Impianti di aspirazione e filtrazione per
polveri potenzialmente esplosive:
-
misure di prevenzione e protezione adottate per
sistemi di filtrazione a secco
inertizzazione con sistemi di filtrazione a umido
Ing. Andrea Doardo
SOSTANZE PERICOLOSE PER LA FORMAZIONE DI
ATMOSFERE POTENZIAMENTE ESPLOSIVE
GAS, VAPORI E NEBBIE
sprigionate da:
•VERNICI
•DILUENTI
•COLLE
•RESINE
•IDROCARBURI
•OLI LEGGERI...
POLVERI
emesse da lavorazioni che coinvolgono:
•METALLI LEGGERI
•LEGNO
•CUOIO
•FIBRA DI CARBONIO
•SEMENTI
•ZUCCHERO
•FARINE
•CARTA, CARTONE
•RIFIUTI
•COMPOSTI ORGANICI COMBUSTIBILI...
STATISTICHE INTERNAZIONALI SU INNESCHI E
SOSTANZE COINVOLTE
Statistiche sugli inneschi delle esplosioni:
• 23% di origine meccanica
• 9% dovuta a scariche elettrostatiche
• 4% di origine elettrica
Statistiche sulle sostanze interessate:
• 34% legno
• 28% cereali
• 12% materie plastiche
• 10% carbone
• 10% metalli
Esplosione polveri
di cereali
Esplosione elevatore
grano
Esplosione polveri
di alluminio
PROCEDURA CORRETTA PER LA VALUTAZIONE DEI RISCHI E
L'ACQUISTO DI APPARECCHIATURE CONFORMI
CLASSIFICAZIONE
DELLE ZONE
PER GAS – NEBBIE –
VAPORI – POLVERI
ACQUISTO DI
APPARTECCHIATURE
E IMPIANTI
CONFORMI
VALUTAZIONE
DEI RISCHI
RACCOLTA DELLE
INFORMAZIONI DA FORNIRE
AL COSTRUTTORE PER LA
CORRETTA PROGETTAZIONE
SECONDO LA NORMATIVA
ATEX (es. Pmax, Kst, MIE,
Tcloud)
ACQUISIZIONE DEI DATI DI PROGETTO:
POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE
PRESENZA DI POLVERI COMBUSTIBILI:
► ORGANICHE
► DI METALLI LEGGERI
CON GRANULOMETRIA < 500 micron (in
realtà la soglia reale di pericolosità è circa
300 micron)
LE POLVERI SONO
SOSPETTE
ESPLOSIVE
PER ESSERE CERTI DELLA LORO
PERICOLOSITA' E' NECESSARIO
INVIARE UN CAMPIONE
SIGNIFICATIVO DELLE POLVERI
COSI' COME VENGONO LAVORATE
AD UN LABORATORIO
ACCREDITATO
PER DETERMINARNE I PARAMETRI
SIGNIFICATIVI DA CONSIDERARE
POLVERI: I principali parametri da considerare
CEI 31-56 – EN 1127-1
Pmax
bar
Kst
bar*m/s
Pressione massima ottenuta in un recipiente chiuso durante l’esplosione di un’atmosfera
esplosiva determinata in condizioni di prova specificate.
Indice di esplosività. (dP/dt)max*V^1/3=cost=Kst
MIE
mJ
La più bassa energia elettrica immagazzinata in un condensatore che, al momento della scarica,
è sufficiente per provocare l’accensione dell’atmosfera più infiammabile in condizioni di prova
specificate.
Tcloud
°C
La temperatura più bassa di una superficie calda su cui la miscela più infiammabile delle polveri
con l’aria si accende in condizioni di prova specificate (MIT).
Tlayer
°C
La temperatura più bassa di una superficie calda alla quale si verifica l’accensione in uno strato
di polveri in condizioni di prova specificate.
