Distributore / rappresentante autorizzato per la fornitura e consegna di apparecchiature per la depurazione del gas alle imprese industriali in Russia.

Lo scopo della depurazione dei gas industriali dalle particelle solide in essi contenute è:

• la rimozione delle impurità nocive
• l’estrazione delle particelle importanti
• la depurazione dell’aria atmosferica

La minimizzazione dell’inquinamento dell’aria atmosferica si effettua tramite:

• l’organizzazione ottimale del processo produttivo dal punto di vista ecologico
• il trasporto ermetico dei gas
• l’utilizzo a livello industriale della cenere, del fango, dei residui di calcinazione e altri scarti

Esistono cinque metodi principali di depurazione del gas. Ogni metodo di depurazione presuppone l’utilizzo di impianti di un determinato tipo.

Per la suddivisione dei sistemi si usano diversi metodi:

• la sedimentazione
• il filtraggio
• la depurazione dei gas ad umido

La sedimentazione è un processo di separazione del sistema, in cui le particelle sospese si separano dalla fase continua (fluido o gas) grazie ad una determinata forza:

• la forza di gravità delle particelle stesse (la sedimentazione)
• la forza centrifuga (separazione in cicloni e centrifughe)
• la forza d’inerzia
• l’elettrostatica (separazione delle sospensioni gassose in campo elettrostatico)

Filtraggio

Il filtraggio è un processo di separazione dei sistemi con l’utilizzo di una parete filtrante porosa che fa passare la fase continua, ma trattiene le particelle sospese. Il processo avviene grazie alla differenza di pressione su entrambi i lati della parete filtrante. Se la differenza di pressione si crea grazie alla forza centrifuga, la separazione del sistema viene chiamata filtraggio centrifugo.

I filtri che hanno pareti di filtraggio semirigide si usano per la depurazione dei gas che sono poco polverosi. Questi filtri si compongono di un insieme di elementi circolari, posati uno sull’altro nel corpo cilindrico. Ognuno di questi elementi si compone di due griglie o dischi. Lo strato di materiale filtrante è collocato tra questi dischi, per esempio, dei trucioli metallici, scorie di cotone o lana di vetro. In alcuni casi lo strato di materiale filtrante viene inumidito con dell’olio per un’estrazione migliore della polvere dispersa. Gli elementi del filtro sono collocati perpendicolarmente al flusso del gas.

Se occorre la depurazione fine dei gas da aerosol, vengono utilizzate delle pareti filtranti prodotte con fibre polimeriche extrafine, per esempio, del poliarilato o percloro vinile. Queste pareti filtranti hanno un’alta resistenza chimica, meccanica e termica.

I filtri a cartuccia rientrano nei filtri con pareti filtranti rigide, la cui struttura è analoga a quella dei filtri a cartuccia per la separazione di sospensioni. In questi filtri il gas viene filtrato tramite delle pareti filtranti porose formate da cartucce, ermeticamente fissate alla piastra tubiera. La pulizia di queste cartucce si effetua periodicamente tramite il soffiamento inverso con l’aria compressa. Questo filtro può catturare particelle con dimensioni dai 0,2 micron. Nei filtri che hanno uno strato granuloso per la depurazione del gas da particelle solide si usa uno strato di particelle piccole come, per esempio, di sabbia, scorie, ghiaia o coke. Nei dispositivi ad azione periodica lo strato filtrante si appoggia sulla griglia ed è fisso. Nei dispositivi ad azione continua il materiale granuloso che depura il gas dalle particelle solide sospese si muove continuamente tra le pareti che contengono il materiale filtrante. Il gas passa in modo consecutivo attraverso una fila di strati granulosi che si muovono verticalmente. Il materiale granuloso inquinato che esce da ogni sezione viene lavato e ritorna nella sezione filtrante. Attualmente i filtri granulosi si usano molto raramente.

Depurazione dei gas ad umido.

La depurazione dei gas ad umido è un processo di separazione delle sospensioni gassose in cui le particelle sospese si inumidiscono con il liquido e si separano dal gas. La depurazione si effettua generalmente per forza d’inerzia.

