Filtrazione e separazione

Precipitatore elettrostatico (a secco e a umido)

Attualmente i precipitatori elettrostatici sono diffusi in un'ampia gamma di settori industriali. Sono utilizzati principalmente nella depurazione dei fumi di processi come la fusione o la produzione di cemento, raggiungendo gradi di separazione fino al 99,9%.

Il precipitatore elettrostatico (ESP) di GEA utilizza la forza elettrostatica per rimuovere il particolato da un flusso di fumi. 

Il principio fisico applicato nell'ESP non prevede limiti alla finezza delle particelle da raccogliere, rendendo possibile il raggiungimento di qualsiasi efficienza di raccolta desiderata.

Le particelle di polvere sospese nel gas vengono caricate elettricamente e sotto l'influsso di un forte campo elettrico migrano verso gli elettrodi di raccolta dove si depositano. 

Gli elettrodi di raccolta sono collegati a massa tramite l'alloggiamento del precipitatore. 

Gli elettrodi di scarico (di solito strisce spinate o fili rotondi) sono sospesi a isolatori e hanno polarità negativa. Conducono una tensione c.c. da 20 kV a oltre 100 kV, a seconda dell'esecuzione e dell'applicazione del precipitatore. Nelle immediate vicinanze degli elettrodi di scarico vengono prodotte scariche a corona a causa della forte intensità del campo e vengono liberati elettroni. 

Gli ioni di gas negativi prodotti caricano le particelle di polvere che sotto l'influsso del campo elettrico migrano verso gli elettrodi di raccolta, dove rilasciano parte della loro carica e vengono catturati.

I precipitatori elettrostatici possono essere a piastre parallele, a segmenti, a nido d'ape o tubolari. Tutti i modelli sono adatti sia per i gas secchi che per quelli umidi e carichi di nebbia.

GEA vanta una lunga esperienza nella costruzione di precipitatori elettrostatici, con oltre 12.000 unità fornite ad aziende di tutto il mondo.

ESP a secco

Precipitatore elettrostatico a secco

Il precipitatore elettrostatico (ESP) a secco di GEA è un'alternativa altamente efficace ai filtri a sacco che consente un risparmio energetico e di costi. Rispetto a un filtro a sacco convenzionale, un ESP necessita di uno spazio verticale da 2 a 3 volte inferiore per pulire un volume simile di gas.

Un fattore essenziale per ottenere la massima efficienza di raccolta è una distribuzione uniforme dei gas lungo l'intera sezione del precipitatore, assicurata dal design ottimizzato del relativo passaggio in entrata nonché dall'installazione di piastre di deviazione e distribuzione del gas appositamente progettate.

A seconda del flusso di gas e della riduzione del contenuto di polvere richiesti, il sistema viene personalizzato per soddisfare le esigenze del cliente con una serie di opzioni disponibili. Grazie ai materiali impiegati, l'ESP è in grado di resistere a temperature fino a 450 °C. L'elevato livello di temperatura consente un facile recupero del calore a valle dell'ESP.

Principio di funzionamento

Gli alloggiamenti con telaio sono una soluzione comprovata, economica e affidabile per i precipitatori orizzontali.

In questo tipo di precipitatore elettrostatico, gli elettrodi di raccolta sono piastre verticali parallele. Queste formano dei passaggi al centro dei quali gli elettrodi sono sospesi ad isolatori. Grazie alla forma delle piastre si creano zone quiescenti che impediscono alla polvere raccolta di venire rimescolata ed essere reinglobata nel flusso di gas.

Gli elettrodi di scarica e raccolta sono supportati da travi scatolate sul tetto. I carichi sono trasmessi tramite montanti dalle estremità delle travi sul tetto alla struttura di supporto del precipitatore. Le pareti laterali e la copertura del tetto sono progettati per resistere alla pressione interna del precipitatore e alle forze del vento.

I precipitatori sono dotati di telai rigidi costituiti da tubi saldati in cui sono fissati saldamente gli elettrodi di scarica. Questo design elimina le oscillazioni degli elettrodi causate dal campo elettrico e dal flusso di gas. Un saldo fissaggio degli elettrodi al telaio, ad esempio mediante bullonatura e saldatura, impedisce l'erosione delle scintille nei punti di fissaggio.

I telai di scarico di ciascun campo di precipitazione sono sospesi a quattro isolatori di supporto montati sulla struttura del tetto dell'involucro del precipitatore.

Ogni isolatore è dotato di riscaldamento elettrico per garantire che la sua temperatura non sia inferiore al punto di rugiada quando l'impianto viene avviato a freddo. Se necessario, si utilizza un piccolo flusso d'aria di lavaggio per mantenere pulito l'interno dell'isolatore.

