ITMI20110050A1 - IMPROVED PROCEDURE AND PLANT FOR ENERGY RECOVERY FROM WASTE WATER FROM WASHING MACHINERY - Google Patents
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Description
Procedimento ed impianto di tipo migliorato per il recupero energetico dalle acque di scarico provenienti Improved type of process and plant for energy recovery from waste water
da macchinari di lavaggio from washing machines
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione concerne un procedimento per il recupero energetico dalle acque di scarico provenienti dai macchinari di lavaggio. L’invenzione si estende anche aN’impianto utilizzato per realizzare questo procedimento. The present invention relates to a process for recovering energy from waste water from washing machines. The invention also extends to the plant used to carry out this procedure.
Il campo dell'invenzione è quello dei sistemi utilizzati per il recupero di calore dalle acque di scarico delle macchine di lavaggio, in particolare dalle macchine del tipo lava-centrifughe e lava-continua. The field of the invention is that of the systems used for the recovery of heat from the waste water of the washing machines, in particular from the machines of the centrifuge-washer and continuous-washer type.
In questo tipo di macchine si rende necessario sia operare il recupero del calore contenuto nelle acque sporche di scarico, così da poterlo riutilizzare per il preriscaldamento dell’acqua fredda pulita di lavaggio, sia evitare che il percorso dell’acqua sia ostruito dalle scorie (filacci di tessuto, residui di detersivo, eco...). In this type of machines it is necessary both to recover the heat contained in the dirty waste water, so as to be able to reuse it for preheating the clean cold washing water, and to avoid that the water path is blocked by slag (lint of fabric, detergent residues, eco ...).
Attualmente gli impianti utilizzati a questo scopo comprendono dei dischi di scambio termico, mossi in rotazione sul pelo libero delle acque calde e sporche di scarico della lavatrice, così da asportare le scorie e da eseguire lo scambio termico. Le citate attrezzature note hanno tuttavia lo svantaggio di essere considerevolmente complesse per la loro progettazione ed installazione, e di richiedere degli interventi manuali per il prelievo delle scorie separate dall’acqua di lavaggio. Currently, the systems used for this purpose include heat exchange disks, which are moved in rotation on the free surface of the hot and dirty water discharged from the washing machine, so as to remove the slag and perform the heat exchange. The aforementioned known equipment, however, has the disadvantage of being considerably complex for their design and installation, and of requiring manual interventions for the removal of the waste separated from the washing water.
Sono inoltre noti degli impianti in cui lo scambio termico è realizzato per convogliamento dell’acqua calda e sporca, proveniente dalle lavatrici, all'interno di un fascio tubiero. In questo tipo di attrezzature si manifesta tuttavia il frequente intasamento dei tubi, dovuto alla presenza di scorie nell’acqua sporca scaricata dalla lavatrice. There are also known systems in which the heat exchange is carried out by conveying hot and dirty water, coming from the washing machines, inside a tube bundle. However, in this type of equipment there is frequent clogging of the pipes, due to the presence of waste in the dirty water discharged from the washing machine.
Costituisce lo scopo principale della presente invenzione quello di fornire un nuovo procedimento ed il relativo impianto per il recupero energetico delle acque di scarico da macchinari di lavaggio i quali, rispetto ai noti procedimenti ed impianti, non richiedano interventi manuali per la raccolta delle scorie e che siano in grado sostanzialmente di eliminare le ostruzioni sul circuito idraulico dovute alla formazione di depositi e sedimenti capaci di otturarlo. The main purpose of the present invention is to provide a new process and the relative plant for the energy recovery of waste water from washing machines which, compared to known processes and plants, do not require manual interventions for the collection of waste and which are able to substantially eliminate the obstructions on the hydraulic circuit due to the formation of deposits and sediments capable of clogging it.
Questi ed altri scopi sono raggiunti con il procedimento e con rimpianto dalle rivendicazioni rispettivamente 1 e 9. Dei preferiti modi di realizzare l’invenzione risultano dalle restanti rivendicazioni. These and other purposes are achieved with the process and with regret from claims 1 and 9 respectively. Preferred ways of carrying out the invention result from the remaining claims.
In rapporto alla tecnica nota degli scambiatori a dischi rotanti rimpianto dell’invenzione offre il vantaggio di essere più semplice, economico ed affidabile, superando peraltro la tradizionale necessità degli interventi manuali per la raccolta delle scorie. In relation to the known art of rotating disc exchangers regretted the invention, it offers the advantage of being simpler, cheaper and more reliable, overcoming the traditional need for manual interventions for the collection of waste.
