ASSORBIMENTO DEI GAS ACIDI AD ALTA TEMPERATURA...

ASSORBIMENTO DEI GAS ACIDI AD ALTA TEMPERATURA:

VALUTAZIONI SPERIMENTALI SU TRE IMPIANTI DI

INCENERIMENTO L. Biganzoli*, M. Grosso*, R. Marras**

*Politecnico di Milano DIIAR-Sezione ambientale

**Gruppo Unicalce

Nome relatore

2

Indice

Introduzione alla ricerca:

•Produzione di rifiuti ed incenerimento in Italia

•Assorbimento dei gas acidi ad alta temperatura

Prove sperimentali con dosaggio di sorbente ad alta

temperatura

Risultati delle prove sperimentali

Conclusione

Laura Biganzoli

Nome relatore

3

Incenerimento dei rifiuti urbani in Italia

0

1

2

3

4

5

6

2008 2009 2010

%

Milano-Silla2

0

5

10

15

20

2008 2009 2010

%

Valmadrera

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

2008 2009 2010

%

Piacenza

% non-urban waste on the total

incinerated waste

Laura Biganzoli

Nome relatore

4

Rifiuti urbani vs rifiuti speciali

Composition (%) Sewage

sludgea ASRb Hospital

wastec MSWd

Cl 0.002-0.16 0.05-3.5 6.3 0.3-2

S 0.15-1.71 0.2-6 n.d. 0.08-0.42

F n.d. 0.017-0.75 n.d. n.d.

a: Corella e Toledo, 2000; Amand e Leckner, 2004; Fernandes et al., 2005; Pinto et al., 2007; Pinto et al., 2008; Chin et al., 2008; Stelmach e

Wasielewki, 2008; Fraissler et al., 2009.

b: Cossu et al., 2012

c: Llewellyn, 2006

d: Watanabe et al., 2004; Lu et al., 2007; Hansen et al., 2007; Choi et al., 2008; Krammart e Tangtermsirikul, 2004; Chin et al., 2008; He et al.,

2009.

Possibili problemi nella depurazione dei fumi in presenza di

un singolo stadio di abbattimento dei gas acidi a secco

Linee fumi ridondanti

Laura Biganzoli

Nome relatore

5

Assorbimento dei gas acidi ad alta temperatura

Immissione di un sorbente alcalino direttamente nella sezione

forno-caldaia dell’impianto come pre-trattamento. Pratica

sviluppata sulle centrali a carbone.

Peculiarità del processo:

Prima rimozione grossolana dei gas acidi

Non richiede modifiche significative all’impianto

Attenuazione delle punte di concentrazione

Riduzione dei consumi di calce o bicarbonato in linea fumi

Migliore pulizia della caldaia

Effetti benefici sul ciclo termico

OBIETTIVO

DELLO

STUDIO

Laura Biganzoli

Nome relatore

6

Depurcal MG®

Vergani, 2012

Laura Biganzoli

Nome relatore

7

Prove sperimentali

L’analisi è stata condotta su tre impianti di termovalorizzazione:

MILANO SILLA2

VALMADRERA

PIACENZA

PIACENZA

ANALISI AMBIENTALE: analisi delle concentrazioni di HCl-

SO2-HF uscita caldaia

risparmio bicarbonato di sodio in linea

fumi

ANALISI ENERGETICA: Disponibilità dell’impianto

Produzione di vapore surriscaldato

Produzione energia elettrica

Rendimento termico alle condizioni

operative

Laura Biganzoli

Nome relatore

8

Prove sperimentali

Piacenza

2 linee x 7.5 t/h ciascuna

RUR+RSA+ROT+ fanghi

SNCR+SCR+ESP+CA e

bicarbonato di sodio +FF

58.4 t/h vapore @39bar e

390°C

Laura Biganzoli

Nome relatore

9

Prove sperimentali

Valmadrera 2 linee (6 t/h e 9.5 t/h)

RUR+RSA+ROT

CA e bicarbonato di sodio + FF+SCR+WS

54.5 t/h vapore @40bar e 400°C

Laura Biganzoli

Nome relatore

10

Prove sperimentali

Milano Silla2

3 linee x 24.17 t/h ciascuna

RUR + RSA

ESP+CA e bicarbonato di sodio

+ FF + SCR

225t/h vapore @ 52bar e 425°C

Laura Biganzoli

Nome relatore

11

Analisi dei dati

Plant Type of Analysis Scenario 0 Scenario 1 Dosage of the high

temperature sorbent

Milano

Analysis 1 Line 3

12-14 October2011

Line 3 1-11 October 2011

15-31 Octtober 2011

Fixed step increase 70;

100; 150 kg/h

Analysis 2 Line 2

1-11 October 2011 15-31 October2011


15-31 October 2011


100; 150 kg/h

Valmadrera

Analysis1 Line 3

1 April 2010- 31

August 2010

Line 3 1 September 2010-15

November 2010 Constant dosage 55 kg/h

Analysis 2 Line 3

1 April 2010- 31

August 2010

Line 3 15 November 2010 -31

January 2011

Automatic dosage with

reference value for HCl

in the raw gas fixed at

800-850 mg/m3

(minimum dosage of 40

kg/h)

Piacenza

Environmental

analysis

Line 1 February, March,

May 2010

Line 2 February, March, May

2010 About 33 kg/h

Energetic analysis

Line 1 and line 2

1 January 2009 -31

December 2009

Line 1 and line 2 1 January 2011-31

December 2011 About 33 kg/h

NO Depurcal SI Depurcal

Waste feed?

Line answer?

