TRATTAMENTO DELLE EMISSIONI ATMOSFERICHE DA IMPIANTI DI TERMOVALORIZZAZIONE. Stefano CERNUSCHI DIIAR Sezione Ambientale

Transcript

1 TRATTAMENTO DELLE EMISSIONI ATMOSFERICHE DA IMPIANTI DI TERMOVALORIZZAZIONE Stefano CERNUSCHI DIIAR Sezione Ambientale

2 CARATTERISTICHE EMISSIONI Stefano Cernuschi 2/25 Inquinanti convenzionali (mg m -3 g m -3 ) HCl, HF Materiale particolato componenti rifiuto SO 2 NO x componenti rifiuto, reazioni secondarie CO, VOC incompletezza combustione Inquinanti tossici in traccia (ng m -3 µg m -3 ) inorganici (metalli) componenti rifiuto + arricchimento combustione (T, volatilità) emissioni veicolate da particolato fine ed ultrafine (As, Cd, Ni, Pb, Tl, Zn) emissioni in fase vapore (Hg, Se) organici (aromatici, IPA, alogenati, PCDD/Fs) sintesi/distruzione durante combustione formazione durante raffreddamento gas (sintesi de-novo )

3 CARATTERISTICHE EMISSIONI Stefano Cernuschi 3/25 C (mg m -3 n, gas secco all'11% O 2 ) ,1 0, ,5 PM HCl 1 limiti emissione HF SO2 NOx Hg 0,5 0,5 0,05 0,05 0,05 Cd + Tl Altri metalli PCDD/Fs (ng/m3) 10 0,5 0,1

4 PRINCIPI DEL CONTROLLO Forze Forze motrici MTD (Migliori tecnologie disponibili) IPPC - Integrated pollution prevention and control Minimizzazione rischi per la salute da esposizione a tossici Criteri Criteri tecnologici di realizzazione interventi preventivi CO, VOC, organici clorurati in traccia, NO x ottimizzazione combustione inibizione sintesi de-novo in zone fredde trattamenti di depurazione tutto il resto conversione NO x rimozione tossici in traccia (metalli, PCDD/F) conversione organici e non trasferimento configurazione integrata linee (trattamento + rec. energetico) Stefano Cernuschi 4/25

5 INTERVENTI PREVENTIVI Stefano Cernuschi 5/25 Ottimizzazione combustione progettazione + controllo del processo T, ossigeno, tempo di permanenza gas, turbolenza miscelazione aria/combustibile (rapporti primaria/secondaria, criteri progettazione griglia/forno) configurazione innovative (aria arricchita, staging aria primaria) Controllo Controllo riformazione PCDD/F progettazione e gestione caldaia (cicli pulizia) per minimizzare deposito ceneri evitare interventi rimozione particolato e gas acidi a livelli di T superiori a 180 C C inibizione attività catalitica ceneri volanti con additivi (urea, ammoniaca, ammine,... controllo simultaneo NO ) x ricircolo gas combusti

6 Stefano Cernuschi 6/25 RIMOZIONE GAS ACIDI/INQ. TRACCIA -1 Sistemi a secco e semisecco reattivi alcalini (calce, bicarbonato di sodio) additivati con sorbenti (carbone attivo) per rimozione tossici in traccia calce: Ca(OH) 2 + HCl (HF, SO 2 ) CaCl 2 (CaF 2, CaSO 3 ) + H 2 O bicarbonato: NaHCO 3 + HCl (HF, SO 2 ) NaCl (NaF,, NaSO 3 ) + H 2 O + CO 2 filtri a tessuto per rimozione polveri e residui neutralizzazione meccanismi di separazione molto efficienti per particolato fine metalli volatili materiali microporosi (GoreTex ) filtrazione di superficie rimozioni elevatissime modalità esercizio (contatto gas/pannello polveri) tempi di reazione + controllo simultaneo volatili previa additivazione reagenti dosaggi in linea a monte depolveratore

7 RIMOZIONE GAS ACIDI/INQ. TRACCIA -2 Stefano Cernuschi 7/25 HCl Bicarbonato di sodio vs calce

8 Stefano Cernuschi 8/25 RIMOZIONE GAS ACIDI/INQ. TRACCIA -3 Sistemi a semisecco calce in sospensione acquosa minor consumo (assorbimento) evaporazione acqua prodotti secchi, raffreddamento gas (recupero energetico penalizzato) Sistema semisecco Reattore con sistema rotante di atomizzazione Reattore fluidizzato

9 Stefano Cernuschi 9/25 RIMOZIONE GAS ACIDI/INQ. TRACCIA -4 Sistemi a secco calce/bicarbonato in polvere maggior consumo (no fase acquosa) prodotti secchi, possibilità ottimizzare recupero energetico Reagenti in polvere Dry (neutralizzazione, reagent adsorbimento) Gas Flue da trattare gas Sistema a secco Filtro Fabric a tessuto filter

10 Stefano Cernuschi 10/25 RIMOZIONE GAS ACIDI/INQ. TRACCIA -5 Sistemi a secco con bicarbonato (SOLVAY Bicar ) bicarbonato di sodio (NaHCO 3 ) per incrementare rimozione HCl ed SO 2 con dosaggi ridotti (minori produzioni residui) possibilità recupero sali sodici (trattamento in doppio stadio) ELETTROFILTRO REATTORE NH 3 FILTRO A MANICHE ESTRAZIONE CONDENSATO CENERI SCORIE VOLANTI SCR ATORE OLO MI BICARBONATO CARBONE ATTIVO VENTILATORE PRINCIPALE RESIDUI CENERI DA ASSORBIMENTO FILTRO A MANICHE