La scelta del metodo di separazione adatto dipende dai seguenti parametri:

• la concentrazione di particelle disperse
• la dimensione delle particelle
• i requisiti richiesti alla qualità della separazione
• il rapporto tra la densità della fase dispersiva e quella continua
• la viscosità della fase continua

Sedimentazione

Nell’industria le sospensioni si separano con il metodo di sedimentazione e se occorre:

• addensare il composto
• classificare la sospensione in base alle frazioni di particelle che compongono la fase solida
• applicare la depurazione del gas dal povere primaria
• separare l’emulsione

Siccome la forza motrice del processo di sedimentazione (la forza di gravità) è abbastanza piccola, soltanto le particelle grandi si separano efficacemente dalla fase continua. Ad ogni modo, il processo di sedimentazione è il metodo più semplice ed economico per la separazione di sistemi liquidi disomogenei. Per questo il suo utilizzo è opportuno per la lavorazione primaria delle sospensioni. Il metodo concede di preparare il composto per la lavorazione con i metodi più difficili e ridurre le spese dell’intero ciclo tecnologico di depurazione.

Calcolo del grado di depurazione dei gas in un collettore di polvere di qualsiasi tipo.

Il grado di depurazione del gas dalle impurità in un collettore di qualsiasi tipo si calcola nella seguente maniera:

η = [(V1•x1 - V2•x2)/((V1•x1)]•100 = [1 / (V2/V1)•(x2/x1)]•100%

dove V1 è il volume del gas all’entrata dell’impianto di depurazione (m3),

V2 è il volume del gas all’uscita dell’impianto di depurazione (m3),

х1 è la concentrazione della nebbia o polvere nel gas inquinato (g/m3),

х2 è la concentrazione della nebbia o polvere nel gas depurato (g/m3).

Il risultato di questo calcolo risulta corretto in condizioni di produzione normali.

La separazione dei sistemi disomogenei ha una grande importanza sia nell’industria che negli altri campi di attività. Spesso compare la necessità di depurare qualche composto oppure estrarne i componenti importanti. Può essere la preparazione di materie prime per la lavorazione successiva, la depurazione dei prodotti finiti, la depurazione delle acque e il gas di scarico, l’estrazione dei componenti utili dal prodotto.

I gas industriali sono delle miscele gassose oppure contengono una piccola percentuale di impurità gassose. Questi gas richiedono una lavorazione preliminare con una decomposizione in componenti separati. Le miscele gassose si separano con diversi metodi:

• la condensazione
• l’ assorbimento
• l’ adsorbimento
• la conversione catalitica
• la combustione

Condensazione

Le miscele gassose vengono liquefatte mediante il raffreddamento fino a una temperatura inferiore a quella di condensazione. La condensazione dei gas puri si effettua con il raffreddamento fino alla temperatura di condensazione. Durante il processo di condensazione i livelli di pressione e temperatura restano costanti. La curva della pressione del vapore mostra il rapporto tra la temperatura di condensazione e la pressione del vapore. La curva di saturazione mostra il rapporto tra il numero dei componenti solubili nel vettore di gas e la temperatura.

Diagramma dei parametri di saturazione.

Se nella miscela gassosa la temperatura di condensazione del componente gassoso separato è significativamente inferiore al componente rispettivo del vettore di gas, è possibile la separazione parziale della miscela di gas a base del condensamento. Le miscele gassose, i cui componenti sono caratterizzati da un valore dell’indice di temperatura vicino, non consentono la separazione alle condizioni del processo di condensazione. Questa condensazione parziale si chiama deflemmazione e si utilizza spesso nei distillatori.

La miscela gassosa “secca” durante la condensazione si raffredda, a seguito di ciò la concentrazione del componente disciolto corrisponde al punto №3 sulla curva di saturazione. Il volume del condensato sedimentato è pari a ∆m.

Il processo di condensazione avviene in scambiatori di calore speciali (condensatori). Dentro questi dispositivi ci sono dei tubi con un agente di raffreddamento. Determinati composti gassosi si condensano su questi tubi e colano lungo l’inclinazione. Il vettore di gas esce dal condensatore con un grado notevole di depurazione.

L’assorbimento è il processo di assimilazione dei gas con un fluido a seguito della dissoluzione fisica o di un processo chimico reversibile. Se il fluido non assorbe tutti i componenti della miscela gassosa, l’assorbimento è parziale. Se la miscela di СО2 e l’aria si dissolvono nell’acqua, l’assorbimento del gas СО2 sarà selettivo. A differenza dell’aria, il gas è parzialmente solubile nell’acqua fino all’esaurimento della sua capacità assorbente. L’indice di capacità assorbente dipende dal livello di pressione e dalla temperatura. In condizioni di basse temperature e alta pressione il gas si assorbe in modo intenso. Se la pressione è bassa e la temperatura è alta, il gas si manifesta sotto forma di bolle.

