ITCR20110005A1

ITCR20110005A1 - BOILER FOR HEATING A FLUID THERMAL CARRIER

Info

Publication number: ITCR20110005A1
Application number: IT000005A
Authority: IT
Inventors: Davide Benelli
Original assignee: Abc Boilers Di Benelli Davide & C Snc
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-11-26

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CALDAIA PER IL RISCALDAMENTO DI UN FLUIDO TERMOVETTORE BOILER FOR HEATING A THERMAL FLUID

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Lâ€™invenzione si rivolge al settore dellâ€™industria meccanica pesante. PiÃ¹ nel dettaglio, lâ€™invenzione riguarda una caldaia per il riscaldamento di un fluido termovettore, in particolare olio diatermico. Le caldaie, o forni, per il riscaldamento di fluidi diatermici ad alta temperatura richiedono una progettazione delicata che garantisca alte prestazioni e buona affidabilitÃ , rispettando i parametri termofluidodinamici estremi che si incontrano in queste applicazioni. Il soddisfacimento di tali requisiti richiede lâ€™utilizzo di generose superfici di scambio sia in camera di combustione, per ridurre al massimo i carichi termici superficiali e volumetrici, sia nella zona convettiva, per evitare che sia il riscaldatore dâ€™aria ad assumersi lâ€™onere di garantire un rendimento termico elevato. The invention is aimed at the heavy mechanical industry sector. More in detail, the invention relates to a boiler for heating a heat transfer fluid, in particular diathermic oil. The boilers, or ovens, for heating diathermic fluids at high temperatures require a delicate design that guarantees high performance and good reliability, respecting the extreme thermo-fluid dynamic parameters encountered in these applications. The fulfillment of these requirements requires the use of generous exchange surfaces both in the combustion chamber, to minimize the surface and volumetric thermal loads, and in the convection area, to prevent the air heater from taking on the € ™ burden of guaranteeing a high thermal efficiency.

Le caldaie normalmente utilizzate nellâ€™industria pesante per il riscaldamento di fluidi termovettori comprendono sostanzialmente una camera di combustione associata ad un bruciatore, mezzi collettori idraulici per detti fluidi termovettori e primi e secondi fasci tubieri, costituiti da una pluralitÃ di tubi, collegati in serie tra loro e atti ad essere percorsi dal detto fluido termovettore, lambiti e riscaldati esternamente dai fumi derivanti dalla combustione. The boilers normally used in heavy industry for heating heat-carrying fluids substantially comprise a combustion chamber associated with a burner, hydraulic collector means for said heat-carrying fluids and first and second tube bundles, consisting of a plurality of pipes, connected in series between them and able to be crossed by said heat-carrying fluid, lapped and heated externally by the fumes deriving from combustion.

Dal brevetto N° IT 1 158 910 a nome Ing. Bono S.p.A. Ã ̈ noto un forno di riscaldo per un fluido, in particolare diatermico, con circolazione di tipo perfezionato. From patent N ° IT 1 158 910 in the name of Ing. Bono S.p.A. A heating furnace for a fluid, in particular diathermic, with improved circulation is known.

In detto forno sono presenti primi e secondi fasci tubieri costituenti gli scambiatori primario e secondario. In said furnace there are first and second tube bundles constituting the primary and secondary exchangers.

I primi fasci tubieri hanno uno sviluppo conformato a U e sono disposti sostanzialmente tangenti tra loro per realizzare la zona della camera di combustione in cui si sviluppa la fiamma e quindi vengono riscaldati per irraggiamento; i secondi fasci tubieri invece, hanno un andamento a serpentina e sono disposti esternamente alla camera di combustione, in una zona di riscaldo per convezione attraversata dai fumi, piÃ¹ esterna rispetto a quella occupata dai primi fasci. The first tube bundles have a U-shaped development and are arranged substantially tangent to each other to form the zone of the combustion chamber in which the flame develops and are therefore heated by radiation; the second tube bundles, on the other hand, have a serpentine pattern and are arranged externally to the combustion chamber, in a convection heating area crossed by the fumes, more external than that occupied by the first bundles.

In detto forno Ã ̈ inoltre provvisto un solo collettore idraulico conformato a portale attraverso il quale viene immesso, distribuito a tutti i fasci tubieri e successivamente prelevato, il fluido termovettore. Lâ€™estremitÃ di ciascun tubo appartenente a ciascun fascio tubiero Ã ̈ associata a detto collettore idraulico posto in corrispondenza della testata della camera di combustione prossima al bruciatore. In this furnace there is also a single hydraulic manifold shaped like a portal through which the heat-carrying fluid is introduced, distributed to all the tube bundles and subsequently withdrawn. The end of each tube belonging to each tube bundle is associated with said hydraulic manifold located at the head of the combustion chamber next to the burner.

Questi tipi di caldaie presentano alcuni limiti o svantaggi. These types of boilers have some limitations or disadvantages.

La presenza di un solo collettore idraulico obbliga allâ€™uso di tubi molto lunghi per costituire i fasci tubieri e questi tubi devono essere piÃ¹ volte piegati e curvati per creare il percorso del fluido termovettore. The presence of a single hydraulic manifold forces the use of very long pipes to make up the tube bundles and these pipes must be bent and bent several times to create the path of the heat transfer fluid.

