ITPI20080072A1 - Metodo e apparato per purificare gas - Google Patents

Description

PROSPETTO MODULO A

DOMANDA DI BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE

NUMERO DI DOMANDA: DATA DI DEPOSITO:

A. RICHIEDENTE/I COGNOME E NOME O DENOMINAZIONE, RESIDENZA O STATO

RECO 2 S.r.l. - Via Adriano Gozzini, 15/17 56014 OSPEDALETTO PI - ITALIA

C. TITOLO

METODO E APPARATO PER PURIFICARE GAS

SEZIONECLASSE SOTTOCLASSE GRUPPO SOTTOGRUPPO

CLASSE PROPOSTA RIASSUNTO

metodo ed un apparato (800) per purificare gas contenenti inquinanti inorganici ed ganici, in particolare fumi. Il gas inquinato (6) à ̈ convogliato attraverso una o più ppie di elettrodi (16) disposti in una camera di purificazione (1), tra i quali à ̈ esente un campo elettrico sufficiente per creare scariche elettriche che ionizzano il s (6) portandolo allo stato di plasma (26), e causare una redistribuzione di omi/molecole tra le specie chimiche presenti formando molecole più pesanti, che danno ogo ad un residuo solido o liquido (23), e molecole più leggere, che danno luogo a un s purificato (7). Il plasma fluisce verso l’uscita della camera preferibilmente subendo ’espansione che può essere causata da una porzione divergente (21) della camera, e che vorisce la separazione del residuo (23) dal gas. Il gas può subire un raffreddamento in o scambiatore (2) in cui preferibilmente un fascio tubiero ha sezione di passaggio ggiore della sezione di uscita della camera di trattamento; può subire un lavaggio in o scrubber (3) preferibilmente ad acqua nebulizzata, distribuita preferibilmente da una più coppie di serpentini elicoidali disposti in una camera di lavaggio. [Fig. 2] DISEGNO PRINCIPALE

RMA DEL/DEI Dott. Ing. Marco Celestino

CHIEDENTE/I ABM Agenzia Brevetti & Marchi iscritto all’albo n.544

3/3

METODO E APPARATO PER PURIFICARE GAS

DESCRIZIONE

Ambito dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un metodo ed un apparato per purificare un gas contenente inquinanti di diverso tipo.

Il metodo e l’apparato sono utilizzabili per trattare ad esempio fumi provenienti da impianti di combustione o correnti reflue di processi industriali contenenti inquinanti sia organici che inorganici, in particolare particolato e metalli pesanti.

Problema tecnico

Molte attività umane decorrono con produzione di gas reflui, che contengono inquinanti che occorre eliminare prima del rilascio in atmosfera.

Un primo caso di gas da purificare à ̈ dato da gas reflui di processo contenenti inquinanti prevalentemente organici. Per evitare il rilascio di tali inquinanti si ricorre normalmente alla combustione: i reflui vengono alimentati mediante lance in camere di combustione comprendenti una fiamma sostenuta da un combustibile, ad esempio metano o nafta, in cui il refluo viene ossidato. I limiti ben noti di questi sistemi sono il consumo di combustibile e la presenza di prodotti parzialmente ossidati nei fumi; la temperatura di combustione à ̈ infatti di solito assegnata come compromesso per limitare i due problemi.

Sistemi più evoluti prevedono l’uso di più camere di combustione in serie, in genere ad una prima camera che riceve il refluo segue una seconda camera operante a temperature più elevate ed in eccesso di ossigeno per terminare l’ossidazione. Questi sistemi non risolvono tuttavia il problema dei costi di esercizio, cui si aggiungono per contro complicazioni impiantistiche e quindi un aggravio dei costi d’investimento, di gestione e di manutenzione.

Un altro inconveniente dei combustori convenzionali sono i lunghi tempi di messa a regime, e la scarsa flessibilità a fronte di condizioni di carico variabile, per ragioni termochimiche e/o di resistenza dei refrattari a sollecitazioni variabili. Lunghi periodi di funzionamento in regime non stazionario possono, ancora, causare emissioni di organici parzialmente combusti.

Un secondo caso di gas da purificare à ̈ dato da gas contenenti particolato solido, in particolare di natura inorganica, come ceneri, metalli ed in particolare metalli pesanti e/o polveri sottili, per esempio fumi da impianti di incenerimento: la purificazione avviene di norma mediante filtri selettivi, sistemi di lavaggio nonché elettrofiltri, cioà ̈ attrezzature spesso ingombranti e con notevoli costi di investimento, esercizio, manutenzione.