Dm
10-6m
Diametro medio della particella di polvere (granulometria)
LEL
g/m3
Limite inferiore del campo di esplosione
BZ
1-6
%umidità
%
LOC
%
resistività
ohm*m
Classe di combustione della polvere
Percentuale umidità del campione
Massima concentrazione di ossigeno in una miscela di sostanza infiammabile e aria e un
gas inerte, nella quale non si verifica un’esplosione, determinata in condizioni di prova
specificate.
Resistività elettrica
ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE DEI VAPORI E
DELLE POLVERI INFIAMMABILI: ITER DEL FORNITORE
ACQUISIZIONE DEI DATI NECESSARI PER LA PROGETTAZIONE
VALUTAZIONE DEI RISCHI
REALIZZAZIONE DI UNA IDONEA ASPIRAZIONE LOCALIZZATA
CANALIZZAZIONI DI ASPIRAZIONE COSTRUITE IN MATERIALI CONDUTTIVI E CORRETTAMENTE MESSE A
TERRA. IL SISTEMA DI ASPIRAZIONE DEVE ESSERE COMPOSTO DA APPARECCHIATURE ELETTRICHE E
MECCANICHE IDONEE ALL'INSTALLAZIONE NELLE ZONE ATEX (APPARECCHIATURE DI CATEGORIA ADEGUATA)
SISTEMA DI ABBATTIMENTO
COSTRUITO SECONDO LE NORME ATEX ARMONIZZATE
E CON COMPONENTI DI CATEGORIA IDONEA ALLE ZONE ATEX
UNI EN 1127-1 “PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE E PROTEZIONE CONTRO L'ESPLOSIONE”
VDI 2263 “ DUST FIRES AND EXPLOSION PROTECTION IN DUST EXTRACTING INSTALLATIONS”
La priorità, sia per il costruttore che per
l'utilizzatore, deve essere quella di evitare che
possano manifestarsi atmosfere potenzialmente
esplosive e che queste, se presenti, non
possano venire in contatto con fonti di innesco
efficaci. Qualora queste misure preventive siano
insufficienti a raggiungere un livello
soddisfacente di protezione, allora è necessario
ricorrere a misure di protezione dall'esplosione
che limitino gli effetti di qualunque esplosione
ad un livello accettabile (tratto dalla VDI 2263).
CLASSIFICAZIONE DELLE ZONE IN UN FILTRO A MANICHE PER
POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE
Filtro a maniche in pressione
Filtro a maniche in depressione
TRATTO DALLA CEI 31-56 GUIDA ALL'APPLICAZIONE DELLA NORMA CEI 31-52 “CLASSIFICAZIONE
DEI LUOGHI DOVE SONO O POSSONO ESSERE PRESENTI POLVERI COMBUSTIBILI”
Esempio di zona pericolosa originata da una valvola
rotativa (rotocella) sita in ambiente chiuso o aperto
Esempio di zone pericolose originate da uno scarico, o
anche travaso, continuo o frequente di polvere in un
recipiente aperto con bocca di scarico bassa sotto il bordo
del contenitore sito in ambiente aperto
CLASSIFICAZIONE DELLE ZONE IN UN FILTRO A MANICHE PER
POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE
INTERNO DEL FILTRO
ZONA 20 ►
APPARECCHIATURE A CONTATTO
IN CATEGORIA 1D
DIRETTIVA ATEX 94/9/EC
NON DEVONO MANIFESTARSI FONTI DI INNESCO EFFICACI DURANTE
IL NORMALE FUNZIONAMENTO E
IN PRESENZA DI DUE SITUAZIONI DI GUASTO INDIPENDENTI
(GUASTO RARO)
Secondo la VDI 2263 è necessario proteggere un filtro soltanto
quando la MIE della polvere è <1mJ. Tra 1mJ e 10mJ è necessaria la
valutazione di esperti e con MIE>10 mJ sono sufficienti misure di
PREVENZIONE
Consideration Paper: How should the Directive be applied to filter units and
vented silo bins? (revised version, as approved at the ATEX Standing Committee
meeting on 22rd June 2009)
1. The filter or the silo bin has no moving parts or electrical equipment on
the inside, and is located in a non hazardous area
2. The filter has moving parts inside that can be considered as mechanical
equipment, such as a bag shaking mechanism, or a screw feeder to
remove collected dust. The whole filter is located in a non-hazardous area
3. The complete filter or the silo bin has electrical equipment inside. In
filters those electrical equipment may be a pressure switch, or level
switch on the container that collects the dust, in silos level indicators are
