IT201800003238A1

IT201800003238A1 - Procedimento e sistema ottimizzati per la produzione di un fluido riscaldato tramite combustione di un combustibile

Info

Publication number: IT201800003238A1
Application number: IT102018000003238A
Authority: IT
Inventors: Massimo Vezzani
Original assignee: Ambiente E Nutrizione Srl
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2019-09-02
Also published as: EP3759390C0; EP3759390B1; WO2019166320A1; CN112105870A; EP3759390A1; EA202091748A1; CA3092761A1; US20210041102A1

Description

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento ottimizzato per la produzione di energia termica tramite combustione di un combustibile, comprendente una fase di abbattimento di particolato solido e polveri all’interno di un ciclone. Secondo un aspetto della presente invenzione, tale procedimento viene applicato a tutti i combustibili.

L’invenzione si riferisce altresì ad un sistema adatto ad attuare il procedimento sopramenzionato.

Stato della tecnica

Sono ben noti nell’arte procedimenti per la produzione di energia termica che utilizzano impianti comprendenti un generatore di calore a combustibile solido, liquido o gassoso, per l’ottenimento di un fluido di scambio termico riscaldato.

Tale genere di impianti possono essere realizzati in piccola scala, e in questo caso ci si riferisce a caldaie convenzionali per uso domestico e residenziale, adatte alla produzione di acqua calda, oppure può essere realizzato su scala industriale per la produzione di acqua calda, acqua surriscaldata (temperatura pari a circa 110°C) e vapore saturo o surriscaldato (per la produzione di energia elettrica) .

Nel caso si tratti di un generatore di calore per uso industriale, un procedimento per la produzione di vapore saturo o surriscaldato solitamente comprende una prima fase di convogliamento del combustibile ad una camera di combustione, tramite un convogliatore.

Successivamente, all’ingresso della camera di combustione, il combustibile viene distribuito sulla superficie di un attizzatoio in prossimità del quale è presente un bruciatore.

Una volta acceso il bruciatore, il combustibile inizia il processo di combustione all'interno della camera di combustione con conseguente produzione di un flusso di gas di combustione ad alta temperatura che si leva in direzione della parte superiore della camera di combustione.

In corrispondenza della parte superiore della camera di combustione o, alternativamente, in una camera adiacente ed in comunicazione con essa sono collocati dei gruppi o banchi di surriscaldo, solitamente in forma di uno scambiatore di calore, all’interno dei quali fluisce un liquido di scambio termico, comunemente acqua, il quale viene riscaldato dal flusso di gas di combustione per convezione (e per irraggiamento nel caso i gruppi di surriscaldo siano posizionati anche nella parte superiore della camera di combustione). Solitamente, i banchi di surriscaldo entrano in contatto con un flusso di gas a temperature medie di lavoro di circa 650°C, temperature che dipendono anche dalla tipologia di combustibile utilizzato.

Con lo scopo di minimizzare le emissioni inquinanti ed, eventualmente, di recuperare particelle incombuste di combustibile, in seguito allo scambio termico con i sopramenzionati gruppi di surriscaldo, il flusso di gas di combustione può essere sottoposto ad una fase di abbattimento tramite un ciclone o un multi-ciclone. A valle di queste apparecchiature possono essere istallati uno scrubber, un precipitatore elettrostatico e/o un filtro a maniche, un reattore o quanto altro si rendesse necessario all'impianto.

Nel ciclo di vita dell'impianto, il particolato solido e le polveri prodotte in grandi quantità durante la combustione si accumulano sulla superfìcie esterna delle tubazioni che compongono i gruppi di scambio e di surriscaldo e che sono esposte al flusso di gas di combustione prodotto.

L’accumulo di materiale solido su tali tubazioni prima di tutto causa una diminuzione dell’efficienza della conduzione del calore dalle pareti di tali tubazioni (scaldate per contatto con il flusso di gas) al liquido di scambio termico, diminuendo l’efficienza complessiva della caldaia.

Inoltre, in casi estremi, possono formarsi delle ostruzioni permanenti che ostacolano il flusso del gas che attraversa la zona in cui sono disposti i gruppi di surriscaldo, compromettendo il funzionamento dell’intero impianto.

