Quadro di riferimento tecnico: il BREF per i grandi impianti di combustione

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1 Prevenzione e riduzione integrate dell'inquinamento: gli impianti di produzione di energia Piacenza, 25 ottobre 2005 Quadro di riferimento tecnico: il BREF per i grandi impianti di combustione S. Consonni Dipartimento di Energetica - Politecnico di Milano

2 Indice della presentazione 2 1. Tecnologie per la generazione di elettricità su grande scala 2. Origine delle emissioni in atmosfera 3. Tecnologie per il controllo delle emissioni 4. Prestazioni ottenibili con Best Available Technologies (BAT) 5. Conclusioni

3 Oggetto di questa presentazione 3 CI OCCUPEREMO PREVALENTEMENTE di : Produzione di elettricità su grande scala Combustibili fossili Emissioni di "macro-inquinanti" in atmosfera: SOx, NOx, CO, particolato, CO2 Tecnologie consolidate e commerciali: ciclo a vapore, cicli combinati NON CI OCCUPEREMO di : Produzione di elettricità su piccola scala e di calore "Micro-inquinanti" (HCl, HF, IPA, diossine, etc.) Scarichi liquidi o solidi Tecnologie avanzate ancora non consolidate (gasificazione, celle a combustibile, etc.) Trasporti

4 Elettricità da combustibili fossili 4 Fonti di energia primaria per la produzione mondiale di elettricità nel 1995 [Rentz et al., 1999]

5 Produzione di elettricità da combustibili fossili 5 La produzione di elettricità da combustibili fossili avviene oggi generando calore attraverso un processo di combustione Il calore viene successivamente convertito in elettricità con un ciclo termodinamico, che può essere: a combustione esterna, nel quale il fluido di lavoro é segregato dall'ambiente esterno (ciclo a vapore) a combustione interna, nel quale il fluido di lavoro é costituito dagli prodotti di combustione (turbine a gas, cicli combinati, motori Otto e Diesel) NON appartengono a nessuna di questa tipologia le celle a combustibile, che peraltro non sono oggi una tecnologia commerciale

6 Ciclo a vapore: schema concettuale 6 Acqua ad alta pressione Calore alta temperatura CALDAIA Vapore surriscaldato ad alta pressione Energia elettrica POMPA TURBINA Vapore saturo a bassa pressione Energia elettrica Acqua a bassa pressione CONDENSATORE Calore bassa temperatura

7 Ciclo a vapore: caldaia 7 Vapore surriscaldato CAMERA DI COMBUSTIONE Aria BRUCIATORI Polverino di carbone Olio combustibile atomizzato Gas naturale SURRISCALDATORE (RISURRISCALDATORE) EVAPORATORE Camera di combustione Acqua ECONOMIZZATORE Aria

8 Combustibili di bassa qualità: combustori a griglia 8 Rifiuti, residui Fumi alla depurazione

9 Combustibili di bassa qualità: caldaie a letto fluido 9

10 Ciclo a vapore: rendimento elettrico 10 Calore nei fumi RENDIMENTO ELETTRICO NETTO η= Energia elettrica netta Energia nel combustibile Energia (chimica) nel combustibile Energia elettrica lorda Calore al condensatore Energia elettrica netta Consumi degli ausiliari Perdite (termiche, meccaniche, elettriche)

11 Rendimento impianti a carbone in Europa 11

12 Miglioramento prestazioni del ciclo a vapore: configurazione 12 Risurriscaldamento Rigenerazione

13 Miglioramento prestazioni del ciclo a vapore: materiali e parametri operativi 13 Fonte: Benesch (2001)

14 Turbina a gas e cicli combinati 14 Turbina a gas Ciclo a vapore a recupero

15 Evoluzione prestazioni 15

16 Confronto tecnologie: rendimento 16

17 Rendimenti ottenibili con Best Available Technologies (BAT) 17 Combustibile Tecnologia Rendimento netto con BAT (%) Nuovi impianti Impianti esistenti Rendimento termico in cogenerazione (%) Carbone, olio combustibile Lignite Biomassa Gas naturale Caldaia Letto fluido >41 Letto fluido circa o >42 pressurizzato un incremento di Caldaia oltre 3 punti Letto fluido >40 Letto fluido pressurizzato >42 Forno a griglia Letto fluido Turbina a gas circa 20 > Ciclo combinato

