ITMI20130679A1 - Fast feeder - gruppo e metodo per la generazione e l'immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione - Google Patents

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Massimo Bienati
Maestri Virginio De
Matteo Tritella
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Termokimik Corp Impianti E P Rocedimenti In
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    • B01D53/346Controlling the process
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Description

FAST FEEDER - GRUPPO E METODO PER LA GENERAZIONE E L’IMMISSIONE DI UNA MISCELA GASSOSA CONTROLLATA DI
AMMONIACA IN UN FLUSSO DI FUMI DI COMBUSTIONE
La presente invenzione si riferisce a un gruppo e a un metodo per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione.
In particolare la presente invenzione si inserisce nel contesto dei dispositivi noti nel settore come “feeder” e, come emergerà dalla presente descrizione, per le sue proprietà innovative rispetto alla tecnica nota può essere definita “fast feeder”.
Il campo di applicazione della presente invenzione è quello dei sistemi di denitrificazione, catalitica e non, dei fumi di combustione derivanti da impianti di generazione di energia elettrica mediante caldaie a vapore alimentate a combustibile fossile, turbine a gas, motori alternativi, di termovalorizzazione dei rifiuti, di combustione di biomasse, di “reformer” o caldaie e forni industriali.
In particolare, il processo di denitrificazione consiste nell’eliminazione degli ossidi di azoto mediante l’introduzione di ammoniaca, quale reagente, nel flusso dei fumi di combustione.
Sono oggi noti vari circuiti che, a partire da un serbatoio di una soluzione liquida di ammoniaca, portano tale ammoniaca, in forma liquida o dopo averla trasformata in forma gassosa, sino a una griglia di immissione di erogazione interessata dal flusso di fumi di combustione.
Un primo circuito noto, molto semplice, prevede di prelevare una soluzione liquida di ammoniaca da un serbatoio e di erogarla direttamente allo stato liquido nebulizzato nel flusso dei fumi di combustione.
Tale soluzione ha il grosso limite di poter essere applicata solo a fumi di combustione ad alta temperatura, per esempio dai 200°C in su.
Per rendere l’applicazione flessibile anche a temperature inferiori sono oggi molto utilizzati circuiti che integrano un dispositivo in grado di generare una miscela gassosa di ammoniaca a partire dalla soluzione liquida.
Queste tipologie di circuiti, indipendentemente da come viene generata la miscela gassosa di ammoniaca, prevedono l’addizione nella miscela di aria prelevata dall’esterno per mezzo di apposite ventole.
In taluni casi la miscela gassosa di ammoniaca è generata proprio per riscaldamento della soluzione liquida da parte dell’aria, in altri casi l’addizione di aria avviene già a miscela gassosa di ammoniaca formata.
In tal ultimo caso la generazione della miscela gassosa di ammoniaca avviene per mezzo di un circuito di riscaldamento alimentato a vapore o scaldato da una combustione, o scaldato da resistenza elettrica.
In generale, quindi, la tecnica nota relativa all’ alimentazione di una miscela gassosa di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione prevede sempre l’addizione di aria prelevata dall’esterno tramite ventole.
A partire da tale tecnica nota, lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione che sia alternativo ai circuiti omologhi noti e particolarmente efficiente.
In generale, la presente invenzione raggiunge i suddetti scopi eliminando l’introduzione di aria nel circuito e prevedendo l’introduzione controllata nel circuito di vapore o acqua.
Il parametro di controllo scelto è la pressione o la portata presente all’interno del circuito che comanda una valvola connessa al condotto di introduzione di vapore o acqua.
A seconda dei casi, tale introduzione di vapore o acqua può avvenire a monte, a valle e all’interno del dispositivo di trasformazione della soluzione liquida nella miscela gassosa di ammoniaca.
Vantaggio principale della presente invenzione è quello di poter mantenere ottimale e controllata la pressione o portata della miscela gassosa di ammoniaca in erogazione in tutte le condizioni operative dell’impianto.
Secondo una soluzione particolarmente efficiente il vapore o acqua viene prelevato da un circuito di riscaldamento a vapore già presente nell’impianto e utilizzato nel dispositivo di trasformazione della miscela liquida nella soluzione gassosa di ammoniaca. Come emergerà dalla descrizione, un gruppo secondo la presente invenzione apporta almeno i seguenti vantaggi:
- elimina l’aria di diluizione nel circuito abbassando il rischio di esplosioni;
- si riducono le dimensioni delle tubazioni e degli ugelli e/o fori di iniezione presenti nella griglia; e
- si eliminano i consumi elettrici relativi ai ventilatori di pescaggio d’aria.
