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Tecnologie di rimozione del particolato prodotto dalle centrali termoelettriche

Il parco termoelettrico italiano è costituito da un cospicuo numero di gruppi a vapore, che, come ben noto, sono caratterizzati da livelli di emissione di particolato sensibilmente superiori rispetto agli impianti a ciclo combinato. Il presente lavoro, quindi, analizza alcune caratteristiche dei filtri a maniche, considerati miglior tecnologia di riferimento nell'abbattimento delle polveri sottili.

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La Termotecnica Aprile 2011

Pubblicato
da Alessio Rampini
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Estratto del testo
Il contenimento delle emissioni in atmosfera di agenti chi-
mici inquinanti rappresenta un aspetto di rilevante impor-
tanza nelle centrali termoelettriche alimentate con com-
bustibili fossili. Infatti il costo contenuto del kWh prodotto
e l''elevata efficienza energetica non costituiscono oggi re-
quisiti sufficienti a decretare il successo di un investimen-
to nel settore della generazione termoelettrica se non si tie-
ne in debita considerazione la riduzione dell''impatto am-
bientale. I principali inquinanti contenuti nei gas combu-
sti, prodotti dalle reazioni di combustione avvenenti nei
gruppi termoelettrici, sono gli ossidi di azoto (NOX), il mo-
nossido di carbonio (CO), gli ossidi di zolfo (soprattutto
SO2) ed il particolato, la cui emissione è molto più ingen-
te nelle centrali a vapore alimentate con olio combustibi-
le o carbone rispetto agli impianti a ciclo combinato ali-
mentati a gas naturale. L''abbattimento dei composti in-
quinanti avviene mediante interventi primari, che agisco-
no direttamente sul processo di combustione, ed interven-
ti secondari, che operano invece a valle della zona di com-
bustione. Per le polveri si registra una notevole difficoltà a
trovare tecnologie primarie economicamente proponibili,
pertanto la loro rimozione è affidata generalmente ai fil-
tri a maniche, che garantiscono elevate prestazioni di cap-
tazione anche in presenza di inquinanti particellari di gra-
nulometria fine. Nel presente lavoro verranno illustrate le
caratteristiche chimico-fisiche dei materiali maggiormen-
te utilizzati nella realizzazione del mezzo filtrante e le mo-
dalità di esercizio dei sistemi di depolverazione. Emissioni di particolato
dalle centrali termoelettriche
Il particolato emesso dalle centrali termoelettriche può es-
sere classificato in:
- particolato primario, prodotto durante il processo di combustione; esso può essere suddiviso in particolato
condensabile, che viene rilasciato in atmosfera ad alta
temperatura ed in fase aeriforme e che condensa suc-
cessivamente a causa della differenza di temperatura
con l''aria esterna ed in particolato filtrabile, emesso in fase solida direttamente dalla sorgente; - particolato secondario, che si genera in atmosfera a cau- sa di processi fotochimici, che coinvolgono in particolar
modo l''anidride solforosa, gli ossidi di azoto e l''am -
moniaca. In questa ottica recita un ruolo rilevante la reattività di al-
cuni composti inquinanti (soprattutto gli NOX) negli strati
inferiori dell''atmosfera. Infatti la conversione degli ossidi di
azoto a particolato secondario può essere stimata intorno
all''80%. In particolar modo per una preliminare valutazio-
ne del PM10 totale (particelle aventi diametro equivalente
compreso tra 2,5 µm e 10 µm) prodotto dalle centrali ter- moelettriche, somma della componente primaria e di quel-
la secondaria, si può ricorrere alla seguente equazione, uti-
lizzata dall''EEA (European Environmental Agency) e che
mette in relazione la quantità di particolato secondario pro-