Sintesi dell’invenzione

È quindi scopo della presente invenzione fornire un metodo ed un apparato per purificare gas contenenti inquinanti organici senza sostanziali emissioni di composti parzialmente o non ossidati, come ad esempio diossine e furani.

È anche scopo della presente invenzione fornire un metodo ed un apparato per purificare gas contenenti inquinanti inorganici presenti in forma di particolato anche sottile come ceneri, metalli ed in particolare metalli pesanti, di costo ed ingombro limitato.

È poi scopo della presente invenzione fornire siffatto metodo e siffatto apparato per purificare gas inquinati con ridotti costi di investimento, di esercizio e di manutenzione rispetto ai convenzionali sistemi che prevedono fasi e dispositivi di combustione e filtrazione.

È poi scopo della presente invenzione fornire un apparato di esercizio semplice e caratterizzato da veloce messa a regime e flessibilità ai carichi variabili.

Questi ed altri scopi sono raggiunti attraverso un metodo per purificare un gas contenente inquinanti, in particolare fumi; il metodo à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di:

– predisposizione di una camera di purificazione avente un ingresso ed un†̃uscita;

– disposizione nella camera di purificazione di una coppia di elettrodi sottoposti ad una differenza di potenziale tale da generare un campo elettrico di intensità predeterminata,

alimentazione del gas contenente inquinanti alla camera di purificazione attraverso l’ingresso e convogliamento di tale gas tra gli elettrodi, in modo che il gas contenente inquinanti interagisca con il campo formando una scarica elettrica e dando luogo a un gas ionizzato, ossia a un plasma, e causando una redistribuzione di atomi/molecole tra le specie chimiche presenti nel plasma formando molecole più pesanti, che danno luogo ad un residuo solido o liquido, in particolare una lava, e molecole più leggere, che danno luogo a un gas purificato,

– estrazione del gas purificato dalla camera di purificazione attraverso l’uscita,

– allontanamento del residuo solido o liquido dalla camera di purificazione.

Vantaggiosamente, detti elettrodi sono disposti in modo tale che il plasma formi un flusso a torcia diretto verso l’uscita.

In una forma realizzativa preferita, il plasma si espande mentre fluisce attraverso la camera di purificazione e verso l’uscita. In particolare, tale espansione à ̈ causata da un allargamento progressivo di sezione trasversale della camera verso l’uscita. Tale variazione di sezione determina una riduzione della velocità del plasma/gas che attraversa la camera di purificazione, circostanza che favorisce la separazione per gravità del residuo liquido o solido presente nella corrente gassosa.

Preferibilmente, il gas contenente inquinanti colpisce una superficie interna della camera in prossimità degli elettrodi, in modo tale che il gas contenente inquinanti che entra in detta camera secondo una direzione di ingresso subisce una brusca deviazione in una direzione predeterminata tale che à ̈ facilitata la formazione di detto plasma da detto gas contenente inquinanti, in particolare l’ingresso del gas à ̈ ortogonale all’asse della camera per cui il gas viene deviato ortogonalmente rispetto ad una sua direzione di ingresso.

Può inoltre essere prevista una fase di passaggio del gas tra gli elettrodi di un†̃ulteriore coppia, disposta all’interno della camera; gli elettrodi dell’ulteriore coppia sono sottoposti ad una differenza di potenziale tale da mantenere il flusso a torcia formato dal plasma. Gli elettrodi di tale ulteriore coppia sono preferibilmente inclinati rispetto al flusso. La presenza di più coppie di elettrodi favorisce la flessibilità del dispositivo alle variazioni di carico, ossia di portata e di tipo di alimentazione, del gas trattato con il dispositivo.

Il gas può contenere inquinanti sia organici che inorganici, in particolare particolato e metalli pesanti. Esso può ad esempio essere costituito da:

– prodotti di combustione di impianti di produzione di energia, in particolare da fonti fossili,

– inceneritori,

– gas reflui di processi industriali,

– gas da aspirazioni ambientali,

Il gas purificato può essere sottoposto a raffreddamento e/o lavaggio; in particolare il raffreddamento può avvenire con scambio di calore con un fluido termico utilizzabile per recuperare energia termica, ad esempio per scopi di processo come un preriscaldamento del gas contenente inquinanti.

