Garantire un'efficace raccolta delle polveri in ambienti difficili

di Tom Godbey, specialista senior nell'ambito delle applicazioni

Quando si tratta di selezionare un collettore di polvere per un particolare ambiente, è necessario considerare le caratteristiche della specifica polvere da raccogliere. Qual è la dimensione della polvere? È estremamente fine? È una polvere con dimensioni diverse? È abrasiva? È igroscopica o assorbe l'umidità? Si agglomera facilmente o non si agglomera affatto? È esplosiva/combustibile? È corrosiva/tossica/instabile?

Queste sono tutte considerazioni fondamentali, tuttavia la polvere non è l'unico fattore da considerare. È importante che nella scelta di un collettore di polvere siano prese in considerazione anche le proprietà e le condizioni della corrente di gas che entra e passa attraverso il collettore.

Le caratteristiche della corrente di gas influenzano in modo significativo la scelta delle apparecchiature, talvolta in misura maggiore rispetto alle caratteristiche della polvere. La combinazione delle caratteristiche della corrente di polvere e di gas può rendere difficile la scelta delle apparecchiature. Esaminiamo solo un paio delle caratteristiche più comuni della corrente di gas e del relativo impatto sulla selezione di un collettore appropriato: temperatura, umidità e chimica.

Umidità

Elevati livelli di umidità possono avere effetti sia negativi sia positivi sulle prestazioni dei collettori di polvere. Quando i livelli di umidità sono più elevati, è necessario prendere precauzioni per prevenire la formazione di condensa non solo sul mezzo filtrante, ma anche sulle pareti laterali interne del corpo del collettore e della tramoggia per evitare un comune effetto dell'interazione dell'umidità con la polvere-il fango. Spesso è difficile, se non impossibile, rimuovere il fango da un mezzo filtrante con normali pulsazioni o scuotimenti. È ancora più difficile cercare di ottenere un qualsiasi movimento dell'aria attraverso il fango e dunque il valore di mantenimento di una temperatura interna nel collettore al di sopra dell'umidità e dei punti di rugiada acida.

Mantenere la temperatura delle pareti del collettore al di sopra del punto di rugiada dell'umidità può essere altrettanto importante, soprattutto sulle pareti interne della tramoggia. Le pareti interne della tramoggia registrano generalmente la temperatura più fredda all'interno di un collettore e non è insolito trovarvi sopra della condensa di umidità mentre la temperatura sul fluido è ben al di sopra del punto di rugiada.

Si consideri, in fase di pulizia a impulsi, l'impatto della polvere dei filtri che cade sulle pareti bagnate della tramoggia. Il risultato è che la polvere non scivola agevolmente lungo le pareti della tramoggia come previsto, ma quella appiccicosa infine ricopre l'apertura di scarico, interrompendo efficacemente l'operazione proprio come se si formasse del fango sulle stesse maniche.

L'azione preventiva per evitare che insorgano questi problemi può assumere la forma di isolamento dell'alloggiamento o degli elementi riscaldanti aggiuntivi all'esterno delle tramogge. Alcuni ambienti richiedono persino il riscaldamento dell'aria compressa utilizzata nella pulizia a impulsi per evitare che il collettore attraversi un punto di rugiada a causa dell'effetto di raffreddamento dovuto all'espansione dell'aria compressa rilasciata durante ogni impulso.

Sebbene la condensa sia una condizione di umidità estrema, i problemi possono insorgere semplicemente da livelli di umidità elevati senza che si verifichi effettivamente la condensa. Le polveri igroscopiche quali zuccheri, sali e ossidi di calcio assorbono attivamente l'umidità da una corrente di gas e possono diventare molto difficili da rimuovere dal mezzo filtrante.

Come regola generale, i collettori di polvere funzionano meglio quando l'umidità relativa di una corrente d'aria contenente polvere igroscopica è mantenuta al di sotto del 40% di umidità relativa. L'uso di mezzi idrofobi o trattati con fluorocarburi può potenziare le caratteristiche di rilascio della polvere dei mezzi che la filtrano, con conseguente perdita di pressione più stabile attraverso il mezzo filtrante e intervalli più lunghi tra le sostituzioni del filtro.