Inoltre, i tubi devono essere uniti tra loro mediante saldatura per raggiungere la lunghezza necessaria e, a causa delle alte temperature a regime della caldaia, le saldature possono evidenziare problemi di tenuta. Furthermore, the pipes must be joined together by welding to reach the necessary length and, due to the high temperatures of the boiler, the welds can show sealing problems.

Le operazioni di preparazione di detti tubi sono lunghe e molto costose e, in caso di danneggiamento durante lâ€™uso, la riparazione e sostituzione di un singolo tubo Ã ̈ impossibile. The preparation operations of these tubes are long and very expensive and, in case of damage during use, the repair and replacement of a single tube is impossible.

La distribuzione dei due fasci tubieri disposti in due zone separate in una costruzione a forma parallelepipeda non agevola e non ottimizza lo scambio di calore per convezione tra i fumi e il fluido termovettore, perchÃ© lascia le pareti esterne fredde e non esposte alla convezione dei fumi. The distribution of the two tube bundles arranged in two separate areas in a parallelepiped-shaped construction does not facilitate and does not optimize the convection heat exchange between the fumes and the heat transfer fluid, because it leaves the external walls cold and not exposed to the convection of the fumes .

La presenza di numerose sagomature dei tubi nello scambiatore primario lambito dalla fiamma rende difficile lâ€™accostamento dei tubi fra loro e quindi la tenuta dei gas di combustione, il cui trafilamento puÃ² creare surriscaldamento del rivestimento di tenuta fumi della caldaia, con conseguente danneggiamento. The presence of numerous shapes of the pipes in the primary exchanger lapped by the flame makes it difficult to bring the pipes together and therefore the sealing of the combustion gases, the leakage of which can create overheating of the flue gas seal of the boiler, with consequent damage.

Lâ€™invenzione si propone di superare questi limiti, realizzando una caldaia per il riscaldamento di un fluido termovettore nella quale i fasci tubieri siano disposti e collegati in modo tale da ottenere una piÃ¹ elevata efficienza e ridurre al minimo le dispersioni di calore. The invention aims to overcome these limits by creating a boiler for heating a heat-carrying fluid in which the tube bundles are arranged and connected in such a way as to obtain higher efficiency and minimize heat dispersion.

Eâ€™ anche scopo dellâ€™invenzione agevolare eventuali operazioni di manutenzione e sostituzione di componenti e singoli tubi allâ€™interno della camera di combustione, o addirittura dellâ€™intera camera costituita dallo scambiatore primario. It is also the purpose of the invention to facilitate any maintenance and replacement operations of components and individual pipes inside the combustion chamber, or even of the entire chamber constituted by the primary exchanger.

Tali scopi sono raggiunti con una caldaia per il riscaldamento di un fluido termovettore comprendente: These purposes are achieved with a boiler for heating a heat transfer fluid comprising:

- una camera di combustione contenuta in un corpo allungato provvisto di un asse longitudinale, chiuso alle estremitÃ rispettivamente da una prima ed una seconda testata di chiusura; - un bruciatore associato a detta prima testata di chiusura; - a combustion chamber contained in an elongated body provided with a longitudinal axis, closed at the ends respectively by a first and a second closing head; - a burner associated with said first closing head;

- una bocca di uscita per i fumi prodotti durante la combustione; - an outlet for the fumes produced during combustion;

- un primo ed un secondo scambiatore a fascio tubiero, atti ad essere lambiti esternamente dai fumi di combustione e percorsi allâ€™interno dal detto fluido termovettore, collegati in serie tra loro; - a first and a second tube bundle heat exchanger, suitable for being externally lapped by the combustion fumes and traversed inside by the said heat-carrying fluid, connected in series to each other;

- mezzi collettori idraulici per detto fluido termovettore provvisti di una bocca di ingresso ed una bocca di uscita per detto fluido, caratterizzata dal fatto che: - hydraulic manifold means for said heat-carrying fluid provided with an inlet and an outlet for said fluid, characterized in that:

- detti primo e secondo scambiatore sono coassiali tra loro e comprendono una pluralitÃ di tubi disposti tangenti tra loro e parallelamente allâ€™asse longitudinale di detto corpo allungato; - said first and second exchanger are coaxial to each other and comprise a plurality of tubes arranged tangent to each other and parallel to the longitudinal axis of said elongated body;

- detti mezzi collettori idraulici comprendono una prima ed una seconda coppia di collettori chiusi ad anello e sono disposti in prossimitÃ di dette prima e seconda testata, - said hydraulic manifold means comprise a first and a second pair of closed ring manifolds and are arranged in proximity to said first and second heads,

ove detto primo scambiatore a fascio tubiero collega detta prima coppia di mezzi collettori idraulici e detto secondo scambiatore a fascio tubiero collega detta seconda coppia di mezzi collettori idraulici, in modo che dette prima e seconda coppia di collettori idraulici risultino coassiali tra loro e rispetto allâ€™asse longitudinale di detto corpo allungato. where said first tube bundle exchanger connects said first pair of hydraulic manifold means and said second tube bundle exchanger connects said second pair of hydraulic manifold means, so that said first and second pair of hydraulic manifolds are coaxial with each other and with respect to ™ longitudinal axis of said elongated body.

