ITMI960303A1

ITMI960303A1 - RECOVERY BOILER EQUIPPED WITH FINNED TUBES

Info

Publication number: ITMI960303A1
Application number: IT96MI000303A
Authority: IT
Inventors: Martino Piero De
Original assignee: Abb Combustion Engineering S R
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-08-16
Also published as: EP0790460A2; ITMI960303A0; IT1282643B1; EP0790460A3

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Caldaia a recupero, munita di tubi alettati" Description of the industrial invention entitled: "Recovery boiler, equipped with finned tubes"

Riassunto del ritrovato Summary of the finding

Caldaia a recupero munita di tubi alettati, prevedendo che i tubi alettati di una prima fila orizzontale di tubi siano posizionati con il loro asse di mezzeria in coincidenza con l'asse di mezzeria dei tubi di una seconda fila orizzontale, ossia disposti in linea, e che nella zona di uscita dei gas, avente forma di imbuto e formata nella parte superiore tra due tubi adiacenti, è previsto un deflettore a forma di V che si estende per l'intera lunghezza dei tubi e che le estremità libere del deflettore sono orientate verso la circonferenza inferiore dei tubi alettati sovrastanti. Recovery boiler equipped with finned tubes, providing that the finned tubes of a first horizontal row of tubes are positioned with their center line coinciding with the center line of the tubes of a second horizontal row, i.e. arranged in line, and that in the gas outlet area, having the shape of a funnel and formed in the upper part between two adjacent pipes, a V-shaped deflector is provided which extends for the entire length of the pipes and that the free ends of the deflector are oriented towards the lower circumference of the finned tubes above.

Descrizione del ritrovato Description of the invention

La presente invenzione ha per oggetto una caldaia a recupero, munita di gruppi di tubi alettati all'interno dei quali scorre un fluido da riscaldare, ad esempio acqua o vapore. The present invention relates to a recovery boiler, equipped with groups of finned tubes inside which a fluid to be heated, for example water or steam, flows.

I gruppi di tubi alettati, previsti nelle caldaie verticali a recupero, vengono generalmente attraversati dal basso verso l'alto dai gas caldi di combustione dai quali gas ricevono calore per convezione, generata dal flusso che lambisce le alette. The groups of finned tubes, provided in vertical recovery boilers, are generally crossed from the bottom upwards by the hot combustion gases from which gases receive heat by convection, generated by the flow that laps the fins.

Per incrementare l'effetto convettivo dei fumi sui tubi alettati, lo stato anteriore della tecnica suggerisce che una fila orizzontale di tubi sia sfalsata rispetto ai tubi alettati della fila successiva, cioè con tubi disposti in modo guinconce. In order to increase the convective effect of the fumes on the finned tubes, the prior state of the art suggests that a horizontal row of tubes is offset with respect to the finned tubes of the next row, that is, with tubes arranged in a guincunce manner.

È noto al competente del ramo che durante l'attraversamento degli spazi liberi tra le alette dei tubi si manifestano perdite di pressione nella corrente dei gas; questa perdita di carico è dovuta in gran parte all'impatto, tra fumi e tubi alettati. It is known to those skilled in the art that during the crossing of the free spaces between the fins of the pipes, pressure losses occur in the gas stream; this pressure drop is largely due to the impact between the fumes and the finned tubes.

È stato anche accertato che la perdita di carico più elevata della corrente di fumo si manifesta in prossimità dell'imbocco e dello sbocco tra le alettature dei tubi. Questo significa che la maggior parte della corrente di fumo o gas preferisce passare attraverso il canale libero e relativamente largo, formato fra due tubi adiacenti della stessa fila, anziché attraversare i pettini costituiti dalle alettature dei tubi. It has also been ascertained that the highest pressure drop of the smoke stream occurs near the entrance and the outlet between the fins of the pipes. This means that most of the smoke or gas stream prefers to pass through the free and relatively large channel formed between two adjacent pipes in the same row, rather than through the combs made up of the fins of the pipes.

È stato accertato che nei noti gruppi di tubi alettati, previsti in una caldaia a recupero verticale, solo circa il 18% della quantità totale dei fumi fluisce attraverso le alette, mentre il restante 82% dei fumi e dei gas caldi non entra in contatto con le alette dei tubi della stessa fila, ma si muove a guisa di meandro lungo gli spazi liberi formati tra i tubi, spazi che pongono meno resistenza alla corrente calda. It has been ascertained that in the known groups of finned tubes, provided in a vertical recovery boiler, only about 18% of the total quantity of fumes flows through the fins, while the remaining 82% of the fumes and hot gases do not come into contact with the fins of the tubes of the same row, but it moves in the manner of a meander along the free spaces formed between the tubes, spaces which place less resistance to the hot current.

