Futuris Etrusca srl - Provincia di Livorno

Transcript

Richiesta di autorizzazione
alle emissioni in atmosfera ai sensi dell’art.
269 c. 2 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
INDICE
1
ANAGRAFICA ........................................................................................................................ 4
2
PRODUZIONI, MATERIE PRIME ................................................................................................ 5
3
4
2.1
Elencare per tutte le materie prime il consumo orario, giornaliero, annuo ............................ 5
2.2
Elencare i prodotti finiti e la loro quantità mensile e/o annua .............................................. 5
2.3
Elenco delle sostanze in deposito, modalità e luogo di stoccaggio ........................................ 6
CICLI TECNOLOGICI .............................................................................................................. 7
3.1
Per ogni tipologia di prodotto descrivere le fasi e le operazioni che vengono effettuate
per passare dalle materie prime al prodotto finito con specificazione della durata (in
ore/giorno e giorno/anno) .............................................................................................. 7
3.2
Predisporre uno schema a blocchi del processo con l'indicazione dei flussi e dei singoli
punti di emissione (camini, sfiati, torce, aspirazione da ambiente di lavoro)
contrassegnati con numero progressivo o sigla ................................................................ 30
3.3
Nel caso di art. 269 comma 8 (modifiche impianto) descrivere dettagliatamente le
modifiche per cui viene richiesta l’autorizzazione con indicazione delle emissioni
coinvolte ..................................................................................................................... 31
3.4
Articolazione dell’orario di lavoro (1 turno/die, 2 turni/die, 3 turni/die) ............................... 31
EMISSIONI ......................................................................................................................... 32
4.1
Le emissioni che vengono espulse all’esterno dovranno essere identificate con un
numero progressivo (es. E1, E2, E3, ecc.). Tale indice dovrà poi essere riportato nella
planimetria in corrispondenza del punto di emissione in atmosfera. .................................... 32
4.2
Quadro riassuntivo delle emissioni (come da fax-simile scheda A.1 Allegato 2 parte I
della DGRT 4356/1991) ................................................................................................ 32
4.3
Nel caso in cui nell’impianto vengano svolte una o più attività rientranti nell’ambito di
applicazione dell’art. 275 del D. Lgs. 152/06 (Parte II Allegato III alla Parte Quinta del
D. Lgs. 152/06) indicare: .............................................................................................. 34
5
SISTEMI DI ABBATTIMENTO DELLE EMISSIONI ....................................................................... 35
6
IMPIANTI TERMICI .............................................................................................................. 43
ALLEGATI
ALLEGATO 1
Planimetria con indicazione dei punti di emissione in atmosfera
ambiente s.c.  ingegneria industriale ed igiene ambientale
2
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 alle
emissioni in atmosfera redatta ai sensi dell’art. 269 comma 2 del DLgs 152/2006 e s.i.m.
3
1
ANAGRAFICA
Ragione sociale FUTURIS ETRUSCA S.R.L.
Settore di appartenenza (industria, commercio, artigianato) INDUSTRIA
Codice 40.11.0
Settore produttivo (chimico, meccanico, ecc.) PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA
Sede legale Via Po 22 – 57025 Piombino (LI)
E-mail [email protected]
[X] barrare se e-mail con firma digitale
Nome del legale rappresentante
MAZZASI ALDO
Nato a MILANO
il
Residente a
in via MOLINO DELLE ARMI N. 45
MILANO
Ubicazione impianto
30/11/1955
LOCALITÀ MONTEGEMOLI, AREA PIP - 57025 PIOMBINO (LI)
Indicazione coordinate geografiche impianto
Nome responsabile impianto
42.98 N 10.56 E
PAOLO MANDALA’
Data presunta inizio attività o trasferimento
DICEMBRE 2013
Periodo intercorrente tra la messa in esercizio e la data messa a regime delle emissioni di cui al comma 6
art. 269 del D. Lgs. 152/2006 3 MESI
Eventuale studio tecnico/professionale incaricato della pratica
Denominazione studio tecnico/professionale/ libero professionista: ambiente s.c./Ing. Filippo Bozzi
Comune di Carrara CAP 54033 (Prov. MS)
Indirizzo via Frassina Loc. Nazzano n. 21
Tel. 0585/855624-632 cell. 348/0155453 Fax 0585/855617
E-mail [email protected] [
] barrare se e-mail con firma digitale
4
2
PRODUZIONI, MATERIE PRIME
2.1
Elencare per tutte le materie prime il consumo orario, giornaliero, annuo
Si riporta di seguito la tabella riassuntiva delle materie prime che saranno utilizzate
nell’impianto:
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)
Unità di
misura
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
In condizioni di normale funzionamento è previsto un consumo di biomassa vegetale di circa
415 t/d, corrispondenti a circa 138.400 t/anno.
Tale quantità è disponibile localmente e dunque non sarà necessario prevedere contratti di
fornitura che determinino importanti distanze di trasporto, né tantomeno vi sarà il ricorso a
forniture estere.

