Sistemi Filtranti

Le camere di calma costituiscono la forma più elementare di filtrazione. Esse sfruttano essenzialmente la forza di gravità e l'inerzia che agiscono sulle polveri trascinate da un flusso gassoso.
Infatti le polveri tendono, a cadere per gravità e a procedere rettilinearmente di fronte ad una brusca variazione di direzione.
Sono costituite da vani ampi, in linea con la direzione di entrata dei fumi e quella di uscita per sfruttare l'impatto inerziale. La velocità dei fumi viene mantenuta bassa per facilitare la decantazione delle polveri e limitare il più possibile il ri-trascinamento. La sezione di passaggio deve essere più grande rispetto alla sezione di entrata.
La loro efficienza dipende dalla loro sezione e dalla granulometria delle polveri che devono avere dimensioni grossolane (nell'ordine di qualche decimillilitro) per essere trattenute per decantazione.
Le camere di calma sono utilizzate come pre-filtri, per diminuire la concentrazione delle polveri, prima di entrare nell'abbattitore finale.

Il ciclone, trasformando il moto rettilineo del fluido in ingresso in un moto vorticoso all'interno di un cilindro ad asse verticale, permette alle particelle di solido di portarsi intorno le pareti interne del cilindro, con flusso elicoidale rivolto verso il basso per azione della forza centrifuga della gravità.
Esso è costituito da un involucro cilindrico (corpo) e da un tronco di cono inferiore con la circonferenza a scalare verso il basso, in modo da accellerare le polveri che scendono dall'involucro verso un presa di ingresso tangenziale alla parte superiore dell'involucro, tramite un sistema di raccolta delle polveri posto allo sbocco del cono inferiore del tronco e dall'uscita del flusso areoforme depolverato.
L'efficienda del ciclone dipende dalla caratteristica delle polveri da abbattere e dalla sua progettazione.
Il multiciclone E' costituito normalmente da due file di cicloni in parallelo.

I Filtri a Tessuto per basse temperature si basano sul principio per cui un fluido convettore di polveri attraversa un tessuto e deposita le polveri con gralunometria maggiore delle maglie del tessuto stesso.
L'ulteriore effetto di filtrazione si ottiene anche dal film di polvere stratificato sul tessuto che offre un efficienza superiore a quello del tessuto pulito.
Con un tessuto a maglie di qualche decina di micron è possibile filtrare anche polveri di granulometria inferiore di 5 micron, con efficienza di circa il 99,8%.
I filtri a tessuto possono essere variamente strutturati, ma il tipo più comune è il "filtro a maniche".
I tessuti usati normalmente sono fibre sitetiche poliestere od anche fibre naturali. La temperatura di esercizio massima ammessa per le fibre sintetiche è di circa 140°C, ma per tessuti particolari o feltri sintetici, come i tetrafloruro di etilene (teflon), è possibile arrivare alla temperatura di esercizio di circa 280°C. Nei fumi non deve esserci comunque il trascinamento di scintille o corpi roventi che possano innescare l'ignizione a contatto con il tessuto e quindi provocare l'incendio del filtro.
E' necessario installare a monte del depuratore uno scambiatore termico per raffreddare i fumi.
I Filtri a tessuto per alte temperature possono essere impiegate per temperature oltre i 300°C (fino a 700°C - 800°C) o nei casi di corpuscoli roventi trascinati.
Nel caso di temperature oltre gli 800°C si impiegano maniche tessute con fili di lega di acciaio anzichè di fibre sintetiche o naturali.
I Filtri a maniche sono filtri "depolveratori" e quindi possono filtrare polveri e non abbattere gas.

Gli Scrubber sono utilizzati per l'eliminazione dei particolati, degli inquinanti gassosi e degli S.O.V.
I particolati vengono rimossi negli scrubber attraverso la loro cattura in goccioline liquide oppurtunamente generate per mezzo di sistemi di atomizzazione dell'acqua.
Nel caso di inquinanti gassosi, l'eliminazione avviene per mezzo di processi di dissoluzione o di assorbimento del gas nel liquido. La corrente in uscita dallo scrubber, prima di essere inviata al camino, viene separata dalla componente liquida per mezzo di sistemi a separagocce (mist eliminator).
I principali paramentri che influenzano il processo di cattura sono: granulomentria del particolato, dimensioni delle gocce e velocità relativa tra i particolati e le gocce.
L'efficienza di cattura da parte della nube di gocce aumenta al diminuire della dimensione delle gocce ed a crescere della loro densità. Una velocità relativa più grande tra la nube gassosa e le gocce di liquido favorisce una migliore cattura.
La cattura degli inquinanti gassosi avviene attraverso un meccanismo di dissoluzione del liquido. E' necessario che il gas da eliminare sia solubile nel liquido. E' possibile aggiungere degli additivi al liquido per incrementare la solubilità.
Gli scrubber hanno caratteristiche costruttive semplici essendo costituite da recipienti cilindrici nei quali il liquido (acqua) è spruzzato per mezzi di ugelli (atomizzazione). La corrente gassosa entra dal basso ed incontra gli spruzzi di liquidio che vengono iniettati dall'alto verso il basso su più livelli (rampe). Questa configurazione è detta "a controcorrente", dove si realizza una favorevole condizione per cui il liquido più pulito si trova ad interagire con il gas già parzialmente ripulito incrementando così l'efficienza dell'azione di pulitura. L'uso di molti ugelli distribuiti nella torre ha lo scopo di formare in tutto il recipiente una concentrazione elevata di piccole gocce al fine di massimizzare gli scambi tra le due fasi.
Gli scrubber sono sistemi di pulizia a bassa richiesta di energia.