dotta alle emissioni di NOX, SO2 ed NH3: tecnica inquinamento atmosferico 65 LA TERMOTECNICA aprile 2011 Roberto Lauri Il parco termoelettrico italiano è costituito da un cospicuo nu- mero di gruppi a vapore, che, come ben noto, sono caratteriz - zati da livelli di emissione di particolato sensibilmente superiori rispetto agli impianti a ciclo combinato. Il presente lavoro, quin- di, analizza alcune caratteristiche dei filtri a maniche, consi- derati miglior tecnologia di riferimento nell''abbat timento del- le polveri sottili. In particolar modo sono affrontati i temi ri- guardanti la scelta del materiale del mezzo filtrante (esa - minando le sue caratteristiche chimico-fisiche), le modalità di realizzazione delle maniche e il controllo della temperatura dei fumi entranti nella sezione di filtrazione. Questi aspetti hanno una rilevante importanza in quanto incidono sulle condizioni di esercizio del depolveratore e conseguentemente sull''effi - cienza di rimozione degli inquinanti particellari. Tecnologie di rimozione del particolato prodotto dalle centrali termoelettriche Ing. Roberto Lauri,
INAIL ex ISPESL, Di-
partimento Installa-
zioni di Produzione
e Insediamenti An-
tropici (DIPIA). 065_TER_apr_lauri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 5-04-2011 11:57 Pagina 65 Nome Materiale TMAX/punte Resistenza Resistenza Resistenza Resistenza commerciale meccanica abrasione agli acidi agli alcali Ryton Polifenilsolfuro 190/200 °C media buona ottima ottima Nomex Poliamide aromatica 200/220 °C buona/ottima buona/ottima media/buona buona/ottima Goretex Politetrafluoroetilene 230/260 °C media scarsa/media ottima ottima Teflon Politetrafluoroetilene 230/260 °C media scarsa/media ottima ottima TABELLA 2 - Caratteristiche chimico fisiche dei materiali costituenti i filtri La stima del particolato primario può essere effettuata ser-
vendosi delle tabelle dei fattori di emissione fornite dall''EPA
(Tabella 1). A tal riguardo va sottolineata la grande varia-
bilità dei metodi presenti in letteratura, indice di un''in -
certezza, che regna nella valutazione preliminare delle
quantità degli inquinanti primari rilasciati in atmosfera e
di quelli secondari, che si generano dopo il rilascio. Un
esempio della composizione media del PM10, prodotto dai
gruppi di generazione termoelettrica, viene riportata in Fi-
gura 1. Il raggiungimento di un''elevata efficienza di com-
bustione rappresenta una garanzia per il contenimento
delle emissioni di particolato dalle centrali termoelettriche
(sia a vapore che a ciclo combinato). Infatti rendimenti di
combustione molto spinti minimizzano le perdite dovute ad
incombusti e di conseguenza la formazione di polveri di
varia granulometria. Negli impianti con turbine a gas vie-
ne contrastata la formazione di inquinanti particellari me-
diante l''eliminazione nella zona primaria di regioni con
miscela ''ricca'. A tal proposito l''introduzione di quantità
maggiori di aria può favorire tale processo.
Altri interventi di limitazione della formazione di partico-
lato prevedono l''utilizzo di additivi nel combustibile. Ciò
comporta, però, delle controindicazioni identificabili con
la tendenza a dar luogo a depositi sulle palettature della
turbina e con la formazione di sostanze tossiche. Materiali impiegati nella
realizzazione dei filtri a maniche
I filtri a maniche sono oggi considerati la miglior tecnolo-
gia disponibile nel settore della depolverazione per la lo- ro elevata efficienza di rimozione anche in
presenza di polveri di granulometria fine
(Deq<1µ m). Il loro campo di applicazione vie-
ne definito dalle prestazioni di resistenza ter-
mica, meccanica e chimica dei materiali im-
piegati e dalla possibilità di effettuare sistemi
di pulizia, che minimizzino le operazioni di
disintasamento dei filtri. L''efficienza di rimo-
zione, già elevata con tessuti in fibra sintetica
di più comune impiego (teflon), raggiunge va-
lori elevatissimi con materiali a base di fibre
microporose (goretex). Nella Tabella 2 si riportano le caratteristiche di resistenza
a diversi tipi di sollecitazioni delle fibre normalmente im-
piegate nei gruppi termoelettrici. In questi ultimi anni si è
registrato un notevole avanzamento tecnologico nei setto-
ri della confezione dei mezzi filtranti in fibre sintetiche e del
trattamento dei filtri. Nella realizzazione delle maniche,
dopo una fase di sperimentazione, si è diffusa la termo-
