Trasformazione in gas
2.6 Depurazione dei gas di scarico
Nel caso del legno naturale, per poter restare nel limite dei 150 mg/Nm3 (fino a 5 MW), è in genere sufficiente una separazione delle polveri tramite ciclone. Al contrario, gli scarti di legno possono essere fonte di numerose impurità:
– pietre, sabbia – indurenti
– chiodi, viti – coloranti, lacche,
– colle sostanze protettive
– rivestimenti ecc.
Queste impurità possono contenere le sostanze tossiche seguenti:
– polveri – acido cloridrico (HCl) – metalli pesanti – cloruro d'ammonio – ossidi di azoto (NOX) – nel caso di cattiva
bustione: idrocarburi.
Per gli scarti di legno, a dipendenza del tipo e della composizione, è necessaria una depurazione dei gas di scarico. Vengono prese in considerazione le tecniche per la separazione delle polveri, dei me-talli pesanti, dell'acido cloridrico e per la riduzione degli ossidi di azoto.
Separazione di polveri e metalli pesanti Le polveri emesse dalla combustione di legno naturale sono composte da particelle di cenere, da fuliggine e da sostanze incombuste. La fuliggine può essere evitata con una combustione completa.
La combustione di scarti di legno può portare inoltre all'emissione delle seguenti sostanze sotto forma di polveri o di materiali solidi:
– metalli pesanti come piombo, zinco, cadmio, se nel combustibile sono presenti coloranti o so-stanze protettive che contengono questi ele-menti;
– materiali solidi sotto forma di sali, come p. es. il
Grado di separazione dei vari sistemi di depurazione dalle polveri
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La produzione di calore
Ciclone
Filtro elettrostatico
Ciclone
Principio separatore: il movimento rotatorio della corrente accelera le particelle verso la parete ester-na del ciclone, dalla quale cadono nel contenitore delle polveri. Il gas purificato dalle polveri è con-dotto verso l'esterno da un tubo centrale. Il grado di separazione dipende dalla grandezza e dalla densità delle particelle, dalla geometria e dalla perdita di pressione attraverso il ciclone.
L'efficacia dei cicloni è limitata. A dipendenza della granulometria e del tipo di polveri, possono essere separate particelle a partire da circa 2 fino a 5 µm.
Valori di purezza tipici degli impianti di riscalda-mento a legna si aggirano attorno ai 50-200 mg/m3. L'ermeticità del ciclone è importante per il suo corretto funzionamento: l’aria estranea ne diminu-isce l'efficacia. Il valore limite di 150 mg/m3 può essere generalmente rispettato da buoni impianti a legna dotati di ciclone e alimentati da combusti-bile che non crea problemi. L'economicità d'impie-go fa del ciclone il più importante mezzo di depu-razione dei gas di scarico per impianti di riscalda-mento a legna fino a 5 MW. Il suo rendiriscalda-mento risulta però insufficiente se il combustibile ha un contenuto troppo elevato di parti fini, come p. es.
le polveri di levigatura.
Filtro elettrostatico
Principio separatore: in un potente campo elettro-statico le particelle di polvere vengono caricate negativamente, mentre le pareti sono collegate a un elettrodo a bassa tensione di carica positiva. Le particelle aderiscono così alle pareti, che vengono ripulite da una testina meccanica.
Il filtro elettrostatico permette il raggiungimento di concentrazioni di polveri pari a circa 5-20 mg/m3. Il valore limite di 50 mg/m3 per impianti fino a 5 MW può così essere rispettato. I filtri elettrostatici accu-sano, rispetto ai filtri in tessuto, una minore perdita di pressione e sono insensibili alle scintille. Come svantaggi hanno un grande ingombro e costi ele-vati.
Il campo elettrostatico di questi filtri favorisce la formazione di diossina. Per evitare il problema, il filtro dovrebbe avere una temperatura di funziona-mento non superiore ai 130 °C.
La produzione di calore
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Filtri in tessuto e filtri di ceramica
Principio separatore: i gas contenenti le polveri passano attraverso un tessuto poroso o una strut-tura lamellare, depositando le particelle di polvere sulle pareti filtranti. La pulizia periodica dei filtri avviene per mezzo dei gas di scarico purificati o con aria ad alta pressione. L'aggiunta di calcio permette contemporaneamente la separazione dell'acido cloridrico (HCl).
