sistema di scarichi dell`impianto

Transcript

Richiesta di autorizzazione allo scarico idrico in
pubblica fognatura ai sensi degli artt. 124 e 125 del
DLgs 152/2006
Futuris Etrusca s.r.l.
Sede legale
via Po 22 - Piombino (LI)
Unità Produttiva
Loc. Montegemoli Piombino
Giugno 2011
ambiente sc – Carrara, via Frassina 21 – Tel. 0585-855624 - Firenze,via di Soffiano, 15 - tel. 055-7399056
FUTURIS ETRUSCA S.r.l.
Richiesta di autorizzazione scarichi idrici
INDICE
1
Localizzazione dell’impianto ............................................................................... 3
2
Descrizione del ciclo produttivo .......................................................................... 4
3
Elenco qualitativo e quantitativo delle materie prime utilizzate nelle fasi del
ciclo produttivo che originano lo scarico ............................................................ 30
4
Stima delle caratteristiche qualitative e quantitative dello scarico prima e
dopo la depurazione ....................................................................................... 31
4.1
Sistema di raccolta e smaltimento delle acque reflue industriali ..................... 31
4.2
Sistema di raccolta e smaltimento delle acque meteoriche............................. 32
4.2.1
Trattamento acque meteoriche dilavanti contaminate ................................ 35
4.2.2
Criteri di dimensionamento ......................................................................... 36
4.3
Sistema di raccolta e smaltimento delle acque reflue domestiche ................... 39
4.4
Riepilogo scarichi da impianto .................................................................... 39
4.5
Stima della portata annua delle acque meteoriche ........................................ 39
5
Programma di manutenzione e gestione dell’impianto di depurazione ................... 40
6
Descrizione, ove esistono, degli impianti
l’indicazione
del
tipo
di
acqua
riciclata
di
ricircolo delle acque con
(processo,
raffreddamento),
percentuale di acqua riciclata .......................................................................... 40
7
Qualità e tipologia di eventuali reflui liquidi non trattabili nell’impianto,
destinazione di tali residui e modalità di stoccaggio ............................................ 41
8
Consumi annui di acqua, suddivisi per le varie fonti di approvvigionamento ........... 41
ALLEGATI
Allegato 1
Stralcio della mappa topografica in scala 1:2000
Allegato 2
Planimetria dello stabilimento con indicazione della rete fognaria
Allegato 3
Caratteristiche tecniche impianti di depurazione
Pagina 1
Premessa
La società Futuris Etrusca s.r.l., è una società di recente costituzione, con sede nel comune
di Piombino (LI) in via Po 22, che vede come soci Futuris S.p.A. di Milano, società avente
come scopo la progettazione, realizzazione con proprio investimento, e gestione di impianti
alimentati a fonti rinnovabili, con focalizzazione nelle biomasse solide (cippato di legno) e
liquide (oli vegetali di derivazione UE e non), e la società P.B.Engineering s.r.l. di Pisa,
società con esperienza nella progettazione di impianti nel settore energia.
Futuris Etrusca dispone delle competenze tecniche ed operative, nonché dei mezzi finanziari
indispensabili per una corretta impostazione e gestione dell’iniziativa, sia nella fase
realizzativa che durante l’esercizio dell’impianto.
La società intende installare uno dei propri impianti in località Montegemoli nel Comune di
Piombino (LI). L’impianto consiste in una centrale per la produzione di energia elettrica
alimentata con biomasse vegetali vergini.
L’impianto fa riferimento a tecnologie ampiamente sperimentate, di grande affidabilità e
sicurezza di esercizio e si caratterizza per scelte tecnologiche avanzate, soprattutto in
termini di ottenimento di elevati rendimenti energetici e di protezione dell’ambiente.
La presente relazione tecnica viene allegata quindi alla domanda di autorizzazione allo
scarico idrico ai sensi degli artt. 124 e 125 del DLgs 152/2006 e s.i.m.
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1
Localizzazione dell’impianto
L’area dell’impianto è ubicata nella zona industriale di Montegemoli, località a nordest del
comune di Piombino (LI). La superficie dell’area è complessivamente di circa 15.000 m 2 e le
quote del piano campagna sono a 2 m s.l.m.
L’area, come si può notare dalla Figura 1.1, si colloca in un contesto pianeggiante a circa 3
km dalla costa tirrenica.
Figura 1.1 – Area di ubicazione dell’impianto.
AREA DI IMPIANTO
PIOMBINO
S.S.398
L’ambito di intervento ricade in un’area industriale inserita in un contesto agricolo. Il
territorio circostante, come è possibile osservare dalla seguente figuraErrore. L'origine
riferimento
non
è
stata
trovata.,
presenta
una
destinazione
d’uso
del
suolo
prevalentemente per la coltivazione. Non sono infatti presenti significativi nuclei abitativi ad
eccezione di alcune abitazioni sparse nel raggio di 600-700 m. L’accesso all’area
dell’impianto sarà garantito dalla SS398 che ha uno svincolo in prossimità dell’impianto.
Il centro abitato di Piombino si trova ad oltre 5 km dall’ambito di intervento in direzione
sud-ovest
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2
Descrizione del ciclo produttivo
L’impianto di cui al presente studio avrà una potenzialità termica pari a 49,9 MW t; è stato
dimensionato per termovalorizzare una quantità annua di biomassa tal quale pari a circa
138.400 tonnellate.
La biomassa che alimenterà l’impianto è costituita da un fuel mix definito attraverso un
dettagliato piano di approvvigionamento che ha preso in considerazione sia gli aspetti
fondamentali legati al potenziale del bacino di raccolta della biomassa locale sia gli aspetti
tecnologici legati al sofisticato sistema di combustione dell’impianto, in grado di poter
operare con tipologie di biomasse di qualità e caratteristiche molto diverse tra loro. Il fuel
mix dell’impianto è così determinato:

Biomassa forestale (cippato): potere calorifico inferiore 2.350 kcal/kg; portata
nominale entro 70 km (filiera corta) 54.000 t/anno.

Pioppo da SRF: potere calorifico inferiore 1.900 kcal/kg; portata nominale entro 70
km (filiera corta) 40.000 t/anno.

Potature: potere calorifico inferiore 2.700 kcal/kg; portata nominale entro 70 km
(filiera corta) 14.500 t/anno.

Residui colture cerealicole (stocchi di mais): potere calorifico inferiore 3.400 kcal/kg;
portata nominale entro 70 km (filiera corta) 15.500 t/anno.

Colture cerealicole (sorgo): potere calorifico inferiore 3.400 kcal/kg; portata
nominale entro 70 km (filiera corta) 14.400 t/anno.
L’umidità media valutata per tale fuel mix in condizioni nominali è pari al 35%.
La potenza elettrica lorda ai morsetti del generatore sarà di 16,48 MW e, potenza ottenibile
in assenza di spillamento da turbina per un eventuale recupero di energia termica, con un
rendimento lordo di generazione elettrica pari al 33,4%.
Si prevede un’unica fermata annuale programmata dell’impianto per rendere possibili le
opere di manutenzione ordinaria: per il rimanente periodo la centrale funzionerà in
continuo, con un’availability pari ad almeno 7.800 ore annue (valore di progetto pari a
8.000 h/anno). Ne deriva una portata giornaliera di biomassa da termovalorizzare di circa
415 t/d (17,3 t/h).
Si procede di seguito alla descrizione del ciclo produttivo.
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FASE 1 STOCCAGGIO DELLA BIOMASSA
Lo stoccaggio della biomassa sarà di due tipologie: stoccaggio a breve termine (3 giorni di
autonomia) all’interno dell’area di impianto e stoccaggio a medio-lungo termine (3 mesi di
autonomia) in aeree esterne all’impianto inserite nel sistema filiera della biomassa,
realizzate e gestite dal consorzio T.U.A.
Lo stoccaggio a breve termine interno all’impianto è formato dai seguenti edifici:
-
Edificio di stoccaggio fibrosi in balle: l’edificio è costituito da un sistema di stoccaggio e
movimentazione automatica delle biomasse fibrose (discusso nel dettaglio nel paragrafo
5.3.3), che arrivano all’impianto tramite camion in balle del tipo Heston (2,4x1,2x1,3
m). Lo zona di stoccaggio dell’edificio ha una capacità di circa 1500 m 3 permettendo di
immagazzinare circa 420 balle di biomassa fibrosa. Ogni balla pesa 600 kg con una
densità di poco superiore i 160 kg/m3. Lo stoccaggio previsto quindi permette il
funzionamento dell’impianto in autonomia dai rifornimenti dall’esterno per almeno 3
giorni.
-
Edificio di stoccaggio del cippato: l’edificio utilizzato per lo stoccaggio della biomassa
cippata è un capannone industriale già esistente nell’area dell’impianto e di dimensioni
pari a 40x58x8 m. In tale capannone sarà installato un sistema automatico di
movimentazione e stoccaggio del cippato (discusso nel dettaglio nel capitolo 5.3.3). La
capacità dell’area dedicata allo stoccaggio è pari a circa 4200 m 3 che, assumendo una
densità per il cippato pari a 300 kg/m3, garantiscono un’autonomia dell’impianto dai
rifornimenti esterni per almeno 3 giorni.
Gli stoccaggi a medio-lungo termine sono dislocati in diverse aree all’interno della filiera che
approvvigiona la biomassa all’impianto. Hanno una capacità complessiva di circa 140.000
m3 per garantire all’impianto un’autonomia di funzionamento in continuo di almeno 3 mesi.
La loro ubicazione sul territorio è riportata nel piano di approvvigionamento in allegato dove
è indicata anche la modalità di gestione e le tipologie di biomasse che li costituiscono.
FASE 2 ALIMENTAZIONE, TRATTAMENTO E TRASPORTO DELLA BIOMASSA
Il sistema di alimentazione della biomassa all’impianto è stato concepito sulla base dei
seguenti aspetti fondamentali:

le principali tipologie di combustibili sono il cippato di legno vergine e altre biomasse
combustibili trattate e cippate o macinate fino a dimensioni adeguate per
l’alimentazione in caldaia mediante iniettori pneumatici, dopo essere arrivate in
pezzatura grossa allo stoccaggio;