Allo scopo di evitare un accumulo eccessivo di ceneri sui tubi dei gruppi di surriscaldo, in alcuni impianti vengono istallati dei soffiatori di fuliggine (soot blowers); grazie a questa tipologia di macchinari, risulta possibile creare un flusso di aria compressa. Periodicamente, e spesso in maniera automatica, vengono azionati tali soffiatori e un flusso di aria forzata viene direzionato contro i fasci tubieri dei gruppi di surriscaldo di modo da rimuovere parte del materiale solido e della cenere di combustione depositatasi su di essi.

Ad ogni modo, l’utilizzo di soffiatori di fuliggine e tale fase di rimozione del materiale accumulatisi sui tubi dei gruppi di surriscaldo, non risolve il problema a monte, rendendo comunque necessaria una pulitura periodica frequente dell’impianto, con associati periodi di blocco.

Al fine di diminuire il contatto fra il materiale solido prodotto durante la combustione e i banchi scambio e di surriscaldo, può essere frapposta fra questi ultimi e la camera di incenerimento una camera di permanenza delle polveri, la quale funziona per stazionamento.

Dunque, secondo l’arte nota, la camera adiabatica di combustione può essere di due tipi:

a corpo unico, comprendente un sistema di incenerimento e uno sviluppo di permanenza delle polveri; oppure,

una camera di incenerimento ed una camera di permanenza delle polveri separata, con precipitazione delle polveri mediante espansione e conseguente abbattimento della temperatura (con eventuale recupero di calore a parete).

Tale soluzione presenta in ogni caso notevoli svantaggi primo fra tutti la necessità di rimuovere meccanicamente - con contemporaneo fermo dell’impianto - le ceneri, una volta precipitate ed accumulatisi nella parte inferiore di tale camera di permanenza delle polveri.

Inoltre, tenendo presente che circa il 30-40% delle polveri presenti nel materiale solido trasportato dal flusso di gas di combustione presenta un diametro medio compreso fra 2-100 μm, l’utilizzo di una camera di calma non consente alle polveri più sottili di essere abbattute in maniera consistente.

Di conseguenza, risulta sentita nel settore la necessità di mettere a punto un procedimento che superi i limiti delle soluzioni precedentemente riportate.

Il problema tecnico alla base della presente invenzione è dunque quello di mettere a punto un procedimento per il recupero energetico tramite combustione di un combustibile, nonché un sistema che permetta di condurre tale procedimento, senza la necessità di effettuare frequenti fermi periodici per la pulizia delle diverse unità che compongono il sistema per la rimozione delle ceneri e del materiale solido accumulatisi allinterno di esse.

Sommario dell'invenzione

Tale problema tecnico viene risolto, secondo la presente invenzione, da un procedimento innovativo per la produzione di un fluido riscaldato tramite combustione di un combustibile, dove tale procedimento comprende le fasi di:

a) bruciare il combustibile in una fornace comprendente una camera di combustione, generando un flusso di gas di combustione comprendente particolato solido sospeso,

b) inviare tale flusso di gas di combustione ad almeno un ciclone, essendo tale almeno un ciclone al di fuori di tale camera di combustione;

c) sottoporre all’interno dell'almeno un ciclone detto flusso di gas di combustione ad un abbattimento forzato del particolato solido sospeso, ottenendo un flusso di gas di combustione purificato, ed un precipitato solido, comprendente tale particolato solido sospeso; d) inviare il flusso di gas purificato ad un gruppo di scambio termico, al cui interno fluisce un fluido di scambio termico;

e) effettuare uno scambio termico indiretto fra tale flusso di gas di combustione purificato e il fluido di scambio termico, ottenendo un flusso di gas purificato raffreddato e un flusso di fluido di scambio termico riscaldato.

Inoltre, il suddetto flusso di gas di combustione può comprendere particelle di combustione o incombuste.

Il fluido di scambio termico è preferibilmente costituito da acqua o olio diatermico.

Il suddetto combustibile può essere costituito da qualunque materiale adatto ad essere bruciato in una fornace; a titolo meramente esemplificativo e non limitativo si citano i seguenti materiali: componente secca (plastica, carta, fibre tessili e/o altri) di rifiuti non pericolosi, sia urbani sia industriali sia speciali, scarti dellindustria agro-alimentare (ad es. gusci di noce, gusci di nocciole, lolla di riso, noccioli di frutta, sansa di olive, tutoli di pannocchie, paglia di grano, parti scartate di cariossidi di cereali, steli di canna da zucchero, vinacce e vinaccioli), scarti deirindustria della lavorazione del legno (cippato, cortecce spezzate, composti di legno trattato con colle o vernici, ramaglie tritate, segatura e trucioli di legno), biomasse derivanti da materiale vegetale, così come combustibili fossili.

