Descrizione particolareggiata dell’impianto

Inquadramento generale

L’impianto è costituito da due linee parallele indipendenti e complessivamente è in grado di trattare a regime nominale 600-700 t/g di RSU in funzione della variabilità del potere calorifico inferiore, mentre la produzione d’energia elettrica (a regime nominale e senza teleriscaldamento) è di 22 MWh/h ed il calore massimo disponibile per il teleriscaldamento è di 24 Gcal/h.
La combustione dei rifiuti avviene ad una temperatura superiore ai 1000 °C, le sostanze organiche ed inorganiche presenti si decompongono e reagiscono con l’ossigeno per formare molecole più semplici quali anidride carbonica e acqua.
Con questo trattamento, i rifiuti riducono del 92% il loro volume iniziale e del 75% il loro peso, inoltre vengono sterilizzati eliminando i rischi di infezione da microrganismi.

Grazie ad un impianto di cogenerazione il calore prodotto dalla combustione dei rifiuti viene recuperato e trasformato in energia elettrica e termica. Quella elettrica, in parte utilizzata per gli autoconsumi, viene ceduta all’ENEL, mentre quella termica è utilizzata per il riscaldamento del Centro Frullo, del CAAB e del quartiere Pilastro.

La descrizione del processo

Qui confluiscono gli automezzi di raccolta “camion del rusco” che, dopo aver svuotato i circa 10.000 cassonetti sparsi in città, vengono qui a rovesciare il loro carico nella fossa rifiuti avente una capacità uguale a 5400 mc. All’Impianto vengono conferiti principalmente i rifiuti solidi urbani (RSU) ed in minor misura i rifiuti speciali non pericolosi ed i rifiuti sanitari.
A venticinque metri dal suolo, un gruista manovra un grande braccio meccanico (carroponte con benna idraulica) che solleva i rifiuti, per poi immetterli nelle tramogge d’alimentazione. I rifiuti scendono attraverso il canale di carico verso il dispositivo di caricamento (a spintore) della camera di combustione.
L’avanzamento del rifiuto in camera di combustione, è ottenuto mediante il movimento di un’unica griglia inclinata di 18°, divisa in due settori paralleli composti da 5 zone ciascuna e regolabili indipendentemente uno dall’altro secondo i parametri di processo impostati. I rifiuti sulla griglia sono sottoposti ad un trattamento iniziale di essicazione, successivamente di combustione ed infine di scorificazione. L’avanzamento dei rifiuti è regolabile tramite appositi dispositivi che agiscono sulla velocità di movimentazione dei barrotti che compongono la griglia.
L’asportazione del calore è, inoltre, assicurata anche dalla caldaia integrata al combustore: in particolare si evidenzia che i tubi di caldaia schermano le pareti della camera fino alle base della griglia.

L’aria di combustione dei forni viene aspirata dal silo, mantenendolo quindi in depressione ed evitando dispersioni esterne di odori. In caso di fermo di entrambe le linee può essere messo in funzione un apposito impianto di deodorizzazione che aspira l’aria e la rimette in atmosfera dopo averla depurata tramite filtrazione.
Nel combustore si sviluppa il processo di combustione, con modalità automaticamente regolate dal sistema di supervisione e controllo il quale agisce con criteri coordinati sulla velocità d’avanzamento dei diversi settori di griglia, sulla portata e sulla ripartizione dell’aria primaria immessa nel sottogriglia, secondaria, terziaria e ricircolo fumi al fine di assicurare la temperatura e la concentrazione di ossigeno ottimale in ogni zona della camera di combustione.

Al termine della combustione le scorie residue cadono nell’acqua del pozzo scorie in cui si trova l’estrattore scorie con bagno di spegnimento, dove le stesse vengono asportate per mezzo di un pistone che provvede ad espellere le scorie depositandole su un piano vibrante per poi essere immesse nell’apposita fossa scorie. L’estrattore scorie è dotato di un sistema di estrazione dei vapori che si originano al contatto dell’acqua con le scorie incandescenti: tali vapori sono inviati in camera di combustione. Dal silo le scorie vengono prelevate dal gruista tramite carroponte con benna a polipo per essere caricate su automezzi con i quali viene effettuato il trasporto alla discarica autorizzata per rifiuti speciali in quanto le scorie sono classificate come tali.