widely used
4. The silo bin or the complete apparatus with the filter is fitted by the
manufacturer with explosion vent panels or doors, supplied by another
manufacturer
5. The silo bin or the complete apparatus with the filter is fitted with explosion vent panels or doors
produced and integrated into the filter or silo by the filter/silo manufacturer themselves
6. A - normally small - apparatus with only a filter sock, plastic collection bag and fan, but no metal
enclosure
7. The silo or an apparatus with a filter is intended to be installed in an area, in which air/dust mixtures
are unlikely to occur or, if they do occur, are likely to do so only infrequently and for a short period
only
CONSIDERATION PAPER
CASO 1
1) The filter or the silo bin has no moving parts or electrical equipment on the
inside, and is located in a non hazardous area
FILTRO
INSTALLATO IN
AMBIENTE
NON
CLASSIFICATO
NESSUNA
SORGENTE
INTERNA
APPARATO
NON RIENTRA
NEL CAMPO DI
APPLICAZIONE
DELLA 94/9/CE
CONSIDERATION PAPER
CASO 2
2) The filter has moving parts inside that can be considered as mechanical
equipment, such as a bag shaking mechanism, or a screw feeder to remove
collected dust. The whole filter is located in a non-hazardous area
FILTRO
INSTALLATO IN
AMBIENTE NON
CLASSIFICATO
SONO PRESENTI
SORGENTI
INTERNE
(meccaniche)
L’APPARECCHIO ASSOCIATO
ALLE SORGENTI RIENTRA NEL
CAMPO DI APPLICAZIONE
DELLA 94/9/CE
(IN CATEGORIA IDONEA)
CONSIDERATION PAPER
CASO 3
3) The complete filter or the silo bin has electrical equipment inside. In filters
those electrical equipment may be a pressure switch, or level switch on the
container that collects the dust, in silos level indicators are widely used
FILTRO
INSTALLATO IN
AMBIENTE NON
CLASSIFICATO
SONO PRESENTI
SORGENTI
INTERNE
(elettriche)
L’APPARECCHIO ASSOCIATO
ALLE SORGENTI RIENTRA NEL
CAMPO DI APPLICAZIONE
DELLA 94/9/CE
(IN CATEGORIA IDONEA)
CONSIDERATION PAPER
CASO 4
4) The silo bin or the complete apparatus with the filter is fitted by the
manufacturer with explosion vent panels or doors, supplied by another
manufacturer
• I dispositivi di scarico sono “Sistemi di protezione” secondo art.1
• Il Fabbricante di tali dispositivi di scarico applica la procedura di
valutazione della conformità secondo art. 8.2 e marca i dispositivi CE
• La scelta di tali dispositivi è eseguita dal Fabbricante dell’apparato
• Il Fabbricante dell’apparato deve garantire la tenuta del contenitore
in caso di esplosione anche se non ne è richiesta una formale
certificazione
• L’utilizzatore deve avere le dovute informazioni dal Fabbricante
dell’apparato al fine di garantire la salute e la sicurezza dei
lavoratori nell’ambito delle direttive sociali di riferimento (D.Lgs. 9
aprile 2008 n.81 – Titolo XI – protezione da atmosfere esplosive)
CONSIDERATION PAPER
Sorgenti di innesco di origine elettrostatica
Electrostatic hazards may exist from insulating
surfaces inside the filter, from the filter elements or
from cone discharges in silos. This risk depends for
example on the properties of the dust being
collected, and other operating conditions. But any
electrostatic risks are not considered as giving
the filter or silos its own potential source of
ignition, so these filters or silos do not fulfill the
definition of equipment in Article 1(3)a
The electrostatic risks can be covered by other
directives, for example the Machinery Directive
when the filter is part of a machine. In this case the
manufacturer of the machine is responsible to avoid
this risk according to the regulations of the
Machinery Directive. In all cases these risks must be
controlled by the user under Directive 1999/92. The
electrostatic risks are covered in EN 13463-1.
