ITGO20120001A1 - Dispositivo di combustione del combustibile gassificato da combustibili solidi - Google Patents

Description

Descrizione del Breveto per Invenzione avente per titolo: Dispositivo di combustione del combustibile gassificato da combustibili solidi.

Dispositivo di combustione del combustibile gassificato da combustibili solidi. Campo di applicazione

Il dispositivo in oggeto viene utilizzato in abbinamento con una camera di gassificazione primaria nella quale viene gassificato il combustibile solido quale legna, lignite, carbone fossile, rifiuti urbani, rifiuti industriali speciali, scarti di lavorazione industriale organici e non, scarti di lavorazione agricola, ecc..

Stato della tecnica

Nelle caldaie esistenti con combustibile solido i fumi della combustione contengono notevoli quantità di particelle incombuste come il nerofumo, evidenziato dai depositi di fuliggine nera, che sono la principale fonte delle polveri ultra sotili. Inoltre sono presenti inquinanti gassosi invisibili come le diossine, NOx, CO, ecc. Tuti questi inquinanti favoriscono l’insorgere di tumori quando vengono respirate. Le cause principali della produzione di questi composti sono le basse temperature di combustione che non consentono la dissociazione delle molecole più complesse e l’eccesso di aria che favorisce la produzione di diossine e NOx. Inoltre una combustione non perfetta con produzione di fumi incombusti e di CO comporta un maggiore consumo di combustibile. I valori massimi di inquinamento si rilevano nelle piccole caldaie domestiche e soprattutto nelle stufe a pellets dove le emissioni di polveri ultra sottili, diossine, CO e NOx risultano fino a 5 o 10 volte superiore se paragonate alle emissioni di una grossa caldaia a combustione controllata. La combustione ideale per i combustibili solidi deve avvenire in quattro fasi distinte per ridurre al minimo l’emissione di particelle inquinanti e precisamente:

- prima fase di combustione ideale: gassificazione con trasformazione del combustibile solido in combustibile gassificato e calore, tramite riscaldamento del combustibile solido in carenza di aria;

- seconda fase di combustione ideale: prima combustione in eccesso di aria per una rapida e completa combustione del combustibile gassificato; ma l’eccesso di aria comporta la formazione di diossine, NOx ed altri inquinanti;

- terza fase di combustione ideale: seconda combustione in carenza di aria che avviene immettendo ulteriore combustibile gassoso senza immissione di aria; nella seconda combustione grazie alle temperature molto elevate l’ossigeno necessario alla combustione viene sottratto alle molecole inquinanti come le diossine, NOx che si scompongono in molecole non inquinanti. Tuttavia la carenza di ossigeno comporta anche la formazione di incombusti residui come il monossido di carbonio (CO);

- quarta fase di combustione ideale: terza combustione dove, a temperature molto più basse, avviene la combustione finale degli incombusti della seconda combustione. Il grosso problema à ̈ che la temperatura della terza combustione non deve essere troppo bassa altrimenti non si completa la combustione, ma non deve essere nemmeno troppo alta, altrimenti si formano nuovamente diossine e NOX. L’intervallo di temperatura in cui avviene la combustione perfetta à ̈ di difficile controllo nelle caldaie con potenza termica molto variabile.

Le molecole inquinanti perdono il loro legame molecolare e si scompongono nei loro elementi di base come carbonio, idrogeno, ecc. solamente al raggiungimento di temperature di combustione superiori ai 2.000°C - 2.300°C per cui nella seconda fase di combustione à ̈ importante riuscire ad raggiungere e superare queste temperature.

Nelle caldaie con combustibili solidi solitamente la seconda fase di combustione avviene immediatamente dopo la prima fase di gassificazione, per cui il combustibile gassificato appena emesso dal combustibile solido inizia la combustione a temperature di 250°C - 450°C, e con l’aria a temperatura ambiente la temperatura media della fiamma non supera i 800°C - 1 ,000°C.

Negli attuali inceneritori o termovalorizzatori la temperatura di combustione dei rifiuti à ̈ molto bassa. In questa condizione le materie plastiche generano diossine mentre i pneumatici, scarti di lavorazioni chimiche, ecc. producono sostanze altamente inquinanti. Conseguentemente questi rifiuti speciali devono essere smaltiti separatamente con tecniche molto costose. Nei grossi impianti industriali come i grandi altifomi per la combustione dei rifiuti urbani la prima fase e la seconda fase di combustione avvengono nello stesso istante. Quindi per poter raggiungere i 2.000°C viene immesso ossigeno puro e la camera di combustione ha notevoli dimensioni per concentrare il calore nella zona centrale.

Questa tecnologia non à ̈ applicabile nelle caldaie ad uso residenziale data la problematica di dover usare ossigeno puro e la necessità di dimensioni troppo grandi del focolare. Negli inceneritori per rifiuti speciali la prima fase di combustione avviene in un forno rotante ed i fumi della combustione passano in una seconda camera di combustione senza essere surriscaldati. Nella seconda camera à ̈ inserito un bruciatore ad olio combustibile o gas metano per innalzare la temperatura e bruciare gli incombusti rimasti. Le temperature nella seconda camera sono molto elevate, ma la combustione non avviene in tre fasi separate ma in un’unica fase, con emissioni di inquinanti che devono essere successivamente depurati.

Nelle centrali termoelettriche a polverino di carbone la prima e la seconda fase di combustione avvengono nello stesso istante, per cui la temperatura della fiamma non à ̈ molto elevata. La terza fase di combustione avviene con Γ immissione di gas metano. Il problema di questo sistema à ̈ la necessità di complesse regolazioni per modulare la esatta quantità di gas metano che à ̈ necessaria al variare della quantità di carbone bruciato. Questa soluzione non à ̈ applicabile nelle caldaie con combustibili solidi ad uso residenziale per il problema di immettere e regolare il gas metano nella terza fase di combustione, con costi eccessivi per la realizzazione dell’impianto e per la complessa regolazione.

