Universita degli Studi di Padova - Il punto di riferimento per gli … · 2013-01-17 · 6...

Incenerimento dei rifiuti solidi urbani con

recupero energetico

Stefano Del Tedesco

Universita degli Studi di Padova

Rifiuti

Rifiuti

Rifiuti solidi urbani« Qualsiasi sostanza od oggetto che rientra nelle categorie riportate nell'allegato A alla parte quarta del presente decreto e di cui il detentore si disfi o abbia deciso o abbia l'obbligo di disfarsi; indipendentemente dal fatto che il bene possa potenzialmente essere oggetto di riutilizzo (diretto o previo intervento manipolativo) » D.L. n. 152 del 3/4/2006

Sono RSU:•rifiuti domestici provenienti da locali e luoghi

adibiti ad uso di civile abitazione;•rifiuti provenienti dalla pulitura delle strade;•rifiuti vegetali provenienti da aree verdi

Rifiuti in ItaliaLa produzione di RSU annua si attesta nel 2007 a

32,5 milioni di tonnellate, con trend crescente stabilizzatosi negli ultimi anni.

100

105

110

115

120

2003 2004 2005 2006 2007

Andamento percentuale della produzione di RSU per macroarea geografica, anni 2003-2007

nord centro sud italia

Rifiuti in ItaliaLa produzione pro-capite rileva dal 2006 al 2007 una lieve

riduzione, con una media nazionale di 546 kg/abitante per anno

0

100

200

300

400

500

600

700

nord centro sud

Produzione RSU pro capite annua

kg/a

bita

nte

x an

no

Italia

Rifiuti in Italia

6,1% 10,4%

2,6%

22,8%

10,6%0,6%

46,9%

Compost da frazioni selezionateIncenerimentoEcoballe stoccate in CampaniaTrattamento meccanico biologicoAltre forme di recuperoDigestione anaerobicaDiscarica

Complessivamente sono circa 4 milioni le tonnellate di rifiuti destinate all’incenerimento

di cui il 2% del totale viene impiegato per la produzione di CDR finalizzato agli inceneritori

Gestione dei Rifiuti

Raccolta differenziata

Raccolta indifferenziata

Riciclaggio

Compostaggio

Trattamento a freddo

Trattamento a caldo

TMB - trattamento meccanico biologico

Combustione

GassificazionePirolisi

Insieme delle procedure atte a minimizzare l’impatto ambientale dei rifiuti.

Termovalorizzatori

1

34

5 62

Conferimento estoccaggio Combustione Estrazione

ceneriTrattamento

fumi

Produzioneenergia elettrica

Produzionedel vapore

Impianti che realizzano il ciclo di combustionedei rifiuti

Conferimento e stoccaggio

1

• Piazzale di scarico automezzi coperto ed ermetico

• Sistema di triturazione• Fossa di accumulo• Impianto di aspirazione• Sistema di movimentazione

Termovalorizzatori

1

34

5 62


ceneriTrattamento

fumi



Combustione - parametri caratteristiche rifiuti

DIMENSIONI - 1÷20 cm (dimensioni minori per forni a letto fluido)

UMIDITA - 15÷40%

POTERE CALORIFICO* - 2500÷2800 kcal/kg (autosostentamento 1200-1500 kcal/kg)

* valore tipoco RSU

2

I rifiuti costituiscono un combustibile eterogeneo, rendendo necessario definire i

parametri che li caratterizzano:

2 Combustione - parametri caratteristiche rifiuti

COMPOSIZIONE MERCEOLOGICA - mix 3 elementi:

• materia combustibile - 15 ÷ 50%• inerti - 15 ÷ 40%• acqua - 25 ÷ 60%(percentuali tipiche espresse in peso)

Per garantire l’autosostentamento della combustione: mix contenuto all’interno dell’area indicata dal diagramma di Tanner

Diagramma di Tanner

2 Combustione - parametri caratteristiche rifiuti

• Forni a GRIGLIA• Forni a TAMBURO ROTANTE• Forni a LETTO FLUIDO

2 Combustione - Forni

2 Combustione - Forni a griglia

a griglia fissa

a griglia mobile

a movimento alternato a tamburi a barotti

oscillantia movimento

alternato

2 Combustione - Forni a griglia

Pendenza 10-15°Tempo percorrenza 30-60 min

2

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Combustione - Forni a griglia