In accordo con il procedimento sopra descritto, risulta quindi possibile effettuare una fase di abbattimento del particolato solido e delle polveri trasportate dal flusso di gas di combustione, prima che questo vada a contatto con i gruppi di scambio termico (comunemente chiamati gruppi o banchi di surriscaldo nel caso in cui il liquido di scambio termico sia acqua) , evitando di effettuare una fase di precipitazione per mezzo di una camera di permanenza funzionante per stazionamento con tutti i vantaggi connessi alla rinuncia di questo passaggio, che verranno spiegati meglio in seguito.

Il principale risultato tecnico del procedimento secondo la presente invenzione risulta comunque un significativo abbattimento del particolato solido sospeso nel trasportato dal flusso di gas di combustione prima che questo venga introdotto nel generatore di fluido di scambio termico riscaldato ed entri in contatto con i gruppi di scambio termico allocati in esso.

Effettuare una fase di introduzione ed abbattimento del flusso di gas di combustione in un ciclone permette, di conseguenza, non solo di ottenere un abbattimento quantitativamente molto più significativo rispetto ad una fase di abbattimento tramite l’ausilio di una camera di calma che opera per stazionamento del gas carico di particolato solido sospeso, ma consente di operare pressoché in continuo senza la necessità di effettuare blocchi periodici frequenti di svuotamento della zona di abbattimento.

Infatti, così come previsto dal procedimento secondo la presente invenzione, attraverso l’ausilio di almeno un ciclone, risulta possibile espellere le polveri costantemente, man mano che si accumulano nell’almeno un ciclone, senza necessità di fermare il sistema tramite quale viene operato il procedimento secondo rinvenzione.

Preferibilmente, le fasi a-d del procedimento sopra spiegato sono effettuate in condizioni adiabatiche.

Più preferibilmente, il flusso di gas di combustione e il flusso di gas di combustione purificato presentano una temperatura superiore a 300 °C.

In via ugualmente preferita, il flusso di gas di combustione e il flusso di gas di combustione purificato registrano una velocità circa uguale.

Preferibilmente, Palme no un ciclone secondo il sistema della presente invenzione può concretarsi in due cicloni di uguale volume e portata oraria che operano in parallelo.

In via ugualmente preferibile, Palme no un ciclone secondo il sistema della presente invenzione può essere un multi-ciclone.

L’utilizzo di un multi-ciclone consente di abbattere facilmente anche particelle con un diametro pari a 5 μm, consentendo persino Pabbattimento di particelle con diametro fino a 2 μm.

Quindi, la scelta dell’utilizzo di un multi-ciclone dipende dalla dimensione media delle particelle del particolato solido trasportato dal flusso di gas di combustione generato, dunque dipende dal tipo di materiale utilizzato come combustibile, così come dalle condizioni alle quali è condotta la combustione.

Il procedimento secondo la presente invenzione può ulteriormente comprendere una fase di invio di tale fluido di scambio termico riscaldato, preferibilmente vapore saturo o surriscaldato o olio diatermico riscaldato, dal gruppo di scambio termico ad un sistema di generazione di energia elettrica, oppure ad un utilizzo in ambito industriale o civile (a mero titolo esemplificativo e non limitativo si possono citare sistemi di teleriscaldamento per abitazioni, impianti industriali che utilizzano fluidi riscaldanti ecc.).

In accordo con una preferita forma di realizzazione, il procedimento secondo la presente invenzione può comprendere una fase di inviare il flusso di gas di combustione raffreddato ad un preriscaldatore, in cui tale preriscaldatore è atto ad accogliere tale flusso di gas di combustione raffreddato e generare un flusso di aria riscaldata.

Sempre in accordo con tale forma di realizzazione preferita, tale flusso di aria riscaldata può essere inviato alla fornace ed alimentato nella camera di combustione della fornace come flusso di aria comburente.