Riassumendo il primo problema che si riscontra nelle caldaie esistenti à ̈ quello che la prima fase di combustione non à ̈ divisa dalla seconda fase di combustione con gli effetti negativi prima accennati.

Il secondo problema che si riscontra negli impianti conosciuti sono gli elevati costi e problematiche regolazioni della portata del gas metano per realizzare la terza fase di combustione. Finora non à ̈ ancora stato risolto il problema di avere le quattro fasi della combustione separate soprattutto nelle applicazioni commerciali e residenziali.

Sommario

Lo scopo principale dell’invenzione in oggetto à ̈ quello di mettere a disposizione degli utilizzatori un dispositivo di combustione secondaria adatto alla combustione del combustibile gassificato prodotto da combustibili solidi di qualsiasi natura proveniente da una camera di gassificazione esterna, consentendo la combustione in tre fasi separate, con preriscaldamento del combustibile gassificato e dell’aria, per ottenere un notevole risparmio di combustibile e riduzione degli inquinanti, soprattutto nelle applicazioni commerciali, residenziali ed industriali di piccola media potenza.

Questo ed altri scopi vengono raggiunti dal dispositivo di combustione del combustibile gassificato da combustibili solidi in oggetto, che comprende un dispositivo di accensione per innescare la prima accensione, una sonda termometrica elettronica ed una fotocellula.

Il dispositivo comprende inoltre almeno una camera di combustione del combustibile gassificato, almeno due camere di preriscaldamento, almeno una camera di scarico dei fumi provenienti dalla camera di combustione ed almeno una camera di post-combustione.

Almeno una camera di combustione à ̈ contigua ad almeno una camera di preriscaldamento con la quale condivide una parete perimetrale, almeno una camera di preriscaldamento à ̈ contigua ad almeno una camera di scarico con la quale condivide una parete perimetrale. Una camera di preriscaldamento può essere contigua ad almeno una camera di preriscaldamento con la quale condivide una parete perimetrale. Almeno una camera di preriscaldamento à ̈ attraversata dal combustibile gassificato ed almeno un’altra camera di preriscaldamento à ̈ attraversata dall’aria.

Il dispositivo di combustione à ̈ delimitato da una prima parete di estremità del dispositivo ad una prima estremità del dispositivo, da una seconda parete di estremità del dispositivo ad una seconda estremità del dispositivo e da una o più pareti perimetrali situate fra la prima e la seconda parete di estremità del dispositivo.

Ciascuna camera di preriscaldamento à ̈ delimitata da una prima parete di estremità della camera in corrispondenza della prima estremità del dispositivo, da una seconda parete di estremità della camera in corrispondenza della seconda estremità del dispositivo e da una o più pareti perimetrali situate fra la prima e la seconda parete di estremità della camera.

La prima parete di estremità della camera di ciascuna camera di preriscaldamento à ̈ discosta dalla prima parete di estremità del dispositivo formando un primo vano. In prossimità della seconda estremità del dispositivo ciascuna camera di combustione e ciascuna camera di preriscaldamento à ̈ chiusa da una seconda parete di estremità della camera. La seconda parete di estremità della camera di ciascuna camera di preriscaldamento e di ciascuna camera di combustione à ̈ discosta dalla seconda parete di estremità del dispositivo formando un secondo vano. Ciascuna camera di combustione à ̈ delimitata da una o più pareti perimetrali ed à ̈ aperta alla prima estremità. Ciascuna camera di scarico à ̈ delimitata da una o più pareti perimetrali ed à ̈ aperta sia alla prima che alla seconda estremità. Il primo vano collega la prima estremità aperta di ciascuna camera di combustione con la prima estremità aperta di ciascuna camera di scarico. Almeno una camera di preriscaldamento attraversata dal combustibile gassificato presenta alcune prime aperture realizzate in prossimità di una estremità della camera di preriscaldamento stessa. Ciascuna prima apertura à ̈ munita di un primo condotto che attraversa una parete del dispositivo e collega la camera di preriscaldamento attraversata dal combustibile gassificato con la camera di gassificazione esterna. Almeno una camera di preriscaldamento attraversata dall’ aria presenta alcune seconde aperture, posizionate in prossimità di una estremità della camera di preriscaldamento stessa. Ciascuna seconda apertura à ̈ munita di un secondo condotto che attraversa una parete del dispositivo e collega la camera di preriscaldamento attraversata dall’aria con il ventilatore esterno. Almeno una camera di preriscaldamento attraversata dal combustibile gassificato à ̈ collegata ad almeno una camera di combustione tramite terzi condotti e quarti condotti. I terzi condotti sono posizionati in prossimità della seconda estremità della camera di combustione ed i quarti condotti sono posizionati in prossimità della zona mediana della camera di combustione. I quarti condotti hanno sezione inferiore alla sezione dei terzi condotti. Almeno una camera di preriscaldamento attraversata dall’aria à ̈ collegata ad almeno una camera di combustione tramite quinti condotti posizionati in prossimità della seconda estremità della camera di combustione. Ciascuna camera di preriscaldamento attraversata dall’aria e collegata ad almeno una camera di combustione, à ̈ dotata di alcune terze aperture realizzate in prossimità della seconda estremità della camera di preriscaldamento; ciascuna terza apertura à ̈ munita di un sesto condotto che collega la camera di preriscaldamento al secondo vano; ciascun sesto condotto à ̈ munito di una prima valvola di regolazione della portata. Nella seconda parete di estremità del dispositivo sono realizzate alcune quarte aperture, ciascuna quarta apertura à ̈ dotata di un settimo condotto che collega il secondo vano con il ventilatore esterno; ciascun settimo condotto à ̈ munito di una seconda valvola di regolazione della portata. Esternamente alla seconda parete di estremità del dispositivo à ̈ fissata una camera di post-combustione delimitata da una parete di estremità della camera di combustione, dalla contrapposta seconda parete di estremità del dispositivo e da una o più pareti perimetrali della camera di post-combustione. La camera di post-combustione à ̈ collegata con il secondo vano tramite una quinta apertura realizzata nella seconda parete di estremità del dispositivo. Un ottavo condotto che attraversa la parete di estremità della camera di postcombustione collega la camera di post-combustione con l’esterno del dispositivo. Il secondo vano collega la seconda estremità aperta di ciascuna camera di scarico con la quinta apertura della camera di post-combustione.