Un gas disciolto con un assorbente liquido formano una fase mista. Durante l’assorbimento, il fluido assorbente si riscalda a causa del rilascio del calore di assorbimento. Per non ostacolare il normale svolgimento del processo, il liquido viene sottoposto ad un raffreddamento inverso.

Processo di assorbimento selettivo.

Nell’industria il fenomeno dell'assorbimento selettivo si utilizza quando si necessita:

• della separazione di determinati gas dalla composizione delle miscele gassose
• della depurazione della miscela dai componenti tossici
• della creazione di una fase mista dal liquido assorbente e il gas disciolto

Esorbimento

L’esorbimento (rigenerazione) è il processo inverso all’assorbimento. A seguito di questo processo si estrae il gas precedentemente dissolto e si rigenera il fluido assorbente. Il gas viene estratto mediante:

• l’evaporazione
• il degasaggio
• l’inserimento del vapore surriscaldato nel fluido assorbente (metodo di distillazione)

L’impianto che separa le miscele gassose con il metodo dell’assorbimento selettivo si compone dell’assorbitore e del rigeneratore. Questo impianto, in uscita, produce il gas, la miscela residua del gas e l’assorbente rigenerato. L’assorbente rigenerato viene riutilizzato molte volte.

Impianto che separa la miscela gassosa tramite assorbimento.

Unità di assorbimento ad azione continua utilizzata per la separazione di miscele gassose .

Si possono utilizzare come adsorbenti:

• le colonne con ugello
• le colonne di rettifica a piatti
• colonne da scrubbing
• scrubber Venturi

Il lavoro dell’unità ad azione continua consiste nel fatto che il gas da depurare e il fluido assorbente si alimentano a controflusso. Il gas viene alimentato da sotto la colonna assorbente, mentre il liquido assorbente viene alimentato da sopra. Dentro l’unità di assorbimento si creano delle condizioni favorevoli (temperatura bassa e pressione alta). Nella parte superiore della colonna esce il componente di gas puro e insolubile. L’assorbente saturo del gas si raccoglie nella parte inferiore e viene fornito nella parte superiore della colonna di rigenerazione. Fluendo verso il basso il gas si riscalda e perde la pressione, il che riduce la capacità di assorbimento del fluido. Durante lo scolamento, la maggior parte del gas disciolto esce sotto forma di bolle attraverso i tubetti. In seguito, il gas disciolto esce dal rigeneratore nella parte superiore della colonna sotto forma di componente del gas puro e solubile. Il fluido assorbente si raccoglie nella parte inferiore del rigeneratore e viene fornito all’assorbitore. Dopo il raffreddamento del fluido, esso viene mandato nella parte superiore dell’assorbitore.

Depurazione del gas mediante l’adsorbimento

L’adsorbimento è il processo di collegamento delle molecole del gas sulla superficie di sostanze solide, che possono essere caratterizzate come agenti attivi superficiali. Il fenomeno dell’adsorbimento selettivo consiste nel fatto che la miscela gassosa, a contatto con la sostanza solida corrispondente, trattiene sulla sua superficie le molecole di uno dei componenti gassosi.

Processo dell’adsorbimento selettivo.

Questo metodo si utilizza se occorre rimuovere delle particelle tossiche dal gas (pericolose o con un odore sgradito). A causa del prezzo alto di rigenerazione dell’assorbitore, l’assorbimento selettivo si usa solo nei seguenti casi:

• per l’essicazione dell’aria e degli altri gas
• per la separazione di miscele gassose organiche
• per la rimozione dall’aria esausta le sostanze con un odore sgradito o pericolose

Il livello di temperatura e di pressione determina la quantità della sostanza adsorbita (l’adsorbimento massimo di una sostanza avviene con una bassa temperatura e un’alta pressione). Nelle condizioni sfavorevoli il processo può diventare inverso, ovvero avviene lo sviluppo della sostanza adsorbita (desorbimento).

Unità di adsorbimento

Il processo di adsorbimento può essere diviso in due fasi che possono effettuarsi simultaneamente o consecutivamente:

• l’adsorbimento del componente separato
• la rigenerazione dell’adsorbente

Processo di adsorbimento nell’impianto di adsorbimento.

Processo di rigenerazione nell’impianto di adsorbimento

L’assorbitore con lo strato fisso si presenta come un serbatoio pieno di adsorbente. Il serbatoio è dotato di canali di alimentazione e derivazione, di un condensatore e di un generatore di gas surriscaldato.

