ITMI970214A1 - Impianto modulare di trasferimento e di trattamento dei fumi derivanti da un processo di combustione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha come oggetto un impianto modulare di trasferimento e di trattamento dei fumi derivanti da un processo di combustione.

Con il termine "combustione" si intende una combustione di qualsiasi natura e cioè: una combustione ordinaria con eccesso di aria di varia entità, una combustione in difetto di aria, come ad esempio la gassificazione e la pirolisi, una combustione con o senza post-combustione.

Con il termine "trattamento di fumi" si intendono interventi di tipo fisico e/o di tipo chimico finalizzati a conseguire un raffreddamento, in forma più o meno spinta, e all'abbattimento degli inquinanti, derivanti dal processo di combustione, di tipo solido, liquido, gassoso, per portare la temperatura e gli inquinanti dei fumi ai valori ammessi dalle vigenti norme in materia di tutela ambientale, o comunque ai valori desiderati.

In particolare, il presente trovato si riferisce ad un impianto modulare per il trattamento dei fumi che provengono dalla combustione di un impianto per lo smaltimento ed il recupero termico di rifiuti solidi urbani.

I processi di combustione dei rifiuti, su scala industriale, vengono notoriamente attuati all'interno di impianti di termoutilizzaziane che consentono il recupero del calore sviluppato durante la combustione, mediante la sua conversione in vapore e quindi in energia elettrica, oppure mediante il semplice riscaldamento di acqua da utilizzarsi per riscaldamento, oppure per alimentare impianti igienici-sanitari

Gli impianti di questo tipo prevedono, generalmente, uno o più scambiatori di calore, con funzione di caldaia, sui quali vengono convogliati i fumi provenienti dalla camera di combustione.

Questi impianti prevedono solitamente anche dei componenti per il trattamento di depurazione, di tipo fisico o chimico, dei fumi.

Poiché la finalità degli impianti termoutilizzatori è quella di recuperare energia termica dalla combustione del materiale di rifiuto, un elevato recupero termico viene realizzato quanto più marcato è il raffreddamento dei fumi prodotti dalla combustione.

Per raggiungere livelli elevati di raffreddamento dei fumi, e quindi elevate rese di produzione energetica, gli impianti della tecnica nota prevedono la presenza di più scambiatori di calore, con funzione di caldaia, in maniera tale da realizzare, in diversi stadi, un efficace raffreddamento dei fumi e quindi un conveniente recupero dell'energia termica contenuta nei fumi.

Gli impianti di termoutilizzazione di questo tipo non sono però esenti da problemi, tra i quali, uno dei principali è senza dubbio rappresentato dalla corrosione.

L'azione corrosiva dei fumi è principalmente dovuta alla presenza di componenti acide che provocano perforazioni e crepe lungo le superiici metalliche interne degli scambiatori di calore e degli altri componenti dell'impianto di trattamento dei fumi.

Per limitare questo problema, si ricorre ad una periodica pulizia delle superfici a diretto contatto con i fumi e a interventi di manutenzione per la riparazione e la sostituzione degli elementi danneggiati, interventi che implicano generalmente un' interruzione del funzionamento del-1'impianto.

Sempre per ridurre questo problema, le superfici a diretto contatto con i fumi vengono solitamente realizzate in materiale altamente resistente alla corrosione, come ad esempio acciai inossidabili, oppure si ricorre ad un ispessimento delle superfici con un notevole aggravio dei costi di impianto.

Per ridurre le componenti acide dei fumi, sono anche utilizzati uno o più reattori, disposti lungo l'impianto di trattamento dei fumi, nei quali i fumi vengono assoggettati a trattamenti di tipo chimico o fisico idonei.

Tali reattori per l'abbattimento della componente acida dei fumi presentano solitamente uno sviluppo verticale e sono disposti lungo l'impianto di trattamento dei fumi a valle degli scambiatori di calore con funzione di caldaia, ai quali sono raccordati mediante condotti metallici.

Gli impianti di questo genere presentano un elevato ingombro dimensionale che genera difficoltà in sede di progettazione, in quanto non sempre sono disponibili spazi di installazione sufficienti.

