ITTO990230A1 - Forno termico dotato di riscaldamento elettrico complementare. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dal brevetto per invenzione indjstriale

Lapresenteinvenzioe si riferiscead unforntermico inparticolareforndavetro,

lacuicaricaériscaldataadaltatemperaturatramitela combustionediucombustibile, questo forno essendo dotato di resistenze elettriche per un riscaldamento complementare.

L'invenzione si applica in modo generalea forni a combustione e in particolare a riscaldamento di ariadi combustione del tipo rigenerativo come i forni da vetro.

Secondo lo stato attuale della tecnica, un forno termico utilizza un combustibile per riscaldare una carica. La combustione genera prodotti inquinanti tipo gas CO2, NOx, SOx e polveri. Questi prodotti inquinanti si misurano a valle del forno nei fumi. Ora, il funzionamento di un forno è sottoposto a differenti imperativi e i mezzi per rispondere agli imperativi rappresentati dal rendimento termico del forno e dalla riduzione dei prodotti inquinanti, portano a risultati contraddittori.

Così, si migliorano le prestazioni termiche di un forno preriscaldando i gas comburenti tipo l'aria o una miscela di aria e di gas di riciclaggio per un sistema recuperatore o rigenerativo dell'energia termica dei fumi provenienti dal forno.

Infatti, più in particolare la maggior parte dei forni da vetro è dotata di un sistema di ricupero di calore. I fumi che escono dal forno attraversano una massa solida di ricupero di calore formata da un impilamento che si riscalda al contatto con i fumi prima che questi siano evacuati all'esterno. Un tale sistema di ricupero è ugualmente previsto all'ingresso del forno. Esso è attraversato dai gas comburenti che si riscaldano in questo sistema di ricupero.

Infatti, il forno lavora in alternanza, la circolazione dei gas comburenti e dei fumi avvenendo talvolta in un senso, fra l'ingresso e l'uscita, e talvolta nel senso opposto, l'uscita diventando allora l'ingresso e l'ingresso l'uscita. Ad ogni tappa di funzionamento, il sistema di ricupero disposto in uscita, è attraversato dai fumi e ricupera calore mentre il sistema di ricupero, disposto all'ingresso, e che era attraversato dai fumi nel corso della tappa precedente, è ora attraversato dai gas comburenti che si riscaldano al contatto con la massa di accumulo termico del sistema di ricupero.

Questo preriscaldamento dei gas comburenti è interessante per il rendimento termico del forno ma, disgraziatamente, esso aumenta la produzione nociva di ossidi di azoto NOx.

Esiste ugualmente un'altra·soluzione per migliorare il rendimento del forno, che consiste nel fornire energia per effetto Joule all'interno del forno o alla carica. Questo funzionamento di un forno da vetro chiamato "boosting elettrico" migliora globalmente le prestazioni del forno e permette di ridurre l'emissione dei componenti NOx.

Infine, per ridurre l'emissione dei gas NOx inquinanti, un'altra soluzione consiste nel procurare una ricircolazione parziale dei gas di combustione reiniettandoli nei gas comburenti a monte della zona di combustione principale.

La presente invenzione ha lo scopo di perfezionare il rendimento di un forno la cui carica è riscaldata ad alta temperatura tramite la combustione di un combustibile riducendo anche l'emissione di prodotti inquinanti, in particolare degli ossidi NOx.

A questo scopo l'invenzione si riferisce ad un forno termico del tipo appena definito, caratterizzato dal fatto che esso comprende:

- un motore termico ed una macchina generatrice elettrica trascinata dal motore termico per alimentare almeno in parte il riscaldamento elettrico;

- lo scappamento dei gas di combustione del motore è collegato alla vena dei gas comburenti che alimentano la zona di combustione del forno.

La combinazione secondo l'invenzione permette di aumentare globalmente l'efficacia dei combustibili utilizzati dal forno e dal motore, quest'ultimo potendo utilizzare un combustibile identico o differente da quello del forno, cioè il combustibile direttamente bruciato nel forno e quello che alimenta il motore termico che trascina la macchina generatrice. Questa combinazione permette di trasferire efficacemente per effetto Joule, alla carica del forno, una parte dell'energia termica del combustibile utilizzato dal motore e ciò con un rendimento energetico globale superiore a quello del forno e del suo sistema di ricupero termico.

Secondo una caratteristica vantaggiosa, il forno comprende un sistema di ricupero di calore a monte del forno per riscaldare i gas comburenti e l'iniezione dei gas di combustione del motore termico avviene nel sistema di ricupero o a monte di questo, oppure a valle nel forno.

I tre modi d'iniezione possono essere comandati separatamente da valvole; l'iniezione può ugualmente avvenire simultaneamente secondo una ripartizione scelta .

Il motore termico che trascina la macchina generatrice può essere un motore a pistoni o una turbina.

La presente invenzione sarà descritta qui di seguito in modo più dettagliato con l'aiuto dello schema di un forno termico secondo l'invenzione.

Secondo la figura, l'istallazione di forno termico dell'invenzione è composta dal forno 1 propriamente detto, munito di un ingresso 2 di gas comburente e di un'uscita 3 di fumi. Il forno contiene una carica 4 riscaldata da una zona di combustione principale 5 comprendente almeno un bruciatore alimentate) in combustibile. Il forno 1 è ugualmente dotato di un mezzo di riscaldamento elettrico 6, tramite elettrodi che penetrano per esempio nella carica 4 per permettere,di riscaldare la carica in modo complementare per effetto detto di "boosting".

