IT9048438A1 - Bruciatore di polverino di carbone o altri combustibili solidi in genere, a funzionamento automatico. - Google Patents

Description

Descrizione dell ’invenzione industriale dal titolo: "BRUCIATORE DI POLVERINO DI CARBONE 0 ALTRI COMBUSTIBILI SOLIDI IN GENERE, A FUNZIONAMENTO AUTOMATICO.

La presente invenzione si riferisce ad un bruciatore espressamente progettato per essere alimentato con polverino di carbone, di combustibili solidi derivati da rifiuti solidi urbani, rifiuti solidi o scarti di produzione, (cioè anche classificabili RDF-Refusai Derived Fuel), o qualsiasi altro combustibile solido, che sia riducibile in polverino.

Il bruciatore è monoblocco, opera in modo autonomo, ed è predisposto per il funzionamento automatico.

Allo stato attuale della tecnica, sono utilizzati dispositivi che dal punto di vista funzionale possono definirsi come insufflatori di polverino, piuttosto che bruciatori. Detti dispositivi noti richiedono l'utilizzo di camere di combustione adatte, e la presenza di preriscaldatori di avviamento che danno luogo ad una notevole "rigidità" del sistema, che rende difficile la gestione, complicato il funzionamento automatico, difficili i controlli di fiamma, scarsa regolazione in portata, difficile adattabilità ad altri combustibili, basse velocità dei gas di trasporto con problemi di deposito.

Scopo dell'invenzione, è quello di realizzare un bruciatore del genere citato, che presenta rispetto ai sistemi noti le seguenti caratteristiche vantaggiose:

a)- Possibilità di bruciare qualsiasi tipo di combustibile polverizzabile.

b )- Facilità di installazione ad ogni focolare, elevata flessibilità di esercizio derivante dalla modulabilità di regolazione, applicabilità dei controlli automatici, possibilità di accensione e riaccensione in automatico.

c )— Buone caratteristiche di combustione quali l'alto rendimento termico, la combustione completa con ceneri residue esauste, e l'alta temperatura di combustione.

Secondo l'invenzione, si prevede un bruciatore di polverino di combustibili solidi in genere, del tutto autonomo, con possibilità di avere una fiamma inglobata sulla stessa testa di combustione di preaccensione o preriscaldo, o di supporto per la combustione di quei combustibili solidi derivati dai rifiuti o scarti di produzione, ritenuti poveri o difficoltosi nella combustione. Questa fiamma di supporto, che è anche fiamma di inizio combustione, viene generata da un bruciatore di gas, premiscelato, facente corpo unico con la testa di combustione del bruciatore, con il che il dispositivo risulta monoblocco, del tutto autonomo, ed a funzionamento totalmente automatico.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni allegati, che rappresentano a titolo illustrativo e non già limitativo una preferita forma di esecuzione dell'invenzione stessa.

Nei disegni:

- La fig. 1 è una vista di prospetto laterale.

- La fig. 2 è la vista di prospetto frontale del complesso di fig. 1, osservata dal lato della fiamma. - La fig. 3 mostra il particolare del dosatore del polverino, in varie viste e sezioni.

- La fig. 4 rappresenta schematicamente il complesso bruciatore, visto in sezione assiale.

- La fig. 5 è la vista frontale corrispondente alla fig. 4.

- La fig. 6 e 7 sono viste di dettaglio corrispondenti alle figure 4 e 5, in scala ingrandita.

Con riferimento alle figure 1 e 2, il dispositivo secondo l'invenzione comprende un complesso dosatore 1, ed un complesso bruciatore, alimentato dal detto dosatore, formato da tre elementi coassiali, e concentrici, e precisamente dal corpo cilindrico 2 in cui è convogliato il polverino assieme all'aria di trasporto, ed all'aria di turbinio (swirl) come si vedrà meglio nel seguito, dal corpo cilindrico 3 per la miscela aria-gas che fornisce la fiamma di supporto’ e accensione polverino, e dal cannotto esterno 4 in cui è convogliata l'aria comburente. Di seguito, si ha poi il raccordo 5 provvisto di flangia 6 per l'applicazione del complesso al focolare (non mostrato), ed il boccaglio 7 da cui esce la fiamma 8.