La biomassa proverrà dunque principalmente dalla provincia di Livorno e territori limitrofi, e
deriverà principalmente da due categorie di biomasse:

Biomassa legnosa cippata: manutenzione forestale e SRF (Short Rotation Forestry), residui
di segheria non contaminati, legno riciclato, ramaglie e potature non contaminate di
provenienza sicura, ecc.
Biomassa agroindustriale: biomassa fibrosa come sorgo e stocco di mais.
La biomassa verrà trasportata mediante autocarri, con capacità di carico pari a circa 20
tonnellate, che percorreranno principalmente strade extraurbane ad elevato scorrimento, così
da limitare l’impatto sulla viabilità ordinaria.
2.2
Elencare i prodotti finiti e la loro quantità mensile e/o annua
La potenza elettrica netta prodotta sarà pari a circa 14,8 MWe ed il rendimento di generazione
sarà circa del 29,8%.
5
2.3
Elenco delle sostanze in deposito, modalità e luogo di stoccaggio
NOME PRODOTTO
TIPOLOGIA PRODOTTO
PRODUTTORE
UTILIZZO
MODALITA' DI
STOCCAGGIO
QUANTITA'
STOCCATO
Biomassa
legnosa cippata
Materiale proveniente da manutenzione
forestale e SRF (Short Rotation Forestry)
residui di segheria non contaminati
legno riciclato
ramaglie e potature non contaminate di
provenienza sicura
Vari
Combustione per
produzione
energia
Capannone
1500 mc
Biomassa
agroindustriale:
biomassa
fibrosa
Sorgo, stocco di mais
Vari
Combustione per
produzione
energia
Capannone
4000 mc
Urea (NH2)2CO
Soluzione
Vari
Trattamento fumi
Serbatoio
30 mc
Calce Ca(OH)2
Materiale polverulento
Vari
Trattamento fumi
Silo
80 mc
NaOH
Soluzione
Vari
Demineralizzatore
acqua
Fusti
-
NH3
Soluzione
Vari
Demineralizzatore
acqua
Fusti
-
NaCl
Soluzione
Vari
Demineralizzatore
acqua
Fusti
-
6
3
3.1
CICLI TECNOLOGICI
Per ogni tipologia di prodotto descrivere le fasi e le operazioni che vengono
effettuate per passare dalle materie prime al prodotto finito con specificazione
della durata (in ore/giorno e giorno/anno)
L’impianto di cui al presente studio avrà una potenzialità termica pari a 49,9 MWt; 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.
7
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 m 3
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;
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
8
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 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.
9
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 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;
10
-
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
Valore al
Unità di
DATO TECNICO
carico
misura
nominale
Biomassa in ingresso
kg/s
4,81
Umidità media biomassa
%
35
Potenza termica biomassa in ingresso
MW
49,9
Potenza termica aria di combustione
MW
0,3
Temperatura aria di combustione
°C
40
Portata aria di combustione
Portata fumi di combustione
Portata ricircolo fumi
Temperatura fumi uscita dal forno
Temperatura fumi ingresso surriscaldatore
Temperatura fumi ingresso
economizzatore
Temperatura fumi uscita economizzatore
Eccesso d’aria
Rendimento caldaia
kg/s
kg/s
kg/s
°C
°C
22,5
29,2
1,4
989
600
°C
356
°C
%
%
137
25
91,5
Contenuto di ceneri (base secca)
Ceneri pesanti
Ceneri volatili
%
kg/h
kg/h
4,1
293
206
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.
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.
11
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
Valore al
Unità di
DATO TECNICO
carico
misura
nominale
Quantità
1
Materiale barrotti
duttile
Area della superfice effettiva della griglia
Lunghezza griglia (da albero ad albero)
Spessore griglia
Velocità griglia
Potenza motore
m²
mm
mm
m/h
kW
32
6210
5040
1,3-8,0
0,75
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
12
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 NO x.
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 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 reiniezione. 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).
13
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 NOx e regolare la combustione. Per
l’alimentazione della paglia nel forno si utilizza un sistema del tutto analogo a quello per la
sansa.
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
14
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 re-iniezione,
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.
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 reiniettate 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