Le sfide associate agli elevati livelli di umidità sono relativamente ben note e prevedibili. Tuttavia, bassi livelli di umidità con temperature elevate e polveri, quali sali metallici, possono diventare ancora più difficili. A temperature elevate e bassi livelli di umidità, i sali metallici (così come altre polveri con caratteristiche simili) si comportano come se ogni particella di polvere avesse la stessa carica elettrica. Le particelle si respingono e l'agglomerazione di particelle piccole in particelle più grandi può diventare trascurabile. Dal momento che è necessaria l'agglomerazione di particelle di polvere affinché la polvere raccolta sui mezzi si sposti e migri verso la tramoggia, se la polvere non si agglomera mai, la dimensione delle particelle rimane la stessa e le correnti d'aria si limitano semplicemente a trasportare ancora la polvere disturbata sui mezzi perché sia nuovamente depositata. Ciò significa che la polvere non migrerebbe mai nella tramoggia. Con alcune polveri, questo effetto è abbastanza intenso da poter effettivamente essere vantaggioso introdurre umidità nella corrente d'aria, spesso nella forma di vapore, per favorire l'agglomerazione. Purtroppo, molte volte le polveri con queste caratteristiche non vengono riconosciute fino a quando il collettore non è già in funzione.

Sì! Con l'umidità, la sfida può essere troppo complicata o troppo facile!

Chimica

La chimica è quel termine ampio che comprende una moltitudine di contaminanti, i più comuni dei quali sono i gas acidi, ma include anche composti condensabili, idrocarburi, composti organici volatili (VOC) e altri. I composti di formazione degli acidi come l'ossido di zolfo (SOx) e il cloro (CL), comuni sottoprodotti della combustione, sono inclusi in questo raggruppamento. Questi composti, se combinati con l'umidità (anch'essa un sottoprodotto della combustione) hanno il potenziale di formare acidi quando le temperature nel sistema calano al di sotto dei relativi punti di rugiada acida. Ciascuno di questi avanza sfide legate ai materiali di costruzione, ai rivestimenti superficiali, all'isolamento e alla selezione dei mezzi filtranti. Le correnti di gas con miscele di molti tali contaminanti rappresentano una sfida ancora maggiore e richiedono un'analisi approfondita del processo e delle priorità prestazionali. Molti requisiti causeranno problematiche interne, quindi la scelta finale del collettore richiederà compromessi, quale l'investimento di un capitale iniziale più elevato per un rivestimento speciale che però garantirà una maggiore durata del collettore o un intervallo più lungo tra le sostituzioni del filtro a fronte di un mezzo filtrante più costoso.

Conclusioni

Ognuna delle suddette caratteristiche della corrente di gas presenta sfide comuni nella selezione e nel funzionamento delle apparecchiature di raccolta della polvere, ma le correnti di gas con una combinazione di tali fattori ne presentano di più grandi. La risposta per un processo potrebbe non essere la risposta migliore per quella che sembrerebbe essere una corrente di gas simile. Ad esempio, i mezzi di solfuro di polifenilene (Ryton) possono essere una scelta eccellente per una corrente di gas caldo, carico di SOx da una caldaia a carbone. Tuttavia, potrebbe non essere una buona scelta per il gas caldo carico di SOx da un forno a carbone quando questo induce quantità significative di aria in eccesso e, di conseguenza, produce un contenuto di ossigeno più elevato rispetto alla caldaia a carbone. In questo ambiente caldo e umido di gas di combustione, i mezzi di Ryton possono essere soggetti a una perdita di forza fisica dovuta all'ossidazione poiché i livelli di ossigeno superano l'8%. I gas di scarico della caldaia sono raramente al di sopra di quel livello, ma l'aria in eccesso dalla fornace può portare la presenza di ossigeno ben al di sopra di quel livello. Pertanto, un mezzo di poliimmide (P84) può essere una scelta migliore nonostante abbia una resistenza inferiore agli acidi.

Il punto è: per scegliere correttamente le apparecchiature per le correnti di gas difficili, è necessario conoscere tutte le caratteristiche di quella specifica corrente di gas. Quindi, quando un venditore/ingegnere di collettori di polvere manifesta perplessità sul tuo processo, fidati delle sue intenzioni. Il suo obiettivo principale è evitarti sorprese causate da negligenze nella fase di pianificazione durante la messa in servizio e il funzionamento della raccolta delle polveri. A nessuno piacciono questi tipi di sorprese e il servizio sarà migliore se si riesce a prevenire le sfide.​