ITFI20090037A1

ITFI20090037A1 - "impianto per la produzione di cartone ondulato, circuito di riscaldamento a recupero energetico e relativo metodo"

Info

Publication number: ITFI20090037A1
Application number: IT000037A
Authority: IT
Inventors: Mauro Adami; Osvaldo Dami
Original assignee: Fosber Spa
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-05
Also published as: DE102010009741A1

Description

“IMPIANTO PER LA PRODUZIONE DI CARTONE ONDULATO, CIRCUITO DI RISCALDAMENTO A RECUPERO ENERGETICO E RELATIVO METODO

DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione riguarda gli impianti per la produzione di cartone ondulato. Più in particolare, l'invenzione riguarda perfezionamenti alla parte di impianto adibita al riscaldamento degli organi che, in contatto con nastro di cartone, ne consentono il riscaldamento e le lavorazione di ondulazione ed incollaggio.

Stato della tecnica

Gli impianti per la produzione di cartone ondulato comprendono tipicamente due sezioni denominate rispettivamente "wet end" e "dry end". La prima sezione o porzione dell'impianto, detta "wet end" comprende gli organi che, a partire da singoli nastri di cartone lisci, formano cartone ondulato a tre o più strati, alternativamente lisci ed ondulati, tra loro incollati. Questa sezione dell'impianto comprende una pluralità di organi che devono essere riscaldati per eseguire le lavorazioni sui nastri di cartone. Tipicamente, gli impianti di questo tipo comprendono svolgitori di bobine di cartone liscio, gruppi ondulatori con rulli riscaldatori e rulli ondulatori, per generare un nastro di cartone ondulato ed accoppiare a questo un nastro di cartone liscio, nonché incollatori e cosiddetti gruppi di piani caldi per l'accoppiamento di più nastri di cartone ondulato tra loro ed a copertine esterne. Anche agli incollatori ed al gruppo di piani caldi sono usualmente associati rulli riscaldatori.

I vari organi dell'impianto (rulli di riscaldamento, rulli ondulatori, piani caldi) che devono essere tenuti in temperatura per scaldare il cartone sono normalmente inseriti in un circuito di circolazione di vapore , che costituisce il fluido termovettore. Tipicamente, in alcune forme di realizzazione, nei rulli e nei piani caldi viene fatto circolare vapore , ad una elevata pressione di lavoro, proveniente da una caldaia. Circolando negli organi dell'impianto il vapore cede calore al cartone formando condensa all'interno degli organi meccanici. Questa condensa viene raccolta in un sistema di recupero della condensa dove vige una pressione di recupero inferiore alla pressione di lavoro, così da poter ottenere un flusso di condensa dalla sezione ad alta pressione verso la sezione a bassa pressione. Dal sistema di recupero la condensa viene nuovamente immessa nella caldaia tramite pompaggio che la riporta alla pressione di lavoro.

In questi impianti la caduta di pressione tra la sezione ad alta pressione o pressione di lavoro e la sezione a bassa pressione o pressione di recupero comporta una rievaporazione della condensa con formazione di vapore saturo. Questo vapore prende il nome di vapore di flash e la sua generazione è dovuta al fatto che alla pressione di recupero ed alla temperatura di recupero il sistema è bifase, cioè la condensa allo stato liquido si trova in miscela con vapore.

Questo vapore di flash viene normalmente espulso nell'ambiente esterno, poiché non si riesce a provocarne la condensazione. Questo comporta perdite di energia a causa del calore latente di vaporizzazione e del calore sensibile che esce dall'impianto per effetto dello scarico del vapore. Lo scarico di vapore dall'impianto comporta anche altri inconvenienti dovuti al fatto che l'acqua utilizzata nell'impianto è trattata e quindi la perdita di vapore dall'impianto comporta la necessità di reintegro con acqua a sua volta trattata, con conseguente consumo di acqua trattata e relativi costi per la depurazione e per l'addolcimento delle acque.

Tipicamente, negli impianti tradizionali circa il 10% della condensa recuperata viene scaricata sotto forma di vapore di flash.

Sommario dell’invenzione

Secondo un aspetto l'invenzione si prefigge di realizzare un impianto per la produzione di cartone ondulato del tipo sopra descritto, che limiti o superi in tutto od in parte uno o più degli inconvenienti degli impianti tradizionali.

Scopo di una forma di realizzazione dell'invenzione è la realizzazione di un impianto che consenta un recupero energetico, ovvero una riduzione dell'energia dispersa attraverso lo sfiato del vapore di flash dal circuito di recupero della condensa.

Secondo un altro aspetto l'invenzione si prefigge di attuare un metodo per il recupero energetico, ovvero per la riduzione dell'energia dispersa nella gestione di un impianto per la produzione di cartone ondulato del tipo sopra descritto.