Durante l’adsorbimento il gas da depurare viene alimentato ad alta pressione. L’adsorbitore adsorbe il componente di gas da separare. Il gas residuo passa attraverso lo strato fisso dell’adsorbitore, a seguito di cui si forma il gas depurato. Ad un certo punto la capacità di assorbimento dell’adsorbente si esaurisce (si crea il fenomeno di “salto”). Dopo questo momento inizia il processo di rigenerazione dell'adsorbente. Si attiva il generatore di vapore e si apre la valvola per scaricare il vapore vivo. Il vapore inizia ad alzarsi e riscalda l’adsorbente, in seguito a ciò l’adsorbente separa il gas adsorbito e si rigenera. La miscela del vapore surriscaldato e del gas si muove nel condensatore dove il vapore condensa. Il componente del gas residuo esce dall’adsorbitore per subire la lavorazione successiva.

Gli impianti di adsorbimento che si compongono di due adsorbitori funzionano a turno. Il vantaggio dell’impianto a due camere è la capacità di effettuare un ciclo di lavoro continuo.

Costruzione dell’impianto di adsorbimento a due camere

Depurazione catalitica dei gas

La depurazione catalitica dei gas consiste nella trasformazione di composti tossici e pericolosi in composti innocui mediante l’utilizzo di reazioni e catalizzatori chimici. I catalizzatori sono dei reagenti intermedi che accelerano le reazioni chimiche. Dopo il completamento del processo chimico i catalizzatori ricompaiono inalterati. Un esempio di depurazione catalitica è la trasformazione del monossido di carbonio СО, pericoloso, nell’ anidride carbonica СО2 , neutra, mediante la reazione chimica con l’ossido di cromo.

Reattori catalitici

La depurazione dei gas con il metodo catalitico si effettua generalmente nei reattori catalitici, nei quali il catalizzatore si presenta come uno strato fisso di sostanza arida granulare.

Processo di depurazione del gas in un reattore con strato fisso di catalizzatore.

Il gas che contiene i componenti nocivi passa attraverso lo strato catalizzatore. Dopo il passaggio attraverso questo “filtro” le sostanze pericolose si trasformano in sostanze innocue. A seconda del tipo di sostanza la temperatura nel reattore varia da 200 a 400 °C.

Durante la reazione catalitica si crea del calore. Per regolare la modalità termica l’impianto è dotato di un sistema di condotti di raffreddamento e riscaldamento. Per rimuovere le impurità al reattore catalitico può essere anche collegato l’adsorbitore.

Esistono i seguenti tipi dei reattori catalitici:

• i reattori a strato fisso
• i reattori a strato fluidizzato
• il forno tubolare a contatto

Depurazione dell’aria esausta e smaltimento dei gas di scarico

Il metodo universale di depurazione dei gas dai componenti componenti organici combustibili è la combustione.

Durante la combustione l’aria, contenente componenti pericolosi, viene messa nel forno e si riscalda a tal punto che le sostanze organiche si bruciano. Durante la combustione si sviluppa:

• l’anidride carbonica СО2 e l’acqua Н2О (in modo considerevole)
• l’anidride solforosa SO2, l’ossido nitrico NO, l’acido cloridrico HCI (lievemente, si separano consecutivamente nell’impianto di depurazione dei gas combustione)

Forno di combustione dell’aria esausta.

La temperatura nel forno viene creata mediante la combustione del materiale combustibile. Nel corpo del forno viene alimentato in controcorrente il gas inquinato e riscladato. Dopodiché il gas viene portato nella camera di combustione dove si bruciano le sostanze nocive di questo gas. La temperatura nella camera di combustione può essere dai 650 agli 800 °C. I prodotti di combustione gassosi passano attraverso il riscaldatore dell’aria esausta, dopodiché vengono rimossi dal forno.

Il metodo di combustione diretta a fiamma aperta dei bruciatori a torcia si usa per lo smaltimento dei gas combustibili e dei vapori dei flussi dei gas di scarico non uniformi. Con questo metodo si rimuovono gli idrocarburi dai gas di raffineria. Durante questo metodo di combustione si sviluppa l’acqua H2O e l’ anidride carbonica CO2. L’entrata del vapore acqueo nella fiamma garantisce una formazione minima di fuliggine durante la combustione.

Bruciatore a torcia.

Impianto di depurazione ad umido

Gli impianti di depurazione ad umido possono essere di costruzioni varie. I collettori di polvere ad umido nei quali avviene l’urto del flusso di gas con lo strato di fluido superiore e la sua frammentazione in sprilli, fili e gocce rientra nel numero degli impianti ad azione d’urto e d’inerzia.