Due camere di preriscaldamento possono essere collegate fra di loro tramite noni condotti posizionati in prossimità di una estremità di ciascuna camera.

Nel caso di due camere di preriscaldamento attraversate dal combustibile gassificato e collegate fra di loro tramite noni condotti posizionati in prossimità della prima estremità di ciascuna camera, una di dette camere à ̈ collegata con almeno una camera di combustione mentre l’altra camera di preriscaldamento ha le prime aperture posizionate in prossimità della seconda estremità della camera di preriscaldamento.

Nel caso di due camere di preriscaldamento attraversate dall’aria e collegate fra di loro tramite noni condotti posizionati in prossimità della prima estremità di ciascuna camera, una di dette camere à ̈ collegata con almeno una camera di combustione mentre l’altra camera di preriscaldamento ha le seconde aperture posizionate in prossimità della seconda estremità della camera di preriscaldamento.

All’interno di qualsiasi camera ci possono essere uno o più divisori, ciascun divisorio à ̈ fornito di una o più aperture.

La sonda termometrica elettronica à ̈ posizionata aH’intemo dell’ottavo condotto, attraverso il quale la camera di post-combustione à ̈ collegata con l’esterno del dispositivo. La sonda termometrica elettronica comanda l’azionamento della prima e della seconda valvola di regolazione della portata d’aria in entrata nel secondo vano. La fotocellula rileva la luminosità della fiamma all’interno della camera di post-combustione e regola la portata d’aria totale immessa nel dispositivo di combustione. Uno scambiatore di calore attraversato da un fluido di provenienza esterna al dispositivo di combustione può essere inserito in almeno una camera di scarico.

Il dispositivo in oggetto presenta i seguenti vantaggi:

1) il calore prodotto entro la camera di combustione viene ceduto all’aria ed al combustibile gassificato provenienti dall’esterno che si surriscaldano attraversando le camere di preriscaldamento, con il vantaggio di entrare successivamente nella camera di combustione a temperature molto elevate;

2) la temperatura sviluppata durante la combustione si somma all’elevata temperatura del combustibile gassificato e dell’aria in ingresso nella camera di combustione, innalzando la temperatura della fiamma a valori che possono raggiungere e superare i 2.000°C con il vantaggio di permettere la dissociazione molecolare degli inquinanti, senza la necessità di utilizzare ossigeno puro e senza dover utilizzare camere di combustione di grandi dimensioni;

3) la particolare conformazione interna del dispositivo di combustione consente di otenere la prima, la seconda e la terza combustione separate fra loro;

4) il dispositivo di combustione può utilizzare combustibile gassificato proveniente da qualsiasi combustibile solido, inclusi i rifiuti speciali classificati altamente inquinanti, e le biomasse di scarto delle lavorazioni agricole e industriali;

5) il combustibile gassificato surriscaldato ad elevate temperature viene utilizzato sia nella prima combustione (seconda fase di combustione) che nella seconda combustione (terza fase di combustione), con il vantaggio di poter utilizzare lo stesso combustibile per entrambe le fasi di combustione (ovviando al problema di utilizzare due combustibili diversi fra di loro);

6) il rapporto fra la portata di combustibile gassificato immesso nella camera di combustione attraverso i terzi condotti ed i quarti condotti rimane sempre costante anche se varia la portata globale del combustibile; conseguentemente si elimina la complessa regolazione della portata del combustibile gassificato necessario alla seconda combustione (terza fase di combustione);

7) nella camera di post-combustione avviene la terza combustione a temperatura quasi costante nonostante eventuali notevoli variazioni della quantità di combustibile gassificato che brucia entro le camere di combustione, grazie alle valvole di regolazione della portata dell’aria surriscaldata e della portata dell’aria non riscaldata; il loro azionamento permete di innalzare o ridurre la temperatura della miscela aria-combustibile necessaria nella terza combustione (quarta fase di combustione);

8) la fotocellula di rilevamento della luminosità della fiamma nella camera di post-combustione segnala immediatamente qualsiasi variazione dei parametri della combustione consentendo di adeguare istantaneamente la quantità totale di aria che entra nel dispositivo di combustione;

9) i divisori eventualmente presenti all’interno di una camera costringono il fluido a seguire un percorso determinato dalla posizione delle aperture realizzate nei divisori stessi, aumentandone la turbolenza; qualora le aperture siano posizionate a zig-zag aumenta la velocità del fluido con il vantaggio di incrementare lo scambio termico con le pareti della camera stessa;

10) aumentando il numero delle camere di combustione e delle camere di preriscaldamento aumenta la superficie di scambio termico, con il vantaggio di poter ridurre la lunghezza delle pareti perimetrali di tutte le camere, consentendo di realizzare un dispositivo di dimensioni più compatte;

11) riducendo la formazione di incombusti come il nerofumo o il CO aumenta il rendimento di combustione con risparmio di combustibile.

Breve descrizione dei disegni

Quanto forma oggetto del presente brevetto à ̈ completamente chiarito in ogni sua caratteristica di rilievo dalla descrizione di due particolari forme di esecuzione, preferite ma non esclusive, del dispositivo di combustione illustrate a titolo indicativo ma non limitativo negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 mostra una sezione longitudinale del dispositivo di combustione in una prima forma di esecuzione;

- la figura 2 mostra una sezione trasversale del dispositivo di combustione della Fig. 1;

- la figura 3 mostra una sezione longitudinale del dispositivo di combustione in una seconda forma di esecuzione;

- la figura 4 mostra una sezione trasversale del dispositivo di combustione della Fig. 3.