2 Combustione - ForniCombustione - Forni a griglia

• Affidabilità• Buon recupero energetico• Ampia varietà di pezzatura

dei rifiuti trattabili• Non adatto a rifiuti con PCI

elevato (>20MJ/kg)• Non adatto per fanghi• Convenienza solo per

impianti di taglia medio-grande (>1000t/d)

PRO

CONTRO

2 Combustione - Forni a tamburo rotante

• Rifiuti in qualsiasi stato fisico (soliti,liquidi,pastosi)

• Scarsa sensibilità al variare di composizione, umidità pezzatura

• Parti in movimento, problemi: tenute e usura refrattario

• Necessita post-combustione• Ridotta efficenza recupero

energetico

PRO

CONTRO

2 Combustione - Forni a tamburo rotante

2 Combustione - Forni a letto fluido

Gas di combustione

Camera dicombustione

Aria secondariaBruciatoreausiliario

Ariasecondaria

Alimentazioneri!uti

Ugelli di distribuzione

Aria primaria

• Efficienza combustione• Ridotti eccessi d’aria:

migliore rendimento recupero termico

• Rimozione gas acidi in fase di combustione

• Pretrattamento rifiuti• Maggiori polveri da filtrare• Difficile regolazione

PRO

CONTRO

Termovalorizzatori

1

34

5 62


ceneriTrattamento

fumi



3Produzione del vapore surriscaldato

Temperatura gas all’uscita della camera di

combustione

Temperatura funzionamento impianto

di filtraggio areiformi

1000°C

200°C

RECUPEROENERGETICO

PRODUZIONE VAPORE

3Produzione del vapore surriscaldato

EFFETTIVA

EVA ECOSHFUMI

H2O liquida

Vaporesurriscaldato

H2O vapore

OTTIMALE

SH ECOEVAFUMI

H2O liquida

Vaporesurriscaldato

H2O vapore

• max rendimento• problemi corrosione

• minor surriscaldamento• protezione surriscaldatore

Termovalorizzatori

1

34

5 62


ceneriTrattamento

fumi



4Produzioneenergia elettrica

PRODUZIONE CORRENTE ELETTRICA• Turbine a condensazione

COOGENERAZIONE• Turbine a contropressione• Turbine a derivazione e condensazione

4Produzioneenergia elettrica

CALDAIAFumi Fumi

EN. ELETTRICA

Acqua

T2

T1

CALORE Q

Turbina a derivazione e condensazione

Termovalorizzatori

1

34

5 62


ceneriTrattamento

fumi



5Estrazioneceneri

• Aspetto: blocchi parzialmente fusi dalla consistenza terrosa

• Quantità: 10% in volume e 25% in peso dei rifiuti iniziali

• Estrazione: con sistemi meccanici ad umido e successivo convoglimento con trasportatori meccanici al sistema di stoccaggio

• Impieghi: • inerte per realizzazione di fondi stradali• copertura di discariche• produzione di vetri di scarsa qualità

5Estrazioneceneri

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TIPOLOGIE DI FORNI

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TIPOLOGIE DI FORNI

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Raffreddamento della grigliaE

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TIPOLOGIE DI FORNI

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TIPOLOGIE DI FORNI

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Termovalorizzatori

1

34

5 62


ceneriTrattamento

fumi



6 Trattamento dei fumi prodotti combustione

C + O2 → CO2 2H2 + O2 → 2H2O

S + O2 → SO2

N2 + O2 → 2NO 2NO + O2 → 2NO2 2NO + N2 → 2N2O

2Cl2 + 2H2O → 4HCl + O2 F2 + 2H2O → 2HF + O2

IDEALE

REALE

NOx

6 Trattamento dei fumiImpianti ad umido

1. ELETTROFILTRO

2. TORRE DI LAVAGGIO A DUE STADI con nebulizzazione di acqua e idrossido di sodio

3. REATTORE A SECCO con iniezione di carbone attivo per l’assorbimento dei microinquinanti

4. FILTRO A MANICHE


Elettrofiltro:attraverso la realizzazione di un campo elettrico viene ionizzato il gas in ingresso,il gas ionizzato viene attratto in corrispondenza delle successive piastre di raccolta, portando con se le poveri in sospensione, che vengono bloccate e asportate.