18 Potenziali fonti di emissione 18 Possibili percorsi per le emissioni da grandi impianti per la generazione di elettricità alimentati con combustibili fossili

19 Evoluzione emissioni, milioni di tonnellate di equivalenti acidi (H+) / anno Emissioni complessive di SO x, NO x, NH 3 in Italia Altre sorgenti e assorbimenti Agricoltura Trattamento/smaltimento rifiuti Altre sorgenti mobili Trasporti stradali Processi produttivi Combustione industria Combustione non industriale Combustione, Energia, Industria di trasformazione

20 Origine delle emissioni 20 Ossidi di zolfo da S nel combustibile (solidi e liquidi) prevale SO 2 ; 3-4% ossidato ad SO 3 (effetto su particolato fine) Ossidi azoto (NO, NO 2, N 2 O) NO largamente prevalente (>= 90% di NO x ) formazione termica e da azoto nel combustibile T 1000 C prevale da combustibile Combustibile Carbone Biomasse (legna) Torba Comb. liquidi % in peso di azoto 0,5-2% < 0,5% 1,5-2,5% <= 1% N 2 O meccanismo poco chiaro formazione più favorita a basse T (letti fluidi) formazione da processi rimozione NO x (SCR, SNCR/urea)

21 Origine delle emissioni 21 Particolato solido da frazione inerte nel combustibile (ceneri), in funzione della tipologia del combustore (griglia< polverino < letto fluido) da incompleta combustione (fuliggine) prevalentemente fini: 0,1-10 µm da specie condensabili (sali da SO 2 ed NO x, organici da NMVOC) CO e VOC incompleta combustione NH 3 fughe da trattamenti rimozione NO x Metalli dal combustibile (solidi, V e Ni da liquidi) associati a polveri secondo volatilità (arricchimento fini) Hg e Se in fase vapore (carbone, solidi non convenzionali) CO 2 dal carbonio nel combustibile

22 Origine delle emissioni 22 Agendo sul processo di combustione e di trattamento dei fumi sono in teoria eliminabili: ossidi di azoto particolato da incompleta combustione (fuliggine) CO e VOC NH 3 I seguenti composti: ossidi di zolfo particolato da ceneri nel combustibile metalli CO 2 sono invece eliminabili solamente per rimozione dal combustibile o dai prodotti di combustione. Ciò comporta la necessità di adeguato smaltimento o stoccaggio dei composti rimossi

23 Controllo particolato solido Rimosso per depolverazione a secco: elettrofiltri (più diffusi), filtri a tessuto (limitati a letti fluidi e deso x a secco) ad umido (poco applicati): Venturi, letti flottanti, desolforazione 23

24 Controllo particolato solido 24 Elettrofiltro Depolverazione a secco Filtro a tessuto Gas trattato Maniche filtranti Gas da trattare Tramoggia Scarico polveri

25 Controllo particolato solido Depolveratore ad umido Venturi 25

26 Controllo particolato solido 26 Depolverazione - sintesi prestazioni Efficienza (%) Caratteristiche operative Apparato < 1 µ 2 µ 5 µ 10 µ Parametro Valori tipici T ( C) Elettrofiltro > 96,5 >98,3 >99,95 >99,95 Consumo energetico (% energia prodotta) Residuo 0,1-1,8% Solido secco Diffusione commerciale 90% T ( C) (tessuto maniche) Filtro a tessuto >99,6 >99,6 >99,95 >99,95 Consumo energetico (% energia prodotta) 0,2-3% Residuo Solido secco Diffusione commerciale 10% Venturi 98,5 99,5 99,9 >99,9 Consumo energetico (% energia prodotta) sino al 3% Residuo Fango

27 Controllo ossidi di zolfo Interventi primari basso S combustibile (desolforazione, mix combustibili) cattura in camera di combustione (letti fluidi) Depurazione fumi desolforazione per assorbimento con processi: non rigenerativi o rigenerativi a secco, semisecco o umido 27

