tecnologia ciclonica industriale


presentiamo applicazioni innovative per separare polveri da gas, classificare i fini, recuperare il calore

la gestione degli apparecchi e i  procedimenti :

IperCiclone

per aria e gas fino a 900°C

Classificatore Ciclonico Aerodinamico di ultrafini

IperCiclone HX "Heat Exchanger" per recupero del calore

IperCiclone  

è un ciclone separatore ottimizzato con il Calcolo Numerico - le applicazioni:

raccolta del prodotto (powder) dal gas di processo

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controllo delle emissioni (dust

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come ottimizzare un ciclone separatore :

ciclone di default Calcolo Numerico max rendimento IperCiclone

il rendimento del ciclone - peso raccolto / peso entrante  η=100Pr/Pe (%) - dipende dalla distribuzione granulometrica delle particelle e dall'efficienza frazionale :  peso raccolto (%)  VS  diametro particelle (μm)

esempio di grafici dell'efficienza frazionale:

la granulometria dipende dal processo, mentre la geometria del ciclone, le condizioni di lavoro, i numeri di Reynolds e di Stokes determinano l'efficienza frazionale che va calcolata

vari Ricercatori autorevoli, per produrre il grafico dell'efficienza frazionale, hanno sviluppato un Sistema di Calcolo Numerico 

tuttavia ancora oggi, molti altri cicloni sono progettati in modo approssimato a causa della difficile gestione di questi Sistemi, che sono necessariamente complessi

d'altronde, l'ottimizzazione con CFD (Computational Fluid Dynamics) risulta solo parziale, poiché CFD non può considerare l'effetto positivo dell'agglomerazione delle particelle all'interno del ciclone

confrontando i vari Sistemi disponibili, si osserva come i Sistemi sviluppati da Iozia/Leith, Li/Wang e Zhao siano affidabili: producono grafici di efficienza omogenei tra loro e congruenti con quello sperimentale di un Ciclone Pilota

i valori dell'efficienza frazionale - prodotti da un Sistema di Calcolo "certificato" - sono poi incrociati con la distribuzione granulometrica delle particelle, ottenendo il rendimento η (%) della separazione

la variazione iterativa delle dimensioni del ciclone, porta infine alla 

geometria che massimizza il rendimento nelle condizioni di progetto, porta cioè all'IperCiclone

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le condizioni favorevoli:  l'agglomerazione interna

il tempo di permanenza e il numero di rotazioni del gas interno inducono l'agglomerazione dei fini, portando a un minor numero di particelle con una massa maggiore

valori elevati del tempo e delle rotazioni favoriscono quindi il rendimento

il Calcolo Numerico dell'IperCiclone tiene conto anche di questo fenomeno

Classificatore Ciclonico Aerodinamico CCA  per ultrafini 

divide le polveri in frazioni di dimensioni diverse

CCA è un IperCiclone ibrido statico che combina separazione e classificazione con punto di taglio nell'intervallo tra 50μm e 10μm e con dimensioni di carico fino a 500μm


CCA integra i setacci meccanici, quando il punto di taglio è molto ridotto


nel CCA l'aria di fluidificazione entra nel vaso di espansione rompi-vortice, progettato appositamente


in tal modo, si genera una forza verticale che trascina le particelle, più fini del punto di taglio richiesto, all'uscita superiore

la resa del Classificatore CCA è rappresentata dal grafico di efficienza frazionale:

la linea rossa indica la percentuale (%) di particelle che, in base al proprio diametro (micron),  sfuggono (OUT) in assenza di aria di fluidificazione;   ad esempio: 

sfugge il 10% delle particelle di 10μm,

sfugge il 30% di 5μm e così via;

quelle maggiori di 20μm sono invece raccolte e scaricate al 100% 


l'aria di fluidificazione modifica il comportamento, rappresentato dalla linea blu;   ad esempio:

le particelle di 10μm che sfuggono, passano dal 10% al 26%

quelle di 5μm passano dal 30% al 88%

quelle maggiori di 20μm sono invece sempre raccolte al 100%, perché l'aria di fluidificazione, introdotta nel vaso rompi-vortice, trascina verso l'alto esclusivamente le polveri fini


il punto di taglio è controllato variando, anche in marcia, l'aria di fluidificazione

