laminazione _bruciatori low NOx_def

www.tecnologiepulite.it
La promozione di tecniche per lo sviluppo sostenibile in Emilia-Romagna
a cura di
Schede descrittive delle opzioni di miglioramento
Riduzione delle emissioni di NOx e ottimizzazione dei processi di
combustione
Descrizione
I processi industriali per la produzione di energia elettrica e/o di energia termica mediante
processi di combustione realizzati in forni, bruciatori, caldaie o altri impianti generano, tra i
vari prodotti della combustione, anche la formazione di NOx (derivanti principalmente dall’azoto
presente nell’atmosfera che si ossida ad alte temperature e dall’eventuale presenza di
composti azotati all’interno del combustibile).
La scelta di combustibili che non contengano impurezze azotate (costituite da molecole
eterocicliche presenti nei combustibili liquidi e solidi), come ad esempio gas naturale,
contribuisce a evitare una delle possibili fonti di NOx dai processi di combustione ma non la più
rilevante.
L’adozione di appropriate tecnologie di combustione consente di contenere la produzione dei
cosiddetti NOx termici che si formano per ossidazione dell’azoto atmosferico in condizioni di
elevata temperatura e che rappresentano la frazione più rilevante degli NOx derivanti dalla
combustione. I sistemi utilizzabili per tenere sotto controllo la generazione di tali NOx
consistono in:
• controllo dell’eccesso di aria. Nei processi di combustione condizioni di eccesso di aria
permettono di assicurare un’ossidazione completa del combustibile. La presenza di
ossigeno in rapporto superiore a quello necessario a legarsi con il combustibile
comporta una disponibilità residua che può combinarsi con l’azoto. Minimizzando tale
eccesso si limita la porzione di comburente destinata alla produzione degli NOx (le
reazioni legate all’ossidazione del combustibile assorbono ossigeno più velocemente
rispetto al meccanismo di formazione degli NOx termici);
• combustione a stadi (con varie fasi di immissione dell’aria o del combustibile).
L’immissione di aria o combustibile in momenti differenziati all’interno del bruciatore
comporta un contenimento della temperatura della fiamma che influisce positivamente
nel limitare la produzione di ossidi di azoto e garantisce nel contempo un’ossidazione
completa dei componenti nel passaggio da uno stadio primario di combustione allo
stadio successivo. A parità di altre condizioni la soluzione di immettere in stadi
successivi il combustibile risulta migliorativa, in termini di produzione di NOx, rispetto
all’immissione a stadi di aria;
• ricircolo dei gas di combustione. L’addizione dei gas in uscita dal bruciatore, che
contengono prodotti non più reattivi in un nuovo stadio di combustione, all’aria o al
combustibile entranti nel bruciatore riduce la temperatura di fiamma, abbassa la
concentrazione relativa di ossigeno e contiene la formazione degli NOx, portando inoltre
a compimento l’ossidazione di eventuali incombusti presenti nei fumi di combustione
ricircolati.
I bruciatori industriali a basso rilascio di azoto (low NOx) sfruttano una combinazione di tali
soluzioni, utilizzando dispositivi per tenere sotto controllo il rapporto tra aria e combustibile in
modo da contenere al minimo l’eccesso di aria, provvedendo ad un immissione di aria o
combustibile in stadi differenti e ricircolando in testa al bruciatore i gas generati dalla
combustione.
I bruciatori a bassa emissione di NOx sono regolati, inoltre, in modo da produrre una fiamma
di maggiori dimensioni (più larga o più lunga rispetto a quella generata dai bruciatori
tradizionali) che va a compensare l’abbassamento di temperatura della stessa, consentendo
così di non modificare il calore reso disponibile dal processo di combustione e di mantenerne
pertanto l’efficienza dell’impianto.
Tali bruciatori sono costruiti in versione modulante, ovvero costituiti da moduli componibili che
ne rendono possibile l’impiego in qualunque tipo di impianto adattandosi con la potenza
necessaria all’applicazione richiesta. L’elevato intervallo di modulazione di un bruciatore ha
come ritorno un minore dispendio di calore all’avviamento, una maggiore durata dell’impianto
e una conseguente riduzione delle emissioni legata a condizioni di buon funzionamento.
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Schede descrittive delle opzioni di miglioramento
Vantaggi ambientali
• Riduzione del rilascio in atmosfera di emissioni di ossidi di azoto NOx da processi di
combustione;
• Riduzione dei consumi energetici ottenuta ottimizzando i processi di combustione.
Campo di applicazione
I bruciatori a bassa emissività di NOx possono trovare impiego in svariati settori industriali ove
sono realizzati processi di combustione per svariati utilizzi (dalla produzione di energia
elettrica, alla produzione di aria o acqua calda, ai trattamenti termici, ecc.).
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