| | | | |  |  | | | Progettata per l’abbattimento delle sostanze organiche volatili, è nata una nuova serie di impianti di combustione termica rigenerativa. Segni particolari: estrema compattezza e plus tecnologici, che li rendono ideali dal punto di vista ecologico ed economico.
Alessandro Parravicini
Operativa da anni nel trattamento delle emissioni gassose, la società Brofind di Milano, in collaborazione con CTP (Graz), ha preparato e realizzato una nuova serie di impianti: Compactherm (a due camere) e Tritherm (a tre camere), destinati all’abbattimento delle sostanze organiche volatili (S.O.V.), nel cui nome è stata efficacemente sintetizzata la filosofia progettuale seguita.
I tecnici hanno infatti lavorato per raggiungere alcuni obiettivi ambiziosi, ovvero la massima compattezza costruttiva (così da ridurre tanto gli ingombri, quanto l’impatto ambientale e le operazioni di montaggio in cantiere), l’elevata efficienza di abbattimento delle S.O.V. (grazie all’adozione di un sistema ecologicamente avanzato) e, non ultima, la spiccata economicità del sistema, non solo dal punto di vista dell’investimento iniziale ma anche dei costi di gestione.
Descrizione del processo e degli impianti
Abbattere gli inquinanti presenti in una corrente aeriforme per via termica significa innalzarne la temperatura fino a rendere possibile la seguente reazione di decomposizione delle sostanze organiche presenti:
S.O.V. + O2 — CO2 + H20 + calore
Grazie all’esotermicità della reazione si ha un conseguente ulteriore innalzamento della temperatura, proporzionale alla concentrazione degli inquinanti in ingresso e al loro potere calorico.
• Compactherm è un impianto di combustione termica rigenerativo per la purificazione dei gas di scarico, che comprende un sistema ad alta efficienza per il recupero del calore. Lo schema di processo è riportato in figura 1 mentre la soluzione costruttiva è rappresentata in figura 2.
L’aria carica, spinta dal ventilatore principale di processo, viene alimentata alternativamente in ciascuna delle due camere attraverso due apposite valvole a tampone. L’aria attraversa in senso ascensionale una delle due torri dove, sul letto ceramico, si preriscalda sino alla zona di inversione ove è sistemato il bruciatore di controllo della temperatura.
Qui si garantisce che l’aria inquinata resti alla temperatura di reazione (800 °C circa, in funzione delle sostanze da abbattere) il tempo necessario per assicurare la depurazione dagli inquinanti.
Detta temperatura di reazione può essere raggiunta tramite auto accensione delle impurità presenti nell’aria da trattare, quando questa contenga una concentrazione sufficiente di composti organici volatili, oppure utilizzando combustibile ausiliario.
Dopo avere lasciato la camera di combustione, i gas di scarico purificati passano verticalmente dall’alto verso il basso nella seconda camera, riscaldando il letto ceramico e preparandolo per la prossima sequenza, che prevede l’ingresso di gas da trattare attraverso quest’ultima camera invertendo in questo modo il senso del flusso nel termoreattore .
• Il processo Tritherm è del tutto simile, ma prevede l’utilizzo di tre camere, con l’aggiunta di un’ulteriore fase di spurgo, che si inserisce a ogni inversione di flusso (si veda in figura 3 lo schema ciclico di funzionamento), indispensabile quando la concentrazione di inquinanti in ingresso supera i 2-3 g/Nm3 . Lo schema di processo è riportato in figura 4.
La scelta tra i due processi è determinata dalla concentrazione di inquinanti in ingresso e dalla resa di abbattimento richiesta al camino.
Vantaggi del sistema
Strettamente connessi alla forma costruttiva prescelta, Compachterm e Tritherm presentano alcune particolarità che, di fatto, consentono risparmi e vantaggi a tutto campo.
• Grazie alla forte riduzione delle superfici esterne dell’involucro del combustore, le dispersioni termiche verso l’ambiente diminuiscono in modo consistente.
• Le valvole di distribuzione, tutte facilmente raggiungibili e ispezionabili, sono state appositamente testate e progettate per dare affidabilità sulla tenuta e sulla ripetizione del movimento nel tempo.
• Grazie al pre-riscaldamento rigenerativo dell’aria da trattare a una temperatura vicina a quella di reazione, si riduce il consumo di combustibile ausiliario e conseguentemente la formazione di impurità secondarie (come NOx, CO2).
• Il tipo di materiale ceramico a nido d’ape garantisce bassissime perdite di carico e ridotti consumi di energia elettrica. Le ridotte perdite di carico e la struttura stessa dell’impianto rendono possibile il trattamento delle emissioni anche in presenza di polveri (fino a 20 mg/Nm3) senza rischio di intasamenti.
