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Con la crescita dello sviluppo industriale, si è fatta sempre più pressante la necessità di un controllo mirato e dettagliato delle componenti inquinanti, comprese quelle immesse nell’atmosfera.

In questo contesto, assumono un ruolo fondamentale gli impianti trattamento fumi industriali, che hanno lo scopo di depurare in maniera quanto più efficace possibile, tutte le impurità che vengono generate e che passano attraverso il processo di produzione industriale o di gestione dei rifiuti.

Le sostanze pericolose in sospensione che fuoriescono dai cicli di lavorazione sono diverse, per questo l’obiettivo della progettazione di impianti trattamento fumi industriali di SMEA Engineering è quello del massimo rispetto dei limiti imposti dalla normativa, perseguendo anzi un ulteriore abbattimento delle emissioni scendendo ben al di sotto delle imposizioni di legge sfruttando il know how accumulato per decenni e le ultime e più sofisticate tecnologie disponibili.

La depurazione dei fumi industriali è quindi un dovere nei confronti della natura e di tutta la collettività, da concretizzare nella maniera più efficiente ed efficace in modo da garantire una vita serena e il più possibile sana a tutti gli esseri viventi.

 

IMPIANTI TRATTAMENTO FUMI E DEPURAZIONE (torna su)

Per illustrare il processo che avviene negli impianti trattamento fumi ci avvaliamo, focalizzandoci su questo aspetto, di un esempio concreto di progettazione realmente realizzato per conto di uno dei nostri clienti, ponendosi i seguenti obiettivi:

• Elevare l’efficienza dei cicli di produzione interni ottimizzando l’uso dei sottoprodotti ottenuti dai processi di distillazione;
• Assicurare una più alta tutela dell’ambiente, con particolare riguardo alle emissioni di gas ad effetto serra;
• Attuare maggiormente i principi dello sviluppo sostenibile;
• Ridurre la dipendenza aziendale dall’approvvigionamento energetico esterno;
• Orientare le prestazioni aziendali ad uno più efficace sfruttamento del potenziale posseduto dalle agroenergie.

La gamma delle emissioni gassose inquinanti prodotti dal processo di combustione può essere suddivisa in due categorie:

1. Macroinquinanti, presenti in concentrazioni rilevanti. Essi dipendono dalla tipologia del combustibile e dai parametri che regolano la buona combustione, ovvero temperatura, tempi di residenza dei fumi in camera di combustione, capacità volumetriche, ecc., e sono tradizionalmente definiti in:

• Ossidi di azoto (NOx);
• Monossido di carbonio (CO);
• Ossidi di zolfo (SOx);
• Eventuali gas acidi (HCl, HF);
• Materiale particolato (PM10).

Per il trattamento, la riduzione ed il controllo di tali elementi, oltre a mantenere le condizioni ideali di combustione (come richiesto da normativa) si procede ad ulteriore abbattimento sia in camera di combustione (tramite DeNOx con iniezione di urea, SNCR), che a valle della camera (attraverso abbattimento degli eventuali gas acidi e del particolato).

2. Microinquinanti, che vengono trattati se in concentrazioni minime o rilevanti, ma a volte sono assenti (come nei fumi da biomassa). Possono esser suddivisi in :

• Microinquinanti inorganici: prevalentemente costituiti da metalli come piombo, cadmio, mercurio e arsenico;
• Microinquinanti organici: come le diossine (PCDD, PCDF), gli idrocarburi policiclici aromatici e i composti organoclorurati.

Per la tipologia di combustibili usati nelle centrali termoelettriche con prevalenza biomasse, le diossine sono presenti in condizioni minime (sono presenti infatti in tracce inferiori a quelle di sensibilità degli strumenti di rilevamento) o irrilevanti. Ciò è assicurato dai requisiti imposti dalla normativa vigente sulla buona combustione, dal fatto di evitare le condizioni della sintesi del processo e dalle basse concentrazioni di cloro e metalli nel combustibile.

