ITBS20100108A1 - Dispositivo per il filtraggio di un fluido gassoso - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“DISPOSITIVO PER IL FILTRAGGIO DI UN FLUIDO GASSOSO”

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per il filtraggio di un fluido gassoso. Più in dettaglio, l'invenzione si riferisce ad un dispositivo per il filtraggio di fumi prodotti, ad esempio, dalla combustione di legna, combustibili fossili o rifiuti o dalla combustione nei motori a combustione interna o da forni siderurgici, o ancora per il filtraggio di aria o in generale una qualsiasi miscela di gas. La presente invenzione ha inoltre per oggetto un metodo per il filtraggio mediante tale dispositivo.

Sono noti dispositivo per il filtraggio, denominati anche “filtri”, in grado di trattenere una frazione del particolato contenuto in fumi di combustione o nell'aria. Per particolato si intende l'insieme delle particelle solide (o liquide) sospese in una miscela gassosa, tipicamente con un diametro variabile da frazioni di micrometro fino a 500 micrometri e oltre. Il particolato costituisce un agente inquinante e può provocare danni alla salute.

I filtri noti (ad esempio i filtri a maniche) comprendono tipicamente un elemento poroso (ad esempio di spugna, carta, fibra di cotone o sintetico), attraverso il quale passa il fluido gassoso (aria o fumi di combustione o in generale qualsiasi miscela gassosa) da filtrare, in grado di trattenere meccanicamente le particelle sospese aventi una dimensione (ad esempio il diametro medio) superiore ad una dimensione limite di filtraggio, separandole dal fluido trattato che fuoriesce dal filtro. In altre parole, le particelle aventi una dimensione inferiore alla suddetta dimensione limite del filtro passano attraverso il filtro stesso e da esso non vengono trattenute.

La Richiedente ha riscontrato che gli attuali dispositivi per il filtraggio di fluidi gassosi non sono esenti da inconvenienti e sono migliorabili sotto diversi aspetti.

In particolare, la Richiedente ha constatato come i dispositivi per il filtraggio noti introducano un’elevata perdita di carico (in termini di portata e/o di energia) nel circuito in cui sono inseriti e in cui fluisce il fluido gassoso da trattare. Tale perdita di carico è dovuta alla presenza dell’elemento poroso, il quale agisce meccanicamente tra i punti di ingresso e uscita del fluido per bloccare meccanicamente una frazione delle particelle sospese nel fluido che attraversa il dispositivo.

Un ulteriore inconveniente riscontrato dalla Richiedente risiede nella ridotta efficacia dei dispositivi per il filtraggio noti nel trattenimento di particelle estremamente piccole, aventi ad esempio un diametro medio dell’ordine delle unità di micrometro. Ciò è dovuto tipicamente alla difficoltà di realizzare elementi porosi aventi una dimensione limite di filtraggio di tale ordine di grandezza. In aggiunta, le perdite di carico aumentano proporzionalmente al diminuire del diametro limite (per la meccanicità dell’azione dell’elemento poroso), rendendo sconveniente e inadeguato l’utilizzo di filtri aventi un diametro limite molto piccolo, a causa dell’estrema inefficienza, ad esempio in termini di rapporto tra portata di fluido in uscita e fluido in ingresso, di tali filtri.

Inoltre, la Richiedente ha constatato che i dispositivi di filtraggio noti non vengono impiegati allo scopo di abbattere gli idrocarburi policiclici aromatici (IPA). Tali composti organici possono avere effetti mutageni e cancerogeni e sono presenti ad esempio nei fumi prodotti dalla combustione, ad esempio di legna, combustibili fossili o rifiuti, tipicamente adsorbiti su particelle di particolato.

Inoltre, la Richiedente ha constatato che i dispositivi di filtraggio noti sono caratterizzati da una bassa efficienza di rimozione, ovvero una bassa frazione di particolato che il dispositivo è in grado di rimuovere dal fluido e trattenere.

Inoltre, la Richiedente ha constatato che i dispositivi di filtraggio noti non sono in grado di trattenere stabilmente (ovvero non rilasciare) le particelle rimosse dal fluido trattato in ogni condizione operativa, ad esempio in tempi successivi all’atto della rimozione delle particelle, o in condizione di inattività del dispositivo o ancora in presenza di una grossa quantità di particelle rimosse nel dispositivo.

Un ulteriore inconveniente dei dispositivi noti risiede nella problematicità di un loro impiego ad elevate temperature (ad esempio a temperature maggiori di 100°C), a causa della presenza dell’elemento poroso, che a tali temperature può non essere in grado di funzionare correttamente e/o in modo sicuro. Un ulteriore inconveniente dei dispositivi noti risiede in generale nella difficoltà e/o laboriosità e/o costo elevato delle operazioni di pulizia e/o manutenzione del dispositivo stesso, ad esempio dell’elemento poroso.

