ITMI20131152A1 - Apparato per il recupero del calore con modulo di depurazione fumi. - Google Patents

Apparato per il recupero del calore con modulo di depurazione fumi.

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ITMI20131152A1
ITMI20131152A1 IT001152A ITMI20131152A ITMI20131152A1 IT MI20131152 A1 ITMI20131152 A1 IT MI20131152A1 IT 001152 A IT001152 A IT 001152A IT MI20131152 A ITMI20131152 A IT MI20131152A IT MI20131152 A1 ITMI20131152 A1 IT MI20131152A1
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IT
Italy
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heat recovery
fumes
frame
chamber
inlet
Prior art date
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IT001152A
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English (en)
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Stefano Bandini
Daniele Bettonagli
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Thermo Recovery S R L
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Description

DESCRIZIONE
dell'invenzione industriale avente per titolo:
“Apparato per il recupero del calore con modulo di depurazione fumi”
La presente invenzione concerne un apparato per il recupero del calore con modulo di depurazione fumi.
Più specificamente, l'invenzione riguarda un apparato per il recupero del calore con modulo di depurazione fumi che, installato tra una caldaia e la propria canna fumaria, sia in grado di intercettare i fumi prodotti dalla combustione, recuperando e riutilizzando l’energia termica contenuta in essi.
Le normali caldaie riescono ad utilizzare solo una parte del calore sensibile dei fumi di combustione, inoltre non riescono ad utilizzare il calore latente di vaporizzazione a causa della necessità di evitare la condensazione del calore contenuto nei fumi che dà origine a fenomeni corrosivi. Il vapore acqueo generato dal processo di combustione viene quindi totalmente disperso in atmosfera attraverso il camino.
Le caldaie a condensazione, invece, possono recuperare una parte del calore latente contenuto nei fumi espulsi attraverso il camino. La particolare tecnologia della condensazione consente infatti di raffreddare i fumi fino a farli tornare allo stato di liquido saturo (o in taluni casi a vapore umido), con un recupero di calore utilizzato per preriscaldare l'acqua di ritorno dall'impianto. In questo modo la temperatura dei fumi di uscita mantiene un valore molto basso prossimo al valore della temperatura di ritorno dell'acqua.
È noto dal brevetto MI2012A001766 un apparato condensante per il recupero del calore da una caldaia comprendente uno scambiatore di calore, detto apparato essendo provvisto di un ingresso atto ad accogliere i fumi in uscita dalla caldaia ed un’uscita, collegata ad una canna fumaria. Il flusso dei fumi attraverso Tapparato avviene mediante un percorso verticale, e l’ingresso dell’apparato è provvisto di almeno un rilevatore del flusso dei fumi atto all’invio di un segnale ad una unità di controllo, detta unità di controllo essendo atta al pilotaggio di un dispositivo modulante estrattore dei fumi all’uscita dell’apparato.
In vista dello stato della tecnica, scopo della presente invenzione è quello di realizzare un apparato che permetta di recuperare il calore di vaporizzazione contenuto all’interno dei vapori prodotti dalla combustione nelle caldaie tramite uno scambiatore orizzontale, riducendo allo stesso tempo le emissioni in atmosfera.
In accordo con l’invenzione tale scopo è raggiunto mediante un apparato per il recupero del calore da una caldaia, detto apparato comprendendo un ingresso atto a ricevere i fumi in uscita dalla caldaia, uno scambiatore orizzontale ed un’uscita collegata ad una canna fumaria, detto apparato caratterizzato dal fatto di comprendere un modulo di depurazione fumi con un ingresso connesso a valle dello scambiatore di calore orizzontale ed un’uscita coincidente con l’uscita dell’apparato, detto modulo comprendente un telaio con profilo sostanzialmente a “U” a propria volta comprendente un setto atto a suddividere detto telaio in una prima ed in una seconda camera, dette prima e seconda camera essendo comunicanti per mezzo di un passaggio tra l’estremo inferiore del setto ed un fondo di detto telaio provvisto di scarico.
Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione, illustrata a titolo non limitativo nei disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra una vista in sezione dell’apparato per il recupero del calore secondo la presente invenzione;
la figura 2 mostra una vista assonometrica dell’apparato per il recupero del calore in figura 1 ;
la figura 3 mostra una vista assonometrica di un modulo atto alla depurazione dei fumi;
la figura 4 mostra una vista in sezione di una prima forma di realizzazione del modulo atto alla depurazione dei fumi di figura 3;
la figura 5 mostra una vista in sezione di una seconda forma di realizzazione del modulo atto alla depurazione dei fumi di figura 3;
la figura 6 mostra il collegamento in parallelo di più apparati per il recupero del calore in figura 1.