Un ulteriore grave problema è rappresentato dalle elevate dilatazioni termiche multidirezionali alle quali sono soggetti i vari componenti del-1'impianto.

Questo problema risulta ancora maggiore quando, come negli impianti di tipo tradizionale, vi sono reattori.a sviluppo verticale collegati a scambiatori di calore a sviluppo orizzontale con condotti metallici di raccordo. In questo caso, per il fatto che il condotto di convogliamento dei fumi, all'interno dell'impianto di trattamento, si sviluppa lungo diverse direzioni, occorre prevedere, ovviamente con costi aggiuntivi, un elevato numero di giunti di dilatazione, in modo tale da compensare le dilatazioni termiche nelle varie direzioni.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere i problemi sopra esposti, realizzando un impianto modulare, per il trasferimento e il trattamento dei fumi derivanti da un processo di combustione, con una struttura tale da risultare di semplice progettazione ed installazione.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un impianto per il trasferimento e il trattamento di fumi che presenti costi sensibilmente inferiori rispetto ai costi richiesti dagli impianti di trattamento di tipo tradizionale.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi estremamente compatto che semplifichi notevolmente le operazioni di manutenzione e di sostituzione dei vari elementi che compongono l'impianto, senza richiedere necessariamente la fermata dell'impianto di combustione.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi, di tipo modulare, che consenta di standardizzare molti degli elementi che lo compongono in modo tale da rendere estremamente semplice la loro installazione e sostituzione.

Un altro scopo ancora del trovato è quello di realizzare un impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi, dotato di un'elevata flessibilità progettuale, in modo da soddisfare pienamente le più svariate esigenze di utenza, semplicemente mediante l'aggiunta o la soppressione di alcuni dei componenti dell'impianto.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi, per il quale il problema delle dilatazioni termiche, possa essere risolto in modo estremamente semplice.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un impianto modulare di trasferimento e di trattamento dei fumi derivanti da un processo di combustione, caratterizzato dal fatto di comprendere una struttura definente un condotto di convogliamento dei fumi sviluppantesi lungo almeno un segmento sostanzialmente rettilineo, lungo detto condotto essendo disposti moduli di trasferimento e di trattamento dei fumi.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, dell'impianto secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra, schematicamente, l'impianto secondo il trovato connesso all'uscita di una camera di combustione di un impianto per lo smaltimento termico di rifiuti solidi urbani;

la figura 2 illustra, schematicamente, un modulo dell'impianto secondo il trovato visto in pianta dall'alto e sezionato.

Con riferimento alle figure citate, l'impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende una struttura la quale definisce un condotto di convogllamento dei fumi che si sviluppa lungo almeno un segmento sostanzialmente rettilineo. Lungo tale condotto, sono disposti moduli di trasferimento e di trattamento 2 dei fumi che si susseguono lungo lo sviluppo di tale condotto e che cooperano, essi stessi, nel comporre tale condotto.

A seconda delle esigenze, il condotto, lungo il quale vengono convogliati i fumi, potrà svilupparsi lungo una sola direzione, preferibilmente orizzontale, oppure potrà essere composto da più segmenti rettilinei, variamente orientati uno rispetto all'altro, in modo da ottenere ad esempio un percorso ad L oppure ad U, e preferibilmente disposti in orizzontale.

Più particolarmente, ciascun modulo di trasferimento e di trattamento 2 è provvisto di un involucro, all'interno del quale sono disposti gli elementi funzionali del modulo, che definisce, in pratica, una porzione del condotto lungo il quale fluiscono i furai da trattare.

Preferibilmente, i vari moduli 2 sono strutturati in modo tale da mantenere pressocchè costante il loro ingombro esterno e la sezione di passaggio dei fumi, a meno ovviamente della presenza degli elementi funzionali di ciascun modulo in tale passaggio, per contenere le perdite di carico.