In una forma di realizzazione viene previsto un impianto per la produzione di cartone ondulato, comprendente: una pluralità di organi riscaldati tramite vapore, in contatto con nastri di cartone; un circuito per la generazione di vapore ad una pressione di lavoro e per l'alimentazione del vapore a detti organi riscaldati; ed un sistema di recupero di condensa da detti organi, ad una pressione di recupero, inferiore alla pressione di lavoro; uno scambiatore di calore in detto sistema di recupero, per estrarre calore dalla condensa alla pressione di recupero e per riscaldare la condensa, eventualmente integrata con acqua di reintegro, prima della immissione in una caldaia.

Con uno scambiatore così disposto si riduce la quantità di vapore di flash che si genera nella zona del circuito in cui vige la pressione di recupero, assorbendo calore dalla condensa a bassa pressione e trasferendolo alla condensa a pressione maggiore, con conseguente riduzione della quantità di calore e di energia dispersi nell'ambiente e riduzione del combustibile consumato in caldaia.

In alcune forme di realizzazione il circuito di generazione e circolazione di vapore comprende detta caldaia ed un complesso di condotti di distribuzione di vapore alla pressione di lavoro verso detti organi riscaldati. Preferibilmente il sistema di recupero comprende: un complesso di condotti di recupero di condensa a detta pressione di recupero; almeno un serbatoio di raccolta della condensa, collegato a detta caldaia tramite un condotto di alimentazione alla caldaia; almeno una pompa di alimentazione della condensa in caldaia sostanzialmente alla pressione di lavoro. In alcune forme di attuazione, inoltre, lo scambiatore di calore è disposto per scambiare calore tra la condensa recuperata in detti condotti di recupero e la condensa circolante in detto condotto di alimentazione alla caldaia.

Preferibilmente, per ottenere una maggiore efficienza di scambio termico lo scambiatore di calore è uno scambiatore in contro-corrente.

In alcune forme di realizzazione il sistema di recupero di condensa comprende un serbatoio di raccolta della condensa, collegato allo scambiatore di calore per ricevere la condensa raffreddata e collegato alla caldaia attraverso un condotto di ricircolo della condensa attraverso detto scambiatore. Nello scambiatore la condensa proveniente dagli organi riscaldati, alla pressione di recupero, cede calore alla condensa che da detto serbatoio viene alimentata alla caldaia, sostanzialmente alla pressione di lavoro. Il serbatoio di raccolta può assumere anche la funzione di deareatore e presentare a tale scopo uno sfiato per eliminare dal circuito gas incondensabili ed eventuale vapore di flash residuo, presente tuttavia in quantità limitata. In questa forma di realizzazione, quindi, viene previsto un solo serbatoio di accumulo della condensa recuperata e raffreddata attraverso lo scambiatore.

In altre forme di realizzazione il sistema può comprendere due serbatoi di recupero della condensa. Ad esempio il sistema di recupero di condensa può comprendere: un primo serbatoio di raccolta della condensa, collegato allo scambiatore per ricevere la condensa raffreddata in detto scambiatore, e collegato alla caldaia con un primo condotto di alimentazione alla caldaia ed almeno una prima pompa; un secondo serbatoio di raccolta della condensa, collegato al primo serbatoio di raccolta della condensa ed alla caldaia tramite un secondo condotto di alimentazione alla caldaia ed almeno una seconda pompa. Il secondo condotto di alimentazione della condensa alla caldaia attraversa lo scambiatore di calore per riscaldare la condensa che fluisce in esso assorbendo calore dalla condensa alimentata al primo serbatoio di raccolta della condensa. Il secondo serbatoio di raccolta può avere la funzione di deareatore.

Secondo un altro aspetto, l'invenzione riguarda un metodo per il recupero energetico in un impianto di produzione di cartone, comprendente le fasi di: alimentare vapore ad una pressione di lavoro a organi riscaldati in contatto con il cartone, per riscaldare detto cartone; raccogliere condensa, generata dalla cessione di calore dal vapore al cartone attraverso detti organi riscaldati, detta condensa essendo raccolta ad una pressione di recupero, inferiore alla pressione di lavoro; aumentare la pressione della condensa e riciclare la condensa ad una caldaia per la generazione di detto vapore. Il metodo prevede, inoltre, di recuperare calore dalla condensa alla pressione di recupero riscaldando la condensa riciclata verso la caldaia, a cui è stata eventualmente aggiunta acqua di reintegro, che si trova ad una pressione maggiore. In altre parole, si estrae calore dalla condensa alla pressione minore, dove si può avere generazione di vapore di flash, e si cede detto calore alla condensa ed eventuale acqua di reintegro che circola nel condotto di alimentazione alla caldaia, che si trova preferibilmente a pressione maggiore, e in pratica ad esempio circa pari alla pressione del vapore .

In alcune forme di realizzazione del metodo secondo l'invenzione la condensa scaricata dagli organi riscaldati viene raccolta alla pressione di recupero e fluisce attraverso uno scambiatore di calore, cedendo calore ad un flusso di condensa sostanzialmente alla pressione di lavoro alimentata verso detta caldaia. In alcune forme di realizzazione si prevede che la condensa da detti organi riscaldati venga raccolta ad una pressione di recupero, fluisca attraverso uno scambiatore di calore e venga raccolta in un serbatoio di raccolta della condensa, da cui viene espulso vapore eventualmente non condensato. Inoltre, si può prevedere che la condensa venga pompata, sostanzialmente alla pressione di lavoro, ed alimentata alla caldaia; e la condensa alimentata alla caldaia fluisca attraverso lo scambiatore di calore prima di essere immessa in caldaia, ricevendo calore dalla condensa proveniente da detti organi riscaldati.

