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relazione

Centrale
Termoelettrica di
Monfalcone
Il progetto di riammodernamento della
centrale: tecnologie d’avanguardia e
miglioramenti ambientali
Udine, 15 Gennaio 2013
R. Scottoni
Indice
0.
Contesto di mercato e situazione futura in Italia
1.
Centrale di Monfalcone - Assetti impiantistici e scenari
Benefici ambientali
2.
Caratteristiche principali macchinari
3.
Teleriscaldamento da cogenerazione
4.
Conclusioni
This information was prepared by A2A and it is not to be relied on by any 3rd party without A2A’s prior written consent.
2
0.
Obiettivi Strategia Energetica Nazionale (SEN)
Consumi primari energetici lordi e mix di fonti (Mtep, %)
• Contenimento dei
Consumi
• Promozione
dell’efficentamento
energetico
Consumi elettrici lordi annui e mix di fonti (TWh, %)
a
• Incremento delle FER
(Fonti Energetiche
Rinnovabili)
• Sensibile riduzione
del gas
• Costanza del carbone
3
0.
La proposta di A2A Spa per la riqualifica tecnologica ed
ambientale del sito della Centrale di Monfalcone
In questo contesto di mercato e nell’attuale situazione di crisi economico finanziaria,
A2A Spa ha avviato uno studio approfondito per la riqualifica tecnologica ed
ambientale degli impianti di produzione della centrale termoelettrica di Monfalcone.
Gli obiettivi principali che A2A si è posta sono:
1. Forte integrazione degli impianti con il territorio;
2. Contenimento dei consumi tramite l’incremento dell’efficienza energetica degli
impianti, con recupero di calore;
3. Sviluppo di tecnologie avanzate per l’utilizzo di Fonti Energetiche Rinnovabili
a vantaggio del territorio;
4. Sensibile abbattimento di tutte le emissioni inquinanti in atmosfera e degli
impatti sull’ambiente in genere;
5. Mantenimento degli attuali livelli occupazionali del sito;
6. Riqualifica tecnologica degli impianti con l’utilizzo degli migliori tecnologie
disponibili (BAT).
Lo sviluppo di tale studio porterà alla definizione di tutti quei parametri tecnici ed
economici necessari per una successiva valutazione di merito sia da parte dei
Ministeri competenti e degli enti locali, sia da parte di A2A, nonché di
compatibilità con quello che sarà lo scenario e l’evoluzione del mercato
elettrico in Italia.
4
0.
Contesto di mercato e situazione attuale in Italia
1.
Benefici ambientali
2.
3.
4.
Conclusioni
5
1.
Assetto impiantistico e configurazione futura
Attuale
Autorizzato da AIA
attuale (prog Endesa)
GR1(Coal):165 MWe
GR1(Coal): 165 MWe
GR2(Coal):171 MWe
GR2(Coal): 171 MWe
GR3(OCD):320 MWe
GR4CC(gas): 816 MWe
GR4(OCD):320 MWe
(TG5 + TG6 + generatore di vapore
Lo studio di A2A
Riconversione a carbone del gruppo
4 esistente
Dismissione gruppi a OCD e
serbatoi di stoccaggio
a recupero)
GR4(Coal):340 MWe
TOT:
976 MWe
TOT:
1152 MWe
TOT:
340 MWe
Rendimento medio ponderato
37%
50%
(2630 MWt)
(2304 MWt)
46%
(740+50 MWt)
6
Impianto attuale (Oggi)
1.
Gr 3 e 4
Gr 1 e 2
• Potenza lorda (MWe)
• Rendimento netto
• Combustibile
165 + 171
35-36%
carbone (zolfo < 1%)
2 x 320
38%
Heavy Fuel Oil (zolfo < 023%)
SI (dal 2008)
NO
Precip. Elettrostatico
NO
NO
200
500
30
400
200
30
• Impianto di trattamento fumi
- DeSOx
- DeNOx
- Abbattimento polveri
• Limiti di emissione (Media mensile)
- SO2
- NOx
- Polveri
(mg/Nm3)
(mg/Nm3)
(mg/Nm3)
7
Impianto autorizzato da AIA attuale
(progetto Endesa)
1.