il sorgo e lo stocco di mais saranno forniti in forma di balle e saranno trinciati alla
dimensione adeguata prima di essere trasportati all’edificio di stoccaggio del
combustibile, dove potranno essere miscelate al cippato;
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Il trasporto interno del cippato dalla fossa di ricezione del combustibile alla zona di
preparazione e stoccaggio, all’interno dell’edificio di stoccaggio del cippato, sarà effettuato
tramite nastri trasportatori. Il trasporto dallo stoccaggio delle balle, nell’edificio stoccaggio
fibrosi, alla zona di trinciatura, cioè il locale trattamento fibrosi adiacente ad esso, sarà
effettuato mediante carroponti automatici e trasportatori a catena.
Il cippato, il sorgo e lo stocco di mais saranno estratti e miscelati nell’edificio di stoccaggio
del cippato, da dove successivamente saranno trasportati al serbatoio di dosaggio di fronte
alla caldaia. Questa parte del processo sarà automatica e avverrà in continuo e in
contemporanea al processo di combustione.
Nel seguito si descrivono nel dettaglio le singole fasi di ricezione, trasporto interno,
stoccaggio e preparazione delle principali tipologie di biomassa.
La biomassa sarà trasportata al sito dell’impianto con autocarri di differenti tipi. Il cippato
sarà consegnato da autocarri equipaggiati con fondo mobile o ribaltabile, mentre per il
materiale fibroso in balle si utilizzeranno autocarri e rimorchi piani adatti allo scarico
manuale tramite il carroponti. L’operazione di pesatura degli autocarri sarà fatta dagli autisti
e sarà registrata attraverso un sistema software dedicato.
I campioni per l’analisi qualitativa della biomassa fornita all’impianto saranno presi
manualmente prima dell’operazione di scarico.
Il cippato sarà scaricato direttamente nella fossa di ricezione secondo le indicazioni del
supervisore o dell’operatore dell’impianto addetto alla fase di scarico della biomassa. Anche
lo scarico e lo stoccaggio del materiale in balle sarà supervisionato dall’operatore
dell’impianto responsabile dell’edificio stoccaggio fibrosi.
Gli autocarri potranno manovrare nell’area di scarico e svuotare il loro carico direttamente
nella fossa di ricezione in base alla quantità di biomassa già presente al suo interno. La
biomassa scaricata sarà quindi trasportata mediante nastri prima al sistema di vagliatura
del combustibile e in seguito all’interno dell’edificio di stoccaggio del cippato.
Le balle di sorgo e di stocco di mais saranno trasportate da autocarri di dimensione e peso
variabile e dovranno essere balle del tipo Heston con dimensioni standard pari a
2,4x1,2x1,3 m. Le balle potranno provenire direttamente dal luogo di produzione o dall’aree
di stoccaggio esterne previste dal fornitore all’interno della filiera di approvvigionamento.
La fase di scaricamento delle balle dagli autocarri sarà effettuata manualmente mediante
l’utilizzo del carroponte. Le balle dei fibrosi saranno impilate ordinatamente per ottimizzare
lo spazio dedicato allo stoccaggio. Lo scarico dagli autocarri e la movimentazione della balle
prima della loro trinciatura sarà effettuata in automatico mediante il carroponte. Le corde
saranno rimosse automaticamente mentre le balle saranno spinte verso i trasportatori di
carico per la fase di trinciatura fino alle dimensioni adeguate per l’alimentazione in caldaia.
La lunghezza del taglio potrà essere modificata spostando lo schermo sotto i rotori. La
portata potrà essere controllata fino ad una certa ampiezza cambiando la velocità del
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trasportatore. Dopo essere stati trinciati il sorgo e lo stocco di mais saranno ridotti
attraverso macchine trinciatrici prima di essere trasportati da un nastro trasportatore allo
stoccaggio della biomassa, dove occuperanno un’area designata. I problemi legati alla
polvere durante la fase di trattamento saranno eliminati per quanto sarà possibile mediante
un sistema di filtrazione dell’aria che manterrà le macchine in depressione.
Il cippato sarà trasportato al vagliatore a dischi mediante un nastro di trasporto gommato.
Sopra il nastro trasportatore, prima del vagliatore a dischi, sarà posizionato un separatore
elettromagnetico a cinghia che rimuoverà le parti metalliche e le direzionerà in un apposito
contenitore per i rottami metallici. La frazione ammessa cadrà attraverso il vagliatore a
dischi e sarà condotta mediante un redler all’edifico di stoccaggio del cippato. La frazione
scartata dal vagliatore sarà portata mediante un nastro trasportatore a banda in una fossa a
livello del terreno. Da qui sarà raccolta da una pala a caricamento frontale e trasportata allo
stoccaggio per un ulteriore trinciatura.
Lo stoccaggio del cippato, del sorgo e dello stocco di mais nell’edificio esistente sarà
compartimentato tramite 8 corsie sul lato destro e 8 corsie sul lato sinistro dell’edificio; il
sorgo e lo stocco di mais in particolare occuperanno le prime due corsie sul lato sinistro del
capannone.
La
biomassa
sarà
distribuita
attraverso
un
sistema
di
trasporto
che
automaticamente rileverà dove immagazzinare il materiale. La biomassa sarà depositata
fino ad un’altezza pari a 3,5 m all’interno di corsie lunghe 22 m e larghe 3 m. All’interno
delle corsie un sistema di raschiatori mescolerà in maniera omogenea la biomassa e la
spingerà, distribuendo i diversi strati uniformi di tutte le tipologie di biomassa stoccate,
verso il sistema di trasporto a catena che porta la biomassa fino alla bocca del forno
nell’edifico caldaia.
L’alimentazione dal deposito di stoccaggio sarà regolato dal livello del serbatoio di dosaggio
e l’estrazione da questo sarà effettuata mediante una coclea di estrazione a velocità
controllata, in grado di fornire un flusso controllato di biomassa agli iniettori, in base al
carico richiesto dalla caldaia.
Per mantenere la caldaia in esercizio anche quando il sistema di trattamento e stoccaggio
della biomassa resta fermo, o per un guasto o per un’attività di manutenzione, sarà prevista
una fossa di carico di emergenza per alimentare l’ultimo tratto del trasportatore a catena
fino al forno. La fossa sarà composta da una tramoggia con due coclee a velocità controllata
per alimentare gli iniettori in caldaia con un carico regolato di biomassa.
FASE 3 COMBUSTIONE DELLA BIOMASSA
Il sistema di combustione dell’impianto è stato ideato allo scopo di utilizzare diverse
tipologie di biomassa, e dopo tanti anni di esperienza la tecnologia utilizzata si è confermata
sicura ed affidabile. I diversi tipi di biomassa variano significativamente in termini di
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contenuto di umidità e di ceneri e hanno richiesto un’attenta progettazione del processo di
combustione al fine di limitare le emissioni dell’impianto (SOx e NOx).
Le caratteristiche principali della tecnologia utilizzata sono le seguenti:
-
basse emissioni;
-
basso sporcamento delle superfici di scambio;
-
elevato periodo di operatività senza arresti per la pulizia interna della caldaia;
-
disponibilità molto elevata;
-
flessibilità rispetto alle variazioni delle caratteristiche del combustibile;
-
basso eccesso d’aria;
-
bassi autoconsumi elettrici;
-
elevata efficienza totale del sistema.
Nella tabella seguente vengono riassunti i valori dei parametri principali che caratterizzano il
sistema di combustione:
Parametri principali del sistema di combustione
Biomassa in ingresso
Umidità media biomassa
Potenza termica biomassa in ingresso
kg/s
%
MW
Valore al
carico
nominale
4,81
35
49,9
Potenza termica aria di combustione
Temperatura aria di combustione
Portata aria di combustione
Portata fumi di combustione
Portata ricircolo fumi
Temperatura fumi uscita dal forno
MW
°C
kg/s
kg/s
kg/s
°C
0,3
40
22,5
29,2
1,4
989
°C
600
°C
356
°C
%
%
%
kg/h
kg/h
137
25
91,5
4,1
293
206
DATO TECNICO
Unità di
misura
Temperatura fumi ingresso surriscaldatore
Temperatura fumi ingresso
economizzatore
Temperatura fumi uscita economizzatore
Eccesso d’aria
Rendimento caldaia
Contenuto di ceneri (base secca)
Ceneri pesanti
Ceneri volatili
Il sistema di combustione è dotato dei seguenti dispositivi di alimentazione del combustibile
al fine di poter movimentare le differenti tipologie di biomassa:
-
diffusori ad aria insufflata per la biomassa caratterizzata da una pezzatura tipo
cippato di legno fino a dimensioni di 100 mm;
-
ugelli pneumatici per l’iniezione di biomassa fine.
Pagina 8
La biomassa proveniente dallo stoccaggio attraverso il sistema di alimentazione giungerà al
serbatoio di dosaggio posto di fronte all’edificio della caldaia. Sotto di esso c’è una coclea di
fondo che porta la biomassa, tramite diversi canali di scarico, fino ai diffusori all’ingresso del
forno. La velocità della coclea e quindi la capacità di alimento è controllata tramite inverter.
Una valvola rotante è collocata in ogni canale di scarico del fondo al fine di prevenire
ingressi di aria dal serbatoio di dosaggio al forno (che è in depressione) e ritorni di fiamma
che potrebbero incendiare la biomassa nel serbatoio di dosaggio.
L’iniezione della biomassa nel forno avviene tramite dei diffusori ad aria insufflata. La
disposizione delle aperture per l’alimentazione del forno è pensata affinché si verifichi
un’equa distribuzione della biomassa sulla griglia. La biomassa è continuamente trasportata
ai diffusori d’alimento mediante degli scivoli e da lì entra nel forno attraverso l’iniezione di
aria erogata da un diffusore a soffiante separato. L’angolo d’ingresso della biomassa nel
forno può essere variato aggiustando un apposito piatto di distribuzione.
Per garantire una distribuzione omogenea della biomassa su tutta la lunghezza della griglia,
viene sistemata all’ingresso dell’aria una valvola di tiraggio rotante. Questa valvola rotante
crea un flusso d’aria in ingresso pulsante, dal quale deriva una variazione nella lunghezza
delle traiettorie di biomassa. Anche la pressione dell’aria fornita ai diffusori a soffiante può
essere variata per aggiustare la distanza media del getto.
La griglia è composta da una serie di catene a nastro. I barrotti che costituiscono la
superfice della griglia sono disposti tra queste catene in modo da formare un solido tappeto
grigliato.
La griglia a nastro è suddivisa in due sezioni. Ognuna di esse è movimentata da un motore
a velocità controllata montato sull’albero frontale. In questo modo ogni sezione si muove
indipendentemente dall’altra. Il tappeto grigliato ricopre l’intero fondo del forno, e si muove
in avanti verso la parete frontale della caldaia, dove la cenere di fondo viene scaricata nello
scivolo delle ceneri.
Nella seguente tabella si elencano i parametri tecnici principali della griglia a nastro.
Parametri principali della griglia a nastro
DATO TECNICO
Quantità
Materiale barrotti
Area della superfice effettiva della griglia
Lunghezza griglia (da albero ad albero)
Spessore griglia
Velocità griglia
Potenza motore
-
Valore al
carico
nominale
1
duttile
m²
mm
mm
m/h
kW
32
6210
5040
1,3-8,0
0,75
Unità di
misura
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L’aria primaria arriva ad una camera d’aria sottogriglia. Da questa camera, l’aria attraversa
la griglia a catena sospesa (la parte di ritorno) e circola verso l’altro entrando nel forno
attraverso gli ugelli venturi disposti sulla superfice della griglia (la parte di andata). Un salto
di pressione adeguato attraverso gli elementi che compongono la griglia assicura che l’aria
sia omogeneamente distribuita su di essa.
L’aria primaria è circa la metà dell’aria di combustione. Passando attraverso la griglia la
