IT8322324A1 - Impianto d'alimentazione del combustibile per un focolare alimentato a carbone polverizzato - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
"IMPIANTO D'ALIMENTAZIONE DEL COMBUSTIBILE PER UN FOCOLARE ALIMENTATO A CARBONE POLVERIZZATO"
RIASSUNTO
L'impianto d'alimentazione del combustibile di un fotocolare 2 a fiamma diretta, alimentato a carbone polverizzato, viene modificato in modo che un polverizzatore 10 sostenente il carico, che alimenta carbone polverizzato al focolare attraverso una molteplicit? di bruciatori 4, pu? pure simultaneamente alimentare carbone polverizzato ad uno scomparto d'immagazzinaggio 16 per immagazzinarlo in esso finch? sia richiesto per avviare, riscaldare e stabilizzare la combustione a basso carico del focolare 2 in un tempo successivo.
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce al campo dei focolari alimentati a carbone e pi? particolarmente ai focolari alimenta ti a carbone polverizzato progettati come impianti a fiamma diretta. Specificatamente la presente invenzione riguarda un'appa recchiatura per alimentare carbone polverizzato, proveniente da un polverizzatore, contemporaneamente sia al focolare a fiamma diretta che allo scomparto d'immagazzinaggio.
Allo scopo di evitare gli elevati costi che comporta l'impiego dell'olio combustibile e del gas, gli impianti per la produzione d'energia elettrica vanno sempre di pi? adottando il carbone come combustibile per alimentare i focolari delle loro caldaie per la produzione di vapore. Tuttavia anche nei focolari alimentati a carbone vengono spesso usate quantit? consistenti di olio combustibile e di gas. In una tipica unit? alimentata a carbone, il carbone deve essere essiccato e polverizzato in un polverizzatore mediante aria calda prima di es sere bruciato nel focolare. L'aria calda usata per essiccare il carbone ? alimentata da un ventilatore a tiraggio forzato che forza l'aria attraverso un preriscaldatore nel quale l'aria viene fatta passare in rapporto di scambio termico con i prodotti caldi delle combustione che lasciano il focolare.
Pertanto ? necessario che il focolare sia gi? in funzione allo scopo di essiccare il carbone da bruciare nel focolare. Di conseguenza, in un tipico focolare alimentato a carbone polveri^ zato un bruciatore d?olio combustibile di capacit? relativamente grande viene avviato da un accenditore e fatto funzionare per un periodo di tempo abbastanza lungo per riscaldare le pareti del focolare e le superfici di scambio termico del preriscaldatore d'aria. Una volta che il focolare ? stato portato in temperatura, il carbone polverizzato viene alimentato al focolare ed acceso mediante accenditore ad olio combustibile od a gas associati ai bruciatori del carbone.
Si ? trovato che l'impiego di combustibili ausiliari come l'olio combustibile od il gas pu? essere ridotto al minimo riscaldando il focolare con del carbone polverizzato che ? stato polverizzato ed essiccato in precedenza quando il focolare era in funzione ed immagazzinato nel frattempo in uno scomparto d'immagazzinaggio. Quando ? necessario riscaldare il focolare, il carbone polverizzato prelevato dallo scomparto d'immagazzinaggio, viene alimentato al focolare, tipicamente in una corren te a fase densa, ed acceso nel focolare mediante un piccolo ac cenditore ad olio combustibile od a gas. Inoltre ? stato anche proposto che gli accenditori ad olio combustibile possano essere eliminati grazie all'impiego di un accenditore alimentato con il carbone polverizzato proveniente dallo scomparto d'immagazzinaggio ed acceso mediante l'impiego di una candela elettri ca. Il brevetto statunitense 4.173.189 descrive un metodo ed un apparecchio per l'impiego di carbone polverizzato in brucia_ tori d'accenditori per l'avviamento a freddo,il riscaldamento e la stabilizzazione a basso carico di un focolare alimentato a carbone polverizzato in cui il carbone polverizzato per l'avviamento ed il riscaldamento viene prelevato dallo scomparto d'immagazzinaggio.