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IperCiclone HX "Heat Exchanger" 

HX posto a valle di un reattore o di un forno, pulisce e raffredda syngas & industrial flue gas e recupera il calore

 

il filtro finale viene ridotto sia per il minor carico di polvere (*) sia per la minore temperatura e portata del gas


l'aria di raffreddamento entra alla base di HX, percorre i canali di scambio termico posti sulla superficie esterna dell'IperCiclone ed esce per di sopra


i gas caldi entrano dalla bocca laterale dell'IperCiclone (in rosso) ed escono verticalmente dal bocchello superiore


lo scambio termico <a flussi incrociati> recupera buona parte del calore contenuto nel gas


il gas esce pulito a temperature accettabili, mentre l'aria riscaldata viene spesso utilizzata nel processo


(*) Heat recovery from a cyclone ... to a biomass gasifier -  Alice University - South Africa

(*) Soot elimination, heat recovery of industrial flue gas -  University of Science, Shanghai

assistenza sulle applicazioni :

IperCiclone  -  IperCiclone HX 

per syngas & gas di scarico industriali 

l'IperCiclone ICAAR è progettato per la massima pulizia di gas anche ad alta temperatura, compreso le situazioni Atex


è il risultato di algoritmi sofisticati e della lunga permanenza del gas nella rotazione interna che favorisce l'agglomerazione dei fini 


viene impiegato in gasificazione, pirolisi, processi di produzione Biochar e Syngas

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per prodotti chimici, chemicals

l'IperCiclone ICAAR separa e raccoglie efficacemente i prodotti in polvere (*) dai gas di processo, in un ampio range di temperature, pressioni e umidità

la struttura è semplice, asettica, pulibile e priva di contaminazioni

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(*) ad es. : 

per il controllo delle emissioni di PM

l'IperCiclone CAR tratta anche grandi portate di gas ad alta temperatura per la raccolta del particolato (PM), ed è efficace anche in mini-applicazioni, come su macchine operatrici per metalli ove riduce il rischio di incendio

l'IperCiclone CAR inserito in una linea ATEX zona 20, riduce a zona 21 il circuito a valle

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per il recupero del calore

l'IperCiclone CAR pulisce i prodotti della combustione da caldaie, forni, ...  e nel caso di uno scambiatore a valle, ne limita lo sporcamento garantendo un recupero costante del calore

  

l'apparecchio è in uso anche con portate di gas notevoli, per le sue dimensioni compatte


in alternativa, è impiegato l'IperCiclone HX (vedi sopra), il quale offre in unica unità la depurazione, il raffreddo del gas ed il recupero del calore


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per variabilità delle condizioni

in alcune applicazioni, le condizioni del gas (portata, temperatura, granulometria, ...) variano nel tempo, modificando di conseguenza il rendimento del ciclone 


nella progettazione dell'IperCiclone, le situazioni limite vengono simulate con il Calcolo Numerico


così si individua una geometria ottimale dell'apparecchio, tale da ridurre al minimo lo scarto nel rendimento, durante le fluttuazioni

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per revamping

un Ciclone già in uso necessita talvolta di essere aggiornato per aumentare il prodotto raccolto o la portata di gas, per adeguamento a nuove condizioni 


individuare una configurazione migliorativa e pianificare il revamping, è il nostro impegno


per questo, la struttura del ciclone esistente viene analizzata con il Calcolo Numerico insieme al ventilatore e alle linee IN, OUT


l'intervento è garantito dal nostro approccio teorico e dalla nostra esperienza

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