In questa situazione lo scopo alla base della presente invenzione, nei suoi vari aspetti e/o forme realizzative, è mettere a disposizione un dispositivo per il filtraggio che possa essere in grado di ovviare ad uno o più degli inconvenienti citati.

Tale scopo, e altri eventuali, che meglio risulteranno nel corso della seguente descrizione, vengono sostanzialmente raggiunto da un dispositivo per il filtraggio di un fluido gassoso e da un relativo metodo per il filtraggio secondo una o più delle unite rivendicazioni, ciascuna delle quali presa da sola (senza le relative dipendenze) o in qualsiasi combinazione con le altre rivendicazioni, nonché secondo i seguenti aspetti e/o forme realizzative, variamente combinati, anche con le suddette rivendicazioni.

In un aspetto, l’invenzione riguarda un dispositivo per il filtraggio di un fluido gassoso comprendente - una pluralità di piastre disposte parallelamente tra loro, ciascuna piastra essendo dotata di una rispettiva estremità superiore, una rispettiva estremità inferiore opposta all’estremità superiore, di due rispettive facce laterali opposte (estendentesi dalla estremità inferiore a quella superiore) e di rispettive prima e seconda porzione di montaggio, comprese tra dette rispettive estremità superiore e inferiore, che identificano una rispettiva porzione operativa di detta piastra compresa tra la prima e seconda porzione di montaggio;

- una pluralità di primi e secondi distanziali, aventi ciascuno un rispettivo determinato spessore, interfogliati a detta pluralità di piastre e a contatto con quest’ultime per distanziarle di una distanza pari a detto rispettivo determinato spessore, detti primi distanziali contattando dette piastre in corrispondenza della rispettiva prima porzione di montaggio e detti secondi distanziali contattando dette piastre in corrispondenza della rispettiva seconda porzione di montaggio, dove ciascuna coppia di primi e secondi distanziali tra loro corrispondenti e le rispettive facce laterali affacciate di due piastre adiacenti creano un rispettivo spazio operativo aperto in corrispondenza delle rispettive estremità superiori e inferiori di dette due piastre adiacenti e a tenuta di gas altrove per lo scorrimento del fluido gassoso dall’estremità inferiore a quella superiore o viceversa;

detto dispositivo comprendendo almeno un primo dispositivo di scambio termico configurato per sottrarre calore a dette porzioni operative di dette piastre, in modo da causare il deposito su dette porzioni operative mediante termoforesi di un particolato contenuto in detto fluido gassoso in scorrimento attraverso detti spazi operativi.

Nella presente descrizione e rivendicazioni, con il termine piastra si intende un elemento strutturale avente due dimensioni (tipicamente altezza e larghezza) prevalenti rispetto alla terza (tipicamente lo spessore), e dotata di due facce opposte sviluppate nelle suddette dimensioni prevalenti.

Tipicamente la piastra ha sviluppo sostanzialmente planare, e le due facce sono tipicamente parallele. La Richiedente ritiene che la combinazione delle suddette caratteristiche tecniche, in particolare la presenza delle piastre parallele e del dispositivo di scambio termico in grado di diminuire la temperatura delle porzioni operative delle piastre stesse, consenta di operare in modo efficace il filtraggio del particolato presente in un fluido gassoso (ossia aria o fumi di combustione o in generale qualsiasi miscela gassosa). Più in dettaglio, come emergerà dal proseguo, la Richiedente ha realizzato, a suo avviso per la prima volta, come il dispositivo per il filtraggio consenta di indurre in modo efficace la termoforesi nelle particelle sospese nel fluido in transito nel dispositivo, ottenendo in maniera sorprendentemente efficace il filtraggio del fluido stesso. Infatti, mediante la generazione nel dispositivo di un gradiente di temperatura tra il fluido, ad esempio un fumo di combustione ad elevata temperatura, e le facce laterali delle piastre che delimitano gli spazi operativi di ciascuna coppia di piastre adiacenti, le quali sono a temperatura minore del fluido per la presenza del dispositivo di scambio termico, è possibile determinare un fenomeno termoforetico; tale fenomeno consiste nella migrazione delle particelle di particolato sospese nel fluido verso le piastre raffreddate dal dispositivo di scambio termico, alle quali piastre le particelle di particolato aderiscono stabilmente. In tal modo esse vengono separate dal fluido, il quale fuoriesce filtrato dal dispositivo oggetto dell'invenzione.

Si osservi come il dispositivo oggetto della presente invenzione sia in grado di filtrare fluidi gassosi ad elevate temperature (ad esempio fumi di combustione) senza bisogno di abbassarne la temperatura a monte del dispositivo, e anzi lo faccia in modo più efficiente in quanto le elevate temperature favoriscono il fenomeno termoforetico. Al contrario, come sopra esposto, i dispositivi noti risultano inadeguati a filtrare fluidi caldi, e tale inadeguatezza si accentua all’aumentare della temperatura del fluido gassoso.