raffredda e assicura un’intensa combustione delle particelle di biomassa sulla sua superfice.
L’aria secondaria è immessa mediante ugelli ad aria ad alta pressione strategicamente
disposti in modo da produrre un’elevata turbolenza e un’intensa miscelazione dell’ossigeno e
dei gas infiammabili. Per mantenere un basso eccesso d’aria, la griglia è provvista di
efficienti tenute poste davanti, dietro e lungo le pareti laterali.
Nella zona di combustione la biomassa si essicca e gassifica rapidamente. Le piccole
particelle sono bruciate in sospensione. Le particelle più grandi e pesanti cadranno sulla
griglia parzialmente o completamente essiccate e gassificate e bruceranno gradualmente.
Approssimativamente il 70-80 % dell’energia contenuta nella biomassa è volatile, e il resto
consiste nella frazione carboniosa solida. L’effetto dell’alimentazione pneumatica è che quasi
tutta la superficie della griglia è utilizzata per la combustione con il 50-70 % dell’energia
totale rilasciata in sospensione, quindi con tale tecnologia la griglia può avere una superficie
pari a circa la metà delle tradizionali griglie per la combustione solida (griglia fissa o griglia
mobile).
La tecnologia adottata permette anche di ottenere un’efficace controllo sul processo di
combustione. La biomassa alimentata in continuo è generalmente costituita da piccoli pezzi
con una grande superficie di scambio. Ciò assicura un buon mescolamento tra il
combustibile e l’aria e perciò le condizioni di miscelazione sono facilmente controllate.
Grazie ad un’attenta distribuzione dell’aria secondaria attraverso le aperture nel forno può
esser controllato il contenuto d’ossigeno della zona primaria di combustione e ciò rende
possibile assicurare condizioni sotto-stechiometriche (deficit d’ossigeno) nella parte inferiore
del forno. Questa è una causa significativa della riduzione delle emissioni di NOx.
La
temperatura
di
combustione
può
essere
controllata
attraverso
l’eccesso
d’aria
(l’aumentare dell’eccesso d’aria raffredda la combustione, perché aumenta la quantità di
fumi che deve essere riscaldata) oppure attraverso il ricircolo dei fumi di combustione
(anche questo aumenta il volume dei fumi da riscaldare, senza aumentare il contenuto
d’ossigeno in essi).
Il forno sarà alto e snello favorendo così un’efficace turbolenza e un lungo tempo di
residenza.
Un bruciatore ausiliario a gasolio sarà disposto su una parete del forno. Il bruciatore verrà
utilizzato durante gli avviamenti e per il supporto alla combustione durante condizioni
Pagina 10
anomale di esercizio. È previsto un serbatoio interrato di gasolio nelle vicinanze della caldaia
con un adeguato sistema di alimentazione ai bruciatori.
Il contenuto di particelle incombuste nelle ceneri leggere è ridotto grazie ad un sistema di
re-iniezione. Le particelle che volano via dal forno prima di essere completamente bruciate
sono raccolte nella parte inferiore tra il secondo e il terzo giro della caldaia o, nel caso delle
particelle più piccole, in un contenitore di ceneri grezze dopo l’economizzatore e sono reiniettata pneumaticamente nel forno. Le particelle raccolte nel contenitore delle ceneri
grezze sono selezionate in modo tale da re-iniettare solo le particelle con la pezzatura più
grossa; questo per ridurre l’usura delle parti dovuta alla re-iniezione di sabbia o ceneri
leggere che hanno un contenuto di incombusti trascurabile.
La cenere di fondo è trasportata dalla griglia verso il lato frontale dove cade in un redler a
guardia idraulica che spegne le ceneri e le scorie della griglia e le porta via dalla caldaia. Il
redler rimuove anche la cenere che cade attraverso la griglia. Gli scarichi degli scivoli per le
scorie e la camera d’aria della griglia sono posizionati sotto la superfice dell’acqua al fine di
prevenire trafilamenti d’aria nel forno a causa della differenza di pressione tra la camera di
combustione e l’ambiente esterno.
La rimozione delle ceneri umide e delle scorie nel redler viene effettuata mediante un
trasportatore a catena azionato da un motoriduttore. Il trasportatore allontanerà i residui
solidi automaticamente scaricandoli su un redler inclinato che li veicolerà verso un cassone
scarrabile di capacità pari a 60 m3. Il cassone una volta riempito viene sostituito dal
personale della centrale da uno vuoto e viene portato nella zona di deposito temporaneo
della centrale, nell’attesa che venga portato via dall’impianto per il suo smaltimento. La
quantità di scorie prodotte può essere stimata in circa 320 kg/h (su base secca).
La tecnologia presentata è predisposta anche per la combustione della sansa e della paglia.
La sansa può essere bruciata all’interno del forno con un sistema d’alimento pneumatico: da
un serbatoio di dosaggio, mantenuto sempre pieno grazie ad un sistema di sensori
gravimetrici, tramite una coclea posta sul fondo, la sansa viene alimentata a delle linee
pneumatiche di iniezione che arrivano agli iniettori del forno e che sono equipaggiate con
delle soffianti ad aria; per evitare fughe dell’aria di trasporto nel serbatoio di dosaggio viene
installata una valvola a stella dopo la coclea di fondo che alimenta le linee di iniezione; una
valvola di non ritorno garantisce ad ogni linea la prevenzione necessaria contro le esplosioni
ed i ritorni di fiamma; gli iniettori di sansa sono posizionati sopra i diffusori d’alimento del
cippato nella parete frontale del forno e in ognuno di essi è integrato un ingresso per i fumi
di ricircolo che vengono dosati per ridurre la formazione degli NO x e regolare la
combustione. Per l’alimentazione della paglia nel forno si utilizza un sistema del tutto
analogo a quello per la sansa.
Pagina 11
FASE 4 SISTEMA DI CIRCOLAZIONE DELL’ARIA E DEI FUMI DI COMBUSTIONE
Il sistema di circolazione dell’aria è progettato per operare con aria ambiente prelevata
dall’edificio caldaia. L’aria di combustione è aspirata dalla sommità dell’edificio caldaia per
un duplice motivo: permettere la ventilazione dell’edificio caldaia e recuperare parte delle
perdite di calore della caldaia.
Dopo il ventilatore dell’aria di combustione il flusso è suddiviso in aria primaria (regolata
tramite una valvola di tiraggio) e in aria secondaria (regolata dal ventilatore aria
secondaria): l’aria primaria viene inviata sottogriglia; l’aria secondaria arriva agli iniettori
dell’aria secondaria disposti su diverse file sulle pareti del forno. Sia il ventilatore aria di
combustione sia quello dell’aria secondaria sono controllati in frequenza tramite inverter.
L’immissione dell’aria nei diffusori d’alimento è realizzata mediante un ventilatore, anch’esso
regolato mediante inverter, che preleva l’aria dall’edifico caldaia.
Il forno è mantenuto automaticamente in leggera depressione tra 50 e 200 kPa tramite il
ventilatore di estrazione fumi, regolato con inverter.
Anch’è il ricircolo dei fumi di combustione è realizzato per mezzo di un ventilatore dotato di
inverter. I fumi di combustione vengono presi a valle del filtro a maniche, dopo il ventilatore
d’estrazione fumi, e reimmessi in camera di combustione mediante il sistema di
ricircolazione fumi e di re-iniezione delle particelle incombuste.
Due batterie alettate (APH – Air Pre-Heaters) permettono di preriscaldare l’aria di
combustione. La prima è una batteria aria-acqua alimentata dall’acqua di alimento della
caldaia. La seconda è una batteria aria-vapore ad alta pressione alimentata dal vapore
saturo del corpo cilindrico.
Durante la combustione di certe tipologie di biomassa, è difficile prevenire che piccole
particelle incombuste, delle dimensioni di pochi millimetri, escano dalla camera di
combustioni assieme ai fumi. Queste particelle sono comunemente chiamate incombusti.
Gli incombusti hanno una densità molto bassa (tipicamente attorno ai 60-120 kg/m3), tale
per cui se sono presenti in gran quantità nelle ceneri volatili, il volume delle polveri da
catturare aumenterà significativamente. Inoltre a causa della loro elevata reattività, la
presenza di incombusti nei filtro a maniche aumenta la probabilità d’incendio delle maniche
o del sistema di trasporto delle ceneri.
Il contenuto degli incombusti nelle ceneri volatili è ridotto mediante un sistema di reiniezione, già menzionato nel capitolo precedente.
Tra il secondo e il terzo giro in caldaia i fumi girano di 180°. Tale manovra favorisce la
caduta di gran parte delle ceneri e degli incombusti nella tramoggia sottostante separandosi
dai fumi. Dalla tramoggia vengono estratti attraverso una coclea raffreddata ad acqua che
alimenta direttamente il sistema di re-iniezione. Tale sistema reimmette le particelle
raccolte in camera di combustione. La coclea di estrazione può operare anche in modalità di
emergenza svuotando le particelle raccolte direttamente nel redler delle ceneri di caldaia.
Pagina 12
Un separatore di ceneri grezze è posizionato tra le due sezioni dell’economizzatore. Tale
separatore è un specie di ciclone progettato specificatamente per separare le particelle più
fini da quelle più grosse con un a piccola perdita di pressione, poiché la maggior parte degli
incombusti è presente nelle particelle di dimensioni maggiori. Le particelle così raccolte
vengono estratte attraverso una coclea (dotata di motore reversibile) e portate ad un vaglio
(con maglie tipicamente da 0,8 mm di diametro) dove le ceneri più fini e la sabbia vengono
rimosse e portate al redler delle ceneri. Le particelle incombuste rimanenti invece vengono
re-iniettate nel forno.
FASE 5 GENERATORE DI VAPORE SURRISCALDATO
La tecnologia della caldaia si basa su molti anni di esperienza nella combustione della
biomassa. Questa esperienza deriva da un gran numero di impianti che esibiscono tutti le
seguenti caratteristiche:
-
disponibilità molto elevata
-
parametri del vapore idonei alla produzione di potenza attraverso una turbina a
vapore
-
alto rendimento di combustione
-
conformità con i più rigidi requisiti sulle emissioni
-
flessibilità riguardo alla qualità del combustibile
-
produzione continua al 100% del carico
-
bassi costi di manutenzione.
Queste pregevoli proprietà hanno una notevole influenza sull’economia dell’intero impianto.
Il circuito esterno del vapore sarà progettato per i seguenti scopi:
-
alimentazione del vapore alla turbina
-
alimentazione del vapore (spillamenti) al degasatore, al preriscaldo delle condense e
dell’acqua di alimento.
Durante l’avviamento opera un circuito di by-pass che permette l’incremento dei parametri
del vapore fino al raggiungimento dei requisiti per la turbina. Inoltre il by-pass permette di
veicolare la maggior parte dell’energia in eccesso al condensatore qualora si verificasse un
trip turbina.
L’impianto sarà dotato di una stazione di riduzione della pressione del vapore, che sarà
sempre in grado di fornire la quantità di vapore richiesta all’avviamento del degasatore.
Nella seguente tabella sono elencati i parametri principali di riferimento per la caldaia:
Pagina 13
Parametri principali della caldaia
Unità di
misura
Valore al
carico
nominale
Potenza termica del combustibile in
ingresso
MWt
49,9
Massima temperatura possibile del
vapore
°C
527
Portata di vapore prodotta
kg/s
17,55
Pressione del vapore surriscaldato
bara
92
Temperatura del vapore surriscaldato
°C
502
Temperatura dell’acqua di alimento
°C
184
Valore di pressione impostato sulla
valvola di sicurezza dell’SH
bara
96
Valore di pressione impostato sulla
valvola di sicurezza del corpo cilindrico
bara
106
Pressione di progetto della caldaia
bara
106
DATO TECNICO
La caldaia è una caldaia a vapore a circolazione naturale con un singolo corpo cilindrico. Due
grossi tubi di caduta non riscaldati chiamati down-comers scendono dal corpo cilindrico ai