Inoltre ? stato proposto che il carbone polverizzato prelevato dallo scomparto d'immagazzinaggio venga usato con un focolare a fiamma diretta allo scopo di aumentare la capacit? di carico del focolare. Un metodo per utilizzare carbone polveriz zato supplementare prelevato da uno scomparto d'immagazzinaggio per aumentare la capacit? di carico ? descritto nel brevetto statunitense 4.263.856. In esso si spiega che il carbone polverizzato dello scomparto d'immagazzinamento pu? essere traspor tato come una miscela in fase densa di carbone polverizzato ed aria, avente un rapporto aria/carbone inferiore a circa 1,0 ed iniettata nella corrente di carbone polverizzato principale che ? alimentata dai polverizzatori allo scopo di aumentare la capacit? dei polverizzatori.
In entrambi questi impianti per utilizzare il carbone polverizzato proveniente da uno scomparto d'immagazzinaggio ? usuale fornire allo scomparto d'immagazzinaggio carbone polverizzato proveniente dall'uno o dall'altro polverizzatore disposti lateralmente solamente per quello scopo o da uno dei polverizzatori sostenenti il carico del focolare a fiamma diretta quando quel polverizzatore non ? necessario per sostenere il carico al focolare. Tuttavia ci sono momenti in cui ? convenien te impiegare un polverizzatore sostenente il caricodelfocolare a fiamma diretta contemporaneamente per entrambi, mantenendo il carico sul focolare ed alimentando il carbone polverizzato allo scomparto d'immagazzinaggio.
Pertanto, uno scopo della presente invenzione ? di alimenta re contemporaneamente carbone polverizzato proveniente da un polverizzatore sostenente il carico direttamente al focolare alimentato a carbone polverizzato e pure ad uno scomparto d'im magazzinaggio da impiegarsi in un tempo successivo.
Pertanto in un generatore di vapore alimentato a carbone polverizzato avente un focolare a fiamma diretta, almeno due bruciatori per bruciare carbone polverizzato nel focolare, un polverizzatore sostenente il carico per polverizzare il carbone da alimentare al focolare, ed una molteplicit? di condotti, un condotto per ogni bruciatore, che collegano il bruciatore ed il poverizzatore, ogni condotto convogliando una corrente di carbone/aria, consistente essenzialmente di una miscela in fase diluita di carbone polverizzato ed aria dal polverizzatore fino al suo associato bruciatore, un condotto di deviazione ? previsto per d?viare la miscela in fase diluita di carbone polverizzato ed aria che passa attraverso uno dei condotti fino ad un separatore carbone-aria per separare il carbone polverizzato e l?aria. Dei mezzi valvolari sono disposti all'intersezione del condotto di deviazione con il condotto dal quale il carbone polverizzato viene deviato per deviare selettivamente il carbone e la corrente d'aria che passa attraverso di essi nel condotto di deviazione. Un condotto di ritorno collega tra loro il separatore con il condotto dal quale il carbone era deviato in una posizione a valle dei mezzi valvolari. Il condotto di ritorno,fornisce uh mezzo per scaricare nel focolare l'aria tolta dalla corrente di carbone e aria nella parte posteriore del separatore. Sono previsti dei mezzi per convogliare il car bone polverizzato tolto dalla corrente di carbone ed aria nel separatore fino allo scomparto d'immagazzinaggio.
La presente invenzione pu? essere meglio compresa e le caratteristiche ed i vantaggi peculiari dell'invenzione stessa risultano pi? evidenti se ci si riferisce all'unito disegno in cui ? illustrata una rappresentazione schematica di un impianto per alimentare carbone polverizzato da un polverizzatore sostenente il carico contemporaneamente sia al focolare a carbone polverizzato che ad uno scomparto d'immagazzinaggio del car bone polverizzato per immagazzinare il carbone polverizzato finch? tale carbone polverizzato ? necessario per avviare e riscaldare il focolare.