15
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:
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:
16
Tabella 5-5: Parametri principali del forno
Valore al
Unità di
DATO TECNICO
carico
misura
nominale
Caldaia tipo
AET M-1150
Larghezza
mm
5040
Profondità
mm
3780
Altezza
Superfice sezione trasversale del forno
Volume del forno
Pareti membranate
Pressione di esercizio
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
*)
mm
m²
m³
19000
19,1
370
bara
bara
98
106
°C
°C
310
315
P235GH TC2
mm
57
mm
5
mm x
33 x 6
mm
mm
90
m²
344
kW/m³
142
kW/m²
kW/m²
s
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:
Parametri principali del corpo cilindrico
Valore al
Unità di
DATO TECNICO
carico
misura
nominale
Pressione di esercizio
bara
98
Massima pressione di esercizio
bara
106
17
Temperatura di esercizio
°C
310
Massima temperatura di esercizio
Diametro fasciame corpo cilindrico
Lunghezza fasciame corpo cilindrico
Altezza fondi corpo cilindrico
Lunghezza totale corpo cilindrico
Spessore fasciame
°C
mm
mm
mm
mm
mm
315
1.732
8200
650
9.500
56
Volume interno
Volume occupato dal vapore
(approssimazione)
Volume del vapore per unità di portata
(appros.)
m³
17,6
m³
11
m³/m³/h
140
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
Unità
di
SH1
SH2
SH3
misur
a
bara
97,1
96,2
95,8
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 *)
Temperatura d’uscita del
vapore *)
Portata acqua
d’attemperamento
Posizione rispetto al flusso
dei fumi
SH4
92,5
bara
106
106
106
106
mm
mm
38,0
4,5
38,0
4,5
38,0
4,0
38,0
4,0
mm
mm
m²
90
90
1009
135
90
339
135
90
283
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
°C
356
383
430
502
kg/s
-
0,32
-
0,45
#
4th
3rd
2nd
1st
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
Tipo di flusso
-
18
Quando i fumi passano sul fondo del secondo giro, una gran quantità delle particelle
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
Unità di
DATO TECNICO
ECO1
misura
Pressione in uscita
bara
100,7
Massima pressione d’esercizio
bara
106
Massima temperatura operativa
°C
315
ECO2
100,2
106
315
Diametro tubi
Spessore tubi
Alette rettangolari – tubi doppi
Passo tubi, trasversale
Passo tubi, longitudinale
Superfice riscaldata
mm
mm
38,0
4,0
38,0
4,0
mm
mm
m²
90
90
4282
90
90
2855
Larghezza
Profondità
Velocità fumi in ingresso *)
Temperatura fumi in ingresso *)
Temperatura fumi in uscita *)
Temperatura in ingresso acqua *)
Temperatura in uscita acqua *)
mm
mm
m/s
°C
°C
°C
°C
4850
2700
5,9
215
137
120
177
4850
2700
7,6
356
215
180
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
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:
19
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.
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:
20
Parametri principali della turbina
DATO TECNICO
Taglia generatore
Voltaggio
kVA
kV
Frequenza
Cos φ
Classe di protezione
Classe di isolazione
Pressione vapore surriscaldato
Temperatura vapore surriscaldato
Massima temperature ammissibile vapore
surriscaldato
Potenza generatore
Hz
0,8
Portata nominale di vapore (100%)
Portata massima di vapore (105%)
Dati operativi turbina
Vapore surriscaldato
Pressione
Temperatura
Valore al
carico
nominale
20860
11
Unità di
misura
50
IP44
F/B
bar a
°C
90
502
°C
527
kW
16690
kg/s
17,5
kg/s
18,4
Carico nominale
bar a
°C
90
500
kg/s
17,5
bar a
°C
kg/s
12,1
256
1,5
Pressione
Temperatura
Portata
3° Spillamento
Pressione
Temperatura
bar a
°C
kg/s
3,73
144
1,0
bar a
°C
1,36
108
Portata
4° Spillamento
Pressione
Temperatura
Portata
Vapore esausto
kg/s
1,0
bar a
°C
kg/s
0,42
77
0,8
bar a
°C
kg/s
0,075
40,3
13,2
Portata
1° Spillamento
Pressione
Temperatura
Portata
2° Spillamento
Pressione
Temperatura
Portata
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.
21
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.
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
22
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
Valore al
Unità di
DATO TECNICO
carico
misura
nominale
Quantità
1
Agente refrigerante
acqua di torre
Massima pressione operativa lato vapore
barg
1
Massima pressione operativa lato acqua
barg
4
Massima temperatura operativa lato
°C
200
vapore
Massima temperatura operativa lato acqua
°C
70
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
MW
kg/s
kJ/kg
bar a
kg/s
°C
28,35
13,2
2325
0,075
698,5
27,7
°C
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;