collettori inferiori mentre una serie di tubi di risalita denominati risers collega i collettori
superiori al corpo cilindrico. Questa configurazione assicura una buona circolazione naturale
in tutte le situazioni operative. Un buona circolazione dell’acqua è fondamentale per
prevenire il surriscaldamento dei tubi evaporanti e assicurare una lunga vita di servizio alla
caldaia.
La caldaia è sostenuta dall’alto ed è composta da pareti membranate di tubi raffreddati ad
acqua progettate per formare dei canali di passaggio per i fumi. Ci sono tre giri fumi. Il
primo passaggio è all’interno del forno. Il secondo passaggio è in corrispondenza del
surriscaldatore ad alta temperatura. Il banco surriscaldatore di questa sezione è realizzato
con una distanza tra i tubi sufficiente a non bloccare il passaggio dei fumi per colpa
dell’accumulo
della
fuliggine.
Il
terzo
passaggio
contiene
i
restanti
banchi
del
surriscaldatore.
Il forno è a sezione rettangolare ed è realizzato con pareti membranate di tubi di
raffreddamento. La forma alta e snella della camera di combustione assicura una buona
turbolenza e un elevato tempo di residenza ai fumi di combustione. Ciò è necessario al fine
di ottenere una buona combustione con un bassi valori delle emissioni. Una caldaia alta
favorisce inoltre un’efficiente circolazione naturale nelle pareti della miscela acqua/vapore
durante tutte le condizioni di carico e di combustione.
Nella tabella seguente si riportato i parametri principali del forno:
Pagina 14
Tabella 5-5: Parametri principali del forno
Caldaia tipo
Larghezza
mm
Valore al
carico
nominale
AET M-1150
5040
Profondità
Altezza
Superfice sezione trasversale del forno
Volume del forno
Pareti membranate
Pressione di esercizio
mm
mm
m²
m³
3780
19000
19,1
370
bara
98
DATO TECNICO
Massima pressione di esercizio
Temperatura di esercizio
Massima temperatura di esercizio
Materiale
Diametro tubi
Spessore tubi
Dimensioni alette
Passo tubi
Superfice riscaldata, da progetto
Liberazione di calore del forno *)
Flusso termico medio di parete *)
Flusso di calore rilasciato dalla griglia *)
Tempo di residenza nel forno *)
Temperatura dei fumi in uscita dal forno
*)
Unità di
misura
bara
106
°C
310
°C
315
P235GH TC2
mm
57
mm
5
mm x
33 x 6
mm
mm
90
m²
kW/m³
kW/m²
kW/m²
s
344
142
171
2000
2,4
°C
897
*) A carico nominale. I dati d’esercizio variano con il carico della
caldaia e la qualità della biomassa
Il corpo cilindrico è posizionato nel punto più alto della caldaia. L’acqua di caldaia è condotta
dal corpo cilindrico ai collettori inferiori (distributori) mediante i down-comers, grosse
tubazioni esterne alla caldaia e non riscaldate. La sezione evaporante della caldaia è
composta da tutte le pareti membranate. La miscela acqua/vapore dall’evaporatore
attraverso una serie di risers giunge al corpo cilindrico. Nel corpo cilindrico mediante dei
piatti e dei cicloni opportunamente disposti avviene la separazione tra acqua e vapore.
L’acqua così ritorna al sistema di circolazione della miscela acqua/vapore mentre il vapore
passa attraverso il demister posto nella parte superiore del corpo cilindrico. Da qui il vapore
esce dal corpo cilindrico e mediante una tubazione di collegamento arriva al surriscaldatore.
Nella seguente tabella si riportano i parametri principali che caratterizzano il corpo
cilindrico:
Pagina 15
Parametri principali del corpo cilindrico
Pressione di esercizio
Massima pressione di esercizio
bara
bara
Valore al
carico
nominale
98
106
Temperatura di esercizio
Massima temperatura di esercizio
Diametro fasciame corpo cilindrico
Lunghezza fasciame corpo cilindrico
Altezza fondi corpo cilindrico
Lunghezza totale corpo cilindrico
°C
°C
mm
mm
mm
mm
310
315
1.732
8200
650
9.500
Spessore fasciame
Volume interno
Volume occupato dal vapore
(approssimazione)
Volume del vapore per unità di portata
(appros.)
mm
m³
56
17,6
m³
11
m³/m³/h
140
Unità di
misura
DATO TECNICO
Analogamente al forno, anche il secondo e il terzo giro della caldaia sono realizzati mediante
pareti membranate da tubi di raffreddamento. I fumi di combustione escono dal forno e
giungono alla cima del secondo giro. Fluiscono verso il basso lungo il secondo giro dov’è
installato l’ultimo banco di tubi del surriscaldatore (SH4), girano di 180° e percorrono verso
l’alto il terzo giro dove sono posti i banchi più freddi del surriscaldatore (SH3, SH2, SH1).
Per controllare la temperatura in uscita del vapore surriscaldato si utilizza un attemperatore
collocato prima dei banchi SH3 e SH4.
Nella seguente tabella si riportano i parametri principali che caratterizzano il surriscaldatore:
Parametri principali del surriscaldatore
DATO TECNICO
Pressione in uscita
Massima pressione
d’esercizio
Diametro tubi
Spessore tubi
Passo tubi, trasversale
Passo tubi, longitudinale
Superficie riscaldata
Velocità d’ingresso dei fumi
*)
Temperatura d’ingresso dei
fumi *)
Temperatura d’uscita dei
fumi *)
Temperatura d’ingresso del
vapore *)
Unità
di
misur
a
bara
SH1
SH2
SH3
SH4
97,1
96,2
95,8
92,5
bara
106
106
106
106
mm
38,0
38,0
38,0
38,0
mm
mm
mm
m²
4,5
90
90
1009
4,5
135
90
339
4,0
135
90
283
4,0
630
44
392
m/s
6,7
6,0
6,5
6,2
°C
466
533
603
858
°C
357
466
533
649
°C
309
346
383
411
Pagina 16
DATO TECNICO
Unità
di
misur
a
SH1
SH2
SH3
SH4
°C
356
383
430
502
kg/s
-
0,32
-
0,45
#
4th
3rd
2nd
1st
Temperatura d’uscita del
vapore *)
Portata acqua
d’attemperamento
Posizione rispetto al flusso
dei fumi
controcorren controcorren controcorren Equicorren
te
te
te
te
*) A carico nominale. I dati d’esercizio variano con il carico della caldaia e la qualità della
biomassa
Quando i fumi passano sul fondo del secondo giro, una gran quantità delle particelle
Tipo di flusso
-
incombuste contenute nei fumi cade su una tramoggia che le raccoglie. Successivamente il
sistema di re-iniezione le immette in camera di combustione sopra la griglia.
L’economizzatore è suddiviso in due sezioni ed è racchiuso in un case. L’acqua di alimento
fluisce all’interno della prima sezione dell’economizzatore dall’alto verso il basso in
controcorrente rispetto al flusso dei fumi mentre nella seconda sezione, più calda, fluisce dal
basso verso l’altro ma sempre in controcorrente rispetto ai fumi. In questo modo qualsiasi
particella di vapore generata nell’economizzatore può facilmente arrivare al corpo cilindrico
anche durante la fase di avviamento o nel caso di grandi variazioni di carico. Dai collettori in
uscita dell’economizzatore l’acqua arriva al corpo cilindrico, nel quale è ripartita equamente
lungo la sua lunghezza mediante un tubo interno distributore.
Nella
seguente
tabella
si
riportano
i
parametri
principali
che
caratterizzano
l’economizzatore:
Parametri principali dell’economizzatore
DATO TECNICO
Pressione in uscita
Massima pressione d’esercizio
Massima temperatura operativa
Diametro tubi
Spessore tubi
Alette rettangolari – tubi doppi
Passo tubi, trasversale
Passo tubi, longitudinale
Superfice riscaldata
Larghezza
Profondità
Velocità fumi in ingresso *)
Temperatura fumi in ingresso *)
Temperatura fumi in uscita *)
Temperatura in ingresso acqua *)
Unità di
misura
bara
bara
°C
mm
mm
ECO1
ECO2
100,7
106
315
38,0
4,0
100,2
106
315
38,0
4,0
mm
mm
m²
mm
mm
m/s
90
90
4282
4850
2700
5,9
90
90
2855
4850
2700
7,6
°C
°C
°C
215
137
120
356
215
180
Pagina 17
Unità di
ECO1
ECO2
misura
Temperatura in uscita acqua *)
°C
177
241
Portata d’acqua nell’economizzatore *)
kg/s
10,65
17,85
*) A carico nominale. I dati d’esercizio variano con il carico della caldaia e la qualità
della biomassa
DATO TECNICO
Allo scopo di garantire un lungo periodo di servizio alla caldaia tra una pulizia manuale e
un’altra, viene installato un sistema di soffiatori di fuliggine che permettono un ottimale
pulizia delle superfici di scambio termico con un ridottissimo consumo di vapore. Il vapore
richiesto per i soffiaggi deriva da uno spillamento di turbina.
Per assicurare un’elevata disponibilità, efficienza e protezione dalla corrosione viene
monitorata la qualità dell’acqua e del vapore di ciclo. In punti selezionati si raccolgono
campioni di prova e, dopo aver ridotto pressione e temperatura, si misurano i parametri
d’interesse sia in continuo sia attraverso test manuali in laboratorio. In uno scaffale comune
è montato l’equipaggiamento per il trattamento e la misura dei seguenti campioni:
Campionamenti per il controllo dell’acqua di ciclo
Numer
o
Campionamento
1
Acqua di alimento, dopo le
pompe
2
Corpo cilindrico/down comers
3
Vapor saturo
4
Condensato, dopo le pompe
Misurazione continua
Conduttività (dopo filtro a
cationi), Ossigeno
Conduttività (prima e dopo
filtro a cationi)
cationi)
cationi)
Tutte le parti in pressione della caldaia possono essere ventilate e drenate. Il serbatoio di
blow-down raccoglie l’acqua di blow-down, il vapore condensato e l’acqua dai drenaggi e
dagli sfiati dei collettori e altri scarichi dell’acqua di ciclo che possono essere recuperati e
reintegrati nel ciclo.
La caldaia è dotata di valvole di sicurezza con un sistema a controllo pneumatico che
assicura l’apertura e la chiusura all’interno di un piccolo intervallo di pressione. Le valvole
sono del tipo “normalmente chiuse” ovvero quando il valore di set-point della pressione
viene raggiunto rimangono completamente chiuse al fine di evitare trafilamenti indesiderati
e conseguenti problemi di usura.
Pagina 18
FASE 6 TURBOALTERNATORE
La soluzione proposta per l’impianto in oggetto prevede l’installazione di un solo gruppo
turboalternatore a vapore in condensazione, in grado di erogare una potenza di circa 16,7
MWe.
Il vapore surriscaldato, alla temperatura di 502 °C e alla pressione di 92 bar assoluti, verrà
alimentato alla turbina, ove si espanderà fino alla pressione finale di 0,075 bar a.
Il flusso di vapore si espanderà mettendo in movimento il rotore del turbogeneratore;
l’energia meccanica così generata verrà trasformata in energia elettrica in un alternatore
sincrono trifase, a cui sarà collegato tramite un albero la turbina stessa.
Gli spillamenti di vapore prima dello scarico al condensatore sono 4, effettuati a diversi
livelli di pressione e temperatura: il primo è a 12,1 bar a e 256 °C e preriscalda l’acqua di
alimento alla caldaia; il secondo è a 3,73 bar a e a 141 °C ed è inviato al degasatore; il
terzo e il quarto rispettivamente a 1,35 e 0,42 bar a e a 108 e 77 °C sono inviati a due
scambiatori di calore per riscaldare il condensato prima dell’ingresso nel degasatore. Infine
il vapore esausto è scaricato al condensatore a 0,075 bar a e a 40,3 °C.
Nella tabella seguente si riportano i principali parametri operativi della turbina:
Pagina 19
Parametri principali della turbina
DATO TECNICO
Taglia generatore
Voltaggio
Frequenza
Cos φ
Classe di protezione
Classe di isolazione
Unità di
misura
kVA
kV
Hz
0,8
Valore al
carico
nominale
20860
11
50
IP44
F/B
Pressione vapore surriscaldato
Temperatura vapore surriscaldato
Massima temperature ammissibile vapore
surriscaldato
Potenza generatore
Portata nominale di vapore (100%)
Portata massima di vapore (105%)
Dati operativi turbina
Vapore surriscaldato
Pressione
bar a
°C
90
502
°C
527
bar a
90
Temperatura
Portata
1° Spillamento
Pressione
Temperatura
Portata
°C
kg/s
500
17,5
bar a
°C
kg/s
12,1
256
1,5
bar a
°C
kg/s
3,73
144
1,0
bar a
1,36
2° Spillamento
Pressione
Temperatura
Portata
3° Spillamento
Pressione
kW
16690
kg/s
17,5
kg/s
18,4
Carico nominale
Temperatura
Portata
4° Spillamento
Pressione
Temperatura
Portata
°C
kg/s
108
1,0
bar a
°C
kg/s
0,42
77
0,8
Vapore esausto
Pressione
Temperatura
Portata
bar a
°C
kg/s
0,075
40,3
13,2
Pagina 20
La turbina a vapore sarà del tipo multistadio e sarà formata da 3 sezioni principali:

Sezione di ammissione vapore;

Sezione di espansione (a sua volta suddivisa in tre parti per l’alta, la media e la
bassa pressione);

Sezione di scarico vapore esausto.
La turbina è stata progettata per garantire la massima affidabilità. Le sue caratteristiche
principali sono:

massima simmetria tra la parte superiore e la parte inferiore della cassa della
turbina;

distribuzione della temperatura simmetrica lungo la circonferenza di tutte le sezioni
trasversali e per ogni condizione di carico;

massima uniformità nella distribuzione dei materiali in ogni singola sezione
trasversale con una graduale transizione allo spessore necessario alla flangia nel
punto di collegamento della cassa;
La cassa della turbina è dotata di:

Flangia di attacco per l’alimentazione del vapore vivo;

Cassa di alimento vapore, chiusa a tenuta di vapore e dotata di coperchio;

Collegamenti per la tenuta alle perdite sulla linea vapore;

Flangia di uscita con collegamento per lo scarico del vapore esausto;

Isolamento termico per la protezione contro i contatti accidentali (ad eccezione della
parte di scarico vapore esausto).
La turbina è composta da tre rotori (alta, media e bassa pressione), calettati allo stesso
albero montato su cuscinetti alle sue estremità anteriore e posteriore in grado di
consentirne la rotazione.
Il turboalternatore possiede una serie di valvole di regolazione ed elementi di controllo: la
catena di regolazione sarà formata da trasmettitori dei valori di pressione, temperatura e
portata del vapore surriscaldato ed esausto. Qualora si rendesse necessaria l’intercettazione
del vapore in alimento per il verificarsi di condizioni di anomalia/emergenza (ad esempio,
per sovravelocità del rotore), entrerà in funzione una valvola di blocco d’emergenza che
innescherà il by-pass della turbina.
La turbina e l’alternatore saranno montati su un basamento inerziale per evitare la
propagazione delle vibrazioni indotte dalla macchina alle fondazioni e ai fabbricati: il
basamento sarà fissato alle fondazioni civili tramite bulloni di fondazione.
Per trasmettere la coppia motrice dalla turbina al generatore verrà usata una flangia rigida
di accoppiamento. Nel corso del normale funzionamento il trasferimento di potenza avverrà
tramite accoppiamento di attrito tra le facce delle flange.
Pagina 21
FASE 7 CONDENSATORE E TORRI EVAPORATIVE
L’impianto è dotato di un condensatore ad acqua dimensionato per condensare il vapore
esausto scaricato dalla turbina o dal sistema di by-pass della turbina. Il condensatore è
dotato di eiettori di vapore per la fuoriuscita e la rimozione dei gas non condensabili.
L’acqua di raffreddamento del condensatore ricircola in continuo nel circuito aperto delle
torri evaporative mediante le pompe di circolazione dell’acqua di torre. Le torri evaporative
riceveranno un reintegro di acqua dalla fornitura di acqua industriale all’impianto, per
compensare
le
perdite
dell’acqua
di
raffreddamento
dovuto
all’evaporazione,
al
trascinamento e allo spurgo della stessa. Considerando un temperatura di bulbo umido pari
a 24 °C il reintegro totale dell’acqua di torre può essere stimato pari a circa 70 m 3/h.
Il condensatore è uno scambiatore di calore a fascio tubiero progettato con tubi dritti per
ridurre lo sporcamento nel lato freddo. La parte inferiore del condensatore è costituita da un
pozza caldo che raccoglie le condense che si formano.
Nella seguente tabella si riportano i parametri principali che caratterizzano il condensatore
ad acqua:
Parametri principali del condensatore
DATO TECNICO
Quantità
Agente refrigerante
Massima pressione operativa lato vapore
Massima pressione operativa lato acqua
Massima temperatura operativa lato
vapore
Massima temperatura operativa lato acqua
Potenza termica di raffreddamento
Portata vapore esausto
Entalpia
Pressione di condensazione
Portata acqua di torre
Temperatura d’ingresso acqua di torre
Temperatura di uscita acqua di torre
Valore al
carico
nominale
1
acqua di torre
barg
1
barg
4
Unità di
misura
°C
200
°C
MW
kg/s
70
28,35
13,2
kJ/kg
bar a
kg/s
°C
°C
2325
0,075
698,5
27,7
37,6
Il sistema di condensazione è completato dai seguenti componenti:

tubazione del condensato;

serbatoio del condensato;

pompe principali di estrazione del condensato;

tubazione di collegamento al preriscaldatore ad aria;

preriscaldatore del condensato;
Pagina 22

tubazione di collegamento al degasatore;

drenaggi dalla turbina.
Le torri evaporative sono progettate come un sistema evaporante aperto che opera con il
condensatore. Al fine di limitare la crescita di alghe e batteri nel circuito dell’acqua, è
previsto un sistema di trattamento con agenti chimici dell’acqua di torre.
L’acqua circola grazie alle pompe di circolazione dell’acqua di torre. Parte dell’acqua è
utilizzata per raffreddare l’acqua del circuito ausiliario di raffreddamento.
I parametri principali del circuito dell’acqua di torre sono riportati nella tabella seguente:
Parametri principali del circuito acqua di torre
DATO TECNICO
Unità di
misura
Valore al
carico
nominale
Torri evaporative
Quantità
Potenza termica di raffreddamento
Altezza torri di raffreddamento
MW
m
1
29,6
8,5
Larghezza torri di raffreddamento
Lunghezza torri di raffreddamento
Spurgo acqua di torre
Temperatura acqua in ingresso
Temperatura acqua in uscita
m
m
kg/s
kg/s
°C
°C
7
28
698
4,6
37,7
28
°C
°C
Pa
kW
kW
6
30
32,7
280
45
40
dB(A)
90
kW
kg/s
°C
2
250
703
27,6
bar
kW
2
200
Numero ventilatori
Temperatura di ingresso aria
Temperatura di uscita aria
Salto di pressione, lato aria
Potenza unitaria motore ventilatore
Potenza utilizzata per motore ventilatore
Livello di potenza sonora
Pompe acqua di torre
Quantità
Potenza elettrica motori
Temperatura in ingresso acqua
Incremento di pressione
Potenza utilizzata per motore pompa
FASE 8 CICLO TERMICO
Il ciclo termico comprende: pompe di estrazione condensato, degasatore, pompe di
alimento caldaia e sistema di spillamenti dalla turbina.
Il ciclo termico sarà strutturato come nel seguito brevemente descritto.
Lo scarico della turbina è costituito da una miscela di acqua-vapore alla pressione di 0,075
bar a e alla temperatura di saturazione (circa 40 °C). Tale miscela è raffreddata e portata
Pagina 23
allo stato fisico di liquido dal condensatore. Le condense si accumulano nel pozzo caldo del
condensatore da cui sono estratte dalle pompe di estrazione del condensato per essere
rilanciate verso i due scambiatori di calore in serie che, utilizzando i due spillamenti a bassa
pressione della turbina (1,35 e 0,42 bar a), le preriscaldano prima di entrare nel degasatore
dove sono immesse alla sommità della torre del degasatore stesso. Il degasaggio, ovvero la
rimozione dei gas incondensabili, avverrà mediante l’insufflazione di vapore (spillamento a
3,73 bar a) che innalza la temperatura dell’acqua di alimento caldaia fino a circa 137 °C.
L’acqua degasata è successivamente prelevata, pressurizzata dalle pompe di alimento
caldaia alla pressione massima di ciclo pari 103 bar a, riscaldata attraverso una batteria di
preriscaldo che utilizza lo spillamento a 12,1 bar a ed infine immessa nel generatore di
vapore alla temperatura di 184 °C. L’acqua attraversa così le varie sezioni della caldaia
ovvero economizzatore, evaporatore e surriscaldatore prima di uscire come vapore
surriscaldato. Il vapore verrà ammesso in turbina, ove si espanderà generando energia
elettrica. A questo punto potrà iniziare di nuovo il ciclo.
Nel dettaglio, le sezioni costituenti il ciclo termico sono descritte di seguito.

Pompe di estrazione condensato. Sono previste 2 pompe (1 pompa in esercizio e 1
pompa di riserva) di estrazione delle condense dal pozzo caldo che porteranno le
condense alla pressione di esercizio del degasatore.

Scambiatori di calore condense. Sono due scambiatori di calore in serie che
riscaldano le condense in due step da 43 a 71 °C e da 71 a 104 °C, temperatura
d’ingresso nel degasatore, mediante i due spillamenti a bassa pressione della turbina
(1,35 e 0,42 bar a).

Degasatore. Il degasaggio dell’acqua di alimento avviene in un degasatore
termofisico a torre mediante lo spillamento di vapore dalla turbina. Il vapore è
spillato alla pressione di esercizio del degasatore (2,7 bar a più le perdite di carico).
La torre del degasatore è alloggiata su un recipiente cilindrico orizzontale di
accumulo delle condense calde degasate. Lo sfioro in atmosfera degli incondensabili
avverrà a portata costante attraverso una linea uscente dalla testa della torre del
degasatore, munita di orifizio calibrato.

