IT201900006718A1

IT201900006718A1 - Combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers

Info

Publication number: IT201900006718A1
Application number: IT102019000006718A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Nencioni
Original assignee: Alessandro Nencioni; Piantini Daniele
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2020-11-14

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO: DESCRIPTION of the invention with TITLE:

“Sistema di combustione per biomasse a gassificazione controllata per stufe e/o caldaie” "Combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers"

Campo dell’invenzione Field of the invention

Questa invenzione denominata “sistema di combustione per biomasse a gassificazione controllata per stufe e/o caldaie” di seguito detta semplicemente “Braciere”, concerne in un assieme di elementi la cui funzione si basa sul processo di gassificazione di biomasse, i cui gas prodotti vengono processati tramite una sorgente d’aria secondaria e terziaria, questo fa sì che la combustione avvenga in modo pressoché perfetto con fiamma totalmente blu sfruttando tutta l’energia contenuta nella biomassa ed emettere una minima quantità di inquinanti nei fumi di scarico , altra particolarità del Braciere, è che la biomassa usata viene quasi totalmente consumata producendo solo irrisori residui di ceneri all’interno dello stesso. This invention, called "combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers", hereinafter simply called "Brazier", concerns an assembly of elements whose function is based on the biomass gasification process, whose gases produced are processed through a secondary and tertiary air source, this means that combustion takes place almost perfectly with a totally blue flame, exploiting all the energy contained in the biomass and emitting a minimum amount of pollutants in the exhaust fumes, another peculiarity of the Brazier , is that the biomass used is almost totally consumed producing only negligible residues of ashes inside it.

Questa invenzione risulta facilmente utilizzabile per stufe, caldaie da riscaldamento, nonché in tutti quei campi ove il calore prodotto possa essere utilizzato sia direttamente che indirettamente. This invention is easily usable for stoves, heating boilers, as well as in all those fields where the heat produced can be used both directly and indirectly.

Stato della tecnica State of the art

Nella tecnica attuale non sono presenti soluzioni simili o paragonabili installate in stufe o caldaie a biomassa o pellet, esistono per tale delle soluzioni note come: In the current technique there are no similar or comparable solutions installed in biomass or pellet stoves or boilers, for this there are known solutions such as:

• dei gassificatori pirolitici, il cui scopo è quello di creare syngas e di stoccarlo, per poterlo utilizzare in un secondo momento, questi restituiscono come avanzo della carbonella e non possono avere un processo continuo. • pyrolytic gasifiers, whose purpose is to create syngas and store it, in order to use it at a later time, these return the charcoal as a surplus and cannot have a continuous process.

• Delle stufe pirolitiche, le quali bruciano i gas prodotti dalla pirolizzazione con un semplice processo di combustione, anche queste restituiscono della carbonella come residuo e non possono essere a processo continuo. • Pyrolytic stoves, which burn the gases produced by pyrolyzation with a simple combustion process, also return some charcoal as a residue and cannot be in a continuous process.

• Le stufe a pellet tradizionali, le quali bruciano direttamente il combustibile che viene immesso nel crogiolo senza differenziare l’aria per la combustione, inoltre questo processo immette nell’atmosfera una notevole quantità di inquinanti. • Traditional pellet stoves, which directly burn the fuel that is placed in the crucible without differentiating the air for combustion, also this process releases a significant amount of pollutants into the atmosphere.

Scopo e sommario dell’invenzione Purpose and summary of the invention

L’obiettivo del Braciere è quello di ottenere dalle biomasse il maggior rendimento termico, avere un totale controllo del processo e di rispettare l’ambiente emettendo minimali quantità di fumi tossici, CO, NOX o altre sostanze nell’ambiente, il tutto con una soluzione semplice e di facile industrializzazione. The goal of the Brazier is to obtain the highest thermal efficiency from biomass, to have total control of the process and to respect the environment by emitting minimal quantities of toxic fumes, CO, NOX or other substances into the environment, all with a solution simple and easy to industrialize.

a) L’obiettivo di ottenere maggior rendimento termico è raggiunto in quanto il Braciere in oggetto riesce a processare al suo interno tutto il potere calorifico della biomassa attraverso una particolare fase di gassificazione e di successiva combustione. Ulteriore scopo di un maggior rendimento termico si raggiunge grazie alla particolarità del riciclo parziale dei fumi di scarico attraverso ad un particolare processo che verrà descritto successivamente. a) The objective of obtaining greater thermal efficiency is achieved as the brazier in question is able to process all the calorific value of the biomass inside it through a particular phase of gasification and subsequent combustion. A further aim of a greater thermal efficiency is achieved thanks to the particularity of the partial recycling of the exhaust fumes through a particular process which will be described later.

b) Lo scopo di avere immissioni non inquinanti in atmosfera, nel massimo rispetto dell’ambiente, viene raggiunto grazie all’ottima combustione a più fasi, in quanto i gas risultano totalmente purificati durante il processo lo si può anche notare visivamente dal colore blu della fiamma prodotta. b) The purpose of having non-polluting emissions into the atmosphere, with the utmost respect for the environment, is achieved thanks to the excellent multi-phase combustion, as the gases are totally purified during the process, it can also be seen visually by the blue color of the flame produced.