Ovviamente, questa situazione fluidodinamica non consente di sfruttare al massimo il calore presente nella corrente di gas caldi, per riscaldare le alette dei tubi e di conseguenza il fluido che ne scorre all'interno. Obviously, this fluid dynamic situation does not allow to make the most of the heat present in the hot gas stream, to heat the fins of the tubes and consequently the fluid flowing inside.

È pertanto scopo della presente invenzione di ovviare agli inconvenienti menzionati ed appartenenti allo stato anteriore della tecnica e di proporre mezzi semplici ed economici, con i quali sia possibile condurre l'intera corrente di gas caldi attraverso gli spazi definiti nelle zone alettate dei tubi, evitando che la corrente calda possa muoversi in modo incontrollato lungo i canali liberi, tra tubi alettati adiacenti, ma di far sì che l'intera corrente entri completamente negli spazi formati tra le alette, consegnando quindi una quantità massima di calore al fluido che scorre nei tubi della caldaia, incrementando in modo sostanziale il coefficiente di scambio termico della caldaia. It is therefore an object of the present invention to obviate the aforementioned drawbacks belonging to the prior state of the art and to propose simple and economical means, with which it is possible to conduct the entire stream of hot gases through the spaces defined in the finned areas of the tubes, avoiding that the hot current can move uncontrollably along the free channels, between adjacent finned tubes, but to ensure that the entire current enters completely into the spaces formed between the fins, thus delivering a maximum amount of heat to the fluid flowing in the tubes of the boiler, substantially increasing the heat exchange coefficient of the boiler.

È inoltre scopo dell'invenzione di proporre mezzi costruttivamente semplici, da montare con rapidità all'interno della caldaia per sostenere il gruppo di tubi alettati. It is also an object of the invention to propose constructively simple means, to be quickly mounted inside the boiler to support the group of finned tubes.

Questi scopi vengono raggiunti con una caldaia a recupero, munita di tubi alettati che vengono attraversati da fumi e gas caldi, caratterizzata dal fatto, che fra due tubi di una fila sottostante e due tubi di una fila sovrastante sono previsti deviatori sagomati che convogliano la corrente di gas caldi verso un tubo alettato sovrastante. Vantaggiosamente, i tubi alettati di una prima fila orizzontale di tubi sono posizionati in linea con i tubi delle file successive e che nella zona di uscita a forma di imbuto per i gas caldi, formata tra due tubi adiacenti, è previsto il vertice di un deviatore a forma di V che si estende per l'intera lunghezza dei tubi e che le estremità libere del deviatore sono orientate verso la circonferenza inferiore di tubi alettati sovrastanti. These purposes are achieved with a recovery boiler, equipped with finned tubes that are crossed by fumes and hot gases, characterized by the fact that between two tubes of an underlying row and two tubes of an above row there are shaped diverters that convey the current. of hot gases to an overlying finned tube. Advantageously, the finned tubes of a first horizontal row of tubes are positioned in line with the tubes of the subsequent rows and that in the funnel-shaped outlet area for hot gases, formed between two adjacent tubes, the vertex of a diverter is provided. V-shaped which extends the entire length of the tubes and that the free ends of the diverter are oriented towards the lower circumference of overlying finned tubes.

I deviatori 5 illustrati in figura 9 hanno in sezione vantaggiosamente forma a guisa di tulipano, vale a dire il vertice del deviatore a V penetra tra le alette di due tubi sottostanti mentre la parte superiore del deviatore si congiunge attraverso una zona bombata, con terminali rastremantisi e seguenti parzialmente la circonferenza delle alette dei tubi sovrastanti. The diverters 5 illustrated in Figure 9 advantageously have a tulip-shaped section in section, i.e. the vertex of the V-shaped diverter penetrates between the fins of two underlying tubes while the upper part of the diverter joins through a rounded area, with tapering terminals and partially following the circumference of the fins of the overlying tubes.

