ITUD980056A1 - Camera di postcombustione ad effetto ciclonico per il trattamento dei fumi di impianti industriali - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"CAMERA DI POSTCOMBUSTIONE AD EFFETTO CICLONICO PER IL TRATTAMENTO DEI FUMI DI IMPIANTI INDUSTRIALI"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Forma oggetto del presente trovato una camera di postcombustione ad effetto ciclonico per il trattamento dei fumi di impianti industriali come espressa nella rivendicazione principale.

Il trovato viene utilizzato in ambito industriale per eseguire un preliminare trattamento di correnti gassose caratterizzate da alta temperatura e da alti quantitativi di materiale inquinante solido in sospensione, prima dell’invio ai dispositivi di recupero energetico od ai dispositivi di filtraggio, depurazione ed evacuazione in atmosfera.

Il trovato si applica in particolare, anche se non esclusivamente, nel trattamento dei fumi evacuati dai forni elettrici ad arco utilizzati nell'industria siderurgica e dai forni di incenerimento utilizzati per lo smaltimento di rifiuti, anche se il suo utilizzo può essere sostanzialmente esteso ad ogni tipo di trattamento di fumi industriali.

.STATO DELLA TECNICA

In numerosi ambiti industriali è particolarmente sentito il problema del trattamento di correnti gassose caratterizzate da alta temperatura e da elevati quantitativi di particelle trasportate in sospensione quale polvere, ceneri, scorie, ecc., le quali devono essere il più possibile separate dalla corrente gassosa stessa prima dell'evacuazione in atmosfera. Le caratteristiche di dette particelle in sospensione sono molto variabili e dipendono dalle condizioni termodinamiche e dallo specifico processo produttivo che le ha generate.

Generalmente, dette correnti gassose, o fumi, vengono convogliate attraverso dispositivi di recupero energetico o dispositivi di filtraggio e depurazione il cui rendimento risente negativamente della presenza di dette particelle in sospensione.

Capita spesso, infatti, che dette particelle in sospensione, che possono anche assumere dimensioni elevate, raggiungano ancora incandescenti detti dispositivi, danneggiandoli gravemente.

Di solito, inoltre, detti fumi presentano una elevatissima velocità che comporta una limitata eliminazione delle particelle in sospensione e delle altre sostanze inquinanti da parte dei dispositivi di filtraggio e depurazione.

L’elevata velocità dei fumi e la presenza di particelle in sospensione porta inoltre ad una precoce usura dei componenti previsti in detti dispositivi di filtraggio e depurazione, od in alternativa, alla necessità di utilizzare spessori maggiorati, rivestimenti o materiali speciali, con conseguenti costi aggiuntivi. Detti dispositivi, quindi, lavorano sempre in condizioni limite e necessitano di frequente pulizia, manutenzione e/o sostituzione, ciò comportando prolungate interruzioni dei processi produttivi che generano detti fumi.

Allo scopo di eliminare almeno in parte le particelle in sospensione nei fumi sono state proposte diverse soluzioni, quali camere di calma, camere ad inversione di flusso e camere a barriera, dimostratesi però poco funzionali e/o molto costose e/o presentanti bassi rendimenti .

Dette soluzioni , inoltre, causano perdite di carico relativamente elevate, ciò costituendo un problema soprattutto se i fumi sono destinati allo sfruttamento in dispositivi di recupero energetico. Per risolvere questi inconvenienti e per ottenere altri vantaggi nel seguito evidenziati , la proponente ha studiato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nella rivendicazione principale.

Le rivendicazioni secondarie espongono varianti all'idea di soluzione principale.

Scopo del presente trovato è realizzare una camera di postcombustione per il trattamento dei fumi generati da un impianto industriale, che sia idonea a rendere meno oneroso il lavoro e ad aumentare il rendimento dei dispositivi di recupero energetico o dei dispositivi di depurazione e filtraggio associati in uscita a detti impianti industriali.

Altro scopo è diminuire l'usura e la frequenza degli interventi di manutenzione su detti dispositivi, riducendo drasticamente la quantità di particelle inquinanti in sospensione nelle correnti gassose evacuate dagli impianti industriali prima che dette correnti raggiungano i dispositivi di recupero energetico o di depurazione e filtraggio.

