ITRM20110023A1 - Impianto e metodo di estrazione e raffreddamento di ceneri con incremento dell'efficienza complessiva di caldaia. - Google Patents

Description

IMPIANTO E METODO DI ESTRAZIONE E RAFFREDDAMENTO DI CENERI CON

INCREMENTO DELL’EFFICIENZA COMPLESSIVA DI CALDAIA

DESCRIZIONE

Settore dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un impianto di raffreddamento di ceneri pesanti del tipo atto ad essere impiegato in associazione con una camera di combustione, in particolare per grandi portate di ceneri derivanti ad esempio da combustibile fossile solido in un impianto di produzione di energia.

Background dell’invenzione

I sistemi noti di estrazione e raffreddamento a secco di ceneri pesanti prodotte in camere di combustione (o caldaie) da combustibile solido si basano sul raffreddamento ad aria di un letto di ceneri. A tal fine, quest’ultimo viene trasportato su di un nastro resistente alle alte temperature disposto immediatamente al di sotto della gola di caldaia. L’aria di raffreddamento viene richiamata all’interno del sistema di estrazione dalla pressione negativa presente in caldaia, attraversando apposite aperture di un involucro di contenimento del nastro. L’aria percorre quindi il sistema ed il letto di cenere in controcorrente al senso di marcia, operando così il raffreddamento della cenere e delle apparecchiature.

Un sistema di estrazione e raffreddamento del tipo appena descritto à ̈ quello di EP 0252 967.

Il suddetto meccanismo di scambio termico fra cenere ed aria in controcorrente condiziona il dimensionamento del sistema di estrazione e raffreddamento, in termini di: − portata di aria utilizzata, ove la velocità dell’aria stessa all’interno del sistema deve essere massimizzata per aumentare di conseguenza il coefficiente di scambio termico con la cenere; e

− interasse e velocità del nastro trasportatore, parametri che vanno ottimizzati per aumentare il tempo di permanenza della cenere a contatto dell’aria e limitare l’altezza dello strato di cenere.

Infatti, l’efficienza di raffreddamento della cenere à ̈ limitata dalla superficie esposta e disponibile allo scambio termico con aria. In particolare, data la natura isolante della cenere, i primi stati lambiti dall’aria si raffreddano mentre gli strati di cenere più interni restano in temperatura.

Pertanto, un primo aspetto perfettibile dei sistemi noti à ̈ legato alle modalità di scambio termico fra la cenere e l’aria di raffreddamento.

Il rapporto fra quantitativo di aria di raffreddamento e ceneri à ̈ tipicamente 3:1, ossia sono necessarie 3 ton di aria per raffreddare 1 ton di ceneri pesanti. Tuttavia, dal momento che, a valle del raffreddamento delle ceneri, tutta l’aria introdotta à ̈ richiamata in caldaia dal fondo di questa, il quantitativo di aria di raffreddamento non deve eccedere l’1,5-2,0% del totale di aria di combustione. Infatti, se si altera oltre tale limite il rapporto stechiometrico tra combustibile ed aria si determina una riduzione dell’efficienza di combustione ed un aumento delle perdite al camino.

In particolare, nei sistemi noti sopra citati i fattori che concorrono all’aumento di efficienza di combustione (termini positivi) sono:

− l’energia chimica delle ceneri, recuperata tramite calore sensibile dell’aria di raffreddamento grazie alla post-combustione degli incombusti sul nastro estrattore favorita da tale flusso di aria;

− il calore sensibile delle ceneri, recuperato tramite calore sensibile dell’aria di raffreddamento reintrodotta in caldaia; e

− il recupero del flusso radiante alla gola di caldaia, assorbito dai componenti del sistema irraggiati e ceduto all’aria di raffreddamento ed alle ceneri estratte.

Il fattore che determina invece un decremento dell’efficienza di caldaia (termine negativo) à ̈ la perdita di efficienza al preriscaldatore aria/fumi. Quest’ultimo prevede l’impiego di aria ambiente che raffredda appunto i fumi di combustione, preriscaldandosi. Tale aria preriscaldata à ̈ inviata in camera di combustione. Tuttavia, questo specifico quantitativo di aria deve essere ridotto per tener conto dell’aria introdotta dal fondo caldaia, e quindi il minor apporto di aria di raffreddamento nel pre-riscaldatore determina temperature più elevate dei fumi in uscita da quest’ultimo.

Pertanto, anche dal punto di vista dell’efficienza complessiva di combustione il sistema di scambio termico fra ceneri ed aria di raffreddamento risulta perfettibile.