I granuli di carbone normalmente usati hanno diametri variabili da pochi decimi di millimentro a cinque millimentri.
Rispetto al carbone normale, il carbone attivo ha maggiore porosità, in tal modo aumenta la superficie disponibile per adsorbimento del vapore o del liquido inquinante. Un granulo di carbone attivo osservato al microscopio assomiglia ad una spugna, con i tubercoli che affiorano alla superficie sprofondando nel nucleo del granulo e diramandosi in numerose derivazioni. In sezione questi tubercoli, con tutte le loro derivazioni, assomigliano a radici di alberi.
Sono proprio questi tubercoli a rendere disponibile una levatissima superficie di contatto per la sostanza da adsorbire.
Esistono carboni attivi con superfici di porosità superiori a 1000 m²/cm³.
Il vapore, passando attraverso uno spessore di carboni attivi con tempi di contatto sufficienti, viene liberato per adsorbimento sui carboni della sostanza che ha affinità per l'assorbente.
I carboni sono contenuti normalmente in colonne di acciaio inossidabile attraverso il cui fluido viene fatto passare. Le colonne devono prevedere ampi comodi boccaporti per le ispezioni e per il cambio dei carboni. I carboni possono essere a perdere o rigenerabili.
I carboni a perdere vengono cambiati ad intervalli più o meno lunghi a seconda della concentrazione e del tipo di adsorbato. La soluzione valida per basse concentrazioni di inquinanti.
Nei filtri a carbone si hanno perdite di carico nell'ordine di 200mm - 400mm di H₂O.

I filtri a candele derivano dai filtri a maniche e sono adatti per vapori e sali a bassa concentrazione e sostanze affini.
La costruzione è simile a quella dei filtri a maniche solo che al posto delle maniche vi sono le candele filtranti.
Le candele sono costituite da un recipiente cilindrico forato avente nella parte esteriore il setto filtrante fissato da una rete metallica che forma, rispetto al cilindro forato, un cilindro coassiale.
Il setto filtrante è costituito da materiale poroso tipo porcellana, farina fossile compressa e calcinata, carboni attivi, filbra ceramica etc.
Il filtro a candele si impiega solo se il materiale filtrato riesce a percolare spontaneamente ed è in basse concentrazioni, in tal modo si evitano gli intasamenti che costituiscono il punto debole di questo depuratore.
L'efficienza è molto alta e arriva al 99,6% con una perdita di carico di 300/400 mm di H₂O. Il carico specifico non deve superare 2m² * min * 1/m².

I Filtri Elettrostatici o precipitatori elettrostatici hanno un efficienza di depurazione molto alta anche per particelle sub-microniche e perdite di carico basse inferiori ai 100mm H₂O.
Sono adatti per polveri o vapori purchè la loro resistività non superi il valore di 2 * 10¹⁰ * Omega * cm e non sia inferiore di 10⁵ * Ω * cm.
Pertanto i precipitatori elettrostatici sono sconsigliabili per le polveri ad elevata resistività (porcellana, silice, allumina, dolomite) e per polveri altamente conduttive. La resistività è anche funzione della temperatura, spesso perciò si portano le temperature a livelli tali da ottenere i livelli di resistività più appropiati.
Nei pricipitatori con portate superiori ai 500m³/h si tende a dividere in sezioni il campo elettrico, ossia a sezionare il filtro. La sezionatura consiste nel dividere il filtro in tanti filtri elettrostatici indipendenti, ciascuno con proprio alimentatore. Ogni sezione si definisce "campo elettrostatico" oppure semplicemente "campo".
Questa struttura contente un esercizio più affidabile in quanto se un campo va in corto circuito o comunque in manutenzione, rimangono gli altri campi in azione.
Le temperature ottimali di esercizio non devono superare i 270°C.

Nella depurazione i combustori hanno la funzione di ossidare le sostanze carboniose, organiche inquinanti, tasformandoli in anitride carbonica, vapore acqueo, azoto.
Il pregio dei combustori è la loro affidabilità, determinata dalla semplicità del concetto. Il loro difetto è l'elevato costo di acquisto e di esercizio derivante dal consumo di combustibile.
Il costo di esercizio può essere limitato dal recupero di calore mediante caldaie dove il calore dei gas di scarico del combustore viene sfruttato per produrre acqua calda o vapore, o per riscaldare olio diatermico.
I combustori catalitici consistono nello scaldare i fumi a temperature molto più basse rispetto ai combustori a gas e nel farli attraversare nei catalizzatori che innescano, a temperature tra i 250°C ai 400°C, reazioni di ossidazione, per le quali, in assenza di catalizzatore sarebbero necessarie temperature tra gli 800°C e i 1200°C.
L'uso del catalizzatore è una tecnica usata per ridurre in modo notevole una temperatura di combustione. Ne consegue che per il trattamento dello stesso flusso gassoso la comubustione con catalizzatore monolitico al platino su supporto ceramico a nido d'ape richiede soltanto circa la metà del combustibile necessario per la combustione a fiamma diretta.
Il calore dei gas di scarico del catalizzatore può essere recuperato, attraverso uno scambiatore aria aria per pre-riscaldare il gas inquinato in entrata nel catalizzatore stesso, riducendo ulteriormente in tal modo l'uso di combustibile ausiliario.