Secondo un primo aspetto dellâ€™invenzione, ciascun tubo che costituisce detti primo e secondo scambiatore a fascio tubiero comprende unâ€™estremitÃ diritta ed unâ€™estremitÃ sagomata, ed in particolare detta estremitÃ sagomata comprende unâ€™ansa o una doppia piegatura. According to a first aspect of the invention, each tube constituting said first and second tube bundle exchanger comprises a straight end and a shaped end, and in particular said shaped end comprises a loop or a double bend.

Vantaggiosamente, detti tubi sono disposti in detti primo e secondo scambiatore in modo che ciascun tubo risulti ribaltato rispetto a quello adiacente. Advantageously, said tubes are arranged in said first and second exchanger so that each tube is overturned with respect to the adjacent one.

Secondo un ulteriore aspetto dellâ€™invenzione, in prossimitÃ di dette prima e seconda testata, ed interposte tra i tubi di detti primo e secondo scambiatore, sono posizionate pareti conformate, atte ad indirizzare ed invertire il percorso dei fumi sprigionati nella camera di combustione. According to a further aspect of the invention, shaped walls are positioned in proximity to said first and second head, and interposed between the tubes of said first and second exchanger, suitable for directing and inverting the path of the fumes released into the combustion chamber.

Secondo un aspetto particolarmente vantaggioso dellâ€™invenzione, dette prima e seconda coppia di collettori sono idraulicamente interconnesse con mezzi amovibili, accessibili dallâ€™esterno di detto corpo allungato della caldaia. According to a particularly advantageous aspect of the invention, said first and second pair of manifolds are hydraulically interconnected with removable means, accessible from the outside of said elongated body of the boiler.

Secondo una possibile variante del trovato, detti collettori sono provvisti internamente di una pluralitÃ di setti, paralleli a detto asse longitudinale, atti a suddividere detti collettori in zone idraulicamente separate tra loro. According to a possible variant of the invention, said manifolds are internally provided with a plurality of partitions, parallel to said longitudinal axis, suitable for dividing said manifolds into hydraulically separated zones.

In particolare, ciascun collettore Ã ̈ conformato ad anello, ha sezione di forma quadrangolare ed ha una o due facce a piastra tubiera. In particular, each manifold is shaped like a ring, has a quadrangular section and has one or two tube plate faces.

In una possibile variante realizzativa dellâ€™invenzione, detta caldaia comprende un sistema recuperatore di calore che pre-riscalda lâ€™aria comburente in ingresso nel bruciatore. In a possible variant embodiment of the invention, said boiler comprises a heat recovery system which pre-heats the combustion air entering the burner.

In particolare, detto sistema recuperatore di calore Ã ̈ provvisto di un primo ed un secondo scambiatore a fascio tubiero, idraulicamente connessi tra loro, nei quali circola un fluido termovettore, ove detto primo scambiatore Ã ̈ disposto per essere lambito dai fumi prodotti durante la combustione e recuperare energia termica da essi, mentre detto secondo scambiatore Ã ̈ disposto per essere lambito dallâ€™aria comburente in ingresso nel bruciatore e per cedere energia termica alla stessa. In particular, said heat recovery system is equipped with a first and a second tube bundle exchanger, hydraulically connected to each other, in which a heat transfer fluid circulates, where said first exchanger is arranged to be lapped by the fumes produced during combustion. and recover thermal energy from them, while said second exchanger is arranged to be lapped by the combustion air entering the burner and to release thermal energy to it.

La caldaia secondo lâ€™invenzione presenta molti vantaggi. The boiler according to the invention has many advantages.

I tubi che costituiscono detti primo e secondo scambiatore sono privi di giunzioni e saldature intermedie ma fanno capo e collegano direttamente dette prima e seconda coppia di collettori poste in prossimitÃ delle due testate della camera di combustione e i collettori sono idraulicamente interconnessi con mezzi amovibili accessibili dallâ€™esterno. In questo modo, rendendo ciascun tubo indipendente, in caso di danneggiamento o usura, si puÃ² facilmente sostituire solo il tubo interessato o addirittura prevedere la sostituzione dellâ€™intero primo scambiatore, estraendolo intero dal corpo della caldaia. The pipes that make up said first and second exchanger have no intermediate joints and welds but are connected and directly connect said first and second pair of manifolds located near the two heads of the combustion chamber and the manifolds are hydraulically interconnected with removable means accessible from the ™ external. In this way, by making each tube independent, in the event of damage or wear, it is possible to easily replace only the tube concerned or even to replace the entire first exchanger, extracting it entirely from the boiler body.

Ancor piÃ¹ vantaggiosamente, ciascun scambiatore della caldaia puÃ² essere facilmente drenato e sfiatato. Even more advantageously, each boiler exchanger can be easily drained and vented.

