ITMO20110146A1

ITMO20110146A1 - DEVICE FOR MODULATING THE COMBUSTIBLE AIR IN OVEN GAS COMBUSTION SYSTEMS.

Info

Publication number: ITMO20110146A1
Application number: IT000146A
Authority: IT
Inventors: Daniele Tagliazucchi
Original assignee: Tck S R L
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2012-12-14

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

DISPOSITIVO PER MODULARE Lâ€™ARIA COMBUSTIBILE IN IMPIANTI DEVICE FOR MODULATING COMBUSTIBLE AIR IN SYSTEMS

DI COMBUSTIONE A GAS DI FORNI OF GAS COMBUSTION OF OVENS

Campo Tecnico Technical Field

Forma oggetto della presente invenzione un dispositivo per modulare lâ€™aria combustibile in impianti di combustione a gas di forni che utilizzano una pluralitÃ di bruciatori. The present invention relates to a device for modulating the combustible air in gas combustion systems of furnaces which use a plurality of burners.

Specificamente esso trova utile applicazione in forni continui per la cottura di prodotti ceramici, quali, ad esempio , piastrelle ceramiche e simili. Specifically, it finds useful application in continuous ovens for firing ceramic products, such as, for example, ceramic tiles and the like.

In siffatti tipi di forni, caratterizzati da un certo sviluppo longitudinale, la presenza di numerosi bruciatori distribuiti lungo il forno deve consentire la realizzazione di â€œcurveâ€ di cottura caratteristiche la cui stabilitÃ nel tempo, fondamentale per la buona riuscita del processo, Ã ̈ legata ad una alimentazione il piÃ¹ possibile continua del forno allo scopo evidente di consentire condizioni â€œstazionarieâ€ di scambio termico del materiale. Infatti, ad esempio, una variazione di massa nel flusso di materiale in cottura (un cosiddetto â€œvuotoâ€ nel tappeto di piastrelle in transito) altera la situazione di equilibrio dello scambio termico richiedendo una rapida correzione nella introduzione di energia termica che deve essere eseguita il piÃ¹ velocemente possibile sui bruciatori per non aver surriscaldamenti etcâ€¦ quindi alterazioni della curva di cottura dei prodotti. In such types of ovens, characterized by a certain longitudinal development, the presence of numerous burners distributed along the oven must allow the creation of characteristic cooking `` curves '' whose stability over time, essential for the success of the process, is linked to a continuous supply of the kiln as much as possible with the evident purpose of allowing â € œstataryâ € conditions for the heat exchange of the material. In fact, for example, a mass variation in the flow of material being fired (a so-called `` vacuum '' in the carpet of tiles in transit) alters the equilibrium situation of the heat exchange, requiring a rapid correction in the introduction of thermal energy that must be carried out. as quickly as possible on the burners so as not to overheat etc… therefore alterations in the cooking curve of the products.

Tecnica Nota Technique Note

Secondo la tecnica nota piÃ¹ frequentemente utilizzata la regolazione della energia termica introdotta Ã ̈ realizzata utilizzando gruppi di piÃ¹ bruciatori alimentati ad anello e attuando un sistema di modulazione della fiamma che prevede di esercitare unâ€™azione solamente sulla portata di gas senza modificare la portata di aria corrispondente. Questo tipo di modulazione Ã ̈ poco costoso, ma non esente da inconvenienti. Tra questi, ad esempio, il fatto che lâ€™intervento su piÃ¹ bruciatori alimentati ad anello tiene necessariamente conto di una situazione â€œmediaâ€ e non ha perciÃ², costituzionalmente, una capacitÃ di azione puntuale. Dâ€™altra parte lâ€™elevato costo di soluzioni che contemplino una modulazione bruciatore per bruciatore richiede, secondo la tecnica nota, lâ€™impiego di adeguate apparecchiature di misura e di piÃ¹ o meno sofisticati dispositivi di controllo (di tipo elettronico) non ne consiglia lâ€™impiego anche in considerazione della necessitÃ di assicurare un costante e corretto funzionamento in condizioni operative variabili e, in molti casi, gravose. According to the most frequently used known technique, the regulation of the thermal energy introduced is carried out using groups of several burners fed in a ring and implementing a flame modulation system which provides for exerting an action only on the gas flow rate without changing the flow rate. corresponding air. This type of modulation is inexpensive, but not without its drawbacks. Among these, for example, the fact that the intervention on several ring-fed burners necessarily takes into account an "average" situation and therefore does not have, constitutionally, a capacity for punctual action. On the other hand, the high cost of solutions that contemplate a burner by burner modulation requires, according to the known technique, the use of adequate measuring equipment and more or less sophisticated control devices (electronic type) not it also recommends its use in consideration of the need to ensure constant and correct operation in variable and, in many cases, severe operating conditions.