Il complesso dosatore (fig 3) comprende una tramoggia 9 destinata ad accogliere il combustibile già ridotto in forma polverulenta, della voluta granulometria. Alla base di detta tramoggia, ruota una coppia di rotori 10, nel senso indicato dalle frecce. Detti rotori recano delle alette radiali n le quali, in cooperazione con le sedi ricavate nella carcassa statica 12, formano delle taschette a volume praticamente costante.

Le alette radiali 11 sono sfalsate, con il che il polverino prelevato dalla tramoggia viene mescolato, ed inviato nella camera di alimentazione 13 posta al disotto dei rotori 10. All'interno della tramoggia 9 ruota il disco 14 munito di pioli tangenziali 15 e radiali 16, aventi la funzione di "rompiponte" per evitare intasamenti da parte del polverino. Tutti i suddetti elementi rotanti sono azionati dal motovarioriduttore 17, tramite gli ingranaggi 18 e 19- E' evidente che variando la velocità dei rotori 10 è possibile variare con continuità, senza sbalzi, la portata di polverino, dal valore zero, fino al massimo previsto.

Dalla camera di alimentazione 13, il polverino assieme all'aria di trasporto viene inviato nel cannello assiale 20 della testa del bruciatore, illustrata nelle figure da 4 a 7.

Il cannello 20 termina anteriormente con un ugello "Venturi" 21 recante una corona di fori 22 convergenti verso l'asse del cannello 20, e disassati in senso obliquo, così da imprimere un moto rotatorio all'aria di vortice o turbinio (swirl) che entra dal raccordo in ingresso 23 e percorre il vano anulare 24 attorno al cannello 20, e definito esternamente dal cannotto 25.

Sempre concentricamente all'asse del cannello eiettore 20, è previsto un altro vano anulare concentrico 26 in cui scorre una miscela aria+gas proveniente dal raccordo 27. Detto vano 26 termina anteriormente con una corona di ugelli 28, angolarmente intervallati, e destinati a formare una pluralità di fiammelle che circondano l'uscita del polverino dall'ugello 21. Un ulteriore vano anulare 29, definito dai manicotti 3 e 4, serve per convogliare l'aria comburente, che arriva attraverso il raccordo 30 ed è prodotta da una elettroventola, non illustrata perchè nota.

Il vano anulare 29 dell'aria comburente termina anteriormente con un raccordo tronco-conico 31 a "trombetta", recante una doppia corona di fori 32 convergenti verso l'asse del cannello 20, e disassati in modo da imprimere all'aria comburente un moto rotatorio, con senso di rotazione contrario a quello che si ha all'uscita del polverino dall'ugello 21.

Dall'esame delle figure 6 e 7 risulta evidente il principio di funzionamento; il polverino esce con moto vorticoso dall'ugello 21, ed è incendiato dalla corona di fiamme di supporto che lo circonda, formata dagli ugelli 28. Una volta raggiunte le condizioni prestabilite di regime termico, le fiamme di supporto possono essere spente (intercettando il solo gas) e la combustione è sostenuta dal solo polverino.

Come detto in premessa, il funzionamento del bruciatore di polverino è totalmente automatico, compresa L 'accensione, che viene affidata ad un piccolo bruciatore ad aria soffiata (bruciatore pilota), avente un modesto potenziale termico, ad es.

7000 Kcal/h. Il bruciatore pilota è automatico, ed è completo di accensione elettrica e di controllo fiamma. L'aria comburente da fornire al bruciatore pilota viene prelevata dall 'elettroventilatore dell'aria comburente del bruciatore supporto fiamma associato al bruciatore di polverino.

Le fasi di accensione sono le seguenti:

- prelavaggio della camera di combustione da eventuali residui di gas;

- accensione del bruciatore pilota, compreso un tempo di stabilizzazione fiamma;

- consenso all'accensione del bruciatore di supporto combustione del bruciatore di polverino;

- successive sequenze, che vengono riportate sul ciclo di accensione del bruciatore di polverino.

Il bruciatore pilota resta acceso durante tutto il tempo di marcia del bruciatore di polverino, anche durante lo spegnimento di quest'ultimo per raggiungimento della temperatura di massima.

A bruciatore pilota acceso, si procede con la accensione del bruciatore di gas di preaccensionee supporto fiamma, costituito dalla corona di ugelli 28. Questo bruciatore è a potenziale fisso, cioè "tutto o niente", ed il suo potenziale si aggira dalle 30.000 alle 60.000 Kcal/h.

