Funzionamento Termovalorizzatore Parma

Di seguito descriviamo, in ordine, le fasi del processo di trattamento dei rifiuti del termovalorizzatore di Parma, la produzione di energia e l'attività di trattamento dei fumi.

Pretrattamento dei rifiuti urbani

In testa al termovalorizzatore di Parma è posta una linea di pretrattamento dei rifiuti urbani residui alla raccolta differenziata (TM).

La preselezione dei rifiuti consente di suddividere il rifiuto urbano indifferenziato in ingresso in due flussi:

  • una frazione secca residua, che viene avviata a trattamento termico per il recupero energetico all'interno del termovalorizzatore
  • una frazione umida, che viene invece avviata a recupero presso impianti di biostabilizzazione esterni. Prima di essere avviata a recupero, la frazione umida viene sottoposta a un sistema di deferrizzazione automatica per il recupero del metallo ferroso ancora presente.
     

Il termovalorizzatore si compone di 2 linee di combustione con generatori di vapore a griglia per la produzione di vapore surriscaldato con una prima fase di trattamento dei fumi per l'abbattimento degli ossidi di azoto con sistema non catalitico (SNCR).

La combustione avviene sulle due griglie mobili, inclinate di 14° rispetto all’orizzontale, dotate di gradini fissi e mobili alternati il cui movimento assicura che tutto il materiale sia sottoposto al processo di combustione. L’aria di combustione viene distribuita al di sotto della griglia come aria primaria ed anche insufflata nel focolare al di sopra della griglia come aria secondaria.

Il processo di combustione è sorvegliato da un sistema automatico in grado di auto-regolarsi per mantenere i parametri di combustione a valori ottimali, raggiungendo quindi la massima efficienza.

Le scorie combuste cadono nell’estrattore scorie, dove un bagno d’acqua ne garantisce il completo spegnimento ed il raffreddamento e crea una barriera a tenuta impedendo la penetrazione d’aria in camera di combustione.

Le scorie prodotte dalla combustione dei rifiuti (pari a circa il 20% del quantitativo totale di rifiuti trattati) vengono recuperate, ad esempio nella produzione di cemento.

Recupero di energia termica e produzione di energia elettrica

Ciascuna linea di termovalorizzazione è dotata di generatore di vapore a recupero di calore.

Il generatore di vapore ha una struttura con parete a membrana (pannelli saldati con alette e tubi): nei tubi delle pareti membranate scorre acqua con funzioni sia di mezzo di raffreddamento, sia di recuperatore del calore sprigionato dalla combustione dei rifiuti. L'acqua che circola nei tubi infatti è in pressione e riscaldandosi col calore dei fumi evapora andando ad alimentare la turbina.

I canali sono detti radianti poiché lo scambio termico fra fumi di combustione e tubi membranati avviene essenzialmente per irraggiamento.

I fumi attraversano poi la sezione convettiva della caldaia, dove lo scambio termico ha luogo in prevalenza per via convettiva. Il generatore di vapore termina con un economizzatore che ha lo scopo di recuperare ulteriore energia dai fumi preriscaldando l’acqua di reintegro caldaia.

Il generatore di vapore è equipaggiato con un corpo cilindrico che svolge principalmente la funzione di separazione della condensa dal vapore per consentire una elevata purezza del vapore, dal quale si estraggono le ultime gocce d'acqua prima di riscaldarlo tramite surriscaldatori fino alla temperatura di 400 °C ed inviarlo alla turbina.

L'impianto è dotato di un sistema di comando e controllo automatizzato, che consente agli operatori in sala controllo una gestione ottimale di tutti i parametri di processo del ciclo termico. Un software lega tra loro in tempo reale i parametri fondamentali di combustione (temperatura caldaia, temperatura combustibile, O2, portate aria, carico rifiuti, % ricircolo fumi) e procede all'autoregolazione degli stessi. In tal modo, analogamente a quanto accade nelle centraline elettroniche di iniezione delle moderne auto, si ottimizza il funzionamento, che così risulta costante ed omogeneo, grazie a piccoli aggiustamenti che, da un punto di vista ambientale, eliminano i momentanei picchi di produzione di CO ed altri microinquinanti.

Il ciclo termico a vapore ha il compito di convertire il vapore prodotto in caldaia dalla combustione dei rifiuti in energia elettrica, tramite una turbina a vapore, e di fornire vapore per il teleriscaldamento.

I fasci tubieri alloggiati nella parte finale della caldaia sono in gran parte evaporativi: acqua e vapore prodotto all'interno degli stessi tubi, sono immessi nel corpo cilindrico posto sulla sommità della caldaia.

Da quest'ultimo esce il vapore saturo, che fluendo attraverso altri fasci tubieri, i cosiddetti surriscaldatori, posti all'entrata della sezione convettiva della caldaia, dove i fumi sono più caldi, si trasforma in vapore surriscaldato per poi immettersi alla temperatura di 400 °C e alla pressione di 45 bar nella turbina a vapore, che è in grado di ricevere tutta la portata di vapore prodotta dalle 2 caldaie.

