IT8148921A1 - Bruciatone per combustibili solidi - Google Patents

Bruciatone per combustibili solidi

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IT8148921A1 ITRM1981A048921A IT4892181A IT8148921A1 IT 8148921 A1 IT8148921 A1 IT 8148921A1 IT RM1981A048921 A ITRM1981A048921 A IT RM1981A048921A IT 4892181 A IT4892181 A IT 4892181A IT 8148921 A1 IT8148921 A1 IT 8148921A1
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Description

DOCUMENTAZIONE
RILEGATA
P 80/5S
I-L 5 Oh /ho
DESCRIZIONE dall*invenzione industriale dal titolo;
" BRUCIATORE PER COMBUSTIBILI SOLIDI" , della
ditta tedesca ELOCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AKTIEJ5TGESELLSCHAPT con sede in KOLN (HEP. RED. TEDESCA)
???????
RIASSUNTO
Bruciatore con un tubo di guida per 1'introduzione di combustibili solidi in una camera di combustione, in particolare in un forno rotativo-Nel bruciatore secondo la presente invenzione la sezione trasversale di flusso del tubo di guida, oppure di almeno un altro tubo estendentesi sostanzialmente parallelamente rispetto al tubo di guida, termina dal lato della camera di combustione in parecchie aperture di efflusso.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un bruciatore con un tubo di guida per introdurre combustibili solidi in una camera di combustione, in particolare un forno rotativo.
Nel caso di bruciatori di forni rotativi di questo tipo l'aria necessaria per la combustione viene prelevata in parte dall'aria che trasportapneumaticamente il combustibile solido, chiamata anche aria principale, ed in altra parte dall'aria calda di scarico, chiamata anche aria secondaria, di un refrigeratore inserito successivamente al forno rotativo. Questa aria secondaria, ad esempio nel caso di un refrigeratore inserito successivamente ad un forno rotativo per cemento, ha una temperatura di 800?C e pi?,in
modo che questa aria, per motivi di sicurezza, non pu? venire impiegata per il trasporto pneumatico del combustibile solido, in particolare non di polverino di carbone. Per motivi di economicit? termica la aliquota di aria principale deve essere tenuta pi? piccola possibile.
Nella rivista Zement - Kalk - Gips (annata 32 (1979) numero 8, pagine 386 - 389) sono descritti bruciatori di forni rotativi per polverino di carbone, i quali, come ? evidente in particolare dalla figura 4, sono composti da parecchi tubi disposti coassialmente uno dentro l'altro, nel qual caso il miscuglio di aria principale e polverino di carbone, che lascia il bruciatore assialmente oppure con una debole divergenza, ? circondato in direzione assiale suidue lati da una corrente di aria pura. In tal caso il getto d?aria interno in direzione assiale esce dal bruciatore con un vortice ed il getto esterno attraverso corpi assiali oppure con una debole divergenza. In questa maniera la forma di fiamma pu? venire influenzata mediante regolazione del getto d'aria esterno e, oppure interno indipendentemente dalla velocit? di efflusso dei getto di miscuglio, ampiamente determinata dal trasporto penumatico.
Nell?ottenimento di una combustione completa e rapida si pone tuttavia il problema del mescolamento quanto pi? possibile intenso da un lato del getto di miscuglio di aria principale e combustibile solido uscente dal bruciatore, e, d?altro lato, dell'aria secondaria calda? Questo mescolamento pu? bens? venire ottenuto in linea di principio mediante l?impostazione di una sufficiente turbolenza del getto di miscuglio uscente, per? in tal caso risultano difficolt?.Infatti ^ ad un aumento delle velocit? di efflusso del.miscuglio sono posti limiti, poich? una fiamma troppo lunga nel forno rotativo disturberebbe in maniera sensibile il procedimento dal punto di vista<' >tecnico del calore, in particolare la posizione di una zona di sinterizzazione e di una zona di calcinaziode. Un limite inferiore della velocit? di efflusso risulta dalle dimensioni del sistema che caratterizzano il trasporto pneumatico. D?altra parte, vi ? un urgente bisqg.no di variare il combustibile introdotto nel forno rotativo, e quindi le quantit? di calore, poich? nel caso di impiego di combustibili s?lidi, differentemente eia combustibili liquidi e gassosi*s? deve tener
conto di notevoli deviazioni riguardo al potere calorifico ed altri parametri che influenzano il processo di combustione. La questione ? quindi d? poter introdurre nel forno rotativo quantit? variabili di combustibile e contemporaneamente mantenere le condizioni per un buon mescolamento di miscuglio ed aria secondaria in mo<?o che la fiamma risultante rimane corta* concentrata e calda.
