ITAN20120152A1

ITAN20120152A1 - Filtro elettrostatico perfezionato.

Info

Publication number: ITAN20120152A1
Application number: IT000152A
Authority: IT
Inventors: Andrea Gigliarelli; Alessandro Gini; Sergio Gini
Original assignee: S C M Societa Costruzioni Metal Liche S R L
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-05-21

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“FILTRO ELETTROSTATICO PERFEZIONATO”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto un filtro elettrostatico perfezionato.

I filtri elettrostatici, anche comunemente detti elettrofiltri, sono dei sistemi di depurazione che consentono la separazione dal flusso di gas in ingresso delle particelle inquinanti, in esso sospese, che possono essere sia solide che liquide.

Un filtro elettrostatico sfrutta una differenza di potenziale per effettuare una separazione delle particelle contaminanti dal gas vettore che viene fatto fluire tra degli elettrodi.

Questo implica che il flusso di aria in uscita da un filtro elettrostatico è sostanzialmente privo di contaminanti.

Un filtro elettrostatico comprende i seguenti componenti:

elettrodi di raccolta, a forma di piastre o tubolari;

elettrodi di scarica o di emissione, di forma filiforme, i quali sono posizionati parallelamente a quelli di raccolta (in modo coassiale nel caso di elettrodi di raccolta tubolari);

un gruppo di alimentazione, per generare i livelli di tensione richiesti dal processo (costituito da un trasformatore e da un raddrizzatore);

strutture di alloggiamento degli elettrodi e di distribuzione dei flussi di gas in ingresso e uscita;

contenitori per la raccolta delle polveri (o dei fanghi nel caso del sistema ad umido).

Il funzionamento di un filtro elettrostatico siffatto prevede di applicare un’elevata differenza di potenziale tra gli elettrodi di emissione e di raccolta, in modo che venga generato un forte campo elettrico in prossimità degli elettrodi di emissione, il quale provoca la ionizzazione del gas (vettore delle particelle contaminanti) attorno alla superficie dell’elettrodo di emissione.

Questo effetto prende nel gergo il nome di “effetto corona” ed è alla base del corretto funzionamento di un filtro elettrostatico.

Il gas da depurare viene indotto a passare tra gli elettrodi di raccolta e viene di conseguenza ionizzato così che gli ioni tendano a spostarsi dalla zona di corona verso gli elettrodi di raccolta.

Durante questa fase gli ioni prodotti entrano in collisione con le particelle di contaminante in sospensione e cedono loro una carica elettrica (ogni particella può essere caricata dall'azione di più ioni, fino a raggiungere elevati livelli di carica).

Le polveri cariche vengono quindi attirate verso gli elettrodi di raccolta dove sono trattenute e successivamente rimosse interrompendo il funzionamento del filtro oppure tramite metodi che prevedono una rimozione durante il funzionamento del filtro medesimo, senza dover sospendere la fase di trattamento.

A quest’ultimo proposito alcuni filtri elettrostatici comprendono opzionalmente un apparato per la pulizia periodica degli elettrodi di raccolta.

Il metodo maggiormente impiegato è il sistema a secco che realizza il distacco delle polveri fissate sugli elettrodi percuotendo o trasmettendo vibrazioni all’elettrodo.

Esistono poi anche sistemi cosiddetti a “ad umido”, che realizzano la rimozione del contaminante attraverso l'impiego di liquidi che scorrendo lungo le pareti dell'elettrodo di raccolta rimuovono il contaminante stesso. Detto sistema ad umido è utile nel caso si debba recuperare una parte del componente per poterlo riutilizzare nel ciclo produttivo in fase liquida, oppure nel caso in cui i contaminanti risultino di difficile asportazione con la metodologia a secco. Gli svantaggi dei sistemi “ad umido” sono rappresentati da un maggior costo, dalla maggior complessità del sistema e dalla necessità di trattare i fanghi di scarto.

