ITFI950216A1 - Piastra per la captazione delle ceneri per precipitatori elettrostatici - Google Patents

Abstract

Piastra di captazione ceneri per precipitatori elettrostatici formata da un corpo scatolato (1) con due pareti estese principali (1a, 1b) delimitanti una camera canaliforme (2). Sulle due pareti è ricavata una pluralità di finestre (3) spaziate tra loro, da un bordo dalle quali si estendono, ripiegate verso l'interno della camera, altrettante alette (4) inclinate costituenti, insieme alle porzioni di superficie (4a) della parete delimitata dalle finestre (3), la superficie di captazione della piastra.(FIG. 1)

Description

Descrizione dell'invenzione Industriale dal titolo:

"PIASTRA PER LA CAPTAZIONE DELLE CENERI PER PRECIPITATORI ELETTROSTATICI"

La presente invenzione ha per oggetto un nuovo tipo di piastra di captazione delle ceneri per precipitatori elettrostatici che è in grado, in ragione del suo particolare disegno, di aumentare l'efficienza di abbattimento delle ceneri e quindi di ridurre la loro emissione nell'ambiente.

In molti processi industriali vengono prodotti fumi che trascinano quantitativi più o meno significativi di particolato solido e che devono quindi essere depurati in modo da limitare a livelli accettabili l'inquinamento ambientale. Tra i vari sistemi di abbattimento attualmente in uso, molto diffusi sono quelli che ricorrono a precipitatori elettrostatici.

Gli attuali precipitatori elettrostatici sono strutture metalliche composte da canali attraversati dai fumi. Tali canali sono costituiti da piastre parallele (elettrodi di captazione) fra le quali sono disposti gruppi di fili (elettrodi emettitori) paralleli tra loro e alle piastre. Le piastre sono elettricamente collegate tra loro e alla massa del precipitatore che, a sua volta, è connessa all'impianto di terra.

I fili sono elettricamente collegati tra loro e vengono portati, di norma, ad un potenziale negativo rispetto a terra, per mezzo di un alimentatore ad alta tensione .

All'interno di ciascun canale si possono distinguere due zone sensibilmente diverse dal punto di vista elettrico. Una prima zona in prossimità degli elettrodi di emissione, è soggetta ad un campo elettrico di elevata intensità ed è sede di effetto corona che provoca la ionizzazione del gas circostante e l'attaccamento degli ioni alle particelle di ceneri in sospensione nei fumi. La seconda zona, compresa tra il limite della prima e le piastre di captazione, è sede di un campo elettrico di minore intensità entro cui si determina il movimento delle particelle caricate in precedenza. Questo moto ha un'entità tale da sovrapporsi alla componente di moto legata al flusso dei fumi, determinando un moto risultante che porta le particelle di cenere a depositarsi sugli elettrodi di captazione, dove si aggregano in uno strato per effetto di forze di coesione di natura elettrostatica e di forze di adesione di natura-chimico-fisica.

Le piastre vengono periodicamente battute per rimuovere lo strato di cenere che si è depositato su di esse. La cenere che si stacca cade per gravità all'interno di tramogge di raccolta poste nella parte inferiore del precipitatore .

Normalmente un precipitatore è suddiviso in più stadi posti in serie tra loro chiamati sezioni o, per grandi portate di gas, è formato dal parallelo di più file di sezioni in serie.

Tutti gli elettrodi emettitori di ciascuna sezione vengono usualmente alimentati da un unico alimentatore.

I precipitatori elettrostatici sono caratterizzati dall'efficienza di captazione che è definita dal complemento a uno del rapporto tra la massa di ceneri per Nm<3 >di gas all'uscita e quello all'ingresso.

In ogni sezione elettrica la progressiva aggregazione della cenere in strato ottenuta sotto l'azione delle forze elettrostatiche, è accompagnata da perdite. Esse sono definibili come la quantità di cenere che, depositatasi sulla superficie di captazione della sezione, anziché essere evacuata mediante precipitazione nella tramoggia sottostante a seguito di un'azione di pulizia, subisce invece il distacco dalle piastre per essere catturata dalle sezioni successive oppure essere rilasciata nell'ambiente. La causa di tali perdite è imputabile all'erosione operata dallo stesso gas polveroso e turbolento sullo strato di cenere progressivamente aggregato. L'erosione del gas si aggrava, però, anche in funzione di parametri e fenomeni elettrici interessanti lo strato, quali il valore della resistività del particolato, le microscariche interne allo strato e le occasionali scariche tra gli elettrodi, correlandosi inoltre alle proprietà chimico-fisiche della cenere.