I tubi opportunamente sagomati consentono il passaggio dei fumi dalla zona di sviluppo della fiamma alla zona di convezione e, contemporaneamente, aumentano la superficie di esposizione al calore per il fluido termovettore in essi contenuto. The suitably shaped pipes allow the passage of the fumes from the flame development area to the convection area and, at the same time, increase the heat exposure surface for the heat-carrying fluid contained therein.

La parte rettilinea dei tubi permette un facile accostamento dei tubi tra loro tangenti e una migliore tenuta ai gas lungo il percorso. The straight part of the pipes allows an easy approach of the pipes tangent to each other and a better gas tightness along the path.

Ulteriormente, le estremitÃ sagomate ad ansa dei tubi creano una schermatura del fronte e del fondo della camera di combustione e quindi evitano completamente, o almeno limitano, lâ€™uso di materiale refrattario per isolare le testate, riducendo cosÃ¬ a valori trascurabili lâ€™inerzia termica della caldaia. Furthermore, the loop-shaped ends of the tubes create a shielding of the front and bottom of the combustion chamber and therefore completely avoid, or at least limit, the use of refractory material to insulate the heads, thus reducing the combustion chamber to negligible values. ™ thermal inertia of the boiler.

Detti primo e secondo scambiatore sono coassiali tra loro, e la loro disposizione vantaggiosamente aumenta lâ€™efficienza della caldaia: il percorso dei fumi di combustione Ã ̈ infatti correttamente indirizzato e orientato per scaldare il fluido termovettore e per ottimizzare lo sfruttamento delle superfici di scambio termico. Said first and second exchanger are coaxial to each other, and their arrangement advantageously increases the efficiency of the boiler: the path of the combustion fumes is in fact correctly directed and oriented to heat the heat transfer fluid and to optimize the use of the exchange surfaces. thermal.

La presenza di pareti conformate in prossimitÃ delle testate della camera di combustione e tra i tubi di detti primo e secondo scambiatore favorisce ed indirizza, anche invertendolo, il percorso dei fumi sprigionati nella camera di combustione, evitando dispersioni. Lâ€™intercapedine che si crea tra il secondo scambiatore e la superficie interna del corpo allungato contenente la camera di combustione costituisce un ulteriore allungamento del percorso per i fumi che scaldano per convezione il fluido termovettore. The presence of shaped walls near the heads of the combustion chamber and between the tubes of said first and second exchanger favors and directs, even inverting it, the path of the fumes released into the combustion chamber, avoiding dispersions. The gap that is created between the second exchanger and the internal surface of the elongated body containing the combustion chamber constitutes a further lengthening of the path for the fumes that heat the heat-carrying fluid by convection.

I setti provvisti allâ€™interno di ciascun collettore realizzano vantaggiosamente dei percorsi ottimizzati per il fluido termovettore. Ancor piÃ¹ vantaggiosamente, la disposizione di detti setti puÃ² variare a seconda della natura del fluido termovettore circolante allâ€™interno dei tubi e del numero di percorsi imposti ad esso. The baffles provided inside each manifold advantageously create optimized paths for the heat transfer fluid. Even more advantageously, the arrangement of said partitions can vary according to the nature of the heat-carrying fluid circulating inside the pipes and the number of paths imposed on it.

Il sistema recuperatore di calore posto in corrispondenza della bocca di uscita dei fumi ed allâ€™ingresso dellâ€™aria comburente ha lo scopo di consentire lâ€™ottenimento di un alto rendimento della caldaia. I vantaggi dellâ€™invenzione saranno maggiormente evidenti nel seguito, in cui vengono descritte modalitÃ preferite di realizzazione, a titolo esemplificativo e non limitativo, e con lâ€™aiuto delle figure dove: la Fig. 1 rappresenta, in sezione longitudinale, una caldaia per il riscaldamento di un fluido termovettore secondo lâ€™invenzione; The heat recovery system placed in correspondence with the flue gas outlet and at the combustion air inlet has the purpose of obtaining a high efficiency of the boiler. The advantages of the invention will be more evident in the following, in which preferred manufacturing methods are described, by way of non-limiting example, and with the help of the figures where: Fig. 1 represents, in longitudinal section, a boiler for heating a heat transfer fluid according to the invention;

le Figg. 2-4 rappresentano, in sezione trasversale secondo tre diversi piani paralleli, la caldaia di Fig.1; Figs. 2-4 show, in cross section according to three different parallel planes, the boiler of Fig.1;

le Figg. 5 e 6 rappresentano, in vista frontale e laterale, la caldaia di Fig.1; Figs. 5 and 6 show, in front and side views, the boiler of Fig.1;

le Figg. 7 e 8 rappresentano, rispettivamente in sezione longitudinale ed in sezione trasversale, una caldaia per il riscaldamento di un fluido termovettore secondo una possibile variante realizzativa dellâ€™invenzione; Figs. 7 and 8 show, respectively in longitudinal section and in cross section, a boiler for heating a heat-carrying fluid according to a possible embodiment variant of the invention;

la Fig. 9 rappresenta, in vista laterale, una caldaia per il riscaldamento di un fluido termovettore con impianto recuperatore di calore. Fig. 9 represents, in side view, a boiler for heating a heat transfer fluid with a heat recovery system.