Scopo della presente invenzione è quello di ideare un filtro elettrostatico in grado di ovviare agli inconvenienti della tecnica nota sopra detti.

Più precisamente, scopo dell’ invenzione è quello di ideare un filtro elettrostatico avente dimensioni di ingombro contenute a fronte di un’efficienza pari a quella dei filtri elettrostatici noti di più grandi dimensioni.

Ulteriore scopo dell’invenzione è quello di progettare un filtro elettrostatico di elevate proprietà filtranti.

Il filtro elettrostatico secondo il trovato comprende:

almeno un elettrodo di raccolta, che delimita un vano;

un boccaglio di ingresso a detto vano, destinato ad essere attraversato dai fumi da depurare;

un boccaglio di uscita da detto vano, destinato ad essere attraversato dai fumi depurati;

un elettrodo di scarica o di emissione, dislocato all’intemo di detto vano dell’elettrodo di raccolta;

mezzi atti a isolare elettricamente detto elettrodo di scarica o di emissione dall’ elettrodo di raccolta.

Il filtro elettrostatico secondo il trovato comprende altresì una superficie di filtraggio interposta tra detto elettrodo di raccolta e detto elettrodo di scarica o di emissione.

Per maggior chiarezza esplicativa la descrizione del filtro elettrostatico secondo il trovato prosegue con riferimento alle tavole di disegno allegate, aventi solo valore illustrativo e non certo limitativo, dove:

La figura 1 mostra con una vista in assonometria il filtro elettrostatico perfezionato secondo il trovato;

Le figure 2 e 3 mostrano due particolari costruttivi del filtro elettrostatico di figura 1.

Il filtro elettrostatico (1) secondo il trovato comprende un telaio scatolato (T) composto da una parete laterale (11), una parete inferiore (12) ed una parete superiore (13).

Detto telaio scatolato (T) delimita un vano (V) e comprende, al suo interno, due setti divisori (2, 3) sovrapposti, di cui un setto divisorio inferiore (2) ed un setto divisorio superiore (3).

Detto vano (V) è quindi suddiviso in tre scompartimenti (VI, V2, V3), di cui:

uno scompartimento inferiore (VI), delimitato dalla parete inferiore (12) del telaio scatolato (T) e dal setto divisorio inferiore (2);

uno scompartimento intermedio (V2), delimitato dai due setti divisori (2, 3) sovrapposti;

uno scompartimento superiore (V3), delimitato dal setto divisorio superiore (3) e dalla parete superiore (13) del telaio scatolato (T).

Il filtro elettrostatico (1) comprende, inoltre, due boccagli (4, 5), solidali al telaio scatolato (T), di cui un boccaglio di ingresso (4), per i fumi da depurare, ed un boccaglio di uscita (5), per i fumi depurati; il boccaglio di ingresso (4) è dislocato in corrispondenza dello scompartimento inferiore (VI) del vano (V), mentre il boccaglio di uscita (5) è dislocato in corrispondenza dello scompartimento intermedio (V2) di detto vano (V), subito al di sotto del setto divisorio superiore (3).

Ovviamente, sul boccaglio di ingresso (4) va innestato il condotto percorso dai fumi da depurare, provenienti, ad esempio, da una caldaia o da un forno, mentre sul boccaglio di uscita (5) va innestata la canna fumaria attraverso cui i fumi depurati vengono immessi nell’ atmosfera.

Detti setti divisori (2, 3) presentano una serie di fori (21, 31) ed il filtro elettrostatico (1) comprende una pluralità di superfici di filtraggio, preferibilmente consistenti in corpi tubolari (7) filtranti, che si estendono tra i due setti divisori (2, 3) sovrapposti, rendendo lo scompartimento inferiore (VI) e lo scompartimento superiore (V3) del vano (V) intercomunicanti fra loro.