La camera di postcombustione secondo il trovato viene installata in una posizione di stretta prossimità con l'uscita dei fumi dall'impianto industriale, sì che al suo interno circolano fumi ad elevatissima temperatura, fino a 900°C ed oltre.

La camera di postcombustione secondo il trovato costituita, nelle sue parti essenziali, da una coppia di coperchi laterali e da almeno una parete esterna sagomata i quali, una volta assemblati, definiscono internamente un volume di transito ed espansione comunicante con l'esterno attraverso almeno una apertura di ingresso ed almeno una apertura di uscita. Dette aperture di ingresso e di uscita vengono associate rispettivamente in uscita all'impianto emettitore dei fumi ed in ingresso ad un qualsivoglia dispositivo di recupero energetico, oppure di depurazione e filtraggio.

Secondo il trovato, dette aperture di ingresso e di uscita sono disposte rispettivamente tangenzialmente ed assialmente al volume di espansione e cooperano con almeno una parete interna sagomata che funge da elemento deflettore per i fumi entranti, definendo una direzione di uscita sostanzialmente ortogonale alla direzione di ingresso.

La parete interna sagomata, in cooperazione con la parete esterna sagomata della camera di postcombustione, definisce un voluto percorso ciclonico per la corrente gassosa, dall'ingresso all'uscita, il quale favorisce l'abbattimento, la separazione e la decantazione delle particelle inquinanti solide quali polveri, ceneri e scorie, presenti in sospen sione aerotrasportata in detta corrente gassosa.

Le particelle inquinanti solide abbattute si depositano sul fondo della camera di postcombustione in almeno una zona di raccolta.

Secondo una variante, detta almeno una zona di raccolta coopera con mezzi, vantaggiosamente ad azionamento automatizzato, di estrazione delle particelle inquinanti solide ivi depositate.

In una formulazione del trovato, detta parete interna sagomata è disposta longitudinalmente rispetto ai coperchi laterali per l’intera distanza tra di essi, sostanzialmente ortogonale ad essi ed almeno in parte parallela alla parete esterna della camera di postcombustione.

Secondo il trovato, il percorso ciclonico dei fumi presenta uno sviluppo sostanzialmente orizzontale, suborizzontale oppure verticale ed impartisce alla corrente gassosa, dall'entrata all'uscita, una rotazione inferiore a 360°.

Ciò evita alla corrente gassosa brusche inversioni di direzione o percorsi discendenti che provocano alte perdite di carico, indesiderate soprattutto se la corrente gassosa viene utilizzata per alimentare dispositivi di recupero energetico.

Secondo una variante, sono previste più camere di postcombustione secondo il trovato tra loro poste in serie, ciò consentendo di aumentare l'effetto di abbattimento e decantazione delle particelle inquinanti solide.

Secondo un'altra variante, detta camera di postcombustione coopera con almeno un bruciatore od iniettore d'aria per incrementare l'effetto di combustione dei residui inquinanti volatili e dei composti nocivi contenuti nella corrente gassosa.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Le figure allegate sono fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, ed espongono una soluzione preferenziale del trovato.

Nella tavola abbiamo che:

- la fig. 1 illustra schematicamente una camera di postcombustione associata al foro di evacuazione fumi di un forno elettrico ad arco;

- la fig. 2 illustra in assonometria, e ruotata di 90°, la camera di postcombustione di fig. 1 ;

- la fig. 3 illustra una sezione trasversale di fig.

2;

- la fig. 4 illustra una vista in esploso di fig. 2,-- la fig. 5 illustra una variante di fig. 3.

DESCRIZIONE DEI DISEGNI

In fig. 1 è illustrato, a scopo puramente esemplificativo, un forno fusorio 10 ad arco elettrico, la cui volta 10a presenta un foro 11, denominato quarto foro, per l'evacuazione dei fumi prodotti durante i cicli di fusione.