Va infine notato che la continua crescita della domanda di combustibili fossili solidi per la produzione di energia elettrica rende sempre più frequente la combustione anche di carboni o ligniti con tenore di ceneri elevato. La combustione di questi ultimi in caldaie di elevata potenza comporta una notevole produzione di ceneri pesanti, anche fino a 100 tonnellate/ora, spesso contenenti elevate percentuali di incombusti. Il raffreddamento a secco o prevalentemente a secco di tali quantitativi richiede notevoli portate d’aria di raffreddamento, anche di due o tre volte maggiori rispetto ai combustibili fossili ad alto potere calorifico.

Ciò comporta l’importante inconveniente che, negli impianti di tecnica nota sopra considerati, la quantità d’aria necessaria al raffreddamento delle ceneri à ̈ di gran lunga superiore alla percentuale massima re-introducibile in camera di combustione attraverso la gola di caldaia.

Sintesi dell’invenzione

In base a quanto esposto nella sezione precedente, il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione à ̈ quello di fornire un impianto ed un metodo che risultino ottimizzati in termini di scambio termico fra ceneri estratte e aria di raffreddamento e che consentano di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un impianto secondo la rivendicazione 1 e da un metodo secondo la rivendicazione 17.

Caratteristiche preferite della presente invenzione sono presenti nelle rivendicazioni dipendenti della stessa.

Come illustrato in maggiore dettaglio più avanti, l’invenzione prevede che al nastro estrattore principale connesso alla gola di caldaia sia associato un sistema di insufflaggio – ossia di adduzione forzata - che preleva l’aria ambiente e la spinge all’interno dell’involucro di contenimento dell’estrattore stesso, in corrispondenza di una o più regioni compartimentate sottostanti la superficie di trasporto del nastro. Quest’ultimo presenta aperture dedicate - tipicamente fori o fessure in forma di fresature – che consentono il passaggio dell’aria di raffreddamento attraverso di esso e quindi attraverso lo strato di cenere.

In tale configurazione, la compartimentazione suddetta permette di convogliare l’aria di raffreddamento attraverso i fori-fessure, limitando al minimo fughe di aria fuori dalle regioni di interesse. Pertanto, quando l’aria di raffreddamento attraversa il letto di cenere realizza con essa uno scambio termico di tipo cosiddetto “cross-flow†, caratterizzato da una efficienza di scambio termico di gran lunga superiore a quella dei sistemi di estrazione a secco già noti, e ciò grazie all’aumentata superficie di cenere interessata allo scambio termico. L’aria di raffreddamento à ̈ poi introdotta in caldaia dal fondo di questa.

In una configurazione preferita, eventuali fughe di aria di raffreddamento fuoriuscente da luci presenti fra la superficie di trasporto e la suddetta compartimentazione sottostante senza attraversare il letto di cenere sono ricircolate alle zone compartimentate dell’estrattore principale, preferibilmente tramite il medesimo sistema di insufflaggio.

L’invenzione consente quindi di massimizzare il rendimento di scambio termico fra la cenere sul nastro estrattore e l’aria di raffreddamento e quindi l’efficienza di raffreddamento delle ceneri.

Ciò implica una forte riduzione del rapporto fra quantità di aria di raffreddamento e portata di cenere estratta e quindi la possibilità di limitare al minimo la quantità di aria di raffreddamento reintrodotta in camera di combustione dal fondo, con una conseguente forte riduzione delle perdite associate allo scambiatore aria/fumi ed un aumento dell’efficienza complessiva netta di combustione.

Inoltre, la configurazione dell’invenzione, particolarmente nelle forme di realizzazione preferite illustrate più avanti, consente di rendere l’impianto di estrazione e raffreddamento estremamente compatto e semplificato, anche per la possibilità di eliminare un sistema di raffreddamento ad umido ausiliario presente in alcuni impianti noti.

In una configurazione particolarmente preferita, Ã ̈ previsto anche un ulteriore stadio di raffreddamento, preferibilmente posto a valle di uno stadio di frantumazione e basato su di uno scambiatore di calore ausiliario di tipo a fasci tubieri attraversati da un fluido operativo di raffreddamento.

In tale ulteriore stadio di raffreddamento à ̈ prevista una fluidizzazione della cenere racchiusa in un volume di raffreddamento, preferibilmente eseguita mediante la medesima aria ambiente prelevata per il raffreddamento sul nastro estrattore principale. Tale fluidizzazione consente un migliorato scambio termico con le superfici dei fasci tubieri. Il battente di cenere da fluidizzare può essere ottenuto facendo lavorare in estrazione un nastro di trasporto posto a valle del dispositivo di raffreddamento ed analogo al nastro estrattore principale.