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:
23
Parametri principali del circuito acqua di torre
Valore al
Unità di
DATO TECNICO
carico
misura
nominale
Torri evaporative
Quantità
1
Potenza termica di raffreddamento
MW
29,6
Altezza torri di raffreddamento
Larghezza torri di raffreddamento
Lunghezza torri di raffreddamento
Spurgo acqua di torre
Temperatura acqua in ingresso
Temperatura acqua in uscita
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
m
m
m
kg/s
kg/s
°C
8,5
7
28
698
4,6
37,7
°C
°C
°C
Pa
kW
28
6
30
32,7
280
45
kW
dB(A)
40
90
kW
kg/s
°C
2
250
703
27,6
bar
kW
2
200
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 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
24
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.
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.
25
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.
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);
26
-
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.
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);
27
-
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.
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;
28
-
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).
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.
29
Predisporre uno schema a blocchi del processo con l'indicazione dei flussi e dei singoli punti di emissione (camini, sfiati, torce, aspirazione da ambiente di lavoro) contrassegnati con
numero progressivo o sigla
BLOW DOWN
CORPO
CILINDRICO
FILTRO A MANICHE
SURRISCALDATORE
ECONOMIZZATORE
SILO CALCE
EVAPORATORE
3.2
VENTILATORE
CAMINO
SILO PRODOTTI
RESIDUALI
CAMERA DI
COMBUSTIONE
TORRI EVAPORATIVE
TURBINA
VENTILATORE
CONDENSATORE
DEGASATORE
LEGENDA
SERBATOIO
ACQUA DEMI
IMPIANTO
TRATTAMENTO
ACQUE
30
3.3
Nel caso di art. 269 comma 8 (modifiche impianto) descrivere
dettagliatamente le modifiche per cui viene richiesta l’autorizzazione con
indicazione delle emissioni coinvolte
Paragrafo non applicabile in quanto trattasi di nuovo impianto.
3.4
Articolazione dell’orario di lavoro (1 turno/die, 2 turni/die, 3 turni/die)
L’impianto funzionerà in continuo.
31
4
EMISSIONI
4.1
Le emissioni che vengono espulse all’esterno dovranno essere identificate con
un numero progressivo (es. E1, E2, E3, ecc.). Tale indice dovrà poi essere
riportato nella planimetria in corrispondenza del punto di emissione in
atmosfera.
Si riporta di seguito l’elenco delle emissioni che saranno originate dall’impianto:
numero
provenienza
inquinanti
E1
CENTRALE TERMICA
NOx, CO, SOx, COT, Polveri,
NH3
E2
Silo UREA
NH3
E3
Silo CALCE
Polveri
E4
Silo CENERI LEGGERE
Polveri
E5
Camino edificio STOCCAGGIO
Polveri
E6
Camino SCARICO CIPPATO
Polveri
E7
Camino edificio TRATTAMENTO
FIBROSI
Polveri
Si riporta in allegato 2 copia della planimetria con indicazione del posizionamento delle
emissioni stesse.
4.2
Quadro riassuntivo delle emissioni (come da fax-simile scheda A.1 Allegato 2
parte I della DGRT 4356/1991)
Si riporta di seguito il quadro riassuntivo delle emissioni.
32
QUADRO RIASSUNTIVO DELLE EMISSIONI FUTURE
Stabilimento: FUTURIS ETRUSCA SRL
Sigla
E1
Origine
CENTRALE TERMICA
Portata
Nmc/h
130.169
Sezione
mq
2,010
Via Loc. Montegemoli Comune di Piombino Provincia (LI)
Velocità
m/s
26,87
Temp.
°C
135
Altezza
m
45
Durata
h/g
g/a
24
335
Impianto di
abbattimento
Valori di emissione
inquinanti
mg/Nmc
g/h
De NOx SNCR
NOx
350
24.732
Ottimizzazione
della
combustione
CO
200
13.017
AS in linea
SOx
160
20.827
Ottimizzazione
della
combustione
COT
20
1302
C + F.T.
Polveri
15
1953
NH3
--
3905
E2
SILO UREA
1000
0,031
9,49
20
7
1
335
Filtro a carbone
attivo
NH3
20
10
E3
SILO CALCE
1000
0,031
9,49
20
18
1
335
Filtro a tessuto
Polveri
10
10
E4
SILO CENERI LEGGERE
350
0,008
13,29
20
23
24
335
Filtro a tessuto
Polveri
10
3,5
E5
CAMINO EDIFICIO
STOCCAGGIO
55.000
1,130
14,50
20
11
24
335
Filtro a tessuto
Polveri
10
550
E6
CAMINO SCARICO CIPPATO
25.000
0,502
14,83
20
11
24
335
Filtro a tessuto
Polveri
10
250
E7
CAMINO EDIFICIO
TRATTAMENTO FIBROSI
12.000
0,283
12,65
20
11
24
335
Filtro a tessuto
Polveri
10
120
33
4.3
Nel caso in cui nell’impianto vengano svolte una o più attività rientranti
nell’ambito di applicazione dell’art. 275 del D. Lgs. 152/06 (Parte II Allegato
III alla Parte Quinta del D. Lgs. 152/06) indicare:
- capacità nominale dell’impianto - come definita dall’art. 268 c. 1 lettera nn) del D. Lgs. 152/06;
- consumo massimo teorico di solvente - come definito dall’ art. 268 c. 1 lettera pp) del D. Lgs. 152/06 riferito alla capacità nominale dell’impianto;
- preliminare di piano di gestione dei solventi, secondo quanto previsto dalla parte V dell’Allegato III alla
Parte Quinta del D. Lgs. 152/06
- fattore di conversione medio per le sostanze presenti in emissione ((kgCOV/h - KgC/h)
Nell’impianto non vengono svolte attività rientranti nell’ambito di applicazione dell’art. 275 del
D. Lgs. 152/06.
34
5
SISTEMI DI ABBATTIMENTO DELLE EMISSIONI
Si riporta di seguito la descrizione dei sistemi di trattamento ed abbattimento delle emissioni
che sono stati previsti al servizio degli impianti.
 SEZIONE DI TRATTAMENTO FUMI
La linea di depurazione degli effluenti gassosi è stata scelta in funzione del materiale
termovalorizzato. Essendo alimentata all’impianto esclusivamente biomassa vegetale vergine,
gli inquinanti che si devono rimuovere dal flusso gassoso al fine di rientrare largamente al di
sotto dei limiti di legge sono essenzialmente le polveri.
La presenza di cloro e zolfo nel combustibile solo in tracce fa sì che le concentrazioni di gas
acidi siano al di sotto del limite di emissione; in particolare, solamente l’ossido di zolfo è
normato, con un valore massimo ammesso di emissione pari a 200 mg/Nm 3.
È comunque prevista l’installazione di un sistema di rimozione dei gas acidi per ridurre
ulteriormente le emissioni di tali inquinanti, al fine di assicurare un alto livello di protezione
dell’ambiente. Tale accorgimento permette, inoltre, di fronteggiare eventuali picchi di
concentrazione, dovuti ad
esempio all’alimentazione transitoria di biomasse con alto carico
percentuale di fogliame.
La presenza di ossidi d’azoto nei fumi è da imputarsi in gran parte al contenuto di azoto del
combustibile, comunque esiguo nel caso delle biomasse legnose (circa lo 0,3% in peso nel caso
in esame): la concentrazione di NOX nei fumi grezzi sarà tenuta largamente al di sotto del
limite di emissione con l’installazione di un sistema di riduzione non catalitica selettiva ad urea.
La formazione di NOX per via termica (ossidazione dell’azoto atmosferico favorita dalla
presenza simultanea di alte temperature e alti tenori di ossigeno) è limitata, grazie
all’applicazione di accorgimenti impiantistici quali il controllo della temperatura e del tenore di
ossigeno nei fumi in camera di combustione attraverso anche l’opportuno utilizzo del ricircolo
dei fumi.
La linea di depurazione degli effluenti gassosi sarà del tipo completamente a secco e sarà
composta dalle seguenti sezioni:

Sistema SNCR per la riduzione degli NOX con iniezione di una soluzione di urea
direttamente in camera di combustione;

Ciclone per la separazione delle particelle incombuste più grosse;

Reattore a secco di tipo Venturi completo di sistema di stoccaggio ed iniezione del
reagente deacidificante (calce);

Filtro a maniche per l’affinazione del processo di depolverazione, il completamente del
processo di assorbimento reattivo e la rimozione dei sali di neutralizzazione;

Ventilatore di estrazione fumi;

Sistema di trasporto e stoccaggio prodotti residuali pulvirulenti;

Camino per l’immissione dei fumi depurati in atmosfera.
35
Si è deciso di installare un sistema di depurazione a secco in quanto unisce ad una notevole
semplicità gestionale una elevata prestazione in termini di abbattimento ed una consistente
economia nel consumo di prodotti chimici di reazione.
La filtrazione su tessuto è comunemente accettata come la più adatta per queste applicazioni
poiché alla semplicità costruttiva unisce ottime prestazioni. La scelta del tessuto filtrante, la
sua grammatura, la velocità di filtrazione particolarmente bassa, la configurazione in celle
modulari indipendenti fanno si che il filtro a maniche progettato sia una macchina affidabile e
di elevate prestazioni.
L’intera linea di trattamento degli effluenti gassosi è stata progettata con il fine di rispettare
largamente i limiti di emissione fissati a livello nazionale (D.Lgs 152/06, ALLEGATO I, Parte III)
e garantire un’alta protezione della qualità ambientale non solo a livello locale ma anche a
livello globale.
In Tabella 5-13 si riportano rispettivamente i valori limite di legge e i valori medi garantiti delle
emissioni al camino. I valori sono espressi come concentrazioni medie giornaliere e orarie in
condizioni normali, riferite ai gas secchi e all’11% di ossigeno.
Tabella 5-13: Limiti di emissione di legge e garantiti al camino
CO
COT
NOX
SOX
PTS
LIMITI DI LEGGE
(Potenza termica nominale >20 MWt)
Valore medio
Valore medio orario
giornaliero
[mg/Nm3]
3
[mg/Nm ]
100
200
10
20
200
400
200
30
VALORI MEDI GARANTITI
Valore medio
giornaliero
[mg/Nm3]
100
10
190
-
Valore medio
orario [mg/Nm3]
200
20
350
160
15
 SISTEMA DE-NOX NON CATALITICO (SNCR)
Il processo di riduzione non catalitica degli ossidi d’azoto (SNCR) avverrà tramite l’iniezione di
una soluzione acquosa di urea direttamente in caldaia.
La riduzione degli NOX ad azoto atmosferico avviene secondo la seguente reazione dominante.
(NH2)2CO + 2NO + ½ O2  2N2 + CO2 + 2H2O
La finestra di temperatura ottimale per la denitrificazione va dai 950°C ai 1050°C. Per valori
superiori a 1050°C possono assumere uno sviluppo rilevante le reazioni di ossidazione diretta
del reagente, con conseguente calo del rendimento del processo. Temperature inferiori a 900950°C determinano il crollo dell’efficienza e il rilascio di elevate quantità di ammoniaca,
derivante dalla degradazione termica dell’urea.
Prima dell’iniezione, il reagente verrà diluito con una portata variabile di acqua e miscelato con
aria in pressione per ottimizzarne la distribuzione nella zona di reazione. Il sistema nel suo
complesso includerà:
36

Stazione di scarico autobotti e stoccaggio urea. Il reagente sarà consegnato in
soluzione acquosa e trasferito al serbatoio di stoccaggio (silos urea) attraverso il
sistema di pompaggio dell’autobotte stessa. Il serbatoio, con capacità di 30 m3 (circa
2 settimane di stoccaggio), possiederà un sistema di riscaldamento elettrico per
mantenere il reagente alla corretta temperatura, evitandone la cristallizzazione
durante l’inverno. Alla base del silos dell’urea sarà installato un filtro a carboni attivi
che permetterà di raggiungere delle emissioni di NH3 al camino di sfiato del silos
inferiori a 20 mg/Nm3.

Sistema di pompaggio dell’urea. Una pompa sommersa installata all’interno del
serbatoio permette la circolazione dell’urea e garantisce la pressione necessaria alla
misura e al controllo dell’iniezione dell’urea; l’urea non utilizzata verrà ricircolata al
serbatoio.

Sistema di pompaggio dell’acqua di diluizione. L’acqua di diluizione verrà pompata
alla sezione di dosaggio in quantità tale da assicurare la concentrazione ottimale del
reagente e la sua atomizzazione più appropriata in goccioline.

