Ossidatore termici rigenerativi vs. COV altobollenti: il clogging

Una delle maggiori criticità nel funzionamento di un ossidatore termico rigenerativo è il rischio di intasamento dei propri letti ceramici. Questo fenomeno in inglese prende il nome di “clogging”. 

Cos’è un ossidatore termico rigenerativo?

Un ossidatore termico è sistema di abbattimento che permette la depurazione dell’effluente gassoso contenente inquinanti organici chiamati COV (Composti Organici Volatili), tramite l’utilizzo di alte temperature sviluppate solitamente da un bruciatore all’interno di una camera di combustione. 

Per ridurre i consumi di combustibili in maniera drastica rispetto ad un ossidatore termico recuperativo (dotati di scambiatori di calore), è stato montato uno scambiatore rigenerativo, ovvero uno scambiatore composto da almeno due camere, collegate dalla camera di combustione.

Queste camere sono riempite di materiale ceramico studiato per l’applicazione in essere e generalmente scelto tra queste due tipologie:

• strutturato (honeycomb) 
• alla rinfusa (selle).

Il riempimento ceramico ha il compito di trattenere il calore dal flusso uscente per donarlo a quello entrante a seguito dell’inversione ciclica delle valvole di processo che regolano i flussi all’interno della macchina. 

Lo schema qui sotto riporta un esempio di ossidatore termico rigenerativo a due colonne. 

Ad oggi, a seguito del consolidarsi della tecnologia, è possibile trovare sul mercato normalmente sistemi a tre camere ma anche macchine a 5 e 7 camere per trattare portate elevate.

Come funziona un ossidatore termico rigenerativo?

Durante il ciclo da A a B il flusso si riscalda in A, viene depurato nella camera di combustione poi continua verso l’uscita cedendo il calore accumulato in B. 

A seguito dello scambio di apertura e chiusura delle valvole dei letti dello scambiatore (tra i 60 ed 120 secondi circa), il flusso freddo entra in B, passa dalla camera di combustione ed esce da A cedendo il calore. In questo continuo funzionamento ciclico i rendimenti termici raggiungibili possono superare il 95%.

L’intasamento del letto ceramico: il clogging

Come si comprende dal funzionamento di questa macchina, l’effluente gassoso deve entrare nel letto ceramico e passare attraverso i corpi di riempimento. 

Se all’interno dell’effluente vi sono presenti inquinanti che non sono nello gassoso a causa di loro caratteristiche fisiche, ma si trovano sottoforma di goccioline o aerosol, questi possono depositarsi sui corpi di riempimento.

Con il passare del tempo, il materiale si può depositare e accumulare e può accadere che i letti si intasino.

Questo è il clogging.

Di solito questo fenomeno accade nei primi centimetri o nei primi strati del letto di riempimento in quanto le temperature sono più basse. 

Man mano che ci si addentra nel letto e che ci si avvicina alla camera di combustione le temperature diventano molto elevate e gli inquinanti per quanto altobollenti diventano comunque gassosi. 

E’ possibile che a contatto con le temperature più basse del letto di ingresso, questo inizi ad essere meno viscoso. Questo permette all’inquinante di addentrare un poco nella struttura dell’honeycomb. Alle temperature del letto in uscita, sempre più alte di quello in ingresso di qualche decina di gradi (40-60°C circa) l’inquinante può iniziare a cambiare struttura chimica perché il calore lo fa degradare. Cambiare struttura chimica significa cambiare anche il suo comportamento fisico.

Le parti più leggere contenenti il pigmento continuano il loro viaggio all’interno del letto, risalendo verso la camera di combustione e incontrando costantemente temperature sempre più calde. L’aumento di temperatura porta ad una ulteriore degradazione della molecola che cambia ancora stato chimico e fisico.

Questo processo continua fino a che rimane solo il pigmento sotto forma di polvere, tipicamente, che risulta molto arduo eliminarlo dal letto. 

Quali modi per verificare il clogging?

Il clogging è l’intasamento del letto ceramico. Questo significa che man mano che esso avviene il parametro principale per verificare questa condizione è l’aumento della sua perdita di carico.

Un controllo della differenza di pressione tra ingresso e uscita dal letto risulta fondamentale per tenere sotto controllo questo spiacevole fenomeno. 

Nel caso che non si abbia a disposizione un controllo di questo tipo, è possibile verificare l’assorbimento del ventilatore o la sua differenza di pressione o ancora la sua portata.

Alla fine il clogging è una formazione di un tappo nella macchina. Questo tappo comporta una riduzione dell’aspirazione sulle macchine o all’interno della produzione perché l’aria fa più fatica a passare nel post combustore.

Porre attenzione anche a minime variazioni di questi parametri che però risultano incrementali e costanti nel tempo è un buon modo per comprendere che qualcosa non sta funzionando correttamente. Chiamiamola “manutenzione predittiva”.

Come combattere il fenomeno del clogging?

Ponendo attenzione a quanto scritto prima, un metodo che potrebbe contrattaccare il clogging causato da soli COV altobollenti consiste nell’utilizzare il calore per far vaporizzare gli inquinanti accumulati negli strati più bassi. 

Solitamente si allungano di molto i tempi di ciclo dell’impianto in modo che il flusso in uscita esca a temperature molto elevate. Ovviamente la struttura dell’impianto deve essere pensata per realizzare questo intervento altrimenti si rischia il collasso meccanico della macchina a seguito delle temperature. 

L’operazione risulta essere anche lunga e da un certo punto di vista pericolosa. Non è consigliabile farla quando il fenomeno dell’intasamento è assodato. Ci potrebbe essere il pericolo di incendi ed esplosioni a causa della vaporizzazione di grosse quantità di inquinante che potrebbero prendere fuoco e detonare

Il burn out, perché è così che si chiama questa tecnica, è un processo che deve essere fatto con regolarità continua durante tutto il ciclo di funzionamento della macchina. Bisogna mettere in conto che periodicamente il combustore deve mettersi in pulizia per tornare più nuovo che mai pronto ad operare.

Nel caso descritto prima di COV altobollenti con pigmenti, purtroppo neanche questa tecnica può salvarti dall’inevitabile. Il pigmento che solitamente è polveroso potrebbe rimanere all’interno dell’impianto intasandolo di polvere.

Se sei in questa condizione, il consiglio che deve passare è quello di cercare di togliere quell’ìnquinante specifico che porta con sè anche il pigmento abbattendolo prima di farlo entrare nell’ossidatore termico rigenerativo.

La vera domanda è come… diciamo che è per questo che ci sono i consulenti. Contattami.

Ricapitolando, il trattamento di COV altobollenti non è semplice. E’ una tematica spinosa. Bisogna scegliere bene il fornitore di impianti di ossidazione termica ed eventualmente farsi consigliare da un consulente che sappia di cosa si sta parlando.