Vantaggi principali
  • Alto grado di separazione, anche con polveri sottili
  • Distribuzione uniforme del flusso grazie a piastre di distribuzione del gas appositamente progettate e testate con la modellazione CFD
  • Pulizia degli elettrodi con un robusto e affidabile sistema a martello battente, migliore della pulizia magnetica/dall'alto
  • Affidabile esecuzione dell'isolatore per un funzionamento a lungo termine
  • Alimentazione di alta tensione con blocchi T/R e controllori
  • Vasta esperienza nella progettazione di ESP
  • Bassi costi di esercizio grazie a perdite di pressione e a esigenze di manutenzione ridotte
  • Lunga durata di servizio ed alta disponibilità
  • Possibilità di efficace retrofit nei sistemi esistenti 
  • Esecuzione modulare con elevato grado di preassemblaggio
  • Facile accesso per manutenzione e assistenza 

ESP a umido

Precipitatore elettrostatico a umido

I precipitatori elettrostatici a umido (WESP) sono utilizzati in molti processi in cui la separazione a secco non è possibile a causa delle caratteristiche della polvere o del gas. Sono ideali per separare le gocce d'acqua contenenti polvere, gli aerosol e il catrame più fini e i gas di scarico contenenti olio. 

I WESP non hanno rivali in termini di sicurezza operativa, durata ed efficienza di separazione e sono utilizzati per trattare flussi di gas con particolato, aerosol o fumi di dimensioni inferiori al micron. Fra questi rientrano metalli pesanti come piombo, arsenico o cadmio, aerosol acidi condensati come triossido di zolfo (SO3) o composti organici volatili condensati (VOC). L'uso di forze elettrostatiche minimizza i costi energetici rispetto ad altre tecnologie che richiedono grandi quantità di energia per superare la resistenza dell'aria.

Il WESP di GEA presenta una robusta struttura proprietaria con un meccanismo di allineamento unico che trattiene gli elettrodi fermamente in posizione. Ciò riduce i tempi di installazione e manutenzione e migliora le prestazioni. L'intensità del campo viene mantenuta sempre elevata con minima formazione di scintille, determinando la massima efficienza possibile. Maggiore è l'intensità del campo elettrostatico, maggiore sarà la velocità di migrazione delle particelle (velocità verso il tubo di raccolta). Un aumento della velocità di migrazione determina una maggior efficienza di raccolta delle particelle con un'area di raccolta specifica (SCA) inferiore rispetto ai precipitatori convenzionali. Una SCA inferiore comporta un impianto di dimensioni più ridotte e più economico.

ESP a umido

Il principio e la struttura del precipitatore a umido sono essenzialmente identici a quello a secco, con una differenza nei sistemi di scuotimento.

Poiché il loro utilizzo è limitato alla pulizia di gas umidi e saturi, non sono necessari sistemi di scuotimento meccanici per la pulizia dei sistemi di scarico e di raccolta. L'effetto del campo elettrico fa sì che sugli elettrodi di raccolta si formi una pellicola di liquido che viene continuamente drenata. In questo modo, le particelle di polvere presenti vengono trasportate in sospensione. I precipitatori vengono puliti a intervalli prestabiliti da ugelli a spruzzo.

ESP a umido tubolari

I precipitatori tubolari sono costituiti da tubi verticali paralleli a sezione circolare o esagonale con gli elettrodi di scarica sospesi a isolatori al centro. I tubi sono collegati a terra e costituiscono gli elettrodi di raccolta.

Gli elettrodi di scarica possono essere costituiti da un normale filo rotondo teso da pesi. Altre esecuzioni sono rappresentate da elettrodi a stella e spinati, realizzati in piombo con un'anima di supporto in acciaio. Sono sospesi a un telaio di guida superiore e ancorati al centro del tubo. Il telaio di guida inferiore assicura che siano correttamente distanziati nelle sezioni centrali del tubo in basso. In genere, il flusso di gas è in direzione verticale.

Principio di funzionamento

Il precipitatore elettrostatico a umido di GEA (WESP) utilizza la forza elettrostatica per rimuovere il particolato. 

Il gas viene distribuito uniformemente all'interno del precipitatore elettrostatico mediante tubi e piastre perforate. Le strisce di elettrodi di raccolta sono sospese liberamente dalla parte superiore del supporto della piastra. Ciascuna fila di strisce è fissata saldamente nella parte inferiore a una serie di barre. Gli elettrodi e le barre sono liberi di dilatarsi verso il basso sotto l'effetto del calore.

Il sistema di scarico deve essere periodicamente pulito dalle polveri che vi aderiscono. L'operazione viene eseguita da martelli che colpiscono incudini fissate saldamente ai telai di scarico. I martelli sono azionati da un dispositivo di rilascio a camme situato all'esterno del flusso di gas.

Ogni campo elettrico è dotato di un dispositivo di scuotimento Rotohit® con martelli per le singole file di elettrodi di raccolta. Questi martelli sono montati sui relativi alberi in modo sfalsato, colpendo così in successione le incudini delle barre delle piastre. In questo modo le rispettive file di elettrodi di raccolta vengono fatte vibrare e pulite consecutivamente e periodicamente.

Vantaggi / caratteristiche principali
  • Elevato grado di separazione di particelle — oltre il 99,9%.
  • Perdita di pressione minima
  • Basso consumo energetico
  • Disponibilità e affidabilità eccellenti
  • Rapida installazione
  • Minima manutenzione durante il funzionamento

I precipitatori elettrostatici a umido di GEA possono anche essere progettati con una sezione di scrubber a letto impaccato integrata per la rimozione di gas acidi. Ciò rende l'unità un sistema versatile con prestazioni comprovate, conforme ai più severi limiti sulle emissioni attualmente in vigore nel settore e di minimo ingombro.

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