Con riferimento alle Figure Ã ̈ mostrata una caldaia 1 per il riscaldamento di un fluido termovettore. With reference to the Figures, a boiler 1 for heating a heat carrier fluid is shown.

Detta caldaia 1 Ã ̈ costituita sostanzialmente da una camera di combustione, contenuta in un corpo allungato 2 in lamiera metallica, di forma sostanzialmente cilindrica e provvisto di un asse longitudinale x, chiuso da due testate di estremitÃ 3 e 5. Said boiler 1 is substantially constituted by a combustion chamber, contained in an elongated body 2 in metal sheet, of substantially cylindrical shape and provided with a longitudinal axis x, closed by two end heads 3 and 5.

Il corpo allungato 2 Ã ̈ avvolto da uno strato di materiale isolante 2â€™, ad esempio in lana minerale, e poi rivestito da un ulteriore lamierino di contenimento 2â€™â€™. The elongated body 2 is wrapped in a layer of insulating material 2â € ™, for example in mineral wool, and then covered with a further containment sheet 2â € ™ â € ™.

Alla prima testata 3 di chiusura Ã ̈ associato un bruciatore 4 ad aria comburente, mentre in corrispondenza della seconda testata 5 di chiusura Ã ̈ provvista una bocca di uscita 6 per i fumi prodotti durante la combustione. A combustion air burner 4 is associated with the first closing head 3, while in correspondence with the second closing head 5 there is an outlet 6 for the fumes produced during combustion.

Detto corpo allungato 2 comprende al suo interno un primo 70 ed un secondo 80 scambiatore a fascio tubiero e mezzi collettori idraulici 11a, 11b e 12a, 12b per detto fluido termovettore. Said elongated body 2 comprises inside a first 70 and a second 80 tube bundle exchanger and hydraulic collector means 11a, 11b and 12a, 12b for said heat-carrying fluid.

Detti primo 70 e secondo 80 scambiatore a fascio tubiero sono atti ad essere percorsi internamente dal detto fluido termovettore e ad essere lambiti esternamente dai fumi di combustione. Said first 70 and second 80 shell and tube exchanger are able to be traversed internally by said heat-carrying fluid and to be lapped externally by the combustion fumes.

In particolare detto primo scambiatore 70, che delimita e costituisce la zona della camera di combustione della caldaia in cui si sprigiona la fiamma, Ã ̈ riscaldato per irraggiamento dal lato interno e per convezione dal lato esterno alla camera stessa; mentre detto secondo scambiatore 80, disposto tutto esternamente alla camera di combustione, Ã ̈ riscaldato solo per convezione dai fumi e gas di combustione che lo lambiscono. In particular, said first exchanger 70, which delimits and constitutes the zone of the combustion chamber of the boiler in which the flame is released, is heated by radiation from the internal side and by convection from the side external to the chamber itself; while said second exchanger 80, entirely arranged externally to the combustion chamber, is heated only by convection by the fumes and combustion gases that lap it.

Detti scambiatori 70 e 80 sono collegati in serie tra loro e sono provvisti di due bocchelli di ingresso 9 e di due bocchelli di uscita 10 per detto fluido. Said exchangers 70 and 80 are connected in series with each other and are provided with two inlet nozzles 9 and two outlet nozzles 10 for said fluid.

Ulteriormente, detti primo 70 e secondo 80 scambiatore sono coassiali tra loro e comprendono rispettivamente una pluralitÃ di tubi 7 e 8 disposti tangenti tra loro e parallelamente allâ€™asse longitudinale x di detto corpo allungato 2. Furthermore, said first 70 and second 80 exchanger are coaxial to each other and respectively comprise a plurality of tubes 7 and 8 arranged tangent to each other and parallel to the longitudinal axis x of said elongated body 2.

Ciascun tubo 7 e 8 che costituisce detti primo 70 e secondo 80 scambiatore a fascio tubiero comprende unâ€™estremitÃ diritta 7a e 8a ed unâ€™estremitÃ sagomata 7b e 8b. Each tube 7 and 8 which constitutes said first 70 and second 80 shell and tube exchanger comprises a straight end 7a and 8a and a shaped end 7b and 8b.

Come evidente nelle sezioni di Figg.1 e 2, lâ€™estremitÃ sagomata 7b dei tubi 7 che costituiscono il primo scambiatore 70 comprende unâ€™ansa, mentre lâ€™estremitÃ sagomata 8b dei tubi 8 che costituiscono il secondo scambiatore 80 comprende una doppia piegatura. As evident in the sections of Figs. 1 and 2, the shaped end 7b of the tubes 7 which constitute the first exchanger 70 comprises a loop, while the shaped end 8b of the tubes 8 which constitute the second exchanger 80 comprises a double folding.

Le anse permettono di ridurre la protezione 17 in materiale refrattario in corrispondenza delle testate 3 e 5. The loops allow to reduce the protection 17 in refractory material in correspondence with the heads 3 and 5.