Scrubber

Gli scrubber Venturi sono comunemente utilizzati nell'industria chimica e si usano principalmente per la depurazione dei gas industriali dalla polvere ad alta dispersione. Gli scrubber Venturi hanno ottenuto un utilizzo più efficace nella produzione moderna dei concimi minerali. Per esempio, essi fanno parte delle attrezzature principali delle linee tecnologiche complete per la produzione di complessi fertilizzanti minerali azoto fosforici altamente concentrati come l'ammophos granulare. La capacità di questa linea è 750-800 mila tonnellate all’anno. In questi impianti il gas si depura dall’ammoniaca (viene catturato con la polpa di ammophos acida) e dai composti di fluoro.

Per una completa depurazione dei gas dai loro componenti e dalle particelle di polvere è stato creato uno scrubber rapido e cavo, avente uno sgocciolatoio centrifugo a batteria (cfr. la figura). Questo dispositivo è una colonna cava irrigabile, sopra la quale è situato il collettore di polvere a batteria con turbolatori conici. Questo elemento abbatte le gocce di liquido di lavaggio che si spostano dal dispositivo di lavaggio con il flusso del gas depurato. Lo scrubber viene irrigato con tre piani di spruzzatori con delle fiamme di polverizzazione. L’orientamento delle fiamme è il seguente: lo strato superiore, sotto, quelli medio e inferiore, sopra. Per evitare la formazione i depositi solidi di ogni genere, sugli elementi dello sgocciolatoio il dispositivo è dotato di un collettore di idro-eluizione che inizia periodicamente a funzionare nel periodo in cui avviene l’arresto dell’impianto di depurazione del gas.

Sgocciolatoio centrifugo.

Gli scrubber cavi con spruzzatori si utilizzano generalmente per il raffreddamento, l’umidificazione e la depurazione (preliminare) dei gas, la cui temperatura è oltre i 200 gradi Celsius. Per il trasporto e la depurazione dei gas tecnologici separati dalle particelle liquide e solide che hanno una dimensione oltre i 2 o i 3 micron si usano gli scrubber di espulsione. Questi dispositivi non hanno il dispositivo ventilatore e le parti rotanti, per questo si usano spesso negli impianti con ambienti di lavoro tossici, esplosivi e corrosivi La loro produttività di gas è di 120-140 mila metri cubi all’ora.

Gli svantaggi degli scrubber-separatori di polvere:

• Il processo di depurazione è molto più costoso della depurazione a secco. Questo a causa del fatto che le particelle di polvere si depositano sotto forma di fanghi. Per questo motivo appare la necessità di una depurazione supplementare delle acque di scarico
• Le alte perdite di liquido
• Il dispositivo viene spesso ricoperto di polvere
• L’alta probabilità di corrosione

Assorbitori

Gli assorbitori sono eccellenti per la depurazione dell’aria dai vapori dei fluidi e di sostanze come il metanolo, il caprolattame e il dimetilformammide.

L’assorbitore è un dispositivo che si compone di un corpo cilindrico verticale saldato nel quale sono collocati in modo concentrico tre piatti reticolari con una testa sferica. Sotto ad ogni piatto sono collocati degli altri piatti, ma di pellicola, i quali sono allo stesso tempo sono anche dei distributori di liquido per l’irrigazione (avviene dal basso) della testa mobile, situata sui piatti reticolari. Il fluido nei piatti a pellicola viene distribuito con gli spruzzatori, che hanno una feritoia orizzontale anulare.

Il principio di lavoro dell’assorbitore è seguito: l’aria depurata, entrando nella parte inferiore del dispositivo, passa per tutti i piatti (reticolari e a pellicola) e avvia la testa sferica, dopodiché mediante il raccordo superiore esce nell’atmosfera. L’assorbitore fornisce al fluido irrigante una dispersione fine (disintegrazione) e allo stesso tempo nel suo cubo si formano delle soluzioni concentrate dei prodotti estratti, che in seguito si rigenerano e tornano di nuovo nella produzione.

Separatori di polvere a getto rotanti – Rotocloni (obsoleti).

I dispositivi come i rotocloni possono estrarre efficacemente le particelle di polvere la dimensione delle quali è oltre i 2 e anzi i 3 micron, con una loro concentrazione nel gas del 90%. In questi dispositivi il gas va a contatto con il fluido a causa del suo impatto sulla sua superificie. Il fluido in miscela con il gas passa avanti attraverso il canale sagomato, che viene chiamato girante, dove le particelle di polvere per la forza centrifuga si depositano sulle gocce del fluido. Il vantaggio principale di qualsiasi rotoclon è il consumo abbastanza basso del fluido. La produttività di questo dispositivo va dai 2,5 ai 90 mila metri cubi all’ora.