Scopo del presente trovato Ã ̈ quello di ovviare agli inconvenienti e agli svantaggi sopra lamentati dando luogo ad un dispositivo per modulare lâ€™aria combustibile in impianti di combustione a gas di forni che utilizzano una pluralitÃ di bruciatori semplice e affidabile. The purpose of the present invention is to obviate the above-mentioned drawbacks and disadvantages by giving rise to a device for modulating the combustible air in gas combustion systems of furnaces which use a plurality of simple and reliable burners.

Vantaggi del presente trovato sono rappresentati da semplicitÃ costruttiva e funzionale, economicitÃ . Advantages of the present invention are represented by constructive and functional simplicity, economy.

Questo scopo Ã© raggiunto dal presente trovato cosÃ¬ come esso risulta individuato e rivendicato nel seguito. This object is achieved by the present invention as it is identified and claimed below.

Descrizione dellâ€™invenzione Description of the invention

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma preferita, ma non esclusiva di realizzazione dellâ€™invenzione in oggetto, illustrata a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle allegate figure in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following detailed description of a preferred but not exclusive embodiment of the invention in question, illustrated by way of non-limiting example in the attached figures in which:

- la figura 1 ne mostra una schematica vista di insieme della applicazione ad una porzione di parete sezionata trasversalmente allâ€™asse longitudinale di un forno continuo per la cottura di piastrelle ceramiche; - figure 1 shows a schematic overall view of the application to a portion of the wall sectioned transversely to the longitudinal axis of a continuous kiln for firing ceramic tiles;

- la figura 2 mostra, in scala ingrandita una schematica vista parzialmente sezionata di una parte di figura 1; Figure 2 shows, on an enlarged scale, a schematic partially sectioned view of a part of Figure 1;

- la figura 3 mostra,la stessa vista di figura 2 in una differente configurazione operativa. Figure 3 shows the same view of Figure 2 in a different operating configuration.

Con riferimento alle menzionate figure, con 1 si Ã ̈ indicata schematicamente una porzione di una parete un forno continuo di tipo noto per la cottura di piastrelle ceramiche. Si tratta di un forno dotato di una camera o laboratorio continuo, a sviluppo longitudinale allâ€™interno del quale il prodotto, cioÃ ̈ le piastrelle, transitano trasferite da un sistema di trasporto a rulli (non evidenziato) da un ingresso ad unâ€™uscita. Il sistema di riscaldamento Ã ̈ costituito da una pluralitÃ di bruciatori 2, nella fattispecie a gas, che sono distribuiti opportunamente lungo lo sviluppo del forno e che sono normalmente inseriti nelle pareti laterali dello stesso. With reference to the aforementioned figures, 1 indicates schematically a portion of a wall of a known type of continuous oven for firing ceramic tiles. It is a kiln equipped with a continuous chamber or laboratory, with longitudinal development inside which the product, that is the tiles, pass transferred by a roller transport system (not highlighted) from an entrance to a exit. The heating system consists of a plurality of burners 2, in this case gas, which are suitably distributed along the development of the oven and which are normally inserted in the side walls of the same.

Attraverso la disposizione e lâ€™azione dei bruciatori 2 lungo il forno, normalmente ad asse rettilineo e a sezione interna costante, viene realizzata la â€œcurvaâ€ di cottura prevista per la cottura del materiale in transito. Through the arrangement and action of the burners 2 along the kiln, usually with a straight axis and constant internal section, the cooking â € œcurveâ € is created for the firing of the material in transit.