La Richiedente ha constatato, mediante l’esecuzione di test di verifica, come il dispositivo abbia un’efficienza media di rimozione (calcolata come rapporto delle concentrazioni del particolato nel fluido prima e dopo il filtraggio) maggiore del 90%. Inoltre, tali test di verifica mostrano come il dispositivo sia in grado di trattenere particelle di particolato aventi sostanzialmente qualsiasi dimensione (ad esempio un diametro medio variabile da frazioni di micrometro fino a più millimetri).

Si noti come la disposizione parallela delle piastre e lo scorrimento del fluido gassoso in una direzione parallela ai rispettivi piani di giacenza delle piastre, consentano di limitare le perdite di carico introdotte dal dispositivo per il filtraggio, dal momento che esso oppone una resistenza meccanica ridotta allo scorrimento del fluido gassoso, ad esempio ostacolandolo in maniera minima e/o non obbligandolo a modificare la propria traiettoria di scorrimento.

In un aspetto dette piastre sono sostanzialmente piane e tra loro identiche. In tal modo è possibile ottenere un dispositivo avente minima perdita di carico.

In un aspetto detto primo dispositivo di scambio termico è disposto da parte opposta dei primi distanziali rispetto a detti spazi operativi e configurato per sottrarre calore a detti primi distanziali e/o a dette prime porzioni di montaggio di dette piastre (e da questi alle porzioni operative). In tal modo la sottrazione di calore è efficiente e non interferisce con lo scorrimento del fluido gassoso.

In un aspetto detto dispositivo per il filtraggio comprende un secondo dispositivo di scambio termico, disposto da parte opposta dei secondi distanziali rispetto a detti spazi operativi, e configurato per sottrarre calore a detti secondi distanziali e/o a dette seconde porzioni di montaggio di dette piastre. In un aspetto ciascuna piastra comprende una prima porzione di raffreddamento piastriforme estendentesi con continuità oltre detta prima porzione di montaggio e da parte opposta di quest” ultima rispetto a detta porzione operativa fino ad una rispettiva prima estremità laterale, dove ciascun primo distanziale e le rispettive facce laterali affacciate di due piastre adiacenti creano un rispettivo primo spazio di raffreddamento atto ad essere attraversato da un fluido di raffreddamento. In tal modo è possibile aumentare lo scambio termico tra le piastre e il primo dispositivo di scambio termico e sottrarre alle porzioni operative delle piastre una maggiore quantità di calore, aumentando l’effetto termoforetico sulle particelle di particolato.

In un aspetto detto primo dispositivo di scambio termico comprende un primo ventilatore montato a detta pluralità di piastre in corrispondenza di dette prime porzioni di raffreddamento (tipicamente di dette prime estremità laterale) e configurato per generare un flusso di detto fluido di raffreddamento attraverso detti primi spazi di raffreddamento. Preferibilmente lo spazio di raffreddamento è aperto in corrispondenza delle rispettive estremità superiori e di almeno una porzione delle prime estremità laterali delle piastre e a tenuta di gas rispetto al rispettivo spazio operativo.

In un aspetto detto fluido di raffreddamento è l’aria ambiente. La Richiedente ritiene che l’impiego del ventilatore e deH’aria ambiente per il raffreddamento delle porzioni operative delle piastre consenta, in aggiunta al già citato aumento dello scambio termico, di recuperare una frazione del calore posseduto dal fluido gassoso (che tipicamente rimane nel fluido stesso e va perduto). Infatti, il ventilatore preleva aria dall’ambiente e mediante circolazione forzata nella porzione di raffreddamento sottrae calore al fluido gassoso trattato dal dispositivo, re-immettendo nell’ambiente un’aria più calda di quella prelevata. Ciò può risultare vantaggioso, ad esempio, nel caso in cui il fluido gassoso sia fumo di combustione di una stufa o una caldaia impiegata per il riscaldamento di un ambiente.

In un aspetto ciascuna piastra comprende una seconda porzione di raffreddamento da parte opposta a detta prima porzione di raffreddamento e ad essa speculare, in modo da formare con ciascuna delle due piastre adiacenti un secondo spazio di raffreddamento speculare a detto primo spazio di raffreddamento. In tal modo è possibile sottrarre alle porzioni operative delle piastre una maggiore quantità di calore, aumentando l’effetto termoforetico sulle particelle di particolato. Inoltre, agendo sulle porzioni operative delle piastre da entrambi i lati, è possibile ottenere un abbassamento della temperatura delle stesse maggiormente uniforme.