La variante della caldaia 1 illustrata nelle Figg. 7 e 8, prevede invece che lâ€™estremitÃ sagomata 7b e 8b, sia dei tubi 7 del primo scambiatore 70 che dei tubi 8 del secondo scambiatore 80, comprenda una doppia piegatura. In questo caso in corrispondenza delle testate 3 e 5, non essendoci la schermatura dellâ€™ansa dei tubi, Ã ̈ necessario aumentare la dimensione della protezione 17 in materiale refrattario. The variant of the boiler 1 illustrated in Figs. 7 and 8, provides instead that the shaped end 7b and 8b, both of the tubes 7 of the first exchanger 70 and of the tubes 8 of the second exchanger 80, comprise a double bend. In this case, in correspondence with heads 3 and 5, as there is no shielding of the pipe loop, it is necessary to increase the size of the refractory protection 17.

I tubi 7 e 8 sono disposti in detti primo 70 e secondo 80 scambiatore in modo che ciascun tubo risulti ribaltato rispetto a quello adiacente per consentire di realizzare una zona di passaggio forzato per i fumi prodotti durante la combustione solo in corrispondenza delle testate 3 e 5 della caldaia. The pipes 7 and 8 are arranged in said first 70 and second 80 exchanger so that each pipe is overturned with respect to the adjacent one to allow the creation of a forced passage area for the fumes produced during combustion only in correspondence with the heads 3 and 5 of the boiler.

A tale scopo, in prossimitÃ di dette prima 3 e seconda 5 testata e interposti tra i tubi 7 e 8 di detti primo 70 e secondo 80 scambiatore, sono poste anche pareti 13 opportunamente conformate, che limitano e indirizzano il percorso dei fumi. For this purpose, suitably shaped walls 13 are also placed near said first 3 and second 5 head and interposed between the pipes 7 and 8 of said first 70 and second 80 exchanger, which limit and direct the path of the fumes.

Detti mezzi collettori idraulici comprendono una prima 11a e 11b ed una seconda 12a e 12b coppia di collettori chiusi ad anello e ciascun collettore costituente dette prima e seconda coppia Ã ̈ disposto in prossimitÃ di dette prima 3 e seconda 5 testata di chiusura. Said hydraulic manifold means comprise a first 11a and 11b and a second 12a and 12b pair of ring-shaped manifolds and each manifold constituting said first and second pair is arranged in proximity to said first 3 and second 5 closing heads.

Detta prima coppia di collettori 11a e 11b Ã ̈ collegata da detto primo scambiatore 70 a fascio tubiero, mentre detta seconda coppia di collettori 12a e 12b Ã ̈ collegata da detto secondo scambiatore 80 a fascio tubiero. Said first pair of manifolds 11a and 11b is connected by said first tube bundle exchanger 70, while said second pair of manifolds 12a and 12b is connected by said second tube bundle exchanger 80.

Ciascun collettore costituente detta prima 11a e 11b e detta seconda 12a e 12b coppia di collettori risulta coassiale allâ€™asse longitudinale x di detto corpo allungato 2 ed al corrispondente collettore appartenente allâ€™altro scambiatore. In tal modo i collettori corrispondenti 11a e 12a sono coassiali tra loro e disposti in corrispondenza della testata 3 della caldaia 1, mentre i collettori 11b e 12b sono coassiali tra loro e disposti in corrispondenza della testata 5. Dette prima 11a e 11b e seconda 12a e 12b coppia di collettori sono idraulicamente interconnessi con mezzi amovibili 14 accessibili dallâ€™esterno di detto corpo allungato 2. Each manifold constituting said first 11a and 11b and said second 12a and 12b pair of manifolds is coaxial to the longitudinal axis x of said elongated body 2 and to the corresponding manifold belonging to the other exchanger. In this way the corresponding manifolds 11a and 12a are coaxial with each other and arranged in correspondence with the head 3 of the boiler 1, while the manifolds 11b and 12b are coaxial with each other and arranged in correspondence with the head 5. Said first 11a and 11b and second 12a and 12b a pair of manifolds are hydraulically interconnected with removable means 14 accessible from the outside of said elongated body 2.

Ciascun collettore ha forma sostanzialmente tubolare, Ã ̈ conformato ad anello ed ha sezione di forma quadrangolare. Each manifold has a substantially tubular shape, is shaped like a ring and has a quadrangular section.

Ciascun collettore puÃ² inoltre avere una o due facce a piastra tubiera, in cui si inseriscono le estremitÃ dei tubi 7 e 8 degli scambiatori 70 e 80. Each manifold can also have one or two tube plate faces, into which the ends of tubes 7 and 8 of the exchangers 70 and 80 are inserted.

In particolare, nella variante illustrata in Figg. 1-4, i collettori 11a e 11b di detta prima coppia presentano due facce tubiere in cui si innestano le estremitÃ sagomate ad ansa 7b dei tubi 7 del primo scambiatore 70, mentre i collettori 12a e 12b presentano una sola faccia tubiera. In particular, in the variant illustrated in Figs. 1-4, the manifolds 11a and 11b of said first pair have two tube faces into which the loop-shaped ends 7b of the tubes 7 of the first exchanger 70 are engaged, while the manifolds 12a and 12b have a single tube face.