Sistema di dosaggio. Sarà costituito da lance di iniezione retraibili poste su 2 livelli. Il
livello più alto verrà usato durante il funzionamento a regime, quando cioè la
temperatura nella sezione sarà superiore a 950°C; il livello più basso entrerà in
funzione durante le fasi di avviamento o di funzionamento a carico parziale, ovvero
qualora i fumi avessero temperature comprese tra 850°C e 950°C in corrispondenza
della sezione superiore di iniezione dell’urea. L’utilizzo di un livello implicherà
l’esclusione dell’altro.
Gli iniettori saranno costituiti da una camera di atomizzazione all’interno della quale
verranno introdotte l’aria compressa e la soluzione riducente; questa verrà emessa
successivamente sotto forma di gocce di diametro piccolissimo all’interno della
camera di combustione. Un sistema pneumatico permetterà la ritrazione degli
iniettori quando non operanti.
L’intera sezione risponderà al sistema di controllo generale dell’impianto (DCS). La
portata di urea verrà calcolata in funzione del carico termico (ovvero della portata di
vapore) e verrà poi corretta in funzione della differenza tra la concentrazione di NO X
al camino e un valore di set-point prefissato: se tale differenza sarà positiva verrà
incremento il dosaggio, al contrario sarà diminuito.
Come precedentemente precisato, il sistema sarà calibrato in modo tale da soddisfare
pienamente il requisito di abbattimento degli ossidi di azoto prescritto dalla vigente normativa
nazionale e regionale.
 CICLONE
Il ciclone è un depolveratore che sfrutta la forza centrifuga per separare le particelle solide dal
flusso gassoso. Le polveri sono sottoposte ad una forza che impone loro una traiettoria diversa
da quella dei filetti gassosi, forzandone il moto radiale verso le pareti del ciclone stesso: ciò
consente l’intercettazione e l’allontanamento del particolato, dato che la velocità del flusso è
37
nulla in corrispondenza delle pareti (fenomeno dello strato limite). Le particelle catturate
scivolano verso il fondo del depolveratore e si raccolgono nella tramoggia di fondo, mentre i
gas risalgono attraverso i tubi di ripresa centrali.
Il ciclone è progettato per possedere dimensioni compatte, bassi salti di pressione ed un
elevata efficienza di separazione delle ceneri grezze. Per le sue dimensioni compatte il
depolveratore è stato installato all’interno della sezione ECO della caldaia. Le particelle più fine,
non catturate attraverso il ciclone, sono raccolte nel filtro a maniche.
Oltre alle particelle incombuste, il ciclone raccoglie anche le particelle minerali grezze come
quelle di sabbia , riducendo così il fenomeno di erosione nella sezione iniziale del filtro a
maniche.
La tenuta del sistema di scarico è garantita con l’installazione di una valvola rotante a stella. Le
ceneri grezze separate attraverso il ciclone sono re-iniettate in camera di combustione
attraverso il circuito di re-inizione degli incombusti, già descritto al paragrafo 5.3.4. Di queste
quelle di dimensioni maggiori vengono selezionate ed inviate direttamente nel redler umido
che evacua le ceneri di caldaia.
 REATTORE DI CONTATTO
Per assicurare la protezione delle maniche del filtro e per ridurre il contenuto di SOx , HF e HCl
nei fumi, la calce idrata viene iniettata e distribuita in controcorrente con il flusso gassoso. La
calce è iniettata pneumaticamente nel condotto fumi tra l’ECO e il filtro a maniche, grazie ad
un serbatoio di dosaggio con una valvola rotante e un ventilatore. In quel tratto gli effluenti
gassosi da depurare entrano nella parte inferiore di un reattore Venturi nella cui gola viene
immessa la calce.
Le reazioni chimiche globali di neutralizzazione sono le seguenti:
Ca(OH)2 + 2HCl  CaCl2 + 2H2O
Ca(OH)2 + SO2 + 0.5 O2  CaSO4 + H2O
L’elevata turbolenza che si forma in corrispondenza della sezione ristretta del Venturi assicura
una buona miscelazione tra il reagente polverulento ed i fumi. Questi passano successivamente
attraverso la sezione divergente del Venturi e, in seguito, in una camera cilindrica di inversione
del flusso, coassiale con lo stesso Venturi e con fondo inclinato per consentire lo scorrimento
delle polveri; i fumi sono scaricati tangenzialmente al reattore di contatto per poi entrare nel
filtro a maniche posto a valle. Il reattore è provvisto di porta di ispezione nella parte inferiore
(dove possono depositarsi le polveri) e di passerelle in corrispondenza della lancia di iniezione
dei reagenti solidi.
È stato definito un tempo di permanenza all’interno del reattore Venturi tale da assicurare un
elevato rendimento di rimozione.
38
 STOCCAGGIO E MOVIMENTAZIONE REAGENTE DEACIDIFICANTE
La calce è stoccata in prossimità del reattore di contatto. Il silo di stoccaggio, di capacità pari a
80 m3, garantirà una disponibilità di materiale superiore a 2 settimane. Il caricamento del silo
avverrà direttamente dall’automezzo, collegando il tubo flessibile dello stesso al tubo di carico.
Sul tetto saranno installati una valvola di sicurezza ed un filtro a maniche per la captazione
delle polveri durante la fase di caricamento.
Il silo sarà di forma cilindrica, con pareti interne a superficie liscia per facilitare lo scorrimento
del reagente e tramoggia di scarico a forma conica.
Il sistema di scarico e dosaggio sarà essenzialmente costituito da una valvola rotante avente
dimensioni pari alla bocca di scarico della tramoggia e da un trasportatore a coclea. Valvola e
coclea saranno comandate da un motore a velocità variabile per variare la portata di reagente
dosato in funzione della concentrazione dei gas acidi.
Dalla coclea dosatrice i reagenti verranno immessi tramite rotocella di tenuta nel sistema di
trasporto pneumatico, costituito da:

1 ventilatore centrifugo;

tubazioni in acciaio aventi curve ad ampio raggio di curvatura (minimo dieci volte il
diametro della linea), al fine di limitare l’usura per abrasione;

collegamenti flessibili al ventilatore.
 FILTRO A MANICHE
I fumi uscenti dal reattore a secco entreranno nel filtro a maniche dove verranno completate le
reazioni di neutralizzazione dei gas acidi.
Il principio di filtrazione si basa sulla formazione di uno strato di polvere sulla superficie delle
maniche che costituisce l’effettivo elemento filtrante.
Quando la perdita di carico a cavallo delle tele filtranti supererà un valore prefissato, entrerà in
funzione il sistema di pulizia ad aria compressa; il ciclo si avvia a partire dalla fila di maniche
successiva all’ultima soggetta a precedente ciclo di pulizia e termina al raggiungimento di una
caduta di pressione prefissata. Il sistema automatico di controllo della sequenza di pulizia del
filtro assicura la massima permanenza del deposito di polveri sulle maniche.
Il filtro a maniche è costituito da una struttura metallica di contenimento delle maniche filtranti
di tipo modulare, ossia suddivisa in compartimenti completamente escludibili, in modo tale da
rendere possibile l’ispezione e la manutenzione delle maniche con l’impianto in esercizio. La
superficie filtrante è dimensionata in modo da evitare la riduzione del carico (ovvero della
portata fumi complessiva trattata) qualora si rendesse necessaria l’intercettazione di un
compartimento per ispezione o manutenzione.
I
fumi
provenienti
dal
reattore
entrano
nella
parte
inferiore
del
corpo
di
ciascun
compartimento, risalgono verso l’alto tra le file di maniche e, attraversandole dall’esterno
verso l’interno, depositano le polveri sulla superficie esterna delle maniche stesse.
Ogni compartimento è dotato di una tramoggia piramidale di scarico polveri. Per prevenire
fenomeni di condensazione, rischio di corrosione e problemi di scarico delle polveri, le
39
tramogge sono tracciate elettricamente e vibranti. Ciascuna tramoggia è inoltre dotata, nella
parte inferiore, di un indicatore di livello in grado di rilevare eventuali accumuli di polveri
causati dalla formazione di ponti o da avarie del sistema di evacuazione.
Le polveri, tramite rotocelle, sono scaricate in continuo dalle tramogge in una coclea che
provvede al loro trasporto fino al sistema di trasporto pneumatico. Tale sistema trasporta il
flusso denso a bassa velocità al silo di stoccaggio, di forma cilindrica e con una capacità di
stoccaggio di 125 m3 (pari a circa 3 settimane).
Per consentire un avviamento sicuro dell’impianto ed una rapida messa a regime, durante la
fase di avviamento il filtro è intercettato tramite le serrande di esclusione dei compartimenti e
quindi riscaldato con aria calda in circuito chiuso sino a portare le parti interne (maniche
incluse) al valore minimo di temperatura di funzionamento previsto. Quando il filtro viene
intercettato dalle serrande i fumi sono convogliati in un condotto di by-pass che viene attivato
attraverso dei termostati che rilevano la temperatura in ingresso dei fumi nel filtro. Il by-pass
si apre anche nel caso di un’eccessiva pressione nel filtro.
La pulizia delle maniche è effettuata su una fila di maniche alla volta mediante impulsi di aria
compressa e avviene in modalità “ON-LINE”, ovvero senza l’esclusione della sezioni del filtro
sottoposta di volta in volta a ciclo di pulitura. L’aria di pulizia è distribuita alle maniche
attraverso rampe di soffiaggio, poste al di sopra delle stesse e dotate di ugelli opportunamente
dimensionati. L’onda di pressione indotta dall’impulso di aria compressa provoca da un lato un
repentino scuotimento della manica, dall’altro un flusso d’aria in direzione contraria a quella di
filtrazione. I due effetti combinati determinano lo sgretolamento del cuscino di polveri
depositate sulle superfici filtranti e la loro caduta in tramoggia.
Nelle tabelle seguenti si riportano rispettivamente i valori dei parametri principali che
caratterizzano il filtro e i parametri che caratterizzano l’effetto del sistema di filtraggio sul
flusso gassoso dei fumi.
Parametri principali del filtro a maniche
DATO TECNICO
Altezza totale
Larghezza cabinato
Unità di
misura
mm
mm
Lunghezza cabinato
N° di compartimenti
Massima pressione ammissibile
Materiale filtro
Area di filtraggio
Materiale cabinato filtro
Mm
q.tà
Pa
N° tramogge vibranti
Potenza singolo vibratore
N° valvole rotanti
q.tà
kW
q.tà
Capacità singola valvola rotante
m³/h
Potenza motore singola valvola rotante
Tracciature elettriche tramoggia
kW
kW
m²
Valore al carico
nominale
16500
11600
6500
4
+/- 6000
PPS/PTFE
2400
1.4301
4
0,15
4
8-70%
riempimento
0,75
18
40
Parametri principali del flusso gassoso dei fumi attraverso il filtro
DATO TECNICO
Kg/s
°C
Pa
Valore al
carico
nominale
29,2
138
<1200
%vol
%vol
3
2
m /(min m )
3
g/Nm
21
4,2
0,96
3,5
21
4,2
1,2
3,5
18
>1-7
1,18
<10
15
15
15
Unità di
misura
Portata fumi umidi
Temperatura massima fumi
Salto di pressione
Contenuto di H2O nei fumi
Contenuto di O2 nei fumi secchi
Rapporto aria/manica
Concentrazione polveri fumi grezzi
Massima uscita concentrazione polveri, fumi
secchi puliti (11% O2)
* n-1: Compartimento non operativo
mg/Nm
3
Valore al carico
nominale (n-1)*
29,2
138
Valore al
carico di
progetto
34,8
170
<1500
 SISTEMA DI ESTRAZIONE, TRASPORTO E STOCCAGGIO PRODOTTI RESIDUALI
Le polveri separate da filtro a maniche sono formate da:

Ceneri volanti sfuggite al ciclone;

Sali di reazione, derivanti dalla neutralizzazione dei gas acidi (CaCl 2, CaSO4);