In una preferita forma realizzativa, il filtro elettrostatico in parola comprende, per ogni corpo tubolare (7), una coppia di fori (21, 31) allineati verticalmente, i quali sono dislocati uno sul setto divisorio inferiore (2) ed uno sul setto divisorio superiore (3); essendo previsto che tra detta coppia di fori (21, 31) si estende esattamente il relativo corpo tubolare (7).

Detti corpi tubolari (7) presentano una serie di fori di piccolissime dimensioni, così da poter fungere da superficie filtrante nei confronti delle particelle inquinanti solide di maggiori dimensioni; detti fori consentono ai fumi, provenienti dallo scompartimento inferiore (VI), di attraversare detti corpi tubolari (7) per riversarsi nello scompartimento intermedio (V2) del vano (V), che alloggia detti corpi tubolari (7).

In una preferita forma realizzativa, detti corpi tubolari (7) filtranti sono realizzati con una rete metallica a maglie sottili, dell’ordine di 15 mm .

Si precisa che il filtro elettrostatico in parola, in una forma di realizzazione alternativa, non mostrata nelle figure allegate, può prevedere, al posto di detti due setti divisori (2,3), vari mezzi di canalizzazione dei fumi da depurare atti a canalizzare tali fumi da detto boccaglio di ingresso (4) verso detto almeno un corpo tubolare (7).

Con particolare riferimento alla figura 2, il filtro elettrostatico (1) comprende un manicotto (8), realizzato in maniera da isolare elettricamente un catodo (81), in filo metallico, dal resto della struttura, tramite un cilindro cavo (85), in materiale isolante. Tale cilindro cavo (85) ha un diametro esterno inferiore al diametro del foro di passaggio del manicotto (8) in maniera da garantire un flusso costante di aria dall’esterno che lo mantiene pulito, mentre il diametro del foro interno di detto cilindro cavo (85) deve essere sufficiente a far passare il catodo (81).

Si precisa che detto cilindro cavo (85) riveste soltanto il tratto di sommità del catodo (81) ed, in particolare, il tratto di detto catodo (81) che attraversa il manicotto (8), così da evitare che un eventuale contatto del manicotto (8) con il catodo (81) possa determinare un corto-circuito in seno al filtro elettrostatico (1).

Detto catodo (81) si estende al di sotto della parete superiore (13) del telaio (T) e sorregge un anello di distribuzione (82), il quale risulta sospeso aH’intemo dello scompartimento superiore (V3) del vano (V).

Detto anello di distribuzione (82) sostiene una pluralità di cavi-catodi (83), ognuno infilato all’interno di uno di detti corpi tubolari (7); più precisamente, ogni cavo-catodo (83) attraversa completamente un corpo tubolare (7) e presenta un’estremità superiore fissata a detto anello di distribuzione (82) ed un’estremità inferiore sulla quale è posizionato un peso “tendi-cavo” (84), il quale è sospeso all’interno dello scompartimento inferiore (VI) del vano (V).

Si precisa che ogni cavo-catodo (83) è posizionato lungo l’asse longitudinale del relativo corpo tubolare (7).

Il funzionamento del filtro elettrostatico secondo il trovato prevede di generare una carica positiva in corrispondenza del catodo (81), la quale si distribuisce sia sull’anello di distribuzione (82) che su tutti i cavi-catodi (83) sostenuti dall’anello di distribuzione stesso.

Al contrario, tutto il telaio scatolato (T), i setti divisori (2, 3) e i corpi tubolari (7) vengono collegati a terra, al fine di creare, all’ interno del filtro elettrostatico (1), il sopradetto “effetto corona” , che è alla base del corretto funzionamento di un filtro elettrostatico.

Si precisa, a quest’ultimo proposito, che la carica positiva generata in corrispondenza del catodo (81) rimane isolata grazie a detto manicotto (8) isolante, il quale assicura che detta carica positiva non investa tutto il telaio scatolato (T) del filtro elettrostatico in parola.