saldatura, tecnica di giunzione, che avviene avvicinando i
lembi di feltro riscaldati preliminarmente da un getto di aria
calda concentrato sul punto di unione delle superfici, pri-
ma che esse vengano a contatto, attraverso il passaggio
tra due o più cilindri contrapposti, che pressano e trasci-
nano il materiale appena saldato. I vantaggi della termo-
saldatura rispetto alla cucitura sono i seguenti:
- costi inferiori;
- assenza dei fori prodotti dagli aghi impiegati per cuci- re. Questo è un fattore molto importante ai fini del mi-
glioramento dell''efficienza di rimozione; - rettilineità della giunzione. Infatti tale processo non pro- voca ritrazione e quindi la manica risulta ben diritta. Ciò
è molto importante per un corretto montaggio della ma-
nica sui cestelli, soprattutto quando questa raggiunge
lunghezze considerevoli (circa 8-10 m). Tra i trattamenti delle superfici filtranti è molto diffusa
l''impregnazione delle fibre con una resina contenente PT-
FE. Tale trattamento incrementa le prestazioni di filtrazio-
ne (vi è infatti un aumento della densità superficiale e dei
micropori), rende idro ed oleorepellente il materiale, faci-
litando il distacco del particolato, e lo protegge dalle abra-
sioni e dalle aggressioni chimiche. La scelta del mezzo fil-
trante deve essere finalizzata al rispetto dei limiti di emis- Gas nat. (ciclo combinato Carbone Olio combustibile con combustore DLN) (impianto a polverino) Fattori di emissione Fattori di emissione Fattori di emissione Particolato lb/MBtu t/GWh lb/t t/GWh lb/103gal t/GWh PM filtrabile 1,9 · 10-3 2,95· 10-3 18,4 1,07 12,41 1,44· 10-1 PM condensabile 4,7· 10-3 7,33· 10-3 0,02 1,2· 10-3 1,5 1,74· 10-2 PM totale 6,6· 10-3 1,03· 10-2 18,42 1,07 13,91 0,16 TABELLA 1 - Fattori di emissione di particolato prodotto da
centrali termoelettriche alimentate con combustibili fossili
tecnica inquinamento atmosferico 66 LA TERMOTECNICA aprile 2011 065_TER_apr_lauri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 5-04-2011 11:57 Pagina 66 tecnica sione e all''ottimizzazione del funzionamento del filtro in
termini di operatività e di durata. Per conseguire questi ri-
sultati devono essere accuratamente esaminate:
- le proprietà della portata di gas da trattare;
- la composizione, le caratteristiche e le proprietà della polvere da separare dal gas; - le proprietà chimico-fisiche delle fibre che costituiscono l''elemento filtrante. Funzionamento dei filtri a maniche Il processo di filtrazione dei gas polverosi viene operato dal
mezzo filtrante e dallo strato di particolato, che si deposita
sulla superficie laterale delle maniche, senza penetrare
all''interno dei pori. Il flusso gassoso usualmente attraversa i
filtri dall''esterno verso l''interno (figura 2). Lo strato di pol-
vere, che si accumula sulle maniche durante il processo di
captazione, e che contribuisce ad incrementare l''efficienza
di rimozione, determina anche un incremento delle perdite
di carico ( '' p). ' necessario quindi effettuare degli interven- ti ciclici di lavaggio dei filtri, che rimuovono parzialmente da
essi il particolato catturato. Il sistema di pulizia, la cui fre-
quenza di intervento è regolata dai valori massimi previsti
della caduta di pressione (normalmente quantificabile in
1,1-1,2 kPa per ogni compartimento di filtrazione), rappre-
senta uno dei principali elementi, che caratterizzano la ti-
pologia del depolveratore. Il particolato accumulatosi sulle
maniche può essere rimosso mediante insufflamento di aria
in controcorrente (rispetto al flusso normale), scuotimento
meccanico o getti di aria compressa (sistema pulse-jet). In
questo ultimo caso viene sparata aria all''interno dei filtri ad
intervalli di tempo regolati da un misuratore di pressione. Lo
sparo genera un''onda d''urto, che si propaga lungo le ma-
niche, causando il distacco della polvere (Figura 3). Per evi-
tare il collasso strutturale dei filtri si colloca il tessuto filtran-
te su delle intelaiature metalliche. Il getto di aria agisce per
alcune decine di secondi, quindi generalmente non c''è la ne-
cessità di escludere la sezione dal funzionamento.
