ITMO980265A1

ITMO980265A1 - "PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF EXHAUST GAS PURIFICATION FROM AN INDUSTRIAL OVEN AND RELATED PLANT".

Info

Publication number: ITMO980265A1
Authority: IT
Inventors: Ivo Braga; Giuliano Elmi; Christian Frankenne Dieter
Original assignee: Euroelettra Spa; Ivo Braga
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-06-30
Also published as: IT1304944B1

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “PROCEDIMENTO PER IL TRATTAMENTO DI DEPURAZIONE DEI GAS DI SCARICO DA UN FORNO INDUSTRIALE ED IMPIANTO RELATIVO”. Patent Description for Industrial Invention entitled: "PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF EXHAUST GAS PURIFICATION FROM AN INDUSTRIAL OVEN AND RELATIVE PLANT".

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato ha per oggetto un procedimento per il trattamento di depurazione dei gas di scarico in uscita da un forno industriale ed impianto relativo. The present invention relates to a process for the purification treatment of the exhaust gases leaving an industrial furnace and relative plant.

In campo industriale e particolarmente nei forni per la produzione di laterizi, sono noti impianti per la depurazione delle sostanze organiche presenti nei gas di scarico in uscita all’esterno. In the industrial field and particularly in kilns for the production of bricks, plants are known for the purification of organic substances present in the exhaust gases exiting to the outside.

In questi impianti, cosiddetti termoreattori, avviene una postcombustione termica esterna in cui lo scambio termico è rigenerativo mediante l’impiego di materiali di immagazzinamento del calore. In these plants, so-called thermoreactors, an external thermal afterburning takes place in which the heat exchange is regenerative through the use of heat storage materials.

I termoreattori sono costituiti, essenzialmente, da una pluralità di camere di rigenerazione del calore che sono riempite di materiali per l'immagazzinamento del calore, quali ad esempio selle di ceramica o unità di ceramica a nido d’ape. The thermoreactors essentially consist of a plurality of heat regeneration chambers that are filled with materials for storing heat, such as ceramic saddles or honeycomb ceramic units.

Il gas di scarico proveniente dall’impianto di trattamento termico dei prodotti, posto a monte, contiene sostanze organiche nocive e giunge in una delle suddette camere che, previo assorbimento del calore da parte dei materiali in essa presenti, riscalda il gas non trattato fluente al suo interno. The exhaust gas coming from the thermal treatment plant of the products, located upstream, contains noxious organic substances and reaches one of the aforementioned chambers which, after absorption of the heat by the materials present in it, heats the untreated gas flowing to the inside.

Poiché generalmente il gas non ha ancora raggiunto la temperatura di combustione delle sostanze nocive contenute è prevista una camera di combustione a valle delle camere di rigenerazione del calore che consente di raggiungere tale temperatura e di ossidare quindi le sostanze da eliminare. Since generally the gas has not yet reached the combustion temperature of the harmful substances it contains, a combustion chamber is provided downstream of the heat regeneration chambers which allows this temperature to be reached and therefore the substances to be eliminated to be oxidized.

In tale camera, infatti, il gas in uscita dalla camera di rigenerazione viene ulteriormente riscaldato mediante un bruciatore supplementare fino alla temperatura necessaria richiesta per una post-combustione completa delle sostanze organiche. In this chamber, in fact, the gas leaving the regeneration chamber is further heated by means of an additional burner up to the necessary temperature required for complete post-combustion of the organic substances.

Una volta lasciata la camera di combustione, il gas di scarico, caldo e depurato, attraversa una seconda camera di rigenerazione e rilascia la maggior parte del calore che viene così assorbito dalle unità di immagazzinamento presenti. Once it leaves the combustion chamber, the exhaust gas, hot and purified, passes through a second regeneration chamber and releases most of the heat which is thus absorbed by the storage units present.