Per poter meglio mescciare il combustibile con l?aria secondaria nel forno rotativo* ? stato considerato l?impiego di un vortice nel caso del miscuglio di polverino di carbone-aria uscente. Ci? per? non ? soddisfacente, poich? in tal caso le particelle di polverino di carbone pi? grossolane hanno un percorso di volo ? troppo corto e si scontrano non completamente bruciate sul combustibile oppure sulla parete del forno.
Compito della presente invenzione ? quindi di migliorare il mescolamentodel flusso di miscuglio costituito da aria principale e combustibile solido
con aria secondaria calda e con ci? portare l?aria secondaria calda nell'anima del miscuglio combustibile-aria quanto pi? possibile direttamente prima del le aperture di uscita del bruciatore.Questo compito viene risolto secondo 1*invenzione per il fatto che la sezione trasversale di flusso del tubo di guida e, oppure di almeno un altro tubo che si estende sostanzialmente parallelamente rispetto al tubo di guida termina sul lato della camera di combustione in parecchie aperture di efflusso. Questa realizzazione ha come conseguenza una suddivisione del flusso di miscuglio che esce dal bruciatore, in modo che la superficie che ? a disposizione per una ricezione di aria secondaria calda viene aumentata in maniera decisiva rispetto ad una forma di realizzazione in cui esce solamente un getto di miscuglio. Contemporaneamente, a causa della riduzione di sezione trasversale nella zona delle aperture di efflusso, si imposta una velocit? t>i? elevata rispetto alla usuale v
sezione trasversale di tubo di guida e con ci? una turbolenza, in modo che le condizioni per un buon mescolamento vengono migliorate in modo determinante. Risulta una notevole accelerazione del mescolamento con aria secondaria calda e con ci? anche del processo di combustione, in modo che per il procedimento di combustione di pu? ogni volta impostare la necessaria fiamma corta e calda. Inoltre, si ottiene in maniera vantaggiosa che l'aria secondaria calda giunga nell'anima della fiamma. Entra anche in<* >considerazione una fonica di esecuzione nella quale
la sezione trasversale di flusso di un tubo che trasporta aria e circonda il tubo di guida termina dal lato della camera di combustione in parecchie aperture di efflusso, nel qual caso il miscuglio effluisce da un ugello a fessura anulare. In questa maniera il miscuglio nella zona di sbocco
? circondato da una zona diaspirazione costituita da molti getti d'aria singoli, la quale zona agisce nei riguardi dell'aria secondaria calda come
una pompa a getto. Con ci?, a causa della forte azione di aspirazione,aria secondaria calda viene aspirata negli interstizi fra singoli getti d'aria e portata ad un intenso mescolamento con il getto
di miscuglio. E* anche pensabile una forma di esecuzione nella quale tanto la sezione trasversale
:di flusso del tubo di guida quanto quella<'>?di un tubo che lo circonda presentano dal lato della camera di combustione parecchie aperture di efflusso, in modo che risultano rapporti di mescolamento ottimali.
Secondo una vantaggiosa realizzazione dell'invenzione le aperture di efflusso vengono limitate nella loro zona periferica almeno parzialmente mediante traverse di sbarramento oppure inserti simili disposti all'interno del tubo di guida. Mediante ta~ li insed i la sezione trasversale di flusso del tubo di guida dovrebbe venire scomposta in almeno due, preferibilmente per? quattro sezioni trasversali parziali. La disposizione di trasverse di sbarramento od inserti simili rappresenta un accorgimento costruttivo molto semplice, per ottenere una suddivisione del getto di miscuglio che esce dal bruciatore. In tal caso la larghezza delle trasverse d? sbarramento o rispettivamente degli altri inserti deve venire dimensionata in maniera tale che risulti una desiderata diminuzione in sezione trasversale o rispettivamente un desiderato aumento della velocit? nella zona di efflusso.