Le perdite diventano gradualmente più elevate man mano che cresce lo spessore aggregato, in maniera tale da rendere indispensabile la sua periodica rimozione da ciascuna sezione mediante la battitura delle piastre. Ma pure questa azione determina delle perdite che sono causate dal moto del gas, in più peggiorate dalle sue turbolenze, e dal fatto che le battiture producono anche delle vibrazioni perpendicolari al piano, tendenti a fratturare lo strato di cenere, facilitando così la cattura del particolato polverizzato da parte del flusso del gas. Ne risulta l'impossibilità per la cenere rimossa di precipitare integralmente nella tramoggia della stessa sezione elettrica, producendosi così il trascinamento nel flusso gassoso di una parte notevole del particolato rimosso .

Il fenomeno ora descritto è noto come il ritrascinamento della cenere captata. Esso assume un'importanza crescente passando nella direzione del flusso, dalla prima alle successive sezioni elettriche, poiché diventa sempre meno probabile la ricattura del particolato da parte delle restanti sezioni, fino a pervenire all'ultima sezione dove la cenere ritrascinata non ha altre possibilità di essere ricatturata e viene pertanto irrimediabilmente trasportata dal flusso gassoso al camino e rilasciata nell'ambiente.

Per ottenere elevate efficienze di captazione è necessario contenere il più possibile il fenomeno del ritrascinamento minimizzando, in ciascuna sezione elettrica, sia l'erosione operata dal gas, sia quella dovuta alla periodica pulizia delle piastre.

Per le perdite dovute all'erosione si rileva che, allo stato attuale, una parte delle piastre in uso non impiega specifici accorgimenti costruttivi atti a ridurne l'entità, mentre le restanti adottano particolari profilature che, in montaggio alternato su ogni fila, consentono di agire sul fenomeno limitatamente al 50% delle superfici di captazione.

Per ridurre le perdite dovute alla pulizia delle piastre non si fa invece ricorso attualmente a nessuna particolare prescrizione costruttiva. Vengono in tal modo trascurate del tutto le conseguenze prodotte dalle battiture sul ritrascinamento e sui rilasci emissivi, e questo vale sia per i precipitatori di progetto europeo (scuotitori con masse battenti laterali), sia per quelli di tipo americano (vibratori elettrodinamici o pneumatici dall'alto). In pratica si constata l'impossibilità con le piastre attuali alte fino a 13-15 metri, di avere anche con i migliori dispositivi e con le più opportune strategie di scuotimento una caduta efficace dello strato in tramoggia.

Si osserva inoltre, in merito alla pulizia delle piastre che sarebbe anche auspicabile ottenere il più valido e completo distacco della cenere dalle piastre, ma è condizione questa che ben di rado viene raggiunta. Accade in pratica che il determinarsi a seguito di battiture inefficaci di strati consistenti di cenere interessanti anche piccole porzioni dell'intera superficie di captazione della sezione, provoca un funzionamento non ottimale dell'alimentazione elettrica. Tale degrado, particolarmente per la cenere ad alta resistività, ha l'effetto di limitare gravemente e stabilmente l'efficienza di captazione della sezione elettrica.

Lo scopo generale della presente invenzione è quello di migliorare l'efficienza di captazione dei precipitatori elettrostatici industriali.

Uno scopo particolare della presente invenzione è di fornire una nuova struttura di piastra di captazione per precipitatori elettrostatici atta a contrastare l'importante fenomeno del ritrascinamento della cenere e a permettere un migliore funzionamento dell'alimentazione elettrica .

Questi risultati vengono raggiunti con la piastra di captazione delle ceneri secondo l'invenzione che è formata da un corpo scatolato con due pareti estese principali delimitanti una camera canaliforme, almeno una di dette pareti presentando una pluralità di finestre spaziate tra loro, da un bordo delle quali si estendono, ripiegate verso l'interno di detta camera, altrettante alette inclinate costituenti, insieme alle porzioni di superficie di detta parete delimitate da dette finestre, la superficie di captazione della piastra.