Durante il funzionamento del filtro elettrostatico secondo il trovato, i fumi da trattare vengono convogliati nel boccaglio di ingresso (4), che li fa confluire all’interno dello scompartimento inferiore (VI) del vano (V), dove si trova un labirinto di setti (86) che costringe i fumi a seguire un percorso contorto che ne rallenta la velocità, favorendo il deposito delle particelle di polvere più grossolane.

I fumi salgono quindi verso l’alto, passando per i fori (21) previsti sul setto divisorio inferiore (2) e attraversano i corpi tubolari (7).

Durante l’attraversamento di detti corpi tubolari (7), le particelle di polvere vengono ionizzate dai cavi-catodi (83) e si caricano positivamente; il campo elettrico provoca la migrazione delle particelle di segno positivo verso le parti del filtro che sono caricate negativamente, e cioè verso ed attraverso i corpi tubolari (7) filtranti e verso la parete laterale (1 1) del telaio scatolato (T).

Questo implica che buona parte di dette particelle si depositino sui corpi tubolari (7) filtranti, realizzati in rete metallica, mentre la restante parte delle particelle finisce per depositarsi sulla superficie laterale (11) interna del telaio scatolato (T), in corrispondenza dello scompartimento intermedio (V2) del vano (V).

Si precisa che l’anodo del filtro elettrostatico secondo il trovato è realizzato dalla rete metallica dei corpi tubolari (7) che aumenta la superficie di scarica.

Infatti, detta rete metallica, essendo costituita da tanti fili molto fitti, ha una superficie di scarica maggiore rispetto a quella di una superficie piana di pari sviluppo. Inoltre, Γ interposizione, fra i cavi-catodi (83) e il telaio (T), di detta rete metallica, comporta una diminuzione apprezzabile della distanza che la particella di polvere avrebbe dovuto percorrere, in assenza di detta rete metallica, per depositarsi sulla parete laterale (1 1) di un filtro tradizionale.

Il filtro secondo il trovato inoltre presenta elevate prestazioni anche per il fatto che sfrutta un’azione filtrante meccanica, in aggiunta a quella elettrostatica, dovuta al passaggio dei fumi attraverso i corpi tubolari (7), con conseguente urto delle particelle medesime con la superficie di detti corpi tubolari (7).

Sempre grazie a detti corpi tubolari (7), viene aumentata la superficie che i fumi devono attraversare prima di uscire; ne deriva un aumento delle perdite di carico ed una conseguente diminuzione della velocità dei fumi in seno al filtro, che determina una maggior efficienza del filtro medesimo, in quanto la bassa velocità dei fumi favorisce una maggiore captazione delle particelle in essi sospese, soggette ad una forza elettrostatica che le attira verso le superfici catodiche del filtro.

Si precisa, infine, che sul setto divisorio superiore (3) è previsto almeno un foro (87), che consente ai fumi che si riversano nello scompartimento superiore (V3) di raggiungere lo scompartimento intermedio (V2) e da questo fuoriuscire all’esterno attraverso il boccaglio di uscita (5).

Si precisa, a tale ultimo proposito, che man mano che i corpi tubolari (7) tendono ad intasarsi, la quantità di fumi che raggiunge detto scompartimento superiore (V3) è sempre maggiore.

Non ultimo vantaggio del filtro elettrostatico secondo il trovato è quello di presentare dimensioni di ingombro alquanto contenute nonostante la sua grande efficacia funzionale derivante dall’elevata estensione delle relative superfici filtranti, ottenuta grazie all’adozione di detti corpi tubolari (7).