Laura Biganzoli

Nome relatore

12

Analisi dei dati

Laura Biganzoli

Plant Type of Analysis Scenario 0 Scenario 1 Dosage of the high

temperature sorbent

Milano

Analysis 1 Line 3

12-14 October2011


15-31 Octtober 2011


100; 150 kg/h

Analysis 2 Line 2

1-11 October 2011 15-31 October2011


15-31 October 2011


100; 150 kg/h

Valmadrera

Analysis1 Line 3

1 April 2010- 31

August 2010

Line 3 1 September 2010-15

November 2010 Constant dosage 55 kg/h

Analysis 2 Line 3

1 April 2010- 31

August 2010

Line 3 15 November 2010 -31

January 2011

Automatic dosage with

reference value for HCl

in the raw gas fixed at

800-850 mg/m3

(minimum dosage of 40

kg/h)

Piacenza

Environmental

analysis

Line 1 February, March,

May 2010

Line 2 February, March, May

2010 About 33 kg/h

Energetic analysis

Line 1 and line 2

1 January 2009 -31

December 2009

Line 1 and line 2 1 January 2011-31

December 2011 About 33 kg/h

Nome relatore

13

Analisi dei dati

I dati (concentrazione dei gas acidi a valle caldaia,

dosaggio di DepurcalMG, dosaggio di bicarbonato,

dati energetici) sono stati elaborati statisticamente al

fine di eliminare eventuali outliers (es: errori di

acquisizione dei misuratori) e le medie relative agli

scenari 0 ed 1 sono state confrontate statisticamente.

Sui dati depurati, sono state valutate le efficienze di

abbattimento; il risparmio di bicarbonato di sodio e la

variazione dei principali parametri energetici a seguito

dell’utilizzo di DepurcalMG

Laura Biganzoli

Nome relatore

14

Risultati: ANALISI AMBIENTALE

Media= 25%

Laura Biganzoli

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10

%

kgDepurcal/twaste

HCl removal efficiency

Milano- Analysisi 1

Milano- analysis 2

Valmadrera- analysis 1


Piacenza

Nome relatore

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10

%

kgDepurcal/twaste


Milano- Analysisi 1

Milano- analysis 2



Piacenza

15


Laura Biganzoli

Nome relatore

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10

%

kgDepurcal/twaste


Milano- Analysisi 1

Milano- analysis 2



Piacenza

16


Average= 25%

Urban like waste: + 52%

Hospital waste: + 23%

Laura Biganzoli

Nome relatore

17


Average= 64%

Laura Biganzoli

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10

%

kgDepurcal/twaste

SO2 removal efficiency

Milano- Anaysisi 1

Milano- analysis 2



Piacenza

Nome relatore

18


Laura Biganzoli

y = 11.199xR² = 0.416

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10

%

kgDepurcal/twaste

SO2 removal efficiency

Milano- Anaysisi 1

Milano- analysis 2



Piacenza

linear

Nome relatore

19


L’HF è monitorato solamente sull’impianto di Valmadrera.

Efficienza di abbattimento = 80% per un dosaggio di DepurcalMG® pari al

8-9 kg/t rifiuto

Risultato molto interessante perché l’HF non viene rimosso dal

bicarbonato di sodio.

Laura Biganzoli

Nome relatore

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10

%

kgDepurcal/twaste

Reduction of sodium bicarbonate consumption

Milano- Analysis 1

Milano- analysis 2



Piacenza

20


Average= 31%

Laura Biganzoli

Nome relatore

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10

%

kgDepurcal/twaste

Riduction of sodium bicarbonate consumption

Milano- analysis 2



Piacenza

21


Dosage

algorithm

Laura Biganzoli

Nome relatore

22


Risposta ai picchi di acidità – Milano Silla 2

WITH depurcal WITHOUT

Depurcal

Laura Biganzoli

day

Sodium

bicarbonate

(kg/h)

Nome relatore

23

Risultati: ANALISI ENERGETICA

Parametri analizzati Linea 1 Linea 2

Disponibilità dell’impianto (in termini di ore/anno) +8,2 -0,6

Produzione di vapore +7,2 +2,3

Rendimento termico alle condizioni correnti +2,2 +2,6

Rendimento termico alle condizioni normalizzate +1,3 -0,4

Potenza elettrica del gruppo turbo alternatore ai

morsetti del generatore +6,5

Produzione totale di energia elettrica -2,9

Produzione specifica di energia elettrica -4,1

Laura Biganzoli

Nome relatore

24


Rendimento termico alle condizioni correnti:

Rendimento termico alle condizioni normalizzate:

Laura Biganzoli

Nome relatore

25











Scenario 0 e scenario 1 non confrontabili

per l’introduzione del catalizzatore high

dust in sostituzione del terzo banco

dell’economizzatore

Laura Biganzoli

Nome relatore

26











Migliore pulizia della caldaia e migliore scambio termico.

L’analisi delle ceneri mostra un incremento della T di

rammollimento di 50°C. Le ceneri sono più friabili.

Laura Biganzoli

Nome relatore

27











La turbina è in comune alle due linee

Durante la sperimentazione con DepurcalMG la turbina ha

subito un fermo per manutenzione che ne ha determinato un

calo della disponibilità del 7%.

Laura Biganzoli

Nome relatore

28

Conclusioni

L’adozione di uno stadio di assorbimento ad alta temperatura ha

mostrato:

riduzione del carico di gas acidi alla linea fumi:

HCl: - 15-30%

SO2: - 50-90%

HF: - 80%

smorzamento dei picchi di emissione

Migliore pulizia delle superfici di scambio termico benefici

energetici

disponibilità impianto: +8%

produzione di vapore: +7%

rendimento termico: +1-2%

Per dosaggi di sorbente

di 3-9 kg/t rifiuto Possibilità di

smaltire più

rifiuti speciali

Laura Biganzoli

Nome relatore

29

GRAZIE PER

L’ATTENZIONE!

[email protected]

Laura Biganzoli

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