Le caratteristiche di un gruppo per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione secondo la presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita alle figure 1-4 schematiche allegate nelle quali vengono mostrati quattro esempi applicativi dell’invenzione.
Con riferimento alle figure, vengono quindi mostrati con 10 quattro esempi di gruppi per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione secondo la presente invenzione.
Tali gruppi 10 comprendono, in modo noto, un circuito di alimentazione 13, 12, 15 che si sviluppa a partire da un serbatoio 11 di una soluzione liquida di ammoniaca o urea sino a una griglia 14 di erogazione della miscela gassosa controllata di ammoniaca nel flusso F dei fumi di combustione all’interno di un condotto 25.
Il circuito di alimentazione 13, 12, 15 comprende:
- un dispositivo 12 di trasformazione della soluzione liquida di ammoniaca o urea in una miscela gassosa di ammoniaca;
- un condotto di trasferimento 13 della soluzione liquida di ammoniaca o urea dal serbatoio 11 al dispositivo 12 di trasformazione; e
- un condotto di erogazione 15 della miscela gassosa di ammoniaca dal dispositivo 12 di trasformazione alla griglia 14.
Secondo un primo aspetto dell’invenzione, il gruppo 10 comprende inoltre:
- un condotto 16 di introduzione di vapore o acqua nel circuito di alimentazione 13, 12, 15;
- un sensore di portata o pressione 17 associato al circuito di alimentazione 13, 12, 15;
- una valvola di regolazione 18 associata al condotto 16; e
- un’unità di controllo e comando 20 della valvola di regolazione 18 in funzione del segnale misurato dal sensore di portata o pressione 17.
Nelle figure 1-3 il vapore o acqua è prelevato da una sorgente generica 24, mentre nella figura 4 il vapore o acqua è prelevato da un circuito di riscaldamento 21, 22, 23 utilizzato nel dispositivo 12 di trasformazione della soluzione liquida di ammoniaca o urea nella miscela gassosa di ammoniaca.
A seconda delle esigenze, il condotto 16 di introduzione di vapore o acqua può intercettare il circuito di alimentazione 13, 12, 15 in uno dei seguenti modi:
- nel condotto di trasferimento 13 della soluzione liquida di ammoniaca o urea dal serbatoio 11 al dispositivo 12 di trasformazione, figura 1;
- nel condotto di erogazione 15 della miscela gassosa di ammoniaca dal dispositivo 12 di trasformazione alla griglia 14, figura 2;
- in corrispondenza del dispositivo 12 di trasformazione della soluzione liquida di ammoniaca o urea nella miscela gassosa di ammoniaca.
Naturalmente, nel caso in cui l’introduzione avvenga a monte del dispositivo 12 di trasformazione si provvederà a introdurre acqua nella soluzione liquida di ammoniaca o urea, mentre nel caso in cui l’introduzione avvenga a valle del dispositivo 12 di trasformazione si provvederà a introdurre vapore nella miscela gassosa di ammoniaca.
Anche la misurazione della pressione e della portata nel circuito di alimentazione 13, 12, 15 può essere fatta a monte o a valle del dispositivo 12 di trasformazione.
Risulta del tutto immediato il funzionamento di un gruppo per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione secondo la presente invenzione.
In generale, il metodo comprende la fase di alimentare una soluzione liquida di ammoniaca o urea in un circuito di alimentazione 13, 12, 15 del tipo provvisto di un dispositivo 12 di trasformazione della soluzione liquida di ammoniaca o urea in una miscela gassosa di ammoniaca.
Secondo l’invenzione si provvede a introdurre vapore o acqua nel circuito di alimentazione 13, 12, 15 in cui la fase di introdurre vapore o acqua comprende le fasi di:
- misurare portata o pressione nel circuito di alimentazione 13, 12, 15, e
- comandare la quantità di vapore o acqua alimentata in funzione del segnale misurato di portata o pressione. Si è così visto che un gruppo per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione secondo la presente invenzione realizza gli scopi in precedenza evidenziati.