Dunque, in accordo con questa forma di realizzazione viene messo a disposizione non solo un procedimento per la produzione di un liquido di scambio termico riscaldato, preferibilmente di vapore saturo o surriscaldato o olio diatermico riscaldato, che superi i problemi riscontrati nell’arte, ma anche un procedimento comprendente un’ulteriore fase di riscaldamento di un flusso d’aria e una fase di alimentazione di quest’ultimo alla camera di combustione, aumentando l’efficienza complessiva del procedimento secondo l’invenzione e minimizzando il consumo di combustibile.

Il problema tecnico menzionato in precedenza è risolto anche per mezzo di un sistema di nuova ed originale concezione per la produzione di un liquido di scambio termico riscaldato tramite combustione di un combustibile, dove tale sistema comprende le seguenti unità:

una fornace comprendente una camera di combustione atta alla combustione di un combustibile con generazione di un gas di combustione comprendente particolato solido sospeso;

almeno un ciclone in comunicazione di fluido con la sopramenzionata fornace, atto airabbattimento di tale materiale solido sospeso, in cui l’almeno un ciclone presenta una parte superiore, comprendente un’apertura di entrata per l’ingresso di un flusso di gas proveniente dalla fornace e un’apertura di uscita per la fuoriuscita dall’almeno un ciclone di un flusso di gas purificato, e una parte inferiore, comprendente una tramoggia per l’accumulo di particolato solido precipitato;

un generatore di un fluido di scambio termico riscaldato in comunicazione di fluido con il sopramenzionato almeno un ciclone atto allaccoglimento di tale flusso di gas purificato, in cui il generatore di un fluido di scambio termico riscaldato comprende una zona di scambio termico in cui è allocato un gruppo di scambio termico all’interno del quale fluisce un fluido di scambio termico, e un’apertura di scarico per la fuoriuscita di un flusso di gas di combustione raffreddato.

Il fluido di scambio termico è preferibilmente acqua o un olio diatermico; quindi, nel primo caso il generatore di un fluido di scambio termico riscaldato è preferibilmente un generatore di vapore saturo o surriscaldato.

Nello specifico, la fornace compresa nel sistema secondo la presente invenzione comprende un’imboccatura di ingresso della camera di combustione, attraverso la quale viene alimentato il combustibile, e un’apertura per l’introduzione di aria comburente nella camera di combustione.

Inoltre, la camera di combustione può comprendere a sua volta una zona di combustione, o attizzatoio, e una zona di convogliamento del flusso di gas di combustione, situata superiormente rispetto alla zona di combustione e conformata in maniera tale da convogliare tale flusso verso un’imboccatura d’uscita per l’invio del flusso all’almeno un ciclone, situato a valle rispetto alla camera di combustione.

In dettaglio, si specifica che la fornace e l’almeno un ciclone compresi nel sistema secondo la presente invenzione formano nel loro insieme un’unica camera adiabatica.

Preferibilmente, l’almeno un ciclone secondo il sistema della presente invenzione può essere un multi-ciclone.

Preferibilmente, il sopramenzionato gruppo di scambio termico è uno scambiatore convenzionale.

Preferibilmente, il sistema secondo la presente invenzione può comprendere ulteriormente una tubazione di entrata per l’invio di un fluido di scambio termico al gruppo di scambio termico, e in comunicazione di fluido con esso.

In maniera simile, tale sistema può ulteriormente comprendere una tubazione di uscita per l'invio del fluido di scambio termico riscaldato, preferibilmente vapore surriscaldato o vapore saturo oppure olio diatermico riscaldato, dal gruppo di scambio termico ad un sistema di generazione di energia elettrica, non rappresentato perché del tutto convenzionale, oppure ad un utilizzo in ambito industriale o civile, come sopra menzionato,.

In accordo con una forma di realizzazione preferita, il sistema secondo l’invenzione può comprendere un generatore addizionale di un fluido di scambio termico riscaldato in comunicazione di fluido con la sopramenzionata apertura di scarico, atto all'accoglimento di tale flusso di gas di combustione raffreddato, in cui l’addizionale generatore di un fluido di scambio termico riscaldato comprende una zona di scambio termico in cui è allocato un gruppo di scambio termico addizionale all'interno del quale fluisce un fluido di scambio termico, e comprende un’apertura di scarico addizionale per la fuoriuscita di un flusso di gas di combustione ulteriormente raffreddato.