Gli scopi sopra indicati ed altri sono altresì raggiunti attraverso un apparato per purificare gas contenente inquinanti, in particolare per purificare fumi; tale apparato comprende:

– una camera di purificazione avente un ingresso ed un’uscita,

– una coppia di elettrodi,

– mezzi per imporre tra tali elettrodi una differenza di potenziale, tale da generare un campo elettrico di intensità predeterminata,

– mezzi per alimentare il gas all’ingresso della camera di purificazione e per far interagire il gas con il campo formando una scarica elettrica in grado di trasformare il gas contenente inquinanti in un gas ionizzato, ossia in un plasma;

e di causare una redistribuzione di atomi/molecole tra le specie chimiche presenti nel plasma formando molecole più pesanti che danno luogo a un residuo solido o liquido, in particolare una lava, e molecole più leggere che danno luogo a un gas purificato,

– mezzi per raccogliere ed estrarre il residuo solido o liquido dalla camera di purificazione.

Vantaggiosamente, gli elettrodi sono disposti in modo tale che il plasma formi un flusso a torcia diretta verso l’uscita della camera, ed in particolare la camera di purificazione ha forma tubolare, e gli elettrodi sono disposti in modo che la torcia à ̈ sostanzialmente coassiale alla camera tubolare.

Vantaggiosamente, la camera ha una porzione divergente, in particolare una porzione tronco-conica, in grado di facilitare un’espansione del plasma che fluisce verso l’uscita, in cui la parte tronco-conica ha in particolare un angolo di apertura compreso tra 2 e 6 gradi, preferibilmente prossimo a 4 gradi.

Preferibilmente, la sezione di ingresso à ̈ orientata rispetto ad una superficie interna in modo che il gas contenente inquinanti, dopo aver attraversato l’ingresso, colpisce tale superficie interna, subendo una brusca deviazione che ne facilita la trasformazione in plasma. In particolare, l’ingresso fa parte di un condotto di ingresso avente asse sostanzialmente ortogonale all’asse della camera.

In particolare, la coppia di elettrodi rappresenta una prima coppia di elettrodi, e la camera di purificazione comprende:

– una seconda coppia di elettrodi,

– mezzi per imporre tra gli elettrodi della seconda coppia una differenza di potenziale tale da generare un campo elettrico in grado di mantenere il flusso di plasma.

Vantaggiosamente, l’apparato comprende un dispositivo scelto tra:

– uno scambiatore per raffreddare il gas purificato, – un dispositivo o scrubber per lavare il gas purificato,

– una combinazione di dispositivi per raffreddamento e lavaggio del gas purificato.

Preferibilmente, lo scambiatore ha una porzione di ingresso, atta a favorire una ulteriore espansione del gas, ed una porzione di raffreddamento, avente sezione trasversale di area compresa tra tre e sette volte l’area di sezione trasversale dell’uscita della camera di purificazione, in particolare la sezione trasversale della porzione di raffreddamento ha area prossima a cinque volte l’area di sezione trasversale dell’uscita.

Vantaggiosamente, lo scambiatore comprende:

– un fascio tubiero con tubi percorsi internamente dal gas purificato che si raffredda entro i tubi,

– un condotto con fori per spruzzare un liquido di raffreddamento su una superficie esterna dei tubi.

Preferibilmente, lo scrubber ha una camera di lavaggio ed una pluralità di serpentini alloggiati in detta camera di lavaggio, in particolare i serpentini sono sostanzialmente elicoidali; la pluralità di serpentini à ̈ vantaggiosamente formata da una o più coppie di serpentini incrociati, che hanno fori per erogare acqua di lavaggio, preferibilmente in forma nebulizzata, distribuita uniformemente nella camera di lavaggio.

Preferibilmente, l’apparato comprende una soffiante di testa per creare depressione nella camera di purificazione; la depressione à ̈ preferibilmente compresa tra 5 e 10 millibar nella camera di purificazione.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà di seguito illustrata con la descrizione che segue di sue forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi, in cui:

– la figura l à ̈ un diagramma di flusso che illustra le fasi del metodo secondo l’invenzione;

– la figura 2 mostra una sezione trasversale di una forma realizzativa dell’apparato secondo l’invenzione;

– la figura 3 à ̈ una sezione trasversale dell’apparato di figura 2 all’uscita della camera di purificazione,

– la figure 4 à ̈ una ulteriore sezione trasversale che mostra uno scambiatore di calore a superficie che forma parte dell’apparato di figura 2,

– la figura 5 à ̈ un diagramma che mostra un tipico andamento della temperatura nelle varie sezioni dell’apparato di figura 2,

– la figura 6 mostra la sezione di un particolare apparecchiatura secondo l†̃invenzione, in cui la camera di purificazione ha due coppie di elettrodi,

– la figura 7 mostra una variante realizzativa del fascio tubiero che forma parte dell’apparecchiatura secondo l’invenzione,

– la figura 8 mostra una sezione in assonometria di una ulteriore forma realizzativa dell’apparato secondo l’invenzione.