Ciascun bruciatore 2 Ã ̈ dotato di una modulazione di potenza indipendente che ha essenzialmente lâ€™obiettivo di consentire la variazione di potenza mantenendo la proporzione stechiometrica della combustione. Eâ€™ infatti previsto un meccanismo che trasforma un valore di pressione, rilevato in corrispondenza del condotto di alimentazione 3 del gas al bruciatore 2 in un comando che agisce direttamente sulla portata di aria in ingresso determinando secondo un rapporto prestabilito con la portata istantanea di gas, la portata di aria comburente in ingresso, in particolare in modo da mantenere il rapporto stechiometrico di combustione a partire perÃ² da un valore minimo prestabilito della medesima portata di aria comburente in ingresso. Each burner 2 is equipped with an independent power modulation which essentially has the objective of allowing the power variation while maintaining the stoichiometric proportion of combustion. In fact, a mechanism is provided which transforms a pressure value, detected in correspondence with the gas supply duct 3 to burner 2, into a command that acts directly on the inlet air flow, determining according to a predetermined ratio with the instantaneous gas flow , the incoming combustion air flow rate, in particular so as to maintain the stoichiometric combustion ratio starting from a pre-established minimum value of the same incoming combustion air flow.

Questo valore minimo prestabilito della portata di aria comburente in ingresso corrisponde al 30% (circa) della portata massima di aria comburente in ingresso nel bruciatore 2. This minimum pre-set value of the incoming combustion air flow corresponds to (approximately) 30% of the maximum combustion air flow into the burner 2.

Il citato meccanismo comprende una camera chiusa 4 il cui interno Ã ̈ posto in diretta comunicazione, mediante il condotto 12 con il condotto 3 che convoglia il combustibile gassoso al bruciatore 2. La camera chiusa 4 Ã© delimitata da una parete o membrana elastica 5 la quale Ã ̈ solidalmente vincolata ad unâ€™asta 6, mobile, che, mediante un collegamento meccanico, ha il compito di manovrare o comandare lâ€™azionamento di una valvola 7 per la regolazione delle portata di aria comburente in ingresso nel bruciatore 2. The aforementioned mechanism comprises a closed chamber 4 the interior of which is placed in direct communication, by means of the duct 12 with the duct 3 which conveys the gaseous fuel to the burner 2. The closed chamber 4 is delimited by a wall or elastic membrane 5 the which is integrally linked to a movable rod 6 which, by means of a mechanical connection, has the task of maneuvering or controlling the operation of a valve 7 for regulating the flow of combustion air entering the burner 2.

Lâ€™asta 6 Ã ̈ mobile in quanto guidata a muoversi assialmente e presenta almeno una propria porzione a forma di cremagliera, indicata con 16, che ingrana con una corrispondente ruota dentata o pignone 17 solidale ad un alberino 27 che, attraverso la propria rotazione manovra la valvola 7. The rod 6 is mobile as it is guided to move axially and has at least its own portion in the form of a rack, indicated by 16, which meshes with a corresponding toothed wheel or pinion 17 integral with a shaft 27 which, through its own rotation operate the valve 7.

Lâ€™asta 6 Ã ̈ inoltre fissata alla parete o membrana elastica 5 con lâ€™interposizione di uno stantuffo di guida 8 il quale Ã ̈ alloggiato in modo assialmente scorrevole allâ€™ interno di un cilindro di guida 9 nel quale Ã ̈ ospitata una molla di contrasto 10. The rod 6 is also fixed to the wall or elastic membrane 5 with the interposition of a guide piston 8 which is housed in an axially sliding manner inside a guide cylinder 9 in which it is housed a contrast spring 10.

Nella fattispecie la valvola 7 Ã ̈ una valvola a farfalla. Lâ€™intero dispositivo Ã ̈ opportunamente tarato in modo che alla variazione di pressione, relativa ad una corrispondente variazione di portata del gas in ingresso nel bruciatore 2, corrisponda uno spostamento assiale dellâ€™asta 6 che induca una variazione dellâ€™apertura della valvola 7 capace, a sua volta, di produrre una variazione di portata di aria comburente che mantiene costante il rapporto con la variazione della portata di gas. In particolare la taratura Ã ̈ tale da fare in modo che tale rapporto approssimi il piÃ¹ possibile quello stechiometrico. Nella pratica corrente, che vede lâ€™impiego come gas combustibile di metano, tale rapporto di 1 a 9. In this case, valve 7 is a butterfly valve. The entire device is suitably calibrated in such a way that an axial displacement of the rod 6 corresponds to the variation in pressure, relative to a corresponding variation in the flow rate of the gas entering the burner 2, which induces a variation in the opening of the valve 7 capable, in turn, of producing a variation in the combustion air flow rate which keeps the ratio constant with the variation in the gas flow rate. In particular, the calibration is such as to ensure that this ratio approximates the stoichiometric one as much as possible. In current practice, which sees the use of methane as a fuel gas, this ratio is 1 to 9.