A bruciatore di preaccensione acceso, inizia il tempo necessario affinchè questo porti la camera di combustione alla temperatura minima richiesta; raggiunta la temperatura voluta, si immette l'aria comburente, l'aria di vortice, l'aria di nebulizzazione vettore polverino, ed infine si immette il polverino alla minima portata. Ad accensione del polverino avvenuta, accompagnata dalla fiamma di supporto, si procede a regolare la portata del combustibile al valore voluto, fase che avviene in automatico .

Dopo aver ottenuto una buona stabilizzazione di fiamma ed un ulteriore innalzamento della temperatura della camera di combustione, viene intercettato il gas del bruciatore di supporto, e la combustione procede con il solo polverino di combustibile, come già accennato in precedenza.

Lo spegnimento del bruciatore di supporto è previsto solo se con il combustibile usato si ottiene una buona combustione, sufficiente ad automantenersi ; nell'eventualità di un combustibile povero e di difficile combustione, il bruciatore di supporto resta acceso. In ogni caso, il bruciatore pilota resta regolarmente in funzione.

Raggiunto il valore di temperatura o di pressione impostati sui relativi regolatori automatici e modulanti, installati sull'utenza da servire, il potenziale termico del bruciatore si posiziona sull'effettivo fabbisogno dell'utenza;

nell'eventualità che anche la minima portata fosse esuberante, viene spento tutto il bruciatore, fatta eccezione del bruciatore pilota. Tutto il complesso si riaccenderà quando le apparecchiature preposte daranno il consenso. Le fasi di riaccensione saranno quelle stesse già descritte.