Dall'esame del disegno si vede che in esso ? illustrato un focolare 2 avente una molteplicit? di bruciatori od ugelli del carbone 4, 6 e 8 disposti in file distanziate verticalmente con quattro bruciatori in ogni fila, cio? con un bruciatore per fila montato in ciascuno dei quattro angoli del focolare e diretto tangenzialmente ad un cerchio immaginario nel centro del focolare in modo da formare una fiamma a vortice rotante secondo il ben noto metodo d'alimentatore tangenziale. Per alimenta^ re il focolare viene alimentato carbone grezzo al polverizzato re 10 del focolare, nel quale il carbone viene macinato, riducendolo a carbone polverizzato, ed essiccato mediante aria cal da, detta aria primaria, aspirata dal preriscaldatore d'aria attraverso un condotto 12 d'alimentazione dell'aria calda. Il carbone polverizzato viene trascinato dall'aria calda per formare una corrente in fase diluita di carbone/aria e viene asp_i rato dal polverizzatore 10 mediante l'aspiratore 16 e convogliato attraverso il tubo principale 20 del combustibile fino ai bruciatori 4 per la combustione nel focolare 2. Tipicamente un singolo polverizzatore 10 servir? tutti e quattro i bruciatori disposti ad una stessa elevazione nei quattro angoli del focolare.
Inoltre sono tipicamente previsti altri polverizzatori per alimentare il carbone ad ogni altra elevazione dei bruciatori,, bench? non sia insolito per un singolo polverizzatore alimenta re tutti i bruciatori di due file vicine. Fertanto un singolo polverizzatore servir? generalmente una molteplicit? di brucila tori composta da un minimo di 2 fino ad ? o pi? bruciatori.
Il carbone polverizzato pu? anche venire alimentato al focolare 2 indipendentemente dal polverizzatore 10 sostenente il carico, prelevandolo da uno scomparto d'immagazzinaggio 16 in una corrente in fase densa 18 di carbone polverizzato.
Per far s? che si stabilisca la corrente 18 in fase densa, il carbone polverizzato viene alimentato prelevandolo dallo scomparto d'immagazzinamento 16, attraverso un alimentatore rotante 34 nei mezzi di miscelazione 36. Il miscelatore in fase den_ sa 36, che pu? essere od una pompa per il trasporto del carbone polverizzato o semplicemente un dispositivo di prelievo a tubo di Venturi, miscela il carbone polverizzato ricevuto dallo scora parto d'immagazzinaggio 16 con aria compressa proveniente da una sorgente 38 d?aria compressa, in modo da far s? che si stabilisca una corrente di carbone polvenizzato ed aria Consistente essenzialmente di una miscela di carbone polverizzato ed aria avente un rapporto in peso aria/carbone inferiore ad 1,0. La miscela in fase diluita di carbone polverizzato e aria, alimentata dal polverizzatore 10 al focolare 4, ha un rapporto in peso aria/carbone piuttosto al di sopra di 1,0, tipicamente nel campo da 1,5 a 2,0.
Come detto in precedenza, la corrente in fase densa 18 di. carbone polverizzato proveniente dallo scomparto d'immagazzinag gio 16 pu? essere usata per avviare, riscaldare e stabilizzare il funzionamento del focolare 2 alimentato a carbone polverizzato, a basso carico, in accordo con quanto descritto nel brevetto statunitense 4.173.189 e la corrente in fase densa 18 di carbone polverizzato proveniente dallo scomparto d'immagazzina^ gio 16 pu? essere impiegata per fornire una maggiore capacit? di carico sul focolare 2, come descritto nel brevetto statunitense 4.252.069. Inoltre, per quanto sia mostrato che la correr te in fase densa 18 di carbone polverizzato viene iniettata nel focolare attraverso il bruciatore 4, ? pure possibile alimentare la corrente in fase densa 18 'al suo proprio bruciatore, non mostrato, che sar? tipicamente disposto tra le file di bruciatori 4 e 6.
Tipicamente negli impianti d?immagazzinaggio della tecnica nota il carbone polverizzato verr? alimentato allo scomparto d'immagazzinaggio 16, del carbone polverizzato attraverso un polverizzatore d?impianto d'immagazzinaggio separato. In alter nativa, il carbone polverizzato ? stato alimentato precedentemente allo scomparto d'immagazzinaggio del carbone polverizzato prelevandolo da un polverizzatore sostenente il carico, ma solo quando tale polverizzatore sostenente il carico non era necessario.per mantenere il carico sul focolare, per esempio durante la notte quando il focolare funziona tipicamente a carichi bassi a causa della diminuzione della domanda d'energia elettrica.