In altre forme di realizzazione si prevedono le seguenti fasi: la condensa da detti organi riscaldati viene raccolta ad una pressione di recupero, fluisce attraverso uno scambiatore di calore e viene raccolta in un primo serbatoio di raccolta della condensa; una parte della condensa viene pompata da detto primo serbatoio di raccolta in detta caldaia; una parte del contenuto di detto primo serbatoio fluisce verso un secondo serbatoio di raccolta della condensa, da cui viene espulso vapore eventualmente non condensato; condensa viene pompata da detto secondo serbatoio di raccolta sostanzialmente alla pressione di lavoro e alimentata alla caldaia, e la condensa alimentata alla caldaia da detto secondo serbatoio di raccolta fluisce attraverso detto scambiatore di calore prima di essere immessa in caldaia, ricevendo calore dalla condensa proveniente da detti organi riscaldati.

Ulteriori caratteristiche e forme di realizzazione del metodo e dell'impianto secondo l'invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni e verranno descritte in maggiore dettaglio con riferimento agli allegati disegni.

Breve descrizione dei disegni

L'invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra una pratica forma di realizzazione non limitativa dell'invenzione.

Più in particolare, nel disegno mostrano: le

Figg.1A, 1B e 1C mostrano complessivamente la sezione iniziale, cosiddetta wet end di un impianto per la produzione di cartone ondulato in una possibile forma di realizzazione; le

Figg.2 e 3 mostrano schemi semplificati del sistema di produzione del vapore e del recupero e trattamento delle condense in due diverse forme di realizzazione; e le

Figg.4A, 4B, 4C e 4D mostrano lo schema di Fig. 3 con l'indicazione dei principali parametri di processo in tre diverse ipotesi di funzionamento, per mostrare i vantaggi conseguiti in termini di riduzione dei consumi energetici e quindi dei costi di gestione dell'impianto.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione dell’invenzione

Con riferimento alle Figg.1A, 1B e 1C verrà descritta inizialmente una possibile configurazione della sezione iniziale, cosiddetta "wet end", della linea di produzione del cartone ondulato. Si deve comprendere che quanto qui rappresentato è solo un possibile esempio di realizzazione di una linea di questo tipo, la quale può variare in modo anche considerevole tra una configurazione e l'altra, per disposizione e numero delle macchine, dei gruppi e degli apparati che la compongono. In generale, comunque, gli impianti di questo tipo presentano alcuni organi che, in contatto con il cartone, devono essere costantemente tenuti in temperatura per riscaldare il cartone e consentirne quindi una più agevole lavorazione, in particolare per quanto concerne le operazioni di ondulazione ed incollaggio reciproco dei fogli ondulati e lisci l'uno all'altro.

I singoli componenti della sezione di "wet-end" sono di per sé noti e quindi non verranno descritti in dettaglio.

Poiché l'impianto presenta una elevata lunghezza, al fine di consentirne una illustrazione complessiva in una scala sufficiente a permettere di rappresentare tutti gli elementi principali della linea, negli allegati disegni la linea è stata suddivisa in sezioni rappresentate in diverse figure. Più in particolare, le Figg. 1A, 1B, 1C rappresentano sezioni successive che, nella realtà, si trovano tutte allo stesso livello ed in serie lungo la direzione di alimentazione principale dei nastri di cartone. Tra una figura e l'altra è indicato un collegamento che rappresenta il percorso dei singoli nastri di cartone. A valle della sezione di "wet-end" rappresentata nelle Figg.1A-1C è disposta una ulteriore sezione della linea di lavorazione, detta "dry-end", ove il nastro continuo di cartone ondulato viene tagliato e cordonato longitudinalmente e quindi suddiviso in singoli fogli, che vengono impilati per formare pacchi o pile destinati al trasporto. La sezione di "dry-end" non è mostrata nel disegno.

L'impianto comprende un primo svolgitore 1 per svolgere una prima bobina di un primo nastro di cartone liscio. In modo di per sé noto, il primo svolgitore 1 comprende due coppie di bracci 5A, 5B per sostenere una bobina BA1 in lavoro ed una bobina BA2 in attesa. Questa disposizione consente di erogare il primo nastro di cartone N1 in modo continuo grazie alla presenza di una giuntatrice che unisce la coda del nastro proveniente dalla bobina BA1 alla testa del nastro proveniente dalla bobina BA2 quando la bobina BA1 si esaurisce o quando il nastro su di essa avvolto si interrompe. La giuntatrice non è rappresentata nel disegno per maggiore chiarezza, ma può essere realizzata in modo di per sé noto dagli esperti del ramo. Esempi di svolgitori e di giuntatrici impiegabili in questi svolgitori sono descritti in GB-A-1569886, EP-A-0378721, EP-A-0341642, EP-A-0341605, US-A-5,171,396, US-A-3,858,819, EP-A-1348658, US-A-6,966,961, EP-A-1609749, US-A-7,441,579, i cui contenuti sono incorporati nella presente descrizione.