Impianti per la depurazione dei gas a secco

Gli impianti per la depurazione secca dei gas includono i cicloni, i cicloni di batteria e gli aspiratori-collettori di polvere.

Questi impianti sono ampiamente utilizzati in vari settori dell'industria nazionale.

I cicloni possono essere sia la prima tappa di depurazione primaria dei filtri a tela e ad umido, che dei dispositivi di depolverazione indipendenti. Sono capaci di estrarre le particelle di polvere moderatamente disperse e piuttosto grosse, la dimensione media delle quali è oltre 10 micron. L’efficienza di estrazione dipende direttamente dal tipo del ciclone e va dall’80% al 98%, la temperatura è fino a 400 gradi Celsius e la resistenza idraulica va dagli 0,8 agli 2 cPa. Per la depurazione di grandi volumi di gas si usano generalmente i cicloni equicorrenti. Questi dispositivi hanno molti vantaggi rispetto agli altri separatori di polvere: sono abbastanza semplici da produrre, hanno una bassa resistenza idraulica, sono molto affidabili nel funzionamento e richiedono delle spese minime di manutenzione. Per aumentare il rendimento utile della separazione, il flusso del gas polveroso viene inclinato il più vicino possibile alla parete del dispositivo.

Per aumentare il rendimento utile di separazione nel dispositivo possono essere installati anche le selezioni intermedi di polvere.

Per migliorare il processo di separazione della polvere agglutinata, con l’aumento della forza centrifuga, il ciclone equicorrente viene dottato di un espulsore (cfr. figura) che si installa dentro il cofano.

L’espulsore ha una camera di bassa pressione e una di alta pressione. La prima è collegata mediante dei raccordi radiali con la camera a polvere, la seconda tramite la feritoia anulare è collegata con la camera di separazione. La feritoia anulare è dotata di palette direttici che definiscono la direzione tangenziale del gas. Prima del raccordo di scarico ci sono degli anelli conici la dimensione dei quali diminuisce leggermente lungo la direzione di trasporto del gas. Il principio di lavoro del ciclone è questo: il gas contenente la polvere si avvolge nel turbolatore; la polvere separata si trasporta con il gas verso le pareti della camera. Dopodiché le particelle di polvere si trasportano giù dalle pareti della camera e tramite gli spazi tra gli anelli conici del diametro diverso entrano nella zona di sedimentazione. Anche la parte del gas insieme alle particelle di polvere a causa della depressione, creata dall’espulsore nella parte superiore, entra attraverso questi spazi trasportando così le particelle di polvere nella zona di sedimentazione. La velocità del gas nella feritoia anulare e negli spazi tra gli anelli conici è regolata con qualche quantità del gas che si alimenta nell’espulsore tramite il raccordo.

Il compito principale dei cicloni di batteria è la depurazione a secco del gas da particelle di polvere, la cui dimensione va dai 5 ai 10 micron. Questi cicloni si compongono di molti elementi con il diametro piccolo che lavorano parallelamente e sono installati nel corpo comune. Il diametro degli elementi dei cicloni più diffusi è di solito di 150 e 250 millimetri.

I filtri a maniche sono uno dei dispositivi più efficaci per la depurazione delle emissioni di gas industriali.

I filtri a maniche moderni sono dotati di sacchetti di tessuti ad alta resistenza e resistenti al calore.

La struttura dei filtri a maniche è un corpo, nel quale sono situate delle maniche di tessuto, le estremità superiori dei sacchetti sono dotate di coperchi e sono appese al telaio comune. Le estremità inferiori dei sacchetti sono aperte e si attaccano sui raccordi della piastra tubiera comune. Il gas inquinato passa attraverso il tessuto delle maniche dall’interno all’esterno. Le particelle di polvere si sedimentano nei pori del tessuto e il gas depurato si scarica mediante il tubo di scarico.

L’alto grado di depurazione del gas contenente delle particelle molto piccole può essere ottenuto tramite il metodo di sedimentazione elettrica. In questo metodo nei dispositivi speciali si crea un campo elettrico nel quale le molecole di gas sono ionizzate da una scarica elettrica, causando la sedimentazione della fase solida.