Con riferimento ai medesimi scambiatori a dischi rotanti l'impianto dell’invenzione offre inoltre il vantaggio di permettere il controllo sulla portata dell’acqua di scarico in circolo nello scambiatore, gestendola in funzione delle esigenze di esercizio (temperatura o altro) delle macchine lavatrici. With reference to the same rotating disc exchangers, the system of the invention also offers the advantage of allowing control over the flow of waste water circulating in the exchanger, managing it according to the operating needs (temperature or other) of the washing machines.
A confronto con i noti impianti di recupero termico a fascio tubiero, l’invenzione offre il vantaggio di eliminare sostanzialmente i fenomeni di deposito delle scorie e dei sedimenti, assicurando la continuità e la regolarità nel funzionamento complessivo dell’impianto di lavaggio. Compared with the known tube bundle heat recovery systems, the invention offers the advantage of substantially eliminating the phenomena of slag and sediment deposit, ensuring continuity and regularity in the overall operation of the washing system.
Questi ed altri scopi, vantaggi e caratteristiche risultano dalla descrizione che segue di un preferito modo di realizzare l'impianto dell’invenzione illustrato, a titolo di esempio non limitativo, nelle figure delle allegate tavole di disegni. In esse: These and other purposes, advantages and characteristics result from the following description of a preferred way of realizing the plant of the invention illustrated, by way of non-limiting example, in the figures of the attached drawings. In them:
la figura 1 illustra in vista schematica e in sezione l'impianto dell’invenzione; Figure 1 shows a schematic and sectional view of the plant of the invention;
la figura 2 illustra l'insieme dello scambiatore utilizzato sull’impianto di figura 1 ; Figure 2 illustrates the whole of the exchanger used on the plant in Figure 1;
- la figura 3 illustra lo scambiatore di figura 2, scomposto nelle sue singole unità; Figure 3 illustrates the exchanger of Figure 2, broken down into its individual units;
la figura 4 illustra in sezione longitudinale una delle unità dello scambiatore delle figure precedenti; Figure 4 is a longitudinal section view of one of the units of the exchanger of the previous figures;
la figura 5 illustra in sezione V-V lo scambiatore di figura 2; Figure 5 is a cross-sectional view of the exchanger of Figure 2;
la figura 6 illustra in sezione VI-VI l’unità di scambiatore di figura 4; la figura 7 illustra lo schema del circuito dell’acqua calda sporca, in controcorrente con quella fredda pulita nello scambiatore delle figure precedenti; figure 6 illustrates in section VI-VI the exchanger unit of figure 4; Figure 7 illustrates the scheme of the dirty hot water circuit, in countercurrent with the clean cold water in the exchanger of the previous figures;
la figura 7a, 7b, 7c illustrano il particolare dello scambiatore di figura 2 in vista da A, con indicazione dei circuiti rispettivamente di scambio termico con le acque sporche di lavaggio, di risciacquo della superficie interna del mantello delle singole unità di scambiatore, e di lavaggio della superficie esterna del fascio tubiero della medesima unità; figure 7a, 7b, 7c illustrate the detail of the exchanger of figure 2 in view from A, with indication of the circuits of heat exchange respectively with the dirty washing water, rinsing of the internal surface of the shell of the individual exchanger units, and of washing the external surface of the tube bundle of the same unit;
la figura 8 illustra lo scambiatore di figura 2 in vista da B; e la figura 9 illustra il particolare del sistema di pulizia delle unità dello scambiatore di figura 2. Figure 8 illustrates the exchanger of Figure 2 in view from B; and figure 9 illustrates the detail of the cleaning system of the exchanger units of figure 2.
L’impianto dell’invenzione è indicato complessivamente con 1 in figura 1 ed è destinato al recupero del calore dall’acqua calda e sporca 11 scaricata da una macchina di lavaggio 2, per esempio del tipo lavacontinua. The plant of the invention is indicated as a whole with 1 in figure 1 and is intended for the recovery of heat from hot and dirty water 11 discharged from a washing machine 2, for example of the continuous washing type.