In base ad un’altra caratteristica preferita dell’invenzione, il nastro estrattore principale à ̈ connesso alla gola di caldaia mediante una tramoggia selettivamente chiudibile per bloccare il relativo flusso di ceneri. Durante la fase di accumulo della cenere sul fondo chiuso della tramoggia, à ̈ previsto un raffreddamento della cenere stessa mediante adduzione di aria di raffreddamento, preferibilmente ottenuta tramite il medesimo sistema di adduzione forzata principale associato al raffreddamento sul nastro.

Sarà apprezzato che tale sistema di raffreddamento consente di evitare un importante inconveniente dei sistemi noti, ossia il fatto che, all’apertura della tramoggia, si debbano raffreddare sul nastro ingenti quantità di cenere ad elevata temperatura, potenzialmente fuori dai parametri nominali di impianto.

Descrizione breve delle figure

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo. Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

− la Fig. 1 mostra una schematica rappresentazione in vista laterale di un impianto di estrazione, raffreddamento e trasporto di ceneri secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione;

− la Fig. 2 mostra una schematica vista in sezione trasversale dell’impianto di Fig. 1, eseguita secondo la linea A-A di quest’ultima ed idonea ad evidenziare una prima forma di realizzazione preferita di una regione compartimentata di detto impianto;

− la Fig. 2A mostra una schematica vista in prospettiva di parte della regione compartimentata da setti laterali di Fig.2;

− la Fig. 3 mostra una schematica vista in sezione trasversale dell’impianto di Fig. 1, eseguita secondo la linea A-A di quest’ultima ed idonea ad evidenziare una seconda forma di realizzazione preferita di una regione compartimentata di detto impianto;

− la Fig. 3A mostra una vista ingrandita di un particolare della regione compartimentata di Fig.3;

− la Fig. 4 mostra una schematica rappresentazione ingrandita di un particolare dell’impianto di Fig. 1, evidenziando la presenza di stadi di raffreddamento aggiuntivi delle ceneri;

− la Fig. 5 mostra una vista in sezione trasversale dell’impianto di Fig. 1 eseguita in corrispondenza della gola di caldaia, evidenziando un circuito di raffreddamento delle ceneri in tramoggia;

− la Fig. 6 mostra una vista in pianta di un dettaglio del nastro di trasporto, evidenziandone aperture di passaggio per un flusso di aria di raffreddamento; e

− la Fig. 6A mostra una vista in sezione trasversale del nastro di Fig. 6, eseguita secondo la linea A-A di quest’ultima figura.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite

Con riferimento alla Figura 1, una forma di realizzazione preferita dell’impianto di estrazione e raffreddamento di ceneri pesanti dell’invenzione à ̈ complessivamente indicata con 1. L’impianto 1 à ̈ del tipo atto ad essere impiegato in associazione con una camera di combustione o caldaia 2, in particolare per grandi portate di ceneri derivanti ad esempio da combustibile fossile solido in una unità di produzione di energia.

La caldaia 2 può essere parte integrante dell’impianto 1 o fornita separatamente da esso ed à ̈ dotata di una tramoggia di estrazione 21, quest’ultima tipicamente rivestita al suo interno di materiale refrattario. Alla tramoggia 21 à ̈ associato un sistema che permette la chiusura del fondo di essa e quindi della gola di caldaia 2, che verrà descritto in maggiore dettaglio più avanti.

In corrispondenza del fondo della caldaia 2 à ̈ disposto il tratto iniziale di un nastro di trasporto continuo 31, mobile secondo un percorso chiuso. In uso, il nastro 31 riceve dalla tramoggia 21 le ceneri prodotte dalla caldaia 2 e le trasporta in forma sostanzialmente di letto continuo. In particolare, le ceneri sono ricevute su una superficie superiore di trasporto 311 del nastro 31 durante una corsa di andata di esso. Su tale superficie di trasporto 311, durante il movimento di allontanamento delle ceneri dal fondo caldaia 2, si svolge il raffreddamento a secco delle ceneri stesse e ciò mediante un flusso di aria ambiente che à ̈ inviato all’interno di un involucro di contenimento 3 del nastro 31 secondo modalità che verranno descritte a breve.

Il nastro di trasporto 31 ed il relativo involucro 3 possono avere una costruzione complessiva del tipo descritto in EP 0252967 o EP 0931981.