Il primo nastro N1 di cartone viene alimentato ad un primo gruppo ondulatore 7. Questo gruppo ondulatore non è descritto in dettaglio, in quanto di per sé noto. Esso può essere realizzato ad esempio come descritto in EP-A-1362690 ed in EP-A-1362691, i cui contenuti sono incorporati nella presente descrizione. In breve, un gruppo ondulatore comprende un primo rullo ondulatore 9, un secondo rullo ondulatore 11, una pressa 13, un primo rullo riscaldatore 15 attorno a cui viene rinviato il nastro N1 prima di essere alimentato attorno al rullo ondulatore 9. Viene anche previsto un ulteriore rullo riscaldatore 17 per un secondo nastro N2 di cartone. Il primo nastro N1 forma la copertina o foglio liscio di un primo nastro di cartone ondulato Nx ottenuto in uscita dal gruppo ondulatore 7. Il secondo nastro N2 viene viceversa ondulato passando attraverso la gola fra i rulli ondulatori 9 ed 11. Il secondo nastro N2 di cartone viene alimentato da un secondo svolgitore 21 che comprende una doppia coppia di bracci per supportare una bobina BB1 in lavoro ed una bobina BB2 di scorta, in modo del tutto analogo a quanto previsto per lo svolgitore 1. Lo svolgitore 21 può essere realizzato nello stesso modo dello svolgitore 1.

Il nastro di cartone ondulato Nx viene alimentato al di sopra dello svolgitore 21 lungo un ponte su cui esso forma una scorta e da cui viene alimentato come di seguito descritto fino ad un gruppo di piani caldi.

A valle dello svolgitore 21 si trova un terzo svolgitore 23 con una bobina BC1 ed una bobina BC2, la prima in lavoro e la seconda in attesa. Il terzo svolgitore 23 alimenta un terzo nastro di cartone liscio N3 ad un secondo gruppo ondulatore 25 configurato in modo sostanzialmente uguale al primo gruppo ondulatore 7 e non descritto in maggiore dettaglio. Oltre al terzo nastro di cartone N3, al gruppo ondulatore 25 viene alimentato un quarto nastro di cartone N4 erogato da uno svolgitore 31. I nastri di cartone N3 ed N4 vengono accoppiati per formare un secondo nastro di cartone ondulato Ny, di cui il nastro di cartone N3 forma la copertina ed il nastro di cartone N4 forma il foglio ondulato. Il cartone ondulato Ny viene alimentato ad un ponte sovrastante per formare una scorta di cartone ondulato.

Questa scorta si trova al di sotto di un percorso Px, lungo cui viene deviato il primo nastro di cartone ondulato Nx.

Il quarto nastro di cartone N4 viene alimentato al secondo gruppo ondulatore 25 da uno svolgitore 31, configurato ad esempio in modo uguale od equivalente al primo svolgitore 1 ed al secondo svolgitore 23. Con BD1 e BD2 sono indicate la bobina di lavoro e la bobina di scorta presenti nello svolgitore 31, anch'esso corredato come il primo svolgitore 1 ed il secondo svolgitore 23 di una giuntatrice per unire la coda del nastro in esaurimento con la testa del nastro in attesa.

A valle del quarto svolgitore 31 si trova un quinto svolgitore 33 sostanzialmente uguale agli svolgitori 1, 21, 23 e 31. Questo alimenta un quinto foglio di cartone liscio N5 verso un gruppo di piani caldi complessivamente indicato con 37 al quale vengono alimentati anche i nastri di cartone ondulato Nx ed Ny.

Fra il quinto svolgitore 33 ed il gruppo di piani caldi 37 sono disposti tre rulli riscaldatori 41, 43 e 45 ed un incollatore 47. Il primo rullo riscaldatore 41 riceve il nastro di cartone ondulato Nx formato dai nastri N1 e N2, che proviene dal percorso Px a quota superiore. Il secondo rullo di riscaldatore 43 riceve il nastro di cartone ondulato Ny che avanza lungo il percorso Py disposto al di sotto del percorso Px. Il terzo rullo riscaldatore 45 riceve il nastro di cartone N5 liscio alimentato dal quinto svolgitore 33. In modo di per sé noto i tre rulli riscaldatori 41, 43 e 45 provvedono a portare a temperatura idonea i nastri Nx, Ny ed N5 prima del loro ingresso nell'incollatore 47.

I nastri Nx, Ny ed N5 riscaldati per contatto con i rulli riscaldatori 41, 43 e 45 vengono alimentati all'incollatore 47. Questo è realizzato in modo di per sé noto, come descritto ad esempio in WO-A-00/48743. Questo incollatore provvede a distribuire un collante sulle creste dei fogli ondulati N2 ed N4 cosicché alimentando successivamente i nastri Nx, Ny ed N5 al gruppo di piani caldi 37 questi tre componenti vengono tra loro incollati. Il gruppo di piani caldi 37 può essere realizzato in modo di per sé conosciuto, come descritto ad esempio in EP-A-1491325, il cui contenuto è incorporato nella presente descrizione.