L’acqua 11 , raccolta all’interno di una vasca 3, è prelevata da una pompa 4 e di qui convogliata, per mezzo di un condotto 5, all’interno di uno scambiatore 6, in cui essa è posta in controcorrente con un flusso di acqua fredda e pulita alimentata da un corrispondente condotto di ingresso 7. Dopo scambio termico l’acqua pulita 8, riscaldata all’interno dello scambiatore 6, è inviata nella macchina di lavaggio 2. Dal canto suo la corrente 9 di acqua sporca raffreddata, in uscita dallo scambiatore 6, è raccolta in una vasca 10 e di qui convogliata al depuratore (non illustrato). The water 11, collected inside a tank 3, is taken by a pump 4 and from there conveyed, by means of a duct 5, inside an exchanger 6, in which it is placed in countercurrent with a flow of cold and clean water fed by a corresponding inlet duct 7. After heat exchange, the clean water 8, heated inside the exchanger 6, is sent to the washing machine 2. For its part, the stream 9 of cooled dirty water, at the outlet from the exchanger 6, it is collected in a tank 10 and from there conveyed to the purifier (not shown).
Lo scambiatore 6 illustrato in figura 1 è composto da quattro unità di scambio, rispettivamente 12 a 15, meglio rappresentate nelle figure 2 a 5. Ciascuna unità è composta da un mantello 16, all’interno del quale è collocato un corrispondente fascio tubiero 17 a sua volta recante, in posizione assiale centrale, una lancia forata 18 di lavaggio. Le medesime unità sono inoltre equipaggiate ciascuna con un condotto 19 di ingresso per l’acqua di risciacquo (figura 6). Il percorso dell’acqua calda e sporca 11 , proveniente dalla macchina di lavaggio 2 e convogliata all’interno dello scambiatore 6, si realizza in cascata tra le unità 12 e 15 che lo compongono, come illustrato a tratteggio in figura 3. The exchanger 6 illustrated in figure 1 is composed of four exchange units, respectively 12 to 15, better represented in figures 2 to 5. Each unit is composed of a shell 16, inside which a corresponding tube bundle 17 is placed. in its turn bearing, in a central axial position, a perforated washing lance 18. The same units are also each equipped with an inlet duct 19 for the rinse water (Figure 6). The path of hot and dirty water 11, coming from the washing machine 2 and conveyed inside the exchanger 6, is carried out in cascade between the units 12 and 15 that compose it, as shown in broken lines in Figure 3.
Lo scambio termico in controcorrente tra l’acqua calda e sporca e l’acqua pulita fredda all'interno di una delle unità 12-15 dello scambiatore 6 è illustrato in figura 4. Da questa risulta l’ingresso 7 dell’acqua fredda pulita, che esce in testa allo scambiatore come mandata 8 di acqua pulita e riscaldata alla macchina 2. L’acqua calda e sporca scaricata dalla medesima macchina 2 ha invece un ingresso superiore 5 e si scarica dalla mandata 9, come acqua sporca e raffreddata alla vasca 10. The counter-current heat exchange between the hot and dirty water and the clean cold water inside one of the units 12-15 of the exchanger 6 is illustrated in figure 4. This results in the inlet 7 of the clean cold water, which comes out at the head of the exchanger as delivery 8 of clean and heated water to the machine 2. The hot and dirty water discharged from the same machine 2 instead has an upper inlet 5 and is discharged from delivery 9, as dirty and cooled water to the tank 10 .
Lo scambio termico che si realizza all’interno delle unità 12 e 14 dello scambiatore 6 dell’invenzione è rappresentato alla figura 7a. In particolare l’acqua calda e sporca che proviene dalla precedente unità 13 entra, dalla connessione 20, all’interno dell’unità 14. Di qui risale, restando all’esterno del fascio tubiero 17, lungo il mantello 16 di questa unità, nella direzione delle frecce F1. Quando giunta all’altezza della connessione 21 , l’acqua calda e sporca entra nella successiva unità 12 (frecce F2,F3), per poi scendere lungo il mantello di questa, sempre restando all’esterno del fascio tubiero 17, per scaricarsi infine dalla mandata 9 di acqua sporca raffreddata (freccia F4 di figure 7 e 7a). Dal canto suo l’acqua fredda e pulita, da riscaldare in controcorrente con l’acqua calda e sporca, entra dall’ingresso 7 nell’unità 12 (freccia F5), risale lungo di essa correndo all’interno del fascio tubiero 17 (freccia F6), giunge al raccordo 22 (a 180°) con l’unità 14 (freccia F7), entra nel fascio tubiero 17 di quest’ultima (freccia F8) ed esce dal raccordo 23 che collega la citata unità 14 alla successiva unità 13. Lo scambio prosegue nelle restanti unità con la stessa tipologia di circuito in controcorrente, come rappresentato nello schema generale di figura 7. The heat exchange that takes place inside the units 12 and 14 of the exchanger 6 of the invention is represented in figure 7a. In particular, the hot and dirty water coming from the previous unit 13 enters, from the connection 20, inside the unit 14. From here it rises, remaining outside the tube bundle 17, along the shell 16 of this unit, into the direction of arrows F1. When it reaches the height of connection 21, the hot and dirty water enters the subsequent unit 12 (arrows F2, F3), and then descends along the shell of this, always remaining outside the tube bundle 17, to finally drain from the delivery 9 of cooled dirty water (arrow F4 in figures 7 and 7a). For its part, the cold and clean water, to be heated in countercurrent with the hot and dirty water, enters from inlet 7 into unit 12 (arrow F5), goes up along it running inside the tube bundle 17 (arrow F6), reaches the fitting 22 (at 180 °) with the unit 14 (arrow F7), enters the tube bundle 17 of the latter (arrow F8) and exits from the fitting 23 which connects the aforementioned unit 14 to the subsequent unit 13 The exchange continues in the remaining units with the same type of countercurrent circuit, as shown in the general diagram of figure 7.