Con questo accorgimento si ottiene che la corrente di fumo e di gas caldo fuoriuscente dagli spazi delimitati dalle alette 2 di tubi sottostanti, vengono indirizzate integralmente verso il centro di un tubo sovrastante e, per evitare che la corrente di fumi una volta entrata negli spazi definiti dalle alette 2 di un tubo sovrastante, possa fuoriuscire da questi spazi in modo incontrollato, i bracci dei deviatori risultano prolungati in modo tale da penetrare nello spazio definito tra due tubi sovrastanti e che inoltre è previsto che questo prolungamento dei deflettori, abbracci la circonferenza inferiore delle alette 2 dei tubi 1 sovrastanti. With this arrangement it is obtained that the current of smoke and hot gas coming out of the spaces delimited by the fins 2 of the underlying pipes, are directed entirely towards the center of an overlying pipe and, to prevent the smoke current once it has entered the defined spaces from the fins 2 of an overlying tube, can come out of these spaces in an uncontrolled way, the arms of the diverters are prolonged in such a way as to penetrate into the space defined between two overlying tubes and that this extension of the deflectors, moreover, embraces the lower circumference of the fins 2 of the pipes 1 above.

Grazie alla previsione dei mezzi prima descritti, sarà possibile convogliare la corrente dei fumi caldi in modo forzato direttamente verso la zona inferiore delle alette di un tubo sovrastante, ottenendo che la.corrente di fumo entri in modo guidato negli spazi formati tra le alette del tubo sovrastante, per dividersi di seguito in due correnti parziali che lambiscono completamente il tubo sovrastante nonché le alette di questo tubo, su due lati della circonferenza, ottenendo così uno scambio termico massimo. Ulteriori caratteristiche potranno essere rilevate dalla seguente descrizione, dalle sottorivendicazioni nonché dai disegni allegati. Thanks to the provision of the means described above, it will be possible to direct the stream of hot fumes in a forced manner directly towards the lower area of the fins of an overlying pipe, thus obtaining that the smoke current enters the spaces formed between the fins of the pipe in a guided way. above, to then divide into two partial currents that completely lap the overlying tube as well as the fins of this tube, on two sides of the circumference, thus obtaining maximum heat exchange. Further characteristics can be seen from the following description, from the sub-claims as well as from the attached drawings.

L'oggetto, concepito secondo la presente invenzione, sarà ora descritto più dettagliatamente tramite una forma di esecuzione data solo a titolo d'esempio ed illustrato nei disegni allegati, nei quali: The object, conceived according to the present invention, will now be described in more detail by means of an embodiment given only by way of example and illustrated in the attached drawings, in which:

la figura 1 mostra in vista frontale la disposizione usuale del gruppo di tubi alettati in una caldaia a recupero; la figura 2 illustra in sezione due tubi alettati adiacenti; Figure 1 is a front view of the usual arrangement of the group of finned tubes in a recovery boiler; Figure 2 is a sectional view of two adjacent finned tubes;

la figura 3 mostra il modello di flusso dei fumi attraverso tubi alettati montati in modo tradizionale nelle comuni caldaie a recupero; figure 3 shows the flue gas flow model through finned tubes mounted in the traditional way in common recovery boilers;

la figura 4 mostra in un diagramma il rapporto tra la massa di corrente calda attraversante gli spazi fra le alette e la massa totale dei gas attraversante la caldaia; Figure 4 shows in a diagram the ratio between the mass of hot stream passing through the spaces between the fins and the total mass of gases passing through the boiler;

la figura 5 mostra in vista frontale la disposizione dei tubi alettati dotata dei mezzi ausiliari, come proposti secondo l'invenzione; Figure 5 shows a front view of the arrangement of the finned tubes equipped with the auxiliary means, as proposed according to the invention;

la figura 6 mostra schematicamente il modello di flusso di gas caldi in un gruppo di tubi alettati disposti secondo la presente invenzione; Figure 6 schematically shows the hot gas flow pattern in a group of finned tubes arranged according to the present invention;

la figura 7 mostra in un diagramma il rapporto tra la massa di corrente dei gas attraversante gli spazi formati tra le alette dei tubi, e la massa totale dei gas guidati tramite deflettori di flusso; Figure 7 shows in a diagram the ratio between the mass of gas stream passing through the spaces formed between the fins of the tubes, and the total mass of the gases guided by flow deflectors;

la figura 8 mostra schematicamente la struttura di supporto per i tubi alettati disposti all'interno della caldaia; e la figura 9 mostra un'ulteriore forma di esecuzione di deflettori, montati tra i tubi alettati della caldaia. figure 8 schematically shows the support structure for the finned tubes arranged inside the boiler; and Figure 9 shows a further embodiment of deflectors, mounted between the finned tubes of the boiler.