In un aspetto detta porzione operativa e detta prima e/o seconda porzione di raffreddamento di ciascuna piastra sono realizzate in pezzo unico. La Richiedente ritiene che la realizzazione del dispositivo mediante piastre dotate di porzioni operative e di raffreddamento e mediante primi e i secondi distanziali consenta di ottenere una efficiente sottrazione di calore e nel contempo separare gli spazi operativi dai primi e secondi spazi di raffreddamento e disporre vantaggiosamente di una struttura semplice da realizzare e/o da montare.

In un aspetto detto primo e/o secondo dispositivo di scambio termico sono configurati per generare energia elettrica dal calore sottratto alle piastre (ad esempio mediante celle di Peltier). In un aspetto il dispositivo comprende organi di pulizia configurati per rimuovere dalle porzioni operative delle piastre il particolato depositato su di esse. In tal modo è possibile mantenere pulito il dispositivo, evitando un eccessivo accumulo di particolato, e provvedere allo smaltimento dello stesso.

In un aspetto detti organi di pulizia comprendono un ugello configurato per erogare un fluido di lavaggio negli spazi operativi in grado di rimuovere il particolato depositato sulle porzioni operative delle piastre. In tal modo è possibile pulire il dispositivo senza smontare le piastre e/o i distanziali e/o il dispositivo di scambio termico, riducendo tempi e costi connessi alle operazioni di pulizia e manutenzione.

In un aspetto la presente invenzione riguarda un impianto per il riscaldamento o siderurgico o di incenerimento (ad esempio ad uso civile o industriale) comprendente una camera di combustione (ad esempio un forno, una stufa, un camino, etc.), un condotto (ad esempio una canna fumaria) per la rimozione dei fumi di combustione e un dispositivo in accordo con uno qualsiasi degli aspetti della presente invenzione posto lungo detto condotto per intercettare e filtrare per termoforesi detti fumi di combustione. Il dispositivo oggetto della presente invenzione può essere realizzato con le piastre e il dispositivo di scambio termico dimensionato in modo congruo alla quantità di fluido gassoso da trattare. In un aspetto la presente invenzione riguarda un metodo per filtrare un fluido gassoso e per abbattere gli IPA dal fluido gassoso secondo quanto contenuto nelle rivendicazioni 9 e 10 rispettivamente.

La Richiedente, a sua conoscenza per la prima volta, ha infatti constatato, mediante l’esecuzione di test di verifica, come il dispositivo abbia un’efficienza media di rimozione degli IPA del 98% circa, ossia tipicamente maggiore dell’efficienza media di rimozione del particolato.

La Richiedente ha ipotizzato che gli IPA sono adsorbiti a, e trasportati da, principalmente le particelle di particolato di dimensioni più ridotte, ad esempio dell’ordine dell’unità di micrometro. Pertanto tale modalità di azione determina un’elevata efficacia nell’abbattimento degli IPA, dal momento che può operare un trattenimento delle particelle più piccole.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, tra cui anche una forma di esecuzione preferita, esemplari ma non esclusive, di un dispositivo per il filtraggio a termoforesi in accordo con la presente invenzione. Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:

- la figura 1 è una vista prospettica del dispositivo per il filtraggio in accordo con la presente invenzione; - la figura 2 è una vista in pianta dall’alto del dispositivo di figura 1 ;

- la figura 3 è una vista prospettica del dispositivo di figura 1 mostrante inoltre schematicamente una porzione dei condotti di ingresso e uscita del fluido da trattare.

Con riferimento alle figure allegate, un dispositivo per il filtraggio di un fluido gassoso secondo la presente invenzione è globalmente indicato con il numero di riferimento 1. In generale, lo stesso numero di riferimento è utilizzato per elementi uguali o simili, eventualmente nelle loro varianti realizzative.

Il dispositivo 1 comprende una pluralità di piastre 3 disposte parallelamente tra loro, dove ciascuna piastra è dotata di una rispettiva estremità superiore 4, una rispettiva estremità inferiore 5 opposta all’estremità superiore, di due rispettive facce laterali opposte (estendentesi dalla estremità inferiore a quella superiore) e di rispettive prima 6 e seconda porzione di montaggio 7, comprese tra le rispettive estremità superiore e inferiore, che identificano una rispettiva porzione operativa 8 della piastra compresa tra la prima e seconda porzione di montaggio. Il dispositivo 1 comprende inoltre una pluralità di primi 12 e secondi distanziali 13, aventi ciascuno un rispettivo determinato spessore. I distanziali sono interfogliati alla pluralità di piastre 3 e a contatto con quest” ultime per distanziarle di una distanza pari al suddetto rispettivo determinato spessore. I primi distanziali 12 contattano le piastre in corrispondenza della rispettiva prima porzione di montaggio 6 e i secondi distanziali 13 contattano le piastre in corrispondenza della rispettiva seconda porzione di montaggio 7. Nel dispositivo 1 ciascuna coppia di primi e secondi distanziali tra loro corrispondenti e le rispettive facce laterali affacciate di due piastre adiacenti creano un rispettivo spazio operativo 10 aperto in corrispondenza delle rispettive estremità superiori 4 e inferiori 5 delle due piastre adiacenti e a tenuta di gas altrove per lo scorrimento del fluido gassoso dall’estremità inferiore a quella superiore (o, alternativamente, viceversa). Il dispositivo 1 comprende inoltre almeno un primo dispositivo di scambio termico 50 il quale sottrae calore alle porzioni operative 8 delle piastre 3, in modo da causare il deposito sulle porzioni operative mediante termoforesi del particolato contenuto nel fluido gassoso in scorrimento attraverso gli spazi operativi 10. Preferibilmente, come esemplarmente mostrato nelle figure, le piastre 3 sono sostanzialmente piane e tra loro identiche.