Ciò comporta da un lato lo svantaggio di avere un''alta fre-
quenza dei cicli di lavaggio, ma dall''altro un notevole be-
neficio discendente dal poter operare con superfici di filtra-
zione e volumi complessivi molto più ridotti dal momento che
non sono previsti comparti aggiuntivi per sopperire
all''esclusione dall''esercizio delle sezioni da sottoporre a pu-
lizia. L''ottimizzazione del ciclo di vita degli elementi filtran-
ti e delle condizioni di esercizio rappresenta la migliore ga-
ranzia per ottenere ottime prestazioni di abbattimento del
particolato. I filtri a maniche presentano elevate efficienze
di rimozione anche per particelle aventi diametri inferiori a
1 µm al variare del grado di sporcamento del tessuto fil- trante. La Figura 4 mostra come in condizioni ''pulite' (in-
dicate dalla curva in celeste) l''efficienza si riduca notevol-
mente per polveri aventi dimensioni < 1 µm. Avvicinandosi al valore di soglia dello ''sporcamento' (curva in nero) il ren- inquinamento atmosferico 67 LA TERMOTECNICA aprile 2011 FIGURA 1 - Composizione media del PM10
prodotto da centrali termoelettriche
FIGURA 2 - Filtrazione
dei gas combusti
FIGURA 3 - Sistema
di pulizia pulse-jet
FIGURA 4 - Efficienza di rimozione dei filtri a maniche 065_TER_apr_lauri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 5-04-2011 11:57 Pagina 67 tecnica dimento di abbattimento è superiore al 95% per inquinanti
particellari aventi granulometria inferiore ad 1 µm, mentre risulta essere superiore al 99,5% per polveri aventi diame-
tri equivalenti (il diametro equivalente è definito dalla sfera
avente un volume pari a quello dell''in quinante particellare)
maggiori di 1 µm. La curva in rosso rappresenta invece l''andamento delle prestazioni dei filtri a maniche in una si-
tuazione intermedia. I principali problemi di gestione dei fil-
tri sono riconducibili alle possibilità di intasamento e di rot-
tura delle maniche. Il primo fenomeno è essenzialmente do-
vuto alla condensa di acqua, che può cementare lo strato di
particolato catturato, rendendo difficoltosa la fase di lavag-
gio. Invece le cause più frequenti di rottura dei mezzi filtranti
sono le elevate temperature e le condense acide.
Nel primo caso si ricorre ad un monitoraggio in continuo
della temperatura dei fumi in ingresso alla sezione di filtra-
zione e a degli interventi di raffreddamento, qualora si su-
perassero delle soglie di attenzione. Per scongiurare
l''insorgere delle condense acide i filtri sono inoltre dotati di
un sistema di precoating (rivestimento) con materiale di ade-
guata basicità (solitamente calce idrata) e granulometria.