28 Controllo ossidi di zolfo Desolforazione non rigenerativa a secco in camera di combustione (letti fluidi) reagente: calcare (CaCO 3 ) o dolomite (CaCO 3 MgCO 3 ) T ottimale: C 28

29 Controllo ossidi di zolfo Desolforazione fumi non rigenerativa ad umido processo calce/calcare é il più diffuso ( 80% delle installazioni) SO 2 + H 2 O + CaCO 3 CaSO 3 + CO 2 + H 2 O possibilità recupero gesso per ossidazione solfito con aria CaSO 3 + 1/2O 2 + 2H 2 O CaSO 4 2H 2 O 29

30 Controllo ossidi di zolfo 30 Desolforazione fumi non rigenerativa a semisecco é il processo più diffuso dopo umido/calcare reagente: Ca(OH) 2 Ca(OH) 2 + SO 2 CaSO 3 + H 2 O CaSO 3 +1/ H 2 0 CaSO 4 2H2O

31 Controllo ossidi di zolfo 31 Desolforazione fumi non rigenerativa a secco reagente: Ca(OH) 2, bicarbonato di sodio limiti su rimozione (50% max)

32 Controllo ossidi di zolfo 32 Desolforazione - sintesi prestazioni/1 Sistema Efficienza (%) Parametro Caratteristiche operative Valori tipici Note Umido calce/calcare 92-98% T esercizio ( C) Consumo energetico (% energia prodotta) Residuo % Gesso (recuperabile) - necessità riscaldamento gas trattati - scarichi liquidi - consumo acqua Diffusione commerciale 80% totale desolforatori (72% a calcare, 16% a calce, 12% altri reagenti) Semisecco 85-92% T esercizio ( C) Consumo energetico (% energia prodotta) Residuo (gas grezzo) (gas trattato) 0,5-1% Miscela secca sali, additivo non reagito e ceneri volanti - eccessi reagente - efficienza dipendente da depolveratore finale - possibilità rimozione mercurio e altri gas acidi (HCl, HF) - manipolazione sospensione acquosa calce

33 Controllo ossidi di zolfo 33 Desolforazione - sintesi prestazioni/2 Sistema Efficienza (%) Parametro Caratteristiche operative Valori tipici Note Secco 50-80% Diffusione commerciale T esercizio ( C) Reagente Consumo energetico (% energia prodotta) Più diffuso dopo umido calcare Calce, bicarbonato sodico 0,2% - facilità gestione ed installazione - adatto per retrofit - assenza liquidi - possibilità rimozione mercurio e altri gas acidi (HCl, HF) - eccessi reagente > semisecco Residuo Miscela secca sali, additivo non reagito e ceneri volanti Secco in camera di combustione 30-50% (max 80% con ricircolo) T esercizio ( C) Reagente Consumo energetico (% energia prodotta) Residuo Calce, calcare, dolomite 0,01-0,2% Miscela sali, additivo non reagito e ceneri - efficienza dipendente da molti fattori (Ca/S, tipo sorbente, umidità, punto di iniezione, parzializzazione carico termico) - problemi di sporcamento, incrostazioni, stabilità fiamma datto per retrofit - possibili incrementi C incombusto in ceneri

34 Controllo ossidi di azoto Interventi primari: modifiche della camera di combustione e/o della configurazione del bruciatore per evitare la concomitanza alte T e alto O 2 34

35 Controllo ossidi di azoto 35 Ricircolo gas in camera combustione 2000 Temperatura adiabatica di fiamma, C % O2 (fumi tal quali) 6% O2 (fumi tal quali) Carbone Illinois n.o 6 Taria = Tgas ric = 180 C Frazione di gas ricircolati, %