Descrizione di forme realizzative preferite

La figura 1 presenta un diagramma a blocchi 100 del metodo secondo l’invenzione, per purificare un gas contenente inquinanti. Il metodo prevede una fase 200 di predisposizione di una camera di purificazione per trattare un gas, dotata di una sezione di ingresso e di uscita per il gas, le cui dimensioni, e quelle delle relative sezioni di ingresso/uscita, sono scelte sostanzialmente in base alla sola portata di gas da purificare. Segue una fase di disposizione 205 di una coppia di elettrodi nella camera di purificazione, collegati a mezzi elettrici idonei a generare un’assegnata differenza di potenziale tra di essi.

In una successiva fase di alimentazione 210 il gas contenente inquinanti viene fatto passare tra gli elettrodi, con cui interagisce formando un plasma; in una successiva fase 220 di passaggio del plasma/gas attraverso la camera, hanno luogo processi a livello molecolare nei quali il materiale alimentato si trasforma:

– in una frazione gassosa, sostanzialmente costituita da prodotti di ossidazione dei composti organici presenti nell’alimentazione, ossia da biossido di carbonio ed acqua, assieme a composti organici incombusti o parzialmente ossidati, assieme eventualmente ad azoto o altri gas inerti, in ragione della composizione del gas alimentato, che vengono portati allo stato di prodotti di combustione semplici, tipicamente biossido di carbonio ed acqua; tali prodotti che possono eventualmente essere accompagnati da gas inerti come azoto in ragione del contenuto della composizione del gas alimentato.

– in una frazione liquida o solida che à ̈ sostanzialmente una lava, la quale per successiva solidificazione 237 restituisce un prodotto di consistenza vetrosa, che ingloba inquinanti come metalli pesanti, immobilizzandoli e rendendoli quindi inoffensivi; prima della solidificazione, la lava viene raccolta e drenata in rispettive fasi 235 e 236.

Durante la fase di purificazione 220, ed anche dopo l’uscita 240 dalla camera di purificazione, il gas purificato subisce espansioni 230 e 300, che ne favoriscono raffreddamento da 1600°C a 800°C circa. Le fasi 230 e 300, come pure le successive fasi 400, 500, nelle quali ha luogo un raffreddamento del gas, sono riportate anche nel diagramma di figura 5, che mostra l’andamento della temperatura nelle sezioni dell’apparato attraversate dal gas.

Il gas purificato à ̈ quindi sottoposto ad una fase 400 di raffreddamento a superficie, ed eventuale recupero di calore ceduto dal gas, ed una successiva fase 500 di lavaggio e raffreddamento, fino ad una temperatura compresa tra 100 e 150°C (figura 5) idonea all’emissione in atmosfera. Il lavaggio 500 avviene in particolare con acqua che subisce parziale vaporizzazione per contatto con il gas. Il gas lavato trascina con sé una quota di liquido per la quale à ̈ prevista una fase di separazione 510 prima dell’aspirazione 600 e della successiva diffusione ed uscita 700 in atmosfera.

Con riferimento alle figure 2, 3 e 4, viene mostrato un apparato 800 secondo l’invenzione, per purificare gas 6 contenente inquinanti, applicando il metodo 100 secondo l’invenzione. L’apparato comprende cinque sezioni aventi sviluppo longitudinale, ad esempio disposte lungo l’asse 10 comune a tali sezioni. Esse sono, nell’ordine con cui vengono percorse dal gas trattato:

– una camera di purificazione 1,

– uno scambiatore a fascio tubiero 2

– uno scrubber 3

– un ventilatore o soffiante 4

– un diffusore 5.

La camera di purificazione 1 si estende tra una sezione di ingresso 13 del gas 6 contenente inquinanti ed una sezione di uscita 14 di gas 7 purificato; la sezione di ingresso 13 si trova ad una estremità di un bocchello di alimentazione 11, che può essere il proseguimento di un condotto di alimentazione non rappresentato del gas 6.

All’interno della camera di purificazione à ̈ disposta una coppia 16 di elettrodi in modo che il gas 6 in ingresso attraverso il bocchello 11 sia obbligato a passare attraverso gli elettrodi della coppia 16. Tali elettrodi sono collegati attraverso un circuito 17 associata ad una unità di controllo 18 con mezzi 19 per creare una differenza di potenziale tra detti elettrodi.