Se il gas contiene cariche libere (elettroni e ioni), può essere ignorato tra i due elettrodi, che creano un campo elettrico costante. In questo campo le cariche libere si muovono lungo le linee del campo. La loro velocità ed energia cinetica dipende dal voltaggio del campo elettrico. Quando la differenza dei potenziali è di circa poche decine di kV, gli ioni e gli elettroni hanno un’energia cinetica e una velocità sufficienti per dividere le molecole, nel momento in cui si scontrano, in ioni ed elettroni liberi. A loro volta, le cariche di nuova formazione si scontrano con le molecole neutre e le ionizzano. Così, viene effettuata la ionizzazione del gas fino al momento in cui ci saranno delle molecole di gas neutri. Questo fenomeno si chiama ionizzazione per urto.

Se il voltaggio del campo aumenta, può portare ai guasti elettrici e al corto circuito degli elettrodi. Per questo negli impianti di depurazione un elettrodo è sotto forma di filo, l’altro è una piastra disposta vicino al filo o al tubo, che ricopre il filo stesso. Il che consente di creare un campo elettrico non uniforme.

In questo caso il voltaggio del campo nel filo è il massimo e diminuisce verso il tubo o piastra. A questo punto il voltaggio non è più sufficiente per il guasto elettrico.

Tra gli elettrodi, che creano il voltaggio di campo per la completa ionizzazione del gas, avviene la scarica a corona, come è evidenziato dalla comparsa di una "corona" incandescente nel filo. A causa di questo effetto il filo è chiamato elettrodo a corona. L'altro elettrodo che ha la forma di tubo o piastra, viene chiamato sedimentativo.

Gli elettrodi a corona, installati nei dispositivi, sono collegati al polo negativo della sorgente di corrente elettrica. Gli elettrodi di sedimentazione sono collegati al polo positivo. In tali circostanze è possibile creare un campo di alta tensione, senza il rischio di rottura.

L’elettrodo a corona attrae gli ioni con carica positiva e li neutralizza. L’elettrodo di sedimentazione attrae gli ioni negativi e gli elettroni liberi e li neutralizza. Con ciò, nel percorso verso l'elettrodo di sedimentazione gli ioni collidono con le particelle di polvere e il liquido che si trovano nella sospensione gassosa, gli comunicano la loro carica negativa e li trascinano con sé. Così, le particelle di polvere si sedimentano sulla piastra o sul tubo. Una piccola porzione di fase solida collide con gli ioni positivi, si carica e si dirige verso l'elettrodo a corona, e dopo si deposita sulla sua superficie.

Durante la depurazione dei gas in un elettrofiltro l’efficienza del processo dipende principalmente dalla conduttività delle particelle di polvere e la loro adesività. Con una conducibilità elettrica alta e un’adesione bassa le particelle, cadendo sull'elettrodo, gli danno la sua carica e ricevono la carica dell'elettrodo, dopodiché cadono nuovamente nel flusso di gas polveroso. In tal modo si riduce il grado di depurazione.

Se le particelle hanno una bassa conducibilità ed un’alta adesione, creano sull’elettrodo uno strato sufficientemente ampio di ioni negativi, che contrasta il campo elettrico. L’aumento dello spessore di questo strato porta all’aumento della tensione nei suoi pori fino al valore critico, per questo motivo avviene il coronamento del gas vicino all'elettrodo di sedimentazione con la formazione di una cosiddetta "corona inversa". In questo caso si riduce anche l'efficienza della depurazione del gas. Per evitare il coronamento di gas occorre depurare tempestivamente gli elettrodi dalla polvere sedimentata.

L'alta concentrazione di particelle di polvere può ridurre la corrente a zero. Questo fenomeno è chiamato "bloccaggio della corona". Le sue cause consistono nel fatto che in queste condizioni la corrente viene trasportata soltanto da particelle di polvere cariche che si muovono molto più lentamente rispetto agli ioni. Pertanto, per i gas fortemente polverosi, si usa una depurazione preliminare con altri metodi per ridurre la concentrazione della fase solida, oppure si riduce la velocità del gas entrante nel elettrofiltro per ridurre il carico sul filtro.

Quando l’elettrofiltro funziona in condizioni normali, l’efficienza di depurazione del gas dipende da molti fattori. Tra i quali: le proprietà del gas (la sua composizione chimica, temperatura, umidità); le proprietà della polvere (la sua composizione, le proprietà elettriche, la dispersività); la concentrazione della polvere; la velocità del gas; la configurazione dell’elettrofiltro, ecc.