Inoltre, il sistema secondo l’invenzione può comprendere una addizionale tubazione di uscita, in comunicazione di fluido con il gruppo di scambio termico addizionale, per l’invio del fluido di scambio termico riscaldato, preferibilmente vapore o olio diatermico riscaldato, dal gruppo di scambio termico addizionale ad un sistema per la generazione di energia elettrica non rappresentato perché del tutto convenzionale oppure ad un utilizzo in ambito industriale o civile,.

In accordo con una ulteriore forma di realizzazione preferita, il sistema secondo la presente invenzione può ulteriormente comprendere un preriscaldatore situato a valle rispetto al generatore di un fluido di scambio termico riscaldato o al generatore addizionale di un fluido di scambio termico riscaldato, in cui tale preriscaldatore è in comunicazione di fluido con l’apertura di scarico del generatore di un fluido di scambio termico riscaldato o con l’apertura di scarico addizionale del generatore addizionale ed è in grado di accogliere il flusso di gas di combustione raffreddato e generare un flusso di aria riscaldata.

Nello specifico, il sopramenzionato preriscaldatore ha la funzione di sfruttare il calore residuo in un flusso di gas di combustione raffreddato e trasferirlo ad un flusso di aria, preferibilmente aria prelevata dall’atmosfera, che viene in questo modo riscaldata.

Tale flusso di aria riscaldata può essere alimentato nella camera di combustione per mezzo di un collettore in comunicazione di fluido con il preriscaldatore e con l’imboccatura di ingresso della camera di combustione della fornace, come flusso di aria comburente.

Ulteriori caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di alcuni suoi esempi di realizzazione preferiti, dati a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 rappresenta schematicamente un sistema per la produzione di un fluido di scambio termico riscaldato tramite combustione di un combustibile secondo la presente invenzione.

La figura 2 rappresenta schematicamente una differente forma di realizzazione di un sistema per la produzione di un fluido di scambio termico riscaldato tramite combustione di un combustibile secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita Nella Figura 1 è illustrato un sistema, indicato complessivamente con 1, per la produzione di un fluido di scambio termico riscaldato tramite combustione di un combustibile comprendente una fornace 2, un ciclone 10 a valle di tale fornace ed un generatore di un fluido di scambio termico riscaldato 20 a valle del ciclone 10.

La fornace 2 comprende a sua volta una camera di combustione 4 ed un’imboccatura 3 di ingresso della camera di combustione strutturata in maniera tale da agevolare l’introduzione del combustibile nella camera di combustione.

Inoltre, la camera di combustione 4 comprende a sua volta una zona di combustione e un’apertura 7 per l’introduzione di un flusso di aria nella camera di combustione 4.

Nella camera di combustione 4 può essere allocato un attizzatoio, preferibilmente un attizzatoio a grata, per la distribuzione del combustibile e sul quale ha luogo l’ignizione di quest’ultimo; tale attizzatoio non è rappresentato perché del tutto convenzionale.

La camera di combustione comprende anche una zona di convogliamento 5 del flusso di gas di combustione, generatisi in seguito alla combustione del combustibile, tale zona di convogliamento 5 è situata superiormente rispetto alla zona di combustione 4 e risulta conformata in maniera tale da convogliare tale flusso verso un’imboccatura 6 d’uscita per l’invio del flusso di gas di combustione al ciclone 10, situato a valle della camera di combustione 4 e in comunicazione di fluido con essa.

Il ciclone 10 è un ciclone per l’abbattimento di materiale solido sospeso e trasportato da un flusso di gas. Il ciclone 10 presenta una forma sostanzialmente a cono rovesciato e risulta conformato in maniera tale da presentare una parte superiore 11, avente una sezione con diametro prefissato; tale parte superiore 11 comprende un’apertura di entrata 12 per il flusso di gas di combustione, un cilindro interno per il convogliamento di un flusso di gas di combustione purificato in uscita dal ciclone 10, non rappresentato perché del tutto convenzionale, ed un’apertura di uscita 18 per la fuoriuscita del flusso di gas di combustione purificato e l’invio dello stesso ad un generatore 20 di un fluido di scambio termico riscaldato, situato a valle e in comunicazione di fluido con il ciclone 10.