Il gas depurato e freddo esce, quindi, dalla seconda camera con una temperatura che è leggermente superiore a quella del gas non trattato che entra nella prima camera e viene incanalato verso il camino. The purified and cold gas then leaves the second chamber with a temperature that is slightly higher than that of the untreated gas that enters the first chamber and is channeled towards the chimney.

Il principio operativo dei termoreattori prevede uno scambio dei gas di scarico ad intervalli regolari, nel senso che le varie camere di rigenerazione del calore svolgono alternativamente la funzione di riscaldare il gas non trattato e quella di assorbire il calore del gas caldo depurato. The operating principle of the thermoreactors provides for an exchange of exhaust gases at regular intervals, in the sense that the various heat regeneration chambers perform alternatively the function of heating the untreated gas and that of absorbing the heat of the purified hot gas.

Questi termoreattori tuttavia non sono scevri di inconvenienti tra i quali va annoverato principalmente il fatto che richiedono una o più camere di combustione a valle delle camere di rigenerazione del calore per consentire l’effettiva ossidazione delle sostanze nocive. However, these thermoreactors are not free from drawbacks, among which the fact that they require one or more combustion chambers downstream of the heat regeneration chambers to allow the effective oxidation of harmful substances should be mentioned.

Ciò comporta un incremento dei costi di realizzazione dell’intero impianto, nonché un consumo energetico considerevole. This leads to an increase in the construction costs of the entire system, as well as considerable energy consumption.

Compito precipuo dei presente trovato è quello di eliminare l’inconveniente sopralamentato dei termoreattori di tipo noto escogitando un procedimento per il trattamento di depurazione dei gas di scarico da un forno industriale ed impianto relativo che consenta di ottenere un risparmio energetico notevole e garantisca l’eliminazione delle sostanze organiche nocive presenti nei gas. The aim of the present invention is to eliminate the aforementioned drawback of thermoreactors of the known type by devising a process for the purification treatment of the exhaust gases from an industrial furnace and relative plant which allows to obtain a considerable energy saving and guarantees the elimination of harmful organic substances present in gases.

Nell’ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato è quello di assolvere i compiti precedenti con una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto. Within the scope of this technical task, another object of the present invention is to perform the previous tasks with a simple structure, relatively easy to implement in practice, safe in use and effective in operation, as well as relatively low cost.

Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal presente procedimento per il trattamento di depurazione dei gas di scarico da un forno industriale, caratterizzato dal fatto che il gas prodotto da un forno, del tipo presentante una zona di cottura ed una di preriscaldo, ed inviato ad almeno un termoreattore, del tipo comprendente una prima ed una seconda camera di assorbimento e rigenerazione del calore, viene mandato da una di dette camere alla zona di cottura e da questa alla zona di preriscaldo dalla quale fuoriesce ad una temperatura atta a determinare la completa ossidazione delle sostanze organiche contenute, viene inviato ad una di dette camere, ove cede buona parte del calore, e quindi passa all’altra camera dalla quale fuoriesce depurato e successivamente inviato ad un camino This task and these purposes are all achieved by the present process for the purification treatment of the exhaust gases from an industrial furnace, characterized in that the gas produced by an furnace, of the type having a cooking zone and a preheating zone, is sent at least one thermoreactor, of the type comprising a first and a second heat absorption and regeneration chamber, is sent from one of said chambers to the cooking area and from this to the preheating area from which it comes out at a temperature suitable for determining the complete oxidation of the organic substances contained, it is sent to one of these chambers, where it transfers a large part of the heat, and then passes to the other chamber from which it comes out purified and subsequently sent to a chimney