Ciascun collettore 11a, 11b, 12a e 12b Ã ̈ poi provvisto internamente di una pluralitÃ di setti 15, paralleli allâ€™asse x del corpo allungato 2. Detti setti 15 sono atti a suddividere detti collettori in zone idraulicamente separate tra loro e a connettere in serie i tubi 7 e 8 di detti primo 70 e secondo 80 scambiatore creando percorsi ottimizzati per il fluido termovettore. Each manifold 11a, 11b, 12a and 12b is then internally provided with a plurality of partitions 15, parallel to the x axis of the elongated body 2. Said partitions 15 are able to divide said manifolds into hydraulically separated zones and to connect series the tubes 7 and 8 of said first 70 and second 80 exchanger creating optimized paths for the heat transfer fluid.

Con particolare riferimento alla Fig. 9, Ã ̈ illustrata una caldaia 1 secondo una variante dellâ€™invenzione. With particular reference to Fig. 9, a boiler 1 according to a variant of the invention is illustrated.

Detta caldaia 1 comprende un impianto recuperatore di calore 16 che pre-riscalda lâ€™aria comburente in ingresso nel bruciatore 4. Said boiler 1 comprises a heat recovery system 16 which pre-heats the combustion air entering the burner 4.

Detto recuperatore di calore 16 Ã ̈ provvisto di un primo 18 ed un secondo 19 scambiatore a fascio tubiero idraulicamente connessi tra loro e nei quali circola un fluido termovettore. Said heat recovery unit 16 is provided with a first 18 and a second 19 tube bundle exchanger hydraulically connected to each other and in which a heat carrier fluid circulates.

Detto primo scambiatore 18 Ã ̈ disposto per essere lambito dai fumi prodotti durante la combustione ed Ã ̈ posto in prossimitÃ della bocca di uscita 6 di questi ultimi in prossimitÃ della seconda testata di chiusura 5. Said first exchanger 18 is arranged to be lapped by the fumes produced during combustion and is placed near the outlet 6 of the latter near the second closing head 5.

Detto secondo scambiatore 19 Ã ̈ invece disposto per essere lambito dallâ€™aria comburente in ingresso nel bruciatore 4 ed Ã ̈ infatti collocato in prossimitÃ della prima testata di chiusura 3. Said second exchanger 19, on the other hand, is arranged to be lapped by the combustion air entering the burner 4 and is in fact located near the first closing head 3.

I due scambiatori 18 e 19 sono collegati tra loro da un circuito idraulico 20 dotato di pompa di circolazione 21 che consente al fluido termovettore di cedere il calore recuperato dai fumi allâ€™aria comburente. The two exchangers 18 and 19 are connected to each other by a hydraulic circuit 20 equipped with a circulation pump 21 which allows the heat transfer fluid to transfer the heat recovered from the fumes to the combustion air.

Il funzionamento della caldaia 1 per il riscaldamento di un fluido termovettore secondo lâ€™invenzione Ã ̈ descritto in seguito. The operation of the boiler 1 for heating a heat transfer fluid according to the invention is described below.

Allâ€™interno degli scambiatori 70 e 80 viene fatto circolare forzatamente il fluido termovettore, il quale entra a bassa temperatura attraverso due bocchelli di ingresso 9, e successivamente esce, raggiunta la temperatura desiderata, mediante due bocchelli di uscita 10. The heat transfer fluid is forced to circulate inside the exchangers 70 and 80, which enters at low temperature through two inlet nozzles 9, and then exits, once the desired temperature has been reached, through two outlet nozzles 10.

Allâ€™interno della camera di combustione delimitata dal primo scambiatore 70 avviene la combustione vera e propria e dalla fiamma prodotta vengono sprigionati i fumi. The actual combustion takes place inside the combustion chamber delimited by the first exchanger 70 and the fumes are released from the flame produced.

La faccia del primo scambiatore 70 rivolta verso la camera di combustione viene perciÃ² riscaldata per irraggiamento. The face of the first exchanger 70 facing the combustion chamber is therefore heated by radiation.

I fumi sprigionati dalla combustione escono dalla camera di combustione in prossimitÃ della testata 5, grazie alla presenza delle conformazioni 7b, e lambiscono la faccia rivolta verso lâ€™esterno del primo scambiatore 70 ed anche le due facce rivolte verso lâ€™interno e lâ€™esterno del secondo scambiatore 80 a fascio tubiero grazie allâ€™inversione di percorso che si realizza in prossimitÃ della testata 3, cedendo per convezione ulteriore calore al fluido termovettore contenuto nei tubi 7 e 8. The fumes released by combustion leave the combustion chamber near the head 5, thanks to the presence of the conformations 7b, and touch the face facing the outside of the first exchanger 70 and also the two faces facing the inside and the External of the second shell and tube exchanger 80 thanks to the inversion of the path that occurs near the head 3, transferring further heat by convection to the heat transfer fluid contained in pipes 7 and 8.

I fumi fuoriescono mediante lâ€™apposita bocca di uscita 6, eventualmente cedendo ulteriore calore ad un secondo fluido termovettore attraverso lâ€™impianto recuperatore di calore 16. The fumes come out through the special outlet 6, possibly giving further heat to a second heat transfer fluid through the heat recovery system 16.