I gas prodotti dalla combustione vanno nella camera di post-combustione in modo controllato ad una temperatura maggiore di 850°C per almeno 2 secondi.
Mediante opportuni ugelli posizionati all’ingresso della camera di post-combustione sono iniettati, ad alta velocità, i fumi di ricircolo (avente lo scopo di ridurre gli ossidi d’azoto), e l’aria secondaria che completa l’ossidazione dei fumi.
All’interno della camera sono installati inoltre due bruciatori a metano, che hanno il compito di mantenere la temperatura al di sopra del valore consentito (850°C) in avviamento del forno, in spegnimento ed in presenza di rifiuti con basso potere calorifico.

I fumi di combustione vengono aspirati dal ventilatore di tiraggio posto a valle della sezione di lavaggio fumi ed a monte del Denox catalitico e della ciminiera.

Il generatore di vapore, del tipo a tubi d’acqua,è composto da tre canali (1° – 2° e 3° giro fumi) verticali seguiti da una zona orizzontale dove prendono posto i banchi surriscaldatori ed economizzatori. La caldaia è progettata per ottenere un rendimento termico elevato ed è quindi dotata di surriscaldatore per aumentare il rendimento termico ed economizzatore per il recupero del calore nei fumi.
La pulizia dei banchi economizzatori e surriscaldatori è assicurata da un sistema di pulizia a percussione meccanica.
Le ceneri leggere provenienti dalla caldaia saranno raccolte ed inviate ad un macinatore per ridurre la pezzatura di eventuali croste ed inviate, assieme alle polveri estratte dalla torre di condizionamento fumi ed a quelle provenienti dalle pulizie del filtro a maniche, nei due silos di stoccaggio polveri. Le polveri essendo classificate come rifiuti pericolosi sono destinate ad un impianto di inertizzazione.

Il trattamento dei prodotti della combustione

I fumi di combustione in uscita dalla caldaia passano al sistema di trattamento che consiste principalmente nelle seguenti fasi:

  • umidificazione del gas nella torre di condizionamento
  • reazione a secco
  • depolverazione fisica nel filtro a maniche
  • lavaggio fumi nello scrubber ad umido
  • effetto DeNOx e DeDiox nel processo SCR

Per favorire l’efficacia dell’abbattimento, i fumi vengono raffreddati nella torre di condizionamento o quencher dalla temperatura di uscita dalla caldaia (160-200 °C) alla temperatura di 150°C. L’acqua utilizzata nella torre di condizionamento sarà prelevata dallo spurgo delle torri di raffreddamento dell’impianto di recupero energetico.
Nella prima parte della torre di condizionamento, conformata a ciclone, si ha la separazione delle polveri grossolane trascinate dai fumi, mentre nella seconda parte si ha il raffreddamento dei fumi mediante l’evaporazione dell’acqua nebulizzata immessa.

A valle della torre di condizionamento viene iniettato in linea, tramite un tubo venturi (reattore), il reattivo con il duplice scopo di migliorare l’abbattimento degli inquinanti nei fumi e di ridurre i consumi nella successiva colonna di lavaggio.

Il seguente filtro a maniche opera la depolverazione dei fumi ed è formato da più celle interne che funzionano indipendentemente. Le polveri scaricate dal filtro vengono in parte ricircolate ed inviate alla sezione di reazione a secco, in modo da massimizzare lo sfruttamento dei reattivi, ed in parte inviate ai due sili di stoccaggio polveri tramite un sistema di trasporto pneumatico.

In uscita dal filtro è previsto uno scambiatore di calore fumi-fumi primario, che assolve alla duplice funzione di raffreddare i fumi in uscita dal filtro per facilitare l’assorbimento delle sostanze acide nello scrubber e di riscaldare il flusso uscente dalla colonna di lavaggio prima dell’immissione al sistema SCR.

La torre di lavaggio fumi (scrubber) è divisa in due stadi, uno acido e uno neutro. Nella sezione inferiore avviene l’assorbimento degli acidi. La soluzione acquosa ricircolata viene in parte spurgata ed inviata all’impianto di trattamento acque. L’acqua evaporata e quella sottratta con lo spurgo viene compensata dall’apporto di acqua proveniente dallo spurgo delle torri di raffreddamento. Prima di passare allo stadio superiore neutro, i fumi attraversano un separatore di gocce per rimuovere i trascinamenti acidi.
Nello stadio superiore avviene la rimozione della SO2 e delle restanti tracce di acidi ancora contenuti nei fumi dopo l’attraversamento dello stadio acido.
Lo stadio di neutralizzazione con soluzione di soda caustica al 30% prevede un sistema a piatti per il contatto fumi/liquido. Per migliorare l’abbattimento dei metalli pesanti è iniettato un agente organico di precipitazione.
Prima di uscire dalla colonna di lavaggio, i fumi passano attraverso un separatore di gocce per la rimozione dei trascinamenti onde impedire che questi raggiungano lo scambiatore fumi/fumi.