Descrizione di due esempi preferiti di applicazione

Il dispositivo di combustione secondaria in oggetto, in una prima forma di esecuzione mostrata nelle Fig. 1 e 2, comprende una camera di combustione 1 del combustibile gassificato posizionata nella parte centrale del dispositivo di combustione. La camera di combustione 1 di forma cilindrica, Ã ̈ delimitata da una prima parete perimetrale 1.1. Una prima camera di preriscaldamento 2, esterna e contigua alla camera di combustione 1, Ã ̈ delimitata dalla prima parete perimetrale 1.1 e da una seconda parete perimetrale 2.1. Una seconda camera di preriscaldamento 3, esterna e contigua alla prima camera di preriscaldamento 2, Ã ̈ delimitata dalla seconda parete perimetrale 2.1 e da una terza parete 3.1 perimetrale. Una camera di scarico 4, esterna e contigua alla seconda camera di preriscaldamento 3, Ã ̈ delimitata dalla terza parete 3.1 perimetrale e da una quarta parete 4.1 perimetrale. Le camere di preriscaldamento 2, 3 e la camera di scarico 4, sono a forma di cilindro cavo con asse longitudinale coassiale e coincidente con quello della camera di combustione 1.

Il dispositivo di combustione ha forma cilindrica con una prima estremità chiusa da una prima parete di estremità del dispositivo 5.1 ed una seconda estremità à ̈ chiusa da una seconda parete di estremità del dispositivo 5.2. Fra la prima parete di estremità del dispositivo 5.1 e la seconda parete di estremità del dispositivo 5.2 à ̈ situata la parete perimetrale del dispositivo che coincide con la quarta parete perimetrale 4.1 della camera di scarico 4. Una prima estremità della prima e della seconda camera di preriscaldamento 2, 3 sono chiuse ciascuna da una prima parete di estremità della camera 2.2, 3.2. Ciascuna prima parete di estremità della camera 2.2, 3.2 à ̈ discosta dalla prima parete di estremità del dispositivo 5.1 formando un primo vano 5.3. La seconda estremità della camera di combustione 1 , della prima e della seconda camera di preriscaldamento 2, 3 sono chiuse ciascuna da una seconda parete di estremità della camera 1.2, 2.3, 3.3. Ciascuna seconda parete di estremità della camera 1.2, 2.3, 3.3 à ̈ discosta dalla seconda parete di estremità del dispositivo 5.2 formando un secondo vano 5.4. La camera di combustione 1 in prossimità della prima estremità à ̈ aperta ed à ̈ collegata con il primo vano 5.3, mentre in prossimità della seconda estremità del dispositivo, à ̈ chiusa dalla seconda parete di estremità della camera 1.2. La camera di scarico 4 à ̈ aperta ad entrambe le estremità ed à ̈ collegata al primo vano 5.3 ed al secondo vano 5.4. La prima camera di preriscaldamento 2 presenta alcune prime aperture 2.4 realizzate nella prima parete di estremità della camera 2.2. Ciascuna prima apertura 2.4 à ̈ munita di un primo condotto 6.1 che attraversa la prima parete di estremità del dispositivo 5.1 e collega la prima camera di preriscaldamento 2 con la camera di gassificazione esterna. La seconda camera di preriscaldamento 3 presenta alcune seconde aperture 3.4 realizzate nella prima parete di estremità della camera 3.2. Ciascuna seconda apertura 3.4 à ̈ munita di un secondo condotto 6.2, che attraversa la prima parete di estremità del dispositivo 5.1 e collega la seconda camera di preriscaldamento 3 con un ventilatore esterno. La prima camera di preriscaldamento 2 à ̈ collegata con la camera di combustione 1 tramite alcuni terzi condotti 6.3, posizionati in prossimità della seconda parete di estremità della camera 2.3. La prima camera di preriscaldamento 2 à ̈ inoltre collegata con la camera di combustione 1 tramite ulteriori quarti condotti 6.4 posizionati nella zona mediana della camera di combustione 1. La seconda camera di preriscaldamento 3 à ̈ collegata con la camera di combustione 1 tramite alcuni quinti condotti 6.5 posizionati in prossimità della seconda parete di estremità della camera 3.3. La seconda camera di preriscaldamento 3 à ̈ dotata di alcune terze aperture 3.5, realizzate nella seconda parete di estremità della camera 3.3, munite ognuna di un sesto condotto 6.6 che collega la seconda camera di preriscaldamento 3 al secondo vano 5.4. Ciascun sesto condotto 6.6 à ̈ munito di una prima valvola di regolazione 7.1 della portata. Nella seconda parete di estremità del dispositivo 5.2 sono realizzate alcune quarte aperture 5.5 prospicienti alle terze aperture 3.5. Ciascuna quarta apertura 5.5 à ̈ dotata di un settimo condotto 6.7 che collega il secondo vano 5.4 con un ventilatore esterno. Ciascun settimo condotto 6.7 à ̈ munito di una seconda valvola di regolazione 7.2 della portata. Esternamente alla seconda parete di estremità del dispositivo 5.2 à ̈ fissata una camera di postcombustione 8 delimitata da una parete di estremità della camera di postcombustione 8.1, dalla contrapposta seconda parete di estremità del dispositivo 5.2 e da una o più pareti perimetrali della camera di post-combustione 8.2 fra la parete di estremità della camera di post-combustione 8.1 e la parete di estremità del dispositivo 5.2; La camera di post-combustione 8 à ̈ collegata con il secondo vano 5.4 tramite una quinta apertura 8.3 realizzata al centro della seconda parete di estremità del dispositivo 5.2. Un ottavo condotto 6.8 che attraversa la parete di estremità della camera di post-combustione 8.1 collega la camera di postcombustione 8 con l’esterno del dispositivo. Il secondo vano 5.4 collega la seconda estremità aperta della camera di scarico 4, con la camera di postcombustione 8. Il dispositivo di combustione comprende inoltre un dispositivo di accensione per innescare la prima accensione posizionata nella camera di combustione 1, una sonda termometrica elettronica ed una fotocellula posizionata nella camera di post-combustione 8. Tali elementi non sono mostrati nelle figure.