Eventuali sorgenti di innesco
dovute a carica elettrostatica
non sono considerate come
“sorgenti proprie”.
Il rischio elettrostatico può
essere coperto dalla direttiva
macchine se il filtro/silo è
parte di un macchina
Il rischio elettrostatico in ogni
caso è coperto dalla direttiva
utilizzatori 99/92/CE e dal
D.Lgs. 81/08 Tit. XI
SISTEMI DI PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE
ALL'INTERNO DI FILTRI
PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE (VDI 2263)
EVITARE LA FORMAZIONE DI ATMOSFERE
POTENZIALMENTE ESPLOSIVE
IMPEDIRE O RENDERE IMPROBABILE LA FORMAZIONE
DI ACCUMULI ALL'INTERNO DEL FILTRO
► ACCORGIMENTI COSTRUTTIVI
► SISTEMI DI MONITORAGGIO
► CORRETTA MANUTENZIONE
Mantenere il corpo filtro il più pulito possibile permette di minimizzare il rischio che si
formino atmosfere potenzialmente esplosive al suo interno.
Tuttavia, durante la pulizia pneumatica delle maniche, è molto difficile prevedere la
concentrazione delle polveri, quindi è verosimile stabilire una zona 20 interna.
SISTEMI DI PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE
ALL'INTERNO DI FILTRI
PER POLVERI POTENZIALMENTE ESPLOSIVE (VDI 2263)
EVITARE LA FORMAZIONE DI
FONTI DI INNESCO EFFICACI
EVITARE INNESCHI DI ORIGINE ELETTROSTATICA,
ELETTRICA E MECCANICA (OLTRE A TUTTE LE ALTRE FONTI DI INNESCO
ELENCATE NELLA NORMA EN 1127-1)
►
►
►
►
►
►
CORRETTA MESSA A TERRA DELLE PARTI CONDUTTIVE
CORRETTA VERNICIATURA DELLE PARTI INTERNE
CORRETTA SCELTA DEI TESSUTI FILTRANTI
APPARECCHIATURE ELETTRICHE E MECCANICHE IN CATEGORIA ADEGUATA
EVENTUALI APPARATI DI RILEVAMENTO E SPEGNIMENTO DELLE SCINTILLE
EVENTUALI APPARATI DI RILEVAMENTO E SPEGNIMENTO DEGLI INCENDI
UNI EN 1127-1 “PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE E
PROTEZIONE CONTRO L'ESPLOSIONE”
La norma EN 1127-1 elenca tutte le 13 sorgenti di accensione
riconosciute:
1.Superfici calde
2.Fiamme e gas caldi (incluse le particelle calde)
3.Scintille di origine meccanica
4.Materiale elettrico
5.Correnti elettriche vaganti, protezione contro la corrosione catodica
6.Elettricità statica
7.Fulmine
8.Onde elettromagnetiche a radiofrequenza (RF) da 10^4 a 3x10^12
Hz
9.Onde elettromagnetiche da 3x10^11 a 3x10^15 Hz
10.Radiazioni ionizzanti
11.Ultrasuoni
12.Compressione adiabatica e onde d'urto
13.Reazioni esotermiche, inclusa l'autoaccensione delle polveri
21
PREVENZIONE O PROTEZIONE?