In Figura 1 è mostrato un apparato per il recupero del calore 1 secondo la presente invenzione. Detto apparato 1 è installato tra una caldaia (ad acqua o vapore) ed una canna fumaria (non mostrate nelle figure) ed è configurato per intercettare il flusso dei fumi in uscita dalla caldaia, recuperare da essi parte del calore sensibile e latente di vaporizzazione e depurarli prima dell’emissione in atmosfera. Nella fattispecie l’apparato per il recupero del calore 1 comprende un ingresso 5 atto a ricevere i fumi in uscita dalla caldaia, uno scambiatore di calore orizzontale 2, un modulo 3 di depurazione fumi ed un’uscita 13.
Il modulo 3 atto alla depurazione dei fumi comprende un ingresso 30 connesso a valle dello scambiatore di calore orizzontale 2 ed un’uscita coincidente con l’uscita 13 dell’apparato, detto modulo 3 comprendente un telaio 20 con profilo sostanzialmente a “U” a propria volta comprendente un setto 11 atto a suddividere detto telaio 20 in una prima camera 200 ed in una seconda camera 300, dette prima 200 e seconda 300 camera essendo comunicanti per mezzo di un passaggio 23 tra l’estremo inferiore del setto 11 ed un fondo 19 di detto telaio 20. Tale fondo 19 è poi provvisto di uno scarico 18 atto all’espulsione delle condense acide.
Il setto 11 è atto a deviare verticalmente il flusso dei fumi provenienti dallo scambiatore di calore orizzontale 2 verso il basso attraverso il passaggio 23. In una prima forma di realizzazione (Figura 4) il setto 11 è costituito da una parete verticale di dimensioni tali da non opporsi al flusso dei fumi in ingresso al modulo 3, ovvero da garantire un’area di passaggio opportuna tra detto setto 11 ed il fondo 19 del telaio 20.
Vantaggiosamente, in una sua seconda forma di realizzazione (Figura 5) il setto 11 può prevedere una prima parete inclinata 110 rivolta verso la prima camera 200 ed una seconda parete curva 111 rivolta verso la seconda camera 300. Questa particolare conformazione atta a favorire la deviazione verticale dei fumi verso il basso e la successiva emissione verso l’esterno.
L’ingresso 30 del modulo 3 può comprendere una pluralità di deflettori 16 connessi tra le due pareti laterali del telaio 20, detti deflettori 16 essendo atti a canalizzare il flusso dei fumi in ingresso al modulo 3 attraverso il percorso definito dal profilo a “U” del telaio 20.
Un dispositivo spruzzatore 12 (Figure 1, 3, 4), atto a vaporizzare acqua additivata per il lavaggio dei fumi in uscita dallo scambiatore di calore orizzontale 2, è collocato superiormente in detta prima camera 200. Detto dispositivo spruzzatore 12 prevede un tubo 26 disposto perpendicolarmente alla direzione del flusso dei fumi. Il tubo 26 comprende un condotto di immissione 27 dell’acqua additivata ed altresì una pluralità gli ugelli spruzzatori 17 disposti lungo detto tubo 26. Preferibilmente, gli ugelli spruzzatori 17 sono orientati in direzione del setto 11, in particolare, nel caso delle seconda forma di realizzazione del modulo 3, gli spruzzi sono direzionati verso la parete inclinata 110 rivolta verso la prima camera 200.
Mentre la prima camera 200 è atta a convogliare i fumi in ingresso al modulo 3, la seconda camera 300, che si diparte da detto passaggio 23 in direzione dell’uscita 13, è atta a condurre il flusso dei fumi depurati verso l’uscita 13.
Lo scambiatore di calore orizzontale 2 comprende una pluralità di piastre 3, ciascuna con una superficie di forma sostanzialmente rettangolare, ed una camera di passaggio atta ad ospitare un fluido termovettore. Un condotto d’ingresso 15, atto all’introduzione del fluido termovettore alPintemo delle camere di passaggio di ciascuna piastra 3, è collocato inferiormente allo scambiatore di calore orizzontale 2 (Figure 1, 2). Allo stesso modo un condotto d’uscita 14, atto al deflusso del fluido termovettore dallo scambiatore 2, è collocato superiormente allo scambiatore di calore orizzontale 2.
La particolare conformazione dello scambiatore di calore orizzontale 2 consente il naturale svuotamento dell’acqua al proprio interno in modo tale che, in caso di guasto e di arresto della circolazione del fluido termovettore, quest’ultimo defluisca spontaneamente svuotando lo scambiatore di calore 2. Questo consente alla caldaia di continuare il suo normale funzionamento senza il pericolo che i fumi caldi percorrenti orizzontalmente lo scambiatore di calore 2 possano consentire la formazione di vapore in pressione all’interno dello scambiatore 2 stesso.
Nel funzionamento (Figura 1), l’apparato per il recupero del calore 1 intercetta al proprio ingresso 5 i fumi espulsi dalla caldaia 6. 1 fumi attraversano orizzontalmente lo scambiatore di calore 2 secondo la direzione delle frecce, cedendo calore al fluido termovettore. L’elevata superficie di contatto piastre e la loro distanza ottimale e la superficie turbolenziata agevolano l’ inglobamento anche di una parte degli agenti inquinanti nella stessa condensa prodotta.