Tale operazione si effettua prima del primo avviamento del
gruppo termoelettrico, dopo fermate lunghe dell''impianto e
dopo la sostituzione dei mezzi filtranti. Il precoating è pre-
visto poiché durante l''avviamento a freddo i fumi potrebbe-
ro entrare nel depolveratore ad una temperatura inferiore
a quella di rugiada e ciò può minare le caratteristiche chi-
mico fisiche dei materiali filtranti. Modalità di controllo della temperatura
dei fumi in ingresso al depolveratore
Il funzionamento a temperature superiori a quella massima
prevista per il tessuto filtrante (Tabella 2) può minarne la re-
sistenza e la capacità di filtrazione. Inoltre la presenza di
picchi di temperatura o di particelle incandescenti nella por-
tata gassosa da trattare, può scatenare fenomeni localiz-
zati di combustione delle maniche, provocandone il cedi-
mento o la rottura. Da ciò discende la necessità di monito-
rare la temperatura dei fumi affluenti al depolveratore e di
prevedere degli interventi di raffreddamento dei gas, qua-
lora si dovessero superare dei valori di soglia impostati e
dipendenti dalle caratteristiche del materiale del mezzo fil-
trante. Usualmente si utilizzano tre modalità di raffredda-
mento, la cui adozione dipende da fattori impiantistici ed
economici, che vanno valutati secondo le circostanze:
- raffreddamento mediante aria ambiente (è la soluzione più utilizzata): è un metodo semplice e poco costoso, ma
determina un incremento della portata dei gas da trat-
tare e quindi un aumento della superficie di filtrazione e
del costo del sistema di depolverazione; - raffreddamento mediante evaporazione di acqua: an- che in questo caso vi è un incremento della superficie di
captazione richiesta a causa del vapore prodotto ed inol- tre l''aumento di umidità può far raggiungere alla porta-
ta gassosa il punto di rugiada, con seri rischi di condensa
sulle maniche; - raffreddamento per scambio termico: l''introduzione del- lo scambiatore innalza il costo dell''impianto, ma non
comporta variazioni della portata di gas da trattare e
del contenuto di umidità dei fumi; Gli incrementi delle portate hanno una scarsa incidenza
sull''efficienza di rimozione e vengono fronteggiati sfruttan-
do la struttura modulare del sistema di depolverazione. La
misura della temperatura dei gas polverosi in ingresso al de-
polveratore viene effettuata con dei termoelementi, che map-
pano la temperatura dei fumi in una sezione del condotto di
ingresso. Successivamente il sistema di automazione elabo-
ra un valore medio dei valori registrati (TMED), eseguendo la
media aritmetica delle temperature riscontrate. Su tale valo-
re medio sono previste delle soglie di allarme e protezione,
dipendenti dalle caratteristiche del mezzo filtrante. Raffreddamento con aria ambiente
dei gas combusti in ingresso
al depolveratore
L''operazione di raffreddamento dei fumi con aria ambiente
modifica sensibilmente le portate da trattare e ciò deve es-
sere considerato nel dimensionamento della superficie fil-
trante. La superficie totale filtrante netta (m2), indicata con
Sn, è data da: In cui:
- Qgas è la portata volumetrica dei gas combusti (m3/s);
- vf è la velocità di filtrazione (m/s);
Nelle centrali termoelettriche (soprattutto in quelle a vapo-
re) viene installato un sistema di protezione contro gli in-
nalzamenti della temperatura dei fumi, costituito da più in-
gressi per iniettare aria ambiente, intercettabili con valvo-
le usualmente a comando pneumatico.
Come detto in precedenza vengono individuate delle so-
glie di allarme sul valore della temperatura media misura-
ta (TMED). Generalmente vi sono:
- una soglia di alta temperatura fumi in ingresso (TMED> H);
- una soglia di altissima temperatura fumi in ingresso (TMED> HH); - una soglia di extra alta temperatura fumi in ingresso (TMED> HHH). Naturalmente vale la condizione HHH>HH>H. Il supera-
mento del valore di soglia di alta temperatura (H) genera
un allarme, che avvisa l''operatore presente in sala mano-
vra sulla possibile insorgenza di un''anomalia nell''esercizio
del sistema di depolverazione (verifica dell''attendibilità
della misura, verifica dell''efficienza del preriscaldatore di
aria). In questa fase non vi è alcuna introduzione di aria
ambiente. Il superamento della soglia di altissima tempe- inquinamento atmosferico 68 LA TERMOTECNICA aprile 2011 ENGLISH Removal Techno lo gies of Particulate. Generated by Thermoelectric Power Plants. Italian power genera- tion is realized by a lar - ge number of steam tur- bine power plants; these plants are characterized by particulate emis- sions, which are much higher than emission rates of combined cycle power plants. The paper analyzes some charac- teristics of fabric filters, which are considered Best Reference Technol- ogy to remove fine par- ticles. The selection of fil- ter material (chemical and physical proper- ties), fabric construction and control techniques of operating gases tem- perature will be illustrat- ed. These topics are very important to ensure high removal efficiencies. abstract 065_TER_apr_lauri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 5-04-2011 11:57 Pagina 68 tecnica ratura (HH) innesca invece la logica di apertura automati-
ca in sequenza delle valvole, che regolano l''afflusso di aria.