In un?altra realizzazione dell?invenzione il tubo di guida circonda coassialmente almeno un tubo interno* In tal caso il tubo interno pu? servire ad esempio per accogliere un altro sistema ? bruciatore, per esempio un bruciatore di nafta oppure di gas.
Entra per? in considerazione anche la sistemazione in questo tubo interno di un bruciatore di accensione. Infine, il tubo interno pu? anche servire all'introduzione nella camera di combustione di aria a vortice, per poter influenzare in questa maniera la forma di fiamma risultante. Entrano in considerazione anche parecchi tubi interni, in modo che in questa sona pu? essere disposto tanto un <">bruciatore di nafta quanto pu? venire introdotta aria a vortice. In una. vantaggiosa x'ealizzazione della presente invenzione parecchi tubi sono distribuiti sulla periferia dello spazio anulare risultante tra il tubo interno e il tubo di guida e disposti parallelamente<" >all'asse rispetto al tub? di guida.Mediante questi tubi, aria pu? venire molto vantaggiosamente trasportata con elevata velocit?, in modo che nella zona di sbocco del bruciatore risulta urna forte azione di aspirazione. Questa azione di aspirazione ? tanto pi? intensa quanti pi? tubi sono disposti sulla sezione trasversale ad anello circolare sopra definita.Nella collaborazione con la sezione trasversale di efflusso, gi? ripartita mediante traverse di sbarramento oppure inserti simili,e grado di turbolenza aumentato del getto di miscuglio, in cui sono anche disposte le aperture di efflusso dei tubi predetti, risulta nella zona di sbocco del bruciatore un mescolamento ottimale, da un lato, di aria secondaria calda e, d'altro lato,del miscuglio aria principale-combustibile.
Infine le aperture di efflusso sono munite di dispositivi indipendenti uno dall'altro per la regolazione del flusso. In questa maniera risulta la possibilit?, non soltanto di influenzare il numero delle aperture di efflusso, ma anche le singole quan-
? tit? di flusso di essa, in modo che pu? venire ulteriormente migliorata la regolabilit? della forma di fiamma. Questi dispositivi sono in tal. caso opportunamente realizzati a guisa di corpi di valvola spostabili assialmente, i quali corrispondentemente alla loro ,posizione liberano una sezione trasversale di flusso pi? o meno grande, oppure anche chiudono questa sezione trasversale.
Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione risultano dagli esempi di esecuzione che seguono, rappresentati schematicamente nei disegni annessi in cui:,
la figura 1 ? una vista longitudinale della realizzazione secondo la presente invenzione di un bruciatore ;
la figura 2 ? una vista eseguita secondo la linea II-II di figura 1;
la figura 5 rappresenta un altra forma d'esecuzione di un bruciatore secondo 1'invenzione:
la figura 4 ? una vista eseguita secondo la linea IV-IV della figura 3;
la figura 5 mostra un'altra forma di esecuzione di un bruciatore secondo l'invenzione;
la figura 6 ? una vista eseguita lungo la linea VI-VI della figura 5;
la .figura 7 rappresenta una foraia di esecuzione di un <">bruciatore secondo 1*invenzione con due tubi interni; e
la figura 8 ? una vista eseguita lungo la linea VIII-VIII dalla figura 7.
Nelle figure 1 e 2 il numero 1 di riferimento indica un tubo di guida per introdurre combustibili solidi ?e Z inserti o trasverse di sbarramento nella zona di sbocco del bruciatore. Le trasverse Z di sbar ramento suddividono la sezione!trasversale di flusso del tubo 1 di guida in quattro aperture 2<1 >di efflusso, come in particolare ? visibile dalla figura 2.
Il combustibile trasportato da un flusso di aria principale fluisce in direzione delia freccia 3 e viene separato in quattro flussi parziali corrispondentemente al numero e disposizione delle traverse 2 di sbarramento. Nella zona 4 di sbocco del bruciatore si forma in questo modo una depressione, in modo che aria secondaria calda viene aspirata secondo le frecce 5 e subisce un intenso mescolamento con il miscuglio effluente.