Preferibilmente le rispettive facce laterali di ciascuna piastra hanno una superficie sostanzialmente liscia. Alternativamente, le facce laterali presentano rilievi o scanalature atti ad aumentare la superficie di contatto tra il fluido in transito nel dispositivo la pluralità di piastre.

Preferibilmente la pluralità di piastre comprende almeno 10 piastre, preferibilmente almeno 20 piastre, più preferibilmente almeno 30 piastre.

Preferibilmente, ciascuna piastra ha uno spessore maggiore o uguale a 0,1 mm e minore o uguale a 10mm. In un aspetto ciascuna piastra ha una altezza, trasversale (e.g. ortogonale) allo spessore e in una direzione congiungente le estremità superiore e inferiore, maggiore o uguale a 3cm e minore o uguale a 50cm. Preferibilmente ciascuna piastra ha una larghezza, trasversale (e.g. ortogonale) allo spessore e all’altezza, maggiore o uguale a 3cm e minore o uguale a 50cm.

Preferibilmente, come mostrato esemplarmente nelle figure, i primi distanziali 12 sono identici tra loro. Preferibilmente, i secondi distanziali 13 sono identici tra loro e/o identici a detti primi distanziali.

Preferibilmente il suddetto determinato spessore dei primi e/o secondi distanziali è maggiore o uguale a 0,5mm e minore o uguale a 10mm. Preferibilmente ciascun distanziale 12, 13 è fissato alle rispettive piastre mediante un collante e/o un sigillante.

Preferibilmente, come nella forma realizzativa esemplarmente mostrata nelle figure, il dispositivo 1 comprende un primo 20 e un secondo organo di montaggio 30 i quali fissano rispettivamente i primi 12 e i secondi distanziali 13 alle rispettive prime 6 e seconde porzioni di montaggio 7 delle piastre.

Preferibilmente la prima e la seconda porzione di montaggio di ciascuna piastra sono dotate ciascuna di almeno uno (preferibilmente almeno due) foro passante l’intero spessore della piastra e il primo 20 e il secondo organo di montaggio 30 comprendono almeno un rispettivo tirante (preferibilmente almeno due come esemplarmente mostrato) inserito nei fori passanti delle prime e, rispettivamente, seconde porzioni di montaggio. Tali tiranti sono preferibilmente bloccati alle rispettive estremità da organi di fissaggio (ad esempio accoppiamenti filettati, viti, bulloni o saldature). In tal modo il montaggio e/o la manutenzione del dispositivo risultano semplici e/o rapidi.

In una forma realizzativa alternativa dell’invenzione, non mostrata, la pluralità di piastre è assemblata mediante una prima e una seconda parete laterale di chiusura fissate rispettivamente alle prime e alle seconde porzioni di montaggio di tutte le piastre assieme o a sottogruppi. In tale condizione, le porzioni di montaggio possono corrispondere alle estremità laterali delle piastre, ad esempio i bordi laterali che si sviluppano tra le estremità inferiore e superiore da lati opposti della rispettiva porzione operativa della piastra. Le pareti laterali di chiusura sono preferibilmente provviste di una pluralità di organi di assemblaggio (ad esempio scanalature o accoppiamenti filettati, uno per ciascuna piastra, ma anche saldature) che consentono il suddetto fissaggio alle rispettive prime o seconde porzioni di montaggio in modo tale da distanziare le piastre di una predeterminata distanza e creare i suddetti rispettivi spazi operativi aperti in corrispondenza delle rispettive estremità superiore e inferiore di ogni coppia di piastre adiacenti e a tenuta di gas altrove. In tal modo è possibile sostituire (o aggiungere a) i primi e secondi distanziali rispettivamente con (o al) la prima e la seconda parete laterale di chiusura, realizzando un equivalente tecnico del dispositivo come descritto negli aspetti e/o rivendicazioni. Preferibilmente la prima e seconda parete laterale sono realizzate in un materiale termoconducente, ad esempio rame. In tal modo il dispositivo di scambio termico sottrae calore direttamente alla prima (e preferibilmente seconda) parete laterale.