L’impianto relativo al procedimento è caratterizzato dal fatto che comprende almeno un termoreattore ad una prima ed una seconda camera di assorbimento e rigenerazione del calore che è posto tra il camino e un forno presentante una zona di cottura ed una di preriscaldo, un primo condotto avente l'ingresso connesso a detta zona di preriscaldo e due uscite connesse rispettivamente alle due camere, un secondo condotto avente i due ingressi connessi rispettivamente alle due camere e l'uscita connessa a detta zona di cottura, un terzo condotto avente l’ingresso connesso alla zona di cottura e l’uscita alla zona di preriscaldo, un quarto condotto avente l’ingresso connesso alla zona di preriscaldo e due uscite connesse rispettivamente alle due camere, un quinto condotto avente i due ingressi connessi rispettivamente a dette due camere e l’uscita connessa al camino e una pluralità di valvole di distribuzione e/o di occlusione che intercettano detti condotti e sono atte a determinare percorsi selettivi del gas di scarico in detti condotti. The system relating to the process is characterized in that it comprises at least one thermoreactor with a first and a second heat absorption and regeneration chamber which is placed between the chimney and an oven having a cooking and a preheating zone, a first duct having the inlet connected to said preheating zone and two outlets connected respectively to the two chambers, a second duct having the two inlets connected respectively to the two chambers and the outlet connected to said cooking zone, a third duct having the connected inlet to the cooking area and the outlet to the preheating area, a fourth duct having the inlet connected to the preheating area and two outlets connected respectively to the two chambers, a fifth duct having the two inputs connected respectively to said two chambers and the outlet connected to the chimney and a plurality of distribution and / or occlusion valves which intercept said ducts and are able to determine paths selective of the exhaust gas in said ducts.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di dettaglio di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un procedimento per il trattamento di depurazione dei gas di scarico da un forno industriale ed un Impianto relativo illustrati a tìtolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegno in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become more evident from the detailed description of a preferred but not exclusive embodiment of a process for the purification treatment of the exhaust gases from an industrial furnace and a relative plant illustrated by way of example, but not limiting, in the joined drawing tables in which:

la figura 1 è una vista schematica dellimpianto relativo al procedimento per il trattamento di depurazione dei gas di scarico da un forno industriale secondo il trovato; Figure 1 is a schematic view of the plant relating to the process for the purification treatment of the exhaust gases from an industrial furnace according to the invention;

la figura 2 è un particolare ingrandito dell’impianto di figura 1 . Con particolare riferimento a tali figure, limpianto 1 comprende tre termoreattori 2 che sono costituiti da una prima camera 3 e da una seconda camera 4 di assorbimento e rigenerazione del calore. figure 2 is an enlarged detail of the system of figure 1. With particular reference to these figures, the plant 1 comprises three thermoreactors 2 which consist of a first chamber 3 and a second chamber 4 for absorbing and regenerating the heat.

I termoreattori 2 sono collocati tra il camino 5 e un forno 6 del tipo presentante una zona di cottura 7, una zona di preriscaldo 8 ed una zona di raffreddamento 9 dei prodotti in lavorazione. Facendo riferimento a ciascun termoreattore 2, l'impianto 1 comprende un primo condotto 10 avente l'ingresso 11 connesso alla zona di preriscaldo 8 e due uscite 12a e 12b connesse rispettivamente alle due camere 3 e 4, un secondo condotto 13 avente due ingressi 14a e 14b connessi rispettivamente alle due camere 3 e 4 e l’uscita 15 connessa alla zona di cottura 7, un terzo condotto 16 avente l'ingresso 17 connesso alla zona di cottura 7 e l’uscita 18 alla zona di preriscaldo 8, un quarto condotto 19 avente l’ingresso 20 connesso alla zona di preriscaldo 8 e due uscite 21 a e 21 b connesse rispettivamente alle due camere 3 e 4, un quinto condotto 22 avente due ingressi 23a e 23b connessi rispettivamente alle due camere 3 e 4 e l'uscita 24 connessa al camino 5. The thermoreactors 2 are placed between the chimney 5 and an oven 6 of the type having a cooking zone 7, a preheating zone 8 and a cooling zone 9 for the products being processed. With reference to each thermoreactor 2, the plant 1 comprises a first duct 10 having the inlet 11 connected to the preheating zone 8 and two outlets 12a and 12b connected respectively to the two chambers 3 and 4, a second duct 13 having two inlets 14a and 14b respectively connected to the two chambers 3 and 4 and the outlet 15 connected to the cooking zone 7, a third duct 16 having the inlet 17 connected to the cooking zone 7 and the outlet 18 to the preheating zone 8, a fourth duct 19 having the inlet 20 connected to the preheating zone 8 and two outlets 21 a and 21 b connected respectively to the two chambers 3 and 4, a fifth duct 22 having two inlets 23a and 23b connected respectively to the two chambers 3 and 4 and the outlet 24 connected to the chimney 5.