A valle del gruppo di piani caldi 37 si trova la sezione di dry-end dell'impianto, non mostrata.

Come emerge da quanto sopra schematicamente descritto ed illustrato, una tipica linea per la produzione di cartone ondulato presenta una pluralità di organi (in particolare rulli ondulatori, rulli di riscaldamento, piani caldi) che devono essere riscaldati in modo continuo. Ciò viene ottenuto tramite alimentazione attraverso detti organi di un flusso di vapore proveniente da una caldaia. La Fig.2 mostra una possibile configurazione schematica di un impianto di generazione e circolazione del vapore e di recupero delle condense, modificato e perfezionato secondo la presente invenzione.

In Fig.2, con 101 è schematicamente indicata una caldaia corredata di un bruciatore 103 a gas, a gasolio od altro. Il tipo di energia utilizzata per la generazione del vapore è irrilevante ai fini della presente descrizione. Con 105 è indicata la linea di alimentazione del vapore ai vari organi dell'impianto che devono essere mantenuti in temperatura. Nello schema di Fig.2, con 107 è schematicamente e sommariamente indicato un insieme di organi attraverso cui viene fatto circolare il vapore . In questo esempio sono molto sommariamente indicati rulli 107A, 107B, 107C e 107D, che possono rappresentare rulli di riscaldamento, rulli ondulatori od altri organi riscaldati dell'impianto. Si deve comprendere che la sezione indicata con 107 in realtà è esclusivamente una indicazione schematica della presenza di organi riscaldati, i quali possono essere differenti in numero e struttura a seconda di come è configurata la linea di lavorazione del cartone ondulato. Nella linea rappresentata nelle Figg.1A-1C, ad esempio, come accennato in precedenza gli organi riscaldati comprendono i piani caldi 37, i rulli 41, 43, 45, i rulli 9, 13, 15, 17 dell'ondulatore 25 e gli equivalenti rulli dell'ondulatore 7.

La linea 105 di alimentazione del vapore presenta un distributore 109 attraverso cui, con singoli condotti 111A, 111B, 111C e 111D, il vapore viene alimentato ai vari organi che devono essere riscaldati.

Come indicato in precedenza, il vapore cede e conseguentemente condensa all'interno degli organi riscaldati formando acqua che deve essere rimossa dagli organi medesimi.

Con 113A, 113B, 113C e 113D sono indicati condotti di estrazione della condensa dai vari organi riscaldati. Attraverso uno scaricatore di condensa 115A, 115B, 115C e 115D ciascuno di questi condotti è collegato ad un collettore 117 facente parte di un sistema di recupero. Il collettore 117 è in collegamento con un condotto 119 che trasporta la condensa ad uno scambiatore di calore 121.

Nella linea di alimentazione 105, nei distributori 111A-111D, negli organi 107A-107D e nei condotti di raccolta 113A-113D vige una pressione di lavoro che, a seconda della condizione operativa dell'impianto e della sua struttura, può oscillare ad esempio fra 8 e 20 bar, preferibilmente tra 10 e 16 bar, e ancora più preferibilmente tra 11 e 15 bar, valori che devono intendersi come esemplificativi e non limitativi. Nel collettore 117, e in generale a valle degli scaricatori di condensa 115A-115D, vige una pressione, di seguito indicata come pressione di recupero, inferiore rispetto alla pressione di lavoro. Ad esempio la pressione di recupero può essere compresa fra 2 e 10 bar, preferibilmente fra 5 e 7 bar; valori da intendersi anche in questo caso come esemplificativi e non limitativi.

La condensa alimentata attraverso il condotto 119 allo scambiatore 121 fuoriesce dallo scambiatore stesso attraverso un condotto 123 e viene alimentata ad un primo serbatoio di raccolta della condensa, indicato con 125. Nel condotto 119 in realtà una parte della condensa recuperata attraverso i condotti 113A-113D tende a trasformarsi nuovamente in vapore (vapore di flash) a causa della caduta di pressione dal valore della pressione di lavoro al valore della pressione di recupero. Nello scambiatore di calore 121 il flusso di fluido viene raffreddato cedendo calore ad un flusso di condensa ad alta pressione che scorre preferibilmente in contro-corrente nello stesso scambiatore 121, come di seguito descritto, provocando quindi all'interno dello scambiatore una riduzione dell'effetto di ri-evaporazione della condensa e quindi una diminuzione del vapore di flash.

Il flusso in uscita tramite il condotto 123 dallo scambiatore 121 viene alimentato al serbatoio 125 dove si ha una separazione della fase liquida dalla residua fase vapore, presente in quantità minori rispetto a quanto accade negli impianti tradizionali, grazie all'estrazione di calore ottenuta nello scambiatore 121.