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Filtro elettrostatico (1) comprendente: almeno un elettrodo di raccolta (T), che delimita un vano (V); un boccaglio di ingresso (4) a detto vano (V), destinato ad essere attraversato dai fumi da depurare; un boccaglio di uscita (5) da detto vano (V) destinato ad essere attraversato dai fumi depurati; un elettrodo di scarica o di emissione (81), dislocato aH’intemo di detto vano (V) dell’elettrodo di raccolta (T); mezzi atti a isolare elettricamente detto elettrodo di scarica o di emissione (81) dall’ elettrodo di raccolta (T); filtro elettrostatico (1) caratterizzato per il fatto di comprendere una superficie di filtraggio interposta tra detto elettrodo di raccolta (T) e detto elettrodo di scarica o di emissione (81).
2) Filtro elettrostatico (1), secondo la rivendicazione precedente, in cui detta superficie di filtraggio presenta una serie di fori, destinati ad essere attraversati dai fumi da depurare.
3) Filtro elettrostatico (1), secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta superficie di filtraggio coincide con la superficie laterale di almeno un corpo tubolare (7).
4) Filtro elettrostatico (1), secondo la rivendicazione precedente, comprendente almeno un cavo-catodo (83), collegato a detto elettrodo di scarica o di emissione (81), e infilato coassialmente aH’intemo di detto almeno un corpo tubolare (7).
5) Filtro elettrostatico (1), secondo la rivendicazione precedente, comprendente un anello di distribuzione (82), dislocato airintemo di detto vano (V) dell’elettrodo di raccolta (T) e collegato a detto elettrodo di scarica o di emissione (81); detto anello di distribuzione (82) supportando detto almeno un cavo-catodo (83).
6) Filtro elettrostatico (1), secondo una delle rivendicazioni da 3 a 5, comprendente mezzi di canalizzazione dei fumi da depurare atti a canalizzare detti fumi da detto boccaglio di ingresso (4) verso detto almeno un corpo tubolare (7).
7) Filtro elettrostatico (1), secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di canalizzazione comprendono un setto divisorio inferiore (2), il quale è dislocato all’ interno di detto vano (V) dell’elettrodo di raccolta (T) e presenta almeno un foro (21); detto setto divisorio inferiore (2) dividendo detto vano (V) dell’elettrodo di raccolta in uno scompartimento inferiore (VI) e in uno scompartimento intermedio (V2); detto scompartimento inferiore (VI) essendo delimitato da una parete inferiore (12) dell’elettrodo di raccolta (T) e da detto setto divisorio inferiore (2); detto boccaglio di ingresso (4) essendo dislocato in corrispondenza di detto scompartimento inferiore (VI); detto almeno un corpo tubolare (7) presentando almeno un’imboccatura coincidente o infilata all 'interno di detto almeno un foro (21).
8) Filtro elettrostatico (1), secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, comprendente un setto divisorio superiore (3), il quale è dislocato all’ interno di detto vano (V) dell’elettrodo di raccolta (T) ed è sovrapposto a detto setto divisorio inferiore (2); detto setto divisorio inferiore (2) e detto setto divisorio superiore (3) dividendo detto vano (V) dell’elettrodo di raccolta in tre scompartimenti (VI, V2, V3), di cui uno scompartimento inferiore (VI), dislocato al di sotto di detto setto divisorio inferiore (2), uno scompartimento intermedio (V2), delimitato da detto setto divisorio inferiore (2) e da detto setto divisorio superiore (3), e uno scompartimento superiore (V3), dislocato al di sopra di detto setto divisorio superiore (3); detto setto divisorio superiore (3) presentando almeno un foro (31), allineato verticalmente a detto almeno un foro (21) del setto divisorio inferiore (2); detto almeno un corpo tubolare (7) presentando almeno un’imboccatura coincidente o infilata all’intemo di detto almeno un foro (31).
9) Filtro elettrostatico (1), secondo la rivendicazione precedente, in cui detto boccaglio di uscita (5) è dislocato in corrispondenza di detto scompartimento intermedio (V2) del vano (V) dell’elettrodo di raccolta (T).
10) Filtro elettrostatico (1), secondo la rivendicazione 8, quando dipende dalla 5, in cui detto anello di distribuzione (82) è dislocato all’ interno di detto scompartimento superiore (V3) del vano (V) dell’elettrodo di raccolta (T).