CARICHE ELETTROSTATICHE
MANICA NON CORRETTAMENTE MESSA A TERRA
(es. per errore di installazione o per distacco/caduta)
► guasto raro ma non accettabile in zona 20
normalmente l'energia di una scarica elettrostatica è <10 mJ
► limite VDI2263 PLAUSIBILE
PREVENZIONE O PROTEZIONE?
SCINTILLE DI ORIGINE MECCANICA
ASPIRAZIONE DA MACCHINARIO IN MOVIMENTO
O DA PROCESSO CON PRODUZIONE DI SCINTILLE
► l'eventuale rilevazione e spegnimento delle scintille
non è immune da guasti
normalmente l'energia di una scintilla meccanica è <10 mJ,
tuttavia, con MIT della polvere < 400°C,
queste scintille possono diventare inneschi efficaci
► necessario valutare anche la MIT
PREVENZIONE O PROTEZIONE?
INCENDI LATENTI
DEPOSITO DI UNA SCINTILLA SU UNO STRATO DI POLVERE
► incendio latente o brace
la temperatura superficiale delle braci è in grado di innescare
qualunque nube di polvere, anche con classe di combustione BZ1 o
BZ2, soprattutto se la brace è alimentata dal flusso d'aria (es.
deposito della brace sulla manica filtrante)
► limite VDI2263 NON PLAUSIBILE
PREVENZIONE O PROTEZIONE?
Dall'analisi delle casistiche più comuni, risulta
quindi evidente che la protezione dei filtri per
polveri potenzialmente esplosive è una
condizione indispensabile per molte applicazioni.
Essa potrà essere evitata soltanto nel caso in cui
la presenza di un innesco efficace possa essere
ragionevolmente esclusa attraverso un'apposita
analisi dei rischi
UNI EN 1127-1 “PREVENZIONE DELL'ESPLOSIONE E
PROTEZIONE CONTRO L'ESPLOSIONE”
Limitazione degli effetti delle
esplosioni ad un livello
accettabile mediante misure di
protezione costruttive.
In questo caso è accettata
l'eventualità di un'esplosione
PROTEZIONE
Progettazione
resistente
all'esplosione
Scarico
dell'esplosione
Soppressione
dell'esplosione
Prevenzione
della
propagazione
delle fiamme e
dell'esplosione
SCARICO DELL'ESPLOSIONE: VENTING
POSSIBILI POSIZIONEMENTI (NFPA 68-2007)
SCARICO DELL'ESPLOSIONE: VENTING
Condotti di scarico – deflettore (EN 14491)
SCHEMI DI IMPIANTO (NFPA 654)
Scarico e compartimentazione dell’esplosione
Protezione dalla propagazione dell'esplosione
utilizzando un sistema di isolamento meccanico
Protezione dalla propagazione dell'esplosione
utilizzando un sistema di isolamento chimico
ESEMPI DI FILTRI IN ESECUZIONE “ATEX”
CON ERRORI DI PROGETTAZIONE
- Posizionamento venting
- Corpo filtro in esecuzione pressopiegata (resistenza alla Pred ?)
- Filtro non compartimentato
- Scarico polveri non compartimentato
- Filtro in pressione (creazione Atex nell'intorno!)
PROGETTAZIONE RESISTENTE ALLA Pred:
ESEMPI FEA FILTRI A PIANTA CIRCOLARE
CASI PRATICI:
IMPIANTI DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI
1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E
FILTRAZIONE POLVERI DI
ADDITIVI PER FONDERIA (St2)
2) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E
FILTRAZIONE POLVERI DI
ALLUMINIO DA CARTATRICI (St1)
3) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E
FILTRAZIONE POLVERI DI PVC (St1)
4) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E
FILTRAZIONE POLVERI DI CUOIO (St1)
1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA
1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA
1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA
1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA
1) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DI ADDITIVI PER FONDERIA
Impianto di abbattimento polveri St1 e St2.