Una parte almeno della fase liquida viene estratta dal serbatoio 125 tramite il condotto 127 e viene pompata tramite una prima pompa 129 in un primo condotto 131 di alimentazione della condensa alla caldaia 101. La mandata della pompa 129 è sostanzialmente circa alla pressione di lavoro. Non si esclude la possibilità di utilizzare più di una pompa in serie per riportare gradualmente la pressione della condensa dalla pressione di recupero alla pressione di lavoro. Se necessario, possono anche essere previste più pompe in parallelo, ad esempio per garantire una adeguata portata.

Dalla parte superiore del serbatoio 125 viene estratto vapore che, attraverso un condotto 133, viene alimentato ad un secondo serbatoio 135 di raccolta della condensa, serbatoio avente anche la funzione di deareatore, cioè di separatore del vapore e di eventuali gas non condensabili, che vengono scaricati all'esterno dell'impianto.

Nel secondo serbatoio di raccolta della condensa 135 vige una pressione inferiore alla pressione di recupero, ad esempio una pressione compresa tra 1 e 2 bar, preferibilmente tra 1,1 e 1,5 bar, ed ancora più preferibilmente tra 1,2 e 1,3 bar, valori da intendersi come esemplificativi e non limitativi. Questi valori di pressione, come quelli indicati in precedenza, sono valori di pressione relativa.

Dal secondo serbatoio di raccolta della condensa 135 la condensa viene estratta tramite un condotto 137 per mezzo di una seconda pompa 139 che porta la pressione della condensa al valore della pressione di lavoro e la immette in un secondo condotto 141 di alimentazione alla caldaia 101. Anche in questo caso possono essere previste più pompe in serie e/o più pompe in parallelo, a seconda del salto di pressione e della portata da garantire nell'impianto.

Il condotto 141 forma un circuito di circolazione della condensa estratta dal secondo serbatoio di recupero della condensa 135 attraverso lo scambiatore 121. Il calore ceduto dalla condensa che fluisce dal condotto 119 al condotto 123 viene recuperato nello scambiatore 121 per riscaldare la condensa che fluisce ad una pressione maggiore, preferibilmente alla pressione di lavoro, nel condotto 141 di alimentazione alla caldaia 101. In questo modo la condensa alimentata lungo il secondo condotto di alimentazione 141 alla caldaia entra nella caldaia ad una temperatura superiore rispetto a quella che avrebbe se venisse alimentata direttamente dal serbatoio 135, come accade negli impianti tradizionali.

Il secondo serbatoio 135 presenta anche uno sfiato 135A per lo scarico verso l'ambiente di piccole quantità di vapore che non vengono ricondensate.

Con una disposizione di questo tipo è possibile ridurre in modo sostanziale la quantità di vapore di flash che si genera a causa della caduta di pressione dalla zona ad alta pressione (pressione di lavoro) alla zona a bassa pressione (pressione di recupero). Si riduce in questo modo sia la quantità di vapore di flash che viene scaricato all'esterno, sia la quantità di combustibile consumato dal bruciatore 103. Oltre a ciò si riduce la quantità di vapore che viene sfiatato dal deareatore o serbatoio di raccolta della condensa 135 e quindi la quantità di acqua trattata che deve essere reintegrata attraverso una linea 151 che alimenta acqua trattata da un serbatoio 153, a cui a sua volta l'acqua viene fornita attraverso una linea 155 proveniente da un sistema di filtraggio ed addolcimento 157. La riduzione della portata di acqua di reintegro dal serbatoio 153 riduce il consumo di materiale di trattamento delle acque.

In Fig.3 è mostrato un diverso impianto che attua l'invenzione in maniera semplificata. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti a quelle del precedente esempio di realizzazione e non verranno nuovamente descritte. In questo schema di realizzazione la condensa recuperata dagli organi riscaldati 107A-107D attraversa lo scambiatore 121 e giunge, tramite un condotto 123 direttamente nel serbatoio di raccolta 135, che in questo caso è unico e funge tanto da raccolta della condensa quanto da deareatore, per lo scarico di parte di vapore che non riesce a condensare all'interno dell'impianto. Da qui la condensa, tramite la pompa 139, viene riportata sostanzialmente alla pressione di lavoro e immessa nuovamente nella caldaia 101 attraverso un unico condotto di alimentazione alla caldaia 141, anziché attraverso due condotti 141, 131 come nella forma di realizzazione della Fig.2. Si ha in questo caso un salto di pressione dalla pressione di lavoro, ancora orientativamente tra 10 e 15 bar, alla pressione di recupero che, in questo caso, è compresa ad esempio tra 1 e 2 bar all'interno del deareatore 135.

L'impianto schematizzato in Fig.3 consegue gli stessi vantaggi con lo stesso criterio già descritto con riferimento alla Fig.2, in quanto anche in questo caso la condensa pompata dalla pompa 139 circola attraverso un condotto 141 in un condotto di ricircolo attraverso lo scambiatore 121 dove assorbe calore a spese del flusso di condensa proveniente dal condotto 119, riducendo pertanto la quantità di vapore di flash.