36 Controllo ossidi di azoto 36 "Air staging" in camera di combustione

37 Controllo ossidi di azoto "Fuel staging" (reburning) in camera di combustione 37

38 Controllo ossidi di azoto 38 Bruciatori low NO x con air staging

39 Controllo ossidi di azoto 39 Bruciatori low NO x " con ricircolo gas

40 Controllo ossidi di azoto Bruciatori low NO x con "fuel staging" 40

41 Controllo ossidi di azoto Depurazione a valle della combustione: riduzione selettiva con (SCR) o senza (SNCR) catalizzatore reagenti: ammoniaca o urea 41 Ammoniaca Urea

42 Controllo ossidi di azoto Selective Catalityc Reduction (SCR) 42 catalizzatori a base ossidi metallici (V/W/Mo) su TiO 2 configurazioni a nido d ape o piastre Nido d ape Piastre

43 Controllo ossidi di azoto 43 Collocamento del reattore SCR Configurazione high dust: il catalizzatore è posto a valle della caldaia e opera in presenza di polvere. Configurazione low dust: è installato un depolveratore ad alta temperatura a monte del catalizzatore. Configurazione tail end: il catalizzatore è posto a valle di filtrazione e desolforazione; i fumi sono riscaldati per il funzionamento del catalizzatore.

44 Controllo ossidi di azoto 44 Selective NON Catalityc Reduction (SNCR) dosaggio ad alta T ( C con NH 3, C con urea) richiede progettazione e gestione accurate: miscelazione gas/reagenti atomizzazione e distribuzione reagenti T e tempo di contatto (0,2 0,5 sec)

45 Controllo ossidi di azoto Sistema Air staging in camera combustione 45 Sintesi prestazioni interventi primari Efficienza (%) Non applicabile a tutti i combustibili Caratteristiche applicative Generali Limitazioni Efficienza comb. Note - problemi operativi in caso di funzionamento alternato bruciatori - problemi costruttivi alimentazione aria secondaria in caso di installazione su impianti esistenti (retrofit) Reburning in camera combustione Applicabilità a tutti i combustibili - compatibilità con altri interventi primari - combustione in zone secondarie e terziarie produce NO x - reburning con gas naturale riduce anche SO 2, polveri e CO 2 Ricircolo gas in camera di combustione Applicabilità a tutti i combustibili Instabilità fiamma - problemi costruttivi in caso di retrofit - ottimale se combinata con air staging - incremento consumo energetico per ventilatore di ricircolo Bruciatori low NO x Air staging Ricircolo gas max. 20 Applicabilità a tutti i combustibili Applicabilità a tutti i combustibili Instabilità fiamma Efficienza comb. Instabilità fiamma Fuel staging Applicabilità a tutti i Instabilità fiamma combustibili Efficienza comb. - possibilità applicazione combinata con altri interventi in camera di combustione

46 Controllo ossidi di azoto Sistema Efficienza (%) Sintesi prestazioni interventi depurativi Parametro Caratteristiche operative Valori tipici 46 Note T esercizio ( C) Reagente (high dust) (low dust) (turbogas) (motori diesel) Ammoniaca, urea - fughe di NH 3 crescenti con rapporto di dosaggio NH 3 /NO x - incremento durata operativa catalizzatore con pulizia periodica - formazione N 2 O (verificata solo a scala laboratorio) SCR 80-95% Rapporto NH 3 /NO x 0,8-1 Fughe NH < 5 mg m -3 3 Consumo energetico (% energia prodotta) 0,5% Durata catalizzatore T esercizio ( C) Carbone: 6-10 anni Liquidi: 8-12 anni Gas: > 10 anni SNCR 30-50% Tempo di contatto Reagente 0,2-0,5 s Ammoniaca, urea Rapporto NH 3 /NO x 1,5-2,5 Fughe NH < 10 mg m non applicabile a turbogas per assenza condizioni ottimali di T e tempo di contatto - problemi operativi da potenziale formazione di solfati ammonici (deposito sali ed incrostazioni unità a valle, qualità residui solidi e liquidi).