Il dispositivo Ã ̈ anche regolato in modo che la portata della valvola 7 non scenda mai al disotto di un valore minimo prestabilito che Ã ̈ rappresentato, ad esempio dal 30% della portata massima di aria comburente in ingresso nel bruciatore 2. The device is also regulated so that the flow rate of valve 7 never falls below a minimum pre-established value which is represented, for example, by 30% of the maximum flow rate of combustion air entering burner 2.

Il trovato riguarda anche un metodo per modulare lâ€™aria combustibile in impianti di combustione a gas equipaggianti forni che utilizzano una pluralitÃ di bruciatori 2 secondo il quale ciascun bruciatore 2 Ã ̈ alimentato con una portata di aria comburente in ingresso che Ã ̈ modulata, a partire da un valore minimo prestabilito, sulla base del valore di pressione rilevato in corrispondenza della alimentazione del gas al bruciatore 2. The invention also relates to a method for modulating the combustible air in gas combustion plants equipped with ovens that use a plurality of burners 2 according to which each burner 2 is supplied with a flow of combustion air at the inlet which is modulated, starting from a predetermined minimum value, based on the pressure value detected in correspondence with the gas supply to burner 2.

La portata di aria comburente in ingresso Ã ̈ modulata, a partire da un valore minimo prestabilito che corrisponde al 30% della portata massima di aria comburente in ingresso, fino al raggiungimento del valore o rapporto stechiometrico. The incoming combustion air flow is modulated, starting from a minimum pre-established value which corresponds to 30% of the maximum incoming combustion air flow, until the stoichiometric value or ratio is reached.

Claims

CLAIMS 1.Device for modulating the combustible air in gas combustion plants equipping ovens that use a plurality of burners (2) characterized in that it comprises, interlocked with each said burner (2), a mechanism suitable for transforming a value pressure, detected in correspondence with the gas supply duct (3) to the burner (2) in a control that acts directly on the combustion air flow, determining, according to a predetermined ratio with the gas flow, the combustion air inlet flow to the burner (2) starting from a pre-established minimum value of the incoming combustion air flow.

2. Device according to claim 1, characterized in that said predetermined minimum value of the incoming combustion air flow rate corresponds to 30% of the maximum combustion air flow into the burner (2).

3. Device according to claim 2 characterized in that said mechanism comprises a closed chamber (4) the interior of which is placed in direct communication with the duct (3) which carries the fuel or gas to the burner (2); said closed chamber (3) being delimited by an elastic wall or membrane (5) which is integrally bound to a movable rod (6) which, by means of a mechanical connection, is able to operate a valve (7) for regulation of the combustion air flow into the burner (2).

4. Device according to claim 3 characterized in that said rod (6) is movable as it is guided to move axially and has at least its own portion in the form of a rack (16) which meshes with a corresponding toothed wheel (17) integral with a shaft (27) which operates said valve (7).

5. Device according to claim 4 characterized in that said rod (6) is fixed to said elastic wall or membrane (5) with the interposition of a guide piston (8) which is housed so axially sliding inside a guide cylinder (9) in which a contrast spring (10) is housed.

6. Device according to claim 4 or 5 characterized in that said valve (7) is a butterfly valve

7. Method for modulating the combustible air in gas combustion systems equipped with ovens that use a plurality of burners (2) according to which each burner (2) is fed with a flow of combustion air inlet which is modulated , starting from a pre-established minimum value, based on the pressure value detected at the gas supply to the burner (2)

8. Method according to claim 7 characterized in that the incoming combustion air flow rate is modulated, starting from a predetermined minimum value, until the stoichiometric value is reached.

9. Method according to claim 8 characterized in that the combustion air inlet flow rate to the single burner (2) is modulated, starting from a minimum predetermined value which corresponds to 30% of the maximum combustion air inlet flow rate.