Quando TMED> HH viene aperta la prima valvola e si iniet-
ta aria ambiente per raffreddare i fumi. Se, dopo che sia
trascorso un tempo tarabile, TMED non è inferiore ad HH
verrà aperta anche la seconda valvola. Se anche in questo
caso, dopo che sia trascorso un tempo tarabile, TMED non
è scesa al di sotto del valore di soglia di altissima tempe-
ratura verrebbe aperta una terza valvola per introdurre al-
tra aria ambiente. La sequenza di apertura in successione
si arresta quando TMED< HH. Per ottenere la chiusura di tut-
te le valvole la TMED dei gas combusti deve essere inferiore
ad un dato valore di soglia dipendente dal materiale col
quale sono realizzate le maniche.
Quando invece si verifica la condizione TMED> HHH (su-
peramento della soglia di extra alta temperatura fumi in
ingresso), la sezione di filtrazione viene messa immedia-
tamente fuori servizio per evitare dei danneggiamenti
(vengono chiuse tutte le valvole che regolano l''ingresso e
l''uscita dei gas dal depolveratore e vengono aperte le val-
vole di by-pass). Il flusso termico q (watt), che deve esse-
re sottratto ai fumi, sarà dato da: (1) In cui:
- mgas rappresenta la portata in massa dei gas (kg/s);
- cp,gas indica il calore specifico dei fumi (J/kg K);
- Tgas,in indica la temperatura dei fumi in ingresso al de- polveratore (K); - Tgas,proj rappresenta la temperatura di progetto dei fumi in ingresso al depolveratore (K). In base alla (1) la portata in massa di aria (ma) richiesta
per il raffreddamento sarà data da: (2) In cui:
- cp,a rappresenta il calore specifico dell''aria esterna (J/kg K);
- Ta,f rappresenta la temperatura finale dell''aria (K);
- Ta indica la temperatura dell''aria esterna (K).
Considerando sia l''aria che i fumi come gas perfetti si pos-
sono calcolare agevolmente le portate volumetriche dei due
fluidi riferite alle condizioni di ingresso nel depolveratore: (3) (4) Dove:
- Qgas rappresenta la portata volumetrica dei fumi riferi- ta alla temperatura Tgas,proj; - Qa rappresenta la portata volumetrica di aria riferita al- la temperatura Ta,f ; - ρgas CN indica la densità dei fumi in condizioni normali; - ρa CN rappresenta la densità dell''aria in condizioni nor- mali (1,293 kg/Nm3). Ricavando la portata volumetrica dei gas e dell''aria ri-
spettivamente dalla (3) e dalla (4) si può agevolmente cal-
colare la portata totale in volume (Qtot) da trattare nella se-
zione di filtrazione: (5) Per valutare la superficie filtrante richiesta deve essere in-
fine valutata la velocità di filtrazione (vf) che, nel caso di fil-
tri con sistema di pulizia pulse-jet, può essere calcolata con
la seguente espressione: In cui:
- A è una costante che dipende dalla portata che deve es- sere trattata (figura 5); inquinamento atmosferico 69 LA TERMOTECNICA aprile 2011 15 12 10 9.0 6.0 Cake mix Asbestos Alumina Ammonium phosphate-fertilizer Activated carbon Cardboard dust Buffing dust Aspirin Cake Carbon black (molecular) Cocoa Fiberous and celulosic material Carbon black (finished) Distomaceous earth Detergents Feeds Foundary shakeout Cement Dry petrochemicals Fumes and other dispersed products Flour Gypsum Ceramic pigments Dyes direct from reactions Grain Lime (hydrated) Clay and brick dusts Fly ash Powdered milk Leather dust Perlite Coal Metal powder Soap Sawdust Rubber chemicals Fluorspar Metal oxides Tobacco Salt Gum, natural Pigments metallic and synthetic Sand Kaolin Plastics Sandblast dust Limestone Resins Soda ash