Incenerimento di rifiuti Recupero di energia e materia. SAIE 2008 Risparmio energetico e sostenibilità ambientale nelle aree industriali

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1 Incenerimento di rifiuti Recupero di energia e materia SAIE 2008 Risparmio energetico e sostenibilità ambientale nelle aree industriali Bologna,

2 CONTENUTI DELLA PRESENTAZIONE Il gruppo HERA I termovalorizzatori HERA Recupero di energia Recupero di materia Telecontrollo impianti 2

3 IL GRUPPO HERA Mission Hera vuole essere la migliore multiutility italiana per i suoi clienti, i lavoratori e gli azionisti, attraverso l'ulteriore sviluppo di un originale modello di impresa capace di innovazione e di forte radicamento territoriale, nel rispetto dell'ambiente. Il gruppo ENERGIA AMBIENTE ACQUE 3

4 IL GRUPPO HERA DIVISIONE AMBIENTE Il patrimonio impiantistico per il trattamento dei rifiuti consegnato ad Hera all atto della sua costituzione rappresenta il sistema integrato più rilevante oggi presente in Italia: per numero di impianti (ben 72), per articolazione (le loro caratteristiche sono tali da soddisfare la domanda di trattamento di urbani e speciali espressa dal territorio), per quantità trattate (nel 2008 saranno trattate oltre 5,5 Mtons, delle quali 1,6 di urbani); TRASBORDI SEPARAZIONE COMPOSTAGGIO DISCARICHE NP W TE SELEZIONE CHIFIBI TRATT. FANGHI TERMO TRATT. DISCARICHE RS STOCCAGGI INERTIZZAZIONE 4

5 I TERMOVALORIZZATORI HERA 5

6 I TERMOVALORIZZATORI HERA 6

7 I TERMOVALORIZZATORI HERA SHEMA A BLOCCHI Vapore surriscaldato Turbogeneratore Bicarbonato Energia elettrica Sorbalit Urea Acqua alimento Alimento caldaia Condensatore Fumi depurati Rifiuti Soluzione Ammoniacale Forno a griglia Generatore di vapore Reattore Filtro a maniche Reattore Filtro a maniche SCR Camino Scorie Ceneri volanti e PCR PSR 7

8 I TERMOVALORIZZATORI HERA - PROCESSO Forno Generatore di vapore Reattore1 Filtro a maniche1 Reattore2 Filtro a maniche2 Urea RIFIUTI Ceneri volanti Scorie di combustione Calce e Carboni Attivi Bicarbonato e Carboni Attivi Fumi depurati Residui depurazione fumi (PSR) Soluzione ammoniacale Reattore catalitico SCR energia elettrica Turbina Condensazione Caldaia Camino energia termica Al TLR Utenze Dal TLR Ventilatore 8

9 I TERMOVALORIZZATORI HERA SEZIONE TIPO 9

10 RECUPERO DI ENERGIA FORNO DI COMBUSTIONE Sistemi di combustione previsti dalle BAT Forno a griglia / Forno rotante / Forno a letto fluido / Pirolisi / Gassificazione Scelta Hera Forno a griglia Motivazioni Il forno a griglia è una tecnica molto referenziata, consolidata ed affidabile (la quasi totalità degli impianti costruiti negli ultimi anni ed in via di costruzione è con forni a griglia). Le altre tipologie di forni sono poco o rararmente usate. Il forno a griglia è praticamente l unica tecnica che permette di smaltire il rifiuto proveniente dalla raccolta cittadina con continuità e semplicità gestionale assicurando un funzionamento costante nel tempo e conseguentemente una migliore gestione del sistema depurazione fumi. 10

11 RECUPERO DI ENERGIA CALDAIA A RECUPERO Sistemi di recupero energetico previsti dalle BAT Generatore di vapore (caldaie in varie configurazioni) Scelta Hera Generatore di vapore del tipo a sviluppo orizzontale con più canali verticali radianti seguiti da un canale orizzontale convettivo contenente i banchi di scambio termico (EV/SH/ECO). Motivazioni Migliore pulizia dei banchi, facilità di manutenzione. 11

