Centro studi MatER Materia & Energia da Rifiuti Impianto di termovalorizzazione di Padova Relazione della presentazione e della visita tecnica Padova 20 aprile 2016
Il termovalorizzatore di Padova In occasione del Comitato di Coordinamento del Centro Studi MatER, svoltosi il 20 aprile 2016, è stata effettuata la visita dell impianto di termovalorizzazione gestito da Hestambiente S.r.l., preceduta da una presentazione della società e dell impianto stesso. La presentazione è stata tenuta da ing. Cristiano Piccinin, responsabile dell impianto, che ha poi guidato i presenti durante la visita. La società Hestambiente S.r.l. Hestambiente S.r.l. è una società del Gruppo Hera, partecipata per il 70% da Herambiente S.p.A. e per il 30% da AcegasApsAmga S.p.A. Si occupa di trasporto anche per conto terzi, trattamento, smaltimento, stoccaggio provvisorio, recupero, riciclaggio e riutilizzo di rifiuti e sottoprodotti in genere di qualunque origine e specie ed attività ad essi connessi; progettazione, costruzione, compravendita, trasformazione, locazione, permuta ed esercizio di impianti di ogni tipo di trattamento, smaltimento, stoccaggio, recupero, riciclaggio di rifiuti e sottoprodotti in genere; attività di ingegneria ambientale, di global service e di intermediazione e commercializzazione rifiuti su impianti nazionali ed esteri 1. Oltre all impianto di Padova, la società è proprietaria e gestisce anche il termovalorizzatore di Trieste; entrambi gli impianti hanno ricevuto la qualifica R1. Quote Hestambiente S.r.l. 30% 70% Herambiente S.p.A. AcegasApsAmga S.p.A. 1 http://www.gruppohera.it/gruppo/chi_siamo/schema_societario/ Centro studi MatER 2 di 8
Storia ed evoluzione L impianto di termovalorizzazione dei rifiuti della città di Padova è entrato in funzione nel 1962, inizialmente costituito da una sola linea. Alla fine degli anni sessanta è iniziata la costruzione della seconda linea, entrata in funzione nel 1972, senza produzione di energia elettrica. Nel 1999, a seguito di completa ricostruzione, la linea 2 è stata collaudata ed è entrata in servizio nella sua veste definitiva. La costruzione della terza linea è iniziata nel 2007 e si è conclusa nel 2009. A seguito dei collaudi, l allacciamento alla rete elettrica è avvenuto il 10 giugno 2010. Le linee di trattamento fumi Le linee 1 e 2 hanno subito nel corso degli anni una serie di modifiche necessarie per l adeguamento a normative sulle emissioni sempre più stringenti. Il sistema di trattamento fumi della linea 1 nasce come semplice torre di lavaggio. Nel 1987, a seguito di un importante intervento di ricostruzione, vengono aggiunti un reattore a secco con iniezione di calce (sostituito con bicarbonato di sodio nel 1991) per l abbattimento dei composti acidi e un elettrofiltro. Nel 1995 viene aggiunta una torre di lavaggio per l abbattimento del mercurio. In seguito l elettrofiltro viene sostituito con un più efficiente filtro a maniche ed implementato il processo Neutrec, di Solvay, con l impiego di bicarbonato di sodio per la depurazione dei gas acidi. Con il rilascio dell Autorizzazione Integrata Ambientale nel 2010, per adeguare il grado di abbattimento delle emissioni di NOx della prima linea con quello delle altre due, per le quali era previsto un sistema tipo SCR tail-end, nel 2011, l elettrofiltro viene sostituito con un filtro a maniche catalitico Gore che combina in un unico stadio la cattura delle polveri e la riduzione catalitica degli NOx. Dal 2010 al 2011, il sistema di trattamento fumi della linea 1 è soggetto a interventi migliorativi: 1. il sistema SNCR con dosaggio e iniezione di urea in caldaia viene mantenuto solo per casi di emergenza; 2. lo scrubber viene convertito in una torre dotata di letti fissi di carbone attivo, per l adsorbimento dei microinquinanti organici. Centro studi MatER 3 di 8