Dalla figura 1 si può rilevare in vista frontale l'usuale disposizione a guinconce, dei tubi 1 muniti di alette 2 all'interno di una caldaia a recupero, indicata complessivamente con 3. From figure 1 it is possible to see in front view the usual guincunce arrangement of the tubes 1 provided with fins 2 inside a recovery boiler, indicated as a whole with 3.

Come si può rilevare, i tubi di una prima fila orizzontale (A) risultano sfalsati rispetto ad una seconda fila (B) di tubi 1 sovrastanti o sottostanti, creando dei percorsi a guisa di meandro Z che determinano in sostanza il percorso delle correnti di gas e di fumi caldi, alimentati dal basso della caldaia nel senso indicato dalle frecce f. As can be seen, the pipes of a first horizontal row (A) are staggered with respect to a second row (B) of pipes 1 above or below, creating meander-like paths Z which essentially determine the path of the gas streams and hot fumes, fed from the bottom of the boiler in the direction indicated by the arrows f.

In figura 2 sono illustrati in sezione, tubi 1 che vengono attraversati da un fluido F da riscaldare; i tubi 1 presentano per l'intera loro estensione note alette 2, previste per incrementare la superficie del tubo 1 onde aumentare la superficie utile per lo scambio termico. Figure 2 shows in section tubes 1 which are crossed by a fluid F to be heated; the tubes 1 have, for their entire extension, known fins 2, provided to increase the surface of the tube 1 in order to increase the surface useful for the heat exchange.

Nella figura 3 sono illustrati tubi 1 con le relative alette 2. Figure 3 illustrates tubes 1 with the relative fins 2.

Al di sotto del tubo 1 con asse (A) orizzontale (figura 3) è previsto un secondo tubo 1 munito di alette 2 previsto lungo un asse (B) e al di sopra del tubo 1 disposto sull'asse (A) è previsto un ulteriore tubo 1 con alette 2, disposto sull'asse orizzontale (B). Below the pipe 1 with axis (A) horizontal (Figure 3) there is a second pipe 1 equipped with fins 2 provided along an axis (B) and above the pipe 1 arranged on the axis (A) there is a further tube 1 with fins 2, arranged on the horizontal axis (B).

Disponendo intorno alla parziale circonferenza del tubo 1, munito di alette 2, una banda 3 per un modello di flusso, banda che risulta suddivisa nelle sezioni da A a O e suddividendo la banda 3 in successivi fronti di avanzamento della corrente Z dei fumi in differenti sezioni di passaggio, sarà possibile determinare il flusso di massa (fumo) attraversante le alette in corrispondenza dei tratti A—0. Arranging around the partial circumference of the pipe 1, equipped with fins 2, a band 3 for a flow model, a band that is divided into sections from A to O and dividing the band 3 into successive advancing fronts of the flue stream Z into different passage sections, it will be possible to determine the mass flow (smoke) passing through the fins in correspondence with sections A — 0.

I quantitativi della corrente di massa (utili per lo scambio termico) attraversante le alette 2 tra due tubi adiacenti 1, rispetto alla massa totale per ogni sezione di passaggio sono stati indicati schematicamente nel diagramma illustrato in figura 4. The quantities of the mass current (useful for heat exchange) passing through the fins 2 between two adjacent pipes 1, with respect to the total mass for each passage section, have been schematically indicated in the diagram shown in figure 4.

È stato indicato nel diagramma anche il valore medio del flusso di gas entrante nello spazio determinato tra le alette 2 di un tubo 1. The average value of the gas flow entering the space determined between the fins 2 of a pipe 1 was also indicated in the diagram.

Quindi si può rilevare dal diagramma secondo la figura 4 che la massa di gas caldo (curva 100) che lambisce in una caldaia nota le alette 2 aumenta dal settore (A) gradualmente fino al settore (G) per diminuire di seguito gradualmente verso il punto (O). Dalla curva 101 del diagramma si può rilevare che lo spazio libero utile che potrebbe essere attraversato dal fumo e formato tra i pettini delle alette, ossia lo spazio disponibile per lo scambio termico diretto, è notevolmente più piccolo della sezione di passaggio totale. Therefore, it can be seen from the diagram according to figure 4 that the mass of hot gas (curve 100) that touches the fins 2 in a known boiler increases gradually from sector (A) to sector (G) and then gradually decreases towards the point (OR). From the curve 101 of the diagram it can be seen that the free useful space that could be crossed by the smoke and formed between the combs of the fins, i.e. the space available for direct heat exchange, is considerably smaller than the total passage section.