Quello sopra descritto è quindi il circuito relativo allo scambio termico tra l'acqua calda e sporca proveniente dalla macchina di lavaggio 2 e l'acqua fredda e pulita da inviare alla medesima macchina 2, dopo riscaldamento nello scambiatore 6 per scambio termico con la detta acqua calda e sporca. The one described above is therefore the circuit relating to the heat exchange between the hot and dirty water coming from the washing machine 2 and the cold and clean water to be sent to the same machine 2, after heating in the exchanger 6 by heat exchange with the said water hot and dirty.
In particolare il contatto di questa acqua calda e sporca con le pareti dello scambiatore 6 provoca la formazione di depositi e di sedimenti, soprattutto in corrispondenza della superficie interna del mantello 16 delle unità 12- 15 del medesimo scambiatore 6, nonché sulle superfici esterne dei singoli tubi che compongono il fascio tubiera 17 di queste unità. In particular, the contact of this hot and dirty water with the walls of the exchanger 6 causes the formation of deposits and sediments, especially at the internal surface of the shell 16 of the units 12-15 of the same exchanger 6, as well as on the external surfaces of the individual tubes which make up the tube bundle 17 of these units.
Allo scopo di ripulire la superficie interna del mantello 16 delle citate unità dello scambiatore dell’invenzione, è utilizzato il circuito di risciacquo illustrato nelle figure 6 e 7b. Da queste risulta che il mantello 16 di ciascuna unità 12-15 dello scambiatore 6 è provvisto di un condotto 19 per l’ingresso dell’acqua di risciacquo, collocato in testa alle citate unità ed in posizione tangenziale rispetto al medesimo mantello 16. In particolare l’acqua del ciclo di risciacquo, dopo apertura delle valvole 26 di svuotamento delle unità 12-15, entra nel condotto di risciacquo 24, a sua volta controllato da una elettrovalvola 27 (freccia F9 di figura 7b). Di qui l’acqua di risciacquo entra nei citati condotti 19 (uno per ciascuna unità dello scambiatore 6), per uscirne con un percorso ad elica (frecce F10), che corre lungo la parete interna dei mantelli 16 di dette unità, asportandone i depositi e le impurità in genere, fuoriuscendo infine dall’unico scarico 25 (freccia F11 di figura 7b). In order to clean the internal surface of the shell 16 of the aforementioned units of the exchanger of the invention, the rinse circuit illustrated in figures 6 and 7b is used. From these it results that the shell 16 of each unit 12-15 of the exchanger 6 is provided with a duct 19 for the inlet of the rinsing water, located at the head of the aforementioned units and in a tangential position with respect to the same shell 16. In particular the water from the rinse cycle, after opening the valves 26 for emptying the units 12-15, enters the rinse duct 24, in turn controlled by a solenoid valve 27 (arrow F9 in Figure 7b). From here the rinsing water enters the aforementioned ducts 19 (one for each unit of the exchanger 6), to exit with a helix path (arrows F10), which runs along the inner wall of the shells 16 of said units, removing the deposits. and impurities in general, finally emerging from the single drain 25 (arrow F11 in figure 7b).