Eccesso di reagente assorbente dosato.
I prodotti residuali verranno scaricati dalle tramogge del filtro a maniche tramite rotocelle di
tenuta e trasportati ad un serbatoio polmone che alimenta il sistema di trasporto pneumatico
dopo ogni ciclo di trasporto completo. Il trasporto pneumatico, che si aziona quando il
serbatoio polmone ha raggiunto un livello prefissato, porta le ceneri fino al silo di stoccaggio
Il silo di stoccaggio, di forma cilindrica, ha una capacità di 125 m 3; lo scarico delle ceneri dal
silos avviene per gravità, con il supporto di ugelli ad aria fluidificante posti sulla tramoggia. La
tenuta del sistema di scarico è garantita con l’installazione di una valvola rotante a stella.
Il silo è dotato di un filtro di depolverazione in grado di garantire emissioni di particolato
inferiori a 10 mg/Nm3 e di un sistema di pulizia ad aria compressa.
Il silo è infine provvisto di indicatori di livello per l’indicazione di basso e di alto livello.
 VENTILATORE DI ESTRAZIONE FUMI
Sarà installato un ventilatore centrifugo di estrazione fumi dotato di inverter per la regolazione
della velocità. Tale ventilatore permette di mantenere in camera di combustione un
depressione tra i 50 e i 200 Pa.
La carcassa del ventilatore sarà rivestita con coibentazione fonoassorbente e sulla mandata del
ventilatore sarà installato un silenziatore per contenere il rumore trasmesso all’ambiente
esterno nei limiti specificati dal progetto.
Il ventilatore sarà comandato da un sistema ad inverter per consentire l’avviamento in
modalità automatica e limitare sostanzialmente i consumi di energia elettrica ai carichi parziali,
come invece avviene nei sistemi nei quali la regolazione della portata avviene mediante
regolazione con valvole a farfalla.
41
Nella tabella seguente si riportano i valori dei parametri principali del ventilatore al carico
nominale e nelle condizioni di progetto.
Parametri principali del ventilatore di estrazione fumi
Unità di
DATO TECNICO
misura
Valore
al
carico
Valore
progetto
nominale
Potenza motore
kW
400
Portata ventilatore
kg/s
29,3
34,7
Temperatura ingresso fumi
°C
137
170
3
di
Portata volumetrica
m /h
130633
171400
Incremento di pressione statica
Pa
3613
5084
Potenza assorbita
kW
178,9
326,5
 CAMINO
Il camino per l’immissione dei fumi in atmosfera sarà in acciaio, resistente alla corrosione
dovuta agli agenti atmosferici. Il tratto terminale sarà costruito in acciaio alto legato, onde
evitare fenomeni di corrosione dovuti alla possibile formazione di condense acide.
Il camino avrà uno sviluppo verticale di 45 metri ed è del tipo autoportante. Sarà
internamente dotato di un sistema di pianerottoli in grigliato, situati a quote opportune, per
consentire l’accesso ai differenti livelli ove verranno posizionati gli strumenti costituenti il
sistema di monitoraggio delle emissioni; l’accesso sarà reso possibile da un sistema di scale
alla marinara.
Sulla sommità saranno installati l’impianto parafulmine e le luci per l’avvistamento aereo
notturno. Se richiesto il fusto sarà inoltre verniciato per l’avvistamento diurno.
 SISTEMA DI MONITORAGGIO EMISSIONI (SME)
Per Sistema di Monitoraggio Emissioni (S.M.E.) si intende l’insieme dei programmi di
acquisizione, elaborazione e presentazione delle misure di concentrazione di alcuni composti
presenti nelle emissioni gassose prodotte da generici processi industriali. Questo insieme di
programmi di elaborazione viene eseguito su un personal computer, che colloquia mediante
opportune interfacce con la strumentazione di prelievo, trattamento e misura, alloggiata in
adeguati armadi o cabine poste in prossimità dei punti di emissione (camini).
Per quanto riguarda la configurazione del sistema S.M.E. che verrà installato nell’impianto di
Piiombino, verrà costruita una cabina sulla piattaforma a circa 2/3 dell’altezza del camino che
accoglierà gli analizzatori, il relativo quadro elettrico e il sistema di acquisizione ed
elaborazione delle misure.
La strumentazione per il controllo delle emissioni atmosferiche sarà costituita da: trasmettitori
di portata, temperatura e pressione assoluta, analizzatore di polveri, analizzatore FTIR (Fourier
42
Trasform InfraRed spectroscopy) per la rilevazione dei principali inquinanti (NOX, SO2, CO,
HCl), misuratori di ossigeno e di umidità dei fumi.
Oltre alle prese per gli analizzatori installati in campo, saranno installate anche le flange per i
laboratori esterni.
Per quanto concerne i valori di concentrazione, la normativa prevede che siano tutti
normalizzati (riportati alla temperatura di 0°C e alla pressione di 1 atm), riferiti alle condizioni
di gas secco e ad una concentrazione di ossigeno di riferimento pari all’11%. I dati grezzi
forniti dagli analizzatori saranno elaborati in automatico per ottenere dei valori direttamente
confrontabili con i limiti di legge: verranno applicati direttamente dal sistema S.M.E. dei
coefficienti di correzione per passare dalle misure “tal quali” alla tipologia di dati richiesti
(concentrazioni normalizzate).
6
IMPIANTI TERMICI
Vedere quanto descritto al paragrafo 3.1.
43
ALLEGATO 1
Planimetria con indicazione dei punti di
emissione in atmosfera

Futuris Etrusca srl - Provincia di Livorno

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