Le tecnologie adottate negli impianti trattamento fumi devono intervenire efficacemente ed in particolare esse si realizzano mediante:

• Utilizzo di additivi adsorbenti;
• Captazione del particolato fine (filtri a maniche ed elettrofiltro);
• Sviluppo degli effetti di condensazione, favorendo il passaggio dell’inquinante dalla fase di vapore alla fase liquida, o sulla superficie delle polveri, abbassando la temperatura, o aggiungendo opportuni additivi.

ABBATTIMENTO DELL’OSSIDO DI AZOTO (NOx) NEGLI IMPIANTI TRATTAMENTO FUMI (torna su)

La formazione degli ossidi d’azoto, ovvero ossido nitrico (NO) ed il biossido di azoto (NO2), complessivamente indicati con il simbolo NOx, quando avviene è dovuta alla reazione in camera di combustione dell’azoto e dell’ossigeno contenuti nell’aria comburente, ed in misura maggiore alla reazione dell’azoto organico dei rifiuti con l’ossigeno.

L’abbattimento degli NOx avviene mediante riduzione con sistema SNCR (cioè riduzione non catalitica) degli ossidi di azoto in azoto molecolare (N2), da effettuarsi per mezzo di iniezione di una soluzione acquosa di urea nel flusso gassoso dei fumi di combustione.

La temperatura dei gas di combustione deve essere compresa tra 500 e 1000 °C. Al di sotto si ha un rallentamento della velocità di reazione, con conseguente diminuzione della riduzione degli NOx; mentre al di sopra l’urea tenderebbe a reagire più con l’ossigeno che con gli ossidi di azoto, formando più NOx.

Altro fattore determinante per l’abbattimento è legato alla distribuzione dell’urea in camera.
In ogni caso, con il sistema SNCR in camera di combustione si riescono ad ottenere concentrazioni di NOx in uscita inferiori ai 200 μg/Nm3 richiesti dalla normativa.

Il processo negli impianti trattamento fumi comprende il sistema di stoccaggio, distribuzione ed iniezione della soluzione. Il serbatoio di stoccaggio è tipicamente un serbatoio verticale fornito con tutti gli accessori quali indicatori di livello, termocoppia, passo d’uomo, scala d’accesso ecc, e tutte le connessioni e valvole di intercetto.

La soluzione viene trasferita, tramite il modulo di circolazione, dal serbatoio di stoccaggio al modulo di dosaggio, allo scopo di alimentare la soluzione stessa a ciascun iniettore. Le lance d’iniezione sono principalmente costituite da una zona di atomizzazione dove l’aria e la soluzione diluita entrano in contatto, e da una zona di distribuzione. La soluzione diluita viene atomizzata con un passaggio attraverso un orifizio con la continua aggiunta di aria di atomizzazione.

DEPURAZIONE FUMI INDUSTRIALI: LA TORRE DI RAFFREDDAMENTO DI QUENCHING (torna su)

L’effluente gassoso che esce dalla sezione convettiva della caldaia deve essere trattato per l’abbattimento degli inquinanti (macro e micro) che esso trasporta. Il primo trattamento fumi consiste nel passaggio attraverso una torre di raffreddamento, allo scopo di rendere la loro temperatura idonea ai trattamenti fumi che verranno eseguiti a valle della torre stessa.

I fumi entrano nella torre di raffreddamento ad una temperatura che si aggira fra i 180 e i 200 °C ed escono ad una temperatura di circa 160 °C. Il raffreddamento avviene tramite iniezione di acqua di processo la quale viene nebulizzata attraverso il contatto con aria compressa, in una zona di atomizzazione.

Nonostante lo scopo principale sia quello di raffreddare il flusso gassoso, con il processo descritto si ottiene, contemporaneamente, anche la rimozione di una piccola parte di particolato (il cui abbattimento principale sarà comunque compito degli stadi seguenti costituiti dal filtro a maniche ed elettrofiltro ad umido) in quanto le particelle solide che urtano le pareti della torre perdono energia e si raccolgono sul fondo della torre stessa, assieme ad una piccola quota di microinquinanti presenti allo stato di vapore che condensano (in seguito all’abbassamento della temperatura) e possono così venire raccolte anch’esse sul fondo della torre.