Inoltre, come mostrato in Figura 6 e 6A, sul nastro continuo 31 sono praticate aperture di passaggio 9 per l’aria di raffreddamento, ad esempio in forma di fori o, come rappresentato, fessure passanti oblunghe ottenute per fresatura.

Sempre con riferimento alla Figura 1, l’impianto 1 à ̈ dotato di mezzi di raffreddamento delle ceneri ricevute sul nastro di trasporto 31, atti a determinare un’adduzione di aria di raffreddamento in corrispondenza di tali ceneri.

Tali mezzi di raffreddamento comprendono mezzi di adduzione forzata di aria, basati ad esempio su una soffiante o un compressore 11 e su un associato condotto di aspirazione di aria ambiente 111, quest’ultimo preferibilmente dotato di appositi mezzi di regolazione selettivamente azionabili, in particolare una valvola 112. Tale aria ambiente aspirata viene inviata a condotti di mandata, complessivamente denotati con 13, che la adducono ad una regione compartimentata 4 associata al nastro 31. Anche l’adduzione alla regione compartimentata 4 à ̈ preferibilmente controllata mediante appositi mezzi di regolazione selettivamente azionabili, in questo caso in particolare una valvola 134.

In Figura 1, per semplicità à ̈ stata rappresentata una unica regione compartimentata 4 disposta a valle del fondo caldaia rispetto alla direzione di avanzamento della superficie di trasporto 311 ed inferiormente a quest’ultima, interposta fra il tratto di andata e quello di ritorno del nastro 31. Tuttavia, la compartimentazione preferibilmente si estende longitudinalmente ad interessare l’intera parte inferiore della superficie di trasporto 311 (come mostrato nelle Figure 2, 2A e 3, 3A).

Inoltre, in una variante di realizzazione possono essere previste diverse regioni compartimentate distribuite in modo discreto lungo detta superficie di trasporto 311, inferiormente ad essa.

La regione compartimentata 4 à ̈ atta a limitare fuoriuscite dell’aria di raffreddamento addotta in essa, in modo che tale aria passi pressoché integralmente attraverso le aperture 9 del nastro di trasporto 31, in tal modo raffreddando efficacemente il letto di cenere ricevuto sulla superficie di trasporto 311.

La soffiante o compressore 11 genera quindi un gradiente di pressione idoneo a vincere le perdite di carico distribuite e concentrate lungo il circuito 13 ed associate al nastro di trasporto 31 ed allo strato di cenere sovrastante.

In una prima forma di realizzazione mostrata nelle Figure 2 e 2A, la regione compartimentata 4 Ã ̈ interessata da setti trasversali 6, disposti trasversalmente alla superficie di trasporto 311 rispetto alla direzione di avanzamento di questa, e delimitata lateralmente da due setti longitudinali 7, estendentisi secondo tale direzione di avanzamento.

I setti laterali 7 sono disposti in prossimità della superficie di trasporto 311 e di rulli di supporto 14 di essa, in modo tale da non interferire con il movimento di ciascun organo ma al contempo limitando al minimo luci di fuga per l’aria di raffreddamento addotta nella regione compartimentata 4.

Inoltre, la disposizione dei setti trasversali 6 della compartimentazione dell’area sottostante la superficie di trasporto 311 assicura una tenuta a labirinto all’aria di raffreddamento, coadiuvando l’azione di tenuta alle fughe d’aria laterali da parte dei setti 7.

Sempre nel presente esempio, la regione compartimentata 4 à ̈ delimitata inferiormente da superfici inclinate di un tegolo 5 per il recupero di eventuali fini persi durante il trasporto sulla superficie 311. I setti longitudinali 7 presentano ciascuno un corrispondente portello inferiore di estremità 72, selettivamente apribile verso l’esterno mediante un meccanismo 71, preferibilmente di tipo a cerniera, per il deflusso di fini verso il fondo dell’involucro di contenimento 3 (ove essi possono essere recuperati da un sistema di pulizia non illustrato). Preferibilmente, il sistema di deflusso fini basato su elementi portello 72 – meccanismi 71 à ̈ temporizzato.

In una seconda forma di realizzazione della regione compartimentata 4 mostrata nelle Figure 3, 3A, sono ancora previsti i suddetti setti trasversali 6, in questo caso associati a paratie o setti laterali 51 che si estendono longitudinalmente lungo il nastro 31, sostanzialmente paralleli ad esso, superiormente alla superficie di trasporto 311 e ciascuna secondo un rispettivo fianco di questa, dove il contatto o la prossimità di detti setti 51 con le estremità 81 di contenimento del nastro di trasporto 31, permette di limitare il passaggio dell’aria che non attraversa il nastro forato 31.

