ITDP20090018A1 - Miscelatore diffusore aria/gas bruciatore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DEL BREVETTO

La combustione ? la rapida ossidazione di un combustibile. La reazione ? assodato da quel evento fisico visibile denominato ?fiamma? e dalla produzione di energia denominata ?calore". Il carbonio si combina - ? -con l?ossigeno per formare anidride carbonica, un gas non tossico, e libera calore secondo la seguente formula: C 02 = C02 Calore. Analogamente l?idrogeno si combina con l?ossigeno per formare vapore d?acqua, con conseguente produzione di calore, secondo la formula seguente: 2H2 02 = 2HzO Calore ? importante concludere che il combustibile e l?ossigeno si combinano in proporzioni ben definite e fisse.

Le quantit? di ossigeno e di combustibile nella miscela sono in proporzioni perfette o ?stechiometriche? quando queste permettono una completa ossidazione del combustibile senza residui di ossigeno.

Se avessimo eccesso di combustibile oppure insuffidenza di ossigeno diremmo che la miscela ? riccare che la fiamma ? riducente e tende ad essere lunga, gialla e fumosa. Tale tipo di combustione ? anche definita ?combinazione incompleta? in quanto, nonostante alcune delle particelle del combustibile vengano completamente ossidate dall?ossigeno, altre invece non ne ricevono a sufficienza e ne consegue che la combustione di queste ? parziale. Come indica la seguente formula di reazione, la combustione parziale o incompleta del carbonio ? accompagnata dalla formazione di ossido di carbonio, un gas fortemente tossico: 2C 02 = 2CO Calore . La quantit? di calore che qui si produce ? inferiore a quella che accompagna la combustione completa. Una combustione incompleta o riducente ? a volte richiesta in speciali trattamenti termici industriali, ma in qualsiasi altra circostanza tali condizioni debbono esser? evitate. Se viceversa fornissimo alla miscela ossigeno in eccesso, diremmo che la miscela ? povera e che la combustione ? ossidante. Come risultato avremmo una fiamma molto corta di colore tendente al blu.

Come meglio spiegheremo pi? avanti, il gas ossidante normalmente impiegato ? l?aria, cio? una miscela di ossigeno ed azoto. Quando si impiega ?aria in eccesso?, cio? una quantit? di ossigeno superiore a quella stechiometrica, avviene che tutto l?azoto e la parte di ossigeno che non si combina con il combustibile non partecipano alla reazione di ossidazione. Naturalmente essi assorbono una certa quantit? del calore prodotto durante la combustione di modo che l?energia calorifica risultante rimane distribuita in un maggior volume di-gas ed il livello termico ? inferiore (minore temperatura di fiamma).

La maggior parte dei. sistemi di combustion? sono in grado di miscelare al gas combustibile una quantit? di aria inferiore a quella teorica richiesta per la combustione prima che la combustione stessa avvenga.

La rimanenza dell?aria richiesta per bruciare totalmente il combustibile ? miscelata dopo il punto di accensione. La quantit? di aria miscelata con il gas prima del momento dell?accensione ? chiamata ?aria primaria?. L?aria miscelata dopo il punto di accensione ? chiamata ?aria secondaria?. La quantit? di aria primaria nella miscela ? normalmente espressa in percentuale dell?aia totale teorica richiesta per la combustione; d? comunemente si chiama ?aerazione?. Per esempio un sistema di combustione operante con un gas naturale all?80% di aria primaria vuol dire1 che tale sistema ? in grado di miscelare 8 m3 di aria per ogni metro cubo di gas naturale prima che avvenga la combustione. La rimanente quantit? di aria necessaria alla combustione, e cio? gli altri 2 m3 per ogni metro cubo di gas naturale, saranno introdotti dopo l?accensione come ?aria secondaria?. Molte delle caratteristiche della fiamma sono determinate dalla quantit? di aria primaria che un sistema di combustione ? capace di trattare. Quanto minore ? la percentuale di aria primaria fornita e tanto pi? ?soffice? sar? la fiamma. Cos? dicasi della lunghezza della fiamma che ? tanto maggiore quanto minore ? la quantit? di aria primaria fornita.