Operativamente, il combustibile gassificato, proveniente dalla combustione del combustibile solido in una camera di gassificazione primaria separata dal dispositivo, entra nella prima camera di preriscaldamento 2 attraverso i primi condotti 6.1 sospinto da un ventilatore esterno. Nella prima camera di preriscaldamento 2 il combustibile gassificato si surriscalda a contatto con la prima parete perimetrale 1.1 condivisa con la camera di combustione 1. L’aria, sospinta da un’altro ventilatore esterno, entra attraverso i secondi condotti 6.2 nella seconda camera di preriscaldamento 3 dove si surriscalda a contatto con la terza parete 3.1 perimetrale condivisa con la camera di scarico 4. Dalla prima camera di preriscaldamento 2, la maggior parte del combustibile gassificato surriscaldato entra nella camera di combustione 1 attraverso i terzi condotti 6.3. Dalla seconda camera di preriscaldamento 3, una parte dell’ aria surriscaldata entra nella camera di combustione 1 attraverso i quinti condotti 6.5.

All’interno della camera di combustione 1, nella zona in prossimità dei terzi e dei quinti condotti 6.3, 6.5, l’aria ed il combustibile gassificato surriscaldati si miscelano e bruciano in eccesso d’aria in quanto viene immessa una quantità d’aria superiore a quella necessaria alla combustione. Inizia qui la prima combustione (seconda fase della combustione ideale). La prima accensione à ̈ innescata dal dispositivo di accensione. Dalla prima camera di preriscaldamento 2, il combustibile gassificato surriscaldato rimanente entra nella camera di combustione 1 attraverso i quarti condotti 6.4 ed a contatto con la fiamma ad elevata temperatura, proveniente dalla prima combustione, inizia la seconda combustione in carenza d’aria non essendoci ulteriore ingresso di aria (terza fase della combustione ideale). Le molecole gassose inquinanti come le diossine ed i NOx provenienti dalla prima combustione a quelle temperature molto elevate si scompongono cedendo gli atomi di ossigeno necessari alla seconda combustione. In questo modo vengono eliminati gli inquinanti gassosi. Ma la carenza di ossigeno produce ossido di carbonio. I quarti condotti 6.4 hanno una portata di combustibile gassificato inferiore ai terzi condotti 6.3 in quanto i quarti condotti 6.4 hanno una sezione inferiore rispetto a quella dei terzi condotti 6.3, per cui il rapporto fra le due diverse portate del combustibile gassificato rimane sempre costante anche se varia la portata totale di combustibile gassificato immesso nel dispositivo. Il calore della combustione nella camera di combustione 1 viene ceduto alla prima camera di preriscaldamento 2 tramite la prima parete perimetrale 1.1. I fumi della combustione attraversano successivamente il primo vano 5.3 per entrare nella camera di scarico 4. Il calore residuo dei fumi della combustione viene ceduto dalla camera di scarico 4 alla seconda camera di preriscaldamento 3 tramite la terza parete 3.1 perimetrale. I fumi della combustione entrano successivamente nel secondo vano 5.4. Attraverso i sesti condotti 6.6 la parte rimanente dell’aria surriscaldata della seconda camera di preriscaldamento 3 entra nel secondo vano 5.4. Ulteriore aria esterna entra aH’intemo del dispositivo nel secondo vano 5.4 attraverso i settimi condotti 6.7.

All’ interno del secondo vano 5.4 l’aria surriscaldata proveniente dai sesti condotti 6.6 e l’aria non riscaldata proveniente dai settimi condotti 6.7 si miscela assieme ai fumi della combustione provenienti dalla camera di scarico 4. Questa miscela viene convogliata nella camera di post-combustione 8 dove avviene la terza combustione (quarta fase della combustione ideale) nella quale brucia l’ossido di carbonio proveniente della seconda combustione. Successivamente i fumi esausti escono dalla camera di post-combustione 8 attraverso l’ottavo condotto 6.8. Le prime e seconde valvole di regolazione 7.1, 7.2 regolano la portata dell’aria che fluisce attraverso i sesti e settimi condotti 6.6, 6.7 modificando il rapporto fra la portata d’aria surriscaldata e la portata dell’aria non riscaldata che entra nel secondo vano 5.4 al fine di mantenere costante la temperatura della miscela aria/fumi di combustione. L’apertura o la chiusura della prima e della seconda valvola di regolazione 7.1, 7.2 à ̈ gestita dalla prima menzionata sonda termometrica elettronica posizionata nell’ottavo condotto 6.8. La prima menzionata fotocellula rileva la luminosità della fiamma nella camera di post-combustione 8 e, comandando la potenza dei ventilatori, varia la portata totale di aria che entra nel dispositivo in relazione alla quantità o alla diversa tipologia di combustibile gassificato in ingresso nel dispositivo.

Il dispositivo di combustione secondaria in oggetto, in una seconda forma di esecuzione mostrata nelle Fig. 3 e 4, comprende due camere di combustione 1, 9 e tre camere di preriscaldamento 2, 3, 10 ed una camera di scarico 4. La prima camera di combustione 1 occupa la parte centrale del dispositivo di combustione e ha forma cilindrica.

