VALUTAZIONI PRELIMINARI SUL REVAMPING DELL IMPIANTISTICA DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI SAN ZENO (AR) Francesco Di Maria

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1 VALUTAZIONI PRELIMINARI SUL REVAMPING DELL IMPIANTISTICA DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI SAN ZENO (AR) Francesco Di Maria Laboratorio LAR 5 Dipartimento di Ingegneria Università di Perugia e.mail: francesco.dimaria@unipg.it Web: Web: 1

2 PRINCIPALI IMPIANTI DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI PRESSO SAN ZENO Selettore Termovalorizzatore t/anno RSU Trattamento biologico aerobico t/anno FOS t/anno FORSU Totale ingresso impianto t/anno RSU t/anno FORSU 2

3 CRITERI ED OBIETTIVI DELL ANALISI Criteri: - Non aumentare il livello di emissioni rispetto all attuale; - Interventi di minore complessità possibile; - Ottimizzazione costi/benefici; - Utilizzo BAT (IPPC) nella gestione dei rifiuti. Obiettivi: - Trattare i nuovi quantitativi di rifiuti previsti dal piano interprovinciale; - Individuazione del PCI dei RSU a termovalorizzazione; - Incrementare l efficienza/efficacia del trattamento aerobico della frazione organica. 3

4 TERMOVALORIZZATORE: SCOPO DEL PROCESSO (1) Ridurre i quantitativi di rifiuti residuali a discarica e recuperare energia mediante combustione 4

5 TERMOVALORIZZATORE: SCOPO DEL PROCESSO (2) Ridurre i quantitativi di rifiuti residuali a discarica e recuperare energia mediante combustione Vapore Calore combustione RSU Turbina a vapore per produzione elettricità 5

6 TERMOVALORIZZATORE: CARATTERISTICHE ATTUALE E NUOVI OBIETTIVI DEL PIANO INTER-PROVINCIALE Attuale: t/anno RSU - PCI= * kcal/kg - Elettricità= MWh/anno - Elettricità/tRSU=440 kwh/t Obiettivi piano interprovinciale: t/anno RSU t/anno scarti RD - PCI =? * Valutato mediante bilancio di massa nel sistema forno-caldaia considerato come un calorimetro in accordo con «Acceptance Testing of Waste Incineration Plants with Grate Firing System Guideline Edition 04/2000 by FDBR» EC Guidelines for R1 Energy formula Dir. 2008/98/EC 6

7 TERMOVALORIZZATORE: ANALISI DEL VALORE ATTESO PER IL PCI IMPORTANZA DELLA SCELTA Esempio di Diagramma di combustione Carico Termico (MW) Punto di funzionamento di progetto Rette a PCI=cost. Portata RSU t/h 7

8 TERMOVALORIZZATORE: ANALISI DEL VALORE ATTESO PER IL PCI CRITERIO DI VALUTAZIONE (1) Dal Rapporto Nazionale sui Rifiuti del 2013 PCI Nord: kcal/kg PCI Centro: kcal/kg PCI Sud: kcal/kg Valore scelto per RSU PCI=2.700 kcal/kg 8

9 TERMOVALORIZZATORE: ANALISI DEL VALORE ATTESO PER IL PCI CRITERIO DI VALUTAZIONE (2) PCI Nord kcal/kg PCI Centro kcal/kg PCI Sud kcal/kg 9

10 TERMOVALORIZZATORE: COMPONENTI CHIAVE DELLA LINEA DI COMBUSTIONE E TRATTAMENTO FUMI DI SAN ZENO Carico termico da 14,5 MW a 21 MW PCI da kcal/kg a kcal/kg Forno: -Griglia - Camera di comb. Camera di Post. Comb. Generatore di vapore Linea di Trattamento Fumi 10

11 TERMOVALORIZZATORE: INTERVENTI NECESSARI - FORNO Modifiche per incremento superficie griglia Incremento volume Realizzazione scambiatori di calore Attuale 14,5MW Con interventi 21 MW 11

12 TERMOVALORIZZATORE: INTERVENTI NECESSARI GENERATORE DI VAPORE Forno modificato 21 MW Fumi caldi 14,5 MW Generatore di vapore 12

13 TERMOVALORIZZATORE: INTERVENTI NECESSARI TRATTAMENTO FUMI Reagenti Fumi dal generatore di vapore Al camino Reattore a semisecco Filtri a maniche Reagenti 13

14 TERMOVALIRIZZATORE: GRIGLIA E CAMERA DI COMBUSTIONE Potenzialità attuale: 14,5 MW Potenzialità richiesta: 21/22 MW Caratteristica Attuale Adeguamento Difficoltà tecnica Materiale griglia Adeguato Superficie griglia Volume camera di combustione Caratteristiche camera di combustione Analisi delle criticità Configurazione non adeguta Geometria non adeguata Configurazione non adeguata Possibile Possibile Possibile Medio/bassa Medio/bassa Media/bassa (ampliamento water jacket) 14

15 TERMOVALORIZZATORE: POST-COMSBUSTIONE Prestazioni da garantire: tempo di residenza 2s, T>850 C Analisi delle criticità Caratteristica Attuale Adeguamento Difficoltà tecnica Volume camera di post combustione Adeguatezza conseguente alle modifiche alla C.C. No interventi strutturali Bassa 15