Le Figg.4A a 4D mostrano lo schema della Fig.3 senza i numeri di riferimento ma con l'indicazione di una serie di valori di alcuni parametri di impianto, in parte selezionati ed altri derivati dal calcolo, per mostrare in varie ipotesi di funzionamento il vantaggio in termini di riduzione del consumo energetico e del conseguente risparmio economico ottenibile con l'invenzione rispetto ad un impianto equivalente, operante con gli stessi parametri ma in assenza dello scambiatore di calore 121.

Più in particolare in Fig.4A si è ipotizzata una pressione di lavoro di 13 bar, una pressione al deareatore 135 di 1,2 bar, una produzione oraria di vapore pari a 3 t/h in un impianto con una caldaia avente un rendimento di 87% che lavora su 3 turni ed un rendimento dello scambiatore del 70,3% circa. Con un prezzo del metano utilizzato per il bruciatore 103 della caldaia 101 pari a 0,42 € al m<3>, il risparmio mensile ottenuto grazie allo scambiatore di calore 121 è pari a 4449 €, con un recupero del 70,75% dell'energia che altrimenti verrebbe scaricata in aria.

In Fig.4B è illustrato lo stesso impianto in condizioni operative diverse, e più in particolare una pressione di lavoro di 15 bar anziché di 13. Si ottiene un risparmio mensile di 5061 € a parità di produzione media oraria di vapore.

In entrambi i casi l'efficienza dello scambiatore è stata determinata ipotizzando una temperatura di uscita della condensa dallo scambiatore verso il deareatore di 143,7°C.

Con una migliore efficienza dello scambiatore di calore, che consente di scendere con la temperatura di uscita della condensa sulla linea di alimentazione al deareatore 135 pari a 130°C il risparmio energetico ottenibile a 13 bar ed a 15 bar di pressione di lavoro è mostrata nelle Figg.4C e 4D rispettivamente. E' evidente che aumentando l'efficienza dello scambiatore, e quindi la quantità di calore estraibile dalla condensa recuperata si aumenta conseguentemente anche l'efficienza complessiva dell'impianto e quindi il risparmio mensile.

E' inteso che il disegno non mostra che una esemplificazione data solo quale dimostrazione pratica dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni.

