó
2, en el que la cámara de calefacción (30) puede ser calentada
mediante una serie de elementos de calefacción (32).
4. Dispositivo (1) según la reivindicación 3, en
el que cada elemento de calefacción (32) está dispuesto en el
interior de un tubo de flujo (40) asignado.
5. Dispositivo (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que una cámara de reacción (70) está
intercalada a continuación de una cámara de calefacción (30) en el
lado del flujo.
6. Dispositivo (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que un mezclador estático (46) está
intercalado a continuación de la cámara de calefacción (30).
7. Dispositivo (1) según la reivindicación 6, en
el que el recorrido del flujo de la mezcla gaseosa está configurado
de tal forma que el mezclador estático (46) puede ser calentado por
una corriente parcial de la mezcla gaseosa calentada por la reacción
de recombinación.
8. Dispositivo (1) según una de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que la cámara de calefacción (30) está
dispuesta en una carcasa (50) con aislamiento interior.
9. Dispositivo (1) según la reivindicación 8, en
el que a continuación de la cámara de calefacción (30), en el lado
del flujo, está intercalado un refrigerador por proyección de agua
(12), cuya carcasa (8) está unida directamente a la carcasa asignada
a la cámara de calefacción (30).
10. Procedimiento para la recombinación de
hidrógeno y oxígeno en una mezcla gaseosa, en el que la mezcla
gaseosa se alimenta a través de un conducto de alimentación (4), en
el que está insertado un soplador de alimentación (6) conectado con
un motor de accionamiento (10), a una cámara de calefacción (30)
eléctricamente calentable, caracterizado porque el caudal
del soplador de alimentación (6) se ajusta mediante una unidad
reguladora (80) asignada al motor de accionamiento (10) en función
del contenido de hidrógeno de la mezcla gaseosa y/o de la
temperatura de reacción.
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