Nelle forme di esecuzione secondo le figure 3 e 4-il tubo 1 di guida ? circondato da un tubo 6 di mantello ed esso stesso circonda il tubo interno 7-Il tubo 6 di mantello presenta aperture 8 di efflusso , le quali sono realizzate a guisa di ugelli di Lavai con dinazione di flusso assiale e servono al trasporto di aria. Il tubo interno 7 pu? in tal caso servire per accogliere un bruciatore di accensione e? oppure all'introduzione di un altro combustibile, per esempio in forma liquida oppure gassosa. Il miscuglio combustibile-aria principale che effluisce in direzione delle frecce 9 subisce,in base alla depressione risultante tra l'aria uscente dagli ugelli di Lavai,un mescolamento ottimale con l'aria secondaria calda effluente in direzione delle frecce 10.
Dalla figura 4 sono visibili la posizione esatta ed il numero delle aperture 8 di efflusso nonch? delle traverse 2 di sbarramento.
Le figure 3 ? <: >6 mostrano ima forma di esecuzione di un bruciatore, nel quale il tubo 1 di guida circonda coassialmente un tubo interno 11. All?interno dello spazio anulare 12 definito dalla parete esterna del tubo interno 11 e dalla parete interna del tubo 1 di guida si trovano altri tubi 13 ripartiti uniformemente sulla sua periferia ed estendentisi assialmente rispetto al tubo 1 di guida. I tubi 13 vengono mantenuti nella loro zona terminale rivolta verso la camera di bruciatore da traverse 14 di sbarramento, nel qual caso le loro aperture 13 di efflusso sono munite,nella zona di queste traverse di sbarramento,d? ugelli di Lavai di direzione di flusso assiale*
In questa forma di esecuzione i tubi 13 servono al trasporto di aria pura, la quale esce dagli ugelli di Lavai con elevata velocit?. La depressione da ci? risultante provoca una aspirazione di aria secondaria calda secondo le frecce 16 direttamente nella zona del miscuglio combustibile-aria uscente dalle aperture di efflusso definite dagli spazi intermedi fra le traverse 14 di sbarramento. Risulta in tal modo un mescolamento intenso del miscuglio con l?aria secondaria, in modo che vengono fornite tutte le condizioni per una rapida combustione. Il tubo interno 11 pu?, in questa forma diesecuzione, servire ad accogliere sistemi bruciatori per altri combustibili, che vengono impiegati addizionalmente oppure anche alla sistemazione di un bruciatore di ' accensione.
Le figure 7 ed 8 mostrano una forma di esecuzione secondo l?invenzione di un bruciatore in cui ad un tubo 1 di guida sono associati assialmente due tubi interni 18 e 19 disposti uno nell?altro.In tal caso il tubo interno 19 serve ad accogliere il bruciatore per bruciare combustibili gassosi oppure liquidi.
Nella zona terminale del tubo interno 18 ricolta verso la camera di combustione sono disposti tra la sua parete interna e la parete esterna del tubo interno 19 inserti 20 che generano vortici, di per s? noti,i quali nel disegno sono rappresentati schematicamente e delimitano parecchie aperture 18* di efflusso tra la parete esterna del tubo <~ >interno 19 e la parete interna del tubo interno 18. Il tubo 1 di guida,che nelle forma di esecuzione illustrata presenta una apertura 21 di efflusso a fessura anulare con direzione di flusso di poco divergente rispetto all'asse longitudinale del tubo 1 di guida, ? circondato da un tubo 22 di mantello, il quale presenta nella zona terminale rivolta verso la camera di combustione parecchie aperture 23 di efflusso, particolarmente visibili in figura 8, la cui direzione di.flusso diverge anche di poco rispetto all'asse longitudinale del tubo 1 di guida, preferibilmente di un angolo di 15?.
In questa forma di esecuzione pu? venire ottenuta una facile regolazione della velocit? d?i miscuglio uscente dall'apertura 21 di efflusso a fessura anulare per il fatto che 11 tubo interno 18 ? posto spostabile in direzione dell*asse longitudinale del tubo 1 di guida.
Mediante il tubo interno 18 ed il tubo 22 di mantello viene trasportata aria, le cui quantit? possono venire variate per poter influenzare'in queste maniera la forma di fiamma risultante.nel forno rotativo e con eie il process? dal punto di vista tecnico del calore. In tal caso la .elevata velocit? dell?aria uscente dalle aperture 2J di efflusso munite di ugelli provoca una;aspirazione di aria secondaria calda secondo le frecce 24? in modo che si ottiene un intenso mescolamento del miscuglio combustibile-aria, uscente dalla apertura 21 di efflusso a fessura anulare ?con--l?aria secondaria e quindi una rapida combustione.