c) Lo scopo di una facile realizzazione industriale del Braciere si raggiunge grazie alla semplicità della sua costruzione come rappresentato nelle tavole dei disegni inerenti a tale domanda di brevetto e dalla descrizione dettagliata che seguirà, espresse in forma esemplificativa e non limitativa. c) The purpose of an easy industrial construction of the Brazier is achieved thanks to the simplicity of its construction as shown in the tables of the drawings relating to this patent application and the detailed description that follows, expressed in an exemplary and non-limiting form.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del Braciere secondo la presente invenzione risulteranno più chiari dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: Further characteristics and advantages of the brazier according to the present invention will become clearer from the following description of an embodiment thereof, given by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

a) La Fig.1 è una vista frontale del Braciere dove vengono messe in evidenza le parti cui risultano visibili dall’esterno dello stesso. b) La Fig.2 è la vista in sezione del Braciere ruotato di 45 gradi nel proprio asse verticale, che ha lo scopo di mettere in evidenza le parti interne. a) Fig. 1 is a front view of the Brazier where the parts which are visible from the outside are highlighted. b) Fig. 2 is the sectional view of the Brazier rotated by 45 degrees in its vertical axis, which has the purpose of highlighting the internal parts.

c) La Fig.3 è la vista inclinata in 3D dall’alto del Braciere che serve per mettere in evidenza la forma della zona di gassificazione e combustione. c) Fig. 3 is the 3D tilted view of the Brazier from above which is used to highlight the shape of the gasification and combustion area.

d) La Fig.4 non è altro che la vista di una reale applicazione del Braciere su una stufa a pellet e serve per meglio rappresentare la propria collocazione e rendere un’idea globale dell’invenzione. Facendo riferimento alle Figure di cui sopra, sotto sono riportati i vari particolari e/o funzioni in base alle numerazioni riportate sui disegni di cui: d) Fig. 4 is nothing more than the view of a real application of the Brazier on a pellet stove and serves to better represent its location and give a global idea of the invention. Referring to the Figures above, below are the various details and / or functions based on the numbers shown on the drawings of which:

• 1 Un corpo in metallo. • 1 A metal body.

• 2 Una griglia metallica immessa nel corpo 1. • 2 A metal grid placed in body 1.

• 3 Un iniettore di aria secondaria. • 3 A secondary air injector.

• 4 Condotto aria interno all’iniettore. • 4 Air duct inside the injector.

• 5 Condotto di alimentazione aria per l’iniettore. • 5 Air supply duct for the injector.

1. 6 Convogliatore della biomassa. 1. 6 Biomass conveyor.

• 7 Fori radiali dell’iniettore su uno stadio. • 7 radial holes of the injector on one stage.

• 8 Contenitore residui e scambiatore per aria primaria. • 8 Residue container and primary air exchanger.

• 9 Tappo per pulizia dei residui. • 9 Cap for cleaning residues.

• 10 Diffusore di aria terziaria. • 10 Tertiary air diffuser.

• 11 Fori presenti nel diffusore di aria terziaria. • 11 holes in the tertiary air diffuser.

• 12 Condotto esterno dell’aria terziaria. • 12 External tertiary air duct.

• 13 Ingresso per pulizia dei residui • 13 Inlet for cleaning residues

• 14 Sostegno della griglia 2. • 14 Grid support 2.

• 15 Dado di fissaggio • 15 Fixing nut

• 16 Condotto di distribuzione fumi di riciclo. • 16 Recycling fumes distribution duct.

• 17 Fori aria primaria. • 17 Primary air holes.

Descrizione dettagliata dell’invenzione Detailed description of the invention

Come rappresentato nei disegni annessi di seguito verrà descritto in dettaglio un sistema del Braciere applicabile ad una stufa/caldaia a pellet. As shown in the attached drawings below, a brazier system applicable to a pellet stove / boiler will be described in detail.

Funzionamento: Operation:

il funzionamento del Braciere si distingue in più fasi di cui: the operation of the Brazier is divided into several phases of which:

• Accensione del pellet • Ignition of the pellets

• Trasformazione della biomassa in carbonella incandescente • Transformation of biomass into incandescent charcoal

• Gassificazione della biomassa in processo continuo • Gasification of biomass in a continuous process

• Processo con aria secondaria • Secondary air process

• Processo con aria terziaria • Process with tertiary air

• Emissione gas caldi ed esausti • Hot and exhausted gas emission

• Reciclo parziale dei fumi di scarico • Partial recycling of exhaust fumes

Accensione Power on

Il sistema di accensione del pellet avviene tramite resistenza elettrica tradizionale che riscalda l’aria ad una temperatura sufficiente per avviare il processo standard della combustione. A causa della limitata aria fornita 17 per la combustione il pellet di avviamento si trasforma in carbonella incandescente. The pellet ignition system takes place via a traditional electric resistance that heats the air to a temperature sufficient to start the standard combustion process. Due to the limited air supplied 17 for combustion, the starter pellet is transformed into incandescent charcoal.

