Ing. Claudio Mazzari Direttore Tecnoborgo Spa

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1 Esperienze innovative in Italia sugli aspetti depurativi: un focus sui fanghi. La combustione dei fanghi di depurazione di acque reflue urbane nell impianto di Termovalorizzazione di Piacenza Ing. Claudio Mazzari Direttore Tecnoborgo Spa

2 ELEMENTI TECNICI IMPIANTO Capacità di incenerimento Tecnologia Potenza elettrica lorda t/a Griglia Martin Due linee di incenerimento 11,73 MW Potenzialità di trattamento (autorizzata) Disponibilità garantita annua impianto Produzione annuale di energia elettrica venduta Resa energetica netta 7,5 t/h di rifiuti per ogni linea con PCI medio di Kcal/kg h caldaie, h turbina e trattamento fanghi ca kwh ca. 610 kwh per tonnellata di rifiuti

3 AMBITO DI PIACENZA: ANNO 2014 POPOLAZIONE PROVINCIALE ABITANTI RIFIUTI PRODOTTI R.S.U. R.S.A.U. R.S.O. Fanghi t PIANO REGIONALE RACCOLTA DIFFERENZIATA Obiettivo 70% TERMOVALORIZZAZIONE t DISCARICA PER NON PERICOLOSI Ceneri inertizz.: t

4 SITO DELL IMPIANTO

5 L IMPIANTO: SCHEMA DI FUNZIONAMENTO

6 L IMPIANTO: SCHEMA DI FUNZIONAMENTO

7 TRATTAMENTO FANGHI Serbatoio tampone FANGHI UMIDI Centrifughe Essicatore Tramoggia intermedia VAPORI LEGGERI Elevatore a tazze CALCE Messa in contenitori VAPORE CONDENSATI

8 FANGHI UMIDI Portata : 1010 kg/h 23/27% SS T : 25/30 C ESSICCATORE VAPORI Portata : 622 kg/h T : 100 C VAPORE Portata : 700 kg/h P : 8/11,2 bar T : 180/260 C CONDENSATI Portata : 750 kg/h P : 1,5 bar T : 170 C FANGHI ESSICCATI Portata : 388 kg/h >65% SS T : 95/100 C

9 AUTORIZZAZIONE ALL ESERCIZIO L impianto può smaltire fino a t/anno di rifiuti solidi urbani e speciali assimilabili, al netto della raccolta differenziata, provenienti dall ambito della provincia di Piacenza, rifiuti sanitari, fanghi provenienti dall impianto di depurazione delle acque reflue di Piacenza Il limite di t/anno include: Max t/anno di rifiuti sanitari Max t/anno, in sostanza secca, di fanghi Obbligo di analisi settimanale dei fanghi per la verifica dello smaltimento in agricoltura con priorità (non obbligatoria) a questa forma di smaltimento (di fatto, non si è mai ricorsi, attraverso Tecnoborgo, a questa forma di smaltimento anche per la nuova normativa più restrittiva che nel frattempo è subentrata)

10 Forno

11 Interno Griglia

12 Essiccatore fanghi

13 INTERNO ESSICCATORE

14 Analisi a camino

15 PROBLEMATICHE GESTIONALI Il trasferimento dei fanghi disidratati dalle centrifughe all essiccatore avveniva mediante pompa monovite con i seguenti inconvenienti: Irregolarità nel carico dell essiccatore con conseguente irregolarità di essiccazione e frequenti intasamenti La pompa si usurava rapidamente e costringeva a frequenti arresti del trattamento Un guasto all essiccatore costringeva a lunghe fermate di tutto l impianto RISULTATO: Non si riusciva a mantenere neppure la portata prevista di progetto e una parte del fango doveva ancora essere smaltita in agricoltura

16 MODIFICHE EFFETTUATE ALL IMPIANTO FANGHI NEL 2005 Installazione di un serbatoio di distribuzione del fango disidratato avente volume di 10 mc (il serbatoio di alimentazione della pompa monovite previsto in origine era inferiore ad 1 mc e non forniva garanzie di sufficiente capacità di accumulo) Installazione di due pompe a pistone a comando idraulico con portata regolabile da 0,4 a 4 mc/h e pressione di pompaggio max di 90 bar Installazione di un sistema di iniezione dei fanghi disidratati direttamente nelle tramogge di alimentazione dei forni Installazione di un sistema di by-pass in modo da poter utilizzare sempre una pompa anche come riserva in caso di guasto dell altra e in modo da poter garantire la massima ridondanza La ridondanza è garantita da: Una centrifuga sempre di scorta Una pompa di alimentazione dell essiccatore regolata ad una portata massima pari alla capacità dell essiccatore (1.050 kg/h) Una pompa di alimentazione del fango disidratato alle tramogge regolata ad una portata massima pari a quella di tutto il fango da trattare (1.500 kg/h) Interscambiabilità delle due pompe Sistema di iniezione del fango disidratato in fossa mediante cannoncino By-pass del fango disidratato e di quello essiccato verso un cassone scarrabile per lo smaltimento in agricoltura in caso di arresto totale del termovalorizzatore L investimento è stato pari a circa E