16 TERMOVALORIZZATORE: GENERATORE DI VAPORE Prestazioni da garantire: T ingresso fumi e portata Caratteristica Attuale Adeguamento Difficoltà tecnica Superfici di scambio Analisi delle criticità Adeguatezza conseguente alle modifiche del forno Non necessario salvo integrazione con nuovi scambiatori in camera di combustione Bassa Caratteristiche materiale Adeguata Non necessario

17 COMPONENTI CHIAVE: Linea di trattamento fumi Prestazioni da garantire: Limiti emissioni Caratteristica Attuale Adeguamento Difficoltà tecnica Reattore a semisecco Filtri a maniche Dosaggio altri reagenti Analisi delle criticità Adeguatezza conseguente alle modifiche del forno Adeguatezza conseguente alle modifiche del forno Adeguato Non necessario Non necessario Non necessario salvo eventuale aumento delle portate

18 IL RECUPERO DELL ENERGIA (1) Opzione 1: Solo eletricità = circa MWh/anno Analisi delle criticità Caratteristica Attuale Adeguamento Difficoltà tecnica Turbina Non adeguata Sostituzione o raddoppio Medio/Alta Condensatore Non adeguato Sostituzione o raddoppio Media Accessori Non adeguati Sostituzione o raddoppio Media Quadri elettrici Non adeguato Ampliamento Media 18

19 IL RECUPERO DELL ENERGIA (2) Opzione 2: Elettricità + calore= circa MWh/anno MWh/anno Caratteristica Attuale Adeguamento Difficoltà tecnica Turbina Adeguata Non necessario Condensatore Adeguato Non necessario Accessori Adeguati Non necessario Quadri elettrici Adeguato Non necessario Scambiatore e sistema di cessione del calore Analisi delle criticità Non esistente Nuova realizzazione Media 19

20 IL RECUPERO DELL ENERGIA (3) Opzione 2: Elettricità + calore Dir. 2008/98/EC (R1 formula) Calcolando in maniera semplificata, assumendo E i e E f = 0 Efficienza Energetica E p 0,97* E E f w E i E f >0,6 da D10 a R1 20

21 L IMPIANTO ESISTENTE DI TRATTAMENTO BIOLOGICO AEROBICO Scopo del processo: produzione di un fertilizzante organico (compost) (FORSU) e/o riduzione della reattività biologica (FOS) mediante un processo aerobico Energia per ventilatori Aria (30-50kWh/t) 21

22 POSSIBILE INTERVENTO DI MIGLIORAMENTO DELL ATTUALE PROCESSO BIOLOGICO AEROBICO Criterio di riferimento: BAT (IPPC) D.M. 29/01/2007 Linee guida per l individuazione delle migliori tecniche disponibili per la gestione dei rifiuti. - Migliori dal punto di vista ambientale; - Migliori dal punto di vista gestionale; - Migliori dal punto di vista economico. G) Definizione della lista delle migliori tecniche per la prevenzione integrata dell inquinamento dello specifico settore in Italia Alla Tabella 5.1 «Individuazione delle BAT» con riferimento al «Trattamento meccanico biologico» viene riportata la digestione anaerobica 22

23 IL TRATTAMENTO AEROBICO: LA DIGESTIONE ANAEROBICA PROCESSO E PRODOTTI Schema impianto Digestore Recupero di Energia e Materia ABP Rifiuti organici (Ingestato) Batteri Biogas Nm 3 /t 60% CH 4 40% CO 2 ml biogas *g TS days Digestato Trattamento biologico aerobico esistente Compost o Biostabilizzato 23

24 LA DIGESTIONE ANAEROBICA: Opzioni recupero energetico Inceneritore Biogas (60%CH CO 2 ) Elettricità rinnovabile kWh/t Scorie Calore Biogas 60%CH 4 40%CO 2 Biometano 95%CH 4 Motori a combustione (Tradizionale) Biometano (Innovativo) Rete Nazionale GN 24

25 mgo2/l Francesco Di Maria, Laboratorio LAR Dipartimento di Ingegneria Università di Perugia LA DIGESTIONE ANAEROBICA: Ulteriori vantaggi ambientali Riduzione odori Parziale Stabilizzazione Nutrienti , , ,00 Ingestato Digestato 0,00 COD BOD Sanificazione Concentrazione Agente Digestato Limiti legge Coliformi fecali (MPN/gST) Salmonella Assente <100 Escherichia coli Assente Non indicata Carbon sink: Compost maggiore qualità! 25

26 LA DIGESTIONE ANAEROBICA: Impatto urbanistico Nuove realizzazioni per accessori tecnologici 26

27 CONCLUSIONI Dalle valutazioni effettuate sull impiantistica esistente si può affermare: 1) Termovalorizzatore. 1.1) L attuale componentistica presenta caratteristiche compatibili con un suo revamping nel rispetto dell attuale livello di emissioni; 1.2) L entità e la complessità degli interventi appare di livello generalmente medio/basso; 1.3) Allo stato attuale appare possibile anche il riconoscimento dell operazione R1 laddove si individui un adeguata utenza termica. 2) Trattamento biologico aerobico. 2.1) L introduzione nel ciclo di trattamento esistente di un processo di digestione risponde alle soluzioni previste nelle BAT; 2.2) L introduzione della digestione anaerobica comporta notevoli benefici energetici ed ambientali; 2.3) Gli interventi necessari all integrazione non comportano rilevanti impatti urbanistici. 27

28 GRAZIE PER L ATTENZONE! Francesco Di Maria Laboratorio LAR 5 Dipartimento di Ingegneria Università di Perugia e.mail: francesco.dimaria@unipg.it Web: Web: 28