Pechlorates Silicates Talc Roch dust, ores and minerals Starch Silica Stearates Sorbic acid Tannic acid Sugar Figura 5 - Valori della costante A A. Material Factor (6) 065_TER_apr_lauri.qxd:46-48_TER_mar_profilo 5-04-2011 11:57 Pagina 69 - B è una costante che dipende dalla funzione, che deve essere espletata dal sistema (figura 6); - T indica la temperatura dei gas in ingresso alla sezione di captazione (°F); - Cd rappresenta la concentrazione delle polveri nella por- tata di fumi (g/ft3); - D rappresenta il diametro medio equivalente delle par- ticelle di particolato (valori compresi tra 3 µm e 100 µm). Nel caso in cui il valore del diametro medio equivalen-
te delle particelle fosse inferiore a 3 µm D assumerebbe il valore di 0,8. Pertanto in definitiva, sulla base della (5) e
della (6), si può ricavare la superficie filtrante richiesta (S): (7) Raffreddamento con acqua dei gas
combusti in ingresso al depolveratore
Il calcolo della portata in massa di acqua richiesta (mH 2O) de- ve tenere conto dei seguenti contributi di scambio termico:
- ''h1 = energia termica necessaria per riscaldare l''acqua
fino alla temperatura di evaporazione (J/kg); - ''hvap= calore di vaporizzazione dell''acqua a 100 °C
(2259000 J/kg); - ''h2 = energia termica necessaria per riscaldare il va-
pore (J/kg). Si può pertanto scrivere: (8) Dove: e In cui:
- cpH 2O indica il calore specifico dell''acqua (J/kg K); - cp,vap indica il calore specifico del vapore (J/kg K);
- T1 è la temperatura iniziale dell''acqua (K);
- T2 è la temperatura finale del vapore generato (K).
Poiché la pressione parziale del vapor d''acqua presente
nei fumi assume valori modesti, ricorrono le condizioni per
cui un gas reale manifesti un comportamento assimilabile
al gas perfetto. Pertanto, approssimando il vapor d''acqua
a gas perfetto, si può ricavare la portata volumetrica di va-
pore prodotta (Qvap) alla temperatura T2: (9) Utilizzando la (3), la (6) e la (9) si ricava la superficie di fil-
trazione richiesta (m2): (10) Conclusioni I filtri a maniche consentono un''azione di abbattimento che
può arrivare al 99,8% anche in presenza di particolato di
granulometria fine (non raggiungibile dai precipitatori elet-
trostatici) e sono in grado di trattare ingenti portate gasso-
se (anche dell''ordine dei milioni di m3/h), come quelle ri-
scontrabili nelle centrali termoelettriche. Tali peculiarità li ha
resi miglior tecnologia di riferimento (BREF: Best Reference
Technology) per la rimozione di polveri sottili. L''avvento di
nuove soluzioni tecnologiche nella realizzazione delle ma-
niche e nel trattamento dei materiali ha migliorato le perfor-
mance di rimozione, che possono, però, essere garantite so-
lamente mediante un minuzioso controllo delle condizioni
di esercizio (temperatura dei fumi in ingresso ed in uscita
dal depolveratore, perdita di carico nei filtri, contenuto di
umidità nei gas) e un''attenta pianificazione delle operazio-
ni di manutenzione. L''azione di controllo della temperatura
dei fumi in ingresso al depolveratore (scelta della modalità
di raffreddamento dei gas combusti) rappresenta un passo
fondamentale per il funzionamento delle maniche e per la
corretta valutazione della superficie filtrante. Bibliografia [1] Snyder R.E., Redinger P.E., Redinger K.E., McMenus P.E. M., Impact of Fabric Filter Media and SDA Oper- ations on Multi-Pollutant Emissions, Combined Power
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