In questo modo si riesce a ridurre il ritrascinamento da erosione raccogliendo gran parte della cenere depositatasi in una zona protetta rispetto all'azione depauperativa esercitata dallo stesso gas sullo strato. Anche il ciclico ritrascinamento da pulizia delle piastre, determinata da scuotitori che provocano il distacco e la precipitazione della cenere nelle tramogge, causa peraltro dei più elevati rilasci emissivi, avviene in modo protetto e con minori perdite. Inoltre risultando impossibile l'accumulo di strati consistenti di cenere, si evita il conseguente funzionamento non ottimale dell'alimentazione delle sezioni elettriche e la relativa riduzione delle singole efficienze di captazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della piastra per la captazione delle ceneri per precipitatori elettrostatici secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

- la figura 1 è una vista laterale prospettica di una piastra di captazione ceneri secondo la presente invenzione ;

la figura 2 è una sezione longitudinale della piastra di captazione di cui alla figura 1 secondo le frecce II-II di figura 1;

- la figura 3 è una vista ingrandita di un particolare di figura 2;

la figura 4 è una sezione longitudinale di una piastra di captazione con una sola parete alettata.

Con riferimento alle figure 1 e 2, la piastra di captazione ceneri secondo l'invenzione è formata da uno scatolato 1 di ridotta profondità rispetto alla sua estensione longitudinale e trasversale comprendente due pareti estese principali la e lb, destinate ad essere lambite dal flusso di gas F, e due bordi le che collegano dette pareti definendo tra di esse una camera canaliforme 2 di sezione sostanzialmente rettangolare. Su ciascuna delle due pareti è ricavata una pluralità di tagli o finestre 3 trasversali parallele e spaziate tra loro anch'esse di sezione rettangolare allungata. In corrispondenza di ciascuna finestra 3 all'interno della camera 2 è prevista un'aletta 4 inclinata di un certo angolo rispetto alle pareti la e lb da cui si estende. In particolare ogni aletta 4 si estende da uno dei due bordi o lati maggiori della finestra 3 corrispondente.

In una forma particolarmente preferita dell'invenzione le finestre 3 ricavate su una delle pareti della piastra captante non sono allineate alle finestre 3 ricavate sull'altra parete. Ne consegue che all'interno della camera 2 le alette 4 estendentisi da una parete risultano sfalsate da quelle estendentisi dall'altra. Ciò consente di massimizzare la distanza tra le estremità di due alette contrapposte a parità di inclinazione tra di esse e quindi di definire un canale mediano all'interno della camera 2 e tra le alette di minima resistenza al flusso in fase di scarico per gravità delle ceneri accumulatesi sulle alette .

Secondo la configurazione sopra descritta della piastra captante oggetto dell'invenzione e con riferimento anche alla figura 3 vengono quindi in essa definite due distinte zone di captazione: una zona verticale 4a, costituita dalla porzione di superficie delle pareti la e lb compresa tra due finestre 3 contigue, e una zona inclinata 4b interna alla camera 2 costituita dalla superficie delle alette 4 rivolta verso le corrispondenti finestre 3. Come mostrato nella vista di dettaglio di figura 3, il bordo 3a del lato di ciascuna finestra 3 opposto a quello da cui si estende la corrispondente aletta 4, è vantaggiosamente stondato evitando così la presenza di linee di taglio a spigolo vivo con conseguente determinazione di valori eccessivi dell'intensità del campo elettrico in prossimità della superficie delle piastre, tali da innescare fenomeni indesiderati di scarica .

In figura 4 è mostrata una variante della piastra captante secondo l'invenzione in cui le alette 4 si estendono solo da una delle due pareti, ad esempio la parete lb, mentre l'altra parete ld è piena. Questa variante dà luogo a due forme di esecuzione della piastra rispettivamente "laterale destra" e "laterale sinistra" da impiegare, in ciascuna sezione rispettivamente sulla prima fila a sinistra rispetto al senso di flusso del gas e sull'ultima a destra rispetto allo stesso senso di flusso allo scopo di evitare accumuli di cenere sulle pareti laterali del precipitatore.