Gr 4 ciclo
combinato
Gr 1 e 2
• Combustibile
165 + 171
35-36%
carbone (zolfo < 1%)
1 x 816
56%
gas metano
SI (dal 2008)
SI (da realizzare)
Non applicbile
Bruciatori Low NOx
Non applicabile
200
200
30
30
-
- DeSOx
- DeNOx
• Limiti di emissione (Media mensile)
- SO2
- NOx
- Polveri
(mg/Nm3)
(mg/Nm3)
(mg/Nm3)
8
Lo studio di A2A
1.
Gr 4 riconvertito
1 x 340
46% (47,5% in cogenerazione En. El. e Calore)
• Combustibili
- carbone
- Gas metano (CH4)
- Biomassa o equivalenti
• Co-generazione
per il carico continuo (zolfo < 1%)
per avviamento e sostegno di fiamma
max il 10% dell’apporto termico
Teleriscaldamento (55 MWt)
- DeSOx
SI (ᵑ 97%)
- DeNOx
SI (ᵑ 80%)
Filtro a maniche (ᵑ 99,9%)
• Limiti di emissione (Media oraria)
- SO2
- NOx
- Polveri
(mg/Nm3)
(mg/Nm3)
(mg/Nm3)
100
100
15
9
Confronto Potenze installate
1.
Anni ‘80
Anni ‘60
165
171
Anni ‘60
165
Gruppi non ambientalizzati
GAS
171
165
OLIO
320
OLIO
320
171
340
816
Gruppi a carbone + impianto a ciclo
combinato ambientalizzati
Gruppi a carbone parzialmente
ambientalizzati (NO Denitrificatore)
Best Available Technologies
impianto avanzato tecnologicamente ed
ambientalmente compatibile
Oggi
Progetto
Endesa
Transitorio
Studio A2A
Carbone
10
Benefici Ambientali
1.
Emissioni massiche totali (Kt/anno)
PTS
Polveri
13,06
14,00
1,93
12,00
SO2
Ossidi di
Zolfo
11,53
1,93
10,00
3,37
1,97
8,00
7,20
0,30
6,00
2
NOx
Ossidi di
Azoto
7,76
4,00
7,63
2,00
4,90
0,14
0,96
0,00
Oggi
1
2,06
2
Progetto
Endesa
0,96
3
Transitorio
4
Studio A2A
11
Benefici Ambientali
1.
Emissioni massiche specifiche
Progetto
Endesa
Attuale
Potenza Lorda
Rendimento netto ponderato
- 68%
6350,00
976 MW
37%
Studio A2A
1152 MW
50%
340 MW
46%
- 88%
7,76
Emissioni con 8760 ore di
esercizio (kt/anno)
7,63
5147,00
- 87%
4,93
2559,00
2026,00
- 80%
3,37
1,97 1,97
0,96
CO2
Anidride
carbonica
NOx
Ossidi di
Azoto
0,96
SO2
Ossidi di
Zolfo
0,72
0,30 0,30 0,14
Polveri
Il nuovo impianto garantirà una drastica riduzione delle emissioni
12
1.
L’impianto come sistema energetico integrato
BAT (Best Available Technologies) nella
produzione di Energia Elettrica
Cogenerazione di Energia Elettrica e Calore
per Teleriscaldamento
Sostenibilità Ambientale
A2A
Innovation
Working
Group
FER Fonti Energetiche Rinnovabile + Ricerca e Innovazione
13
0.
1.
Benefici ambientali
2.
3.
4.
Conclusioni
14
2.
Lo studio A2A di un nuovo impianto a carbone
• Carbonili coperti
• Navi carboniere
•
Messa /ripresa parco chiuso con caricatori in continuo
•
Tunnel nastri a tenuta
•
Sistemi di conversione dell’energia
ad alta efficienza
• Caldaia e turbina
• Ciminiera
•
DeNOx
•
Filtri a manica
•
DeSOx
Il nuovo impianto sarà il più avanzato tecnologicamente ed ambientalmente compatibile
15
2.