Nella forma realizzativa mostrata, la camera di purificazione ha una prima porzione 20 cilindrica ed una seconda porzione 21 divergente, in particolare a forma di tronco di cono, con angolo di apertura α, visibile in figura 6 e preferibilmente compreso tra 2° e 6°, ad esempio, prossimo a 4°; le sezioni trasversali di tali porzioni sono preferibilmente circolari. In particolare, la sezione di uscita 14 (vedi anche figura 3) presenta un bordo 22 tale da consentire la formazione di un battente 23 di liquido cadente all’interno della camera di trattamento 11. Tale battente può essere drenato attraverso mezzi di drenaggio non rappresentati in figura.

I mezzi 18 impongono una differenza di potenziale tra i due elettrodi della coppia di elettrodi 16, per effetto del quale tra tali elettrodi si stabilisce un campo elettrico di intensità tale che un gas che lo attraversi viene ionizzato in un plasma e dà luogo ad un flusso a torcia 26, che si estende secondo il verso del flusso del gas nella camera di trattamento 1, ossia verso la sezione di uscita 14 che à ̈ attraversata da gas sostanzialmente purificato. L’intensità del campo e quindi la tensione sono scelti in modo noto da un tecnico del ramo. La corrente sotto forma di scarica che si genera tra i due elettrodi dipende dalla quantità di inquinanti presenti nel gas.

Il bocchello 11 ha la vantaggiosa configurazione di presentare il proprio asse 12 ortogonale all’asse 10 della camera di purificazione 1, in modo che il gas inquinato 6 in ingresso attraverso il bocchello 11 colpisce la parete 28 e subisce una brusca deviazione per assumere poi sostanzialmente la direzione dell’asse 10. Ciò facilita l’innesco ed il mantenimento del flusso a torcia 26. Lo stesso risultato si può ottenere anche con un diverso orientamento del bocchello 11, disponendo per esempio entro la camera di purificazione 1 una superficie, ossia un deflettore, in modo che il gas in ingresso interagisca con tale superficie.

In particolare, i composti organici presenti nel gas 6 inquinato vengono convertiti in modo quantitativo in biossido di carbonio ed acqua del gas purificato 7; tali composti possono essere accompagnati da azoto, o altri gas inerti, a seconda della provenienza della corrente gassosa. Nei gas 6 alimentati alla camera di purificazione 1 possono poi essere presenti, sotto forma di particolato, composti che nello stato di plasma danno luogo ad una lava inerte. Essa si accumula nella parte inferiore della porzione divergente 21, formando il battente 23 che insiste contro il bordo 22. Come anticipato descrivendo il diagramma di figura 1, tale lava solidifica, dopo estrazione dalla camera di purificazione, in un materiale vetroso che ingloba, in particolare, gl'inquinanti di natura metallica, in particolare i metalli pesanti.

Come mostrato in figura 5, nell’attraversare la camera di purificazione 14 il gas 6/7 subisce un sensibile raffreddamento 71, passando dai 1600°C misurabili in prossimità dell’origine del flusso a torcia 26 a valori dell’ordine di 1400°C nella sezione 14 di uscita del gas 7 dalla camera di purificazione 1. A tale decremento di temperatura contribuisce l’espansione del gas 6/7, realizzata grazie alla forma divergente, secondo il verso del moto, della porzione 21 della camera di purificazione 1.

Come mostrato in figura 6, in una variante dell’apparato secondo l’invenzione la camera di purificazione 1 può racchiudere una seconda coppia 46 di elettrodi a valle di detta prima coppia 16 di elettrodi; questi sono collegati attraverso un circuito 47 comprendente mezzi di controllo 48 con mezzi 49 per creare una differenza di potenziale tra gli elettrodi della coppia 46. Tale differenza di potenziale genera un campo elettrico, non rappresentato, che à ̈ in grado di mantenere ionizzato il gas passante attraverso gli elettrodi della coppia 46, innescando una seconda flusso a torcia 56 o prolungando il flusso a torcia 26, e migliorando il rendimento della camera di purificazione 1.

La porzione 21 della camera 1 (figura 2) sbocca nella zona di ingresso 29 di uno scambiatore a fascio tubiero 2. Tale zona à ̈ fortemente divergente nel senso del moto del gas trattato 7 e comporta quindi una ulteriore, rapida espansione del gas trattato 7, cui à ̈ associato un raffreddamento 72 fino a temperature dell’ordine di 800°C, come mostra la figura 5.