La piastra captante secondo l'invenzione funziona nel modo seguente. Il particolato, caricato elettricamente dagli ioni prodotti dal corona, sotto l'azione del campo elettrico migra verso le piastre di polarità opposta formando uno strato che si deposita sia sulla zona verticale di captazione 4a, sia sulla più estesa superficie delle alette 4b. Durante il tempo di accrescimento dello strato, la cenere depositata sulle alette è protetta in larga misura rispetto all'azione erosiva esercitata dal gas ed inoltre il particolato eventualmente asportato dalle alette rimane comunque confinato all'interno della struttura tridimensionale della piastra, precipitando entro essa fino a livello della tramoggia. Successivamente, come nei precipitatori attuali, al raggiungimento di uno spessore adeguato di cenere si effettua uno scuotimento che provoca il distacco del particolato. Con la nuova piastra captante la cenere che viene distaccata dalle alette, essendo già all'interno della camera 2, cade in modo protetto rispetto al flusso turbolento del gas precipitando nel canale verticale interno ad imbuto formato dalle alettature contrapposte. Anche la cenere che si distacca dalle zone verticali di captazione, può essere raccolta con efficacia perchè convogliata verso l'interno della piastra dalla particolare conformazione assunta dal campo elettrico in corrispondenza delle alette.

La piastra captante secondo l'invenzione può essere convenzionalmente realizzata accostando due semipiastre a U per l'intera lunghezza dei lati corti della U unendo i due elementi mediante l'applicazione di pochi punti di saldatura su entrambi i lati accostati. Le alette possono essere riportate in corrispondenza di ogni finestra oppure più semplicemente possono essere ritagliate dalle pareti la e lb in fase di formazione delle finestre e ripiegate verso l'interno.

L'inclinazione delle alette 4 può variare tra 10° e 50° rispetto alla parete della piastra da cui si estendono. Un valore particolarmente vantaggioso dell'inclinazione delle alette è risultato essere 30°.

Oltre che nei precipitatori di futura progettazione e costruzione, è possibile l'utilizzo del trovato anche nei precipitatori attualmente in esercizio, adattandolo, con il dimensionamento che il caso richiede, alle più svariate condizioni di impiego, risultando esso compatibile con la maggior parte delle geometrie elettrodiche esistenti.

Varianti e/o modifiche potranno essere apportate alla piastra per la captazione delle ceneri per precipitatori elettrostatici secondo la presente invenzione, senza per questo uscire dall'ambito protettivo dell'invenzione medesima .

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1.Piastra per la captazione delle ceneri per precipitatori elettrostatici, caratterizzata dal fatto di comprendere un corpo scatolato con due pareti estese principali delimitanti una camera canaliforme, almeno una di dette pareti presentando una pluralità di finestre spaziate tra loro, da un bordo delle quali si estendono, ripiegate verso l'interno della camera, altrettante alette inclinate costituenti, insieme alle porzioni superficiali della parete delimitate da dette finestre, la superficie di captazione della piastra.
2. 2. Piastra di captazione secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna di dette due pareti presenta dette finestre spaziate tra loro, da ciascuna delle quali si estendono delle alette inclinate ripiegate verso l'interno della camera .
3. 3. Piastra di captazione secondo le rivendicazioni precedenti, in cui le alette estendentisi da una di dette pareti sono sfalsate rispetto alle alette estendentisi dall'altra parete.
4. 4. Piastra di captazione secondo le rivendicazioni precedenti, in cui il bordo di dette finestre opposto a quello da cui si estendono dette alette è arrotondato.
5. 5. Piastra di captazione secondo le rivendicazioni precedenti, in cui dette alette hanno un'inclinazione compresa tra 10° e 50° rispetto al piano di giacenza della parete da cui si estendono.
6. 6. Piastra secondo la rivendicazione 5, in cui l'inclinazione di dette alette è 30°.
7. 7. Piastra per la captazione delle ceneri per precipitatori elettrostatici sostanzialmente come sopra descritto ed illustrato con riferimento ai disegni annessi .