Il gruppo per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso di fumi di combustione così concepito secondo la presente invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, i materiali utilizzati, nonché le loro dimensioni, potranno essere di qualsiasi tipo a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Gruppo (10) per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca o urea in un flusso (F) di fumi di combustione, detto gruppo (10) comprendendo un circuito di alimentazione (13, 12, 15) che si sviluppa a partire da un serbatoio (11) di una soluzione liquida di ammoniaca sino a una griglia (14) di erogazione di detta miscela gassosa controllata di ammoniaca in detto flusso (F), detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) comprendendo un dispositivo (12) di trasformazione di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea in una miscela gassosa di ammoniaca, un condotto di trasferimento (13) di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea da detto serbatoio (11) a detto dispositivo (12) di trasformazione e un condotto di erogazione (15) di detta miscela gassosa di ammoniaca da detto dispositivo (12) di trasformazione a detta griglia (14), caratterizzato dal fatto che detto gruppo (10) comprende inoltre un condotto (16) di introduzione di vapore o acqua in detto circuito di alimentazione (13, 12, 15), un sensore di portata o pressione (17) associato a detto circuito di alimentazione (13, 12, 15), una valvola di regolazione (18) associata a detto condotto (16) e un’unità di controllo e comando (20) di detta valvola di regolazione (18) in funzione del segnale misurato da detto sensore di portata o pressione (17).
  2. 2) Gruppo (10) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto condotto (16) di introduzione di vapore o acqua intercetta detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) in detto condotto di trasferimento (13) di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea da detto serbatoio (11) a detto dispositivo (12) di trasformazione.
  3. 3) Gruppo (10) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto condotto (16) di introduzione di vapore o acqua intercetta detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) in detto condotto di erogazione (15) di detta miscela gassosa di ammoniaca da detto dispositivo (12) di trasformazione a detta griglia (14).
  4. 4) Gruppo (10) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto condotto (16) di introduzione di vapore o acqua intercetta detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) in corrispondenza di detto dispositivo (12) di trasformazione di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea in una miscela gassosa di ammoniaca.
  5. 5) Gruppo (10) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detto condotto (16) di introduzione di vapore o acqua preleva detto vapore o acqua da un circuito di riscaldamento (21, 22, 23) utilizzato in detto dispositivo (12) di trasformazione di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea in una miscela gassosa di ammoniaca.
  6. 6) Metodo per la generazione e l’immissione di una miscela gassosa controllata di ammoniaca in un flusso (F) di fumi di combustione da un serbatoio (11) di una soluzione liquida di ammoniaca o urea sino a una griglia (14) di erogazione di detta miscela gassosa controllata di ammoniaca in detto flusso (F), detto metodo comprendendo la fase di alimentare detta soluzione liquida di ammoniaca o urea in un circuito di alimentazione (13, 12, 15) comprendente un condotto di trasferimento (13) di detta soluzione liquida di ammoniaca da detto serbatoio (11) a detto dispositivo (12) di trasformazione, detto dispositivo (12) di trasformazione di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea in una miscela gassosa di ammoniaca e un condotto di erogazione (15) di detta miscela gassosa di ammoniaca da detto dispositivo (12) di trasformazione a detta griglia (14); caratterizzato dal fatto che detto metodo comprende le fasi di: - introdurre vapore o acqua in detto circuito di alimentazione (13, 12, 15); in cui detta fase di introdurre vapore o acqua in detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) comprende le fasi di: - misurare portata o pressione in detto circuito di alimentazione (13, 12, 15); e - comandare la quantità di vapore o acqua alimentata in funzione del segnale misurato di portata o pressione.
  7. 7) Metodo secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che detta fase di introdurre vapore o acqua in detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) comprende la fase di introdurre vapore o acqua in detto condotto di trasferimento (13) di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea da detto serbatoio (11) a detto dispositivo (12).
  8. 8) Metodo secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che detta fase di introdurre vapore o acqua in detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) comprende la fase di introdurre vapore o acqua in detto un condotto di erogazione (15) di detta miscela gassosa di ammoniaca da detto dispositivo (12) di trasformazione a detta griglia (14).
  9. 9) Metodo secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che detta fase di introdurre vapore o acqua in detto circuito di alimentazione (13, 12, 15) comprende la fase di introdurre vapore o acqua in detto dispositivo (12) di trasformazione.
  10. 10) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6-9 caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di prelevare detto vapore o acqua da un circuito di riscaldamento (21, 22, 23) utilizzato in detto dispositivo (12) di trasformazione di detta soluzione liquida di ammoniaca o urea in una miscela gassosa di ammoniaca.
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