I materiali filtranti impiegati sono da un lato tessuti o assorbenti e i filtri così ottenuti sono denominati filtri in tessuto. Sono inoltre impiegate fibre inor-ganiche di ceramica o metallo per la produzione di filtri denominati in ceramica o metallici.
A dipendenza del tipo di filtro e della composizione delle polveri, si possono ottenere gradi di purifica-zione che si aggirano attorno ai 2-20 mg/m3. La scelta del materiale dei filtri determina la tempe-ratura massima dei gas di scarico. Per i filtri in tessuto, essa è di circa 250 °C, mentre i filtri in ceramica consentono temperature superiori ai 400 °C (a volte fino a 800 °C).
Il pericolo per i filtri in tessuto causato dalle scintille può essere limitato dall'utilizzo di un ciclone o da deviatori di lamiera. Si evitano temperature troppo elevate grazie a by-pass o all'aggiunta di aria fre-sca. Il raggiungimento della temperatura di con-densazione può essere evitato, al momento del-l'accensione dell'impianto, con un by-pass o con un preriscaldamento elettrico. La temperatura di funzionamento dovrebbe essere inferiore ai 180 °C onde evitare la formazione di diossina.
Lavaggi
Principio separatore: la polvere viene centrifugata con le gocce del liquido detergente in modo da trattenere in un separatore anche le particelle più
Filtro in tessuto
Struttura di un filtro a tubi con pulizia a impulsi; fasi di filtraggio e pulizia di un filtro a tubi.
Filtro in ceramica
Filtro in ceramica con struttura cellulare sinistra: struttura cellulare del filtro, destra: unità filtrante.
Lavaggio
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La produzione di calore
Procedimento SNCR
Riscaldamento da 450 kW con griglia di avanzamento, camera SNCR e iniezione di sostanze ureiche.
Procedimento SCR
1 riscaldamento 2 multiciclone 3 catalizzatore
Separazione dell’acido cloridrico (HCl) Nei gas di scarico, il cloro può presentarsi sotto forma di acido cloridrico, che può essere separato con il calcio in un filtro in tessuto.
L'acido cloridrico può però anche venir sciolto in una soluzione basica all'interno di un lavaggio.
Siccome il liquido detergente deve essere trattato, il suo impiego per gli impianti a scarti lignei è raro.
Denitrurazione dei gas di scarico
L'OIAt prescrive un valore limite per gli ossidi di azoto di 250 mg/m3 se il flusso di ossidi di azoto supera i 2500 g/h (vedi Allegato A3). Nel caso della combustione di residui di pannelli truciolari con un tenore in ossidi di azoto di 500 mg/m3, è necessario un impianto di denitrurazione a partire da una potenza di circa 2.5 MW. A questo scopo viene iniettata una sostanza riducente (ammoniaca o sostanze ureiche) che permette la trasformazione degli ossidi di azoto (NOx) in azoto atmosferico (N2).
NO + NH3 → N2 + H2O
Nel caso di condizioni di reazione sfavorevoli può essere liberata ammoniaca o gas esilarante. I pro-cedimenti seguenti sono attualmente impiegati in impianti piloti.
Procedimento SNCR (riduzione selettiva non cata-litica):
– riduzione degli ossidi di azoto mediante iniezio-ne di ammoniaca o sostanze ureiche iniezio-nella came-ra di combustione ad alta tempecame-ratucame-ra a 850-950
°C. Questo procedimento è indicato principal-mente per impianti nuovi, in quanto la riduzione degli ossidi di azoto richiede una camera ad alta temperatura. Ciò è vincolato a un grande volu-me (altezza) di cui bisogna tener conto.
Procedimento SCR (riduzione selettiva catalitica):
– riduzione degli ossidi di azoto mediante iniezio-ne di ammoniaca o sostanze ureiche iniezio-nei gas di scarico dopo la caldaia, e reazione in un cataliz-zatore alla temperatura di 250-450 °C. Questo procedimento è anche adatto ad essere impie-gato in una seconda fase su impianti esistenti.
La produzione di calore
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