47 Controllo CO, VOC e Metalli 47 CO ed idrocarburi (VOC, NMVOC) contestuale ad interventi per ottimizzare la combustione Metalli demandato a depolverazione ad alta efficienza per polveri fini contestuale rimozione per effetti di condensazione in sistemi di desolforazione ad umido interventi specifici per volatili (Hg, Se): additivazione ossidanti (NaClO) in desolforazione ad umido additivazione adsorbenti solidi (carbone attivo) in desolforazione a secco tecniche specifiche (poco diffuse) letti fissi di carbone/coke o adsorbenti trattati con zolfo filtri adsorbenti a perdere

48 Controllo CO 2 48 Emissioni di CO2, g/kwhel Rendimento elettrico, % Sostituzione combustibile e aumento di rendimento producono effetti positivi MA NON RISOLUTIVI PER IL PROBLEMA SERRA CATTURA, PASSAGGIO A FONTI NON FOSSILI BAT carbone BAT gas naturale carbone gas nat.

49 Best Available Technologies (BAT) 49 Differenziate per tipologia combustibile (solidi, liquidi, gas) tipologia combustione solidi: griglia, polverino, letti fluidi gas: caldaie convenzionali, turbogas potenzialità impianto bassa MW th media MW th alta > 300 MW th

50 Tenore di O2 di riferimento Rapporto di diluizione tra il gas con la concentrazione di ossigeno di riferimento e il gas con la concentrazione di ossigeno effettiva 3,5 50 m3 a y% O2 per m3 a x% O2 3 2,5 2 1,5 1 0,5 y=3% y=6% y=11% y=15% x% O2

51 Esempio: fumi termoutilizzatore 51 1 m 3 al 6% di O2 corrisponde a 1,5 m 3 all'11% di O2 150 mg/m n3 al 6% corrispondono a 100 mg/m 3 n all'11% di O2 3,5 m3 a y% O2 per m3 a x% O2 3 2,5 2 1,5 1 0,5 y=3% y=6% y=11% y=15% x% O2

52 Esempio: caldaia vs. turbogas 52 1 m 3 al 3% di O2 corrisponde a 3 m 3 al 15% di O2 150 mg/m n3 al 3% corrispondono a 50 mg/m 3 n all'11% di O2 3,5 m3 a y% O2 per m3 a x% O2 3 2,5 2 1,5 1 0,5 y=3% y=6% y=11% y=15% x% O2

53 BAT - Particolato 53 Solo per solidi e liquidi (gas tal quali sempre << 5 mg/m 3 ) Elettrofiltri (ESP) o filtri a tessuto (FF: sempre << 5 mg/m 3 ) Effetto su metalli analogo a polveri totali Concentrazioni (mg m -3, 6% O 2 per solidi, 3% O 2 per liquidi) P (MW th ) BAT Carbone, lignite Biomasse, torba Liquidi FF o ESP FF o ESP abbinati a FGD (tutti) FF o ESP (letti fluidi carbone) > Polverino 5-20 Letti fluidi non appl non appl. ESP o FF abbinati a FGD ESP o FF

54 BAT - SO 2 Solo per solidi e liquidi BAT primaria: desolforazione combustibile BAT secondaria: FGD a umido (>300 MW th ) secco o semisecco ( 300 MW th ) P (MW th ) (Griglia e polverino) (L.fluidi) (Tutti) > 300 Concentrazioni (mg m -3, 6% O 2 per solidi, 3% O 2 per liquidi) CARBONE, LIGNITE BIOMASSE, TORBA LIQUIDI (Polverino, l. fluidi bollenti) (L. fluidi in pressione e circolanti (Tutti) (Polverino) (Letti fluidi) (Polverino) (L. fluidi bollenti e circolanti) BAT Desolforazione/mix combustibili e/o FGD umido, secco o semisecco (funzione taglia) Desolforazione acqua di mare Additivazione calcare in combustione per letti fluidi in pressione e circolanti.