• Il tipo di valvole, il lay-out e la speciale realizzazione della camera di combustione permettono di ottenere alte efficienze di depurazione.
• La semplicità di design e di funzionamento dell’impianto, oltre a garantirne una maggiore affidabilità nel tempo, assicura costi e tempi di manutenzione ridotti.
• Da non sottovalutare, infine, la possibilità di ridurre al minimo i tempi di montaggio in cantiere, nonché la caratteristica di flessibilità del sistema, che può essere ampliato in modo semplice ed economico con l’introduzione di un nuovo modulo.
• Un avveniristico software di gestione dell’impianto permette, sia tramite il PLC installato a bordo impianto sia attraverso unità remote (eventualmente collegate via modem), di controllare e gestire tutti i principali parametri operativi. A richiesta dell’utilizzatore, tale software può essere integrato, tramite un sistema di supervisione, a quello delle linee di produzione.
• Possibilità di integrare l’impianto con la spalmatrice, recuperando parte del calore prodotto dalla combustione degli inquinanti.
Alessandro Parravicini
Brofind Srl, Milano | | Treating gas emissions well
A new series of regenerative thermal combustion plants has been designed for breaking down volatile organic substances. Specific features: extreme compactness and technological pluses which make them ideal from both ecological and economic points of view.
The Brofind company of Milan, operative in the treatment of gas emissions for years, has, in collaboration with CTP (Graz), has constructed and started up a new series of systems: Compactherm (two chambers) and Tritherm (three chambers), with the purpose of breaking down volatile organic substances (V.O.S.) in whose name the design philosophy employed has been efficiently synthesised.
Technicians have in fact worked towards some ambitious objectives, which are maximum constructive compactness (so as to reduce both bulk and environmental impact and site assembly) the elevated efficiency of the breaking down of V.O.S. (thanks to the adoption of an ecologically advanced system) and, last but not least, the system’s conspicuous low costs, in terms of both the initial investment and also the running costs.
Description of process and plants
Breaking down the pollutants present in a gaseous current thermally means raising their temperature to enable the following decomposition reaction of those organic substances present:
V.O.S. + O2 — CO2 + H20 + heat
Thanks to the exothermic reaction there is a further rise in temperature proportional to the concentration of the inputted pollutants and their caloric strength.
• Compactherm is a regenerative thermal combustion plant for the purification of gas emissions, which employs an extremely efficient system of heat recovery. The process is illustrated in figure 1 while the constructive solution is illustrated in figure 2.
The polluted air, blown by the process’s main ventilator, is fed alternatively into each of the two chambers through two special buffer valves. The air rises up one of the two towers where, on a ceramic bed, it preheats up to the inversion zone where the temperature control burner is situated.
Here the polluted air is guaranteed to remain at the reaction temperature (approximately 800 °C, depending on the substance to be broken down) for the time necessary to ensure depuration of the pollutants.
This reaction temperature can be reached by the self ignition of the impurities present in the air to be treated, when it contains a sufficient concentration of volatile organic compounds, or by using auxiliary fuel.
After leaving the combustion chamber the purified gas emissions go down into the second chamber heating the ceramic bed and preparing it for the next sequence which involves the entrance of the gas to be treated into the last chamber, in this way inverting the direction of flow in the thermal reactor.
• The Tritherm process is exactly the same but includes the use of three chambers with the addition of a further bleeding phase, which is added to each flow inversion (the diagram of this cyclical process can be seen in figure 3), indispensable when the concentration of pollutants entering exceeds 2-3 g/Nm3. The process diagram is found in figure 4. The choice between the two processes is determined by the concentration of pollutants entering and the extent of the breakdown required of the chimney.
System advantages
Strictly connected to the form of the structure, Compactherm and Tritherm exhibit some peculiarities which actually allow savings and benefits across the board.
• Thanks to the huge reduction in the external surface area of the combustion chamber, thermal dispersions into the environment substantially decrease.
• The distribution valves, all easy to reach and inspect, have been especially tested and designed to resist and perform reliably with repeated use.
• Thanks to the regenerative preheating of the air to be treated at a temperature close to the reaction temperature, the consumption of auxiliary fuel and consequently the formation of secondary impurities (like NOx, CO2) are reduced.
• The honeycomb type of ceramic material guarantees an extremely low loss of charge and reduced consumption of electrical energy. The reduced losses of charge and the plant’s actual structure make the treatment of emissions possible even in the presence of dusts (up to 20 mg/Nm3) with no risk of stoppage.
• The type of valve, the lay-out, and the special manufacture of the combustion chamber allow for a very efficient depuration.