Vantaggiosamente, almeno parte dei moduli 2 potranno essere costituiti, come esemplificato nella figura 2, da due sezioni di trasferimento e/o di trattamento 2a e 2b che sono attraversabili dai fumi e che sono utilizzabili alternativamente, predisponendo, all'ingresso di tali due sezioni di trasferimento e/o di trattamento 2a, 2b, delle serrande pilotabili 3a, 3b a scorrimento, oppure a rotazione o di altro genere.

Almeno parte dei moduli 2 potrà inoltre essere costituita ancora da due sezioni 2a, 2b, delle quali: una sezione di trasferimento e/o di trattaraento 2a ed una sezione 2b di semplice passaggio o di trasferimento dei fumi, anch'esse utilizzabili alternativamente, predisponendo, all'ingresso delle due sezioni, delle serrande pilotabili, come già descritto.

I vari moduli di trattamento 2 potranno essere collegati in successione, direttamente uno all'altro, oppure con l'interposizione di moduli di semplice collegamento o trasferimento, eventualmente con l'interposizione di giunti di dilatazione.

A seguito del fatto che l'impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi secondo il trovato si sviluppa praticamente lungo una sola direzione, per ciascun segmento, tali giunti di dilatazione risulteranno di semplice realizzazione e di costo contenuto, proprio perchè devono neutralizzare la dilatazione termica dei componenti dell'impianto, lungo una sola direzione.

I vari moduli 2 potranno inoltre essere supportati in modo scorrevole lungo una direzione parallela allo sviluppo dell'impianto, o allo sviluppo del segmento di condotto al qaule appartengono, in modo da poter traslare liberamente per assorbire le dilatazioni termiche.

I moduli 2 potranno comprendere, a seconda delle esigenze, un modulo 10 costituito da uno scambiatore di calore, ad esempio uno scambiatore di calore con funzione di caldaia, per il riscaldamento di un fluido a spese dell'energia termica dei fumi che fluiscono lungo il condotto, ad esempio per la produzione di vapore da utilizzare all'interno di impianti per la produzione di energia elettrica, oppure semplicemente per il riscaldamento di acqua da utilizzarsi per il riscaldamento, oppure per usi igienicisanitari.

I moduli 2 possono comprendere un modulo 11, costituito da un filtro elettrostatico, per l'abbattimento di alcune componenti inquinanti presen-ti nei fumi.

Un altro modulo 12 potrà essere costituito ad esempio, da un reattore di deacidificazione, ad esempio un reattore del tipo che utilizza bicarbo-nato di sodio per l'abbattimento dell'acidità dei fumi.

Un altro modulo potrà essere costituito da un ulteriore scambiatore di calore 13.

Un ulteriore modulo potrà essere costituito ad esempio da un reattore a carboni attivi 14.

Un ulteriore modulo 2 potrà essere costituito da un filtro a maniche 15, a seconda delle esigenze.

II flusso dei fumi lungo il condotto, definito dalla struttura dell'impianto secondo il trovato, può essere ottenuto mediante un ventilatore 16 che aspira e spinge i fumi lungo il condotto dell<1 >impianto e li convoglia ad un camino, di tipo noto e non illustrato per semplicità.

Anche il ventilatore 16 potrà presentare una struttura tale da inserirsi, come modulo, al termine dei moduli 2, oppure tra due moduli 2 contigui, a seconda delle esigenze.

L'impianto secondo il trovato viene connesso, con il suo imbocco, all'uscita della camera di combustione 20, ad esempio di un impianto di smaltimento e di recupero, mediante combustione, di rifiuti solidi urbani, come illustrato in particolare nella figura 1, nella quale tale impianto di smaltimento dei rifiuti è stato indicato globalmente con il numero di riferimento 30, e che non viene ulteriormente descritto, in quanto di tipo noto

Ovviamente, l'impianto di trasferimento e di trattamento dei furai secondo il trovato, potrà essere applicato, come già specificato più sopra, ad altri impianti di combustione.

L'impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi secondo il trovato, grazie al suo sviluppo sostanzialmente rettilineo, o a segmenti rettilinei, nonché alla sua modularità, risulta estremamente compatto e quindi richiede, per la sua installazione, spazi ridotti rispetto agli spazi richiesti dagli impianti di trattamento dei fumi di tipo tradizionale.