Si effettua inoltre la predisposizione per l’impianto di trattamento a carboni attivi.
La temperatura è attorno ai 160 °C, livello che consente agli impianti di trattamento fumi di abbattere in modo efficace e mantenere relativamente contenuti i consumi di reagenti, ed evitare di avere condense potenzialmente dannose.

In questa sezione, si ottiene un efficace abbattimento degli eventuali macroinquinanti acidi presenti nei fumi (SOx, HCl, HF).

La calce è stoccata in un silo, mentre in un altro il carbone attivo. Una volta ottenuta la miscela adsorbente additiva, a valle dei silos di stoccaggio, essa viene iniettata in un apposito reattore, il quale è capace di ottimizzare il contatto con il gas da depurare.

IMPIANTI TRATTAMENTO FUMI: FILTRO A MANICHE (torna su)

I microinquinanti gassosi allo stato di vapore, come pure i macroinquinanti che sono stati adsorbiti o condensati, grazie ai processi che avvengono negli impianti trattamento fumi descritti precedentemente, vengono ora abbattuti grazie al loro passaggio attraverso un filtro a maniche a celle escludibili per garantire l’esercizio continuo durante la pulizia delle maniche.

Ogni cella è costituita da un insieme di moduli cilindrici, ciascuno con parete laterale rivestita di un tessuto filtrante, attraverso il quale avviene il passaggio della corrente di aeriformi che si vuole trattare.

Nel passaggio attraverso il tessuto filtrante, la corrente gassosa si libera del materiale solido in sospensione, il quale viene trattenuto sulla superficie grazie all’azione contemporanea di un meccanismo di ritenzione vera e propria (in quanto le particelle solide vengono trattenute nella trama della tessitura) e di meccanismi di natura inerziale ed elettrostatica per le quali le particelle, pur se di dimensioni inferiori a quella della maglia del tessuto, impattano sulla struttura del tessuto stesso a causa della loro inerzia ed attrazione elettrostatica, rimanendone trattenute.

Mano a mano che il filtro si occlude, aumenta la sua efficienza filtrante (in quanto si riducono le dimensioni dei pori), ma ciò comporta anche un aumento delle perdite di carico, per cui, ad intervalli regolari, è necessario pulirlo.

L’efficienza del filtro sarà controllata in continuo nei vari compartimenti, mediante pressostati differenziali di minima e di massima pressione. La pulizia delle celle avviene tramite iniezione di aria compressa, ed il particolato trattenuto viene raccolto, per gravità, sul fondo conico e da qui inviato allo smaltimento.

L’efficienza dei filtri a maniche è legata evidentemente alla scelta del tessuto, da cui dipende la dimensione dei pori. In ogni caso le efficienze di rimozione del particolato sono molto elevate, di norma complessivamente superiori al 99%.

IMPIANTI TRATTAMENTO FUMI CON ELETTROFILTRO AD UMIDO (torna su)

Occorre notare che la progettazione e l’installazione dell’elettrofiltro ad umido come ultimo stadio dell’impianto di depurazione fumi industriali è ridondante: tale scelta viene di solito fatta al fine di operare con criteri di assoluta sicurezza nei confronti della qualità delle emissioni in atmosfera.

La corrente di fumi uscente dal filtro a maniche (e quindi già depurata dai precedenti stadi del sistema) viene infatti ulteriormente trattata dall’elettrofiltro ad umido che provvede all’ulteriore abbattimento degli acidi, delle polveri sottili ed altri microinquinanti nell’ipotesi di una loro presenza residua.

DEPURAZIONE FUMI INDUSTRIALI: IL CAMINO (torna su)

Il fumo risultante dalla fase di depurazione degli impianti trattamento fumi verrà quindi sospinto per mezzo di due ventilatori per il tiraggio verso la canna fumaria esterna, sulla cui sommità verrà applicato un sistema di analisi continua delle emissioni dimensionato per misurare le concentrazioni richieste rimanendo nei limiti imposti dalla normativa