11 Stefano Cernuschi 11/25 RIMOZIONE GAS ACIDI/INQ. TRACCIA -6 Sistemi ad umido assorbimento a due stadi (acqua + NaOH) in colonne a piatti/riempimento massime efficienze rimozione per HCl ed SO 2 residui liquidi + pennacchi freddi/umidi (visibilità, postriscaldamento)

12 Stefano Cernuschi 12/25 RIMOZIONE GAS ACIDI/INQ. TRACCIA -7 Sistemi ad umido Effetto memoria PCDD/F adsorbimento CA (additivazione diretta, fase separata finissaggio), riempimenti compositi con CA Lavaggio ad umido in torre a piatti Additivazione AC + filtro a tessuto

13 RIMOZIONE PARTICOLATO FINE/ULTRAFINE Prestazioni depolveratori Filtri a tessuto vs elettrofiltri Penetrazione (1-efficienza), % 1,2,3,5: ESP 4: FF 95 ESP Stefano Cernuschi 13/25 FF > 10 µ 5 µ 2 µ < 1 µ Efficienze minime minime tra tra 0,1 0,1 µ ed ed 1 µ ESP ESP = 85,8% 85,8% --98,6% 98,6% FF FF = 99,54% Yi et al., 2006

14 Stefano Cernuschi 14/25 RIMOZIONE PARTICOLATO FINE/ULTRAFINE Filtri a tessuto 99 99,2 Efficienza (%) 99,4 99,6 PU, NP PF 99,8 100 (µm) Yi et al., in stampa E tot = 99,94 % E min (0,1-1 µm) = 99,4-99,6 %

15 Stefano Cernuschi 15/25 RIMOZIONE OSSIDI DI AZOTO - 1 Controllo NO x riduzione selettiva con (SCR) o senza catalizzatore (SNCR) reagenti: ammoniaca o urea Ammoniaca Urea

16 Stefano Cernuschi 16/25 RIMOZIONE OSSIDI DI AZOTO - 2 efficienze più contenute, complessità inferiore attento posizionamento ugelli iniezione in zone a T ottimale (livelli multipli) fughe NH 3 per elevate conversioni NO x (emissioni residue, qualità residui solidi) produzione N 2 O (da verificare) : <10-30 mg m -3, urea > NH 3 riduzione PCDD/F (inibizione sintesi denovo Sistema non catalitico (SNCR)

17 Stefano Cernuschi 17/25 RIMOZIONE OSSIDI DI AZOTO - 3 Sistema catalitico (SCR) efficienze più elevate, maggiori complessità (posizione tail end ) manutenzione supporti catalitici possibilità di operare a livelli ridotti di T ( C) disattivazione catalizzatore per precipitazione sali ammonici (rigenerazione) possibilità di conversione simultanea organici in traccia (PCCD/F) V 2 O 5 /WO 3 su TiO 2 Piastre Nido d ape

18 Stefano Cernuschi 18/25 RIMOZIONE OSSIDI DI AZOTO - 4 Filtro a tessuto Reattore a secco Filtro a tessuto SCR finale (180 C) Camino SCR a bassa T Dosaggio CA + NaHCO 3 Cat. convenzionali: necessità promotori incremento attività riduttiva NO x a T limitate controllo attività ossidativa: minimizzare SO 2 SO 3 (formazione sali) incremento W sino al 5-10% (costi) alternativi (studi pilota): Sb max. 2% Cat. non convenzionali: Fe/Mn su silice Punto di rugiada (NH 4 ) 2 SO 4

19 Stefano Cernuschi 19/25 RIMOZIONE OSSIDI DI AZOTO Prestazioni sistemi DeNO x rilevate su impianti italiani % SNCR SCR

20 RIMOZIONE OSSIDI DI AZOTO - 6 Sistemi controllo NO x - rilasci totali PCDD/F Rilascio globale PCDD/F (µg I-TEQ t -1 ) ,5 36,9 Secco (calce + CA)/FF/SCR (Nuovo) 66,1 45,4 SNCR/secco (calce + CA)/FF (Ristrutturazione) Stefano Cernuschi 20/25 PCDD/F rifiuto ingresso (10-50 µg I-TEQ TEQt - 1 ) 10,4 5,6 Impianto A Impianto B Impianto C FF/SCR (DeNOx+CatOx) (Vecchio)

21 Stefano Cernuschi 21/25 CONCLUSIONI Emissioni atmosferiche da termodistruzione rifiuti significative riduzioni nel contributo della sorgente alla qualità dell aria con tecnologie di controllo attualmente disponibili (MTD) approccio integrato nella configurazione delle linee di depurazione depolverazione con filtri a tessuto sistemi a secco per il controllo dei gas acidi/tossici in traccia sistemi ad umido potenziati per il controllo dell effetto memoria di PCDD/F diffusione di sistemi catalitici per la conversione simultanea ad alta efficienza di NO x /organici in traccia (PCCD/F)

22 PCDD/F CONCLUSIONI 100 Livelli emissivi attesi con MTD commerciali Livelli emissivi (% limite) 0 CO TOC PM HCl SO2 NOx (SNCR) NOX (SCR) Hg Cd+Tl Altri metalli Stefano Cernuschi 22/25

23 CONCLUSIONI Stefano Cernuschi 23/ Medie annue impianti provincia Milano 80 % CO NOx SOx Polveri HCl COT

24 CONCLUSIONI Stefano Cernuschi 24/ Medie annue impianti provincia Milano 80 % Hg Cd Pb Diossine IPA

25 SOTTO A CHI TOCCA... Rilascio globale tossici in traccia (approccio IPPC) NH 3 formazione particolato fine secondario N 2 O cambiamento climatico Polveri ultrafini ( nano ) effetti salute Stefano Cernuschi 25/25