Formazione e Controllo di Inquinanti nella CombustioneImpianti di trattamento effluenti

De-SOx Techniques

Prof. L.TognottiDipartimento di Ingegneria Civile e Industriale

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Chimica/Ingegneria Energetica

Anno Accademico 2014-2015

Riduzione inquinamento da combustione

Le alternative per la riduzione degli inquinanti alle emissioni possono classificarsiin 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 ladistruzione dell’inquinante

Abbattimento delle emissioni di SOx

Misure primarie

Per ridurre questo tipo di emissioni è necessario soprattutto agirea monte e cioè selezionare o pretrattare un combustibile così cheabbia una bassa percentuale di zolfo.

Nel caso di letti fluidi si integrano nel letto dei reagenti qualiCaO, Ca(OH)2 o CaCO3. Queste reazioni hanno bisogno di unelevato 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 inmolti paesi e poiché è circa 3 volte meno costoso degli altri reagenti.

I fumi dopo essere passati nell’ESP e in uno scambiatore di caloreentrano nell’FGD nel quale gli ossidi di zolfo sono rimossi tramitecontatto diretto con una sospensione acquosa nella quale è presenteanche il calcare. Non si ha ricircolo di calcare, ma questo vienecontinuamente sostituito.

Dominano il panorama della desolforazione e hanno raggiunto esuperato quota 80%.

Processo a umido: fenomeni

Assorbimento

SO2 + H2O H2SO3(acq) H++ HSO3-

Ossidazione

H++ HSO3- + ½ O2 2 H+ + SO4

2-

Dissoluzione calcare

CaCO3 + 2 H+ + SO42- CaSO4· 2H2O + CO2(g)

TIN = 70-90°C

TOUT = 40-55°CCondizioni operative:

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 SO2, rischio di precipitazione CaSO3

Favorisce ossidazione solfiti e dissoluzione calcare

8

Processo ad umido: reagenti econfigurazioni

Reagente:

(optimum tra efficienza di rimozione e costo reagente) Calcare

Calce

Configurazione:

Prelavatore + Assorbitore

Assorbitore

25-26/10/2011

Assorbitori

Torre spray

Torre a riempimento

Jet bubbling reactor

Torre dual loop

È diviso in due parti:quencher e assorbitore,ciascuno funziona conun proprio pH

Iniezione dei fumi, dellasospensione e dell’aria diossidazione nel liquidoattraverso dei tubi. Sistemasenza pompe di ricircolo ebanchi spruzzatori

Utilizza un riempimentoche aumenta il tempo dicontatto liquido-gasFlusso fumiequicorrente con legocce

Ha un numero variabile di livellispruzzatori, che atomizzano espruzzano una sospensioneacqua/calcare

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 problemidi:

corrosione: temperatura, presenza SO32-/SO4

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.

IMPIANTO DI DESOLFORAZIONE

GAS GREZZO DA TRATTARE.

Portata : 2.370.000 Nm3/h

Conc. di SO2 : 2.150 mg/Nm3

Carico di SO2 : 5.095 Kg/h

Temperatura : 80°C

SLURRY DI MARMTTOLA UTILIZZATO.

Portata: 5.400 Kg/h

ACQUA INDUSTRIALE.

Portata: 100 m3/h

GAS DESOLFORATO.

Concentrazione di SO2: < 380mg/Nm3

Temperatura: 43°C

ACQUA DI SPURGO.

Portata : 25 m3/h

Solidi sospesi : < 1%

pH 4,5 ÷ 5,5

GESSO PRODOTTO.

Portata: 10.000 Kg/h

Purezza minima: 85%

Umidità residua: <10%

Solfiti: < 0,25%

Cloruri: < 100 ppm

Centrale Enel “Eugenio Montale” – La Spezia – Impianto di desolforazione

Impianto Sperimentale “marmettola”Enel C.T.E. della Spezia:

• Ha lo scopo principale di ridurre laconcentrazione dell’SO2 nei fumiprovenienti dalla combustione dicarbone nella caldaia del 3° gruppotermoelettrico con l’utilizzo di unnuovo reagente quale lo slurry dimarmettola.

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 conl’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 piùdel 90% di parti solide.Sono facilmente gestibili (anche se in ingenti quantità) e sono venduti principalmenteall’indutria del cemento per la preparazione di malte ed intonaci. Rimpiazzano appuntoil gesso naturale.Se non utilizzati possono essere tranquillamente sistemati in discariche.