La prima camera di preriscaldamento 2, contigua ed esterna alla prima camera di combustione 1 , Ã ̈ delimitata dalla prima parete perimetrale 1.1 e da una seconda parete perimetrale 2.1. La seconda camera di combustione 9 a forma di cilindro cavo, contigua ed esterna alla prima camera di preriscaldamento 2, Ã ̈ delimitata dalla seconda parete perimetrale 2.1 e da una quinta parete 9.1 perimetrale. La seconda camera di preriscaldamento 3, contigua ed esterna alla seconda camera di combustione 9, Ã ̈ delimitata dalla quinta parete 9.1 perimetrale e dalla terza parete 3.1 perimetrale.

La camera di scarico 4, contigua ed esterna alla seconda camera di preriscaldamento 3, à ̈ delimitata dalla terza parete 3.1 perimetrale e dalla quarta parete 4.1 perimetrale. La terza camera di preriscaldamento 10 contigua ed esterna alla camera di scarico 4, à ̈ delimitata dalla quarta parete 4.1 perimetrale e dalla sesta parete 10.1 perimetrale. Una prima estremità della prima, della seconda e della terza camera di preriscaldamento 2, 3, 10 sono chiuse ciascuna da una prima parete di estremità della camera 2.2, 3.2, 10.2. Ciascuna prima parete di estremità della camera 2.2, 3.2, 10.2 à ̈ discosta dalla prima parete di estremità del dispositivo 5.1 formando un primo vano 5.3. Il primo vano 5.3 collega le prime estremità aperte della prima e della seconda camera di combustione 1, 9 con la prima estremità aperta della camera di scarico 4. La seconda estremità della prima e della seconda camera di combustione 1 , 9 e della prima, seconda e terza camera di preriscaldamento 2, 3, 10 sono chiuse ciascuna da una seconda parete di estremità della camera 1.2, 9.2, 2.3, 3.3, 10.3. Ciascuna seconda parete di estremità della camera 1.2, 9.2, 2.3, 3.3, 10.3 à ̈ discosta dalla seconda estremità del dispositivo 5.2 formando un secondo vano 5.4. La camera di scarico 4 à ̈ aperta ad entrambe le estremità ed à ̈ collegata al primo vano 5.3 ed al secondo vano 5.4. La prima camera di preriscaldamento 2 à ̈ collegata con la camera di gassificazione esterna tramite i primi condotti 6.1 che attraversano la prima parete di estremità del dispositivo 5.1. La prima camera di preriscaldamento 2 à ̈ collegata con la prima camera di combustione 1 tramite terzi e quarti condotti 6.3, 6.4 ed à ̈ collegata alla seconda camera di combustione 9 tramite ulteriori terzi e quarti condotti 6.3, 6.4. I terzi condotti 6.3 sono posizionati in prossimità della seconda parete di estremità della camera 2.3, ed i quarti condotti 6.4 sono posizionati nella zona mediana della prima camera di preriscaldamento 2. La seconda camera di preriscaldamento 3 à ̈ collegata con la prima camera di combustione 1 tramite quinti condotti 6.5 ed à ̈ collegata alla seconda camera di combustione 9 tramite ulteriori quinti condotti 6.5. I quinti condotti 6.5 sono posizionati in prossimità della seconda parete di estremità della camera 3.3. La seconda camera di preriscaldamento 3 à ̈ dotata di alcune terze aperture 3.5 posizionate nella seconda parete di estremità della camera 3.3, ciascuna terza apertura 3.5 à ̈ munita di un sesto condotto 6.6 che collega la seconda camera di preriscaldamento 3 al secondo vano 5.4. La terza camera di preriscaldamento 10 à ̈ collegata con la seconda camera di preriscaldamento 3 tramite alcuni noni condotti 6.9 posizionati in prossimità della prima estremità delle camere 3, 10. La terza camera di preriscaldamento 10 presenta alcune seconde aperture 3.4, realizzate nella seconda parete di estremità della camera 10.3, ciascuna seconda apertura 3.4 à ̈ munita di un secondo condotto 6.2 che attraversa la seconda parete di estremità del dispositivo 5.2. Ciascun secondo condotto 6.2 collega la terza camera di preriscaldamento 10 con i ventilatori di mandata deH’aria esterna.

In questa seconda forma di esecuzione il combustibile gassificato entra nella prima camera di preriscaldamento 2 attraverso i primi condotti 6.1 sospinto da un ventilatore esterno al dispositivo. Il combustibile gassificato entra nella prima e seconda camera di combustione 1, 9 tramite i terzi ed i quarti condotti 6.3, 6.4. Nella prima camera di preriscaldamento 2 il combustibile gassificato si surriscalda a contatto con la prima parete perimetrale 1.1, condivisa con la prima camera di combustione 1, e con la seconda parete perimetrale 2.1 condivisa con la seconda camera di combustione 9. L’aria entra dall’ esterno nella terza camera di preriscaldamento 10 attraverso i secondi condotti 6.2 sospinta da un’altro ventilatore esterno e si riscalda a contatto con la quarta parete 4.1 condivisa con la camera di scarico 4. L’aria riscaldata passa dalla terza camera di preriscaldamento 10 alla seconda camera di preriscaldamento 3 attraverso il nono condotto 6.9. Nella seconda camera di preriscaldamento 3 l’aria viene ulteriormente surriscaldata a contatto con la quinta parete 9.1 condivisa con la seconda camera di combustione 9 e con la terza parete 3.1 condivisa con la camera di scarico 4. L’aria surriscaldata dalla seconda camera di preriscaldamento 3 entra nella prima e nella seconda camera di combustione 1 , 9 tramite i quinti condotti 6.5. All’intemo delle camere di combustione 1, 9, nella zona in prossimità dei terzi e dei quinti condotti 6.3, 6.5, inizia la prima combustione in eccesso d’aria, mentre nella zona in prossimità dei quarti condotti 6.4 inizia la seconda combustione, in carenza d’aria. I fumi della combustione generati nella prima e seconda camera di combustione 1, 9 attraversano successivamente il primo vano 5.3 per entrare nella camera di scarico 4. Successivamente i fumi della combustione entrano nel secondo vano 5.4 dove si miscelano con la parte rimanente dell’aria surriscaldata della seconda camera di preriscaldamento 3 in ingresso dai sesti condotti 6.6 e con l’aria non riscaldata proveniente dai settimi condotti 6.7. Questa miscela viene convogliata nella camera di post-combustione 8 dove avviene la terza combustione.