55 BAT - Ossidi di azoto 55 Mix di interventi primari (camera di combustione, bruciatori low NO x, ricircolo gas, ricombustione) + interventi secondari (SCR/SNCR) Dipendenza combustibile, impianto combustione, taglia P (MW th ) > 300 Riepilogo per SOLIDI e LIQUIDI CONCENTRAZIONI (mg m -3, 6% O 2 per solidi, 3% O 2 per liquidi) CARBONE, LIGNITE BIOMASSE, TORBA LIQUIDI (Griglia) Primari e/o SNCR (Polverino carbone) Primari e SNCR o SCR (Polverino lignite) (L. fluidi) Solo primari (Polverino carbone) Primari e SCR (Polverino lignite) Solo primari (L. fluidi) Primari e SNCR Primari e SNCR o SCR (Polverino carbone) Primari e SCR (Polverino lignite) (L. fluidi) BAT Solo primari Primari e SNCR o SCR

56 BAT - Ossidi di azoto 56 Riepilogo per GAS NATURALE CONCENTRAZIONI TIPOLOGIA IMPIANTO (mg m -3, 3% O 2 ) BAT Caldaie Bruciatori low NO x o SCR o SNCR Turbogas nuovi Bruciatori DLN o SCR retrofit Iniezione acqua/vapore o SCR Turbogas in ciclo combinato Senza comb. supplementare nuovi Bruciatori DLN o SCR Con comb. supplementare retrofit nuovi retrofit Bruciatori DLN o iniezione acqua/vapore o SCR Bruciatori DLN (turbogas) + bruciatori low NO x (comb. supplementare) o SCR o SNCR Bruciatori DLN o iniezione acqua/vapore + bruciatori low NO x (comb. supplementare) o SCR o SNCR

57 Emissioni ottenibili in impianti nuovi a combustibile fossile 57 Inquinante BAT Concentrazione Potenza termica Impianto [mg/nm3] [MWt] Polveri Precipitatori elettrostatici o filtri a maniche 5-20 caldaia a carbone o a olio caldaia a carbone o a olio >300 Uso combustibili a basso tenore di zolfo e/o caldaia a carbone sistemi a secco o a semisecco caldaia a olio SO2 Uso combustibili a basso tenore di zolfo e/o sistemi a secco o a semisecco o a umido caldaia a carbone o a olio HCl 1-10 caldaia a carbone Sistemi a umido o a semisecco HF 1-5 caldaia a olio Uso combustibili a basso tenore di zolfo e/o caldaia a carbone sistemi a umido o a semisecco caldaia a olio >300 >50 Misure primarie e SCR o SNCR caldaia a carbone caldaia a olio NOx Misure primarie e SCR caldaia a carbone caldaia a olio Misure primarie e SCR caldaia a carbone caldaia a olio 300 Combustione Dry Low-NOx o SNCR o SCR caldaia a gas Combustione Dry Low-NOx o SCR turbina a gas Completa combustione (adeguata caldaia a carbone o a olio CO progettazione della caldaia o dei bruciatori, turbina a gas >50 controllo e ottimizzazione della combustione) caldaia a gas NH3 Ottimizzazione sistemi SNCR e SCR 5 caldaia a carbone o a olio I valori riportati si riferiscono alla media giornaliera, funzionamento a regime, fumi secchi e tenore di ossigeno rispettivamente 3%, 6% e 15% vol per caldaie a olio, a carbone e per turbine a gas.

58 Emissioni ottenibili in nuovi termoutilizzatori di RSU 58 Inquinante BAT Concentrazione [mg/nm3] Polveri Filtri a maniche 1-5 SO Controllo rifiuti e sistemi a umido (o secco o HCl 1-8 semisecco) HF <1 NOx Controllo rifiuti e della combustione e SCR Controllo rifiuti e combustione e SNCR CO 5-30 Tecniche per migliorare la combustione Sostanze organiche COT 1-10 NH3 Controllo e ottimizzazione sistemi SNCR e SCR <10 Hg Adsorbimento con carbone attivo Tl + Cd Totale altri metalli Efficiente rimozione delle poleri Diossine e furani Controllo combustione e uso di sdsorbimento con carbone attivo ng/nm3 Monitoraggio monitoraggio in continuo, media 24 ore campionamenti periodici I valori riportati si riferiscono ai fumi secchi con un tenore di ossigeno dell 11%.

