Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica/ Ingegneria Energetica Anno Accademico 2014-2015 Formazione e Controllo di Inquinanti nella Combustione Impianti di trattamento effluenti De-SOx Techniques Prof. L.Tognotti Dipartimento di Ingegneria Civile e Industriale
Riduzione inquinamento da combustione Le alternative per la riduzione degli inquinanti alle emissioni possono classificarsi in tre categorie: 1. Trattamento del combustibile e delle materie prime a monte 2. trattamento fumi a valle (end of pipe) 3. intervento nel processo allo scopo di ridurre la formazione e/o promuovere la distruzione dell inquinante
Abbattimento delle emissioni di SOx Misure primarie Per ridurre questo tipo di emissioni è necessario soprattutto agire a monte e cioè selezionare o pretrattare un combustibile così che abbia una bassa percentuale di zolfo. Nel caso di letti fluidi si integrano nel letto dei reagenti quali CaO, Ca(OH)2 o CaCO3. Queste reazioni hanno bisogno di un elevato rapporto stechiometrico (rapporto combustibile / reagenti =1.5 / 7).
Abbattimento delle emissioni di SOx Misure secondarie
Abbattimento delle emissioni di SOx FGD a calcare (assorbimento ad umido) Come reagente si utilizza il calcare poiché è largamente disponibile in molti paesi e poiché è circa 3 volte meno costoso degli altri reagenti. I fumi dopo essere passati nell ESP e in uno scambiatore di calore entrano nell FGD nel quale gli ossidi di zolfo sono rimossi tramite contatto diretto con una sospensione acquosa nella quale è presente anche il calcare. Non si ha ricircolo di calcare, ma questo viene continuamente sostituito. Dominano il panorama della desolforazione e hanno raggiunto e superato quota 80%.
Processo a umido: fenomeni Assorbimento SO 2 + H 2 O H 2 SO 3(acq) H + + HSO 3 - Ossidazione H + + HSO 3- + ½ O 2 2 H + + SO 4 2- Dissoluzione calcare CaCO 3 + 2 H + + SO 4 2- CaSO 4 2H 2 O + CO 2(g) Condizioni operative: T IN = 70-90 C T OUT = 40-55 C
Parametri processo a umido Processo ad umido: influenza parametri Superficie di contatto portata fumi portata di ricircolo numero gocce dimensione gocce Maggiore superficie di contatto migliore assorbimento Cinetica di reazione tempo di contatto gas-liquido reazione assorbimento reazione ossidazione reattività calcare contenuto cloruri saturazione gesso ph elevato basso Favorisce abbattimento SO 2, rischio di precipitazione CaSO 3 Favorisce ossidazione solfiti e dissoluzione calcare
Processo ad umido: reagenti e configurazioni Reagente: Calcare (optimum tra efficienza di rimozione e costo reagente) Calce Configurazione: Prelavatore + Assorbitore Assorbitore 25-26/10/2011 8
Ha un numero variabile di livelli spruzzatori, che atomizzano e spruzzano una sospensione acqua/calcare Assorbitori Iniezione dei fumi, della sospensione e dell aria di ossidazione nel liquido attraverso dei tubi. Sistema senza pompe di ricircolo e banchi spruzzatori Utilizza un riempimento che aumenta il tempo di contatto liquido-gas Flusso fumi equicorrente con le gocce Torre spray Torre a riempimento Jet bubbling reactor Torre dual loop È diviso in due parti: quencher e assorbitore, ciascuno funziona con un proprio ph La tecnologia più usata è la torre spray 25-26/10/2011
Criticità I processi di desolforazione calcare/gesso operano in un ambiente aggressivo con problemi di: corrosione: temperatura, presenza SO 3 2- /SO 4 2-, ioni Cl - e F - abrasione ed erosione: particolato, ceneri e gessi Uso materiali speciali e rivestimenti protettivi: acciai speciali hastelloy viniliestere gommatura
Flow sheet
Flussi materiali desolforazione CTE La Spezia. SLURRY DI MARMTTOLA UTILIZZATO. Portata: 5.400 Kg/h ACQUA INDUSTRIALE. Portata: 100 m 3 /h IMPIANTO DI DESOLFORAZIONE GAS DESOLFORATO. Concentrazione di SO 2 : < 380 mg/nm 3 Temperatura: 43 C GAS GREZZO DA TRATTARE. Portata : 2.370.000 Nm 3 /h Conc. di SO 2 : 2.150 mg/nm 3 Carico di SO 2 : 5.095 Kg/h Temperatura : 80 C GESSO PRODOTTO. Portata: 10.000 Kg/h Purezza minima: 85% Umidità residua: < 10% Solfiti: < 0,25% Cloruri: < 100 ppm ACQUA DI SPURGO. Portata : 25 m 3 /h Solidi sospesi : < 1% ph 4,5 5,5
Centrale Enel Eugenio Montale La Spezia Impianto di desolforazione
Impianto Sperimentale marmettola Enel C.T.E. della Spezia: Ha lo scopo principale di ridurre la concentrazione dell SO2 nei fumi provenienti dalla combustione di carbone nella caldaia del 3 gruppo termoelettrico con l utilizzo di un nuovo reagente quale lo slurry di marmettola. Sono presenti 3 gruppi di produzione, due a ciclo combinato con alimentatore a gas da 335 MW l uno, il terzo convenzionale, con alimentazione a carbone (litantrace da vapore) con denox e DeSOx, da 660 MW.
Vantaggi economici e gestionali d impianto con l utilizzo dello slurry di marmettola. Impianto originale: area di scarico serbatoio di stoccaggio coclea di dosaggio calcare serbatoio di diluizione linee di trasporto soluzione calcare + acqua Impianto con marmettola: serbatoio slurry di marmettola linee di dosaggio marmettola Vantaggi: Gestionali d esercizio. Economici (risparmio energetico). Rese superiori. Riduzione dell area dove si svolge il processo. Eliminazione della polverosità in zona di scarico (lo slurry arriva gia umido)
Da BREF LCP
Prodotti della desolforazione I prodotti derivati da questo processo sono principalmente gesso, e contengono più del 90% di parti solide. Sono facilmente gestibili (anche se in ingenti quantità) e sono venduti principalmente all indutria del cemento per la preparazione di malte ed intonaci. Rimpiazzano appunto il gesso naturale. Se non utilizzati possono essere tranquillamente sistemati in discariche.