Processo continuo Continuous process

All’avvenuta fase di accensione, inizia il processo continuo che prevede un’alimentazione regolata del pellet inviato a step tramite un dosatore che cade per gravità all’interno del corpo 1 depositandosi sulla carbonella incandescente dove per effetto dell’elevato calore subisce un processo rapido di gassificazione. I gas formati attraverso la gassificazione salgono verso l’alto e vengono a contatto con i getti di aria calda secondaria emessi dai fori 7 dall’iniettore 3 il quale è collegato ad un condotto 5 che porta aria a bassa pressione da una particolare pompa, non disegnata nel sistema in quanto di commercio, i getti hanno come funzione quella di spingere i gas ascendenti della gassificazione verso le pareti esterne dove è presente il diffusore 10. A seguito del contatto con l’aria calda terziaria emessa dai fori 11 i gas si miscelano e si auto accendono dando come risultato una serie di fiamme blu sinonimo di una perfetta combustione. Once the ignition phase has taken place, the continuous process begins which provides for a regulated feeding of the pellets sent in steps by means of a dispenser that falls by gravity into the body 1 depositing on the incandescent charcoal where due to the high heat it undergoes a rapid process of gasification. The gases formed through gasification rise upwards and come into contact with the jets of secondary hot air emitted from the holes 7 by the injector 3 which is connected to a duct 5 which carries low pressure air from a particular pump, not designed in the system as commercially available, the jets have the function of pushing the ascending gases of the gasification towards the external walls where the diffuser 10 is present. Following contact with the tertiary hot air emitted from the holes 11, the gases mix and ignite themselves, resulting in a series of blue flames synonymous with perfect combustion.

Per ottimizzare ancora il rendimento termico della stufa una parte dei fumi di scarico vengono indirizzati verso il distributore 16 tramite una uscita presente dopo l’aspiratore dei fumi, non presente nei disegni, e immessi nel contenitore 8 che vengono miscelati con l’aria primaria e aspirati dalla depressione presente all’interno della stufa verso la carbonella incandescente presente sulla griglia 2, qui avviene la reazione di riduzione dove il CO2 e il vapore acqueo presente nei fumi vengono trasformati in CO (monossido di carbonio) e H2 (idrogeno) incrementando il rendimento termico della combustione derivante dalla gassificazione. To further optimize the thermal efficiency of the stove, a part of the exhaust fumes are directed towards the distributor 16 through an outlet present after the fumes aspirator, not present in the drawings, and introduced into the container 8 which are mixed with the primary air and sucked by the depression inside the stove towards the incandescent charcoal present on grid 2, here the reduction reaction takes place where the CO2 and water vapor present in the fumes are transformed into CO (carbon monoxide) and H2 (hydrogen), increasing the thermal efficiency of combustion deriving from gasification.

Facciamo presente che le terminologie esplicite espresse riguardo ad alcuni elementi, le misure e gli esempi, servono per una migliore interpretazione della descrizione e della sua raffigurazione, queste sono solo da intendersi indicative e non restrittive e possono variare o non essere riportate nella forma scritta delle rivendicazioni annesse a questa domanda. We point out that the explicit terminologies expressed regarding some elements, the measures and the examples, are used for a better interpretation of the description and its representation, these are only to be understood as indicative and not restrictive and may vary or not be reported in the written form of the claims annexed to this application.

Claims

CLAIMS 1. Combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers, consisting of: A metal body (1) suitable for containing the biomass comprising a metal grid (2), a container (8) connected to the body (1) which draws primary air necessary for ignition and subsequent gasification through at least one intake air (17). At the center of the grille (2) there is an injector for secondary air (3) which, through the internal channel (4), connected to a duct (5), is introduced under pressure and distributed by the holes (7) positioned radially to the its axis with at least one circular stage.

2. Combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers, according to claim 1, in which there is a system of tertiary air introduced by a diffuser (10) positioned at the top of the body (1) and which through a series of calibrated holes (11), parallel to the axis of the injector (3), the hot air comes out through the depression produced by the fume extractor, already present in the stove / boiler, which passing through an external duct (12 ) enveloping the body (1) is heated.

3. Combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers, according to claim 1, in which there is a system of tertiary air introduced by a diffuser (10) positioned at the top of the body (1) and through a series of calibrated holes (11) the hot air escapes through the thrust action produced by an additional fan which, passing through an external duct (12) surrounding the body (1), is heated.

4. Controlled gasification biomass combustion system for stoves and / or boilers, according to claim 1 injector (3) having several stages of radial holes (7) for secondary and tertiary air.

5. Controlled gasification biomass combustion system for stoves and / or boilers, according to claim 1 whose grate (2) is interchangeably applied and supported by a housing (14) and held in contact by the injector ( 3) which is tightened by the nut (15) connected to a duct (5).

6. Combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers, according to claim 1 in which a distribution duct (16) is inserted for the partial recycling of the combustion fumes through an outlet door positioned after the fume extractor.

7. Combustion system for biomass with controlled gasification for stoves and / or boilers, in accordance with any previous claim where there is an ash cleaning system with external aspiration that takes place through the access (13), normally closed with a cap removable (9), positioned in the lower part of the container (8).