I vari condotti comprendono una pluralità di valvole di distribuzione e/o di occlusione V che determinano percorsi selettivi del gas di scarico nei condotti stessi. The various ducts comprise a plurality of distribution and / or occlusion valves V which determine selective paths of the exhaust gas in the ducts themselves.

Il secondo ed il terzo condotto 13 e 16 hanno l’uscita 15 e l’ingresso 17 coincidenti ed il tratto 25 in comune, mentre i condotti 10 e 22 sono dotati di mezzi ventilatori di tipo noto 26. Un primo possibile percorso del gas è il seguente: zona di preriscaldo 8, primo condotto 10, valvola V1 , prima camera 3, seconda camera 4, secondo condotto 13, valvole V2 e V3, zona di cottura 7, terzo condotto 16, zona di preriscaldo 8, quarto condotto 19, valvola V4, seconda camera 4, prima camera 3, quinto condotto 22, valvola V5 e camino 5. The second and third ducts 13 and 16 have the outlet 15 and the inlet 17 coinciding and the section 25 in common, while the ducts 10 and 22 are equipped with fan means of the known type 26. A first possible gas path is the following: preheating zone 8, first duct 10, valve V1, first chamber 3, second chamber 4, second duct 13, valves V2 and V3, cooking zone 7, third duct 16, preheating zone 8, fourth duct 19, valve V4, second chamber 4, first chamber 3, fifth duct 22, valve V5 and chimney 5.

Un secondo possibile percorso del gas è il seguente: zona di preriscaldo 8, primo condotto 10, valvola V6, seconda camera 4, prima camera 3, secondo condotto 13, valvole V7 e V3, zona di cottura 7, terzo condotto 16, zona di preriscaldo 8, quarto condotto 19, valvola V8, prima camera 3, seconda camera 4, quinto condotto 22, valvola V9 e camino 5. A second possible gas path is as follows: preheating zone 8, first duct 10, valve V6, second chamber 4, first chamber 3, second duct 13, valves V7 and V3, cooking zone 7, third duct 16, preheating 8, fourth pipe 19, valve V8, first chamber 3, second chamber 4, fifth pipe 22, valve V9 and chimney 5.

Vantaggiosamente in ciascun termoreattore 2 le camere sono disposte tra loro coassiali, con la prima camera 3 interna alla seconda camera 4, ma non sono da escludere forme alternative di realizzazione. Advantageously, in each thermoreactor 2 the chambers are arranged coaxially with each other, with the first chamber 3 internal to the second chamber 4, but alternative embodiments are not to be excluded.

Le camere 3 e 4 di ciascun termoreattore 2 sono comunicanti tra loro alla sommità e hanno gli ingressi e le uscite dei rispettivi condotti che sono disposti inferiormente. The chambers 3 and 4 of each thermoreactor 2 are communicating with each other at the top and have the inlets and outlets of the respective ducts which are arranged below.

Il primo condotto 10 ha l’ingresso 11 che è connesso all'inizio della zona di preriscaldo 8 mentre il terzo condotto 16 ha l’uscita 18 che è connessa alla zona di preriscaldo 8 in posizione intermedia. The first duct 10 has the inlet 11 which is connected to the beginning of the preheating area 8 while the third duct 16 has the outlet 18 which is connected to the preheating area 8 in an intermediate position.