Per un ulteriore miglioramento del mescolamento e della capacit? di aspirazione nei riguardi dell'area secondaria*neHa forma di esecuzione rappresentata nelle figure ? ed 8, io luogo dell?apertura 21 di efflusso a fessura, pu? naturalmente venire anche disposta ima sezione trasversale di efflusso per il miscuglio combustibile-aria, Scomposta mediante tra-
*
verse di sbarramento oppure in altra maniera in sezioni trasversali singole. Infine il tubo 1 di guida, Oltre al tubo 22 di mantello,pu? anche essere circondata da altri tubi che circondano coassialmente il tubo di mantello oppure disposti parallelamente all'asse di questo, per motivi di semplicit? di disegno non rappresentati. Per mezzo di questi ultimi tu

Claims (13)

RIVENDICAZIONI
1. Bruciatore con un tubo di guida per l'introduzione di combustibili solidi in una camera di combustione ,in particolare in un forno rotativo*il quale bruciatore ? caratterizzato da ci? che la sezione trasversale di flusso del tubo (1) di guida e? di
oppure /almeno un altro tubo (6* 18, 22) estendentesi sostanzialmente parallelamente al tubo (1) di guida termina dal lato della camera di combustione in parecchie aperture (2?, 8, 17, 18', 23) di efflusso.
2. Bruciatore secondo la rivendicazione I,caratterizzato da ci? che le aperture (2*, 17) di efflusso sono limitate nella loro zona periferica almeno in parte mediante traverse (2) di sbarramento oppure inserti simili,disposti all'interno del tubo (1) di guida.
3. Bruciatore secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato da ci? che il tubo (1) di guida circonda coassialmente almeno un tubo interno (7, 11, 18, 19).
4. Bruciatore secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato da ci? che sulla periferia dello spazio anulare (13) risultante fra il tubo interno (11) ed il tubo (1) di guida sono ripartiti parecchi tubi (12) e sono disposti parallelamente all'asse rispetto al tubo (1) di guida,
5. Bruciatore secondo la rivendicazione 4,caratteri zzato da ci? che i tubi (13) presentano aperture (15) di efflusso? le quali sono munite di ugelli diretti assialmente* in particolare ugelli di Lavai.
6. Bruciatore secondo la rivendicazione 4*caratterizzato da ci? che i tubi (13) presentano aperture (15) di efflusso, che sono munite di ug?lli, in particolare di ugelli di Lavai, la cui direzione di flusso decorre sotto un angolo di 0-20?, prefe-, ribilmente di 15?,rispetto all'asse longitudinale del tubo (1) di guida.
7. Bruciatore secondo la rivendicazione 3*caratterizzato da ci? che almeno il tubo (18) ? munito, dal lato della camera di combustione,di inserti (20) che generano vortice.
8. Bruciatore secondo la rivendicazione 1, 2 oppure 3? caratterizzato da ci? che il tubo (1) di guida ? disposto coassialmente all'interno di almeno un tubo (6, 22) di mantello.
9. Bruciatore secondo la rivendicazione 1,2 oppure 3,caratterizzato da ci? ehe il tubo (1) di guida ? circondato da parecchi tubi disposti parallelamente all'asse.
10. Bruciatore secondo la rivendicazione 8,caratterizzato da ci? che la sezione trasversale di flusso del tubo (6, 22) di mantello termina dal lato della camera di combustione in parecchie aperture (8, 23) di efflusso.
11. Bruciatore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato da ci? che le aperture (8, 23) di efflusso sono munite di ugelli diretti assialmente, in particolare ugelli di Lavai.
12. Bruciatore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato da ci? che le aperture (8, 23) di efflusso sono munite di ugelli, in particolare ugelli di Lavai, la cui direzione di flusso decorre sotto un angolo di 0 - 20?,preferibilmente di 15?,rispetto all'asse longitudinale del tubo (1) di guida.
13. Bruciatore secondo qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ci? che le aperture (8, 15, 23) di efflusso sono munite di dispositivi indipendenti uno dall'altro per la regolazione del flusso.
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