È impossibile prendere in considerazione tutti i fattori durante i calcoli. Pertanto, l'efficienza di depurazione del gas viene determinata sperimentalmente.

A seconda della forma degli elettrodi si distinguono gli elettrofiltri tubolari e quelli a piastre. Inoltre, secondo il tipo di particelle rimosse i dispositivi sono divisi in quelli ad umido e a secco. In elettrofiltri ad umido la polvere umida viene rimossa dal gas e si sedimentano le gocce del fluido sospese nel gas.

Lo schema dell’elettrofiltro tubolare è mostrato nella figura A. Nell’impianto sono installati gli elettrodi di sedimentazione che hanno la forma dei tubi con diametro di 0,15-0,3 m e 3-4 m di lunghezza. Gli elettrodi a corona realizzati in forma di fili con diametro di 1,5-2 mm sono collocati sull'asse dei tubi e sono sospesi al telaio. A sua volta, il telaio è appoggiato sugli isolatori. Nella parte inferiore del corpo è situato il raccordo tramite il quale si alimenta il gas di partenza e passa dentro i tubi. Le particelle di polvere si sedimentano sulle pareti dei tubi e il gas depurato si rimuove dal corpo mediante il raccordo superiore.

Per rimuovere la polvere sedimentata in elettrofiltri a secco è previsto il dispositivo speciale che scuote periodicamente gli elettrodi. Negli elettrofiltri ad umido, per rimuovere polvere, le superfici interne degli elettrodi vengono periodicamente o continuamente lavate con acqua.

Elettrofiltro tubolare

Elettrofiltro a piastre.

L’elettrofiltro a piastre ha un dispositivo analogo. La differenza essenziale rispetto agli apparati tubolari è solo che come elettrodi di sedimentazione al posto dei tubi vengono utilizzate delle piastre rettangolari o griglie tese sui telai.

La costruzione degli elettrofiltri a piastre è più compatta ed è più facile rimuovere dagli elettrodi le particelle solide sedimentate. Il vantaggio degli elettrofiltri tubolari è che i loro elettrodi creano la tensione più alta del campo elettrico, cosa che aumenta la produttività e consente di separare più efficacemente la polvere difficilmente estratta e le nebbie.

Gli elettrofiltri sono di solito fatti sotto forma di piastre. Questi filtri si compongono di un certo numero di piastre che sono collocate parallelamente. Queste piastre hanno la funzione di elettrodi di sedimentazione. Tra le piastre sono installati gli elettrodi a corona a filo. Il gas da depurare passa negli spazi tra le piastre e si dirige accanto agli elettrodi a corona. Le particelle , invece, si caricano e rimangono sulle piastre del dispositivo.

Elettrofiltro a piastre.

Con questi dispositivi si rimuovono particelle di polvere con dimensioni che vanno dai 0,001 ai 10 mcm.

Generalmente gli elettrofiltri hanno un basso consumo energetico (0,2-0,3 kW∙h per 1000 metri cubi di gas), nonostante il fatto che per il loro funzionamento occorre un’alta tensione di corrente continua (40-75 kV). La resistenza idraulica degli elettrofiltri rispetto a molti altri dispositivi è relativamente bassa ed ammonta a 150-200 Pa. Il grado di depurazione del gas raggiunge il 95-99%.

Gli elettrofiltri sono anche abbastanza costosi e di difficile manutenzione. Questi impianti non si utilizzano per la depurazione di gas che contengono particelle con una bassa resistenza elettrica.

Sistemi a gas. Proprietà fisiche (teoria)

• la polvere è una miscela eterogenea di particelle solide nell'aria con diametro di 5-500 micron
• il fumo è un sistema costituito dalle particelle con diametro di 0,1-5 micron, formate a seguito di reazioni chimiche, tra le quali la combustione
• la nebbia è una miscela di gocce del fluido con dimensione di 0,3-4 micron, formate a seguito della condensazione del vapore o della spruzzatura del fluido nell’ambiente gassoso
• l’aerosol è un sistema che include un ambiente gassoso di dispersione e una fase dispersiva; quest'ultima è composta da particelle solide o liquide con dimensione di 0.1-1.0 micron

Il processo di separazione dei sistemi eterogenei è influenzato dalle proprietà di tutti i loro componenti e dalla loro interazione reciproca. Nei sistemi a due fasi il componente principale è la fase solida. Pertanto la scelta del metodo di separazione di un tale sistema e le attrezzature necessarie dipende dalle proprietà delle particelle solide incluse nel sistema.

Filtri