Dalla linea a punto e tratto 102 si può rilevare che con la disposizione tradizionale dei tubi 1 illustrati in figura 3, una percentuale inedia pari circa il 18% della corrente Z di gas caldo entrerà tra le alette 2 e quindi solamente questa quantità ridotta della corrente Z di gas caldo sarà sfruttabile direttamente per lo scambio termico. From the point and section line 102 it can be seen that with the traditional arrangement of the tubes 1 illustrated in Figure 3, an average percentage equal to about 18% of the hot gas stream Z will enter between the fins 2 and therefore only this reduced quantity of the stream Z of hot gas will be usable directly for heat exchange.

Questa situazione è ovviamente non soddisfacente per quanto riguarda il livello di efficienza della caldaia, pertanto con il presente trovato vengono proposti nella nuova caldaia 3 a recupero, munita di tubi alettati, mezzi idonei ad incrementare lo scambio termico tra la corrente Z di gas caldi ed i tubi alettati della caldaia. This situation is obviously unsatisfactory as regards the level of efficiency of the boiler, therefore the present invention proposes in the new recovery boiler 3, equipped with finned tubes, means suitable for increasing the heat exchange between the hot gas stream Z and the finned tubes of the boiler.

Come si può rilevare dalla figura 5, i tubi 1 con le alette 2 sono disposti lungo un asse orizzontale (A). Contrariamente alla tecnica nota, i tubi non sono più previsti in posizione sfalsata ma vengono vantaggiosamente configurati in linea. As can be seen from Figure 5, the tubes 1 with the fins 2 are arranged along a horizontal axis (A). Contrary to the known art, the tubes are no longer provided in an offset position but are advantageously configured in line.

Tutti i tubi 1, osservati in vista frontale, sono disposti in modo allineato lungo un corrispondente asse verticale D in comune, in altre parole i tubi sono disposti a gruppi orizzontali lungo assi A e B, generalmente si rinuncerà alla disposizione sfalsata dei tubi 1 in senso verticale e si propone di disporre i tubi 1 di ogni colonna verticale in modo allineato lungo un asse D in comune. All the pipes 1, seen in front view, are arranged in an aligned way along a corresponding vertical axis D in common, in other words the pipes are arranged in horizontal groups along axes A and B, generally the staggered arrangement of the pipes 1 will be dispensed with in vertical direction and it is proposed to arrange the tubes 1 of each vertical column in an aligned way along a common axis D.

La corrente Z di gas caldi viene alimentata in modo usuale dal basso verso l'alto come indicato con le frecce f. The hot gas stream Z is fed in the usual way from the bottom upwards as indicated by the arrows f.

Si prevede inoltre che nella zona a guisa di imbuto 4, formata in corrispondenza della circonferenza superiore delle alette 2 di due tubi 1 adiacenti, vengano posizionate lamiere sagomate che fungono da deviatori di flusso, indicate con 5. It is also envisaged that in the funnel-like zone 4, formed in correspondence with the upper circumference of the fins 2 of two adjacent pipes 1, shaped sheets are positioned which act as flow deviators, indicated with 5.

I deviatori 5 possono assumere diverse sagome, nella forma di esecuzione più semplice presentano sagoma a V. The diverters 5 can assume different shapes, in the simplest embodiment they have a V shape.

I deviatori 5 a V si estendono per l'intera lunghezza e al di sopra dei tubi 1 muniti delle alette 2. The V-shaped deviators 5 extend for the entire length and above the tubes 1 equipped with the fins 2.

Vantaggiosamente, il vertice 6 di ogni deviatore 5 penetra nello spazio libero 4 ad imbuto formato tra i due tubi l con alette 2, vale a dire il vertice 6 in ogni lamiera 4 è orientata verso l'asse orizzontale (A), rispettivamente (B) della corrispondente fila orizzontale di tubi 1. Advantageously, the vertex 6 of each diverter 5 penetrates into the free funnel-shaped space 4 formed between the two tubes 1 with fins 2, i.e. the vertex 6 in each sheet 4 is oriented towards the horizontal axis (A), respectively (B ) of the corresponding horizontal row of pipes 1.

Le estremità libere dei deviatori 5 piegate a V sono orientate verso i tubi 1, rispettivamente verso le alette 2 della fila orizzontale di tubi 1 sovrastante. The free ends of the V-bent deviators 5 are oriented towards the tubes 1, respectively towards the fins 2 of the horizontal row of tubes 1 above.