Claims

“IMPIANTO PER LA PRODUZIONE DI CARTONE ONDULATO, CIRCUITO DI RISCALDAMENTO A RECUPERO ENERGETICO E RELATIVO METODO Rivendicazioni 1. Un impianto per la produzione di cartone ondulato, comprendente: una pluralità di organi riscaldati tramite vapore, in contatto con nastri di cartone; un circuito di generazione di vapore ad una pressione di lavoro e di alimentazione del vapore a detti organi; ed un sistema di recupero di condensa da detti organi, ad una pressione di recupero, inferiore alla pressione di lavoro; caratterizzato da uno scambiatore di calore in detto sistema di recupero, per estrarre calore da detta condensa alla pressione di recupero e riscaldare la condensa prima della immissione in una caldaia. <2. Impianto come da rivendicazione 1, in cui:> − il circuito di generazione e circolazione di vapore comprende detta caldaia ed un complesso di condotti di distribuzione di vapore alla pressione di lavoro<verso detti organi riscaldati,> − il sistema di recupero comprende: un complesso di condotti di recupero di condensa a detta pressione di recupero; almeno un serbatoio di raccolta della condensa, collegato a detta caldaia tramite un condotto di alimentazione alla caldaia; almeno una pompa di alimentazione della condensa in caldaia sostanzialmente alla pressione di lavoro; − lo scambiatore di calore è disposto per scambiare calore tra la condensa recuperata in detti condotti di recupero e la condensa circolante in detto condotto di alimentazione alla caldaia. 3. Impianto come da rivendicazione 1 o 2, in cui detto scambiatore di calore è uno scambiatore in contro-corrente. 4. Impianto come da rivendicazione 1, 2 o 3, in cui detto sistema di recupero di condensa comprende un serbatoio di raccolta della condensa, collegato a detto scambiatore per ricevere la condensa raffreddata in detto scambiatore, e collegato a detta caldaia attraverso un condotto di ricircolo della condensa attraverso detto scambiatore, in detto scambiatore la condensa proveniente dagli organi riscaldati, alla pressione di recupero, cedendo calore alla condensa che da detto serbatoio viene alimentata alla caldaia, sostanzialmente alla pressione di lavoro. 5. Impianto come da rivendicazione 4, in cui detto serbatoio di raccolta comprende un sistema di sfiato di vapore. 6. Impianto come da rivendicazione 1, 2 o 3, in cui detto sistema di<recupero di condensa comprende:> − un primo serbatoio di raccolta della condensa, collegato a detto scambiatore per ricevere la condensa raffreddata in detto scambiatore, e collegato a detta caldaia con un primo condotto di alimentazione alla caldaia ed almeno una prima pompa, in detto primo serbatoio la condensa essendo sostanzialmente<alla pressione di recupero,> − un secondo serbatoio di raccolta della condensa, collegato a detto primo serbatoio di raccolta della condensa ed a detta caldaia tramite un secondo condotto di alimentazione alla caldaia ed almeno una seconda pompa, in detto secondo serbatoio di raccolta la condensa essendo ad una pressione inferiore<a detta pressione di recupero;> − detto secondo condotto di alimentazione alla caldaia attraversa lo scambiatore di calore per riscaldare la condensa che fluisce in detto secondo condotto di alimentazione assorbendo calore dalla condensa alimentata a detto primo serbatoio di raccolta della condensa. 7. Impianto come da rivendicazione 6, in cui detto secondo serbatoio di raccolta della condensa comprende uno sfiato di vapore. 8. Impianto come da una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente una pluralità di svolgitori per alimentare nastri di cartone, almeno un gruppo ondulatore, almeno un gruppo incollatore ed almeno un gruppo di piani caldi, detto vapore essendo alimentato a detto gruppo ondulatore ed a detto gruppo di piani caldi. 9. Impianto come da rivendicazione 8, in cui detto almeno un gruppo ondulatore comprende una coppia di rulli ondulatori ed uno o più rulli riscaldatori per riscaldare i nastri di cartone alimentati al gruppo ondulatore, detti rulli riscaldatori e detti rulli ondulatori essendo riscaldati da detto vapore. 10. Impianto come da rivendicazione 8 o 9, in cui detto gruppo incollatore comprende rulli riscaldatori per riscaldare i nastri di cartone alimentati a detto incollatore, detti rulli riscaldatori essendo riscaldati con detto vapore. 11. Impianto come da rivendicazione 8, 9 o 10, in cui a detto gruppo di piani caldi sono associati uno o più rulli riscaldatori, detti piani caldi e detti rulli riscaldatori essendo riscaldati con detto vapore. 12. Un metodo per il recupero energetico in un impianto di produzione di cartone, comprendente le fasi di: alimentare vapore ad una pressione di lavoro a organi riscaldati in contatto con il cartone, per riscaldare detto cartone; raccogliere condensa, generata dalla cessione di calore dal vapore al cartone attraverso detti organi riscaldati, detta condensa essendo raccolta ad una pressione di recupero, inferiore alla pressione di lavoro; aumentare la pressione della condensa e riciclare la condensa ad una caldaia per la generazione di detto vapore; caratterizzato dal fatto di recuperare calore dalla condensa alla pressione di recupero riscaldando la condensa riciclata verso detta caldaia. 13. Metodo come da rivendicazione 12, in cui la condensa da detti organi riscaldati viene raccolta alla pressione di recupero e fluisce attraverso uno scambiatore di calore, cedendo calore ad un flusso di condensa sostanzialmente a detta pressione di lavoro alimentata verso detta caldaia. 14. Metodo come da rivendicazione 12, in cui: la condensa da detti organi riscaldati viene raccolta ad una pressione di recupero, fluisce attraverso uno scambiatore di calore e viene raccolta in un serbatoio di raccolta della condensa, da cui viene espulso vapore eventualmente non condensato; la condensa viene pompata, sostanzialmente alla pressione di lavoro, ed alimentata alla caldaia; e la condensa alimentata alla caldaia fluisce attraverso detto scambiatore di calore prima di essere immessa in caldaia, ricevendo calore dalla condensa proveniente da detti organi riscaldati. 15. Metodo come da rivendicazione 12, in cui: la condensa da detti organi riscaldati viene raccolta ad una pressione di recupero, fluisce attraverso uno scambiatore di calore e viene raccolta in un primo serbatoio di raccolta della condensa; una parte della condensa viene pompata da detto primo serbatoio di raccolta in detta caldaia; una parte del contenuto di detto primo serbatoio fluisce verso un secondo serbatoio di raccolta della condensa, da cui viene espulso vapore eventualmente non condensato; condensa viene pompata da detto secondo serbatoio di raccolta sostanzialmente alla pressione di lavoro e alimentata alla caldaia, e la condensa alimentata alla caldaia da detto secondo serbatoio di raccolta fluisce attraverso detto scambiatore di calore prima di essere immessa in caldaia, ricevendo calore dalla condensa proveniente da detti organi riscaldati. 16. Un impianto per lavorazioni industriali comprendente: una pluralità di organi riscaldati tramite vapore; un circuito di generazione di vapore ad una pressione di lavoro e di alimentazione del vapore a detti organi; ed un sistema di recupero di condensa da detti organi, ad una pressione di recupero, inferiore alla pressione di lavoro; caratterizzato da uno scambiatore di calore in detto sistema di recupero, per estrarre calore da detta condensa alla pressione di recupero e riscaldare la condensa prima della immissione in una caldaia. 17. Un metodo per il recupero energetico in un impianto con organi riscaldati tramite vapore, comprendente le fasi di: alimentare vapore ad una pressione di lavoro a detti organi riscaldati; raccogliere condensa, generata dalla cessione di calore dal vapore agli organi riscaldati, detta condensa essendo raccolta ad una pressione di recupero, inferiore alla pressione di lavoro; aumentare la pressione della condensa e riciclare la condensa ad una caldaia per la generazione di detto vapore; caratterizzato dal fatto di recuperare calore dalla condensa alla pressione di recupero riscaldando la condensa riciclata verso detta caldaia.