Lo scambiatore 2 comprende un fasciame o involucro cilindrico 32 ed un fascio tubiero 33 formato ad esempio da cinque tubi 34 percorsi internamente dai gas provenienti dalla camera di purificazione 14. Come mostra la figura 4, i tubi 34 hanno assi disposti secondo le generatrici di un cilindro coassiale al fasciame 32; un condotto distributore centrale 35, pure coassiale a tale fasciame, à ̈ collegato a mezzi non rappresentati di approvvigionamento di un liquido di raffreddamento, ad esempio acqua. I tubi 34 ed il condotto distributore 35 sono fissati, ad esempio mediante mandrinatura o saldatura, a due piastre tubiere 37, a loro volta collegate al fasciame 32 ad esempio mediante saldature circonferenziali, interne al fasciame 32, come in figura 2; in alternativa, secondo una soluzione più adatta a esigenze di manutenzione, le piastre tubiere 37 possono avere delle estensioni a flangia collegabili medianti bulloni con flangie delle sezioni di ingresso 29 ed uscita 39 dello scambiatore a fascio tubiero 2. Il condotto distributore 35 ha aperture non rappresentate per erogare il liquido di raffreddamento nel vano 38 esterno ai tubi dello scambiatore a fascio tubiero 2: tali aperture possono essere corredate da ugelli spruzzatori per nebulizzare il liquido di raffreddamento, a favore dello scambio termico. Il liquido di raffreddamento, lambendo la superficie esterna dei tubi 34 percorsi internamente da gas purificato 7/8 caldo si trasforma parzialmente in vapore 40 che viene prelevato attraverso l’apertura 41 ed avviato mediante la tubazione 42 a mezzi convenzionali per recuperare energia, non rappresentati, in particolare nel caso di impiego di acqua quale liquido di raffreddamento. Il liquido di raffreddamento non vaporizzato viene allontanato dal vano 38 esterno ai tubi dello scambiatore 2 mediante una apertura inferiore 50 del fasciame 32, corredata da un canale di drenaggio 43.

Come mostrano le figure 3 e 4, i tubi 34 dello scambiatore a fascio tubiero 2 offrono al gas una sezione di passaggio al gas 7 la cui area à ̈ pari a almeno circa cinque volte l’area della sezione 14 di uscita dal tratto divergente 21 della camera di purificazione 1. In tal modo si tiene conto della rapida espansione subita dal gas 7 nell’attraversamento della zona di ingresso 29 tra la camera di purificazione 1 e lo scambiatore a fascio tubiero 2.

Dopo un raffreddamento 73 fino a circa 400°C nello scambiatore 2 (figura 5), i gas raffreddati 8 passano in uno scrubber 3, collegato allo scambiatore 2 ad esempio mediante un collegamento flangiato non rappresentato. Lungo una generatrice superiore dello scrubber 3, avente una camera 59 a sezione trasversale cilindrica, sono disposti uno o più condotti 52 collegati ad una rete idrica 51, per la distribuzione su ugelli nebulizzatori 53 di acqua di lavaggio 54. Tali ugelli nebulizzatori creano una nebbia 55 nella camera 59. In particolare, lo scrubber ha un passaggio per il gas purificato, ed almeno due serpentini avvolti secondo spirali incrociate, percorsi da un fluido di lavaggio; i serpentini hanno fori per distribuire l’acqua nel passaggio, in particolare in forma nebulizzata, e le spirali hanno un passo tale da favorire uniforme distribuzione dell’acqua di lavaggio nel passaggio del gas, evitando il formarsi di vie preferenziali per il gas purificato.

Nell’attraversamento della camera 59 il gas 8 subisce un ulteriore raffreddamento 74 (figura 5) fino a una temperatura ammissibile per l’emissione in atmosfera, compresa tra 80°C e 150°C. Lo scrubber 3 à ̈ seguito da un filtro paragoccia, o deflettore, 57, per arrestare acqua trascinata dai gas lavati 9; sono inoltre previsti mezzi di drenaggio 58 per l’acqua in questo modo separata e raccolta a valle del filtro paragoccia 57.

L’apparato comprende poi una soffiante 4 di testa, collegata a mezzi elettromeccanici di azionamento 61, per creare depressione lungo tutto l’apparato 800, in modo da guidare il gas 6/9 verso il diffusore 5, da cui viene espulso in atmosfera 70 mediante fori di uscita 66 dall’apparato 800.