12 RECUPERO DI ENERGIA PRODUZIONE COMBINATA E.E./E.T. Sistemi di produzione energia elettrica/termica previsti dalle BAT Turbina a contropressione / Turbina a condesazione / Turbina a condensazione con spillamento / Turbina a condensazione a doppio stadio Scelta Hera Turbina a condensazione e spillamento per TLR Motivazioni Il sistema scelto permette di produrre energia elettrica da immettere nella rete di trasmissione nazionale e energia termica da immettere in una rete di TLR. Turbin a energia elettrica Condensazione Caldaia Produzione di energia elettrica energia elettrica = 0.6 Kwh/Kg rifiuto rendimento elettrico = 25 % Produzione combinata di energia elettrica e termica rendimento totale = % energia termica Al TLR Dal TLR Utenze 12

13 RECUPERO DI ENERGIA PERFORMANCE energia elettrica Turbina Condensazione Caldaia energia termica Al TLR Utenze Dal TLR Caratteristiche vapore in ingresso turbina = 400 C 40 bar Caratteristiche vapore in ingresso turbina = 440 C 55 bar Produzione di sola energia elettrica energia elettrica = 0,73 kw e h/kg rifiuto rendimento elettrico = 23 % Produzione combinata di energia elettrica e termica energia elettrica = 0,41 kw e h/kg rifiuto energia termica = 1,47 kw t h/kg rifiuto rendimento totale = 58 % Produzione di sola energia elettrica energia elettrica = 0,82 kw e h/kg rifiuto rendimento elettrico = 25 % Produzione combinata di energia elettrica e termica energia elettrica = 0,47 kw e h/kg rifiuto energia termica = 1,47 kw t h/kg rifiuto rendimento totale = 60 % 13

14 RECUPERO DI ENERGIA PERFORMANCE WTE BOLOGNA 14

15 RECUPERO DI ENERGIA PERFORMANCE WTE FERRARA Il potenziamento del WTE di Ferrara Canal Bianco, permette di potere ampliare la rete di teleriscaldamento esistente riducendo il ricorso a combustibili fossili rete TLR Via Diana

16 RECUPERO DI ENERGIA PERFORMANCE WTE FERRARA Il potenziamento del WTE determina una ridistribuzione delle fonti di calore alla rete di TLR con aumento % della porzione di calore da WTE (dal 6% al 40%) e drastica riduzione del ricorso alle caldaie a metano (a 43% a 12%). Anno Prima del potenziamento WTE 5% 4% 0% 42% 43% 6% 0% Geotermia Centrale-SEF Termovalorizzatore rifiuti Centrali Canal Bianco Centrale H Sant'Anna Centrale-PRV Centrale EST (ex Sant'Anna) Anno Dopo potenziamento WTE 12% 2% 5% 0% 41% 40% 16 0% Geotermia Centrale-SEF Termovalorizzatore rifiuti Centrali Canal Bianco Centrale H Sant'Anna Centrale-PRV Centrale EST (ex Sant'Anna)