• The simplicity of the design and of the working of the plant ensure reduced costs and maintenance times in addition to guaranteeing greater reliability over time.
• Finally, the possibility of reducing to a minimum the times of site assembly should not be undervalued, as well as the flexible characteristic of the system which can be expanded simply and economically by introducing a new module.
• Futuristic software for running the plant, both through the PLC installed on board the plant and through a remote unit (possibly linked by modem), enables all principal operative parameters to be controlled and run. On user request such software can be integrated, by a system of supervision, into the production line software.
• Possibility of integrating the plant with the spreader, recovering part of the heat produced by the combustion of the pollutants.
Alessandro Parravicini
Brofind Srl, Milano | | | | | |
Dove e come utilizzare Compactherm
e Tritherm
Nel settore stampa imballaggi flessibili quando:
- non si voglia ricorrere al monosolvente (acetato d’etile);
- sia indispensabile utilizzare miscele (alcol + acetato), tipiche delle macchine flessografiche;
- seppur in presenza di solo acetato d’etile, i quantitativi in gioco non siano tali da giustificare l’investimento per un impianto di recupero solvente;
- si voglia privilegiare la semplicità di gestione.
Nella produzione dei nastri adesivi quando:
- i quantitativi di esano e/o toluolo non giustificano l’installazione di un impianto di recupero;
- la produzione di nastri speciali consigli l’utilizzo, seppur saltuario, di altri solventi;
- sia necessario recuperare del calore direttamente sulla spalmatrice.
Applicazioni speciali
Per entrambi gli impianti vengono realizzate versioni particolari, quando si debbano affrontare alcuni casi specifici:
- trattamento di sostanze alogenate; compresa realizzazione di pre-scrubber o post trattamenti (a umido o a secco) per l’abbattimento degli acidi preesistenti o formatisi durante la combustione;
- emissioni contenenti composti che possono polimerizzare e/o depositarsi sulle masse ceramiche; viene realizzato un apposito circuito di “burn out” (pirolisi) che, grazie a un software dedicato e a una particolare struttura meccanica dei supporti e delle valvole, permette di portare tutta la massa termica a temperature superiori ai 400 °C, eliminando così integralmente le eventuali incrostazioni depositatesi;
- necessità di garantire emissioni molto basse a causa della conclamata pericolosità degli inquinanti presenti; garantibili grazie a prolungati tempi di contatto alla temperatura ottimale di combustione, in presenza di speciali diffusori d’aria che creano la necessaria turbolenza. In questi casi vengono installate anche valvole speciali che escludono ogni possibilità di trafilamento d’aria;
- alta concentrazione di sostanze organiche; l’elevato sviluppo di calore, legato alla reazione di ossidazione, viene generalmente smaltito mediante un’apposita valvola refrattariata di by-pass caldo, installata direttamente in camera di combustione e regolata dalla logica di funzionamento dell’impianto. Su tale by pass è possibile inserire un recupero di calore, producendo così vapore a media pressione o riscaldando un fluido diatermico.
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Where and how to use Compactherm
and Tritherm
In the flexible packaging print sector when:
- you don’t wish to resort to monosolvents (ethyl acetate);
- the use of mixtures typical to flexographic machines (alcohol + acetate) is indispensable;
- even with only ethyl acetate, the quantities at stake do not justify the investment in a system of solvent recovery;
- one wishes to promote simple handling.
In the production of adhesive tapes when:
- the quantities of hexane and/or toluene do not justify the installing of a recovery system;
- the production of special tapes leads to the usage, albeit periodical, of other solvents;
- heat needs to be recovered directly on the spreader.
Special applications
For both types of system special versions are made, when specific cases have to be faced:
- treating of halogenated substances; including the creation of pre-scrubbers or subsequent processing (wet or dry) for breaking down the pre-existing acids or any acids that have formed during combustion;
- emissions containing compounds that can by polymerised and/or deposited on the ceramic masses; a special “burn out” (pyrolysis) circuit is set up that, thanks to the dedicated software and a special mechanical structure supporting the valves, means all the thermal mass can be brought to temperature of over 400 °C, thus altogether eliminating any deposits;
- need to guarantee low emission due to the known danger of the pollutants present; can be guaranteed thanks to a prolonged period of contact with optimum combustion temperatures, in the presence of special air spouts that create the necessary turbulence. In these cases special valves are also installed that exclude any possibility of air escaping;
- high concentration of organic substances; high development of heat, due to the reaction of oxidisation, is generally disposed of by way of the special hot by-pass refractory valve, directly installed in the combustion chamber and regulated by the system functioning logic. Heat recovery can be fitted to the by-pass, thus producing medium pressure steam or heating a diathermal fluid.
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