Più recentemente, per affinare ulteriormente i livelli emissivi di NOx e diossine, è stata modificata la torre a carboni attivi (ex-scrubber), convertendola in SCR tail-end, su progetto Hestambiente S.r.l. con supporto Shell. Quest ultimo stadio è stato messo in servizio sul finire del 2015 ed è ancora oggetto di collaudo funzionale. Anche il sistema di trattamento fumi della linea 2 ha subito importanti modifiche tra il 2007 e il 2010. Inizialmente composto da un elettrofiltro, uno scrubber a secco e un filtro a maniche in serie, a seguito di tali interventi, la configurazione attuale è costituita dai seguenti componenti in serie: 1. primo filtro a maniche; 2. reattore a venturi con iniezione di carbone attivo; 3. secondo filtro a maniche; 4. reattore SCR. L impianto, il funzionamento e le caratteristiche tecniche Il termovalorizzatore di Padova è autorizzato per un carico termico complessivo di 79.8 MW e ha una capacità di smaltimento rifiuti di 600 t/d con PCI medio pari a 2750 kcal/kg (circa 11.5 MJ/kg). Si sviluppa su tre linee di combustione, sezioni di recupero energetico (produzione di sola energia elettrica) e depurazione fumi indipendenti e tra loro differenti che condividono unicamente la fossa di accumulo e il camino. La potenza elettrica nominale complessiva è attualmente pari a 18.33 MW. Ricezione e stoccaggio dei rifiuti Il termovalorizzatore è autorizzato a ricevere e trattare rifiuti urbani, rifiuti speciali non pericolosi da attività produttive e commerciali senza distinzione territoriale, rifiuti sanitari pericolosi a rischio infettivo e farmaci; la maggior quantità di rifiuti urbani proviene dai Bacini 1, 2 e 4 della città di Padova. I rifiuti urbani e speciali in ingresso all impianto passano attraverso un portale radiometrico per verificare l eventuale presenza di sorgenti radioattive e una pesa per la valutazione del peso lordo. Vengono poi scaricati direttamente nella fossa di capacità pari a 23'000 m 3 e i mezzi di trasporto vengono pesati una seconda volta per la tara. I rifiuti sanitari pericolosi e i farmaci in opportuni contenitori sigillati vengono depositati direttamente su nastri trasportatori dedicati che li inviano direttamente in camera di combustione. La combustione in griglia Nelle linee 1 e 2, la griglia è di tipo a gradini mobile raffreddata ad aria con capacità termica nominale di 18.1 MW (150 t/giorno di rifiuti trattati con potere calorifico di riferimento di 2'500 kcal/kg, circa 10.5 MJ/kg). Il forno è semi-adiabatico, a valle del quale i gas vengono convogliati in una vera e propria camera di combustione dove sono presenti bruciatori di sostegno a gas metano per il mantenimento della temperatura in caso di alimentazione con rifiuti a basso potere calorifico. Successivamente, i fumi attraversano la caldaia a recupero a sviluppo verticale dove viene prodotto vapore alla temperatura di 380 C e 42 bar con portata potenziale pari a 18 t/h. Nella linea 3, la griglia è di tipo mobile orizzontale a raffreddamento misto ad aria e acqua con capacità termica nominale di 43.6 MW (300 t/giorno di rifiuti trattati con Centro studi MatER 4 di 8
potere calorifico di riferimento di 3'000 kcal/kg, circa 12.5 MJ/kg). La caldaia è di tipo radiante ed è posta al di sopra della griglia, per cui il sistema forno-caldaia è di tipo integrato. La zona di post-combustione dove avviene il controllo della temperatura è collocata all interno della caldaia stessa. La potenzialità di generazione del vapore è pari a 51 t/h a 415 C e 44,5 bar (ultimo revamping febbraio 2016). La generazione di energia elettrica Il vapore prodotto alimenta tre turbine, una per linea, che mettono in funzione alternatori sincroni trifase per la produzione di energia elettrica. L'energia prodotta, depurata degli autoconsumi, viene immessa in rete nazionale a 20kV (MT) ed a 135 kv (AT). Le turbine installate sulle linee 1 e 2 hanno potenza nominale pari a 3.28 MW, mentre quella sulla linea 3 ha una potenza di 11.77 MW, per un totale di 18.33 MW. Il vapore di scarico delle turbine viene condensato in scambiatori a fascio tubiero che utilizzano l'acqua del vicino canale Piovego quale fluido refrigerante. L'acqua condensata viene riutilizzata rientrando nel degasatore. Il trattamento fumi La sezione di trattamento fumi della linea 1 differisce significativamente da quelle delle altre due linee, come evidente dallo schema a blocchi sottostante. Centro studi MatER 5 di 8