I fumi evacuati dal quarto foro 11 vengono convogliati, tramite un condotto 12, direttamente entro la camera di postcombustione 13 secondo il trovato, nella quale pertanto i fumi transitanti raggiungono temperature di 900°C ed oltre.

La disposizione della camera 13 è prevista in questo caso verticale, ma essa può disporsi anche sostanzialmente orizzontale od inclinata rispetto al basamento di appoggio del forno 10.

Detta camera di postcombustione 13 è associata in uscita, mediante.il raccordo 22, ad un condotto 14, indicato con un tratteggio, cooperante con un dispositivo di depurazione e filtraggio ed un camino per l'espulsione in atmosfera, qui non illustrati.

La camera di postcombustione 13 è costituita (figg. 2 e 4), nelle sue parti essenziali, da un primo coperchio laterale 15, da un secondo coperchio laterale 16 e da una parete esterna sagomata 17, ottenuta nel caso di specie in corpo unico, che definiscono internamente un volume di transito ed espansione 19 per i fumi 24.

Detto volume di transito ed espansione 19 comunica con l'esterno attraverso un'apertura di ingresso 21 ed una apertura di uscita 20.

L'apertura di ingresso 21 è definita dalle estremità sagomate e parallele 17a e 17b della parete laterale esterna 17, è direttamente collegata al quarto foro 11 del forno 10 tramite un condotto 12 e definisce una direzione di ingresso sostanzialmente tangenziale dei' fumi 24 rispetto al volume di transito ed espansione 19.

L'apertura di uscita 20 è ricavata sul primo coperchio 15 ed è direttamente collegata, a mezzo del raccordo 22, ai mezzi di filtraggio ed evacuazione. Detta apertura di uscita 20 definisce una direzione di uscita dei fumi sostanzialmente assiale rispetto al volume di transito ed espansione 19 e sostanzialmente ortogonale rispetto alla direzione di ingresso.

All'interno del volume di transito ed espansione 19 è presente una parete interna sagomata 18 costituita da un primo tratto sostanzialmente rettilineo 18a che si estende verso l'apertura di ingresso 21 e da un secondo tratto sostanzialmente curvo 18b di raggio coniugato all’apertura di uscita 20.

La parete interna sagomata 18 si estende longitudinalmente tra il primo coperchio 15 ed il secondo coperchio 16, in modo sostanzialmente ortogonale ad essi, coprendo l'intera distanza tra di essi.

Il primo tratto rettilineo 18a della parete interna sagomata 18 si unisce all’estremità 17b della parete laterale esterna 17 (figg. 3 e 5) e definisce, insieme all'estremità 17a, il tratto rettilineo di ingresso dei fumi 24 nella camera di postcombustione 13.

Il secondo tratto curvo 18b della parete interna 18 si accoppia sostanzialmente all'apertura di uscita fumi 20, definendo rispetto ad essa uno spazio di transito 23 (fig. 3) attraverso il quale i fumi si indirizzano verso l'uscita 20 con un ultimo tratto di uscita sostanzialmente rettilineo e con direzione sostanzialmente ortogonale alla direzione di ingresso.

Detti fumi 24 vengono indotti a seguire un percorso sostanzialmente ciclonico all'interno della camera 13, il quale concretizza un angolo di rotazione inferiore a 360° fino all'apertura di uscita 20, prima esternamente attorno al tratto curvo 18b della parete interna sagomata 18, e poi internamente ad esso passando attraverso lo spazio di transito 23.

L'andamento ciclonico o spiraleggiante dei fumi 24 all'interno della camera 13 induce una elevata turbolenza nei fumi! 24 stessi, sottoponendo le particelle solide in sospensione ad una elevata forza centrifuga che le separa e le decanta rispetto alla corrente gassosa, facendole precipitare in corrispondenza del fondo della camera 13.

Tale configurazione favorisce inoltre il completamento delle reazioni di post-combustione, che possono essere ulteriormente intensificate prevedendo bruciatori od iniettori (non illustrati) sulle pareti della camera stessa 13.

L'andamento del percorso risulta privo di brusche inversioni di direzione ed andamenti tortuosi, riducendo in misura significativa le perdite di carico della corrente gassosa.