Il collegamento idraulico garantito dai tubi curvi 14 permette il funzionamento in serie dei due scambiatori 70 e 80, mentre i setti 15 contenuti allâ€™interno dei collettori anulari 11a, 11b e 12a, 12b permettono al fluido termovettore in fase di riscaldamento di percorrere la caldaia piÃ¹ volte, andando e venendo dalle testate 3 e 5. La posizione dei bocchelli 9, 10 e dei collegamenti 14, nonchÃ© dei setti 15, consente di avere una circolazione del fluido termovettore allâ€™interno degli scambiatori 70 e 80 che permette lo sfiatamento di eventuali vapori e gas liberatisi nel fluido termovettore. The hydraulic connection guaranteed by the curved pipes 14 allows the two exchangers 70 and 80 to operate in series, while the septa 15 contained inside the annular manifolds 11a, 11b and 12a, 12b allow the heat transfer fluid in the heating phase to travel through the boiler several times, going to and coming from the heads 3 and 5. The position of the nozzles 9, 10 and the connections 14, as well as the partitions 15, allows circulation of the heat-carrying fluid inside the exchangers 70 and 80 which allows the venting of any vapors and gases released in the heat transfer fluid.

In particolare il fluido termovettore entra dai bocchelli 9 attraversando prima il secondo scambiatore 80 con andamento discendente e poi, tramite i collegamenti 14, passa nel primo scambiatore 70, che viene percorso con andamento ascendente e successivamente esce dai bocchelli 10. In particular, the heat-carrying fluid enters from the nozzles 9 first passing through the second exchanger 80 in a downward direction and then, through the connections 14, passes into the first exchanger 70, which is traversed in an upward trend and subsequently exits from the outlets 10.

Claims

CLAIMS 1. Boiler (1) for heating a heat transfer fluid comprising: - a combustion chamber contained in an elongated body (2) provided with a longitudinal axis (x), closed at the ends respectively by a first (3) and a second (5) closing head; - a burner (4) associated with said first closing head (3); - an outlet (6) for the fumes produced during combustion; - a first (70) and a second (80) shell and tube heat exchanger, adapted to be lapped externally by the combustion fumes and traversed internally by the said heat-carrying fluid, connected in series to each other; - hydraulic manifold means for said heat-carrying fluid provided with an inlet (9) and an outlet (10) for said fluid, characterized by the fact that: - said first (70) and second (80) exchanger are coaxial to each other and comprise a plurality of tubes (7, 8) arranged tangent to each other and parallel to the longitudinal axis (x) of said elongated body (2); - said hydraulic manifold means comprise a first (11a, 11b) and a second (12a, 12b) pair of closed ring manifolds and are arranged in proximity to said first (3) and second (5) head, where said first exchanger ( 70) to tube bundle connects said first pair of hydraulic manifold means (11a, 11b) and said second exchanger (80) to tube bundle connects said second pair of hydraulic manifold means (12a, 12b), so that said first and second pair of hydraulic manifolds are coaxial with each other with respect to the longitudinal axis (x) of said elongated body (2).

2. Boiler (1) according to claim 1, characterized in that each tube (7, 8) which constitutes said first (70) and second (80) shell and tube exchanger, comprises a straight end (7a, 8a) and a shaped end (7b, 8b).

Boiler (1) according to claim 2, characterized in that said shaped end (7b, 8b) comprises a loop or a double fold.

4. Boiler (1) according to claim 1, characterized in that said tubes (7, 8) are arranged in said first (70) and second (80) exchanger so that each tube is overturned with respect to the adjacent one.

5. Boiler (1) according to claim 1, characterized in that, near said first (3) and second (5) head, and interposed between the tubes (7, 8) of said first (70) and second ( 80) exchanger, shaped walls (13) are placed, suitable for directing and inverting the path of the fumes released into the combustion chamber.

6. Boiler (1) according to claim 1, characterized in that said first (11a, 11b) and second (12a, 12b) pair of manifolds are hydraulically interconnected with removable means (14), accessible from the outside of said body elongated (2) of the boiler (1).

7. Boiler (1) according to claim 1, characterized in that said manifolds (11a, 11b, 12a, 12b) are internally provided with a plurality of partitions (15), parallel to said longitudinal axis (x), suitable for dividing said manifolds in hydraulically separated zones.

Boiler (1) according to claim 1, characterized in that each manifold (11a, 11b, 12a, 12b) is shaped like a ring and has a quadrangular section.

Boiler (1) according to claim 1, characterized in that said manifolds (11a, 11b, 12a, 12b) have one or two tube plate faces.

10. Boiler (1) according to claim 1, characterized in that it comprises a heat recovery system (16) which preheats the combustion air entering the burner (4), where said heat recovery system (16) comprises a first (18) and a second (19) tube bundle exchanger, hydraulically connected to each other, in which a heat-carrying fluid circulates, and in which said first exchanger (18) is arranged to be lapped by the fumes produced during combustion and recover thermal energy from them, while said second exchanger (19) is arranged to be lapped by the combustion air entering the burner (4) and to transfer thermal energy to it.