Principali parametri tecnici gruppo 340 MW
Principali parametri tecnici (preliminari) al carico di 340 MW
Portata Vapore SH
t/h
1022
Temperatura Vapore SH (ingresso
°C
565
turbina)
Pressione Vapore SH (ingresso turbina)
bar
170
Portata Vapore RH
t/h
850
Temperatura Vapore RHC (ingresso
°C
565
turbina)
Pressione Vapore RHC (ingresso turbina)
bar
35
Rendimento Caldaia (valore atteso)
%
95
Potenza termica
MWth
745
(1)
Portata Carbone
t/h
125
Consumo Calcare (1)
t/h
4
(1)
Produzione Ceneri
t/h
15,5
(1)
Produzione Gesso
t/h
7,3
Potenza lorda
MW
340
Ausiliari
MW
22
Potenza Netta (2)
MW
318
Rendimento Netto (2)
%
46
CS Netto (2)
kcal/kWh
1860
(1) I consumi di carbone, calcare e le produzioni di ceneri, gesso sono calcolate in base alla composizione del
carbone di riferimento (basso potere calorifico ed alte ceneri);
(2) Le prestazioni totali nette sono riferite all’assetto di collaudo.
16
Turbina ed alternatore
2.
Applicazione delle migliori tecnologie per garantire elevate prestazioni ed elevata affidabilità
• TSH = 565°C e THRH = 565°C
• Acciai 12%Cr per parti calde (Rotore e palette AP e MP)
• Ultra Long Steel ISB (Integrated Shrouded Blade da 43”) Low
Pressure End Blade per la riduzione delle perdite allo scarico
• Alti rendimenti (> 96% Vs. 90% delle attuali)
Pale statoriche
Pale rotoriche
Pale BP tipo ISB
17
2.
Generatore di vapore ed ausiliari
•
TSH = 570°C
•
Teco = 295°C
•
Materiali per alte temperature:
• Tubi:
• Collettori:
•
T di combustione > 2000 °C
THRH = 570°C
Super 304H
P91
•
Bruciatori Low NOx
NOx camera combustione ≤ 400 mg/Nm3
•
5 Mulini con portata 35 t/h (4 per il max carico) +
classificatore rotante; carbone di riferimento con PCI di
5700 kCal/kg
•
Alimentazione a metano per tutti i bruciatori (max
flessibilità di esercizio) con portata max CH4 di 35000
Nm3/h (bruciatori di 1 mulino + il 30%)
•
Co-combustione carbone e biomassa (CSS); PCI biomassa
circa 4000 kCal/kg
•
Ceneri pesanti: estrazione a secco fondo caldaia e
frantumazione per ricircolo ai bunker
•
Ceneri leggere: trasporto pneumatico in fase densa
•
Unico Riscaldatore Aria tipo Ljungstroem
•
Num. 2 ventilatori aria secondaria di tipo assiale
•
Num. 2 ventilatori indotti gas
•
Da valutare se Num. 2 ventilatori aria primaria mulini o
num. 5 esaustori
Rendimento di caldaia > 95%
Impossibilità di formazione DIOSSINE (solo se T<850 °C)
18
2.
Linea di trattamento fumi
NOX
• Sistema avanzato di
combustione
• SCR High dust
• Produzione di ammoniaca da
slip
Polveri
• Filtro a manica
SO2
• GGH zero-leakeage
Recupero
Cenere
• DeSOx calcare –gesso a
umido
Recupero
Gesso
CO2
• Predisposizioni cattura CO2
19
2.
Sistema abbattimento NOx (1 di 2)– Bruciatori
Bruciatori LOW NOx
• Caratterizzati da bassa emissione di NOx per
garantire una produzione massima in camera di
combustione di 400 mg/Nm3;
• Ottimizzazione della fluidodinamica di
combustione con: aria primaria miscelata al
polverino di carbone, aria secondaria per il
raggiugimento delle condizioni stechiometriche,
aria terziaria per il completamento della
reazione di combustione.
Caratteristiche
• Alta stabilità di fiamma (full & partial Load);
• Elevata affidabilità;
• Controllo indipendente del flusso d’aria e dello
swirl;
20
2.