Filtri protetti con venting e barriera chimica
1) PROGETTAZIONE RESISTENTE ALLA PRESSIONE:
FEA FILTRO A PIANTA CIRCOLARE
1), 2), 3), 4) PROGETTAZIONE RESISTENTE ALLA PRESSIONE:
ESECUZIONE A PIANTA CIRCOLARE
I filtri per il trattamento delle polveri Atex
sono realizzati a pianta circolare per garantire
la resistenza delle carpenterie alla pressione
residua dell'esplosione, raggiunta all'interno
del filtro una volta entrati in funzione i sistemi
appena descritti.
►
La realizzazione dei filtri a pianta poligonale
potrebbe imporre la progettazione di strutture
a deformazione permanente
►
Nessuna deformazione plastica (prevista
dalla 1127-1 ma difficilmente calcolabile) che
costringerebbe allo smantellamento del filtro
►
Idoneità all'installazione di tutti i sistemi di
venting e di soppressione dell'esplosione
►
Possibilità di sviluppo in verticale con
conseguente minor ingombro a terra
(compatibilmente con la velocità di
decantazione delle polveri)
►
1), 2 ), 3), 4) PROGETTAZIONE RESISTENTE ALLA PRESSIONE:
CANALI SALDATI
Per il collegamento del filtro al
dispositivo di disaccoppiamento e del
filtro con il ventilatore è necessario
utilizzare tubazioni che abbiano la
stessa resistenza alla pressione residua
dell'esplosione delle apparecchiature
che collegano
►
Le tubazioni standard aggraffate
non hanno le prestazioni richieste
►
Si utilizzano tubazioni saldate e
flangiate di grosso spessore
►
2) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI
ALLUMINIO DA CARTATRICI (FONDERIA DI ALLUMINIO)
Sample: polvere metallica
Max explosion pressure: Pmax = 5,3 bar
Max rate of pressure rise: (dP/dT)max = 11 bar/s
Product specific constant: Kmax = 3 m*bar/s
CAMPIONE
D[4,3]
micron
D (90%)
micron
D (50%)
micron
D (10%)
micron
Polvere
metallica
335,4
618,2
280,0
102,4
2) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE POLVERI DI
ALLUMINIO DA CARTATRICI (FONDERIA DI ALLUMINIO)
ASPIRAZIONE LOCALIZZATA (limitazione del
volume Atex in prossimità della fonte di emissione)
►
►
MESSA A TERRA DELL'IMPIANTO
►
FILTRO A PIANTA CIRCOLARE
►
CONDOTTI DI RACCORDO SALDATI
►
FILTRO REALIZZATO IN ACCIAIO INOX
PROTEZIONE DEL FILTRO DALL'ESPLOSIONE CON
SOPPRESSIONE CHIMICA
►
SISTEMA DI COMPARTIMENTAZIONE CON
BARRIERA CHIMICA
►
VALVOLA DI SCARICO DELLE POLVERI “FLAME
AND EXPLOSION PROOF”
►
VENTILATORE E APPARECCHIATURE, INSTALLATE
IN ZONE ATEX, DI CATEGORIA ADEGUATA
►
3) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DA LAVORAZIONE PVC (St1)
►ASPIRAZIONE
LOCALIZZATA (limitazione del
volume Atex in prossimità della fonte di
emissione)
►MESSA
A TERRA DELL'IMPIANTO
►FILTRO
A PIANTA CIRCOLARE
►CONDOTTI
DI RACCORDO SALDATI
►PROTEZIONE
CON VENTING
DEL FILTRO DALL'ESPLOSIONE
►SISTEMA
DI COMPARTIMENTAZIONE CON
FLAP VALVE
►VALVOLA
DI SCARICO DELLE POLVERI
“FLAME AND EXPLOSION PROOF”
►VENTILATORE
E APPARECCHIATURE,
INSTALLATE IN ZONE ATEX, DI CATEGORIA
ADEGUATA
3) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DA LAVORAZIONE PVC (St1)
Particolare valvola flap-valve di isolamento dei condotti a monte