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Abbattimento degli ossidi di azoto Il sistema di denitrificazione SNCR è analogo per le tre linee e consiste nell'iniezione di urea o ammoniaca nella camera di post-combustione. Questo sistema viene messo in servizio in casi di emergenza, in fase di avviamento dell'impianto, a seguito di una fermata, o quando il sistema SCR descritto in seguito risulta fuori servizio. Sulle linee 2 e 3, l abbattimento degli ossidi di azoto è realizzato mediante un sistema SCR a secco con iniezione di ammoniaca. La riduzione degli NOx sulla linea 1 avviene in corrispondenza del secondo filtro a maniche. Tale filtro sviluppato da GORE e testato per la prima volta sull impianto di Padova è costituito da un tessuto impregnato di catalizzatore e svolge un azione del tutto analoga ai tradizionali sistemi SCR. A monte del filtro, i fumi vengono riscaldati con uno scambiatore a vapore per poter raggiungere la temperatura ottimale per la riduzione catalitica e viene iniettata ammoniaca in soluzione acquosa. Abbattimento dei gas acidi Tutte e tre le linee provvedono all abbattimento dei gas acidi mediante doppio stadio a secco. Il primo stadio consiste in un reattore in linea in uscita dalla caldaia dove i fumi entrano in contatto con la calce idrata, iniettata insieme a carbone attivo e, per le linee 1 e 2, a sorbalite. Il secondo stadio è un reattore Venturi di assorbimento dove i gas reagiscono con bicarbonato di sodio, precedentemente immesso insieme a carbone attivo. Rimozione delle polveri Anche per questo inquinante, le tre linee presentano la medesima configurazione con due filtri a maniche, il primo posto tra i due reattori a secco e il secondo a valle del reattore a Venturi. Le maniche sono costituite da un feltro di supporto su cui viene depositata una membrana microporosa; entrambe le parti sono realizzate in PTFE (GORETEX ) che consentono un ottima resistenza chimica e meccanica, ottimizzando l'efficienza di filtrazione e riducendo al minimo il passaggio di particolato. La pulizia delle maniche viene effettuata alimentando ciclicamente con aria compressa gli ugelli sistemati sull'asse di ogni manica. Il getto di aria compressa induce altra aria all'interno della manica provocandone una repentina espansione con conseguente distacco e caduta della polvere in tramoggia. Le polveri captate e cadute nelle tramogge sono scaricate nel trasportatore a catena posto sotto le tramogge del filtro a maniche; dette polveri, contenenti ancora calce non reagita (PCR - Prodotti Calcici Residui), in parte vengono ricircolate al reattore in linea e in parte vengono scaricate ad un sistema di trasporto, che provvede a convogliarle, insieme alle ceneri volanti, al sistema di stoccaggio dedicato. Il ricircolo delle polveri ha lo scopo di migliorare l'efficienza di abbattimento del sistema ed eventualmente contenere i consumi di reagente. I due filtri sono del tutto analoghi, ad eccezione del tessuto più pesante utilizzato nel secondo per conferire luna maggior resistenza meccanica ed efficienza. Come già descritto precedentemente, il tessuto del secondo filtro della linea 1 è impregnato di catalizzatore che provvede alla riduzione degli NOx. Centro studi MatER 7 di 8
Rimozione dei microinquinanti organici e dei metalli pesanti Per tutte le tre linee, l abbattimento dei composti organici e dei metalli pesanti presenti nei fumi avviene nei due reattori a secco che provvedono anche alla rimozione dei gas acidi mediante l iniezione di carbone attivo. Sulla linea 1, in coda al sistema di depurazione, è presente una torre a carbone attivo, dove i gas vengono filtrati su letti fissi. Per le linee 2 e 3, l ulteriore cattura di questi inquinanti avviene in corrispondenza dell SCR, dove i fumi passano attraverso un letto catalitico. Dati di sintesi Stoccaggio rifiuti Carico termico totale autorizzato 79.8 MW PCI di riferimento 11.5 MJ/kg Capacità fossa 23 000 m 3 Combustione in griglia N linee 3 Produzione di vapore totale 87 t/h Pressione del vapore 42 bar (L1 e L2), 44,5 bar (L3) Temperatura del vapore 380 C (L1 e L2), 415 C (L3) Centro studi MatER 8 di 8