Pompe di alimento caldaia. Sono previste 2 pompe di alimento caldaia (2
elettropompe dotate di inverter) per portare l’acqua alla pressione di esercizio del
generatore di vapore pari a 103 bar a.
Scambiatore di calore acqua di alimento. Per aumentare il rendimento totale del ciclo si
effettua un preriscaldamento dell’acqua di alimento prima del suo ingresso in caldaia
attraverso uno scambiatore di calore che utilizza lo spillamento a 12,1 bar a dalla turbina. In
questo modo la temperatura dell’acqua di alimento passa da 139 a 184 °C.
Pagina 24
SISTEMA DI MISURE, CONTROLLO E SUPERVISIONE
L’impianto sarà dotato di un sistema di misure, comando, controllo e supervisione
automatico, in grado di garantire continuità ed efficienza di esercizio e di ottimizzare le
prestazioni riguardo le condizioni di combustione, recupero energetico e difesa ambientale.
Il sistema sarà basato su tre livelli:

il complesso di strumenti di misura, mediante il quale saranno rilevati lo stato di
funzionamento di ciascun macchinario ed i valori di tutte le grandezze di interesse
(temperature, pressioni, portate dei fluidi, livelli nelle apparecchiature, misure di
concentrazione);

il sottosistema di controllo, costituito da una rete di unità a logica programmabile (PLC)
di acquisizione, controllo e regolazione, interfacciata al sottosistema di cui sopra ed al
sottosistema di supervisione;

il sottosistema di supervisione, costituito da stazioni di interfaccia con gli operatori.
Il sistema sarà fornito già configurato per l’impianto, completo di software di base di ultima
generazione e di quello applicativo, appositamente sviluppato.
Tutti i quadri a servizio degli impianti tecnologici saranno sviluppati da parte delle società
che forniranno gli impianti stessi. Tali quadri saranno completi anche di tutta la
componentistica (PLC, strumenti di misura per il monitoraggio dello stato di funzionamento
del macchinario e dei valori di tutte le grandezze di interesse, interfacce di comunicazione,
ecc.) necessaria per l’implementazione del sistema di misure, controllo e supervisione.
Sottosistema di misura
L’impianto sarà dotato di tutti gli strumenti di misura necessari per la rilevazione di portate,
temperature, pressioni, livelli, concentrazioni, potenze e di tutti i parametri da sottoporre a
controllo e regolazione per conseguire una gestione ottimizzata dei processi.
Tutte le grandezze saranno memorizzate nel sistema di acquisizione.
Sottosistema di comando
Dall’esperienza di AET nella progettazione, costruzione e realizzazione di complessi impianti
a combustione di biomassa di alta qualità, si è evitato di ricorrere, ove possibile, ad un
sistema di controllo decentralizzato. Invece si è optato di adottare un sistema di controllo
comune per l’impianto con un’unica interfaccia utente, denominato SCADA. Le aree di
controllo e supervisione includono: sistema di movimentazione combustibile; sistema di
combustione;
dosaggio
combustibile;
acqua
di
alimento;
surriscaldatore;
ciclo
acqua/vapore; sezione di pulizia dei fumi; soffiaggi di vapore; movimentazione ceneri umide
e ceneri leggere; sistema SNCR; vari sistemi ausiliari.
Pagina 25
Le parti dell’impianto che non sono gestite dal sistema SCADA, ma che comunque possono
essere monitorati e controllate da remoto, sono le seguenti: turbina a vapore e generatore;
bruciatore ausiliario; impianto di trattamento acqua; circuito ad aria compressa.
Il principali vantaggi di questo sistema di controllo sono i seguenti:
-
si ottimizza l’operatività dell’intero impianto, dal momento che le diverse parti del
sistema agiscono insieme come un tutto e non come una serie si sottosistemi
autonomi;
-
una comune interfaccia operative per tutte le parti dell’impianto; la maggior parte
delle operazioni dell’impianto possono essere gestite dalla sala controllo;
-
minimizzazione del numero di interfacce e programmazione standard in comune;
maggiore facilità operativa e manutentiva.
Il sistema di controllo SCADA dovrà svolgere le seguenti funzioni principali:
-
trasmissione al sistema di comando del valore dei parametri di processo necessari
all’impostazione delle condizioni di marcia dell’impianto;
-
visualizzazione dello stato funzionale dell’impianto;
-
memorizzazione, stampa periodica e su richiesta dei dati storici elaborati ed aggregati
in diversa forma (tabelle, grafici);
-
gestione del sistema di allarmi e presentazione degli stessi in forma luminosa e
sonora;
-
invio, quando necessario, della sequenza di ordini per il blocco totale o parziale
dell’impianto;
-
messa in marcia e fermata programmata dell’impianto;
Il sistema SCADA sarà interconnesso con le unità a logica programmabile mediante rete
Ethernet ad alta velocità, costruita in configurazione ridondante.
Il sistema sarà poi costituito dai terminali di interfaccia con gli operatori, posizionati in Sala
Controllo: su schermi video sarà rappresentato mediante pagine grafiche tutto l’impianto,
con tutte le misure e gli stati associati. Verranno previste pagine dedicate ad allarmi ed
eventi; per ciascuno di essi verrà registrato il momento d’accadimento con la precisione del
millisecondo, in modo da poter risalire alla sequenza cronologica degli eventi accaduti.
Saranno previste pagine dedicate alla rappresentazione di tutte le grandezze misurate; i
trends dei parametri di processo (temperature, pressioni, portate, consumi, produzioni,
emissioni, ecc.) potranno essere visualizzati su assi cartesiani dove in ascissa sarà indicato il
tempo ed in ordinata la misura, in modo da avere un’immediata percezione dell’andamento
della grandezza controllata in ogni istante della giornata e a ritroso nel tempo (il sistema
permetterà di memorizzare i dati di funzionamento relativi ad alcuni anni).
Per ogni motore ed utenza verrà indicato sulla rappresentazione grafica dell’impianto lo
stato di funzionamento e la sua eventuale indisponibilità e, dove necessario, il motore di
rincalzo che è stato messo in moto in sua alternativa.
Pagina 26
Esistono più pagine video raffiguranti le varie parti di impianto con indicati i motori in
funzione, le varie grandezze di processo misurate e controllate, lo stato di pressostati,
livellostati, ecc.
Il sottosistema di controllo dell’impianto e le relative stazioni di interfaccia con gli operatori
consentiranno l’esercizio dell’impianto direttamente dalla Sala Controllo, senza necessità di
interventi ad essa esterni, ad eccezione di operazioni particolari. Anche eventuali manovre
di emergenza (fermata dell’impianto, blocco o ripristino di una sezione) potranno essere
condotte direttamente dalla Sala Controllo, avviando le apposite procedure.
Ogni operazione manuale richiesta dall’operatore verrà vagliata e, se realizzabile nei modi e
nei tempi richiesti, verrà attuata; diversamente verrà segnalato un codice di errore
associato alle cause del non luogo a procedere. Tutto questo per garantire la minima
possibilità di errore da parte degli operatori.
Sottosistema di comunicazione
Il sottosistema di comunicazione fra il sottosistema di controllo e il sottosistema di
supervisione è stato previsto doppio in tutte le sue componenti, essendo in grado ciascuna
unità di assolvere compiutamente le funzioni previste.
La rete locale di comunicazione avrà le seguenti caratteristiche:
-
riconfigurazione automatica (trasparente all’operatore al variare del numero di nodi
collegati);
-
segnalazione alle stazioni operatore del trasferimento automatico della comunicazione
dal bus in avaria a quello di ridondanza;
-
possibilità per ogni unità di essere collegata o scollegata senza interferire sulle altre
unità inserite sui bus;
-
distanza ammissibile tra due diversi apparati collegati in rete >3 km.
Tutte le apparecchiature, in modo particolare i sistemi di controllo e le stazioni di
supervisione, saranno collegate direttamente alla rete di comunicazione (LAN) ridondante e
potranno scambiarsi i dati.
Sottosistema di controllo della rete elettrica
Il sistema di controllo della rete elettrica sarà integrato al sistema SCADA; ad esso
perverranno i segnali necessari per la corretta gestione della rete elettrica e per l’analisi
dopo un guasto:
-
scatto delle protezioni elettriche che abbiano attinenza con l’operatività della rete;
-
memorizzazione nel registro cronologico degli aventi dei comandi di apertura e
chiusura degli interruttori significativi per il funzionamento della rete elettrica.
Pagina 27
Non è previsto che tramite il sistema SCADA si possa direttamente intervenire per
comandare aperture e chiusure degli interruttori, in particolar modo per quel che riguarda le
apparecchiature di alta tensione.
REGOLAZIONE DELLA COMBUSTIONE
Per mantenere all’interno di intervalli prefissati le condizioni del vapore in uscita dal
generatore si effettuerà la regolazione della portata di combustibile, della velocità della
griglia, della portata di aria di combustione e di ripartizione tra aria primaria e secondaria, e
di altri parametri di processo.
La portata di combustibile verrà regolata attraverso la regolazione della frequenza con cui
opera il sistema pneumatico di alimentazione
La velocità della griglia, e dunque, la velocità di avanzamento della biomassa lungo la
stessa, verrà comandata da un circuito oleodinamico.
L’aria comburente da alimentare verrà determinata sulla base di un bilancio termico del
sistema calcolato in tempo reale e verrà proporzionata mediante la variazione di velocità dei
motori ventilatori attraverso inverter e manovre sulle serrande parzializzatrici.
Scopo principale di tale controllo, demandato al sistema SCADA, è di massimizzare il
recupero termico e la stabilità del sistema, ottimizzare la combustione e minimizzare la
formazione di inquinanti dovuta ad una cattiva combustione (principalmente CO e NOX).
CONTROLLO DELLE EMISSIONI
Per la gestione delle concentrazioni degli inquinanti principali relative ai fumi emessi
dall’impianto è stata prevista la fornitura di un sistema computerizzato autonomo costituito
da:
-
misuratore di portata dei fumi;
-
misuratore di temperatura dei fumi;
-
sistema di analisi per la misura del tenore nei fumi di ossigeno, vapor acqueo e
anidride carbonica;
-
sistema di analisi per la misura di monossido di carbonio, ossidi di zolfo, ossidi di
azoto, polveri totali e tutti gli inquinanti soggetti a restrizioni normative di emissione;
-
sistema di acquisizione, elaborazione ed archiviazione dei dati e relativi collegamenti
agli analizzatori ed al sistema di misure, comando e controllo;
-
linee di trasporto dei fumi da analizzare alle sonde di prelievo;
-
cabina destinata a contenere le apparecchiature di analisi ed elaborazione dati, dotata
di proprio sistema di condizionamento.
I dati misurati saranno disponibili, mediante collegamento sulla rete LAN, anche al
sottosistema di controllo e supervisione generale dell’impianto (SCADA).
Pagina 28
La quantità di reagenti da dosare nella linea di depurazione degli effluenti gassosi sarà
stabilita istante per istante dal sistema di controllo generale al fine di mantenere le
concentrazioni dei singoli inquinanti nell’intorno di un valore di set-point preimpostato.
Pagina 29
3
Elenco qualitativo e quantitativo delle materie prime utilizzate nelle fasi del
ciclo produttivo che originano lo scarico
Si riporta di seguito la tabella riassuntiva delle materie prime che saranno utilizzate
nell’impianto:
Unità di
misura
DATO TECNICO
AGENTI CHIMICI
Urea (NH2)2CO
Calce Ca(OH)2
NaOH
NH3
NaCl
COMBUSTIBILI
Biomassa (fuel mix)
Gasolio (consumo medio bruciatore in funzione)
Gasolio (valore annuo per circa 30 h di funzionamento)
Valore al carico
nominale
kg/h
kg/h
kg/sett.
kg/sett.
kg/sett.
89,3
24
2,2
0,9
204
t/h
t/h
litri
17,3
1,23
44.000
Di seguito si specificano per ciascuna materia prima gli utilizzi e le modalità di stoccaggio.
NOME PRODOTTO
FORMA FISICA
UTILIZZO
MODALITA'
DI
STOCCAGGIO
QUANTITA'
STOCCATA
Biomassa legnosa
cippata
Materiale solido
Combustione per
produzione energia
Capannone
1500 mc
Biomassa
agroindustriale:
biomassa fibrosa
Materiale solido
Combustione per
produzione energia
Capannone
4000 mc
Urea (NH2)2CO
Soluzione
Trattamento fumi
Serbatoio
30 mc
Calce Ca(OH)2
Materiale polverulento
Trattamento fumi
Silo
80 mc
NaOH
Soluzione
Demineralizzatore
acqua
Fusti
-
NH3
Soluzione
Demineralizzatore
acqua
Fusti
-
NaCl
Soluzione
Demineralizzatore
acqua
Fusti
-
Pagina 30
4
Stima delle caratteristiche qualitative e quantitative dello scarico prima e dopo
la depurazione
Gli effluenti liquidi generati dall’impianto saranno i seguenti:
 Acque reflue industriali, generate dalle varie sezioni di impianto durante il normale
esercizio;
 Acque meteoriche:
-
dilavanti contaminate (AMC) ai sensi della L.R. n. 20 del 31/05/2006, derivanti
dalle superfici che comportano il rischio di trascinamento, nelle acque meteoriche, di
sostanze potenzialmente inquinanti. A questa categoria di acque vengono
assimilate anche le acque meteoriche raccolte all’interno della vasca di
contenimento del serbatoio dell’urea ed in corrispondenza della pesa. Tali superfici
saranno dotate di caditoia e rete di drenaggio dedicata per la raccolta separata delle
acque di dilavamento;
-
dilavanti non contaminate (AMDNC) ai sensi della L.R. n. 20 del 31/05/2006,
raccolte dalle superfici dove non vengono svolte attività che possono comportare il
rischio di trascinamento di sostanze potenzialmente inquinanti; in tale categoria di
acque ricadono le acque meteoriche raccolte dalle coperture dei vari fabbricati a
servizio dell’impianto e dai piazzali non soggetti al rischio di dilavamento di sostanze
inquinanti.
 Acque reflue domestiche derivanti dai servizi igienici installati all’interno dei fabbricati e
nella palazzina uffici.
Come anticipato, l’impianto di trattamento fumi previsto sarà del tipo totalmente a secco,
dunque non prevede scarichi liquidi.
4.1
Sistema di raccolta e smaltimento delle acque reflue industriali
Gli scarichi industriali raccolgono l’acqua proveniente dai vari spurghi e drenaggi delle
apparecchiature dell’impianto ed in particolare:







spurghi della caldaia;
drenaggi del ciclo termico;
eluati provenienti dal processo di demineralizzazione ad osmosi inversa;
acque dai lavaggi dei pavimenti;
eventuali sversamenti dai serbatoi degli additivi;
spurghi dalle linee di processo;
spurghi dalle torri evaporative.
Pagina 31
Gli scarichi sopra elencati produrranno circa 3.360 m3 ogni settimana di reflui industriali,
che corrispondono ad una portata media di circa 20 m3/h.
Tale portata sarà addotta ad un’unica vasca della capacità di 50 m3, dove confluiscono
anche le acque oleose prodotte dalle varie apparecchiature installate in impianto (turbina,
diesel di emergenza, pompe, ecc.). Tali acque, prima di essere immesse nella vasca di
accumulo delle acque industriali, subiranno un idoneo trattamento di disoleazione. La vasca
avrà le dimensioni in pianta di 9 m x 3 m ed avrà una profondità utile di 2 m.
Le acque reflue industriali raccolte nella vasca di accumulo saranno inviate alla rete fognaria
esistente.
Il comparto industriale risulta dotato di due reti distinte, posizionate lungo la strada di
accesso all’impianto: la prima viene utilizzata per la raccolta dei soli reflui civili, mentre
nella seconda vengono addotte le acque meteoriche e i reflui industriali.
Gli scarichi industriali saranno pertanto inviati nella seconda rete, previo trattamento di
neutralizzazione per il controllo del parametro pH.
A valle della vasca di neutralizzazione sarà posizionato un pozzetto per consentire il prelievo
di campioni di acqua da avviare ad analisi.
4.2
Sistema di raccolta e smaltimento delle acque meteoriche
Le acque meteoriche saranno addotte alla rete per gli scarichi industriali di cui al paragrafo
precedente.
La raccolta delle acque meteoriche del nuovo impianto sarà strutturata su tre reti:

la rete delle acque meteoriche che insistono sui piazzali potenzialmente contaminati;

la rete delle acque meteoriche che insistono sui piazzali non contaminati;

la rete delle acque meteoriche raccolte dalle coperture dei fabbricati.
Per il calcolo dei flussi idrici risultanti, si considerano i seguenti coefficienti di afflusso in rete:

coperture dei fabbricati: coefficiente di afflusso in rete pari a 1 (totalmente impermeabili);

pesa, bacino di contenimento del serbatoio dell’urea: coefficiente di afflusso in rete pari a 1
(totalmente impermeabili);

piazzali potenzialmente contaminati: coefficiente di afflusso in rete pari a 1 (totalmente
impermeabili), tali piazzali saranno realizzati in platea di cemento o conglomerato
bituminoso;

piazzali non contaminati: coefficiente di afflusso in rete 0,3; tali piazzali saranno realizzati
con misto di cava compattato.
Pagina 32
L’area totale dell’impianto è pari a circa 15.300 m2. Tuttavia ai fini della stima delle portate
di acque meteoriche drenate dalle reti di raccolta dell’impianto, si conteggiano solo le sue
aree impermeabili (quali le coperture degli edifici ed i piazzali impermeabilizzati) o semipermeabili (quali i piazzali ricoperti con massetti autobloccanti), mentre si escludono le aree
verdi ed alberate (circa 2.100 m2) che, non essendo pavimentate, sono considerate
drenanti al 100%.
La superficie totale di raccolta delle acque meteoriche, detratte le aree verdi, risulta pari a
circa 13.200 m2 ed è così suddivisa:

superficie coperture edifici, di cui:
o
o
o
o
o


superficie pavimentata piazzali potenzialmente contaminati, di cui:
849 m2;
2.328 m2;
112 m2;
1.255 m2;
50 m2;
941 m2;
o
in corrispondenza del filtro di aspirazione del materiale
polveroso dell’edificio stoccaggio cippato
124 m2;
o
in corrispondenza della zona di scarico del cippato
285 m2;
o
in corrispondenza della zona di evacuazione dei materiali ferrosi
41 m2;
o
in corrispondenza della zona di evacuazione delle ceneri pesanti
80 m2;
o
in corrispondenza della zona di evacuazione delle ceneri leggere
333 m2;
o
in corrispondenza della pesa
59 m2;
o
bacino di contenimento del serbatoio dell’urea
19 m2;
superficie pavimentata piazzali non contaminati di cui:
o

edificio stoccaggio fibrosi
fabbricato stoccaggio cippato
fabbricato servizi personale impianto
edificio caldaia
locale pesa
4.594 m2;
piazzali ricoperti con misto di cava stabilizzato
superficie complessiva di raccolta (coperture + piazzali):
7.701 m2;
7.701 m2;
13.236m2.
Ai fini del dimensionamento delle reti di raccolta delle acque meteoriche, tra le superfici dei
piazzali sono stati conteggiati anche la pesa ed il bacino di contenimento del serbatoio
dell’urea, poiché le acque meteoriche raccolte in tali bacini convoglieranno nella rete di
raccolta delle acque meteoriche provenienti dai piazzali potenzialmente contaminati.
Ai sensi della L.R. n. 20 del 31/05/2006, mentre le acque meteoriche raccolte dai piazzali
potenzialmente contaminati sono classificate come acque meteoriche dilavanti contaminate
(AMC) e deve pertanto essere previsto un trattamento delle acque meteoriche drenate, le
acque che insistono sulle coperture e sui piazzali non contaminati sono classificate come
Pagina 33
acque meteoriche dilavanti non contaminate (AMDNC) e potranno quindi essere smaltite
senza alcun trattamento direttamente nella rete di raccolta esistente.
La rete di drenaggio delle acque meteoriche dilavanti contaminate sarà costituita da pozzetti
posizionati sui piazzali potenzialmente contaminati.
La rete di drenaggio delle acque meteoriche dilavanti non contaminate sarà costituita da
una rete di gronde e di pluviali di raccolta, situati lungo il perimetro di copertura degli edifici
a servizio dell’impianto, e da caditoie a griglia e pozzetti, posizionati su tutta l’area
pavimentata dell’impianto, per la captazione delle acque dei piazzali non contaminati. Tale
rete di raccolta, come anticipato, è separata da quella di raccolta delle acque drenate dai
piazzali contaminati.
Le tubazioni, realizzate in materiale plastico, saranno dimensionate per un riempimento di
progetto medio delle sezioni di deflusso dell’80%.
Le acque meteoriche insistenti sui piazzali potenzialmente contaminati saranno inviate ad un
sistema di dissabbiatura e disoleatura. Il sistema di trattamento, ubicato sul lato est
dell’impianto, a ridosso del fabbricato (già esistente) di stoccaggio del cippato, sarà
dimensionato per trattare in continuo una portata corrispondente ad un’altezza di
precipitazione per un evento meteorico della durata di un’ora e con un tempo di ritorno di
20 anni, ossia 42,8 mm/h.
Dopo il trattamento, le acque saranno inviate mediante elettropompa sommersa alla rete
fognaria degli scarichi industriali.
Le acque piovane raccolte nella vasca di contenimento del serbatoio di stoccaggio dell’urea
verranno addotte mediante pavimentazione in pendenza ad un pozzetto di drenaggio
valvolato. Al termine degli eventi meteorici, previa verifica di assenza di perdite di urea dal
serbatoio, il pozzetto sarà aperto per consentire il deflusso delle acque nella rete di raccolta
delle acque meteoriche derivanti dai piazzali contaminati (si prevedono tubazioni interrate in
materiale plastico collegate all’apposito pozzetto valvolato). Dopo l’avvenuto svuotamento
della vasca, il pozzetto sarà nuovamente richiuso per impedire che accidentali sversamenti
siano convogliati alla rete di raccolta delle acque meteoriche.
Nel caso si riscontrassero eventuali perdite di urea dal serbatoio, le acque derivanti non
verranno addotte alla rete di raccolta delle acque meteoriche, ma aspirate dal pozzetto
mediante autospurgo ed avviate a smaltimento a norma di legge.
Il sistema di raccolta delle acque meteoriche del nuovo impianto sarà strutturato secondo il
seguente schema di flusso.
Pagina 34
EDIFICI
ACQUE METEORICHE DILAVANTI NON CONTAMINATE
DA PIAZZALI SEMI-PERMEABILI
SERVIZI
IGIENICI
ACQUA POTABILE DA ACQUEDOTTO
TRATTAMENTO ACQUE
DI PRIMA PIOGGIA
DISSABBIATURA
DISOLEATURA
ACQUE METEORICHE DILAVANTI POTENZIALMENTE CONTAMINATE
DA PIAZZALI IMPERMEABILI
RAFFREDDAMENTO ACQUE DI PROCESSO
ACQUA SERVIZI
IMPIANTO PRODUZIONE
ACQUA DEMINERALIZZATA
REINTEGRI CICLO TERMICO
STAZIONE DI POMPAGGIO
ACQUA ANTINCENDIO
A RETE ANTINCENDIO
VASCA ACQUA TORRI EVAP.
ACQUE DA TETTI
VASCA ACQUA ANTINCENDIO
SERVIZI IGIENICI
A RETE FOGNARIA ACQUE NERE CIVILI
SPURGHI TORRE EVAPORATIVA
A RETE REFLUI INDUSTRIALI
SCARICHI DI PROCESSO DI CALDAIA
DA CORPO CILINDRICO
VASCA DI
NEUTRALIZZAZIONE
SERBATOIO BLOW DOWN
Schema di flusso sistema raccolta acque meteoriche
4.2.1
Trattamento acque meteoriche dilavanti contaminate
Il sistema di trattamento delle acque meteoriche dilavanti contaminate (AMC) sarà
dimensionato per trattare tutte le acque meteoriche che insisteranno sui piazzali realizzati in
conglomerato bituminoso, nella vasca di contenimento dell’urea, e quelle raccolte in
corrispondenza della pesa.
L’impianto di trattamento delle AMC, alimentato in continuo durante l’evento meteorico,
opererà prima la separazione dei solidi sedimentabili (dissabbiatura e prefiltrazione su
pacchi lamellari). Le acque contaminate, una volta dissabbiate, verranno addotte alla
successiva sezione di disoleatura e da qui scaricate nella rete fognaria per i reflui industriali.
La disoleatura avverrà per mezzo di un filtro a coalescenza allo scopo di aumentare
l’efficacia ed il rendimento di separazione degli oli secondo i fenomeni fisici della
coalescenza: le microparticelle di oli vengono fatte transitare attraverso un particolare
materiale coalescente e quindi, aggregandosi tra loro, formano particelle di dimensioni
maggiori tali da flottare più facilmente.
Le sabbie e gli oli accumulati verranno periodicamente estratti ed inviati a smaltimento.
Come precedentemente indicato, la superficie totale d’influenza dei piazzali totalmente
impermeabilizzati è pari a circa 941 m2 e dunque, considerando un coefficiente di deflusso
pari al 100%, la portata massima oraria delle acque meteoriche inviate a dissabbiatura /
sedimentazione e disoleatura sarà pari a:
941m2 x 42,8 mm/h x 10-3 m/mm x 1 = 40,3 m3/h,
che corrispondono a circa 11,2 l/s.
Pagina 35
Per trattare tale portata, si è optato per un sistema realizzato con manufatti circolari in
HDPE, di diametro interno 1.800 mm e lunghezza 12 m, in grado di trattare fino a 50 l/s.
Il sistema sarà dotato di chiusini d’ispezione e manutenzione a passo d’uomo completi di
guarnizione elastomerica.
Sezione e pianta impianto di trattamento acque meteoriche dilavanti contaminate (AMDC)
4.2.2
Criteri di dimensionamento
Il dimensionamento è stato condotto assumendo una lunghezza della zona di calma pari a
10 m. La velocità di sedimentazione della particella è stata calcolata imponendo l’equilibrio
di forze tra la forza peso, agente verso il basso, e la forza di resistenza dinamica che si
oppone al moto.
vi 
4( s   w )d i
3 w C D
dove
s = 26 kN/m3 (peso specifico sabbia quarzosa);
w = 9,81 kN/m3 (peso specifico acqua);
 = 1 kNs/m2 (viscosità dinamica a 20 °C);
w = 1.000 kg/m3 (massa volumica acqua);
di = diametro minimo della particella imposto a 60 micron;
vi = velocità di caduta di particelle sferiche con diametro di.
Pagina 36
Il coefficiente di resistenza dinamica CD è funzione del numero di Reynolds ( Re = w w d/).
Per valori del numero di Reynolds inferiori a 2, come nel caso in esame, il moto è da
considerarsi laminare ed il coefficiente CD è dato dalla seguente formula:
CD 
24
Re
Sostituendo tale valore nella precedente equazione, si ottiene la formula di C.G. Stokes
valida nell’ipotesi di moto laminare:
vi 
( s   w )d i
18
2
Sostituendo i termini nella relazione di Stokes, si ottiene una velocità di caduta della
particella pari a 0,0008 m/s.
Con riferimento al seguente schema, le particelle di dimensioni d>di, e quindi con velocità di
caduta v>vi, raggiungono il fondo prima del punto F, partendo dalle sezione AC di imbocco.
Solo una parte di quelle aventi d<di e quindi v<vi, raggiungono il fondo.
Per esempio quelle poste nel campo BC della sezione di imbocco (nel punto B di ingresso al
sistema è presente un deflettore che riduce la turbolenza nella successiva zona di calma),
caratterizzate
da
velocità
di
caduta
v<vi
con
traiettoria
BF,
sedimenteranno
nel
sedimentatore, mentre quelle dello stesso diametro ma poste nel campo AB non
raggiungeranno il fondo.
Il tempo T di detenzione delle particelle di dimensione di è dato dalla relazione:
T
L H