Tutto il ciclo di risciacquo, della durata normalmente di 7 secondi, avviene contemporaneamente allo scambio termico descritto con riferimento alla precedente figura 7a, osservato tuttavia che, a motivo dell’apertura delle citate valvole 26, parte dell’acqua calda e sporca proveniente dalla macchina 2 sarà scaricata dall’uscita 25 assieme all’acqua di risciacquo. The entire rinsing cycle, which normally lasts 7 seconds, takes place simultaneously with the heat exchange described with reference to the previous figure 7a, however observed that, due to the opening of the aforementioned valves 26, part of the hot and dirty water coming from the machine 2 will be discharged from outlet 25 together with the rinse water.
Allo scopo di ripulire la superficie esterna degli elementi che compongono il fascio tubiera 17, in caso di eventuali depositi di scorie residue ai precedenti trattamenti di risciacquo, è utilizzato il ciclo di lavaggio rappresentato in figura 7c. In questo ciclo l’acqua di lavaggio entra dai rispettivi condotti 28, collocati in testa a ciascuna unità 12-15 dello scambiatore 6, controllati da una corrispondente elettrovalvola 29. L’acqua di lavaggio entra dunque nelle unità 12-15 percorrendo l'interno delle rispettive lance 18 (frecce F12 di figura 7c), fuoriuscendo radialmente ed in modo uniforme dai fori calibrati 30 di queste (frecce F14), con dei getti che vanno a colpire la superficie esterna degli elementi del fascio tubiero 17, trasferendo sul mantello 16 gli eventuali depositi, successivamente asportati con il ciclo di risciacquo illustrato in fig. 7b. L’acqua di lavaggio, spruzzata attraverso i citati fori 30 delle lance 18, è quindi scaricata dall’unità 25 dello scambiatore 6 (freccia F13 di figura 7c), previa apertura delle valvole 26. In order to clean the external surface of the elements that make up the tube bundle 17, in the event of any residual slag deposits from the previous rinsing treatments, the washing cycle shown in Figure 7c is used. In this cycle, the washing water enters from the respective ducts 28, located at the head of each unit 12-15 of the exchanger 6, controlled by a corresponding solenoid valve 29. The washing water therefore enters the units 12-15 by going inside of the respective lances 18 (arrows F12 in figure 7c), protruding radially and uniformly from the calibrated holes 30 of these (arrows F14), with jets that hit the external surface of the elements of the tube bundle 17, transferring onto the shell 16 any deposits, subsequently removed with the rinse cycle illustrated in fig. 7b. The washing water, sprayed through the aforementioned holes 30 of the lances 18, is then discharged from the unit 25 of the exchanger 6 (arrow F13 in figure 7c), after opening the valves 26.
Il procedimento dell’invenzione, inteso come successione dei descritti cicli di scambio termico, risciacquo e lavaggio, è attivato nel seguente modo, sotto il controllo della centralina 31 di figura 2. Dopo un periodo prestabilito di scambio termico tra acqua calda sporca e acqua fredda pulita, si attiva in automatico il ciclo di risciacquo (7 secondi), mantenendo operativo il descritto scambio termico di figura 7a, senza interruzione dello stesso. Quindi, a fine giornata lavorativa e con orario impostato sulla centralina 31 , si attiva prima il ciclo di lavaggio (figura 7c), seguito immediatamente da un risciacquo (figura 7b), per una durata complessiva di 40 secondi circa. Oltre a comandare le valvole deN'impianto, la citata centralina 31 è anche adatta per gestire la portata delle pompe e per contabilizzare l'energia recuperata dall'impianto dell'invenzione. The process of the invention, intended as a succession of the described heat exchange, rinsing and washing cycles, is activated in the following way, under the control of the control unit 31 of figure 2. After a predetermined period of heat exchange between dirty hot water and cold water clean, the rinsing cycle (7 seconds) is automatically activated, keeping the heat exchange described in figure 7a operational, without interrupting it. Then, at the end of the working day and with the time set on the control unit 31, the washing cycle is activated first (figure 7c), immediately followed by a rinse (figure 7b), for a total duration of approximately 40 seconds. In addition to controlling the valves of the system, the aforementioned control unit 31 is also suitable for managing the flow rate of the pumps and for accounting for the energy recovered from the system of the invention.
II procedimento e l'impianto dell’invenzione, come sopra descritti ed illustrati, potrebbero essere realizzati in un unico stadio e in uno scambiatore provvisto di una sola unità a fascio tubiero, senza per questo uscire dall'ambito di tutela definito nelle rivendicazioni che seguono. The process and the plant of the invention, as described and illustrated above, could be carried out in a single stage and in an exchanger equipped with a single tube bundle unit, without thereby departing from the scope of protection defined in the following claims. .
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