La regolazione del CO (monossido di carbonio) nei bruciatori industriali è cruciale per assicurare una combustione efficiente e sicura. Minimizzando il CO, si ottimizza la combustione e al tempo stesso si riducono le emissioni inquinanti. Vediamo nel dettaglio come avviene questo processo di regolazione e sorveglianza nei bruciatori a gas e gasolio.
INDICE DEI CONTENUTI:
- Combustione e CO: cosa c'è da sapere
- Regolazione CO nei diversi tipi di bruciatori
- Regolazione combinata O2/CO
- Vantaggi della regolazione CO rispetto alla regolazione O2
Combustione e CO: cosa c'è da sapere
Il monossido di carbonio (in chimica indicato come CO) è un gas inodore, incolore e molto esplosivo, che si forma dalla combustione incompleta degli idrocarburi presenti in carburanti e combustibili, altamente pericoloso e inquinante.
Il bruciatore è il principale responsabile della sua formazione ed è per questo che deve essere tarato e regolato in modo da essere efficiente dal punto di vista produttivo e, al tempo stesso, rispettare i parametri emissivi stabiliti per legge.
Il rischio è che, ad esempio con una combustione in difetto d'aria, il carbonio dei legami CH non riesca a ossidarsi completamente (a causa della carenza di ossigeno) dando origine a monossido di carbonio (carbonio non completamente bruciato) e fuliggine. Ciò può avvenire anche in caso di formazione di miscele disomogenee dove, nonostante la combustione avvenga in eccesso d'aria, la fiamma contiene zone povere d'ossigeno.
Ancora, se il focolare è troppo piccolo, la fiamma può impattare sui bordi e portare a un arresto incompleto della reazione di combustione. Se, al contrario, il focolare è troppo grande, la fiamma subisce un raffreddamento eccessivo e anche in questo caso si può formare CO e fuliggine.
È quindi importante dotare il bruciatore di sistemi di controllo capaci di mitigare la concentrazione del monossido di carbonio nei gas di scarico e, al bisogno, regolare automaticamente l'apporto di aria nel combustibile, per mantenere la concentrazione di CO entro limiti sicuri ed efficienti.
I moderni bruciatori industriali possono essere dotati di un sistema di sorveglianza CO che consente un arresto del bruciatore quando viene superato il valore limite definito, garantendone così la massima sicurezza.
Regolazione CO nei diversi tipi di bruciatori
La regolazione CO presuppone sempre che il monossido di carbonio si formi, in primo luogo, durante la riduzione dell’aria comburente. Ciò avviene soprattutto con combustibili gassosi come metano, biogas, gas di processo e gas di discarica.
Nel caso di combustibili liquidi come il gasolio, la regolazione in base alla concentrazione di CO nei fumi è possibile solo con i cosiddetti "bruciatori a fiamma blu" (blue flame), perché questi bruciano senza fuliggine anche in assenza di aria.
Nel caso dei "bruciatori a fiamma gialla" (yellow flame), in mancanza d’aria si produce non solo CO ma anche un’elevata percentuale di fuliggine, prima ancora che la concentrazione di monossido aumenti in modo evidente. Ciò esclude la possibilità di adottare una regolazione CO, che può però essere sostituita da una regolazione combinata O2/CO.
Regolazione combinata O2/CO
Oggi è possibile allestire i moderni bruciatori anche con una regolazione combinata O2/CO.La regolazione combinata O2/CO garantisce la massima sicurezza, in quanto vengono misurate in continuo le emissioni di CO.
Se viene superato il valore di CO limite definito, il bruciatore lavora brevemente con un maggiore eccesso di aria. Mediante la regolazione O2, il bruciatore reagisce e viene nuovamente tarato sul valore setpoint O2 impostato. Se la condizione originale non viene raggiunta, a causa di influssi esterni, si verifica un arresto di sicurezza.
Alla base della misurazione della sonda combinata ci sono due elementi di misurazione lambda con caratteristiche diverse. Mentre nel caso del primo elemento viene impedita una ossidazione con formazione di CO e altre sostanze infiammabili, per il secondo elemento di misurazione l’ossidazione è consentita. Dalla somma risulta una dinamica del segnale che viene impiegata per determinare il volume di COx.
Durante questo processo di misurazione è tuttavia bene osservare che la sonda combinata può essere impiegata solo nel campo iperstechiometrico della misurazione fumi, pur garantendo l’assenza di errori.
La sonda combinata si basa su una cella di misurazione elettrochimica riscaldata in ceramica di biossido di zirconio, e dispone di 3 elettrodi in platino (elettrodo O2 ed elettrodo di riferimento) e in platino/metallo nobile (elettrodo COx)
- La ceramica sporge dal canale fumi dell’impianto di combustione e separa la camera dei gas di riferimento, in cui si trova il relativo elettrodo di riferimento, dalla camera con i fumi da misurare (canale fumi) che dovrà essere chiaramente a tenuta.
- I due elettrodi di misurazione per O2 e CO2 si trovano così all’esterno della ceramica, direttamente nella zona del gas di riferimento campione.
- Una resistenza elettrica integrata riscalda la sonda a una temperatura di circa 650°C e la regola.
- A questa temperatura, la ceramica è conduttrice di ioni di ossigeno permettendo così di misurare le tensioni dei due sensori.
Vantaggi della regolazione O2/CO rispetto alla sola regolazione O2
- Maggiore risparmio energetico grazie all’auto-ottimizzazione permanente in ogni punto di carico;
- Migliore comportamento di risposta grazie a un tempo di regolazione significativamente più breve;
- Esercizio non influenzato da aria falsa;
- Sistema a prova di guasto;
- Elevata sicurezza operativa;
- Manutenzione ridotta.
Monitorare i livelli di CO assicura che la combustione avvenga in modo efficiente, riducendo le emissioni inquinanti e ottimizzando il consumo di combustibile. Inoltre, un adeguato controllo del CO aumenta la sicurezza, prevenendo rischi di avvelenamento ed esplosioni.
La sorveglianza del CO è quindi un accessorio importante per il funzionamento sicuro ed efficiente del bruciatore: scarica la nostra Guida gratuita per scoprire come allineare il tuo impianto alle richieste dell'Agenda 2030.