In questa seconda forma di realizzazione, ciascuna delle superfici inclinate del tegolo 5 presenta un portello inferiore di estremità 725 selettivamente apribile verso l’esterno mediante un meccanismo 715, preferibilmente di tipo a cerniera, per il deflusso di fini verso il fondo dell’involucro di contenimento 3. In tal modo, quando - durante il normale esercizio - il portello 725 à ̈ chiuso, esso mantiene una tenuta all’aria, essendo a diretto contatto con la parete laterale dell’involucro 3.

Una ulteriore forma di realizzazione può prevedere la presenza combinata delle suddette paratie laterali disposte superiormente alla superficie di trasporto, dei setti laterali disposti inferiormente a quest’ultima e dotati di portelli selettivamente apribili e di un tegolo, quest’ultimo tipicamente senza portelli come nella prima forma di realizzazione sopra descritta.

La configurazione complessiva dei mezzi di raffreddamento à ̈ quindi tale che lo strato di cenere trasportato sulla superficie 311 à ̈ raffreddato da un flusso d’aria ambiente che lo attraversa trasversalmente dal basso verso l’altro per tutta la lunghezza della zona di raffreddamento forzato costituita dalla regione compartimentata 4 e compresa fra il primo e l’ultimo setto trasversale 6. L’aria di raffreddamento che ha attraversato il letto di ceneri à ̈ richiamata in caldaia 2 dal fondo di essa essendo questa, come ben noto per un tecnico del ramo, a valori di pressione inferiori all’ambiente del contenitore 3.

Come già menzionato, il meccanismo di scambio termico fra aria e cenere ottenuto in tal modo à ̈ caratterizzato da elevata efficienza termica, grazie anche alla notevole superficie di cenere disponibile al contatto con l’aria ambiente.

Nelle Figure 2, 2A e 3, 3A sono rappresentate anche tipiche sponde laterali di contenimento 8 che fiancheggiano longitudinalmente tutta la superficie di trasporto 311.

Sempre con riferimento alla Figura 1, per evitare l’ingresso incontrollato in caldaia 2 di aria di raffreddamento che sfugge dalle luci della regione compartimentata 4, nella presente forma di realizzazione sono previsti mezzi di ricircolazione dell’aria in tale regione, preferibilmente azionabili mediante i medesimi mezzi di adduzione forzata 11. Nel presente esempio, tali mezzi prevedono un condotto di estrazione di aria 131 dall’involucro 3 in comunicazione con i condotti di mandata 13.

In particolare – e con riferimento anche alle Figure 2, 2A / 3, 3A - il circuito 13-131 può prelevare aria da una zona 15 compresa fra l’involucro 3 ed i setti laterali 7 (Figura 2) oppure fra l’involucro 3 e le facce inferiori del tegolo 5 (Fig.3) ed inviarla nuovamente alla regione compartimentata 4 sottostante la superficie di trasporto 311. L’aria ricircolata avrà temperatura prossima a quella ambiente non avendo attraversato il letto di cenere.

Sempre nel presente esempio preferito di realizzazione, le suddette fughe d’aria possono essere intercettate mediante mezzi di controllo di pressione 16, atti, in uso, a rilevare mediante sensori una differenza di pressione fra una prima area 161 nel contenitore 3 disposta superiormente alla superficie di trasporto 311 ed una seconda area 162 in detto contenitore 3 disposta inferiormente al nastro di trasporto 31.

In Figura 1, tali aree 161 e 162 sono state rappresentate come disposte ad esempio in corrispondenza di una porzione di involucro 3 immediatamente inferiore alla camera di combustione 2. L’area 162 può anche coincidere con la sopra menzionata area 15, essendo le pressioni nelle due zone sostanzialmente uguali.

I mezzi di controllo di pressione 16 sono in comunicazione con i mezzi di ricircolazione di aria e quindi con i mezzi di adduzione forzata 11 mediante una valvola di regolazione 132 selettivamente azionabile. Preferibilmente, à ̈ previsto un sistema di controllo automatico associato all’impianto 1 ed ai mezzi 16 che, se viene rilevata una sovrapressione nella seconda zona 162, aziona la valvola 132 in modo da determinare una estrazione di aria tramite il condotto 131 ed il suo re-invio all’interno della regione compartimentata 4, riportando la differenza di pressione fra le due aree 161 e 162 sostanzialmente a zero. In tal modo, si impedisce il trasferimento delle fughe d’aria dalla zona 162/15 alla zona 161.