Il dispositivo, così concepito, à ̈ suscettibile di ulteriori numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo. Inoltre tutti i particolari sono sostituibili con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1) - Dispositivo di combustione del combustibile gassificato da combustibili solidi utilizzante combustibile gassificato prodotto da una camera di gassificazione esterna al dispositivo; il combustibile gassificato à ̈ sospinto entro il dispositivo da un ventilatore esterno e l’aria à ̈ sospinta all’interno del dispositivo da un altro ventilatore esterno; detto dispositivo include una sonda termometrica elettronica, una fotocellula di rilevamento della luminosità della fiamma nell’ultima fase di combustione ed un dispositivo di accensione per innescare la prima accensione all’interno della camera di combustione (1, 9); detto dispositivo di combustione à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una camera di combustione (1, 9) del combustibile gassificato, almeno due camere di preriscaldamento (2, 3, 10), almeno una camera di scarico (4) dei fumi provenienti dalla camera di combustione (1, 9), ed almeno una camera di post-combustione (8); almeno una camera di combustione (1, 9) à ̈ contigua ad almeno una camera di preriscaldamento (2, 3) con la quale condivide una parete perimetrale; almeno una camera di preriscaldamento (3, 10) à ̈ contigua ad almeno una camera di scarico (4) con la quale condivide una parete perimetrale; almeno una camera di preriscaldamento (2) à ̈ attraversata dal combustibile gassificato ed almeno un’altra camera di preriscaldamento (3, 10) à ̈ attraversata dall’aria; il dispositivo di combustione à ̈ delimitato da una prima parete di estremità del dispositivo (5.1) ad una prima estremità del dispositivo, da una seconda parete di estremità del dispositivo (5.2) ad una seconda estremità del dispositivo e da una o più pareti perimetrali (4.1, 10.1) situate fra la prima e la seconda parete di estremità del dispositivo (5.1, 5.2); detto dispositivo di combustione comprende le camere di combustione (1, 9), le camere di preriscaldamento (2, 3, 10) le camere di scarico (4) e la camera di postcombustione (8); ciascuna camera di preriscaldamento (2, 3, 10) à ̈ delimitata da una prima parete di estremità della camera (2.2, 3.2, 10.2) in prossimità della prima estremità del dispositivo, da una seconda parete di estremità della camera (2.3, 3.3, 10.3) in prossimità della seconda estremità del dispositivo e da una o più pareti perimetrali (1.1, 2.1, 3.1, 4.1, 9.1, 10.1) situate fra la prima e la seconda parete di estremità della camera (2.2, 3.2, 10.2, 2.3, 3.3, 10.3); la prima parete di estremità della camera (2.2, 3.2, 10.2) di ciascuna camera di preriscaldamento (2, 3, 10) à ̈ discosta dalla prima parete di estremità del dispositivo (5.1) formando un primo vano (5.3); in prossimità della seconda estremità del dispositivo ciascuna camera di combustione (1, 9) e ciascuna camera di preriscaldamento (2, 3, 10) à ̈ chiusa da una seconda parete di estremità della camera (1.2, 9.2, 2.3, 3.3, 10.3); la seconda parete di estremità della camera (2.3, 3.3, 10.3, 1.2, 9.2) di ciascuna camera di preriscaldamento (2, 3, 9) e di ciascuna camera di combustione (1, 9) à ̈ discosta dalla seconda parete di estremità del dispositivo (5.2) formando un secondo vano (5.4); ciascuna camera di combustione (1, 9) à ̈ delimitata da una o più pareti perimetrali (1.1, 2.1, 9.1) ed à ̈ aperta alla prima estremità; ciascuna camera di scarico (4) à ̈ delimitata da una o più pareti perimetrali (3.1, 4.1) ed à ̈ aperta sia alla prima che alla seconda estremità; il primo vano (5.3) collega la prima estremità aperta di ciascuna camera di combustione (1, 9) con la prima estremità aperta di ciascuna camera di scarico (4); almeno una camera di preriscaldamento (2) attraversata dal combustibile gassificato, ha alcune prime aperture (2.4) realizzate in prossimità di una estremità della camera di preriscaldamento (2) stessa; ciascuna prima apertura (2.4) à ̈ munita di un primo condotto (6.1) che attraversa una parete del dispositivo; i primi condotti (6.1) collegano la camera di preriscaldamento (2) attraversata dal combustibile gassificato alla camera di gassificazione esterna; almeno una camera di preriscaldamento (2) attraversata dal combustibile gassificato, à ̈ collegata ad almeno una camera di combustione (1, 9) tramite terzi condotti (6.3) posizionati in prossimità della seconda estremità della camera di combustione (1); attraverso i terzi condotti (6.3) la maggior parte del combustibile gassificato entra in una zona di ciascuna camera di combustione (1, 9) dove inizia la prima combustione, con eccesso d’aria; ciascuna camera di preriscaldamento (2) attraversata dal combustibile gassificato e collegata tramite i terzi condotti (6.3) ad almeno una camera di combustione (1, 9), à ̈ inoltre collegata alla stessa camera di combustione (1, 9) tramite altri quarti condotti (6.4), i quarti condotti (6.4) sono posizionati in prossimità della zona mediana della camera di combustione (1, 9); attraverso i quarti condotti (6.4), la parte rimanente del combustibile gassificato entra nella zona di ciascuna camera di combustione (1, 9), dove inizia la seconda combustione in carenza d’aria; detti quarti condotti (6.4) hanno sezione inferiore rispetto alla sezione dei terzi condotti (6.3); almeno una camera di preriscaldamento (3, 10) attraversata dall’aria, presenta alcune seconde aperture (3.4) realizzate in prossimità di una estremità della camera di preriscaldamento (3, 10) stessa; ciascuna seconda apertura (3.4) à ̈ munita di un secondo condotto (6.2) che attraversa una parete del