I depolveratori sono utilizzati per prevenire i rischi di incendio ed esplosione nei processi industriali che prevedono la sospensione di particelle molto fini. Ma questi rischi sono spesso trasferiti al sistema di aspirazione delle polveri, che aspira e filtra le polveri combustibili. Le misure di prevenzione e protezione devono quindi essere applicate anche al sistema di aspirazione delle polveri.
Sommaire
Principi di funzionamento dei diversi tipi di depolveratori
Si distingue tra depolveratori a secco (cicloni, filtri a sacco, filtri a sacchetto o a cartuccia, precipitatori elettrostatici) e depolveratori a umido.
I cicloni utilizzano la forza centrifuga per separare la polvere dall’aria che la trasporta. Dall’alto verso il basso, assumono una forma cilindrica e poi tronco-conica. In cima al cilindro superiore si trova l’ingresso dell’aria polverosa, tangente alla circonferenza del ciclone. L’aria polverosa in entrata ruota intorno alle pareti durante la discesa, separandosi dalle particelle più grossolane per gravità. Poi, attraverso il centro del ciclone, l’aria sale verso l’alto, dove si trova l’uscita. La polvere grossolana si accumula nella parte inferiore del cono e viene scaricata attraverso un dispositivo di estrazione (doppio flap, saracinesca o valvola rotante). All’uscita, l’aria contiene ancora la polvere più fine, che solo un depolveratore a sacchetto o a cartuccia può rimuovere.
Un filtro depolveratore a sacchetto, a cartuccia o a tasche funziona secondo lo stesso principio di un aspirapolvere domestico. Ogni sacco, tasca o cartuccia filtrante blocca la polvere sulla sua superficie e lascia passare l’aria priva di polvere. Un depolveratore è composto da due parti: una parte riceve l’aria polverosa dal dispositivo di raccolta della polvere; le maniche del filtro trattengono la polvere e lasciano passare l’aria. Una tramoggia sul fondo della sezione polveri raccoglie la polvere accumulata nelle maniche, che viene rilasciata ogni volta che il filtro viene sbloccato (scosso o soffiato con aria compressa). La tramoggia viene svuotata in un contenitore sigillato o tramite una valvola rotante. Nell’altra parte, l’aria depolverata esce dal filtro e viene convogliata in un condotto in cui una ventola aspira il flusso d’aria, espellendolo o reintroducendolo nella stanza.
Un precipitatore elettrostatico (o elettrofiltro) funziona grazie all’attrazione reciproca di due elementi con carica elettrica opposta. Il depuratore industriale carica negativamente la polvere sospesa nel flusso d’aria. Questo avviene facendola passare attraverso una rete di fili ad altissima tensione (anodo). La polvere viene quindi separata dal flusso d’aria perché attratta dalle pareti con carica positiva (catodo), alle quali si attacca. La polvere accumulata viene poi rimossa dai catodi mediante martellamento o pulizia con acqua. La polvere viene raccolta in una tramoggia.
Un depolveratore a umido fa passare il flusso d’aria carico di polvere attraverso una colonna d’acqua (gorgogliante), o una cortina d’acqua che gocciola, o una nebbia di acqua nebulizzata in controcorrente. La polvere aderisce alle molecole d’acqua e si separa dall’aria.
Il rischio di incendio o di esplosione in un impianto di aspirazione della polvere
Rischio di formazione di ATEX
Affinché si formi un ATEX in un ciclone, sia il livello di polvere nel flusso d’aria deve raggiungere l’intervallo di esplosività, sia la percentuale di particelle fini deve essere sufficiente. Le particelle fini hanno un effetto raffreddante sulla fiamma e ne impediscono la propagazione quando sono molto abbondanti.
Il flusso d’aria carica di polvere che passa attraverso la canalizzazione entra nel collettore d’aria carica di polvere fino al corpo del filtro a maniche e può costituire un ATEX se la concentrazione di polvere nel flusso d’aria rientra nell’intervallo di esplosività. In questo caso, l’ATEX entrerà nel collettore di polveri.
La formazione di un ATEX può essere temporanea. A seconda del processo, il livello di polvere nel flusso d’aria del condotto può variare nel tempo. Il tasso di emissione di particelle combustibili durante il funzionamento di un apparecchio può non essere costante, in particolare durante l’avvio o l’arresto del processo, le operazioni discontinue, le fasi operative, ecc. La pulizia pneumatica di sacchi o cartucce in genere produce un’ATEX, poiché le particelle più fini vengono rimesse in sovrapressione dalla pulizia e, inoltre, potenzialmente quando l’apparecchiatura viene fermata (pulizia di fine ciclo).
Quando un depolveratore a umido viene utilizzato per filtrare l’aria contenente particelle metalliche (in particolare l’alluminio), esiste il rischio di una reazione chimica tra l’acqua e il metallo, che produce idrogeno. La natura del metallo influenza la cinetica della reazione e, durante il normale funzionamento del depolveratore, il tasso di emissione di idrogeno è insufficiente. Quando il depolveratore viene spento, l’idrogeno può accumularsi nella calotta, creando un rischio ATEX. D’altra parte, la depolverizzazione a umido è generalmente il tipo di depolverizzazione più sicuro dal punto di vista ATEX, poiché le fonti di accensione vengono generalmente estinte dall’azione dell’acqua.