Con riferimento sempre alla Figura 1 ed ora anche alla Figura 5, preferibilmente l’impianto 1 prevede anche mezzi di adduzione di aria di raffreddamento alla tramoggia di estrazione 21 della caldaia 2, atti a consentire un raffreddamento delle ceneri trattenute su tale tramoggia quando questa à ̈ chiusa, ad esempio durante brevi soste di manutenzione del nastro 31 o per qualsiasi altra esigenza operativa o modalità di gestione discontinua dell’impianto 1. Tali mezzi preferibilmente sono azionabili mediante i medesimi mezzi di adduzione forzata 11 e si basano su un condotti di mandata 100 anche in questo caso con portata di aria selettivamente regolabile ad esempio mediante una o più valvole 101.

Come menzionato sopra, la tramoggia 21 prevede un sistema di chiusura che consente l’accumulo della cenere pesante su di essa. Tale sistema à ̈ formato preferibilmente da una o più valvole refrattariate 212 preferibilmente servo-comandate ed azionabili secondo un movimento di chiusura girevole.

I suddetti mezzi di adduzione di aria di raffreddamento alla tramoggia 21 consentono il raffreddamento della cenere durante la suddetta fase di accumulo in tramoggia e sono preferibilmente azionabili automaticamente dalla chiusura delle valvole di fondo 212. Il circuito di condotti 100 alimenta uno o più ingressi di aria 213 ricavati sulle valvole di fondo 212, determinando una distribuzione omogenea di aria dal basso della tramoggia 21. Tale aria in ingresso alla tramoggia 21 à ̈ naturalmente inviata ad una pressione tale da superare la perdita di carico generata dallo strato di cenere accumulato, procurando in tal modo un idoneo raffreddamento del letto di cenere presente sulle valvole stesse.

Con riferimento sempre alla Figura 1 ed ora anche alla Figura 4, nella presente configurazione l’impianto 1 prevede anche un secondo assieme nastro di trasporto / involucro, complessivamente denotato con 30 ed analogo al primo, disposto a valle del nastro principale 31 mediante interposizione di un frantumatore di ceneri 17 e di un dispositivo raffreddatore ausiliario 18 di tipo a fasci tubieri 183.

La presenza di tale secondo nastro di trasporto 30 può essere consigliabile a seconda della quantità e pezzatura delle ceneri. Ad esso possono essere associati mezzi di adduzione forzata di aria in una o più regioni compartimentate ed eventualmente mezzi di ricircolazione di aria analoghi a quelli già descritti in relazione al primo nastro di trasporto 31 e preferibilmente integrati con questi. In una tale configurazione, l’aria di raffreddamento immessa nella zona sottostante il nastro 30 viene poi richiamata in caldaia 2 dal regime di pressione ivi esistente.

Il dispositivo di frantumazione 17, che può prevedere anche stadi di frantumazione multipli in sequenza, permette di aumentare la superficie della cenere disponibile al raffreddamento, aumentando così l’efficienza complessiva di quest’ultimo.

Il dispositivo di raffreddamento ausiliario 18 prevede che la cenere sia accumulata all’interno di un volume 181 definito da pareti 182 preferibilmente metalliche ed associato ai suddetti fasci tubieri 183, anch’essi preferibilmente metallici ed attraversati in continuo da un fluido a bassa temperatura, preferibilmente acqua. Ancora in una configurazione preferita, tali tubazioni 183 sono poste in orizzontale o comunque si sviluppano in direzione sostanzialmente ortogonale a quella di un flusso di gas di fluidizzazione che verrà introdotto a breve.

Il secondo nastro di trasporto 30 viene controllato con velocità di avanzamento e larghezza di trasporto tali da realizzare un battente di cenere all’interno del dispositivo di raffreddamento 18 ad esso associato, lavorando da estrattore di ceneri da quest’ultimo. Alla base del volume di raffreddamento 181, à ̈ presente un circuito di adduzione di un gas di fluidizzazione 133, anch’esso preferibilmente a portata selettivamente regolabile mediante appositi mezzi, ad esempio una valvola 135.

Il gas di fluidizzazione nel presente esempio à ̈ aria, e in particolare la medesima aria di raffreddamento addotta forzatamente mediante i mezzi 11 ed attraverso la valvola 134 ed il circuito di condotti 13.

Tale adduzione di aria di fluidizzazione interessa preferibilmente tutto il perimetro esterno delle pareti 182. L’aria inviata in tal modo all’interno del volume 181 fluidizza la cenere presente, promuovendo un elevatissimo numero di urti delle particelle di cenere con le superfici dei tubi 183 raffreddati dall’acqua. In tal modo si ottiene un ulteriore valido raffreddamento della cenere tanto più apprezzato quanto inferiore à ̈ la dimensione delle particelle di cenere fluidizzata.