u vi
dalla quale si deduce la lunghezza L:
Pagina 37
L
H u
vi
Le grandezze L ed H rappresentano rispettivamente la lunghezza del comparto di calma
posto a valle del deflettore di ingresso, dove avviene la sedimentazione delle particelle, e
l’altezza utile del sistema di sedimentazione.
Il parametro u indica la velocità di passaggio dell’acqua all’interno del sistema.
Nel caso in oggetto, H rappresenta il battente di acqua che si ha effettivamente all’interno
del dissabbiatore / sedimentatore quando il fango accumulato nella sezione di calma
raggiunge il massimo spessore ammissibile di 1 m, ed è pari a 0,75 m.
La velocità u di passaggio è invece data dal rapporto tra la portata in ingresso, pari a circa
11,2 l/s, e la superficie di passaggio dell’acqua nel sistema, corrispondente a circa 1,35 m2.
In questo caso, la velocità di trascinamento è dunque pari a 0,008 m/s.
Sostituendo H, u e vi nella precedente formula, e considerando una lunghezza della zona di
calma pari a 10 m, si ottiene la sedimentazione delle particelle aventi dimensione fino a 30
micron.
Ciò significa che il sistema è in grado di rimuovere non solo le sabbie molto fini (tra 125 e
65 micron) ma anche sedimenti con granulometria inferiore come il limo grosso.
Considerando ulteriori 2 m per tenere conto delle zone di imbocco e di sbocco, si ottiene
una lunghezza complessiva del sistema pari a 12 m.
Per aumentare ulteriormente la resa della sedimentazione a valle della sezione di
dissabbiatura è prevista l’installazione di una struttura a nido d’ape preformata di tipo
lamellare.
La struttura, inclinata sull’orizzontale con un angolo di 60°, è costituita da microcamere di
sedimentazione sovrapposte, che consentono di moltiplicare la superficie di sedimentazione
e diminuire così il percorso che i solidi devono compiere per sedimentare.
Pagina 38
4.3
Sistema di raccolta e smaltimento delle acque reflue domestiche
Le acque ad uso civile sono prelevate dall’acquedotto pubblico e distribuite all’interno
dell’impianto da apposita rete.
I reflui civili derivanti dai servizi igienici ubicati in impianto (uffici e spogliatoi) saranno
addotti alla rete acque nere dell’impianto per confluire successivamente nella rete fognaria
delle acque nere.
In via preliminare, è stato stimato un fabbisogno giornaliero di acqua potabile per usi civili
(servizi igienici, spogliatoi, ecc.) di circa 5 m3 che, considerando un coefficiente di afflusso
in fogna di 0,9, corrispondono ad una portata giornaliera di 4,5 m3.
E’ previsto un sistema di raccolta a gravità, avente lo scopo di convogliare al collettore
fognario comunale delle acque nere tutte le acque di scarico civili legate all’uso di servizi
igienici, spogliatoi, ecc.
4.4
Riepilogo scarichi da impianto
In tabellaErrore. L'origine riferimento non è stata trovata. vengono riassunti gli
scarichi idrici prodotti dall’esercizio dell’impianto, individuandone i punti di recapito e le
modalità di trattamento, ove previste.
Riepilogo degli scarichi idrici prodotti dall’esercizio dell’impianto
Trattamento
Recettore
Fogna nera per
scarichi civili
Fogna per scarichi
industriali
Reflui domestici
-
Reflui industriali
Neutralizzazione
Acque meteoriche
dilavanti contaminate
Dissabbiatura e
disoleatura
Fogna per scarichi
industriali
-
Fogna per scarichi
industriali
Acque meteoriche
dilavanti non
contaminate
4.5
Portata media
(m3/h)
0,19
20
Variabile a seconda
dell’intensità
dell’evento meteorico
Variabile a seconda
dell’intensità
dell’evento meteorico
Stima della portata annua delle acque meteoriche
Per la stima della portata annua meteorica per l’area d’impianto si è fatto riferimento al sito
internet dell’Autorità di Bacino del fiume Arno (http://www.adbarno.it/datiidro).
Tale sito fornisce, per tutte le stazioni comprese nell’Autorità di Bacino, la parametrizzazione
della Linea Segnalatrice di Probabilità Pluviometrica, ed i corrispondenti valori di altezze di
pioggia calcolati per diverse durate e per diversi tempi di ritorno, elaborati col modello AlTo
della Regione Toscana.
Pagina 39
La stazione meteorologica più vicina all’area d’impianto è quella di “Populonia” (codice SIMI
2300). Per tale stazione meteorologica, l’Autorità di Bacino fornisce le seguenti LSPP per
eventi di precipitazione di durata maggiore o uguale ad un’ora:
LSPP
stazione di Populonia (fonte: http://www.adbarno.it/datiidro)
Per il dimensionamento della rete di raccolta delle acque meteoriche e del sistema di
trattamento delle acque contaminate influenti sui piazzali si è adottata un’altezza di
precipitazione per la durata di un’ora e con un tempo di ritorno di 20 anni, ossia 42,8 mm/h.
5
Programma di manutenzione e gestione dell’impianto di depurazione
La manutenzione degli impianti di depurazione che saranno installati al servizio degli
scarichi idrici di stabilimento sarà effettuata secondo quanto previsto dal libretto di uso e
manutenzione degli stessi.
6
Descrizione,
ove
esistono,
degli
impianti
di
ricircolo
delle
acque
con
l’indicazione del tipo di acqua riciclata (processo, raffreddamento), percentuale
di acqua riciclata
Per l’antincendio si prevede uno stoccaggio di acqua pari a 450 m 3. Tale volume d’acqua
non sarà accumulato in un’apposita vasca ma sarà stoccato all’interno della vasca delle torri
evaporative, che avrà una capacità totale di 1.050 m3. La vasca acqua torri sarà dotata di
un sistema automatico che rileverà il livello dell’acqua accumulata e che garantirà sempre
un accumulo minimo di 450 m3 per il sistema antincendio.
Pagina 40
7
Qualità e tipologia di eventuali reflui liquidi non trattabili nell’impianto,
destinazione di tali residui e modalità di stoccaggio
Qualora la qualità del refluo industriale dovesse risultare, in particolari condizioni di
esercizio, non compatibile con lo scarico in fogna, la portata verrà prelevata mediante
autobotti per il conferimento ad idoneo impianto di smaltimento.
Inoltre:

Le acque di rigenerazione del filtro al servizio dell’impianto di depurazione delle
acque di prima pioggia conterranno solidi sospesi e non potranno essere ricircolate
nel circuito delle torri evaporative; tale flusso sarà quindi stoccato in apposito
serbatoio (capacità utile di 15 mc) ed inviato periodicamente a smaltimento tramite
autobotti;

Nel caso si riscontrassero eventuali perdite di urea dal serbatoio, le acque piovane
non contaminate raccolte nella vasca di contenimento non verranno addotte alla rete
di raccolta delle acque meteoriche, ma aspirate dal pozzetto mediante autospurgo ed
avviate a smaltimento a norma di legge

Le acque provenienti dalle coperture dei fabbricati e quelle di seconda pioggia
provenienti dalle superfici esterne pavimentate sono classificate, sempre ai sensi
della L.R. n. 20 del 31/05/2006, come “acque meteoriche dilavanti non contaminate”
e, di conseguenza, potendo essere smaltite senza alcun trattamento, saranno
accumulate per poter essere riutilizzate come riserva per il sistema antincendio,
previo trattamento di filtrazione in grado di trattenere le impurità e le polveri che
potrebbero danneggiare le pompe di pressurizzazione antincendio.
8
Consumi annui di acqua, suddivisi per le varie fonti di approvvigionamento
Le acque ad uso civile sono prelevate dall’acquedotto pubblico e distribuite all’interno
dell’impianto da apposita rete.
Pagina 41
ALLEGATO 1
ALLEGATO 2
ALLEGATO 3

sistema di scarichi dell`impianto

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