Preferibilmente il primo dispositivo di scambio termico 50 è disposto da parte opposta dei primi distanziali 12 rispetto agli spazi operativi 10 e configurato per sottrarre calore ai primi distanziali 12 e/o alle prime porzioni di montaggio delle piastre (e da questi alle porzioni operative). Preferibilmente il primo dispositivo di scambio termico comprende un dissipatore di calore (non mostrato, ad esempio ad alette o a tubo di calore o a cella di Peltier).

Preferibilmente, come nella forma realizzativa esemplare in figura, il dispositivo 1 comprende un secondo dispositivo di scambio termico 70, disposto da parte opposta dei secondi distanziali 13 rispetto agli spazi operativi, e configurato per sottrarre calore ai secondi distanziali 13 e/o alle seconde porzioni di montaggio 7 delle piastre.

Preferibilmente, il primo e il secondo dispositivo di scambio termico sono tra loro identici e contrapposti. Preferibilmente, ciascuna piastra comprende una prima porzione di raffreddamento 15 piastriforme estendentesi con continuità oltre la prima porzione di montaggio 6, e da parte opposta di quest’ultima rispetto alla porzione operativa 8, fino ad una rispettiva prima estremità laterale. In tale situazione, ciascun primo distanziale e le rispettive facce laterali affacciate di due piastre adiacenti creano un rispettivo primo spazio di raffreddamento 17 attraversato da un fluido di raffreddamento.

Preferibilmente, il primo dispositivo di scambio termico 50 comprende un primo ventilatore 51 montato alla pluralità di piastre 3 in corrispondenza delle prime porzioni di raffreddamento 15 (tipicamente delle prime estremità laterale) e configurato per generare un flusso del suddetto fluido di raffreddamento attraverso i primi spazi di raffreddamento 17. Preferibilmente lo spazio di raffreddamento è aperto in corrispondenza delle rispettive estremità superiori 4 e di almeno una porzione delle prime estremità laterali delle piastre e a tenuta di gas rispetto al rispettivo spazio operativo 10.

Preferibilmente, il suddetto fluido di raffreddamento è l’aria ambiente.

Preferibilmente ciascuna piastra comprende una seconda porzione di raffreddamento 16 da parte opposta alla prima porzione di raffreddamento e ad essa speculare, in modo da formare con ciascuna delle due piastre adiacenti un secondo spazio di raffreddamento 18 speculare al primo spazio di raffreddamento.

Preferibilmente, la porzione operativa 8 e la prima 15 e/o seconda porzione di raffreddamento 16 di ciascuna piastra sono realizzate in pezzo unico. Preferibilmente, le piastre e/o i distanziali sono termoconducenti, ad esempio realizzati in metallo, quali ad esempio alluminio o acciaio.

Preferibilmente il secondo dispositivo di scambio termico 70 comprende un secondo ventilatore 71 montato alla pluralità di piastre in corrispondenza delle seconde porzioni di raffreddamento 16 e configurato per generare un flusso di fluido di raffreddamento attraverso i secondi spazi di raffreddamento 18. Preferibilmente il primo e il secondo ventilatore sono tra loro identici e contrapposti. Preferibilmente il dispositivo 1 comprende un primo convogliatore 52 interposto tra le piastre e il primo ventilatore 51 per dirigere il flusso di fluido di raffreddamento generato dal primo ventilatore stesso verso le prime porzioni di raffreddamento 15. Preferibilmente il primo convogliatore comprende una o più pareti 53 configurate per convogliare il flusso, in ingresso ai primi spazi di raffreddamento, secondo una direzione dapprima trasversale (e.g. perpendicolare) alla direzione di scorrimento del fluido gassoso negli spazi operativi, dalle prime estremità laterali ai primi distanziali, e quindi in uscita dai primi spazi di raffreddamento dalle estremità superiori delle piastre. Preferibilmente il dispositivo 1 comprende un secondo convogliatore 72 avente le medesime caratteristiche descritte per il primo convogliatore 52 e interposto tra le piastre e il secondo ventilatore 71.

Preferibilmente il dispositivo comprende organi di pulizia (non mostrati) configurati per rimuovere dalle porzioni operative 8 delle piastre il particolato depositato su di esse. Preferibilmente gli organi di pulizia comprendono un ugello il quale eroga un fluido di lavaggio negli spazi operativi in grado di rimuovere il particolato depositato sulle porzioni operative delle piastre. Preferibilmente tale ugello è posizionato superiormente alle estremità superiori delle piastre e dirige il fluido di lavaggio all’interno degli spazi operativi verso le estremità inferiori delle piastre. In tal modo lo scorrimento del fluido di lavaggio avviene anche per gravità.