Si deve notare che il forno 1 funziona in modo reversibile in alternanza, in modo che l'ingresso di gas comburenti 2 diventi l'uscita dei fumi ed inversamente l'uscita dei fumi 3 diventa l'ingresso dei 'gas comburenti .

In un intento di semplificazione, il disegno si limita alle sole parti situate dal lato dell'ingresso 2, l'equipaggiamento all'uscita dei fumi essendo quasi simmetrico. Lo stesso avviene per la zona di combustione principale 5 prevista dal lato dell'arrivo dei gas comburenti 2. Una tale zona di combustione principale esiste ugualmente vicino all'uscita dei fumi 3 e .si utilizza quando l'uscita dei fumi 3 funziona come arrivo dei gas comburenti.

A monte dell'ingresso 2, è previsto un ricuperatore di calore 7 formato da un ambiente 71 contenentè una carica 72, 73 costituita in generale da un impilamento di materiali refrattari che possono essere attraversati dai gas di combustione per prelevarne il calore o fornire il calore ai gas comburenti. L'ingresso dei gas comburenti nel ricuperatore di calore 7 porta il riferimento 74. Il senso di passaggio dei gas comburenti è indicato dalla freccia A.

Secondo l'invenzione, l'istallazione è dotata di un motore termico 8 alimentato in combustibile attraverso il condotto 80 e che trascina una generatrice elettrica 9 collegata attraverso un collegamento elettrico 91 al mezzo diriscaldamento elettrico 6 del forno 1. I gas di combustione del motore termico 8 sonò forniti dallo scappamento 81, sia all'ingresso del ricuperatore di calore 7 attraverso il condotto 82 munito di una valvola 83, sia ad un livello intermedio del ricuperatore 7 attraverso il condotto 84 comandato dalla valvola 85, sia ancora ad un livello a valle nel senso della freccia A di scorrimento dei gas comburenti attraverso un condotto 86 munito di una valvola 87 che sbocca nell'ingresso 2 del forno 1. L'azione sulle valvole 83, 85, 86 permette di ripartire i gas di combustione del motore termico 8 fra la parte a monte del ricuperatore 7 (condotto 82), una posizione intermedia (condotto 84) e una posizione a valle dello scambiatore o nell'ambiente del forno (condotto 86). La ripartizione comandata dei gas di scappamento fra le tre possibilità d'iniezione dipende da differenti parametri legati in particolare alla natura dei prodotti caricati nel forno e al condotto del forno.

Questa ripartizione può permettere solamente un'iniezione attraverso un condotto o attraverso due o i tre condotti.

E' vantaggioso che le valvole 83, 85, 87 siano pilotate .

Lo scappamento 81 del motore 8 è dotato di una messa all'aria libera 88 munita eventualmente di un otturatore 89 per regolare la pressione nel condotto 81.

infine, conviene notare che poiché i gas di combustione del motore 8 sono ribruciati nel forno-, ciò permette di regolare la combustione del motore ad un livello stechiometrico o sotto-stechiometrico per ottimizzare il rendimento dell'insieme in funzione degli imperativi di sfruttamento.

Infatti, uno degli imperativi essendo rappresentato dalla riduzione dei NOx, quelli prodotti dalla combustione del motore termico variano nel medesimo senso dell'eccesso di aria di combustione. Una tecnica esistente attuale consiste nel diminuire questi NOx regolando la combustione del motore in modo stechiometrico o sotto-stechiometrico, il cui inconveniente è quello di produrre degli incombusti La reiniezione dei gas di scappamento di una tale combustione nella vena di gas comburenti che alimenta il forno elimina questo inconveniente, effettuando una ricombustione dei detti incombusti.

Il motore termico 8 può essere un motore a combustione interna o una turbina e il suo combustibile può essere il medesimo che il combustibile che alimenta il bruciatore 52 o un combustibile differente.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Forno termico in particolare forno da vetro, la cui carica è riscaldata ad alta temperatura tramite la combustione di un combustibile (5), questo forno essendo dotato di un mezzo di riscaldamento elettrico (6) per un riscaldamento complementare elettrico, caratterizzato dal fatto che esso comprende.· - un motore termico (8) ed una macchina generatrice elettrica (9) trascinata'dal motore termico (8) per alimentare almeno in parte il mezzo di riscaldamento elettrico (6); - lo scappamento (81) del motore termico (8) è collegato alla vena dei gas comburenti (74) che alimenta la zona di combustione (5) del forno (1). 2.- Forno termico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso comprende un sistema di ricupero di calore (7) a monte del forno (1) per riscaldare i gas comburenti. 3.- Forno termico secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che un condotto (82) dotato di una valvola (83) collega lo scappamento (81) del motore (8) all'ingresso dei gas comburenti nel sistema di ricupero (7). 4.- Forno termico secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che un condotto d'iniezione (84) dotato di una valvola (85) collega lo scappaménto (81) del motore (8) direttamente al sistema di ricupero (7). 5.- Forno termico secondo le rivendicazioni l e 2, caratterizzato dal fatto che un condotto d'iniezione (86) munito di una valvola (87) collega lo scappamento (81) del motore (8) all'ingresso (2) del forno (1). 6.- Forno termico secondo le rivendicazioni 3, 4, 5, caratterizzato dal fatto che le valvole (83, 85, 87) sono pilotate. 7.- Forno termico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso ricupera almeno una parte dei gas di scappamento di un motore termico (8) e ribrucia gli incombusti contenuti in questi gas nel caso di una combustione stechiometrica o sotto-stechiometrica per una maggiore diminuzione dei NOx. 8.- Forno termico secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il condotto di scappamento (81) del motore (8) comprende una messa all'aria libera (88) munita di.un otturatore (89) per regolare la pressione nel condotto (81).