4) IMPIANTO DI ASPIRAZIONE E FILTRAZIONE
POLVERI DI CUOIO (St1)
ASPIRAZIONE LOCALIZZATA (limitazione del volume
Atex in prossimità della fonte di emissione)
►
►
MESSA A TERRA DELL'IMPIANTO
►
FILTRO A PIANTA CIRCOLARE
►
CONDOTTI DI RACCORDO SALDATI
PROTEZIONE DEL FILTRO DALL'ESPLOSIONE CON
VENTING
►
►
SISTEMA DI COMPARTIMENTAZIONE CON FLAP VALVE
VALVOLA DI SCARICO DELLE POLVERI “FLAME AND
EXPLOSION PROOF”
►
VENTILATORE E APPARECCHIATURE, INSTALLATE IN
ZONE ATEX, DI CATEGORIA ADEGUATA
►
SISTEMA DI RILEVAZIONE E SPEGNIMENTO DELLE
SCINTILLE
►
SISTEMA DI RILEVAZIONE E SPEGNIMENTO DELLA
FIAMMA
►
TECNOLOGIA A UMIDO E ATEX
polveri combustibili
Lo scrubber utilizza al suo interno un fluido inerte (acqua) per il lavaggio
delle polveri che quindi risultano inertizzate, non è infatti possibile
innescare le polveri quando esse sono bagnate o immerse in acqua.
All’interno dell’apparecchiatura filtrante viene impedito lo sviluppo di
un’atmosfera esplosiva dovuta alla presenza di polveri combustibili con
concentrazioni superiori al LEL. L’aggiunta di un grande quantitativo
d’acqua oltre a rendere le polveri non esplodibili, le rende anche
ininfiammabili. Questo aspetto rende gli scrubber ad acqua
particolarmente indicati nel trattamento di flussi provenienti da processi
intrinsecamente correlati a rischi di incendio e di esplosione per i quali è
impossibile il ricorso a tecniche di abbattimento a secco o per i quali non è
realistico ottenere i dati di esplosività delle polveri (es.: mulini per la
macinazione dei rottami metallici).
La tecnologia a umido non è utilizzabile qualora le polveri, reagendo con
essa, producano sostanze gassose nocive o infiammabili (es.: siliciuro di
calcio)
TECNOLOGIA A UMIDO E ATEX
polveri di alluminio
Nota sulla filtrazione a umido dell’alluminio:
Il contatto tra l’alluminio e l’acqua genera idrogeno secondo la reazione:
2Al + 3H2O → Al2O3 + 3H2 + calore
Lo sviluppo di idrogeno si ferma nel momento in cui la superficie del granello di polvere
di alluminio si ricopre del suo stesso ossido che, di fatto, lo passiva. La reazione è
favorita da temperature elevate ed è molto lenta a temperatura ambiente. Alcuni sali in
concentrazioni adeguate possono favorire la reazione di sviluppo rimuovendo il layer di
ossido, va tuttavia considerato che lo scrubber non prevede dosaggi di reagenti chimici.
Per avere la formazione di una Atex dovuta al gas è necessario comunque che la
concentrazione dell’idrogeno superi il LEL (4% v/v = 3500 mg/Nm3).
Dati sperimentali (*) indicano un tasso di sviluppo dell’idrogeno di circa 8*107gH2/sec*gAl (in condizioni favorite da una speciale attivazione meccanica e termica
dell’alluminio, cosa che è moto difficile ottenere non volutamente, possiamo tuttavia
considerarlo un dato cautelativo). Se consideriamo ad esempio che in uno scrubber da
10000 Nm3/h possa essere presente una quantità media di 100 kg/h di alluminio in
vasca, ho la formazione di 288 g/h di idrogeno pari ad una concentrazione di 28,8
mg/Nm3, pari a meno del 5% del LEL.