La presente invenzione è stata illustrata e descritta con riferimento ad una preferita forma di esecuzione, ma si intende che varianti costruttive potranno esservi in pratica apportate da un esperto del ramo, senza peraltro uscire dall'ambito di protezione della presente privativa industriale.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Bruciatore di polverino di carbone o di combustibili solidi in genere, monoblocco ad asse orizzontale, ca'ratterizzato dal fatto di comprendere: - un dosatore dotato di tramoggia di carico in grado di alimentare polverino in una camera di miscelazione sottostante dove il polverino viene miscelato con l'aria di trasporto, ed - una testa di combustione comprendente una pluralità di condotti cilindrici coassiali che a partire dal centro sono costituiti da un cannotto per il trasporto del polverino proveniente da detta camera il quale termina con un ugello nebulizzatore, da un condotto dell'aria di vortice, da un condotto di immissione di una miscela aria-gas che fa capo ad una bocca di fiamma di preaccensione e/o di supporto, e dal condotto dell'aria comburente.
2. 2. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il detto dosatore comprende una coppia di rotori ad assi paralleli con senso di rotazione contrapposto, sui quali rotori sono riportate delle pale che delimitano una pluralità di piccoli comparti che risultano chiusi esternamente dalle camicie ricavate sulla parte statica degli alloggimenti dei detti rotori, e che comunicano con l'esterno superiormente attraverso la luce di carico risultante sulla base della tramoggia di alimentazione ed inferiormente con una camera o cava posta alla base del dosatore stesso.
3. 3. Bruciatore di polverino come alle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i due rotori sono sfasati di mezzo comparto per dar luogo ad un travaso continuo di polverino sulla camera sottostante del dosatore.
4. 4. Bruciatore di polverino come alle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che nella detta camera alla base del dosatore sono alloggiati due ugelli a tubo venturi il primo dei quali inietta l'aria di nebulizzazione e vettore necessaria per trasportare il polverino di carbone dal dosatore all'ugello di nebulizzazione sulla testa di combustione ed il secondo dei quali raccoglie la miscela aria-polverino e la canalizza nel detto canotto di trasferimento fino all'ugello di nebulizzazione .
5. 5- Bruciatore di polverino come alle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che all'interno di detta tramoggia di carico è inserito un disco rotante ad asse orizzontale, sulla cui periferia sono fissati dei pioli sporgenti radialmente intervallati con pioli disposti tangenzialmente in direzione parallela all'asse del disco, con funzioni di rompiponte.
6. 6. Bruciatore di polverino come alle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il dosatore è asservito ad un motovarioriduttore elettromeccanico predisposto al pilotaggio automatico.
7. 7. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l'ugello nebulizzatore all'estremità anteriore del cannotto di trasporto della miscela aria-polverino comprende un primo tratto in ingresso a tronco di cono convergente, un secondo tratto cilindrico ed un terzo tratto a tronco di cono divergente verso l'uscita, per rallentare la velocità di arrivo della miscela e nello stesso tempo divaricare il getto, sulla parte conica del terzo tratto essendo praticati una pluralità di fori cilindrici con asse inclinato rispetto all'asse longitudinale del bruciatore e disassati rispetto all'asse centrale dell'ugello i quali fori comunicano con il condotto di immissione dell'aria di vortice che avvolge coassialmente l'ugello, ottenendosi con ciò che l’aria immessa da questi fori sia costretta ad un moto rotatorio e convogliata verso l'interno del getto del polverino nebulizzato.
8. 8. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che il condotto dell'aria di vortice è totalmente separato dai restanti condotti dell'aria, e la portata dell'aria in ingresso è parzializzabile attraverso una serranda di regolazione, così da poter immettere aria sull'ugello con pressioni, portate e temperature ottimali, senza pregiudicare le restanti regolazioni.
9. 9. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l'ugello nebulizzatore è montato al centro di un bruciatore di preaccensione e/o di supporto a forma di anello atto a fornire una corona di fiamma che è vuota all'internò, e circonda il detto ugello eiettore del polverino.
10. 10. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detto bruciatore di preaccensione e/o di supporto è costituito da un anello su cui sono praticati una pluralità di fori cilindrici equidistanti nel cui interno sono alloggiati altrettanti ugelli di forma troncoconica con un foro di uscita ad asse parallelo a quello del condotto di immissione del polverino e facenti tutti capo al condotto di immissione della miscela Aria-gas che cinconda detto condotto di immissione del polverino.
11. 11. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione precedente caratteri zzato dal fatto che detti ugelli del bruciatore di preaccensione e/o di supporto sono -dotati di una serie di fori passanti secondari praticati sulla parete conica che sono inclinati rispetto all'asse longitudinale del bruciatore e sono preposti alla formazione di minuscole fiammelle che servono ad escludere il distacco della fiamma.
12. 12. Bruciatore di polverino come alle rivendicazioni 10 e 11 caratterizzato dal fatto che detto bruciatore di preaccensione e/o di supporto serve anche come eiettore di aria con uscita assiale al bruciatore, quando viene intercettato il gas al raggiungimento del regime termico della fiamma.
13. 13. Bruciatore di polverino come alle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che all'esterno del bruciatore di gas di preaccensione e/o di supporto è montato un corpo anulare troncoconico divergente verso l'esterno sulla cui parete sono ricavate circonferenzialmente due corone di fori cilindrici parallele che sono alimentate dal condotto dell’aria comburente.
14. 14. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione precedente caratterizzato da fatto che detti fori cilindrici hanno asse diagonale rispetto all'asse longitudinale del bruciatore e sono disassati dall'asse centrale della detta testa di combustione, ottenendosi con ciò che l'aria spinta attraverso tali fori esca con moto rotatorio di verso opposto a quello di rotazione nell'ugello nebulizzatore, allo scopo di far incrociare l'aria comburente con il combustibile nebulizzato nella testa di combustione.
15. 15. Bruciatore di polverino come alla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che l'aria di trasporto del polverino, l'aria di vortice, l'aria comburente, e l'aria per il bruciatore di supporto sono fornite da un'unica elettroventola.
16. 16. Bruciatore di polverino secondo le rivendicazioni da 1 a 15, caratterizzato dal fatto che le varie portate di aria sono regolabili in maniera indipendente, così da poter avere condizioni ottimali, di combustione, in funzione della potenza termica richiesta.
17. 17. Bruciatore di polverino secondo le rivendicazioni da 1 a 16, caratterizzato dal fatto che l’interno ciclo operativo comprendente 1'accensione, la messa a regime ed il funzionamento è completamente automatico, e l'accensione iniziale è affidata ad un bruciatore pilota ad aria soffiata di tipo convenzionale, e di modesto potenziale termico.
18. 18. Bruciatore di polverino di carbone o altri combustibili solidi in genere, a funzionamento automatico secondo le rivendicazioni da 1 a 17, sostanzialmente come descritto ed illustrato nei disegni allegati