Guida ai combustori termici rigenerativi
Nel mondo della filtrazione industriale, è importante la scelta del corretto dispositivo per adempiere le leggi sulle emissioni gassose, preservando le risorse energetiche.
Quando si hanno miscele di solventi da gestire, l’ossidazione termica è un valido alleato.
Innanzitutto permette di avere la più alta resa ambientale, attorno al 99%.
Inoltre con la giusta scelta di scambiatori ceramici, si può recuperare al massimo il calore generato dalla combustione dei solventi e creare una sorta di ciclo perpetuo.
I rendimenti termici sono attorno al 95%, il restante 5% può essere generato all’autocombustione della miscela di solventi entranti.
Combustori Termici Rigenerativi:Principi e Funzionamento
L’utilizzo di tre grandi camere di scambio termico permette di non disperdere alcun residuo in atmosfera e di sfruttare al massimo il potere calorifico delle sostanze da ridurre.
I combustori termici rigenerativi sfruttano tre caratteristiche per filtrare al meglio questi gas: la temperatura di combustione, i tempi di permanenza e la turbolenza.
La temperatura di ossidazione varia dai 750°C ai 950°C a seconda della tipologia di solventi che si devono ossidare, se sono alogenati (cioè con presenza di sostanze come il Cloro, Fluoro, Bromo) la temperatura dovrà essere più alta, se invece si hanno solventi alifatici, la temperatura sarà inferiore.
I tempi di permanenza in camera di combustione variano tra i 0,6sec fino al 1,5 secondo a seconda della complessità della molecola che si deve scindere.
La turbolenza con cui si entra in camera di combustione è l’ultimo fattore importante da considerare.
Elementi Chiave del Processo di Combustione
Temperatura di Combustione
La temperatura di ossidazione si distingue in due range principali:
- 750°C: per solventi alifatici semplici
- 950°C: per composti alogenati (contenenti Cloro, Fluoro, Bromo)
Tempo di Permanenza
Il tempo di residenza in camera di combustione varia in base alla complessità molecolare:
- 0,6 secondi: per molecole semplici
- 1,5 secondi: per strutture molecolari complesse
- Turbolenza La turbolenza nella camera di combustione è un parametro cruciale che:
- Ottimizza il mescolamento dei gas
- Aumenta l’efficienza della combustione
- Garantisce una migliore ossidazione dei composti
Vantaggi del Sistema
Il sistema a tre camere offre:
- Massimo recupero termico
- Zero emissioni nocive in atmosfera
- Ottimizzazione del potere calorifico
Tipologie di masse ceramiche per lo scambio termico
Questa turbolenza è data dal tipo di passaggio che si crea nello scambiatore ceramico che può essere realizzato con differenti masse ceramiche, sostanzialmente divisibili in due categorie.
Le prime sono masse ceramiche sfuse, chiamate selle, che non sono altro che dei cilindretti di ceramica sinterizzata non porosa, di differente pezzatura: il diametro di questi cilindretti varia dal mezzo pollice fino ai due pollici.
Con questo tipo di riempimento si possono ottenere grandi turbolenze e, in alcuni casi, si ha la possibilità di gestire piccole quantità di polvere senza creare alcun pericolo di intasamento del filtro.
Il secondo tipo di riempimento è costituito da parallelepipedi di massa ceramica con dei canaletti di differente grandezza, denominati Honeycombs.
La differenza di questa tipologia di mattoni è rappresentata dal numero di canali per mattone, che varia dai 25×25 fino ai 50×50.
Questo tipo di scambio termico è basato sul contatto della massa ceramica con il gas entrante e permette di avere delle rese termiche superiori con minor volume di ceramica in gioco.
Viceversa è importante avere un refluo privo di impurità per non creare degli intasamenti che , a lungo andare, potrebbero penalizzare il filtro e deteriorarlo fino alla perdita di funzionamento.
Tipologie principali di masse ceramiche per lo scambio termico
Nel settore dei combustori termici rigenerativi (RTO), la scelta delle masse ceramiche è fondamentale per l’efficienza dello scambio termico.
Analizziamo le due principali categorie disponibili sul mercato.
1. Masse Ceramiche Sfuse (Selle)
Caratteristiche principali
- Cilindretti in ceramica sinterizzata non porosa
- Diametri variabili da 1/2″ a 2″
- Struttura robusta e resistente alle alte temperature
Vantaggi operativi
- Elevata capacità di generare turbolenze
- Gestione efficiente di piccole quantità di polveri
- Rischio minimo di intasamento
- Manutenzione semplificata
2. Honeycombs (Strutture a Nido d’Ape)
Caratteristiche tecniche
- Parallelepipedi in massa ceramica
- Configurazione a canali multipli
- Densità dei canali: da 25×25 fino a 50×50 per mattone
Prestazioni e benefici
- Maggiore efficienza nello scambio termico
- Volume ceramico ridotto
- Ottimizzazione del contatto gas-superficie
- Rendimento termico superiore
Criteri di scelta per applicazioni industriali
Fattori determinanti
- Tipologia di processo industriale
- Caratteristiche dei gas da trattare
- Presenza di polveri nel flusso
- Requisiti di efficienza termica
Ottimizzazione delle prestazioni
- Analisi del flusso dei gas
- Valutazione delle perdite di carico
- Considerazioni sulla manutenzione
- Rapporto costo-efficienza
Sistema di valvole nei combustori termici
Un altro aspetto da tenere molto in considerazione, è la costruzione della valvola di intercetto dei gas da trattare per ogni letto ceramico e l’uscita verso il camino.
Un combustore termico rigenerativo è costituito da sei valvole, tre d’ingresso e tre d’uscita.
Nella storia di Innovaterm sono state realizzate sostanzialmente due tipologie di valvole: quelle commerciali a farfalla e quelle a disco gestite da pistone pneumatico.
Le prime valvole hanno il vantaggio di essere di facile reperibilità, non richiedono molta manutenzione, ma soffrono la polvere, le alte temperature ed hanno dei piccoli trafilamenti di refluo che potrebbero influire a livello di gestione delle emissioni.
Le valvole a pistone con un disco in acciaio e controllo pneumatico si preferiscono perché hanno una chiusura ermetica, tollerano parzialmente la polvere e non soffrono le alte temperature. In determinati processi si ricorre anche a spostare la corsa dei pistoni al di fuori dell’area sporca e a temperatura più bassa.
Evoluzione Tecnologica delle Valvole
Valvole a Farfalla Commerciali – Caratteristiche principali:
- Reperibilità immediata sul mercato
- Ridotte esigenze manutentive
- Costo-efficienza ottimale
Limitazioni tecniche:
- Scarsa resistenza agli accumuli di polvere
- Criticità nelle condizioni di alta temperatura
- Presenza di micro-trafilamenti nei reflui gassosi
Valvole a Disco con Azionamento Pneumatico – Vantaggi operativi:
- Tenuta ermetica garantita
- Maggiore tolleranza alla contaminazione da polveri
- Elevata resistenza termica
Innovazioni tecniche:
- Costruzione robusta in acciaio
- Sistema di controllo pneumatico avanzato
- Possibilità di riposizionamento dei pistoni in zone protette
