Combustore
Ossidazione termica di COV, solventi e odori
Nel campo della depurazione dell’aria, la combustione è un processo chimico ossidativo in grado di trasformare i composti organici volatili (VOC) inquinanti, presenti nell’effluente aeriforme, in prodotti a scarsa rilevanza o scarso impatto ambientale: tipicamente, acqua ed anidride carbonica (CO2). È però importante sottolineare il fatto che non sempre il processo di combustione è in grado di trasformare completamente i VOC in acqua e anidride carbonica: in funzione delle condizioni operative si può anche avere la produzione di sottoprodotti definiti come inquinanti da combustione, i quali possono influenzare in maniera notevole la bontà del processo di depurazione. Due dei più importanti inquinanti da combustione sono il monossido di carbonio (CO) e gli ossidi di azoto (NOx). La formazione di queste sostanze dipende molto dalle condizioni operative in cui si svolge il processo di combustione. Il parametro che ne regola la formazione è la temperatura: se la temperatura di esercizio è troppo bassa, la combustione può risultare incompleta e si ha presenza di CO nei fumi; se le temperature operative sono troppo elevate, si ha la formazione di ossidi di azoto.
Il processo di combustione è molto semplice e prevede sostanzialmente i seguenti passaggi: l’effluente aeriforme inquinato, dopo essere stato preventivamente riscaldato, viene inviato all’interno della camera di combustione nella quale raggiunge la temperatura di combustione. Tale temperatura viene raggiunta sia attraverso l’energia termica rilasciata dalla reazione di combustione stessa, sia tramite l’apporto di un combustibile ausiliario.
Una volta ossidati i VOC in esso presenti, l’effluente aeriforme può essere scaricato tal quale in atmosfera, oppure può necessitare di un ulteriore trattamento qualora contenesse inquinanti da combustione in quantità non ammesse dalla legislazione vigente.
In entrambi i casi l’effluente aeriforme, poiché in uscita dalla camera di combustione possiede ancora un’elevata energia termica, viene generalmente raffreddato: il calore asportato viene riutilizzato innanzitutto per riscaldare l’effluente aeriforme in ingresso al combustore ed inoltre (se l’operazione si rivela conveniente) per eventuali altre applicazioni (riscaldamento di ambienti, produzione di acqua calda o di vapore a bassa pressione o altro).
Il combustore termico recuperativo (ICR) è essenzialmente costituito da:
- Una camera di combustione all’ingresso della quale è posizionato un bruciatore che innesca e coadiuva il processo di ossidazione dei VOC
- Uno scambiatore di calore primario (preriscaldatore), il cui scopo è quello di recuperare parzialmente il calore prodotto dalla combustione e riutilizzarlo per il riscaldamento dell’effluente aeriforme.
- Un camino per lo scarico in atmosfera dell’effluente aeriforme trattato
- Uno o più eventuali scambiatori di calore (recuperatori di calore) per il recupero del calore in eccesso presente nei fumi.
Questa tecnologia di abbattimento, nonostante solitamente porti ad un consumo superiore di metano rispetto ad altre tecnologie (soprattutto con lavorazioni a regime costante su 3 turni), risulta essere la più idonea se l’attività servita dall’impianto è fortemente discontinua e il flusso è a concentrazione molto variabile con picchi elevati. Un combustore recuperativo ha l’enorme vantaggio di entrare in temperatura molto velocemente e di ammettere concentrazioni più alte rispetto ad altre tecnologie (come ad esempio il combustore rigenerativo).
Per limitare l’uso del combustibile ausiliario il ventilatore principale può essere dotato di inverter per limitare in automatico la portata aspirata in base all’andamento del processo produttivo, finanche essere spento durante le fermate, così da ottimizzare il consumo.
Come detto, il combustore è dotato di una serie di batterie a scambio termico per il recupero parziale del calore dei fumi in uscita dal combustore, limitando così l’apporto di combustibile esterno (metano).
Allo scopo viene installato un sistema di recupero del calore costituito da tre scambiatori di calore in serie:
- Recuperatore aria/aria nel quale l’aria proveniente dal collettore che raccoglie gli inquinanti riceve parte del contenuto di calorie ceduto dai fumi in uscita dal combustore alla temperatura della camera di combustione, venendo preriscaldata fino a circa 400-450°C.
- Batteria a tubo alettato per il riscaldamento dell’acqua che può essere utilizzata per usi tecnologici o sanitari. La batteria serve anche a raffreddare i fumi in espulsione ad una temperatura inferiore a 200°C.
- Batteria a tubo alettato per la dissipazione del calore non utilizzato. Lo scopo è raffreddare l’acqua qualora dovesse entrare troppo calda nella seconda batteria
Il bruciatore installato nel combustore è del tipo modulante ed è dotato di idonea rampa gas e di sonde per la modulazione. I fumi di combustione in uscita dalla seconda batteria vengono emessi in atmosfera tramite un camino coibentato.
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