I fumi uscenti dallo scrubber attraversano lo scambiatore fumi/fumi primario e vengono inviati, mediante il ventilatore di tiraggio, al sistema di preriscaldo necessario per raggiungere la temperatura ottimale per la reazione catalitica che è pari a 260-280°C. Tale sistema è costituito da uno scambiatore di calore fumi/fumi secondario alimentato dai fumi in uscita dal reattore SCR e da un bruciatore a metano, che fornirà un ulteriore contributo termico per raggiungere la temperatura desiderata.

Il processo DeNOx DeDiox (SCR) utilizza una soluzione di ammoniaca al 25% necessaria alla reazione di riduzione degli NOx, questa particolare tecnologia consente l’abbattimento degli ossidi di azoto e delle diossine.
Il dosaggio della soluzione ammoniaca le saranno tali da non avere slip che inibiscano il catalizzatore.

Prima dell’invio dei fumi depurati al camino si ha un recupero di calore in uno scambiatore terziario che preriscalda il condensato nel ciclo termico.

Un sistema di monitoraggio in continuo installato sul camino d’evacuazione dei fumi analizza tutti i principali inquinanti come previsto dalla legge.

Un ruolo di supervisione è effettuato dalla sala controllo che, 24 ore su 24, effettua il monitoraggio di tutte le fasi del processo e di tutte le parti dell’impianto, garantendone costantemente la sicurezza ed il corretto funzionamento.

Il recupero dell'energia

Descrivere l’Impianto di via del Frullo soltanto come un inceneritore sarebbe riduttivo, perché il termovalorizzatore è finalizzato ad ottenere energia dai rifiuti attraverso un sistema di cogenerazione, che utilizza il vapore derivato dalla combustione e lo trasforma in energia termica ed elettrica.
Il vapore surriscaldato (440°C e 50 bar a) prodotto nelle linee di termovalorizzazione è inviato all’impianto di cogenerazione composto da una turbina a 2 stadi con due spillamenti di vapore, collegata ad un generatore elettrico di tipo sincrono. Il vapore scaricato dalla turbina viene raccolto in un condensatore principale funzionante sotto vuoto. Nel caso di fuori servizio del turbogruppo il vapore viene inviato in un circuito di by-pass, dove interviene un desurriscaldatore ed un condensatore ausiliario per la sua condensazione.

L’impianto ha un rendimento termoelettrico elevato grazie alla caldaia integrata alla camera di combustione ed al recupero del calore dei fumi, che sono raffreddati fino alla temperatura di 180°C in uscita caldaia, inoltre è stata realizzata una serie di recuperi di calore utilizzando degli scambiatori realizzati sul circuito del condensato: gland condenser per il recupero del vapore delle tenute della turbina, scambiatore rigenerativo alimentato dal vapore del secondo spillamento della turbina e scambiatore a valle del denox SCR per recuperare il calore dai fumi.

In termini d’assorbimento termico più significativo, abbiamo il primo spillamento del vapore di bassa pressione che alimenta gli scambiatori del teleriscaldamento ed il degasatore, mentre il secondo spillamento è inviato allo scambiatore rigenerativo che ha il compito di elevare la temperatura del condensato con la finalità di migliorare il rendimento del ciclo termico. Un successivo recupero viene fatto a spese del calore contenuto nei fumi in uscita dal SCR che cedono calore alla condensa prima dell’ingresso nel degasatore.

Il raffreddamento dei condensatori principale e ausiliario è ottenuto tramite un circuito a torri evaporative alimentato principalmente da acqua di origine superficiale della Bonifica Renana. Le pompe di circolazione principali inviano l’acqua nei due condensatori collegati in serie e successivamente alle torri evaporative per essere raffreddata. Una pompa ausiliaria (booster) rilancia l’acqua alle altre utenze. 

L’impianto di cogenerazione ha lo scopo di recuperare l’energia termica prodotta dai rifiuti alfine di:

  • produrre energia elettrica da consegnare all’ENEL;
  • produrre energia termica ceduta alla rete di teleriscaldamento realizzata per fornire calore al  Centro di via del Frullo, ad una sottostazione di decompressione del gas metano posta a ridosso dell’impianto, al Centro Agroalimentare Bolognese CAB ed al quartiere Pilastro.