Di seguito si espone il progetto di massima per un impianto che tratta lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani e la produzione di energia elettrica e calore avente una potenza di 6 MW elettrici e 25 MW termici. Tenendo conto dei propri autoconsumi, pari al 15% dell’ energia prodotta, l’ impianto produrrà circa 40500 MWh/anno elettrici e 200000 MWh termici, tenendo conto di un funzionamento dell’ impianto pari a 8000 ore annue.
Un’ impianto di queste dimensioni è adatto a trattare circa 70000 tonnellate all’ anno di rifiuti caratterizzati da un potere calorifico inferiore pari a 2700 kcal/kg. (costo della materia pari a zero in quanto conferiti all’ impianto di produzione per smaltimento). Dalla materia prima che arriva si recupera un 5% di materiali nobili rappresentati da vetro, metalli nobili e plastica. La superficie occupata dall’ impianto è pari a circa 15000 m2.
La potenza termica dell’ impianto di termovalorizzazione è pari a circa 25 MW termici, pari ad una capacità di trattamento di 8,8 t/h (211 t/g) di combustibile con potere calorifico inferiore pari a 2700 kcal/kg.
L’ investimento iniziale dell’ opera è pari a circa 20 milioni di euro.
Il termovalorizzatore è un impianto per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani finalizzato alla produzione di energia elettrica ed energia termica.
E’ essenzialmente composto da un forno nel quale vengono immessi i rifiuti solidi urbani precedentemente trattati. I rifiuti conferiti in centrale, vengono separati in organici ed inorganici; i rifiuti organici vengono compattati in mattoncini tutti di pari dimensione con potere calorifico uniforme o similare (CDR, combustibile derivato da rifiuti organici). Qualora il potere calorifico del CDR risulti insufficiente a raggiungere la corretta temperatura di funzionamento del forno, si integra con l’ ausilio di bruciatori a metano o a gasolio o ad olio combustibile vegetale. Il calore prodotto porta alla temperatura e pressione di vaporizzazione dell’acqua in circolazione nella caldaia posta a valle; il vapore così generato aziona una turbina che trasforma l’energia termica in energia elettrica e all’ uscita della turbina viene recuperata parte dell’ energia termica che può essere ceduta ad una rete di teleriscaldamento ad uso civile (residenziale) oppure utilizzata per usi industriali.
Il termovalorizzatore è quindi un impianto che utilizza come combustibile i rifiuti solidi urbani (CDR), con due obiettivi: il primo obiettivo è eliminare i rifiuti urbani, mentre il secondo obiettivo è quello di produrre energia termica ed elettrica con il calore derivato dalla combustione dei rifiuti.
Schema a Blocchi del Processo
Processo di Combustione
Schema a Blocchi per Conferimento Rifuiti
Sezione Forno o Caldaia con raccolta scorie prodotte dal forno (Ceneri)
Ciclo di Produzione Energia Elettrica
Fasi del Processo
Fase 1: Sezione Area conferimento materia prima e stoccaggio
Durante questa fase i rifiuti arrivano in centrale, vengono collocati nella zona di stoccaggio e, attraverso un carro ponte per la movimentazione dotato di benna idraulica, i rifiuti vengono portati in caldaia dove vengono bruciati, oppure tramite rampa di caricamento, vengono messi sui mezzi di trasporto a distanza per eliminare le eccedenze.
Fase 2: Termoutilizzazione e recupero termico
In questa fase i rifiuti vengono bruciati e, col calore ottenuto, si produce vapore per la generazione di elettricità.
Fase 3: Trattamento dei fumi per l’ abbattimento degli inquinanti
Il sistema di trattamento dei fumi prevede quattro stadi di abbattimento degli inquinanti, prima che i fumi stessi siano rilasciati nell’ atmosfera.
Fase 4: Espulsione fumi
Il sistema di espulsione dei fumi prevede la fuoriuscita degli stessi dal camino e l’emissione in atmosfera.
I Fumi
Il sistema di trattamento dei fumi prevede quattro stadi di abbattimento degli inquinanti, prima che i fumi stessi siano rilasciati nell’ atmosfera.
Prendendo come riferimento un impianto da 6 MW elettrici, tolti i propri autoconsumi, produrrà circa 40500 MWh/anno.
Sfruttando il calore sviluppato dalla combustione dei rifiuti immessi nell’ impianto, attraverso un sistema a tre stadi si produce vapore.
Trattamento delle acque in Prelievo
Le acque per il funzionamento dell’ impianto possono essere prelevate da pozzi o da canali artificiali o fiumi. Il trattamento delle acque è un aspetto importante del processo; con i sistemi di recupero delle acque utilizzate nell’ impianto le uniche acque reflue prodotte sono quelle rilasciate dai servizi igienici.
I Sistemi di Controllo
L’ impianto deve essere dotato dei migliori sistemi di controllo che verificano, in continuo, il funzionamento e il rispetto della normativa in materia di emissioni.
L’Impatto Ambientale
Aria
Il Decreto Legislativo 59/05 impone per gli impianti di incenerimento dei rifiuti urbani l’ adozione delle migliori tecnologie disponibili per ottenere il più elevato livello possibile di protezione dell’ ambiente.
Il sistema di trattamento fumi deve essere in grado di limitare le emissioni di diossine e metalli pesanti sotto i limiti imposti dalla Legge vigente.