L’invenzione ha altresì ad oggetto un metodo di estrazione e raffreddamento e recupero di energia di ceneri pesanti come sin qui descritto in relazione all’impianto 1.

I mezzi di raffreddamento delle ceneri in tramoggia ed il relativo metodo come sopra descritti e come oggetto delle rivendicazioni dipendenti che seguono potrebbero anche essere oggetto di tutela indipendente rispetto all’invenzione come definita nelle rivendicazioni 1 e 17, e in particolare indipendentemente dalla previsione di mezzi di raffreddamento ad aria basati su una regione compartimentata.

Similmente, anche il sistema di fluidizzazione delle ceneri in un raffreddatore a fasci tubieri ed il relativo metodo come sopra descritti e come oggetto delle rivendicazioni dipendenti che seguono potrebbe essere oggetto di tutela indipendente rispetto all’invenzione come definita nelle rivendicazioni 1 e 17, e in particolare indipendentemente dalla previsione di mezzi di raffreddamento ad aria basati su una regione compartimentata.

La presente invenzione à ̈ stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito esposte.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto (1) di raffreddamento di ceneri pesanti del tipo atto ad essere impiegato in associazione con una camera di combustione (2), in particolare per grandi portate di ceneri derivanti ad esempio da combustibile fossile solido in una unità di produzione di energia, il quale impianto (1) comprende: − un nastro di trasporto (31) delle ceneri pesanti, atto ad essere disposto inferiormente alla camera di combustione (2) e presentante un involucro di contenimento (3) ed una superficie di trasporto (311) dotata di aperture (9) di passaggio di aria di raffreddamento, la quale superficie di trasporto (311) à ̈ atta a ricevere le ceneri prodotte nella camera di combustione (2) sostanzialmente in forma di letto continuo; e − mezzi di raffreddamento delle ceneri pesanti ricevute su detta superficie di trasporto (311), i quali mezzi di raffreddamento comprendono almeno una regione compartimentata (4) disposta inferiormente a detta superficie di trasporto (311) e mezzi di adduzione forzata (11) di aria di raffreddamento in corrispondenza di detta regione compartimentata (4), in cui detta regione compartimentata (4) à ̈ configurata in modo tale da limitare fuoriuscite dell’aria addotta in essa, ed in cui la disposizione complessiva à ̈ tale che, in uso, l’aria di raffreddamento addotta in detta regione compartimentata (4) attraversa dette aperture (9) in detta superficie di trasporto (311) ed il letto di ceneri ricevuto su quest’ultima.
2. 2. Impianto (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta regione compartimentata (4) si sviluppa longitudinalmente lungo detta superficie di trasporto (311) sostanzialmente per l’intera estensione di quest’ultima.
3. 3. Impianto (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta regione compartimentata (4) à ̈ delimitata lateralmente da una o più coppie di setti longitudinali (7) estendentisi secondo la direzione di avanzamento di detto nastro di trasporto (31).
4. 4. Impianto (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui uno o entrambi detti setti longitudinali (7) presentano un portello (72) selettivamente apribile per il deflusso di fini verso il fondo di detto involucro di contenimento (3).
5. 5. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta regione compartimentata (4) Ã ̈ delimitata inferiormente da un tegolo (5) a superfici inclinate per il recupero fini.
6. 6. Impianto (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto tegolo (5) comprende uno o una coppia di portelli laterali (725), selettivamente apribile/i per il deflusso di fini verso il fondo di detto involucro di contenimento (3).
7. 7. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una o più coppie di paratie laterali (51) estendentesi longitudinalmente lungo i fianchi di detta superficie di trasporto (311), superiormente ad essa, ed in corrispondenza di detta regione compartimentata (4) in modo tale da limitare fughe di aria.
8. 8. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazione precedenti, in cui detta regione compartimentata (4) comprende una pluralità di setti trasversali (6) disposti trasversalmente a detta superficie di trasporto (311) rispetto alla direzione di avanzamento di detto nastro (31) ed atti a definire una tenuta sostanzialmente a labirinto per l’aria addotta in detta regione compartimentata (4).
9. 9. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di ricircolazione di aria (131) in detta regione compartimentata (4), atti ad estrarre aria da detto involucro di contenimento (3) e preferibilmente azionabili mediante detti medesimi mezzi di adduzione forzata (11).