La turbina è accoppiata a un generatore elettrico e produce in assetto cogenerativo un flusso termico disponibile per il teleriscaldamento di circa 40 MWtuna potenza elettrica lorda pari a circa il 12,5 MWe. L'energia elettrica prodotta viene elevata a 132 kV nella sottostazione elettrica di impianto e immessa nella rete elettrica di trasmissione nazionale.

Il vapore esausto dallo stadio di bassa pressione della turbina è riportato allo stato liquido, in un condensatore ad aria forzata da ventilatori (condensatore principale). Da qui l'acqua del ciclo termico viene preriscaldata e pompata negli scambiatori delle caldaie per ricominciare il ciclo.

Sistema di trattamento fumi

La sezione di trattamento fumi ha il compito di ridurre al massimo le concentrazioni di inquinanti presenti nei fumi provenienti dalla combustione dei rifiuti, al di sotto dei limiti previsti.

La scelta delle tecnologie impiantistiche è stata effettuata in accordo alle migliori tecnologie attualmente disponibili in materia di contenimento delle emissioni; tale scelta prevede un sistema completamente “a secco”.

Per ciascuna linea la sezione di trattamento fumi è costituita da:

  • un primo miscelatore/reattore a secco per l’iniezione della calce e del carbone attivo sulla linea dei fumi
  • un filtro a maniche multicella adibito alla rimozione delle polveri contenute nei fumi e alla rimozione dei prodotti che si formano dall’abbattimento di gas acidi, diossine, furani, idrocarburi policiclici aromatici e metalli pesanti
  • un secondo miscelatore/reattore a secco per l’iniezione di bicarbonato di sodio e eventualmente di carbone attivo sulla linea dei fumi;
  • un filtro a maniche multicella adibito al completamento della rimozione dei prodotti di neutralizzazione dei gas acidi e di diossine, furani, idrocarburi policiclici aromatici e metalli pesanti
  • un reattore di abbattimento degli ossidi di azoto di tipo catalitico (DeNOx SCR).
     

I due reattori a secco in serie con stadio di filtrazione intermedio assicurano l’abbattimento della maggior parte dei gas acidi (per reazione chimica) e delle diossine, dei furani e dei metalli pesanti (per adsorbimento); ciò avviene grazie all’immissione ed al mescolamento nei fumi di calce e carbone attivo nel primo reattore e di bicarbonato di sodio e eventualmente carbone attivo in forma di polvere nel secondo reattore in linea.

Nel primo filtro a maniche si raccolgono i prodotti calcici residui. I cosiddetti PCR sono il risultato della reazione dei gas acidi con la calce iniettata nel primo reattore.

Nel secondo filtro a maniche si raccolgono i sali sodici residui (PSR), prodotti dalle reazioni di abbattimento col bicarbonato.

Entrambi i filtri a maniche sono costituiti da una batteria di maniche realizzate in materiale filtrante microporoso che garantisce massima efficienza di rimozione delle polveri e di facile pulizia, grazie alla ridotta penetrazione di polveri nella membrana ed alle caratteristiche di antiaderenza e idrorepellenza.

La pulizia delle maniche avviene con cadenza periodica, durante il servizio, tramite impulsi d’aria compressa in contropressione, che scuotendo le maniche, fanno cadere le polveri depositate sulla loro superficie nelle sottostanti tramogge.

Proseguendo lungo il percorso dei fumi in uscita dai filtri a maniche ad una temperatura di circa 180° C, l’ultimo stadio di depurazione dei fumi prevede un sistema catalitico per l’abbattimento degli ossidi di azoto (NOx).

Si tratta di un reattore suddiviso in due parti:

  • una zona di miscelazione in cui i fumi provenienti dal filtro a maniche sono additivati con iniezione di soluzione ammoniacale
  • una zona di trattamento dove l’ammoniaca abbatte gli NOx dei fumi, reagendo con essi grazie a delle sostanze catalizzatrici, in dette unità si registra anche un ulteriore abbattimento delle sostanze organiche complesse come le diossine e i furani.


In coda alle unità di trattamento è previsto un ventilatore di aspirazione fumi per ciascuna linea di termovalorizzazione, che permette il mantenimento in depressione dell’intera linea a partire dalla fossa rifiuti.

I fumi depurati di ciascuna linea vengono addotti alla rispettiva canna fumaria di espulsione.

A vigilare sulla qualità dei fumi in uscita dalla camera di combustione, e soprattutto di quelli espulsi in atmosfera, sono deputate due serie gemelle di analizzatori per ciascuna linea di trattamento.

I parametri monitorati a camino sono tutti quelli previsti dalla normativa; inoltre il sistema di monitoraggio è dotato di alcuni strumenti per la misura di ulteriori parametri: l'analisi del mercurio e il campionamento continuo per i micro-inquinanti (diossine e furani).

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