Con particolare vantaggio, le ali formanti il deviatore 5 abbracciano, ad esempio, un angolo a di 70° circa. Le estremità libere dei deviatori 5 lasciano un percorso D libero tra la circonferenza delle alette 2 dei tubi 1 sovrastanti, per consentire il passaggio dei fumi grazie al restringimento del percorso D. Mediante i deviatori 5, si ottiene un effetto ad ugello, con la conservazione della velocità della corrente Z che investe e penetra le alettature dei tubi 1 sovrastanti. With particular advantage, the wings forming the diverter 5 embrace, for example, an angle a of approximately 70 °. The free ends of the deviators 5 leave a free path D between the circumference of the fins 2 of the pipes 1 above, to allow the passage of fumes thanks to the narrowing of the path D. By means of the deviators 5, a nozzle effect is obtained, with the preservation of the speed of the current Z which strikes and penetrates the fins of the overlying pipes 1.

Nella figura 6 è illustrato in una vista frontale l'andamento della corrente di gas Z alimentata dal basso (freccia f) verso l'alto. Figure 6 shows in a front view the trend of the gas stream Z fed from the bottom (arrow f) upwards.

Nuovamente, come mostra la figura 6, una metà della circonferenza del tubo 1, è stata suddivisa in singoli settori (A-M) e si può rilevare che la corrente di gas caldi, lasciando i deviatori 5 sottostanti si divide in due correnti parziali che lambiscono il tubo 1 e le alette 2. Nel diagramma illustrato in figura 7 è stato riprodotto il comportamento della corrente di fumo caldo lungo i settori (A-M). Again, as shown in Figure 6, one half of the circumference of the tube 1 has been divided into single sectors (A-M) and it can be seen that the hot gas current, leaving the diverters 5 below, divides into two partial currents that lap the tube 1 and fins 2. The behavior of the hot smoke stream along the sectors (A-M) has been reproduced in the diagram shown in figure 7.

Dal diagramma secondo la figura 7, si può rilevare che il flusso misurato (curva 201) della corrente Z di gas caldo attraversante le alette 2 assume rispetto alla corrente totale in corrispondenza del punto A un valore che corrispondente al 70%. Vale a dire, il 70% della massa di fumo totale entra tra le alette 2. Questo valore scende lentamente per raggiungere un minimo in vicinanza dei punti C e D di misurazione per giungere ad un valore massimo in corrispondenza dei settori H-I, per diminuire poi in corrispondenza del punto di misurazione M finale. From the diagram according to Figure 7, it can be seen that the measured flow (curve 201) of the hot gas current Z passing through the fins 2 assumes, with respect to the total current at point A, a value corresponding to 70%. That is to say, 70% of the total smoke mass enters between fins 2. This value slowly drops to reach a minimum in the vicinity of measurement points C and D to reach a maximum value in correspondence with sectors H-I, and then decrease at the final measuring point M.

È interessante notare che il flusso medio (curva 203) di gas caldo, attraversante gli spazi definiti tra le alette corrisponde in media a circa il 65% della corrente di gas totale che attraversa lo spazio complessivo totale (curva 202) della zona considerata tra le alette 2 del tubo 1. It is interesting to note that the average flow (curve 203) of hot gas, crossing the spaces defined between the fins, corresponds on average to about 65% of the total gas flow that crosses the total space (curve 202) of the area considered between the fins 2 of the tube 1.

Riconsiderando il modello di flusso dei fumi per una forma d'esecuzione secondo la figura 6, si può constatare che l'intero settore alettato partecipa attivamente allo scambio termico, dato che viene lambito direttamente dalla corrente Z, e questo ad una più alta e costante velocità di massa (diagramma di figura 7). By reconsidering the flue gas flow model for an embodiment according to figure 6, it can be seen that the entire finned sector actively participates in the heat exchange, since it is directly lapped by the current Z, and this at a higher and constant mass velocity (diagram in figure 7).

L'ulteriore beneficio del deviatore di flusso deriva dal fatto che, siccome oltre il 65% della corrente dei gas entra direttamente fra i pettini formati dalle alettature, la temperatura di tale gas decresce più lentamente per ogni fila di tubi. Ciò significa che la differenza di temperatura media tra le superfici delle alette e i fumi rimane più alta ossia si scambia più calore. The further benefit of the flow diverter derives from the fact that, since more than 65% of the gas stream enters directly between the combs formed by the fins, the temperature of this gas decreases more slowly for each row of pipes. This means that the average temperature difference between the surfaces of the fins and the fumes remains higher, i.e. more heat is exchanged.