Un circuito idraulico (non mostrato nelle figure), collegato a detti condotti di ingresso 15 e d’uscita 14 dello scambiatore 2, trasporta del fluido termovettore, attraverso la caldaia fino a quello che può essere un impianto di riscaldamento, o attraverso un boiler per l’accumulo di acqua sanitaria, o ancora altri dispositivi ai quali cedere l’energia recuperata.
I fumi in uscita dallo scambiatore di calore orizzontale 2 sono poi condotti all’ingresso 30 del modulo 3 all’ interno della prima camera 200 dove vengono deviati verticalmente in direzione del passaggio 23 tra l’estremo inferiore del setto 11 ed il fondo 19 del telaio 20. Nella seconda forma di realizzazione del modulo 3 i deflettori 16 all’ingresso 30 canalizzano il flusso dei fumi, agevolando il loro transito nonché il processo di lavaggio. In questa fase gli ugelli spruzzatori 17 vaporizzano acqua additivata sulle micro particelle dei fumi transitanti all’interno della prima camera 200, in prossimità della superficie del setto 11. Scegliendo opportunamente l’inclinazione del getto dell’acqua additivata si è in grado di massimizzare l’azione bagnate da parte degli ugelli spruzzatori 17 sui fumi in ingresso 30. Vantaggiosamente, direzionando gli ugelli 17 verso il setto 11 si ottengono migliori prestazioni in termini di percentuale di depurazione. Le particelle in sospensione nei fumi transitanti vengono cosi catturate dall’acqua additivata e, diventate più pesanti, precipitano nel fondo 19 del telaio 20, da dove vengono espulse attraverso lo scarico 18.
I fumi depurati sono poi condotti per mezzo del passaggio 23 nella seconda camera 300 verso la canna fumaria e dunque verso l’esterno.
Come mostrato in Figura 6, l’apparato per il recupero del calore 1 è dotato di ulteriori flange laterali atte a consentire il collegamento in serie e/o in parallelo di più apparati per il recupero del calore 1. In questa applicazione è richiesto un elemento 31 atto a convogliare i fumi in uscita, adattandosi all’attacco della canna fumaria.

Claims (8)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato per il recupero del calore (1) da una caldaia, detto apparato (1) comprendendo un ingresso (5) atto a ricevere i fumi in uscita dalla caldaia, uno scambiatore di calore orizzontale (2) ed un’uscita (13) collegata ad una canna fumaria, detto apparato (1) caratterizzato dal fatto di comprendere un modulo (3) di depurazione fumi con un ingresso (30) connesso a valle dello scambiatore di calore orizzontale (2) ed un’uscita coincidente con l’uscita (13) dell’apparato, detto modulo (3) comprendente un telaio (20) con profilo sostanzialmente a “U” a propria volta comprendente un setto (11) atto a suddividere detto telaio (20) in una prima (200) ed in una seconda camera (300), dette prima (200) e seconda (300) camera essendo comunicanti per mezzo di un passaggio (23) tra l’estremo inferiore del setto (11) ed un fondo (19) di detto telaio (20) provvisto di scarico (18).
  2. 2. Apparato per il recupero del calore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta prima camera (200) del telaio comprende superiormente un dispositivo spruzzatore (12), atto a vaporizzare acqua additivata per il lavaggio dei fumi in uscita dallo scambiatore di calore orizzontale (2).
  3. 3. Apparato per il recupero del calore (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo spruzzatore (12) prevede un tubo (26) disposto perpendicolarmente alla direzione del flusso dei fumi, detto tubo (26) comprendendo un condotto di immissione (27) dell’acqua additivata ed altresì una pluralità gli ugelli spruzzatori (17) disposti lungo detto tubo (26).
  4. 4. Apparato per il recupero del calore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazione 1-3, caratterizzato dal fatto che detti ugelli spruzzatori (17) sono direzionati verso il setto (11) per massimizzare l’azione bagnate sui fumi in ingresso (30).
  5. 5. Apparato per il recupero del calore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto ingresso (30) comprende una pluralità di deflettori (16) connessi tra le due pareti laterali del telaio (20), detti deflettori (16) essendo atti a canalizzare il flusso dei fumi in ingresso attraverso un percorso definito dal profilo a “U”.
  6. 6. Apparato per il recupero del calore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto setto (11) comprende una parete verticale di dimensioni tali da non opporsi al flusso dei fumi in ingresso al modulo (3), ovvero da garantire un’area di passaggio opportuna tra detto setto (11) ed il fondo (19) del telaio (20).
  7. 7. Apparato per il recupero del calore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, caratterizzato dal fatto che detto setto (11) comprende una prima parete inclinata (110) rivolta verso la prima camera (200) ed una seconda parete curva (111) rivolta verso la seconda camera (300), questa particolare conformazione essendo atta a favorire la deviazione verticale dei fumi verso il basso e la successiva remissione verso l’esterno.
  8. 8. Apparato per il recupero del calore (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto apparato per il recupero del calore (1) è dotato di ulteriori flange laterali atte a consentire il collegamento in serie e/o in parallelo di più apparati per il recupero del calore (1).
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