L’ottenimento di un efficace ed ingente effetto di separazione delle componenti solide trasportate dalle correnti gassose si traduce in una minore deposizione delle polveri e delle ceneri sui componenti di recupero energetico, con conseguente loro minore usura e prolungato mantenimento di presta’ zioni elevate .

Inoltre, si ottengono minori concentrazioni di particelle indesiderate, quali composti carboniosi, cloruro di rame, ecc., che sono particolarmente dannose per la loro potenziale capacità catalizzatrice delle reazioni di formazione di diossine e furani nei componenti à valle della camera di post-combustione 13. Un ulteriore vantaggio è dato dalla prima separazione delle particelle contenenti metalli pesanti, la quale viene completata negli impianti di abbattimento posti a valle della sezione di recupero energetico.

L'elevata turbolenza ottenuta all'interno della camera di post-combustione 13 permette inoltre di conseguire ulteriori effetti migliorativi nell’abbattimento delle emissioni inquinanti per il fatto di realizzare una distruzione praticamente completa degli idrocarburi policiclici aromatici, nonché di ridurre in modo significativo le frazioni carboniose incombuste, potenziali catalizzatrici nelle reazioni di riformazione delle diossine e dei furani.

La camera 13 può presentare una base 25 (fig. 5) associata a mezzi automatici di asportazione ed evacuazione particelle e polveri depositate.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 - Camera di postcombustione ad effetto cicIonici per il trattamento dei fumi di impianti industriali quali forni elettrici ad arco, impianti di incenerimento o simili, detta camera essendo disposta direttamente a valle di detti impianti ed essendo collegata a dispositivi di depurazione, filtraggio ed evacuazione o di recupero energetico, detta camera di ipostcombustione essendo dotata di almeno una apertura di ingresso e di almeno una apertura di uscita, presentando zone di deposito e raccolta delle particelle solide inquinanti e definendo internamente un volume di transito ed espansione per detti fumi, caratterizzata dal fatto che l'apertura di ingresso (21) e l'apertura di uscita (20) sono disposte rispettivamente assialmente e tangenzialmente rispetto al volume di transito ed espansione (19), tra dette apertura di ingresso (21) ed apertura di uscita (20) essendo presente almeno una parete interna sagomata (18) che, in cooperazione con la parete esterna (17) della camera di postcombustione (13), definisce un percorso di transito sostanzialmente ciclonico per i fumi (24) tra l'ingresso (21) e l'uscita (20). 2 - Camera di postcombustione come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il percorso ciclonico definito tra la parete interna sagomata (18) e la parete esterna (17) genera sul flusso di corrente gassosa una rotazione inferiore a 360° tra il tratto sostanzialmente rettilineo di entrata ed il tratto sostanzialmente rettilineo di uscita. 3 - Camera di postcombustione come al la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che la parete interna sagomata (18) presenta almeno un primo tratto rettilineo (18a) posto in cooperazione con l'apertura di ingresso (21) ed almeno un secondo tratto curvo ( 18b) posto in cooperazione con l ' apertura di uscita (20) . 4 - Camera di postcombustione come al la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il secondo trattò curvo (18b) della parete interna sagomata (18) definisce, rispetto all'apertura di uscita (20), uno spazio tangenziale di transito (23) per l'evacuazione dei fumi dal volume di transito ed espansione (19). 5 - Camera di postcombustione come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l'apertura di ingresso (21) è definita dalle estremità (17a, 17b) sagomate e parallele della parete esterna (17). 6 - Camera di postcombustione come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che presenta un primo coperchio laterale (15) definente l'apertura assiale di uscita (20), una parete esterna (17) definente l'apertura tangenziale di ingresso (21), una parete interna sagomata (18) definente sostanzialmente il percorso ciclonico all'interno del volume di transito ed espansione (19), ed un secondo coperchio laterale (16). 7 - Camera di postcombustione come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che presenta una base (25) associata a mezzi di evacuazione automatica delle polveri e delle particelle depositate. 8 - Camera di postcombustione come ad una o l'altra delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che adotta i contenuti di cui alla descrizione ed ai disegni.