Utilmente, in prossimità delle sommità delle due camere, il termoreattore 2 comprende una coppia di bruciatori supplementari B di tipo noto. Conveniently, near the tops of the two chambers, the thermoreactor 2 comprises a pair of additional burners B of a known type.

Durante il funzionamento dell’impianto 1 , alternativamente, due dei tre termoreattori 2 operano secondo quanto suddetto per la depurazione del gas di scarico mentre il terzo viene riscaldato e preparato per un successivo trattamento di depurazione. During the operation of the plant 1, alternatively, two of the three thermoreactors 2 operate according to the above for the purification of the exhaust gas while the third is heated and prepared for a subsequent purification treatment.

Il procedimento di depurazione secondo l’impianto 1 e facendo riferimento ad un solo termoreattore 2 prevede che il gas prodotto dal forno 6 venga mandato dalla prima, o seconda, camera alla zona di cottura 7 dove viene riscaldato fino a circa 750 °C. The purification process according to system 1 and referring to a single thermoreactor 2 provides that the gas produced by the oven 6 is sent from the first, or second, chamber to the cooking area 7 where it is heated up to about 750 ° C.

Dalla zona di cottura 7 il gas caldo giunge alla zona di preriscaldo 8 dalla quale fuoriesce ad una temperatura di circa 800 °C, che determina la completa ossidazione delle sostanze organiche contenute. From the cooking zone 7 the hot gas reaches the preheating zone 8 from which it comes out at a temperature of about 800 ° C, which determines the complete oxidation of the organic substances contained.

Dalla zona di preriscaldo 8, il gas viene inviato all’ingresso della prima, o seconda, camera ove cede buona parte del calore, e quindi passa alla seconda, o prima, camera dalla quale fuoriesce depurato, ad una temperatura di circa 150 °C, per poi essere inviato al camino 5. From the preheating zone 8, the gas is sent to the inlet of the first, or second, chamber where it transfers a large part of the heat, and then passes to the second, or first, chamber from which it comes out purified, at a temperature of about 150 ° C , to then be sent to chimney 5.

Nelle camere 3 e 4 lo scambio termico è rigenerativo per mezzo del materiale di immagazzinamento di calore, come ad esempio corpi di ceramica di forme e dimensioni differenti, biossido di silicio o qualsiasi altro materiale adatto. In chambers 3 and 4 the heat exchange is regenerative by means of the heat storage material, such as for example ceramic bodies of different shapes and sizes, silicon dioxide or any other suitable material.

Il gas non trattato entra in una camera del termoreattore e viene riscaldato dai materiali che hanno precedentemente immagazzinato calore; il gas una volta riscaldato entra nell’altra camera dove cede buona parte del calore accumulato, rendendola pronta per ricevere nuovo gas di scarico da depurare. Untreated gas enters a thermoreactor chamber and is heated by materials that have previously stored heat; once heated, the gas enters the other chamber where it transfers most of the accumulated heat, making it ready to receive new exhaust gas to be purified.

Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga lo scopo proposto e cioè ottenere un notevole risparmio energetico in quanto le camere dei termoreattori vengono riscaldate dai gas di scarico stessi provenienti dalle zone di trattamento termico, ad esempio di cottura e preriscaldo di un forno per la produzione di materiali di ceramica quali mattoni o altro. In practice it has been found that the described invention achieves the proposed aim, that is to say, to obtain a considerable energy saving since the chambers of the thermoreactors are heated by the exhaust gases themselves coming from the heat treatment areas, for example the cooking and preheating of an oven for the production of ceramic materials such as bricks or other.

