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
Chemicals, materiali e metalli preziosi
ingredienti alimentari e farmaceutici
da Syngas, anche con recupero del calore
controllo delle emissioni (dust)
da combustione o essiccazione
da pirolisi e gasificazione
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
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
rimuove la frazione pesante per ottenere un prodotto fine più puro
rimuove la frazione fine per depolverare il prodotto, costituito dalla frazione pesante
suddivide una polvere in frazioni conformi alle specifiche di processo
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
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
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
(*) ad es. :
ingredienti alimentari per amidi, cioccolato, bevande, lieviti
ingredienti farmaceutici
Chemicals organici e inorganici, pigmenti e coloranti, fertilizzanti, ossidi metallici (litio, zinco, ...)
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
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
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
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