Oltre ai deviatori 5 di flusso dei fumi, caratterizzati da una semplice forma geometrica a "V", vengono proposti secondo il trovato anche forme più evolute di deviatori 5 che carenano o abbracciano per buona parte i tubi alettati (1, 2) come illustrato in figura 9. In addition to the flue gas flow diverters 5, characterized by a simple "V" geometric shape, more advanced forms of diverters 5 are also proposed according to the invention which cover or embrace for the most part the finned tubes (1, 2) as illustrated in figure 9.

I deviatori 5 illustrati in figura 9 hanno forma a guisa di tulipano, vale a dire il vertice del deflettore a V penetra tra le alette di due tubi 1 sottostanti per seguire la parte superiore dell'andamento delle alette 2 per congiungersi attraverso una zona intermedia bombata, verso parti rastremantisi e seguenti parzialmente la circonferenza delle alette 2 sovrastanti. Con questo accorgimento, si ottiene che la corrente di fumo e di gas caldo fuoriuscente dagli spazi delimitati dalle alette 2 di tubi 1 sottostanti, vengono indirizzate verso il centro di un tubo 1 sovrastante e per evitare che la corrente di fumi una volta entrata negli spazi definiti dalle alette 2 di un tubo 1 sovrastante, possa fuoriuscire da questi spazi in modo incontrollato, i bracci dei deviatori 5 risultano prolungati in modo tale da entrare nello spazio definito tra le alette di due tubi sovrastanti, inoltre è previsto che questo prolungamento dei deflettori, abbracci la circonferenza inferiore delle alette 2 dei tubi 1 sovrastanti. The deviators 5 illustrated in figure 9 have a tulip-like shape, i.e. the vertex of the V-shaped deflector penetrates between the fins of two underlying tubes 1 to follow the upper part of the course of the fins 2 to join through an intermediate convex area , towards tapering parts and partially following the circumference of the overlying fins 2. With this expedient, it is obtained that the current of smoke and hot gas emerging from the spaces delimited by the fins 2 of the underlying pipes 1, are directed towards the center of an overlying pipe 1 and to prevent the smoke current once it has entered the spaces defined by the fins 2 of an overlying tube 1, can escape from these spaces in an uncontrolled way, the arms of the deviators 5 are extended so as to enter the space defined between the fins of two overlying tubes, furthermore it is foreseen that this extension of the deflectors , embraces the lower circumference of the fins 2 of the overlying tubes 1.

Grazie a tali profili si ottiene una più alta efficienza di convogliamento dei fumi, cioè più del 90% della corrente Z dei gas caldi affluisce negli spazi tra i pettini delle alettature 2 dei tubi 1, il che comporta ancora più alti coefficienti di scambio termico e perdite più contenute di carico dei gas. Thanks to these profiles, a higher efficiency in conveying the fumes is obtained, i.e. more than 90% of the hot gas current Z flows into the spaces between the combs of the fins 2 of the pipes 1, which entails even higher heat exchange coefficients and lower gas pressure losses.

Questo risultato è sorprendente e significa che con la disposizione dei tubi 1 in linea, come proposto secondo la presente invenzione e l'utilizzo di deviatori 5, lo scambio termico tra tubo 1 e aletta 2 viene ulteriormente incrementato. This result is surprising and means that with the arrangement of the pipes 1 in line, as proposed according to the present invention and the use of deviators 5, the heat exchange between the pipe 1 and the fin 2 is further increased.

Dalla figura 8 si può rilevare un dispositivo utilizzato nelle caldaie 3 verticali indicato complessivamente con 10. Il dispositivo utilizzato consente di sostenere i tubi 1 muniti delle alette 2 insieme ai deviatori 5 all'interno della caldaia 3. Figure 8 shows a device used in the vertical boilers 3 indicated as a whole with 10. The device used allows to support the pipes 1 equipped with the fins 2 together with the diverters 5 inside the boiler 3.