Torre di lavaggio

la torre di lavaggio dotata di ugelli spruzzatori. In un primo stadio viene nebulizzata acqua per la rimozione dell’acido cloridrico, nel secondo l’iniezione di idrossido di sodio permette l’abbattimento degli SOx.


Filtri a manichel filtro a maniche di finitura permette l’assorbimento delle polveri più sottili in particolare quelle di carbone attivo

Conclusioni

CONCLUSIONIValutazione ambientale

Rilevamenti impianto Silla - Milano - agosto 2009

Limiti emissioni rispettatima

I limiti sono adeguati?le nano polveri (PM 2,5), non citate delle normative e per le quali non

esistono filtri, hanno come effetti forme tumorali, malattie infiammatorie e malformazioni fetali.

OK

KO

10/09/09 13:55Emissioni settimanali imianto silla

Pagina 1 di 1file:///Users/Ste/Documents/Università/Tesi/Documenti/Internet/Emissioni%20settimanali%20imianto%20silla.webarchive

IMPIANTO DI TERMOVALORIZZAZIONE RIFIUTI SILL

REPORT SETTIMANALE EMISSIONI IN ATMOSFERA

Valori medi giornalieri delle linee in esercizio

AcidoCloridrico

Ossido diCarbonio

Ossidi diAzoto

AmmoniacaOssidi di

Zolfo

CarbonioOrganico

TotalePolveri

Protossidodi azoto

RIFIUTI TERMOVALORIZZATI

mg/Nmc mg/Nmc mg/Nmc mg/Nmc mg/Nmc mg/Nmc mg/Nmc mg/Nmc tonnellate

Totale progressivo allasettimana n. 31

301.797Media settimana n. 31 2,1 6,9 40,0 0,63 0,41 0,49 0,04 0,81

Settimana n. 32 Giorno Giorno tonnellate

3/8/09 - 9/8/09

Lunedì 1,9 7,3 40,9 0,60 0,21 0,74 0,04 0,48 Lunedì 1.078

Martedì 2,0 6,7 39,7 1,02 0,07 1,13 0,05 0,56 Martedì 1.062

Mercoledì 2,0 6,4 39,5 0,90 0,16 0,89 0,04 0,47 Mercoledì 1.059

Giovedì 2,1 4,6 39,8 0,36 0,37 0,91 0,04 0,75 Giovedì 1.070

Venerdì 2,3 5,1 36,7 0,26 0,59 1,02 0,04 0,84 Venerdì 1.050

Sabato 2,1 4,4 40,1 0,21 0,42 0,83 0,04 0,82 Sabato 1.086

Domenica 2,1 5,3 39,1 0,25 0,43 0,84 0,03 0,84 Domenica 1.030

Media settimana n. 32 2,1 5,7 39,4 0,51 0,32 0,91 0,04 0,68 Totale settimana n. 32 7.435

Media annua progressiva 2,1 6,7 37,4 0,72 0,43 0,48 0,06 0,77 Totale progressivo annuo 309.232

Limiti di legge 10 50 80 10 50 10 10 n.d.

CONCLUSIONIValutazione economica

• Impianti economicamente non autosufficienti

• rendimenti bassi, circa 10%

• solo degli espedienti burocratici permettono a questa tecnologia di sopravvivere

CONCLUSIONIPossibili sviluppi

Si consiglia uno studio delle più recenti tecnologie di Pirolisi e Gassificazione, che dovrebbero garantire rendimenti di impianto migliori e minori emissioni inquinanti, ma non trovano ancora impiego su larga scala.

Sviluppo di impianti di filtraggio per nanoinquinanti.

GRAZIE PER L’ATTENZIONE.

Stefano.DelTedesco @gmail.comQuest'opera è stata rilasciata sotto la licenza Creative Commons Attribuzione-Non commerciale-Non opere derivate 2.5 Italia. Per leggere una copia della licenza visita il sito web http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/it/ o spedisci una lettera a Creative Commons, 171 Second Street, Suite 300, San Francisco, California, 94105, USA.

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