Inoltre, i vari moduli 2 che compongono l'impianto possono essere prefabbricati e combinati tra loro, in modi diversi, per soddisfare pienamente le più svariate esigenze dell'utenza.

E' da notare che i vari moduli 2, presentando una struttura scatolare provvista di un imbocco e di uno sbocco situati su due facce opposte di tale struttura scatolare, risultano di semplice installazione e movimentazione. A questo riguardo, è da notare che i vari moduli 2 dell'impianto possono essere movimentati semplicemente mediante apparecchi di trasporto, come ad esempio un carroponte 40, che si muove lungo lo sviluppo dell'impianto secondo il trovato.

Inoltre, essendo i vari moduli 2, che compongono l'impianto, già predisposti per poter effettuare un by-pass interno dei fumi in caso di malfunzionamento della sezione di trasferimento o di trattamento contigua, oppure per poter utilizzare alternativamente una delle due sezioni di trasferimento e/o di trattamento previste, assicurano, anche in caso di guasto, il funzionamento dell'impianto.

Si è in pratica constatato come l'impianto di trasferimento e di trattamento dei fumi secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto, grazie alla sua struttura, semplifica notevolmente la sua progettazione, lo rende estremamente flessibile e riduce notevolmente i costi di produzione.

Un ulteriore vantaggio dell'impianto per il trasferimento e il trattamento dei fumi secondo il trovato è quello di semplificare, in modo notevole, anche le operazioni di installazione e di manutenzione.

L'impianto, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto modulare di trasferimento e di trattamento dei fumi derivanti da un processo di combustione, caratterizzato dal fatto di comprendere una struttura definente un condotto di convogllamento dei fumi sviluppantesi lungo almeno un segmento sostanzialmente rettilineo, lungo detto condotto essendo disposti moduli di trasferimento e di trattamento dei fumi.
2. 2. Impianto, secondo la rivednicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un segmento si sviluppa sostanzialmente in orizzontale.
3. 3. Impianto, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto condotto si sviluppa lungo più segmenti rettilinei variamente orientati e disposti sostanzialmente in orizzontale.
4. 4. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere composto da più moduli di trasferimento e di trattamento connessi uno all'altro lungo una stessa direzione.
5. 5. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli presentano un imbocco di ingresso dei fumi ed uno sbocco di uscita dei fumi situati su due facce laterali opposte del loro involucro.
6. 6. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli di trasferimento e di trattamento sono provvisti di un involucro costituente parte di detta struttura nel definire detto condotto.
7. 7. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno alcuni di detti moduli sono costituiti da due sezioni di trasferimento e/o di trattamento, attraversabili dai fumi ed utilizzabili alternativamente.
8. 8. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno alcuni di detti moduli sono costituiti da due sezioni, delle quali: una sezione di trasferimento e/o di trattamento ed una sezione di semplice passaggio o di trasferimento dei fumi utilizzabili alternativamente.
9. 9. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura presenta, lungo il suo sviluppo, giunti di dilatazione.
10. 10. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto condotto presenta un ingombro esterno sostanzialmente costante lungo il suo sviluppo.
11. 11. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli sono supportati scorrevolmente lungo una direzione parallela allo sviluppo di detto condotto.
12. 12. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli di trasferimento e di trattamento comprendono almeno uno scambiatore di calore per il riscaldamento di un fluido a spese dell'energia termica dei fumi fluenti lungo detto condotto.
13. 13. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli di trasferimento e di trattamento comprendono almeno un modulo di filtrazione dei fumi.
14. 14. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto modulo di filtrazione comprende un filtro elettrostatico.
15. 15. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto modulo di filtrazione comprende un filtro a maniche.
16. 16. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli di trasferimento e di trattamento comprendono un reattore di deacidificazione dei fumi.
17. 17. Impianto, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti moduli di trasferimento e di trattamento comprendono un reattore a carboni attivi.
18. 18. Impianto modulare di trasferimento e di trattamento dei fumi derivanti da un processo di combustione, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.