Il ciclone 10 comprende anche una parte inferiore 13, situata al di sotto della parte superiore 11; tale parte inferiore 13 presenta una sezione trasversale avente diametro minore rispetto alla parte superiore 11. Inoltre, la parte inferiore 13 comprende a sua volta una tramoggia 14 conformata in modo da agevolare lo scivolare e l’accumulo del materiale solido precipitato e proveniente dalla zona superiore 11 .

Il generatore 20 di un fluido di scambio termico riscaldato comprende innanzitutto un’imboccatura 21 di ingresso per lintroduzione del flusso di gas di combustione purificato in una zona di scambio termico 22 a sua volta comprendente un gruppo di scambio termico 23, allinterno del quale fluisce un fluido di scambio termico, preferibilmente acqua o olio diatermico, e un’apertura di scarico 24 per la fuoriuscita di un flusso di gas di combustione raffreddato.

Preferibilmente, il gruppo di scambio termico 23 è uno scambiatore di calore convenzionale.

In via ugualmente preferibile, il sistema 1 secondo la presente invenzione può comprendere ulteriormente una tubazione 29 di entrata per linvio di un fluido di scambio termico al gruppo di scambio termico, e in comunicazione di fluido con esso.

In maniera simile, tale sistema 1 può ulteriormente comprendere una tubazione 28 di uscita, in comunicazione di fluido con il gruppo di scambio termico 23, per l’invio del fluido di scambio termico riscaldato, preferibilmente vapore o olio diatermico riscaldato, dal gruppo di scambio termico 23 ad un sistema per la generazione di energia elettrica non rappresentato perché del tutto convenzionale oppure ad un utilizzo in ambito industriale o civile.

Diversamente, nella figura 2 è rappresentata una forma di realizzazione particolare secondo la presente invenzione in cui il sistema 1 comprende ulteriormente un generatore 40 addizionale di un fluido di scambio termico riscaldato in comunicazione di fluido con la sopramenzionata apertura di scarico 24.

Il generatore 40 addizionale è atto allaccoglimento di tale flusso di gas di combustione raffreddato, e comprende a sua volta un’imboccatura 31 di ingresso e una zona di scambio termico 41 in cui è allocato un gruppo di scambio termico 38 addizionale all’interno del quale fluisce un fluido di scambio termico, e un’apertura di scarico 39 addizionale per la fuoriuscita di un flusso di gas di combustione ulteriormente raffreddato.

Coerentemente, tale sistema 1 rappresentato in figura 2 può ulteriormente comprendere una tubazione 37 di uscita, in comunicazione di fluido con il gruppo di scambio termico 38 addizionale, per rinvio del fluido di scambio termico riscaldato, preferibilmente vapore o olio diatermico riscaldato, dal gruppo di scambio termico 38 addizionale ad un sistema per la generazione di energia elettrica non rappresentato perché del tutto convenzionale oppure ad un utilizzo in ambito industriale o civile.

Inoltre, nella forma di realizzazione rappresentata in figura 2, è raffigurato un preriscaldatore 30 in comunicazione di fluido con l’apertura di scarico 39 del generatore addizionale 40 e in grado di accogliere il flusso di gas di combustione raffreddato e generare un flusso di aria riscaldata da inviare alla camera di combustione 4 della fornace 2.

Nello specifico, il preriscaldatore 30 comunica con un collettore 35 in comunicazione di fluido con l’apertura 7 per l’introduzione di un flusso di aria nella camera di combustione 4.

Inoltre, il preriscaldatore 30 presenta anche un’apertura 31 di scarico per il rilascio del flusso di gas di combustione raffreddato a valle del sistema.

Il funzionamento del sistema secondo la presente invenzione può essere ulteriormente delucidato come segue, con riferimento ad una forma di realizzazione non limitativa.

Il combustibile viene introdotto nella fornace 2 dopodiché viene acceso, generando un flusso di gas di combustione, recante particolato solido sospeso, che viene inviato ad una coppia di cicloni 10, imprimendo una forza centrifuga ed inducendo un moto a spirale verso il basso.

Il flusso carico di materiale solido sospeso subisce così una fase di abbattimento con conseguente precipitazione di tali solidi sospesi in e trasportati da esso.

Dopodiché, il flusso di gas di combustione purificato così generato e in uscita dai cicloni viene inviato ad un’unità 20 di generazione di un fluido di scambio termico riscaldato (nello specifico, un generatore di vapore), posta a valle rispetto alla coppia di cicloni 10.