17 RECUPERO DI ENERGIA PERFORMANCE WTE FERRARA La ridistribuzione delle fonti di calore della rete TLR comporta una riduzione dei consumi di metano nonostante l incremento della quantità di calore ceduto alla rete. ANNO PRODUZIONE DI ENERGIA TERMICA PER FONTE PRODUZIONE Geotermia Termovalorizzatore Centrali Canal Centrale H TOTALE Centrale-PRV rifiuti Bianco Sant'Anna ENERGIA MWh ,136 11,469 80,704 10,291 7, , ,652 79,695 22,810 4,464 8, ,549 ANNO PRODUZIONE CONSUMO METANO TOTALE Centrali Canal Centrale EST Centrale-PRV ENERGIA Bianco (ex Sant'Anna) Totale MWh Sm3 Sm3 Sm3 Sm ,041 9,897, ,428 10,809, ,549 2,797,364 1,094,913-3,892,278 L utilizzo di calore proveniente da sistemi cogenerativi (WTE e centrale SEF) nel medio periodo (2025) permetterà di aumentare di oltre il 50% il calore distribuito mediante la rete di teleriscaldamento, riducendo il consumo di combustibile fossile (metano) del 35%. A questo va aggiunto il combustibile fossile (metano e/o gasolio) non utilizzato nelle caldaie domestiche conseguente all aumento di energia distribuita in rete. 17

18 RECUPERO DI ENERGIA PERFORMANCE WTE RIMINI Il progetto di riassetto e potenziamento dell impianto di Coriano (RN) prevede la riduzione da 3 a 2 linee di termovalorizzazione con aumento di capacità da a t/anno. La configurazione impiantistica rende disponibile la produzione combinata di energia elettrica e termica. LINEA kg/h di vapore spillabile dalla turbina 20 MWt di potenza termica sfruttabile per il teleriscaldamento LINEA kg/h di vapore spillabile dalla turbina 5 MWt di potenza termica sfruttabile per il teleriscaldamento m 3 di ambienti riscaldabili appartamenti equivalenti m 3 di ambienti riscaldabili appartamenti equivalenti 18

19 RECUPERO DI ENERGIA OPPURTUNITA A LIVELLO NAZIONALE La produzione globale di rifiuti in Italia è di 130 Milioni di tonn/anno 19

20 RECUPERO DI ENERGIA OPPURTUNITA A LIVELLO NAZIONALE La produzione globale di soli rifiuti urbani in Italia è di circa 30 Milioni di tonn/anno. 20

21 Ipotizzando di arrivare ad una quota di Raccolta Differenziata del 50% e di termovalorizzare il rimanente 50% (cioè azzerare la quota di RSU in discarica) e di termovalorizzare il 20% dei Rifiuti Speciali presenti sul territorio Italiano, si potrebbero avere, in linea teorica, le seguenti produzioni energetiche e risparmi di consumo di combustibili fossili: Rifiuto prodotto ASSETTO NON COGENERATIVO Rifiuto termovalorizzabile p.c.i. Energia elettrica generabile Combustibile fossile (metano) risparmiato Milioni di tonn/anno Milioni di tonn/anno kcal/kg GWh/anno Miliardi di Smc/anno RU ,55 RS ,24 TOTALE ,79 ASSETTO COGENERATIVO RU RS RECUPERO DI ENERGIA OPPURTUNITA A LIVELLO NAZIONALE TOTALE Rifiuto prodotto Milioni di tonn/anno Rifiuto termovalorizza bile Milioni di tonn/anno p.c.i. kcal/kg Energia elettrica generabile GWh/anno Energia termica generabile GWh/anno Combustibile fossile (metano) risparmiato Miliardi di Smc/anno 4,17 6,96 11,13 21

22 RECUPERO DI MATERIA BILANCIO DI MASSA SCHEMA INGRESSI-USCITE NUOVA LINEA DI TERMOVALORIZZAZIONE Base di calcolo : 1 t Bilancio annuo su base di trattamento: t/anno Acqua evaporata 0,007 t Vapore acqueo 656 t/anno 0,033 Inerti recuperati Acqua spegnimento scorie Emissioni gassose 0,218 0, ,460 Metalli ferrosi Rifiuti RSU 0,025 Scorie di combustione UNITA' 0,246 UNITA' RECUPERO SCORIE DI Scorie in discarica TERMOVALORIZZAZIONE COMBUSTIONE Aria comburente Ceneri volanti caldaia 0,062 9, ,020 Emissioni liquide Urea 0,016 Polveri/ceneri 1 Filtro maniche 0, Carboni Attivi 0, PSR Recuperati 0,001 Polveri reazione 2 Filtro a maniche 0, , IMPIANTO Bicarbonato RIGENERAZIONE Frazione insolubile in discarica Acqua di imbibizione scorie PSR (SOLVAY) 0,015 0, , Ammoniaca Rifiuti prodotti non recuperabili 0,