Le misure che vengono adottate per limitare le emissioni sono:
- Utilizzo di un sistema di trattamento dei fumi che prevede:
L’ abbattimento delle polveri a granulometria maggiore per mezzo di un elettrofiltro;
L’ abbattimento di gas acidi e microinquinanti per mezzo di calce e carboni attivi;
L’ abbattimento delle polveri a granulometria più fine per mezzo di un filtro a maniche;
- Un camino sufficientemente alto da consentire un buon tiraggio naturale e la migliore diffusione in atmosfera;
- Un’ area di scarico completamente chiusa e dotata di portoni d’ ingresso al fine di minimizzare l’ impatto ambientale dovuto all’ odore ed alle polveri durante le operazioni di scarico fossa;
- La costruzione dell’ intero impianto in depressione per evitare l’ uscita dei fumi dall’ impianto di combustione e degli odori dalla fossa.
Acqua
Il termovalorizzatore deve garantire l’ assenza di scarichi liquidi potenzialmente inquinanti (drenaggi industriali e acqua di prima pioggia) perché tali liquidi verranno riciclati all’ interno dell’ impianto.
Le uniche acque che vengono scaricate all’ esterno sono costituite dagli scarichi civili e dalle acque di seconda pioggia che vengono indirizzati al sistema fognario esterno.
I rischi ambientali prevalenti in un impianto di termovalorizzazione, per quanto riguarda la componente idrica, sono quelli connessi all’ attività di emissione di microinquinanti che per caduta possono raggiungere i corsi d’ acqua.
Il rumore
Devono essere rispettati i limiti consentiti dalla Legge; bisogna prevedere accorgimenti di insonorizzazione in fase di progetto, tali da mantenersi completamente anche nello stato futuro.
Il suolo
Il progetto deve prevedere che tutte le superfici di contatto tra rifiuti e terreno siano opportunamente impermeabilizzate per evitare il rischio di possibili contaminazioni del suolo e del sottosuolo.
Il paesaggio
La normativa esistente nazionale e regionale impone di preferire il potenziamento di impianti esistenti di trattamento e smaltimento rispetto alla costruzione di nuovi.
Per ridurre l’ impatto paesaggistico si adoperano i seguenti accorgimenti:
Realizzare una struttura esterna completa dell’ impianto al fine di rendere più agevole l’ inserimento paesaggistico;
Intervento di riqualificazione ambientale, con la piantagione di alberi ad alto fusto, operanti anche un “effetto schermo”, per diminuire la visibilità del complesso dalle aree circostanti.
Sezione di Ricevimento Rifiuti
La sezione di ricevimento dei rifiuti, al fine di minimizzare l’ impatto ambientale dovuto all’ odore e alle polveri durante le operazioni di scarico merce, è chiusa.
Il volume della fossa di stoccaggio viene calcolato per un accumulo minimo pari a 2,6 giorni lavorativi, mentre le sue dimensioni sono legate alle esigenze tecnologiche strutturali, come ad esempio le esigenze strutturali (utilizzazione del terreno attuale).
Tempi di stoccaggio
Stoccaggio “scarpata naturale” 0,58 giorni
Stoccaggio “geometrico” 2,6 giorni
Stoccaggio “accatastamento maxi” 7,5 giorni
Sezione di combustione e recupero termico
La combustione dei rifiuti avviene in un forno a griglia in grado di assicurare prestazioni elevate sia per quanto riguarda le condizioni della combustione sia per quanto riguarda la frequenza e la durata delle fermate per manutenzione.
Il sistema di combustione è costituito da:
- Caricamento rifiuti
- Griglia e camera di combustione
- Impianto oleodinamico
- Aria comburente
- Bruciatori ausiliari
- Raccolta e spegnimento scorie
Caricamento rifiuti
Il forno viene provvisto di una tramoggia alimentata direttamente dal carroponte della fossa rifiuti. Essa è collegata al forno tramite un condotto di carico che convoglia i rifiuti in camera di combustione.
Durante il funzionamento del forno, il condotto deve mantenersi pieno di rifiuti, così da evitare l’ingresso dell’aria.
Tra la base della tramoggia e l’imboccatura del canale di carico viene posta una serranda di esclusione.
Griglia e camera di combustione
La camera di combustione, ad esclusione della zona di alimentazione e della zona di scarico scorie, è delimitata, lateralmente e superiormente da pareti di tubi d’acqua, alimentati con acqua del generatore di vapore, protette con materiale refrattario. Questa soluzione permette di contenere la temperatura superficiale interna delle pareti entro valori tali da evitare la formazione d’incrostazioni di ceneri fuse, prolungando la vita dei rivestimenti refrattari e gli intervalli fra le fermate per pulizia.
Temperatura fumi ingresso caldaia
Carico termico nominale 25000 kW/h
Portata nominale di rifiuti 8,8 t/h
PCI dei rifiuti 2700 Kcal/kg
Dimensioni della griglia larghezza 3800 mm – lunghezza 10600 mm – superficie 40,1 mm
Carichi specifici della griglia massimo 235 Kg/mq/h – termico 600000 Kcal/h/mq
Raccolta e spegnimento scorie
Le scorie e le ceneri scaricate dal forno e dalla camera di post-combustione (primo canale verticale della caldaia), vengono fatte cadere su un trasportatore-estrattore a catena raschiante.
Il trasportatore-estrattore è del tipo a trascinamento in vasca a bagno d’acqua, operante in guardia idraulica e chiuso superiormente da coperchi asportabili. Quindi le scorie e le ceneri in corrispondenza della loro caduta nell’estrattore subiscono uno spegnimento. Lo spegnimento ha il solo scopo di abbattere la temperatura e ridurre la polverosità delle ceneri. Dal trasportatore a bagno d’acqua le ceneri sono convogliate in un estrattore a tappeto in gomma con asse ortogonale all’asse del forno, per l’allontanamento delle scorie e il loro convogliamento all’interno di una fossa consentendone lo stoccaggio, senza problemi di dispersioni nell’ambiente.