Secondo la presente invenzione viene realizzato un impianto mediante il quale il carbone polverizzato pu? essere alimentato da un singolo polverizzatore sostenente il carico contemporaneamente sia al generatore di vapore alimentato a carbone polverizzato che allo scomparto d'immagazzinaggio del carbone polverizzato. Nella forma d'esecuzione preferita, come mostrato nel disegno, il carbone polverizzato viene deviato dal condotto 20A che collega il polverizzatore 10 con uno dei bruciatori 4 attraverso un condotto di deviazione 22 fino ad un separatore 24 in cui il carbone polverizzato viene separato dalla miscela in fase diluita di carbone polverizzato ed aria. La funzione del separatore 22 ? di separare l'aria, ?d altro fluido di traspor to come ad esempio una miscela di aria e gas della combustione, che ha trascinato il carbone nel polverizzatore 1C. L'aria separata dal carbone nel separatore 24 lascia il separatore 24 attraverso il condotto di ritorno 26 che collega nuovamente il separatore con il condotto 20A dal quale la miscela di carbone polverizzato era stata deviata in una posizione a valle dei mezzi valvolari 30. L'aria separata attraversa poi il condotto 20A fino al bruciatore 4 e viene scaricata nel focolare in modo che qualunque polvere di carbone trasportata oltre dal sepa ratore 24 verr? incenerita.
I mezzi valvolari 30 disposti in corrispondenza del collegamento del condotto di deviazione 22 con ^condotto 20A servo no per deviare selettivamente la corrente in fase diluita di car bone polverizzato, aria che passa, attraverso il condotto 20A, nel condotto di deviazione 22 quando si vuole alimentare carbone polverizzato allo scomparto d'immagazzinaggio 16. Quando si vuole alimentare tutto il carbone polverizzato nel polverizzato re 10 al focolare 2 attraverso i bruciatori 4, viene azionata la valvola 30 in modo da chiudere il collegamento del condotto 22 con il condotto 20A, impedendo cos? il passaggio del carbone attraverso il condotto di deviazione 22. Al contrario, quando si vuole alimentare carbone allo scomparto d'immagazzinaggio 16 del carbone polverizzato, la valvola 30 viene azionata in modo da chiudere il condotto 20A in un punto vicino all'intersezione del condotto di deviazione 22 con il condotto 20A, in modo da far s? che la miscela di carbone polverizzato ed aria entri nel condotto 20A, per essere deviata attraverso il condotto di deviazione 22 fino al separatore 24. Contemporaneamente il carbone polverizzato sar? ancora alimentato dal polverizzatore 10 al focolare 2 attraverso i condotti 20 rimanenti, come durante il funzionamento normale.
Inoltre pu? essere disposto un secondo mezzo valvolare 32 in corrispondenza dell?intersezione del condotto di ritorno 26 con il condotto principale 20A per chiudere la comunicazione con il condotto di ritorno 26 quando lo scomparto d'immagazzinaggio del carbone polverizzato non ? stato riempito in modo da impedire che il flusso di ritorno del carbone polverizzato e l'aria che passa attraverso il condotto 20A passino nel condot to di ritorno 26. Per quanto,sia i mezzi valvolari principali 30 che i secondi mezzi valvolari 32 siano rappresentati nei di segni come valvole a cerniera, s'intende che pu? venire utiliz^ zato a tale scopo un mezzo valvolare qualsiasi scelto tra un certo numero noto di mezzi valvolari adatti per il trattamento di una miscela di carbone polverizzato ed aria.