A tale scopo si prevede nella parte inferiore e nella parte superiore della caldaia 3 un piatto il che accoglie dei montanti di lamiera 12, disposti parallelamente tra di loro ed estendentesi in senso verticale ad una distanza prestabilita, ogni montante 12 presenta tranciature 13 nelle quali possono essere inseriti listelli di sostegno 14, quindi una volta fissati i montanti 12 all'interno della caldaia si inserisce nelle tranciature formanti la fila orizzontale inferiore un listello 14 sul quale listello 14 vengono fatti appoggiare i corrispondenti tubi 1 alettati. Successivamente saranno posizionate le lamiere 5 che saranno trattenute in posizione tramite il listello 14 inserito di seguito nella seconda serie di tranciature 13. Quindi si appoggerà nuovamente una serie di tubi 1 e le operazioni di montaggio finora descritte si ripeteranno (vedere anche figura 5). For this purpose, a plate is provided in the lower part and in the upper part of the boiler 3 which receives sheet metal uprights 12, arranged parallel to each other and extending vertically at a predetermined distance, each upright 12 has cutouts 13 in which they can support strips 14 are inserted, then once the uprights 12 have been fixed inside the boiler, a strip 14 is inserted into the cutouts forming the lower horizontal row on which strip 14 is made to rest the corresponding finned tubes 1. Subsequently, the sheets 5 will be positioned and held in position by means of the strip 14 inserted below in the second series of shearing 13. Then a series of tubes 1 will be placed again and the assembly operations described so far will be repeated (see also figure 5).

I deviatori di flusso, proposti secondo l'invenzione, si possono collocare anche in caldaie a recupero orizzontali e a circolazione naturale. In tal caso i tubi alettati sono disposti verticalmente e i fumi corrono nel senso orizzontale. The flow deviators proposed according to the invention can also be placed in horizontal recovery and natural circulation boilers. In this case the finned tubes are arranged vertically and the fumes run horizontally.

Grazie al notevole miglioramento di una caldaia, equipaggiata con i mezzi proposti secondo la presente invenzione,. sarà possibile ottenere con la nuova caldaia un notevole aumento dell'efficienza termica, vale a dire il calore contenuto nei gas e nei fumi caldi, attraversanti i gruppi di tubi, sarà meglio sfruttato. Thanks to the considerable improvement of a boiler, equipped with the means proposed according to the present invention,. with the new boiler it will be possible to obtain a considerable increase in thermal efficiency, ie the heat contained in the hot gases and fumes, passing through the groups of pipes, will be better exploited.

Esperimenti hanno dimostrato che con una caldaia avente le caratteristiche secondo la presente invenzione e le dimensioni paragonabili con una caldaia che fa parte dello stato anteriore della tecnica, si potrà migliorare il grado di rendimento approssimativamente del 300%. Da questo deriva che una caldaia realizzata con i concetti proposti secondo la presente invenzione, avente un rendimento calorico come una nota caldaia paragonabile, potrà beneficiare di una riduzione dimensionale pari a circa due terzi di quella originaria. Experiments have shown that with a boiler having the characteristics according to the present invention and the dimensions comparable with a boiler which is part of the prior art, it is possible to improve the efficiency degree by approximately 300%. From this it follows that a boiler made with the concepts proposed according to the present invention, having a caloric efficiency like a known comparable boiler, will be able to benefit from a dimensional reduction equal to about two thirds of the original one.

Claims

Claims 1. Recovery boiler equipped with finned tubes that are crossed by a stream of fumes and hot gases, characterized by the fact that diverters (5 ) of the current (Z) which lead the current (Z) towards an overlying jet tube (1) (2).

2. Recovery boiler, equipped with finned tubes which are crossed by fumes and hot gases, according to claim 1, characterized in that the finned tubes (1) (2) of a first horizontal row (A) of tubes (1) are positioned in line with the pipes (1) of the subsequent rows (B) and that in the funnel-shaped outlet area (4) for hot gases, formed between two adjacent pipes (1), the vertex of a diverter is provided (5) V-shaped extending along the entire length of the tubes (1) and that the free ends of the diverter (5) are oriented towards the lower circumference of overhanging finned tubes (1) (2).

3. Boiler, according to claim 1, characterized in that the wings forming the diverter (5) embrace an angle (a) of approximately 70 °.

4. Boiler according to claim 1, characterized in that the diverters (5) have a tulip-like shape in section with the vertex (6) of the diverter (5) penetrating between the fins (2) of two underlying tubes (1) and that the upper part of the diverter (5) joins through a rounded area with tapering terminals and partially following the circumference of the fins (2) of the pipes (1) above (Fig. 9).

5. Boiler according to claim 1, characterized in that a path (T) for the passage of fumes is formed between the free ends of the V-bent diverter (5) and the overlying pipes (1).

6. Boiler, according to claim 1, characterized by the fact that inside the boiler there is a frame (10) consisting of an upper and lower strip (il) which accommodates bands (12) of sheets, arranged parallel to each other and extending vertically and that each band (12) has cutouts (13) in which support strips (14) can be inserted which act as support means for the finned tubes (1) (2) as well as for the plates of the diverter ( 5) folded in V.