1. Sintetica descrizione del sistema Calabria Sud in proiezione TV

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1 PROGETTO AGIRE Relatore: Ing. Alessandro Giardiello Argomento: Descrizione dell impianto e problematiche di start up 1. Sintetica descrizione del sistema Calabria Sud in proiezione TV Il sistema di smaltimento Calabria Sud nasce come concessione di costruzione e gestione, in autofinanziamento, secondo modalità europee, degli impianti che risultano il tassello finale del ciclo di raccolta dei rifiuti. Il sistema è creato con l obiettivo di realizzare un sistema autosufficiente, in cui il rifiuto urbano (non solo quello del cassonetto, ma anche quello derivante da raccolta differenziata), viene valorizzato: i. gli impianti di selezione producono CDR (combustibile derivato dai rifiuti), FOS (frazione organica stabilizzata) e ne risultano quindi degli scarti da avviare a smaltimento; ii. il termovalorizzatore utilizza il CDR come combustibile per produrre energia elettrica, iii. le discariche di servizio ricevono gli scarti degli impianti; iv. gli impianti per la valorizzazione della raccolta differenziata separano le frazioni raccolte e permettano alla filiere di recupero il riutilizzo dei materiali raccolti. 2. Sintetica descrizione dell impianto con particolare riferimento alle scelte tecnologiche valorizzanti:

2 a. Letto fluido (rif. quadro programmatico cal 2): Il forno a letto fluido viene indicato per il trattamento di flussi omogenei di combustibili (quali carbone, lignite e biomasse) ovvero di rifiuto previamente trattato e ridotto a pezzatura idonea. Il costo di questi pretrattamenti ha rappresentato un freno all impiego di questa tecnologia ai rifiuti urbani. Oggi, tale criticità risulta in certa misura ridimensionata, grazie all effetto dello sviluppo delle raccolte differenziate (sviluppo che tende a far aumentare le caratteristiche di combustibilità del residuo indifferenziato), dell affinamento dei processi di pretrattamento e della definizione di standard di qualità per combustibili secondari, quali sono considerati quelli originati da rifiuti; in particolare la tecnologia a letto fluido ben si presta alla combustione del CDR, la cui configurazione può essere specializzata per tale tipo di sistema. A condizione di disporre di un materiale da avviare a combustione di qualità adeguata, la tecnologia a letto fluido si presenta quindi come un processo caratterizzato da una elevata capacità di controllo, altamente affidabile e con una potenzialità di semplificazione dei processi di trattamento dei fumi, con i conseguenti benefici economici. Le principali caratteristiche specifiche della combustione in letto fluido sono: - elevata efficienza di combustione determinata sia dal grado di turbolenza che, soprattutto, dagli elevati tempi di residenza (non inferiori ai 5-6 secondi); - basso contenuto di organico delle scorie; processi ben condotti determinano tenori di incombusti nelle scorie anche inferiori allo 0,2%-0,3% (nei forni a griglia tali tenori sono dell ordine del 2%-5%); - unità più compatte rispetto ai forni convenzionali come conseguenza dei maggiori carichi termici specifici applicabili; - buona flessibilità rispetto al carico, ottenibile tramite il controllo dell aria di combustione, anche in un ampio intervallo del carico specifico; l elasticità di funzionamento è anche da attribuirsi all inerzia termica, del letto di materiale inerte; - possibilità di operare in modo discontinuo a causa dei minori tempi di accensione e spegnimento; anche questa caratteristica è in buona parte collegata

3 alla presenza del letto di inerte; - ridotto numero di parti meccaniche in movimento e quindi, almeno in linea di principio, minori possibilità di interventi di manutenzione straordinaria dovuti a rotture e/o guasti; - possibilità di operare con bassi eccessi d aria, in quanto la temperatura è controllata anche mediante scambio termico (regime non adiabatico) e l intensità di miscelazione è molto elevata; questo comporta un minore volume di fumi, con effetti positivi sui rendimenti di recupero energetico e sulle dimensioni degli apparati di controllo delle emissioni; - possibilità di adottare interventi di controllo delle emissioni in fase di combustione, sia tramite l iniezione di additivi (tipicamente per la riduzione dei gas acidi) che per mezzo di opportune tecniche di conduzione della combustione stessa (riduzione degli ossidi di azoto); - maggiore efficienza del recupero del calore a causa dei minori eccessi di aria (quindi minori portate a camino che disperdono calore sensibile); - minori emissioni in termini di portate massiche (minore portata di fumi a camino); b. Linea trattamento fumi: i. Trattamento fumi completamente a secco: I principali vantaggi del processo di depurazione dei fumi prescelto, che opera completamente a secco, sono: 1. elevata efficienza di abbattimento degli ossi di azoto; 2. alta efficienza di depurazione degli inquinanti (ossidi di azoto, polveri, macroinquinanti acidi, metalli, microinquinanti organici); 3. assenza di effluenti liquidi e produzione di soli residui secchi che possono essere movimentati facilmente. ii. Denox catalitico: Il DeNOx SCR catalitico è installato a valle del filtro a maniche, con l obiettivo di ridurre le emissioni degli NOx a valori dell ordine di 70 mg/nm3, con valori in entrata tra 150 e 300 mg/nm3. Il processo di riduzione degli NOx si basa sull iniezione nei fumi, già precedentemente depurati nella sezione a secco, di ammoniaca in soluzione acquosa al 25%. Gli NOx e l ammoniaca si combinano sulla superficie del catalizzatore, di tipo rigenerabile, a base di ossidi metallici semiconduttori a base di titanio, vanadio e tungsteno (TiO2, V2O5 e WO3) o equivalente a base di ossidi di molibdeno, formando un sale di ammonio, che successivamente si decompone per formare azoto molecolare (N2) ed acqua, secondo le seguenti reazioni chimiche: O2 + 4 NO + 4 NH3 ( 4 N2 + 6 H2O 6 NO2 + 8 NH3 ( 7 N H2O Il sistema DeNox SCR può operare in un range di temperature comprese tra 160/180 e 260 C; le linee fumi sono progettate per poter funzionare sia che si adottino catalizzatori basati su tecnologia a freddo che a caldo (in questo caso la temperatura di ingresso dei fumi nel DeNOx catalitico verrà controllata in automatico ed in automatico verrà azionato un bruciatore a metano per un eventuale post riscaldamento dei fumi). Il sistema SCR è munito di by-pass generale con serrande di esclusione per preservare il catalizzatore da possibili avvelenamenti in caso di incidente o malfunzionamento al sistema di trattamento a secco installato a monte o per effettuare operazioni di manutenzione. Il sistema DeNOx SCR, essendo installato a valle dello stacco per il ricircolo fumi, ha una portata dei fumi