Con riferimento alla figura 7, viene descritto uno scambiatore di calore a fascio tubiero 80 secondo una forma realizzativa alternativa a quella dello scambiatore 2 di figura 2, adatta per flusso verticale del gas purificato 7. Lo scambiatore 80 ha una porzione di ingresso 75 fortemente divergente nel senso del moto del gas purificato, definita da un fasciame ad esempio troncoconico 76’. Tale forma consente una rapida espansione del gas purificato 7, cui à ̈ associato un parimenti rapido raffreddamento. Lo scambiatore 80 comprende inoltre un fasciame o involucro cilindrico 76 ed un fascio tubiero formato da una pluralità di tubi 77, rappresentati in parte, percorsi internamente dal gas purificato 7. Un condotto distributore centrale 78, coassiale al fasciame, à ̈ collegato attraverso una tubazione 79 con mezzi non rappresentati di approvvigionamento di un liquido di raffreddamento 95, in particolare acqua. I tubi 77 ed il condotto distributore 78 attraversano fori 96 di due piastre tubiere 81, cui sono fissati mediante mandrinatura e/o saldatura;, le piastre tubiere 81, una sola delle quali à ̈ rappresentata in figura 7, a loro volta, sono collegate al fasciame cilindrico 76 ad esempio attraverso saldatura circonferenziale interna.

Lungo le generatrici del condotto distributore 78 vi sono aperture non rappresentate per erogare liquido di raffreddamento nel vano 82 esterno ai tubi dello scambiatore a fascio tubiero 80 e racchiuso dal fasciame cilindrico 76. Tali aperture possono essere corredate da ugelli spruzzatori per nebulizzare il liquido di raffreddamento, a favore dello scambio termico. Il liquido di raffreddamento, lambendo la superficie esterna dei tubi 77 percorsi internamente da gas caldo può trasformarsi parzialmente in vapore 97; in particolare nel caso di impiego di acqua quale liquido di raffreddamento, il vapore 97 viene prelevato attraverso un’uscita 83 ed avviato mediante una tubazione 84 a mezzi convenzionali per recuperare energia, non rappresentati. Il liquido di raffreddamento non vaporizzato 98 viene allontanato dal vano 82 esterno ai tubi dello scambiatore 80 mediante un’apertura inferiore 85 del fasciame cilindrico 76, corredata di canale di drenaggio 86. Lo scambiatore 80 comprende infine una porzione di uscita 88 per il gas raffreddato 8, ad esempio simmetrica alla porzione di ingresso 75 e definita quindi da un fasciame tronco-conico 76†, in cui à ̈ visibile un cono 89 che opera una deviazione di particelle solide non rappresentate contenute nel gas raffreddato, che urtano contro la parete della porzione 88 e tornano indietro per gravità.

Con riferimento alla figura 8 viene mostrato schematicamente un apparato 900 sezionato con un piano diametrale, quale forma realizzativa dell’apparato secondo l’invenzione, atto a purificare un gas 6 contenente inquinanti. L’apparato comprende cinque sezioni aventi sviluppo longitudinale, disposte, in questa particolare forma realizzativa, lungo l’asse 99 comune a tali sezioni. Esse sono, nell’ordine con cui vengono percorse dal gas trattato:

– una camera di purificazione 91, con una pluralità di lance 67 per alloggiare ulteriori torce, utili a trattare portate molto elevate di gas;

– uno scambiatore a fascio tubiero 92,

– uno scrubber 93,

– un ventilatore o soffiante 94,

– un diffusore 95 con fori di uscita 68 del gas trattato.

In particolare, lo scrubber 93 ha una camera di lavaggio 93’ ed una coppia di serpentini 93†incrociati, sostanzialmente elicoidali, alloggiati nella camera di lavaggio 93’; sulla superficie di tali serpentini sono praticati fori, non rappresentati in figura 8, prospicienti la camera di lavaggio 93’, per spruzzare acqua di lavaggio nella camera 93’, in modo da creare una distribuzione uniforme di acqua nebulizzata nella camera di lavaggio.