17 Centrifughe

18 Serbatoio e pompe a pistone

19 Pompe a pistone

20 Essiccatore

21 Sistema by-pass

22 Distribuzione fanghi disidratati in tramoggia

23 SINOTTICO DELLA SEZIONE TRATTAMENTO FANGHI

24 FLUSSO DI MASSA DIGESTORE DEPURATORE Fino a mc/anno 3% MS kg/h 2,5 3% MS kg/h MS kg/h H2O SERBATOIO DI STOCCAGGIO CENTRIFUGHE Polielettrolita (5,5 kg/t MS: 1,3 2 kg/h) kg/h kg/h MS GTA 25% MS PCI: 375 Kcal/kg kg/h H2O Vapori verso forni 670 kg/h 100 C 832 Nmc/h SERBATOIO DI DISTRIBUZIONE Drenato verso depuratore kg/h 700 kgvap/h 2.776kJ/kg 10 bar ass 180 C POMPE kg/h kg/h Condensato al degasatore: 750 kg/h ESSICCATORE TRAMOGGE PCI:1.935 Kcal/kg 369 kg/h 65% MS 240 kg/h MS TRAMOGGE FORNI

25 Carico calorifico (Gcal/h) Diagramma di griglia PCI 3200 sovraccarico uniorario 5% PCI 2600 PCI PCI ,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 Portata rifiuti (t/h)

26 EFFETTO ESSICCAZIONE FANGHI A) (6,54 t/h x kcal/kg) + (0,96 t/h x 375 kcal/kg) = kcal PCIm = kcal/kg Qm = 7,5 t/h B) (6,54 t/h x kcal/kg) + (0,37 t/h x kcal/kg) = kcal PCIm = kcal/kg Qm = 6,91 t/h C) (7,13 t/h x kcal/kg) + (0,37 t/h x kcal/kg) = kcal PCIm = kcal/kg Qm = 7,5 t/h Effetto globale: Carico termico: + 10,9% Rifiuti in più: + 9%

27 CONFRONTO ENERGETICO PROD. ELETTRICA FANGHI SECCHI Portata: 0.37 t/h MS = 65% PCI: kcal/kg P: 585 kwe/t fango E: kwe CONSUMO E.E. E: - 83 kwhe CONSUMO VAPORE Q: 0,7 tv/h P: 50 kwe/tv E: - 35 kwhe BILANCIO E = = 98 kwhe PROD. ELETTRICA FANGHI UMIDI Portata: 0,96 t/h MS: 25% PCI: 375 kcal/kg P: 113 kwe/t fango E: kwhe CONSUMO E.E E: - 46 kwhe BILANCIO E = = 63 kwhe Delta E = 35 kwhe x h = kwhe/anno

28 ANALISI DEL CENTRO DI COSTO (I COSTI UNITARI SONO TUTTI RAPPORTATI ALLA T DI FANGO AL 65% DI MS) Ipotesi: h/a; mc/a al 2,7%; t/a al 100% secco; t/a al 65% secco; t/a disidratato al 24%; consumo specifico vapore 50 kwh/t da spillamento 200 kwh/t da alta pressione; rendimento produzione elettrica 23% CASO 1 DISIDRATAZIONE + ESSICCAZIONE CASO 2 SOLA DISIDRATAZIONE Per essiccazione Variazione sui costi variabili del caso 1 Energia elettrica E/a 11,97 E/t Energia elettrica - 5,34 E/t Consumo: 83 kw - 37 kw E/a Costo specifico: 0,056 E/kWh Polielettrolita E/a 7,63 E/t Consumo: 5,5 kg/tms Costo specifico: 2,1 E/kg Vapore spillato per essiccazione E/a 5,05 E/t Vapore spillato per essiccazione E/a - 5,05 E/t Consumo: 0,7 t/h Energia essiccazione fanghi in forno E/a + 14,2 E/t Valore specifico: 50 kwh/tvap Acqua da togliere: 670 kg/h Pari a: 35 kwh/h Calore latente: 550 kcal/kg (a 40 bar val.spec. 200 kwh/tvap) ( E/a) (20,2 E/t) Pari a: kcal/h Analisi chimiche E/a 3,03 E/t Manutenzione 6,06 E/t Totale costi per essiccazione 33,74 E/t Variazione totale 3,81 E/t Totale costi per essiccazione (se vapore preso a 40 bar) (48,89 E/t) Totale costi per essiccazione 37,55 E/t Per incenerimento Smaltimento ceneri e PSR E/a 3,92 E/t Produzione specifica: 35 kg/t Produzione: 77 t/a Costo smaltimento: 168 E/t Smaltimento scorie E/a 13,3 E/t Produzione specifica: 190 kg/t Produzione: 418 t/a costo smaltimento: 105 E/kg Trattamento fumi Bicarbonato + calce/magnesio: 23 kg/t E/a 3,82 E/t Soluzione ammoniacale: 6,5 kg/t Carbone attivo: 0,1 kg/t Totale costi per incenerimento 21,04E/t Totale costi per incenerimento 21,04 E/t Totale costi variabili 54,78 E/t Totale costi variabili 58,59 E/t

29 CARICHI PARZIALI

30 CONCLUSIONI Incremento della quantità di fanghi smaltibili da mc/anno a mc/anno ( mc/a sull essiccatore ed il rimanente direttamente in tramoggia) Garanzia del trattamento per 365 giorni/anno Capacità di assorbire le punte di carico senza sovraccaricare l essiccatore Possibilità di by-passare l essiccatore in caso di guasto o in caso di carichi parziali dell impianto: in questo secondo caso il rendimento energetico dell impianto si mantiene sui valori di 530 kwh/t (ai carichi parziali) contro i 430 kwh/t con essiccazione dei fanghi