Por Tom Godbey, Especialista Sênior em Aplicações
Quando se trata de selecionar um coletor de pó para um determinado ambiente, as características do pó específico a ser coletado precisam ser consideradas. Qual é o tamanho do pó? É extremamente pequeno? É uma mistura de tamanhos? É abrasivo? É higroscópico, ou absorvente de umidade? Aglomera facilmente, ou não aglomera? É explosivo/combustível? É corrosivo/tóxico/instável?
Todas essas são considerações necessárias, relacionadas ao pó que está sendo coletado, mas o pó não é o único fator a ser considerado. É essencial que as propriedades e condições do fluxo de gás que entra e passa através do coletor também sejam levadas em consideração na escolha de um coletor de pó.
As características do fluxo de gás têm um impacto significativo - e às vezes maior - na seleção do equipamento do que as características do pó. A combinação das características da pó e do fluxo de gás pode ser suficiente para alguns tipos de equipamentos desafiadores. Vejamos apenas algumas das características mais comuns dos fluxos de gás e seus impactos na seleção de um coletor apropriado: temperatura, umidade e química.
Temperatura:
A temperatura - especialmente a temperatura elevada - afeta não apenas a seleção dos elementos filtrantes, mas os materiais de construção do coletor, e o estilo do filtro - sacos ou cartuchos. A temperatura também pode influenciar o método de recondicionamento/limpeza do filtro e a área total necessária para o filtro. (A área filtrante necessária é influenciada pelo volume de ar necessário e pela velocidade razoável de filtração, comumente chamada de Relação Ar-Meio) Condições de temperatura mais altas geralmente exigem velocidades de filtração mais conservadoras.
Há muitos elementos filtrantes diferentes disponíveis com características conhecidas. Parece relativamente simples selecionar o elemento filtrante pelo processo de eliminação, e, pode ser simples SE você conhecer as outras características do fluxo de gás.
No entanto, nem todos os meios são adequados para todos os tipos de coletores ou condições. A fibra de vidro, por exemplo, não é geralmente considerada adequada para sacos coletores em forma de envelope e jato de pulso - assim como o poliéster spunbond não é geralmente considerado adequado para coletores em estilo shaker. Assim, a temperatura de operação e os meios disponíveis para a temperatura podem influenciar o tipo de coletor a ser considerado.
Como mencionado anteriormente, a temperatura também pode influenciar os materiais de construção para o coletor. Isso inclui o tipo de metais, juntas ou tintas, bem como requisitos especiais de isolamento para controle de umidade e condensação ácida, ou segurança do pessoal.
E, finalmente, é importante lembrar que a velocidade de filtração é impactada por mudanças na densidade do fluxo de gás. O aumento da temperatura e do volume total de ar filtrado aumenta com a temperatura, de modo que a temperatura influencia o tamanho do coletor.
Umidade
Níveis elevados de umidade podem ter tanto efeitos negativos quanto positivos no desempenho dos coletores de pó. Quando os níveis de umidade são mais elevados, devem ser tomadas precauções para evitar a condensação não apenas no elemento filtrante, mas também nas paredes laterais interiores do corpo coletor e da tremonha para evitar um efeito óbvio de umidade interagindo com o pó - lama. Muitas vezes é difícil, se não impossível, remover a lama de um elemento filtrante por pulsos normais ou tremores. É ainda mais difícil tentar fazer passar qualquer movimento de ar através da lama, por isso é tão importante manter uma temperatura interna no coletor acima dos pontos de umidade e orvalho ácido.
Manter as temperaturas da parede coletora acima do ponto de orvalho de umidade pode ser igualmente importante, especialmente nas paredes internas da tremonha. As paredes internas da tremonha são normalmente as mais frias dentro de um coletor, e não é incomum ver condensação de umidade nas paredes internas da tremonha enquanto a temperatura no elemento filtrante está bem acima do ponto de orvalho.
Considere o impacto do pó dos filtros que estão sendo limpos por pulso, caindo sobre as paredes úmidas da tremonha. O resultado é que o pó não deslizará suavemente pelas paredes da tremonha como pretendido, mas o pó pegajoso acabará por atravessar a abertura de descarga, fechando efetivamente a operação como se a lama tivesse sido formada nos próprios sacos.
Uma ação preventiva para evitar que estas questões se desenvolvam pode ser isolar a carcaça ou elementos de aquecimento adicionais no exterior das tremonhas. Alguns ambientes exigem até mesmo o aquecimento do ar comprimido utilizado na limpeza por pulso para evitar que o coletor passe por um ponto de orvalho devido ao efeito de resfriamento da expansão do ar comprimido liberado durante cada pulso.
Embora a condensação seja uma condição de umidade extrema, os problemas podem surgir apenas com níveis elevados de umidade sem que a condensação realmente ocorra. Pó higroscópico, como açúcares, sais e cal, absorve ativamente a umidade de um fluxo de gás e pode se tornar muito difícil de desalojar dos elementos filtrantes.