Rischio di accensione ed esplosione ATEX
Il passaggio dell’aria carica di polvere attraverso il condotto è soggetto alla carica elettrostatica della polvere che sfrega contro la parete. Questo fenomeno può essere presente anche nella parte contaminata dalla polvere dei collettori di polvere. Una scarica elettrostatica può verificarsi nel tubo o in un collettore di polveri. L’energia rilasciata è stimata in meno di 10mJ. Se l’energia rilasciata supera l’energia minima di accensione della polvere in sospensione, la scarica elettrostatica sarà la fonte di accensione, provocando un’esplosione ATEX nel condotto o nella parte carica di polvere di un collettore di polveri.
Il precipitatore elettrostatico funziona grazie alla differenza di potenziale tra l’anodo e il catodo. A causa dell’intensità di questa differenza, la distanza tra gli elettrodi deve essere regolata per evitare la formazione di un arco elettrico (breakdown), fonte di accensione di una ATEX.
Un processo può emettere sia polvere che particelle incandescenti (macinazione, fresatura, ecc.). Queste ultime possono essere una fonte di accensione per un ATEX presente nella parte polverosa o nei sacchi filtranti di un depolveratore. In questo caso, è generalmente preferibile una soluzione di depolverizzazione a umido o un sistema di depolverizzazione a secco con pre-selezione delle scintille e un dispositivo di rilevamento e spegnimento delle scintille.
Pericolo di incendio
L’esperienza degli incidenti dimostra che un’esplosione in una camera a sacco è spesso seguita da un incendio della polvere depositata sul fondo della tramoggia e nel filtro, e di conseguenza nel filtro stesso.
Il filtraggio dell’aria polverosa non provoca il riscaldamento della polvere. Non c’è quindi alcun rischio di incendio nei filtri depolveratori a causa dell’autoriscaldamento, tranne in casi particolari in cui le sostanze catturate a temperatura ambiente hanno un volume critico di autoriscaldamento. Quando il volume sul fondo del filtro supera questo valore, il rischio di incendio diventa evidente.
Misure di prevenzione e protezione dai rischi ATEX per i depolveratori.
Misure preventive per tipo di depolveratore
La misura di prevenzione degli incendi e delle esplosioni per i depolveratori a maniche consiste nel sopprimere le scariche elettrostatiche utilizzando sacchi antistatici. Tuttavia, gli studi sugli incidenti dimostrano che dimenticare di mettere a terra questo tipo di filtro potrebbe portare a scariche elettrostatiche superiori all’energia minima di accensione per le polveri comuni. Questo malfunzionamento sarebbe più pericoloso rispetto ai filtri con maniche non antistatiche.
Nel caso di una struttura a sacchi, i controlli regolari per assicurarsi che i sacchi non siano usurati, sganciati o forati fanno parte della prevenzione ATEX. Per verificare la tenuta dei sacchi è possibile controllare le pressioni di ingresso e di uscita e installare un opacimetro nella zona non depolverata.
Per evitare che il rischio elettrostatico sia una fonte di ignizione, le parti metalliche dell’impianto a sacchi devono essere messe a terra, compresi i condotti. Lo stesso vale per il ciclone. Anche i componenti elettrici all’interno del depolveratore devono essere conformi alle normative ATEX.
Una delle misure preventive contro le particelle incandescenti è l’installazione di un pre-separatore di polveri prima del depolveratore principale, sotto forma di ciclone, separatore a impatto o dispositivo di rilevamento e spegnimento delle scintille.
Nel caso di un precipitatore elettrostatico, il controllo regolare dell’impostazione della differenza di potenziale e della distanza tra gli elettrodi previene il rischio di archi elettrici.
La prevenzione delle esplosioni ATEX nei depolveratori a umido prevede: la ventilazione del volume quando è fermo per evitare l’accumulo di idrogeno, il rilevamento dell’idrogeno nell’aria del depolveratore. Questo tipo di depolveratore deve essere installato all’esterno per diluire la presenza di idrogeno, oppure in un locale dotato di ventilazione specifica per il rischio di esplosione. Gli elementi riscaldanti utilizzati per congelare il collettore di polveri umide sono a rischio di incendio. È necessario verificare l’immersione di questi riscaldatori.
Misure di protezione
Le misure di protezione riguardano :
- Dotare il depolveratore di bocchette antideflagranti: parte della parete del depolveratore che si apre non appena inizia la sovrappressione derivante dall’esplosione interna dell’ATEX, per evacuare i gas e la sovrappressione.
- L’uso di soppressori di esplosione: un dispositivo che rileva l’inizio di un’esplosione all’interno del depolveratore, impedisce che l’esplosione raggiunga la massima sovrapressione iniettando un agente estinguente e protegge le pareti del depolveratore dallo scoppio.
- Disaccoppiamento del depolveratore dal resto dell’installazione per evitare che un’esplosione nel depolveratore si propaghi alle tubature. Ciò comporta l’installazione di una valvola sui tubi che collegano il depolveratore che si chiude automaticamente sotto l’effetto dell’onda di pressione (valvola di non ritorno ATEX o valvola a chiusura rapida).