Nello specifico, l'unità 20 di generazione di un fluido di scambio termico riscaldato utilizzata comprende una serie di scambiatori di calore 23 a fascio tubiero in cui circola acqua di rete da acquedotto. In seguito allo scambio termico indiretto effettuato fra il flusso di gas di combustione purificato e l’acqua circolante nei tubi degli scambiatori di calore viene prodotto un flusso di vapore e un flusso di gas di combustione raffreddato.

Un controllo all’interno dell’unità 20 di generazione del vapore ha confermato la sostanziale integrità della superficie esterna delle tubazioni dei gruppi di surriscaldo, sulle quali non è stato registrato alcun significativo deposito di materiale solido.

Il procedimento secondo la presente invenzione e il sistema precedentemente descritti in dettaglio consentono di superare i problemi dell'arte nota, come anticipato precedentemente, primo fra tutti viene impedito rinvio di particolato solido sospeso e polveri, generati nella fase di combustione e trasportati dal flusso di gas di combustione ai gruppi di scambio termico siti nell’unità di generazione di un fluido di scambio termico riscaldato.

Infatti, secondo la presente invenzione, è possibile ottenere tale vantaggio tecnico grazie ad una fase di abbattimento effettuata per mezzo di almeno un ciclone frapposto fra una fornace, in cui viene condotta una fase di combustione, e un’unità di generazione di un fluido di scambio termico riscaldato, in cui avviene una fase di scambio termico indiretto fra tale flusso di gas ed un fluido di scambio termico.

Tale fase di abbattimento effettuata per mezzo di almeno un ciclone, rispetto ad una convenzionale camera di abbattimento, permette di conseguire numerosi vantaggi tecnici, fra cui:

fermi di manutenzione ridotti, infatti non viene richiesto uno svuotamento di lunga durata e oltremodo frequente della zona di accumulo del materiale solido precipitato, in quanto l’almeno un ciclone permette una costante espulsione di tale materiale, senza blocco generale del sistema;

il flusso di gas di combustione in entrata nell'almeno un ciclone presenta una velocità del tutto comparabile con la velocità di un flusso di gas di combustione purificato in uscita dalla stessa unità, garantendo dei tempi di risposta più veloci ed una portata maggiore; un abbattimento più efficiente e performante con ottenimento di un flusso di gas di combustione purificato rispetto al flusso di gas entrante nell’almeno un ciclone.