Preferibilmente il fluido di lavaggio è vapore acqueo e/o una miscela di aria e acqua. Preferibilmente il fluido di lavaggio è ad una temperatura maggiore di 50°C, ancor più preferibilmente maggiore di 100°C. In tal modo è possibile facilitare la rimozione del particolato dalle porzioni operative delle piastre e consentire un lavaggio efficace e/o utilizzare una quantità limitata di fluido di lavaggio.

Preferibilmente gli organi di pulizia comprendono un raccoglitore per il particolato rimosso dall'ugello, e tale raccoglitore è mobile tra una posizione operativa, nella quale è collocato inferiormente alle estremità inferiori delle piastre per raccogliere il particolato rimosso dalle porzioni operative mediante il fluido di lavaggio, e una posizione di disimpegno, nel quale non ostacola il flusso del fluido gassoso attraverso gli spazi operativi ed è accessibile per lo svuotamento dal particolato in esso raccolto.

La figura 3 mostra un esempio di utilizzo del dispositivo 1, ad esempio all’interno di un impianto per il riscaldamento o siderurgico o di incenerimento. In tale situazione, un condotto di ingresso 81 convoglia il fluido gassoso da trattare verso le porzioni operative 8 delle piastre, in modo che il fluido gassoso entri all’interno degli spazi operativi 10 dalle estremità inferiori 5 delle piastre. In tal modo il fluido gassoso è costretto ad attraversare gli spazi operativi tra i primi e i secondi distanziali senza trafilare all’esterno degli spazi operativi, ad esempio nei primi e secondi spazi di raffreddamento. Il fluido gassoso, quando giunge alle estremità superiori delle piastre, fuoriesce dagli spazi operativi e viene convogliato all’esterno del dispositivo da un condotto di uscita 82, il quale provvede a dirigere il fluido gassoso verso stazioni successive, a valle del dispositivo, o a re-immetterlo nell’ambiente o a condurlo all’esterno dell’ambiente.

Preferibilmente, per facilitare il montaggio del dispositivo 1 tra i condotti di ingresso e uscita, le piastre 3, in corrispondenza delle rispettive prime 6 e seconde porzioni di montaggio 7 (dove i distanziali 12 e 13 sono interfogliati a contatto con le piastre), e i distanziali 12 e 13 sono dotati di scanalature (ad esempio aventi forma a V, come esemplarmente mostrato nelle figure). Tali scanalature consentono l'inserimento, per scorrimento, del dispositivo assemblato tra i condotti di ingresso e uscita, in modo tale che due pareti opposte dei condotti vengano a trovarsi nelle rispettive scanalature e due restanti pareti opposte (trasversali, e.g. ortogonali alle suddette due pareti) si trovino in corrispondenza con la prima e l’ultima piastra della pluralità di piastre.

La Richiedente ha osservato, mediante l’esecuzione di test di verifica del comportamento del dispositivo, l’efficienza media di rimozione di 13 differenti IPA contenuti in un fluido gassoso (fumi di combustione di legna), considerando un’efficienza media di rimozione del particolato pari al 90%.

Esemplarmente, il fluido gassoso può essere a circa 300° C (tipicamente uniformemente) e le piastre del dispositivo 1 sono mantenute a circa 150°C mediante il primo e/o secondo dispositivo di scambio termico. I risultati numerici di tali test, aventi fini puramente illustrativi, sono mostrati nella seguente tabella, dove C1 e C2 indicano rispettivamente la concentrazione di ciascun IPA nel particolato contenuto nel fluido gassoso a monte e a valle del dispositivo, E1 indica l’efficienza media di rimozione del particolato dovuta all’effetto meccanico dello stesso, C3 indica la quantità di ciascun IPA a valle del dispositivo per Kg di particolato a monte del dispositivo, ed E2 indica l’efficienza complessiva di rimozione di ciascun IPA. A fondo della tabella si riportano le somme dei valori C1, C2 e C2 e l’ultimo valore della colonna E2 riporta l’efficienza media di rimozione degli IPA.