Nella forma d'esecuzione preferita della presente invenzione il condotto 20A della molteplicit? di condotti che collegano il polverizzatore 10 con i bruciatori 4 ? il condotto pi? corto di tale molteplicit? di condotti. In un tipico focolare tangenziale del tipo mostrato nel disegno, il condotto del combustibi le che alimenta i bruciatori 4 nell'angolo del focolare 2, che sono i pi? lontani dal polverizzatore 10, ha una lunghezza di circa due volte la lunghezza del condotto 20A che alimenta il bruciatore 4 nell'angolo del focolare 2 pi? vicino al polverizzatore 10. Pertanto la caduta di pressione che si ha nelle miscere di carbone polverizzato ed aria che passano nei condotti 20 varier? in funzione della lunghezza del tubo. Tuttavia si ? soliti bilanciare la caduta di pressione lungo i vari condotti 20, allo scopo di far s? che ogni bruciatore riceva approssima tivamente la stessa quantit? di flusso di carbone polverizzato e di aria,prevedendo degli orifizi nei condotti 20 del combustibile, in modo da bilanciare la caduta di pressione. Se il condotto 20A pi? corto viene impiegato per alimentare lo scomparto d'immagazzinaggio 16 del carbone polverizzato, ? probabile che la caduta di pressione creata dal condotto di deviazione 22, dal separatore 24 e dal condotto di ritorno 26, servir? a bilanciare la caduta di pressione del condotto 20A con il pi? lungo dei condotti 20 del combustibile quando il carbone polverizzato viene alimentato allo scomparto d'immagazzinaggio 16. Allo scopo di bilanciare la caduta di pressione quando il polverizzatore viene usato solamente per alimentare il carbone polverizzato a tutti e quattro i bruciatori 4, il solito orifizio pu? essere previsto nel tratto di condotto 20A disposto tra l'intersezione del condotto di deviazione 22 con il condotto 20A e del condotto di ritorno 26 con il condotto 20A, fornendo cos? la necessaria caduta di pressione per bilanciare la.caduta di pressione con i rimanenti tubi 20 del combustibile.
Per quando la presente invenzione sia stata qui descritta ed illustrata in relazione ad un focolare tangenziale, s'intende che la presente invenzione si pu? applicare a qualsiasi foco
Claims (3)
- RIVENDICAZIONI1 . In un generatore di vapore alimentato a carbone polveriz zato avente un focolare a fiamma diretta, almeno due bruciatori per bruciare il carbone polverizzato nel focolare, un polverizzatore sostenente il carico per polverizzare il carbone da alimentare al focolare, ed una molteplicit? di condotti, un condot to per bruciatore, che collegano tra loro i bruciatori ed il polverizzatore, ogni condotto convogliando una corrente di car bone/arta composta essenzialmente di una miscela in fase diluita di carbone polverizzato ed aria dal polverizzatore fino al suo associato bruciatore, un'apparecchiatura comprendendo: a) un separatore per separare il carbone polverizzato dall 'aria;b) un condotto di deviazione che collega il separatore ed un primo condotto di una molteplicit? di condotti che collegano i bruciatori ed il polverizzatore;c) dei mezzi valvolari disposti in corrispondenza del collegamento del condotto di deviazione con il primo condotto del. la molteplicit? di condotti per deviare selettivamente la corrente di carbone/aria che passa lungo di esso nel condotto di. deviazione ;d) un condotto di ritorno che collega il separatore con il primo condotto della molteplicit? di condotti in una posizione a valle dei mezzi valvolari per scaricare l'aria tolta dalla corrente carbone aria nel separatore al focolare;e) uno scomparto d'immagazzinaggio; ef) dei mezzi per convogliare il carbone polverizzato dalla corrente di carbone/aria nel separatore allo scomparto d'immagazzinaggio.
- 2. Apparecchiatura secondo la riv. 1, comprendente inoltre dei mezzi per convogliare il carbone polverizzato dallo scomparto d'immagazzinaggio al focolare comprendente:a) dei mezzi di miscelazione per ottenere una miscela in fase densa di carbone polverizzato ed aria;b) dei mezzi per alimentare il carbone polverizzato dallo scomparto d'immagazzinaggio ai mezzi di miscelazione; ec) dei mezzi per convogliare la miscela in fase densa di carbone polverizzato trascinato dall'aria dai mezzi di miscela zione fino al focolare.
- 3. Apparecchio secondo le riv. 1 o 2, in cui il primo condotto dal quale la corrente di carbone polverizzato ed aria viene deviata al separatore ? il condotto pi? corto della molteplicit? di condotti che collegano tra loro i bruciatori ed il polverizzatore
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