Como regra geral, os coletores de pó têm melhor desempenho quando a umidade relativa de um fluxo de ar contendo pó higroscópico é mantida em ou abaixo de 40% HR. O uso de meios hidrofóbicos ou tratados com fluorocarbono pode melhorar as características de liberação de pó do elemento filtrante, resultando em perda de pressão mais estável através do elemento filtrante e intervalos mais longos entre as substituições do filtro.
Os desafios associados aos altos níveis de umidade são relativamente bem conhecidos e previsíveis. Entretanto, baixos níveis de umidade com altas temperaturas e pós, como sais metálicos, podem se tornar ainda mais difíceis. A temperaturas elevadas e baixos níveis de umidade, os sais metálicos (assim como outros pós com características semelhantes) comportam-se como se cada partícula de pó tivesse a mesma carga elétrica. As partículas se repelem e a aglomeração de pequenas partículas em partículas maiores pode se tornar insignificante. Como as partículas de pó devem se aglomerar para que a pó coletada no elemento filtrante seja deslocada e migre para a tremonha, se a pó nunca se aglomerar, o tamanho da partícula permanece o mesmo e as correntes de ar apenas transportam a pó movimentada de volta para o meio para ser depositada novamente. Isso significa que o pó nunca migraria para a tremonha. Com alguns tipos de pó, esse efeito é suficientemente grave para que possa ser realmente vantajoso introduzir umidade na corrente de ar, muitas vezes sob a forma de vapor, para promover a aglomeração. Infelizmente, muitas vezes os pós com essas características só são reconhecidos depois que o coletor já está em funcionamento.
Sim! Com a umidade, o desafio pode ser muito ou muito pouco!
Química
Química é aquele termo amplo que engloba uma infinidade de contaminantes, sendo os mais comuns os gases ácidos, mas incluindo também compostos condensáveis, hidrocarbonetos, Compostos Orgânicos Voláteis (COV), e outros. Compostos formadores de ácido como o óxido de enxofre (SOx) e o cloro (CL), que são subprodutos comuns da combustão, estão incluídos neste agrupamento. Esses compostos, quando combinados com a umidade (também um subproduto da combustão), têm o potencial de formar ácidos quando as temperaturas no sistema caem abaixo de seus pontos de orvalho ácidos. Cada um destes apresenta desafios em termos de materiais de construção, revestimentos de superfície, isolamento e seleção de elementos filtrantes. Os fluxos de gás com misturas de vários desses contaminantes representam um desafio ainda maior e exigem uma revisão minuciosa do processo e das prioridades de desempenho. Muitas exigências causarão conflitos, portanto a seleção final do coletor exigirá contrapartidas, tais como um custo inicial de capital mais alto para um revestimento especial, mas com uma vida útil mais longa do coletor ou um intervalo mais longo entre substituições de filtro, mas às custas de um elemento filtrante de custo mais alto.
Conclusão
Cada uma dessas características dos fluxos de gás apresenta desafios comuns na seleção e operação de equipamentos de coleta de pó, mas os fluxos de gás com combinações desses fatores trazem grandes desafios. A resposta para um processo pode não ser a melhor resposta para o que parece ser um fluxo de gás semelhante. A título de exemplo, o elemento filtrante de polifenileno sulfeto (Ryton) pode ser uma excelente escolha para um fluxo de gás quente carregado de SOx de uma caldeira a carvão. Entretanto, pode não ser uma boa opção para gás quente carregado de SOx de um forno a carvão quando um forno induz quantidades significativas de ar em excesso e, como resultado, produz um conteúdo de oxigênio mais alto do que a caldeira a carvão. Nesse ambiente de gases de combustão quentes e úmidos, o elemento filtrante Ryton pode estar sujeito a uma perda de força física devido à oxidação, uma vez que os níveis de oxigênio excedem 8%. Os gases de combustão das caldeiras raramente estão acima desse nível, mas o excesso de ar do forno pode elevar os níveis de oxigênio bem acima desse nível. Assim, um elemento filtrante de poliamida (P84) pode ser uma melhor seleção, embora tenha uma menor resistência aos ácidos.
A questão é: para fazer escolhas adequadas do equipamento para os fluxos de gás desafiadores, as características completas do fluxo de gás devem ser conhecidas. Portanto, quando um vendedor/engenheiro de coletor de pó é curioso e começa a lhe perguntar sobre seu processo, confie na intenção dele. A principal intenção do vendedor é evitar surpresas durante o comissionamento e operação da coleta de pó que possam ocorrer porque algo foi deixado de fora na fase de planejamento. Ninguém gosta desses tipos de surpresas, e todos ficam mais bem servidos enfrentando os desafios de frente.
