ITMI930904U1 - Perfezionamenti per una migliore distribuzione della combustione all'interno di tubi radianti - Google Patents

Abstract

Sistema per controllare la distribuzione della fiamma all'interno di un dispositivo e tubi radianti, comprendente più pezzi di tubi ad essi paralleli raccordati da gomiti a 180°, in almeno un pezzo di tubo essendo disposto un bruciatore alimentato al suo ingresso da combustibile gassoso o liquido, e della quantità di aria necessaria alla combustione del combustibile alimentato, caratterizzato dal fatto che si devia una porzione di detta aria di combustione a monte del bruciatore e si inietta detta aria fresca così deviata, nella miscela parzialmente incombusta a valle del bruciatore, in condizioni tali da completare la combustione (Fig. 3).

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per modello di utilit?

dal titolo: PERFEZIONAMENTI PER UNA MIGLIORE DISTRIBUZIONE DELLA

COMBUSTIONE ALL?INTERNO DI TUBI RADIANTI

La presente invenzione concerne dei perfezionamenti ai sistemi e ai dispositivi radianti in particolare ai tubi radianti in acciaio o leghe resistenti al calore che, come ? noto, hanno la funzione di riscaldare con combustione di combustibili gassosi o liquidi, ambienti di forni industriali nei quali sia precipua la necessit? di mantenere separate le atmosfere all'interno della camera di lavoro dei forni, dai prodotti gassosi della combustione dei suddetti combustibili.

Un caso particolare al quale ci si pu? riferire emblematicamente per una applicazione tipica del presente trovato ? costituito dai sistemi di tubi radianti dei forni di cottura del nastro di acciaia in ambiente di atmosfera neutra, a temperature che possono raggiungere ed anche superare 1000? C.

Tanto per fissare le idee, nella vista frontale schematica parzialmente in sezione di fig. 1, si ? rappresentata una configurazione classica dei detti sistemi e dispositivi costituiti da un complesso di tubi, in questo caso quattro, (1, 2, 3 e 4) disposti parallelamente tra di loro e collegati mediante tre curve a 180? (1', 2?, 3?) in modo da costituire un percorso tubolare chiuso a forma di "M", che convoglia i prodotti della combustione del bruciatore "B" attraverso il tubo 1 fino al tubo 4 che scarica i prodotti della combustione all'esterno del forno, di solito attraversando uno scambiatore di calore "R", avente la funzione di recuperare calore per preriscaldare l'aria di combustione dest?anta al bruciatore.

In detta fig. 1 si sono indicati con: IAC l'ingresso dell'aria di combustione; 6 il relativo tubo di adduzione alla camera 11 del bruciatore B;.9 il tubo di ingresso dei gas combustibili EG;(ad es. metano); 8 la parte terminale del tubo 9 del bruciatore dove si sviluppa la fiamma F; UFA l'uscita dei fumi aspirati; e 10 le pareti del forno.

L'apporto di aria di combustione nei tubi radianti pu? essere effettuato in pressione mediante un apposito ventilatore, oppure in depressione aspirando i prodotti della combustione da un apposito condotto di aspirazione all'uscita del recuperatore. La presenza o meno del recuperatore non ? essenziale ai fini del presente trovato.

La funzione del sistema o dispositivo a tubi radianti ? quella di emettere per irraggiamento la potenza termica necessaria per le funzioni richieste al forno. Pertanto i tubi radianti vengono proporzionati tenendo conto della possibilit? di irraggiare energia termica dalla loro superficie alle temperature massime tollerabili dai materiali costituenti il tubo radiante stesso, entro il limite usuale di circa 30 KW per metro quadrato di superficie radiante.

Con l'aumentare della lunghezza dei tubi radianti ed in misura minore con l'aumento della temperatura di preriscaldo dell'aria di combustione, si hanno sempre pi? marcati dei fenomeni di insufficiente omogeneit? della distribuzione della temperatura superficiale nell'insieme dei tubi radianti.

Ad esempio, nel caso particolare rappresentato in fig. 1 la combustione tende principalmente a svilupparsi e a concentrarsi nei tubi 1 e 2 e nella curva 1', che vengono estremamente sollecitati, mentre il resto (3, 3', 4) del tubo radiante tende a rimanere a temperature inferiori, ponedosi col tempo ad up livelo di temperatura leggermente superiore a quella dell'ambiente del forno e partecipando in maniera molto ridotta alla emissione di energia termica.

Per i forni funzionanti a temperature molto elevate questo inconveniente ? talmente sentito, che anche utilizzando per la prima parte del tubo radiante materiali estremamente resistenti al calore, si hanno, pur sempre, durate di vita molto ridotte.

Scopo del presente trovato ? un sistema semplice per realizzare una pi? uniforme distribuzione della fiamma all'interno del dispositivo a tubo radiante tra la sua parte iniziale e la sua parte finale, conseguendo in tal modo il beneficio di non sovraccaricare termicamente la parte iniziale del tubo.

La cos? ottenuta migliore distribuzione della combustione nelle varie parti del tubo radiante permette di raggiungere temperature pi? uniformi nelle due diverse parti, con il risultato che a parit? di emissione energetica non saranno pi? richiesti materiali molto costasi e comunque di breve durata per le parti iniziali, tubi e curve, dei tubi radianti stessi.