23 RECUPERO DI MATERIA BILANCIO DI MASSA Urea 40% 750 t/a Sorbalit 450 t/a Bicarbonato t/a Rifuti t/a Impianto di Termoutilizzazione rifiuti - Forlì Fumi t/a Energia MWh/a Autoconsumo MWh/a Ceduta in rete MWh/a Scorie t/a Ceneri Volanti t/a P.S.R t/a DISCARICA RECUPERO Trattate t/a Residui t/a Ferrosi t/a RECUPERO DISCARICA RECUPERO 23

24 RECUPERO DI MATERIA RECUPERO SCORIE COMBUSTIONE Processo fisico-meccanico basato sulla separazione mediante vagliatura e deferrizzazione; Rottami ferrosi Inerte a recupero 24

25 RECUPERO DI MATERIA RECUPERO SCORIE COMBUSTIONE Processo sperimentale chimico fisico meccanico finalizzato all ottenimento di CIC (Conglomerato Idraulico Catalizzato) da utilizzare quale sottofondo stradale in alternativa a materie prime utilizzando solo materiali poveri quali: Scorie pretrattate provenienti da incenerimento di RSU Inerti provenienti dal trattamento di demolizioni e scavi Scorie della metallurgia del ferro prodotte in grande quantità nelle acciaierie (loppe d altoforno) 25

26 RECUPERO DI MATERIA RECUPERO PSR Fumi depurati CPC SNCR Caldaia a recupero Elettrofiltro Reattore Filtro a maniche Fumi Urea Camino Ceneri volanti Residui depurazione fumi (PSR) 26

27 RECUPERO DI MATERIA RECUPERO PSR PROCESSO SOLVAL 27

28 CONTROLLO DI PROCESSO Prima Fase di depurazione Seconda Fase di depurazione Fase Finale Camino Reattore 1 Reattore 2 Filtro a Maniche 1 Filtro a Maniche 2 SCR Sistema Catalitico di riduzione NOx SMP 1 Analizzatore FTIR NOx,NH3, SO2, HCl, HF Analizzatore O2 SMP 2 Analizzatore FTIR NOx,NH3, SO2, HCl, HF Analizzatore O2 SME Analizzatore FTIR NOx,NH3, SO2, HCl, HF, CO, CO2 Analizzatore O2 Analizzatore SOV Analizzatore Polveri Analizzatore Mercurio; Campionatore Diossine e Furani 28

29 SISTEMA MONITORAGGIO CONTINUO EMISSIONI - SMCE Composti campionabili in continuo: Diossine e Furani, Idrocarburi Policiclici Aromatici, Poli Cloro Bifenili, Metalli Pesanti camino Polverometro RD Polveri Campionatore microinquinanti Ionizzatore FID COT Forno termostatato 180 C Spettrofotometro FTIR Analizzatore di O 2 HCl HF SO 2 NO, NO 2, NO x, NH 3 H 2 O CO, CO 2 O 2 Pompa di aspirazione Analizzatore di Hg UV Hg 29

30 SISTEMA TELECONTROLLO WTE ARCHITETTURA SISTEMA 30

31 SISTEMA TELECONTROLLO WTE - SIMDET DATI EMISSIONI DA IMPIANTI DATI METEO (Fonte ARPA) Rimini Ravenna Etc. RETE HERA IN FIBRA OTTICA CLIENTS SEDE HERA ACCESSO AI DATI DA INTRANET HERA Sistema SCADA e SIMDET MONITORS CLIENTS 31

32 GRAZIE PER L ATTENZIONE! 32