TECNOLOGIA A UMIDO E ATEX
polveri di alluminio
(*) “Reaction of Aluminum with Water to Produce Hydrogen”
“A Study of Issues Related to the Use of Aluminum for On-Board Vehicular Hydrogen Storage”
U.S. Department of Energy
SCRUBBER VENTURI
Descrizione della macchina
La tecnologia a umido principale per la
depolverazione di un flusso d’aria
convogliato è certamente lo scrubber
Venturi
La gola del Venturi è la porzione più stretta
della sezione convergente – divergente dove la
velocità e la turbolenza del fluido sono
maggiori. Il gas da trattare, spinto a velocità
anche superiori ai 50 m/s, costringe il liquido
di lavaggio a distribuirsi in finissime goccioline
che urtano le particelle di polvere
appesantendole. Una parte dell'energia spesa
nella gola viene recuperata nel divergente
dove la velocità decresce agevolando la
precipitazione degli agglomerati.
La velocità nella gola del venturi viene scelta
in base all’efficienza di abbattimento richiesta
(valutata con formule matematiche) e alla
granulometria delle polveri da abbattere.
Lo scrubber Venturi ad alta efficienza sfrutta l'effetto
della turbolenza creata nel fluido nella sezione
convergente – divergente di uno o più tubi venturi.
Nella sezione convergente il decremento dell'area di
flusso costringe il gas ad aumentare la propria
velocità, di conseguenza l'estrema turbolenza indotta
favorisce l'atomizzazione del liquido di lavaggio che
viene iniettato nello scrubber appena sopra la gola.
La polverizzazione del liquido in micro-gocce
aumenta la probabilità di contatto tra l'inquinante ed
il liquido stesso. La miscela gas-liquido così formata
decelera muovendosi lungo il divergente favorendo
l'impatto e quindi l'agglomerazione tra le particelle.
L'aria depurata passa quindi attraverso la torre di
separazione o attraverso un separatore di gocce che
ha la funzione sia di abbattere gli inquinanti ancora
presenti, sia di provvedere alla separazione delle
gocce d’acqua trascinate dal flusso gassoso.
TORRI VENTURI (ISV)
D.g.r. 30 maggio 2012 - n. IX/3552
SCRUBBER VENTURI
Efficienza di abbattimento
SCRUBBER VENTURI
Efficienza di abbattimento
SCRUBBER VENTURI
Torre di separazione a riempimento
SCRUBBER VENTURI
Abbattimento polveri combustibili
QUANDO?
➔
➔
➔
➔
Abbattimento di polveri combustibili in flussi ad
elevata portata (difficile resistenza alla Pred di un
filtro a secco)
In situazioni dove è difficile la protezione e
l’isolamento di un filtro a secco (polveri con
elevati Kst e Pmax, polveri metalliche)
Abbattimento simultaneo di polveri e vapori
(Nota: se i vapori sono combustibili ottengo una
miscela ibrida con aumento del Kst delle polveri)
Possibilità di incrementare l’efficienza
aggiungendo una torre a riempimento)
PERCHE’ SI?
➔ Efficienze di abbattimento elevate (>99%)
➔ Poca manutenzione
➔ Apparecchiatura scarsamente soggetta ad
intasamento, anche con polveri aggreganti o
adesive (spesso incompatibili con un filtro a
tessuto)
DOVE?
➔ Forni di recupero rottami di alluminio (nerofumo,
kerosene)
➔ Mulini di macinazione acciaio e alluminio
➔ Produzione e utilizzo pigmenti su base organica e
inorganica
➔ Stoccaggio e lavorazione cereali (possibile
recupero delle acque)
➔ Impianti di produzione fertilizzanti (possibile
recupero delle acque, contemporanea
deodorizzazione del flusso con appositi dosaggi)
PERCHE’ NO?
➔ Elevate perdite di carico (anche >500 mmH2O)
➔ Trattamento e smaltimento di fanghi (necessità di
draghe, decantatori, sistemi chimico fisici,
ispessimento)
➔ Difficile o impossibile recuperare le polveri
abbattute
SCRUBBER VENTURI
con packed tower
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con packed tower
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shredder
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shredder