Inoltre, il procedimento ed il sistema secondo la presente invenzione consentono di operare a temperature decisamente più elevate rispetto ai procedimenti e sistemi simili presenti sul mercato; infatti, dal momento che il flusso di gas di combustione in entrata nell'unità di generazione di un fluido di scambio termico riscaldato, presentando un contenuto di solidi sospesi del tutto trascurabile, può essere inviato ai gruppi di scambio termico situati in tale unità di generazione di un fluido di scambio termico riscaldato, non si corre il rischio che, durante il ciclo di vita del sistema, le ceneri ad elevata temperatura aderiscano in maniera massiva alle tubazioni dei gruppi di scambio termico.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di un fluido di scambio termico riscaldato tramite combustione di un combustibile, in cui detto procedimento comprende le fasi di: a) bruciare detto combustibile in una fornace comprendente una camera di combustione, generando un flusso di gas di combustione comprendente particolato solido sospeso, b) inviare detto flusso di gas di combustione ad almeno un ciclone, detto almeno un ciclone essendo al di fuori di detta camera di combustione; c) sottoporre all'interno di detto almeno un ciclone detto flusso di gas di combustione ad un abbattimento forzato di detto particolato solido, ottenendo un flusso di gas di combustione purificato, ed un precipitato solido comprendente detto particolato solido; d) inviare detto flusso di gas di combustione purificato ad un gruppo di scambio termico, al cui interno fluisce un fluido di scambio termico; ed e) effettuare uno scambio termico indiretto fra detto flusso di gas di combustione purificato e detto liquido di scambio termico, ottenendo un flusso di gas purificato raffreddato e fluido di scambio termico riscaldato.
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui dette fasi a d sono effettuate in condizioni adiabatiche.
3. Procedimento secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detto flusso di gas di combustione e detto flusso di gas di combustione purificato presentano una temperatura superiore ai 300 °C.
4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, detto procedimento comprendendo le fasi di: inviare detto flusso di gas di combustione raffreddato ad un preriscaldatore, generando un flusso di aria riscaldata; inviare a detta fornace ed alimentare in camera di combustione di detta fornace detto flusso di aria riscaldata come flusso aria comburente; 5. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, detto procedimento comprendendo un’ulteriore fase di inviare detto fluido di scambio termico riscaldato da detto gruppo di scambio termico ad un sistema di generazione di energia elettrica. 6. Sistema (1) per la produzione di un fluido di scambio termico riscaldato tramite combustione di un combustibile, in cui detto sistema comprende le seguenti unità: una fornace (2) comprendente una camera di combustione (4) atta alla combustione di un combustibile con generazione di un gas di combustione, comprendente particolato solido sospeso; - almeno un ciclone (10) in comunicazione di fluido con detta fornace (2) per l’abbattimento di detto particolato solido sospeso, detto almeno un ciclone (10) comprendendo una parte superiore (11), comprendente un’apertura (12) di entrata per l’ingresso di detto flusso di gas proveniente da detta fornace (2) e un’apertura (18) di uscita per la fuoriuscita di un flusso di gas purificato, e una parte inferiore (13), comprendente una tramoggia (14) per l’accumulo di particolato solido precipitato; un generatore (20) di un fluido di scambio termico riscaldato in comunicazione di fluido con detto almeno un ciclone (10) per raccoglimento di tale flusso di gas purificato, detto generatore (20) di un fluido di scambio termico riscaldato comprendendo una zona di scambio termico (22) in cui è situato un gruppo di scambio termico (23) e un’apertura (24) di scarico per la fuoriuscita di un flusso di gas di combustione raffreddato, detto gruppo di scambio termico (23) essendo preferibilmente uno scambiatore di calore convenzionale . 7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui detto sistema comprende ulteriormente le seguenti unità: un generatore (40) addizionale di un fluido di scambio termico riscaldato in comunicazione di fluido con detta apertura di scarico (24) per l’accoglimento di detto flusso di gas purificato, detto generatore (40) addizionale di un fluido di scambio termico riscaldato comprendendo una zona di scambio termico (41) addizionale in cui è situato un gruppo di scambio termico (38) addizionale e un’apertura (39) addizionale di scarico per la fuoriuscita di un flusso di gas di combustione ulteriormente raffreddato, detto gruppo di scambio termico (38) addizionale essendo preferibilmente uno scambiatore di calore convenzionale. 8. Sistema secondo le rivendicazioni 6 o 7, in cui detta fornace (2) comprende un’imboccatura (3) di ingresso di detta camera di combustione (4) per l’alimentazione di combustibile in detta camera di combustione (4), e un’apertura (7) per l’introduzione di un flusso di aria comburente in detta camera di combustione (4) . 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui detto sistema comprende ulteriormente le seguenti unità: un preriscaldatore (30) in comunicazione di fluido con detta apertura di scarico (24) o con detta apertura (39) addizionale di scarico per la fuoriuscita di un flusso di gas di combustione raffreddato da detto generatore (20) o da detto generatore (40) addizionale di un fluido di scambio termico riscaldato, essendo detto preriscaldatore (30) atto ad accogliere detto flusso di gas di combustione raffreddato e generare un flusso di aria riscaldata; un collettore (35) in comunicazione di fluido con il preriscaldatore (30) e con detta apertura (7) per l’introduzione di un flusso di aria comburente in detta camera di combustione (4), essendo detto collettore (35) atto all’invio di detto flusso di aria riscaldata a detta apertura (7) per un flusso di aria, come flusso di aria comburente. 10. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 9, in cui detto fluido di scambio termico è acqua o olio diatermico. 1 1. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 10, in cui detto sistema comprende ulteriormente una tubazione (29; 36) di entrata per l’invio di detto fluido di scambio termico a detto gruppo di scambio termico (23) o a detto gruppo di scambio termico (38) addizionale, ed una tubazione (28; 37) di uscita per l'invio di detto fluido di scambio termico riscaldato da detto gruppo di scambio termico (23) o a detto gruppo di scambio termico (38) addizionale ad un sistema per la generazione di energia elettrica oppure ad un utilizzo in ambito industriale o civile.