Come è possibile osservare, l’efficienza media di rimozione degli IPA è pari a circa il 98°/ % ovvero maggiore dell’efficienza media di rimozione del particolato (pari al 90%). Pertanto il dispositivo e il metodo oggetto della presente consentono vantaggiosamente di realizzare un abbattimento degli IPA contenuti in un fluido gassoso.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) per il filtraggio di un fluido gassoso comprendente - una pluralità di piastre (3) disposte parallelamente tra loro, ciascuna piastra essendo dotata di una rispettiva estremità superiore (4), una rispettiva estremità inferiore (5) opposta all’estremità superiore, di due rispettive facce laterali opposte e di rispettive prima (6) e seconda porzione di montaggio (7), comprese tra dette rispettive estremità superiore e inferiore, che identificano una rispettiva porzione operativa (8) di detta piastra compresa tra la prima e seconda porzione di montaggio; - una pluralità di primi (12) e secondi distanziali (13), aventi ciascuno un rispettivo determinato spessore, interfogliati a detta pluralità di piastre (3) e a contatto con quest” ultime per distanziarle di una distanza pari a detto rispettivo determinato spessore, detti primi distanziali contattando dette piastre in corrispondenza della rispettiva prima porzione di montaggio (6) e detti secondi distanziali contattando dette piastre in corrispondenza della rispettiva seconda porzione di montaggio (7), dove ciascuna coppia di primi e secondi distanziali tra loro corrispondenti e le rispettive facce laterali affacciate di due piastre adiacenti creano un rispettivo spazio operativo (10) aperto in corrispondenza delle rispettive estremità superiori (4) e inferiori (5) di dette due piastre adiacenti e a tenuta di gas altrove per lo scorrimento del fluido gassoso dall’estremità inferiore a quella superiore o viceversa; detto dispositivo comprendendo almeno un primo dispositivo di scambio termico (50) configurato per sottrarre calore a dette porzioni operative (8) di dette piastre, in modo da causare il deposito su dette porzioni operative (8) mediante termoforesi di un particolato contenuto in detto fluido gassoso in scorrimento attraverso detti spazi operativi (10).
2. 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 comprendente un primo (20) e un secondo organo di montaggio (30) configurati per fissare rispettivamente detti primi (12) e secondi distanziali (13) alle rispettive prime (6) e seconde porzioni di montaggio (7) di dette piastre (3), dove dette prima (6) e seconda porzione di montaggio (7) di ciascuna piastra sono dotate ciascuna di almeno un foro passante l’intero spessore della piastra e detti primo (20) e secondo organo di montaggio (30) comprendono almeno un rispettivo tirante inserito nei fori passanti delle prime e, rispettivamente, seconde porzioni di montaggio.
3. 3. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove detto primo dispositivo di scambio termico (50) è disposto da parte opposta dei primi distanziali (12) rispetto a detti spazi operativi (10) e configurato per sottrarre calore a detti primi distanziali e/o a dette prime porzioni di montaggio (6) di dette piastre.
4. 4. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un secondo dispositivo di scambio termico (70), disposto da parte opposta dei secondi distanziali (13) rispetto a detti spazi operativi (10), e configurato per sottrarre calore a detti secondi distanziali e/o a dette seconde porzioni di montaggio (7) di dette piastre.
5. 5. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, dove ciascuna piastra (3) comprende una prima porzione di raffreddamento (15) piastriforme estendentesi con continuità oltre detta prima porzione di montaggio (6) e da parte opposta di quest’ultima rispetto a detta porzione operativa (8) fino ad una rispettiva prima estremità laterale della piastra, dove ciascun primo distanziale (12) e le rispettive facce laterali affacciate di due piastre adiacenti creano un rispettivo primo spazio di raffreddamento (17) atto ad essere attraversato da un fluido di raffreddamento.
6. 6. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 5, dove detto primo dispositivo di scambio termico (50) comprende un primo ventilatore (51) montato a detta pluralità di piastre in corrispondenza di dette prime porzioni di raffreddamento (15) e configurato per generare un flusso di detto fluido di raffreddamento attraverso detti primi spazi di raffreddamento (17).
7. 7. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente organi di pulizia configurati per rimuovere dalle porzioni operative (8) delle piastre il particolato depositato su di esse, detti organi di pulizia comprendendo un ugello configurato per erogare un fluido di lavaggio negli spazi operativi (10) in grado di rimuovere il particolato depositato sulle porzioni operative delle piastre.
8. 8. Impianto per il riscaldamento o siderurgico o di incenerimento comprendente una camera di combustione, un condotto (81, 82) per la rimozione dei fumi di combustione e un dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti posto lungo detto condotto per intercettare e filtrare per termoforesi detti fumi di combustione.
9. 9. Metodo (1) per filtrare un fluido gassoso, in particolare fumi di combustione, comprendente la fase in cui il fluido gassoso scorre all’interno degli spazi operativi (10) di un dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, detto primo dispositivo di scambio termico (50) operando per mantenere la temperatura della porzione operativa delle piastre minore della temperatura del fluido gassoso, in modo tale che una frazione del particolato si deposita per termoforesi su dette porzioni operative delle piastre.
10. 10. Metodo (1) per filtrare un fluido gassoso seconda la rivendicazione 9, in cui detto fluido gassoso contiene idrocarburi policiclici aromatici (IPA) che vengono abbattuti a seguito del deposito per termoforesi della frazione del particolato su dette porzioni operative delle piastre.