Sistema abbattimento NOx (2 di 2)– DeNOx
Denitrificatore: Reattore Catalitico Selettivo
• Nuovi reattori catalitici per la riduzione degli Ossidi di Azoto nel secondo giro fumi del
generatore di vapore tramite iniezione di ammoniaca gassosa e per reazione catalitica
selettiva; l’ammoniaca (agente chimico riducente) reagisce con gli NOx formando
vapore acqueo (H2O) e azoto (N2).
• Efficienza 80%;
4 NO + 4 NH3+O2 → 4 N2 + 6 H2O
21
2.
Sistema abbattimento polveri – Filtro a maniche
Caratteristiche Principali
• Tipo Pulse jet (circa 10.000 maniche suddivise in 2 corpi e più compartimenti per consentire interventi di
manutenzione in esercizio);
• Efficienza > 99,9%;
• Valvole di by-pass singolo corpo;
• Intercettazione compartimenti: serrande rettangolari a Bandiera (IN), valvole poppets circolari a tampone (OUT);
• compressori produzione aria lavaggio maniche;
22
2.
Sistema abbattimento polveri – Filtro a maniche
Aria di
Lavaggio
Fumi Puliti
Fumi
Sporchi
Fase di Filtrazione
Ceneri
raccolte
Fase di Lavaggio
23
2.
Sistema abbattimento SO2 - Desolforatore
• Efficienza = 97%;
• Sistema di ossidazione e agitazione tipo JAS
(Jet Air Sparge);
• N°3 Stadi di demister;
• Basse perdite di carico;
• N°5 pompe di ricircolo;
• Materiali nobili (Nirosta).
Gesso
24
2.
25
2.
26
2.
GGH Zero Leakage
GGH
• Il GGH (Gas Gas Heater) in questa
particolare configurazione è uno
scambiatore Gas-Gas del tipo a piastre, a
doppio flusso incrociato, senza fluido
refrigerante intermedio;
Per questo motivo denominato:
Zero - Leakage
• Condotte dei fumi in ingresso (Raw gas – fumi sporchi) protetti da un coating di resine in Vynil Estere rinforzate
con fibre minerali;
• Condotte dei fumi in uscita (Clean gas – fumi puliti) protetti da un coating di resine in Vynil Estere rinforzate con
fibre di vetro;
• Il casing dello scambiatore di calore a piastre protetto con un liner di laminato plastico fluorurato.
27
2.
Impianto di trattamento spurghi DeSOx – ZLD
(Zero Liquid Discharge)
• Pretrattamento dello spurgo DeSOx con calce e soda;
• Concentratore di salamoia;
• Cristallizzatore Finale (residui solidi - sali messi a discarica o riutilizzati).
Distillate
to
DeSOx
Sezione di Pretrattamento
Distillate
to
DeSOx
Sezione di
cristallizzazione
Steam
Lime
Soda ash
Condensate
FGD
Blowdown
Sezione di
concentrazione
Salt
28
2.
Depositi del carbone e logistica interna (1 di 2)
Applicazione delle migliori tecnologie per garantire il minimo impatto ambientale
Carbonile coperto
• Chiuso a tenuta, con tetto doppio
spiovente;
29
2.
Depositi del carbone e logistica interna (2 di 2)
Sistemi di contenimento delle emissioni in atmosfera
• Trasporto in nastri chiusi entro galleria pedonabile e torri di smistamento in acciaio;
nastri e torri depressurrizzate;
• Iniezione di acqua nebulizzata nei punti di caduta;
• Sistemi avanzati per la tenuta e la pulizia dei nastri.
ASSENZA di polveri nell’ambiente esterno
30
0.
1.
Benefici ambientali
2.
3.
4.
Conclusioni
31
Il sistema di cogenerazione e TLR per uso
civile: smart grid per la sostenibilità
TERMOVALORIZZAZIONE
RSU E BIOMASSE
RETE DI
TELERISCALDAMENTO
COGENERAZIONE AD
ALTO RENDIMENTO
DA CENTRALI A GAS
EFFICIENZA
ENERGETICA
RINNOVABILI
TERMICHE
3.