dispositivo (5.1, 5.2); i secondi condotti (6.2) collegano la camera di preriscaldamento (3) attraversata dall’aria, con il ventilatore esterno; almeno una camera di preriscaldamento (3) attraversata dall’aria à ̈ collegata ad almeno una camera di combustione (1, 9) tramite alcuni quinti condotti (6.5) posizionati in prossimità della seconda estremità della camera di combustione (1); attraverso i quinti condotti (6.5) una parte dell’ aria entra in una zona di ciascuna camera di combustione (1, 9) dove inizia la prima combustione con eccesso d’aria; ciascuna camera di preriscaldamento (3) attraversata dall’aria e collegata ad almeno una camera di combustione (1, 9), à ̈ dotata di alcune terze aperture (3.5) realizzate in prossimità della seconda estremità della camera di preriscaldamento (3); ciascuna terza apertura (3.5) à ̈ munita di un sesto condotto (6.6) che collega la camera di preriscaldamento (3) al secondo vano (5.4); la parte rimanente dell’aria surriscaldata della camera di preriscaldamento (3) entra nel secondo vano (5.4) attraverso i sesti condotti (6.6); ciascun sesto condotto (6.6) à ̈ munito di una prima valvola di regolazione (7.1) della portata; nella seconda parete di estremità del dispositivo (5.2) sono realizzate alcune quarte aperture (5.5), ciascuna quarta apertura (5.5) à ̈ dotata di un settimo condotto (6.7) che collega il secondo vano (5.4) con il ventilatore esterno; ciascun settimo condotto (6.7) à ̈ munito di una seconda valvola di regolazione (7.2) della portata; esternamente alla seconda parete di estremità del dispositivo (5.2) à ̈ posizionata una camera di post-combustione (8) delimitata da una parete di estremità della camera di postcombustione (8.1), dalla contrapposta seconda parete di estremità del dispositivo (5.2) e da una o più pareti perimetrali della camera di post-combustione (8.2) fra la parete di estremità della camera di post-combustione (8.1) e la seconda parete di estremità del dispositivo (5.2); la camera di post-combustione (8) à ̈ collegata con il secondo vano (5.4) tramite una quinta apertura (8.3) realizzata nella seconda parete di estremità del dispositivo (5.2); nel secondo vano (5.4) entrano i fumi della combustione di ciascuna camera di scarico (4) e l’aria dai sesti e settimi condotti (6.6, 6.7); un ottavo condotto (6.8) che attraversa la parete di estremità della camera di post-combustione (8.
2. 2) à ̈ collegato con l’esterno del dispositivo per lo scarico dei fumi; la sonda termometrica elettronica posizionata nell’ottavo condotto (6.8) à ̈ collegata elettricamente ai motori delle prime e seconde valvole di regolazione (7.1, 7.2) della portata; la fotocellula di rilevamento della luminosità della fiamma à ̈ posizionata nella camera di postcombustione (8) ed à ̈ collegata elettricamente con i ventilatori dell’aria di ingresso nel dispositivo. 2 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una camera di preriscaldamento (2, 3) à ̈ contigua ad almeno una camera di preriscaldamento (3, 2) condividendo una parete perimetrale. 3 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una camera di preriscaldamento (2) attraversata dal combustibile gassificato e collegata ad almeno una camera di combustione (1, 9) ha le prime aperture (2.4) posizionate in prossimità della prima estremità della camera di preriscaldamento (2) stessa. 4 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che una camera di preriscaldamento (3) attraversata dall’aria e collegata ad almeno una camera di combustione (1, 9) ha le seconde aperture (3.4) posizionate in prossimità della prima estremità della camera di preriscaldamento (3) stessa. 5 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che due camere di preriscaldamento (3, 10) sono collegate fra loro tramite noni condotti (6.9); detti noni condotti (6.9) sono posizionati in prossimità di una estremità delle camere di preriscaldamento (3, 10). 6 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 5, in cui due camere di preriscaldamento (3, 10) attraversate dall’aria sono collegate fra di loro, caraterizzato dal fato che i noni condoti (6.9) sono posizionati in prossimità della prima estremità delle camere (3, 10); una di dete camere di preriscaldamento (3) attraversata daH’aria à ̈ collegata con almeno una camera di combustione (1, 9), mentre l’altra camera di preriscaldamento (10) atraversata dall’aria ha le seconde aperture (3.4) posizionate in prossimità della seconda estremità della camera di preriscaldamento (10). 7 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 5, in cui due camere di preriscaldamento attraversate dal combustibile gassificato sono collegate fra di loro, caratterizzato dal fato che i noni condoti sono posizionati in prossimità della prima estremità delle camere; una di dete camere di preriscaldamento attraversata dal combustibile gassificato à ̈ collegata con almeno una camera di combustione mentre l’altra camera di preriscaldamento atraversata dal combustibile gassificato ha le prime aperture posizionate in prossimità della seconda estremità della camera di preriscaldamento. 8 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fato che una o più camere di preriscaldamento presentano internamente uno o più divisori; ciascun divisorio à ̈ fornito di una o più aperture. 9 - Dispositivo di combustione, secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fato che uno scambiatore di calore atraversato da un fluido di provenienza esterna al dispositivo di combustione à ̈ inserito in almeno una camera di scarico (4)· 10 - Dispositivo di combustione, secondo le rivendicazioni precedenti, il tuto come precedentemente descrito ed illustrato negli allegati disegni.