Inoltre le temperature raggiunte dai gas trattati in uscita dalle zone di cottura e preriscaldo del forno consentono di eliminare completamente le sostanze inquinanti organiche presenti, senza rendere necessario l’intervento di bruciatori e simili. In addition, the temperatures reached by the treated gases leaving the cooking and preheating areas of the oven allow to completely eliminate the organic pollutants present, without requiring the intervention of burners and the like.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.

Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent ones.

In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni. In practice, the materials used, as well as the shapes and sizes, may be any according to requirements without thereby departing from the scope of the protection of the following claims.

Claims

CLAIMS 1) Process for the purification treatment of the exhaust gases from an industrial furnace, characterized in that the gas produced by an furnace, of the type having a cooking zone and a preheating zone, and sent to at least one thermoreactor, of the type comprising a first and a second heat absorption and regeneration chamber is sent from one of said chambers to the cooking area and from this to the preheating area from which it comes out at a temperature capable of determining the complete oxidation of the organic substances contained, it is sent to one of said chambers, where it transfers a good part of the heat, and then passes to the other chamber from which it comes out purified and subsequently sent to a chimney.

2) Plant according to the process of claim 1 characterized by the fact that it comprises at least one thermoreactor with a first and a second heat absorption and regeneration chamber which is placed between the chimney and an oven having a cooking and a preheating zone, a first duct having the inlet connected to said preheating zone and two outlets connected respectively to the two chambers, a second duct having the two inlets connected respectively to the two chambers and the outlet connected to said cooking zone, a third duct having the inlet connected to the cooking zone and outlet to the preheating zone, a fourth duct having the inlet connected to the preheating zone and two outlets connected respectively to the two chambers, a fifth duct having the two inlets connected respectively to said two chambers and the outlet connected to the chimney and a plurality of distribution and / or occlusion valves which intercept said ducts and are suitable for detecting terminating selective paths of the exhaust gas in said ducts.

3) Process according to claim 1 characterized in that the gas escapes from the cooking zone at a temperature of about 750 ° C.

4) Process according to claim 1 characterized in that the gas escapes from the preheating zone at a temperature of about 800 ° C.

5) Process according to claim 1 characterized in that the purified gas leaves the thermoreactor at a temperature of about 150 ° C.

6) Plant according to claim 2 characterized by the fact that one of said paths is from the preheating zone to the first chamber through the first duct, from the first chamber to the second chamber, from the second chamber to the cooking zone through the second duct, from the cooking to the preheating zone through the third duct, from the preheating zone to the second chamber through the fourth duct, from the second chamber to the first chamber and from the first chamber to the chimney through the fifth duct.

7) Plant according to claim 2 characterized by the fact that one of said paths is from the preheating zone to the second chamber through the first duct, from the second chamber to the first chamber, from the first chamber to the cooking zone through the second duct, from the cooking to the preheating zone through the third duct, from the preheating zone to the first chamber through the fourth duct, from the first chamber to the second chamber and from the second chamber to the chimney through the fifth duct.

8) Plant according to one or more of the preceding claims characterized by the fact that said first and second chambers are one inside the other and coaxial.

9) System according to one or more of the preceding claims, characterized by the fact that said chambers are communicating at the top and have the inputs and outputs arranged below.

10) Plant according to one or more of the preceding claims characterized by the fact that said first duct has the inlet connected to the beginning of the preheating area and that said third duct has the outlet connected to the preheating area in an intermediate position.

11) Plant according to one or more of the preceding claims characterized by the fact that near the tops of said chambers the thermoreactor comprises at least one additional burner.

12) Plant according to one or more of the preceding claims characterized by the fact that there are three thermoreactors.

13. Plant according to claim 12 characterized by the fact that, alternatively, two of the three thermoreactors are adapted to purify said exhaust gas and the third is adapted to be heated.

14) Process for the purification treatment of exhaust gases from an industrial furnace and relative plant according to one or more of the preceding claims and according to what has been described and illustrated for the specified purposes.