IMPIANTI A FONTI RINNOVABILI
(ES. POMPE DI CALORE)
1. Teleriscaldamento e cogenerazione ad alto rendimento sono
oggi la più efficiente tecnologia adottata in Europa per il
conseguimento degli obiettivi di efficienza energetica
2. Benefici ambientali: riduzione delle emissioni nocive in città
(PM10, NOx, SOx, …)
32
3.
Il sistema TLR a cogenerazione
La COGENERAZIONE è la produzione di energia elettrica e calore durante il medesimo ciclo
produttivo e con la stessa quantità di combustibile.
E’ una delle tecnologie più efficaci ed efficienti per l’uso razionale dell’energia e la riduzione
dell’inquinamento atmosferico.
Il TLR è un sistema di produzione centralizzata di calore che viene distribuito direttamente alle
utenze mediante una fitta rete di doppie tubazioni interrate
Lo studio A2A del possibile piano di teleriscaldamento di Monfalcone
• Disponibilità di 55 MWt; (rete acqua calda a 95 °C);
• Allacciamento grosse utenze e vicine (es. Area Portuale,
industrie, Zona Lisert, Edifici) e utenze domestiche/private.
Rendimento in
cogenerazione
47,5%
Acqua calda
95°C
Acqua fredda
60°C
33
3.
I vantaggi del TLR (1 di 3)
Per il Cliente
Risparmio
• Eliminazione dei costi di acquisto della nuova caldaia; costi di installazione delle apparecchiature per
il TLR a carico di A2A;
• Riduzione dei costi di esercizio e manutenzione rispetto agli impianti termici tradizionali;
• Eliminazione delle verifiche periodiche annuali di legge su caldaia;
• Recupero di spazi utili: lo scambiatore del TLR permette di migliorare la distribuzione interna al locale
«caldaia» e consente di recuperare gli spazi occupati da canne fumarie ed accessori.
Sicurezza e innovazione
• Nessuna necessità di cisterne, caldaie e canne fumarie;
• Assenza di combustione e di fiamme libere nei locali caldaia; non viene trasportato gas o gasolio, ma
solo acqua calda; nessun vincolo di normativa antincendio da parte dei Vigili del Fuoco;
• Riqualificazione della centrale di riscaldamento;
• Rilevazione dei consumi in tempo reale con contatore di calore locale;
• Flessibilità del servizio senza i limiti orari degli impianti di riscaldamento tradizionali;
• Miglioramento della classificazione energetica degli edifici.
Assistenza
• Garanzia di continuità del servizio e assistenza, 24
ore su 24, sugli impianti e sulla rete;
• Assistenza con supervisione centralizzata del corretto
funzionamento da postazione remota di sala controllo.
34
3.
Per la città
Benefici Ambientali
• Il TLR contribuisce al miglioramento della qualità dell’aria attraverso la riduzione delle emissioni di
sostanze inquinanti e gas ad effetto serra derivanti da molte piccole caldaie sparse sul
territorio. Il TLR è indicato come una delle tecnologie da favorire ai fini della riduzione delle emissioni
di gas a effetto serra (Protocollo di Kyoto).
• Maggior controllo delle emissioni: unico punto di produzione e di emissione in atmosfera con
utilizzo delle migliori tecnologie per il loro contenimento; monitoraggio in continuo delle emissioni.
Efficienza energetica
• La cogenerazione abbinata al teleriscaldamento permette un significativo risparmio di combustibile
utilizzato ed un minor consumo di fonti primarie di energia di origine fossile.
• Riduzione sensibile delle emissioni di agenti inquinanti in aree urbane e cittadine per effetto della
maggiore efficienza e della più moderna tecnologia degli impianti cogenerativi rispetto alle
caldaie tradizionali; lo spostamento dei centri di produzione dalle aree cittadine verso aree
esterne alla città amplifica tale effetto;
• Riduzione del fabbisogno energetico complessivo, poiché le produzioni cogenerative ad alta efficienza
sostituiscono forme di produzione separata di calore ed energia elettrica;
• Incremento della quota di energia ‘’verde’’ sul totale dei fabbisogni energetici complessivi grazie alla
possibilità di recupero energetico da fonti rinnovabili.