10. 10. Impianto (1) secondo la rivendicazione precedente, comprendente mezzi di controllo di pressione (16) in comunicazione con detti mezzi di ricircolazione di aria (131), i quali mezzi di controllo sono atti, in uso, a rilevare una differenza di pressione fra una prima area (161) in detto involucro (3) disposta superiormente a detta superficie di trasporto (311) ed una seconda area (162) in detto involucro (3) esterna a detta regione compartimentata (4) e disposta inferiormente a detta superficie di trasporto (311).
11. 11. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di adduzione di aria di raffreddamento (100) in una tramoggia di estrazione (21) della camera di combustione (2), atti a consentire un raffreddamento delle ceneri trattenute su tale tramoggia (21) quando questa à ̈ chiusa, in cui preferibilmente detti mezzi di adduzione di aria (100) sono azionabili mediante detti medesimi mezzi di adduzione forzata (11).
12. 12. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di adduzione di aria di fluidizzazione (133) in un dispositivo raffreddatore ausiliario (18) disposto a valle di detto nastro di trasporto (31), atti a determinare una movimentazione fluidizzata delle ceneri ricevute in esso, in cui preferibilmente detti mezzi di adduzione di aria di fluidizzazione (133) sono azionabili mediante detti medesimi mezzi di adduzione forzata (11).
13. 13. Impianto (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto dispositivo raffreddatore ausiliario (18) Ã ̈ di tipo a fasci tubieri (183).
14. 14. Impianto (1) secondo la rivendicazione 12 o 13, comprendente un frantumatore (17) disposto a monte di detto dispositivo raffreddatore ausiliario (18).
15. 15. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 12 a 14, comprendente un secondo nastro di trasporto (30) disposto a valle di detto dispositivo raffreddatore ausiliario (18).
16. 16. Impianto (1) secondo le rivendicazioni 9, 11 e 12 o secondo una qualsiasi rivendicazione dipendente da esse, in cui detti mezzi di adduzione forzata di aria di raffreddamento (11), detti mezzi di ricircolazione di aria (131), detti mezzi di adduzione di aria in tramoggia (100) e detti mezzi di adduzione di aria di fluidizzazione (133) sono collegati a formare un circuito unico dotato di valvole di regolazione di flusso selettivamente azionabili.
17. 17. Metodo di raffreddamento di ceneri pesanti, del tipo atto ad essere impiegato in un impianto che comprende una camera di combustione (2), in particolare per grandi portate di ceneri derivanti ad esempio da combustibile fossile solido in una unità di produzione di energia, il quale metodo comprende le fasi di: − estrarre e trasportare le ceneri prodotte nella camera di combustione (2) su una superficie di trasporto (311) sostanzialmente in forma di letto continuo, la quale superficie di trasporto (311) à ̈ dotata di aperture (9) di passaggio di aria di raffreddamento; e − addurre forzatamente aria di raffreddamento in una regione compartimentata (4) disposta inferiormente a detta superficie di trasporto (311) e configurata in modo tale da limitare fuoriuscite dell’aria addotta in essa, in modo tale che l’aria di raffreddamento addotta in detta regione compartimentata (4) attraversi dette aperture (9) in detta superficie di trasporto (311) ed il letto di ceneri ricevuto su quest’ultima e venga poi richiamata in camera di combustione (2) dal fondo di questa.
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 17, che prevede una ricircolazione di aria in detta regione compartimentata (4) mediante una estrazione di aria che non ha attraversato il letto di ceneri da un involucro di contenimento (3) di detta superficie di trasporto (311).
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta ricircolazione di aria à ̈ attivata selettivamente in funzione di un valore di una differenza di pressione fra una prima area (161) in detto involucro (3) disposta superiormente a detta superficie di trasporto (311) ed una seconda area (162) in detto involucro (3) esterna a detta regione compartimentata (4) disposta inferiormente a detta superficie di trasporto (311).
20. 20. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 19, che prevede una adduzione di aria di raffreddamento in una tramoggia di estrazione (21) della camera di combustione (2), in modo tale da consentire un raffreddamento delle ceneri trattenute su tale tramoggia (21) quando questa à ̈ chiusa.
21. 21. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 20, che prevede una adduzione di aria di fluidizzazione in un dispositivo raffreddatore ausiliario (18) disposto a valle di detta superficie di trasporto (311), la quale adduzione di aria determina una movimentazione fluidizzata delle ceneri ricevute in tale dispositivo raffreddatore.
22. 22. Metodo secondo la rivendicazione precedente, comprendente una fase di frantumazione a monte di detto dispositivo raffreddatore ausiliario (18).