4 inferiore a quella della linea trattamento fumi che è invece comprensiva della portata di ricircolo. 3. Limiti di emissione garantiti dall impianto: i valori di abbattimento degli inquinanti che si ottengono nell impianto di Gioia Tauro risultano sensibilmente inferiori ai limiti di legge; si prendano ad esempio i segg. valori: Sostanza inquinante Unità di misura Limite giornaliero Limite media 30 min Valori di funzionamento POVERI Mg/Nm NOx mg/nm CO mg/nm HCl mg/nm Senza considerare alcuni parametri dei quali si rilevano valori prossimi allo zero (HF, SO 2, TOC) 4. Problematiche di avviamento: a. Fasi di avviamento: i. Inizio avviamento caldaia (varie fasi di prova soffiature, prove di pressione caldaia ecc.) e ciclo termico tutto rigorosamente a metano; in questa fase sono iniziati anche i test sul turbo alternatore; ii. Prove a carico con combustibile solido tradizionale (cippato di legno) in questa fase si sono messe a punto le apparecchiature della linea meccanica di caricamento ed ultima selezione; in più sono iniziati i test di combustione del letto fluido; si sono quindi avviate le apparecchiature della linea fumi, utilizzando un combustibile ad impatto ambientale minimale; iii. Prove a carico con CDR: in questa fase si sono testate le apparecchiature della linea di caricamento, la combustione con il combustibile di progetto e quindi si è dedicata particolare attenzione alle sezioni di trattamento fumi; b. Descrizione delle principali problematiche incorse: Durante le fasi descritte sopra, al di là della messa a punto delle varie apparecchiature e per alcune di queste il rodaggio è stato più difficoltoso rispetto ad altre (es. i carroponte di alimentazione del CDR), le principali problematiche impattanti con il processo e con le emissioni, sono risultate le seguenti: i. Caratteristiche del CDR: si è compresa appieno la necessità di alimentare un combustibile il più omogeneo possibile, per cui riveste fondamentale importanza la fase di preparazione negli impianti di selezione; in una primissima fase, durata circa un mese si sono tarate le apparecchiature della linea di alimentazione, soggette soprattutto ad intasamenti; tale aspetto

5 ovviamente incide anche e soprattutto sulla combustione, minimizzando i benefici effetti del letto fluido; difatti una delle attività qualificanti rispetto alla tecnologia a griglia è il controllo della qualità del materiale in ingresso, in modo da renderlo il più omogeneo possibile; ii. Messa a punto della combustione: è occorso sicuramente molto più tempo rispetto ai tradizionali forni a griglia per la messa a punto di una combustione ottimale; ciò si è riflettuto su una maggiore pendolazione di CO e COT, un carico di inquinanti fluttuante e conseguente necessità di spingere più a fondo i dosaggi dei reattivi (ammoniaca, dolomite, bicarbonato di sodio e carbine attivo); iii. Attivazione e mantenimento della corretta fase di fluidificazione: è stato necessario adattare la fluidificazione del letto, la sua rigenerazione continua e la necessità di alimentare i corretti quantitativi di dolomite, alle caratteristiche del CDR (in questo caso in relazione a presenza di inerti e di eventuali metalli residuali, che generano Sali bassofondenti); iv. Linea fumi: in realtà l avviamento delle sezioni del trattamento fumi, già testate meccanicamente con il cippato di legno, non hanno rivelato grandi inconvenienti, sostanzialmente problemi di processo non ne sono occorsi; i disagi più rilevanti (sotto l aspetto del trattamento fumi) sono derivati da una iniziale scarsa affidabilità dei mulini micronizzatori del bicarbonato di sodio;