35
3.
Per l’ambiente urbano
Basi di calcolo
• Potenza termica “a bocca di centrale”: 55 MWt;
• Energia termica all’utenza: 111.000 MWh/anno;
• Rendimento degli impianti termici civili sostituiti: 80%
(Delibera AEEG 42/02);
• Caldaie a gas metano 85%, caldaie a gasolio 15%.
Emissioni evitate per sostituzione impianti termici
Consumo di combustibile
Emissioni di NOx
Emissioni di SO2
Emissioni di PM10
tep/a
t/a
t/a
t/a
3.807,67
7,98
1,17
0,14
Emissioni di CO2
t/a
9.366,65
Emissioni
massiche
totali evitate
9376 t/anno
36
3.
TLR - Distribuzione
La rete del teleriscaldamento è costituita da una doppia tubazione per la distribuzione del calore, sotto
forma di acqua calda o surriscaldata.
Le tubazioni sono costituite da un tubo in acciaio, esternamente coibentato da schiuma rigida di
poliuretano espanso protetta da guaina in polietilene ad alta densità.
Sono dotate di apposito sistema per la rilevazione e la localizzazione automatica dei guasti (perdite,
infiltrazioni d’acqua, interruzioni del circuito) che ne garantisce il monitoraggio continuo.
La particolarità delle reti di teleriscaldamento è la durata: consentono di sopportare gli stress meccanici
dovuti alle dilatazioni termiche per più di 40 anni.
37
3.
TLR – Sotto-centrali d’utenza
Nel sistema di TLR la tradizionale caldaia è sostituita da un semplice scambiatore termico che permette di
trasferire il calore prelevato dalla rete di TLR all’impianto di distribuzione interna all’edificio, con la possibilità
di produrre acqua calda per uso igienico sanitario.
La richiesta di calore da parte dell’edificio è segnalata dalle sonde di temperatura alla centralina di controllo
che provvede ad azionare, in modo proporzionale alla richiesta, la valvola di regolazione per aumentare o
diminuire la portata di acqua calda o surriscaldata nello scambiatore; si può quindi, in qualsiasi momento o
in funzione delle richieste, regolare la temperatura degli ambienti da riscaldare e modificare la temperatura
di distribuzione del circuito idraulico dell’edificio (regolazione climatica).
Il consumo di calore viene calcolato e memorizzato da un gruppo di misura che provvede a rilevare la
portata e le temperature di ingresso e uscita dell’acqua del TLR.
38
0.
1.
Benefici ambientali
2.
3.
4.
Conclusioni
39
4.
Le possibili ricadute sul territorio (indotto)
Qualora lo studio A2A trovi attuazione, la costruzione del nuovo impianto
determinerà un sensibile incremento del livello occupazionale:
• Nel breve-medio termine: durante la costruzione (circa 5 anni);
• Nel lungo termine: per i contratti di manutenzione (vita utile dell’impianto di
20+20 anni).
Durante la fase di costruzione è prevista:
-
Una presenza media di 350 - 400 persone;
Un picco massimo di 600 - 700 persone;
Possibilità di affitto aree e fabbricati a cura dei Costruttori/Appaltatori per prefabbricazioni e montaggi
fuori opera;
Il coinvolgimento di officine e ditte locali, nolo gru e sistemi di sollevamento per montaggi;
La costituzione di cooperative per trasporti materiali da costruzione e mezzi (es. preparazione
calcestruzzi);
L’organizzazione servizi di ristorazione;
Possibilità di affitti per alloggi e trasferte.
Ritorni economici importanti nel
comprensorio locale
€
40
4.
Obiettivi da perseguire e coniugare
Eccellenza tecnologica
Efficienza gestionale
Ridotto impatto ambientale
Responsabilità: correttezza,
rispetto e trasparenza
Innovazione prodotti e
rivisitazione processi
Vantaggio economico per le
amministrazioni e la popolazione locale
(TLR e biomasse)
……il compimento di un grande progetto
41

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