Il sistema secondo il trovato consiste sostanzialmente nel deviare una parte, dal 10 al 50% dell?aria totale di combustione, prima che essa arrivi al bruciatore. Vantaggiosamente questa deviazione pu? essere effettuata all?esterno del forno o/e all?interno del forno o/e anche all?interno stesso del tubo radiante comprendente il bruciatore.

Il concetto di base ? di fare sviluppare nel bruciatore vero e proprio una combustione ridotta con notevole difetto d?aria, in modo che nella prima parte del tubo radiante la fiamma si allunghi, rimanga meno intensa e che pertanto la prima parte del tubo radiante raggiunga temperature meno elevate rispetto alla combustione normale con tutta l'aria, che sarebbe stata necesaria.

La fiamma che si sviluppa in queste condizioni trasporta pertanto del combustibile incombusto, che verr? in parte pi? o meno importante crackizzato e che incontrer? in uno o pi? punti del percorso dentro il tubo radiante stesso la necessaria aria di combustione precedentemente deviata.

Le figure da 2 a 4 (viste frontali parzialmente sezionate analoghe alla fig. 1) rappresentano alcune forme di realizzazione preferite anche se non limitative, riferite al caso di un dispositivo a tubi a "M?. In fig. 2 la deviazione D dell?aria avviene all?esterno del forno 10, con un condotto TD che si innesta in 6? sulla colonna G di adduzione dell'aria di combustione, ? parallelo all'assse dei tubi 1, 2, 3 e 4 e sbocca in 16 internamente alla seconda curva 2?.

In fig.3 la deviazione D ? interna al forno , ? ortogonale all'asse dei tubi 1, 2, 3 e 4, preleva l'aria AC in 17 nella parte del tubo 1 anteriore al bruciatore B e la f? sboccare in 17' all'interno della curva 2'. Sui condotti TD delle figure 2 e 3 pu? essere presente una valvola U di regolazione del flusso di aria prelevata AC. Mei casi delle figure 2 e 3 che risultano particolarmente interessanti per i tubi radianti di tipo aspirato, la portata ottimale di aria deviata risulta entro i limiti dal 20 al 40? dell'aria totale di combustione.

Nel caso della figura 4 la deviazione D dell'aria di combustione AC' viene effettuata ancora direttamente nell'interno del dispositivo a tubi radianti con dei condotti in materiale resistente al calore installati all'interno del tubo o dei tubi iniziali ed anche eventualmente all'interno di una o pi? curve al fine di far pervenire l'aria deviata di uno o pi? punti prescelti lungo il percorso del dispositivo radiante.

In fig. 4 si ? rappresentato il caso, peraltro pi? semplice e vantaggioso, di un solo condotto TD che ? formato col solo apporto della parete interna P2 innestata in 20 sul tubo 7 di adduzione del combustibile EG a monte dello sbocco 8 del bruciatore B. La seconda parete formatrice del condotto di deviazione D ? costituita dalla parete del primo tubo 1, della curva 1' e di un tratto del tubo 2, fino allo sbocco 21 dell'aria fresca deviata AC dentro il tubo 2.

U? sottolineato che almeno i tubi 1, 2 e 3 come pure almeno i gomiti 1', 2' possono presentare superfici di irraggiamento differenziatamente incrementate cos? come descritto in una parallela e contemporanea domanda di brevetto di modello di utilit? a nome della Richiedente.

Claims (7)

1. RIVEN DICAZIONI 1)Sistema per controllare la distribuzione della fiamma all'interno di un dispositivo a tubi radianti, comprendente pi? pezzi di tubi ad assi paralleli raccordati da gomiti a 180?, in almeno un pezzo di tubo essendo disposto un bruciatore alimentato al suo ingresso da combustibile gassoso o liquido, e dalla quantit? di aria necessaria alla combustione del combustibile alimentato, caratterizzato dal fatto che si devia upa porzione di detta aria di combustione a monte del bruciatore e si inietta detta aria fresca cos? deviata, nella miscela parzialmente incombusta a valle del bruciatore, in condizioni tali da completare la combustione.
2. 2) Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la quantit? di aria deviata v? dal 10 al 50%, di preferenza dal 20 al 40% della quantit? totale di aria necessaria alla combustione.
3. 3) Sistema secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che l'inserzione dell'aria deviata avviene a valle di detto primo pezzo di tubo comprendente il bruciatore, di preferenza nella curva tra il secondo ed il terzo pezzo di tubo.
4. 4) Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la deviazione ? realizzata con un condotto ad asse sostanzialmente parallelo ai tubi radianti, che si innesta sul canale verticale di adduzione dell'aria al bruciatore.
5. 5) Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la deviazione ? costituita da un condotto sostanzialmente ortogonale all'asse di tubi, che si innesta nella parte del primo tubo a monte del bruciatore.
6. 6) Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la deviazione ? realizzata con almeno un condotto di by-pass interno al pezzo di tubo comprendente il bruciatore.
7. 7) Sistema secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che una parete interna di detto condotto di by-pass ? formata dalla parete interna del primo pezzo di tubo, della relativa curva e del successivo secondo pezzo di tubo.