I bruciatori industriali possono essere realizzati con due modelli di combustione:

a) Con pre miscelazione dell?aria e del gas

b) Senza pre miscelazione dell'aria e del gas

II primo tipo impiega un miscelatore che prepara la miscela aria / gas nei rapporti desiderati prima della combustione Tavola 1 in queste condizioni c?? la possibilit? di avere dei fenomeni d? ritorno di fiamma. Il secondo tipo Tavola 2 impiega un miscelatore dove l?introduzione dell?aria e del gas rimane separato sino al miscelatore. La miscelazione del gas e dell?aria avviene rio? nella stessa camera di accensione. In queste condizioni ? impossibile avere fenomeni di ritorno di fiamma. Un?altra caratteristica d? questrtipi di bruciatori ? quella di utilizzare gas ed aria a bassissime pressioni di alimentazione, al contrario dell?altro sistema dove occorre impiegare pressione del gas elevate per favorire l?afflusso dell?aria di combustione aU?interno del miscelatore. Con questo Miscelatore ? possibile ottenere diversi tipi di fiamma in funzione della direzione con cui gas ed aria vengono inviati alla testata e dalla turbolenza realizzata all?interno del blocco refrattario. Si possoho' ottenere fiamme, soffici e lunghe caratteristiche dei bruciatori atmosferici, quelle corte e rigide caratteristiche dei bruciatori a pre miscelazione.

Il vantaggio fondamentale di questo miscelatore rispetto ai tradizionale sta nel fatto che sia l?aria primaria Tavola 3 punto 1 che l?aria secondaria Tavola 3 punto 2 viene mescolata con il gas immesso all?interno del miscelatore attraverso il tubo principale di alimentazione Tavola 3 Punto 3 e successivamente dosato per mezzo di una serie di forature disposte sul miscelatore nella parte interna Tavola 3 Punto 4 che nella corona esterna Tavola 4 Punto 1. La particolare forma geometrica della corona esterna del miscelatore Tavola 3 Punto 5 con le lunghe scanalature a 45 "rispetto al tubo di alimentazione del gas Tavola 3 Punto 3 garantiscono una rotazione all?aria secondaria migliorando la miscelazione del gas e dell?aria e assicura una elevata stabilit? della fiamma sia alla minima potenza che alla massima potenza termica del bruciatore. Il vortice originato all?interno del cono combustione migliora la miscelazione del combustibile e del comburente imprimendo velocit? alla reazione di combustione generata. Il miscelatore descritto pu? avere 3 configurazioni principali:

a) Miscelatore a Bassa Velocit?

b) Miscelatore a Media Velocit?

c) Miscelatore ad Alta Velocit?

Il miscelatore a bassa velocit? ? contraddistinto dal fatto che ? privo del foro nella corona centrale di distribuzione del gas Tavola 5 Immagine 1 - Punto 4.

Il miscelatore a media velocit? ? contraddistinto dal fatto che ? provvisto di nr 3 fori nella corona centrale di distribuzione del gas Tavola 5- Immagine 2 Punto 5.

Il miscelatore ad alta velocit? ? contraddistinto dal fatto che ? provvisto di 1 foro nella corona centrale di distribuzione del gas Tavola 5 - Immagine 3 Punto 6,

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI Le rivendicazioni di questa invenzione sono: 1) La geometria costruttiva del miscelatore e in particolare la forma geometrica della corona esterna del miscelatore Tavola 3 Punto 5 con le lunghe scanalature a 45? le quali garantiscono una rotazione aU?aria secondaria migliorando la miscelazione del gas e dell?aria e assicura una elevata stabilit? della fiamma sia alla minima potenza che alla massima potenza termica del bruciatore.
2. 2) La particolare foratura della corona esterna Tavola 4 Punto 1 e la foratura della corona interna Tavola 3 Punto 4.