59 Emissioni specifiche alla produzione elettrica con le BAT 59 mg / kwh g / kwh per CO 2 Polveri SO NOx CO CO 2 [g/kwh] Emissioni specifiche Carbone Ciclo a vapore subcritico (η= 40%) Carbone Ciclo a vapore ipercritico (η= 45%)

60 Emissioni specifiche alla produzione elettrica con le BAT 60 mg / kwh g / kwh per CO 2 Polveri SO NOx CO CO 2 [g/kwh] Emissioni specifiche Ciclo a vapore a Biomassa Taglia piccola (10 MWel,η=20%) Ciclo a vapore a Biomassa Taglia grandissima (100 MWel,η=30%)

61 Emissioni specifiche alla produzione elettrica con le BAT 61 mg / kwh g / kwh per CO 2 Polveri SO NOx CO CO 2 [g/kwh] Emissioni specifiche Turbina a gas (η= 38%) Ciclo combinato (η= 56%)

62 Emissioni specifiche alla produzione elettrica con le BAT 62 mg / kwh g / kwh per CO 2 Polveri SO NOx CO CO 2 [g/kwh] Emissioni specifiche Lignite Ciclo a vapore supercritico (η= 42%) Termoutilizzatore di rifiuti (η= 25%)

63 Emissioni specifiche alla produzione elettrica con le BAT 63 Concentrazione Concentrazione Emissione Emissione rendimento Emissione Emissione Combustibile Tipo impianto Inquinante MIN con BAT MAX con BAT MIN MAX MAX MAX [mg/nm3] [mg/nm3] [mg/mjt] [mg/mjt] [MJel/MJt] [mg/kwh] [mg/kwh] polveri SO piccola taglia NOx (10MWel) CO Biomassa CO 2 g polveri grandissima SO taglia NOx (100MWel) CO CO 2 g polveri SO subcritico NOx (<100 MWel) CO Carbone CO 2 g polveri SO supercritico NOx (>100 MWel) CO CO 2 g

64 Emissioni specifiche alla produzione elettrica con le BAT 64 Concentrazione Concentrazione Emissione Emissione rendimento Emissione Emissione Combustibile Tipo impianto Inquinante MIN con BAT MAX con BAT MIN MAX MAX MAX [mg/nm3] [mg/nm3] [mg/mjt] [mg/mjt] [MJel/MJt] [mg/kwh] [mg/kwh] Gas naturale Rifiuti (residuo raccolta differenziata) Lignite polveri SO TG NOx CO CO 2 g polveri SO CC NOx CO CO 2 g polveri SO NOx CO CO 2 g polveri SO supercritico NOx CO CO 2 g

65 Conclusioni 65 Sia il ciclo a vapore sia il ciclo combinato sono tecnologie mature, con prestazioni ormai vicine al limite asintotico concesso dai materiali disponibili Negli ultimi 20 anni, emissioni dal comparto elettrico in forte diminuzione Le numerose tecnologie oggi disponibili per il controllo delle emissioni consentiranno ulteriori, significative diminuzioni Unica emissione che tuttora resta estremamente problematica é quella della CO 2

66 Ringraziamenti 66 ARPA Piacenza per l'invito a tenere questa presentazione prof. Stefano Cernuschi e ing. Silvia Napoletano per il contributo alla preparazione della presentazione Tutti voi per l'attenzione!

67 Ciclo a vapore cogenerativo 67 Impianto con turbina a contropressione Impianto con turbina a condensazione e spillamento

68 Controllo ossidi di azoto SCR: collocazione 68 più frequente rischio disattivazione vita media catalizzatore, maggior volume > durata cat, minor volume necessità depolverazione ad alta T

69 Controllo ossidi di azoto SCR: collocazione 69 alta protezione catalizzatore, volume ridotto consumo energetico riscaldamento gas Problematiche fughe NH 3, ossidazione SO 2 deposito solfati (sporcamento cat.), qualità spurghi desolforazione e qualità ceneri (high e low dust)

70 Controllo ossidi di azoto 70 Selective NON Catalityc Reduction (SNCR) dosaggio ad alta T ( C con NH 3, C con urea) richiede progettazione e gestione accurate: miscelazione gas/reagenti atomizzazione e distribuzione reagenti T e tempo di contatto ( sec)

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