La descrizione di cui sopra di forme realizzative specifiche à ̈ in grado di mostrare l’invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tali forme realizzative specifiche senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti delle forme realizzative specifiche. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per purificare un gas contenente inquinanti, in particolare fumi, detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: – predisposizione di una camera di purificazione avente un ingresso ed un†̃uscita; – disposizione in detta camera di purificazione di una coppia di elettrodi sottoposti ad una differenza di potenziale tale da generare un campo elettrico di intensità predeterminata, – alimentazione di detto gas contenente inquinanti alla camera di purificazione attraverso detto ingresso e convogliamento di detto gas contenente inquinanti tra detti elettrodi, in modo che detto gas contenente inquinanti interagisca con detto campo formando una scarica elettrica, dando luogo a un gas ionizzato, ossia a un plasma, e causando una redistribuzione di atomi/molecole tra specie chimiche presenti in detto plasma formando molecole più pesanti, che danno luogo ad un residuo solido o liquido, in particolare una lava, e molecole più leggere, che danno luogo a un gas purificato, – estrazione di detto gas purificato dalla camera di purificazione attraverso detta uscita, – allontanamento di detto residuo solido o liquido dalla camera di purificazione.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto plasma si espande fluendo attraverso detta camera di purificazione e verso detta uscita, un†̃espansione essendo preferibilmente causata da un allargamento progressivo di sezione trasversale di detta camera verso detta uscita.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detto gas contenente inquinanti colpisce una superficie interna di detta camera in prossimità di detti elettrodi, in modo tale che detto gas contenente inquinanti che entra in detta camera secondo una direzione di ingresso subisce una brusca deviazione in una direzione predeterminata tale che à ̈ facilitata la formazione di detto plasma da detto gas contenente inquinanti, in particolare l’ingresso del gas à ̈ ortogonale ad un asse di detta camera per cui detto gas viene deviato ortogonalmente rispetto ad una sua direzione di ingresso.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente una fase di passaggio di detto gas tra due elettrodi di un†̃ulteriore coppia di elettrodi in detta camera, detti elettrodi di detta seconda coppia essendo sottoposti ad una differenza di potenziale tale da mantenere detto flusso di plasma, detti elettrodi di detta ulteriore coppia essendo preferibilmente inclinati rispetto a detto flusso.
5. 5. Apparato per purificare gas contenente inquinanti, in particolare per purificare fumi, detto apparato comprendendo – una camera di purificazione avente un ingresso ed un’uscita, detto ingresso e detta uscita avendo rispettive aree di sezione trasversale, – una coppia di elettrodi, – mezzi per imporre tra tali elettrodi una differenza di potenziale, tale da generare un campo elettrico di intensità predeterminata, – mezzi per alimentare detto gas all’ingresso di detta camera di purificazione e per far interagire detto gas con detto campo formando una scarica elettrica in grado di trasformare detto gas contenente inquinanti in un gas ionizzato, ossia in un plasma e di causare una redistribuzione di atomi/molecole tra specie chimiche presenti in detto plasma formando molecole più pesanti che danno luogo a un residuo solido o liquido, in particolare una lava, e molecole più leggere che danno luogo a un gas purificato;, – mezzi per raccogliere ed estrarre detto residuo solido o liquido dalla camera di purificazione.
6. 6. Apparato secondo la rivendicazione 5, in cui detta camera di purificazione ha forma tubolare con un asse, e detti elettrodi sono disposti in modo che il plasma formi un flusso diretto verso detta uscita di detta camera, in cui detta camera ha preferibilmente una porzione tubolare divergente, in particolare una porzione tronco-conica, detta porzione divergente essendo atta a facilitare un’espansione di detto flusso di plasma verso detta uscita, in cui detta parte tronco-conica ha in particolare un angolo di apertura compreso tra 2 e 6 gradi, preferibilmente detto angolo di apertura à ̈ prossimo a 4 gradi.
7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 5, in cui detta coppia di elettrodi à ̈ una prima coppia di elettrodi, e detta camera di purificazione comprende – una seconda coppia di elettrodi, – mezzi per imporre tra detti elettrodi di detta seconda coppia una differenza di potenziale, tale da generare un campo elettrico in grado di mantenere detto flusso di plasma.
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 5, comprendente uno scambiatore di calore disposto a valle di detta uscita di detta camera, detto scambiatore avendo una porzione di ingresso atta a favorire ulteriore espansione di detto gas ed una porzione di raffreddamento avente sezione trasversale di area compresa tra tre e sette volte detta area di sezione trasversale di detta uscita, in particolare detta sezione trasversale di detta porzione di raffreddamento ha area prossima a cinque volte detta area di sezione trasversale di detta uscita.
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 5, in cui detto scambiatore comprende – un fascio tubiero con tubi percorsi internamente da detto gas purificato raffreddantesi entro detti tubi, – un condotto con fori per spruzzare un liquido di raffreddamento su una superficie esterna di detti tubi.
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 5, in cui uno scrubber à ̈ disposto a valle di detta uscita di detta camera, detto scrubber avendo una camera di lavaggio ed una pluralità di serpentini, in particolare serpentini sostanzialmente elicoidali, alloggiati in detta camera di lavaggio, detta pluralità di serpentini essendo preferibilmente formata da una o più coppie di serpentini incrociati, detti serpentini avendo fori per erogare acqua di lavaggio, preferibilmente in forma nebulizzata, distribuita uniformemente in detta camera di lavaggio.