La gassificazione del CDR/CSS - ATIA-ISWA Italia

Rimini –10 Novembre 2011

L’applicazione del processo di gassificazione al trattamento termico dei rifiuti nasce comerisposta alla forte richiesta di ridurre l’impatto ambientale delle installazioni, dovutosoprattutto alle emissioni di composti organo-clorurati e alla produzione di residui dasmaltire in discarica.La combustione di elementi in forma solida è in generale più complessa rispetto allacombustione di specie in forma gassosa.Un fattore fondamentale è la miscelazione tra combustibile e comburente che per icombustibili solidi è più difficile, ed una miscelazione imperfetta causa fenomeni dicombustione parziale per cui:‣ parte del materiale in ingresso può presentarsi incombusto sia nei fumi che nelle ceneri,‣ si possono generare composti intermedi nocivi. iiI rifiuti si presentano per la maggior parte in forma solida, eterogenea e variabile (siregistrano caratteristiche diverse a seconda della zona e del metodo di raccolta, dellecondizioni meteorologiche, delle stagioni, dei sistemi di pre-trattamento, ecc.).

La gassificazione è un processo di dissociazione molecolare indotto dalla temperatura.Con il crescere dello stato di agitazione termica, dovuto all’elevata temperatura, i legamichimici si rompono e le molecole complesse, generalmente lunghe catene a base dicarbonio, vengono scisse e si ricombinano in molecole sempre più semplici.I prodotti del processo sono:‣ Gas combustibile;‣ Inerti fusi.Il gas combustibile (Syngas)a livello macroscopico è formato da:‣ H 2 idrogeno,‣ CO monossido di carbonio,‣ CO 2 biossido di carbonio,‣ N 2 azoto,‣ H 2 O acqua.Indipendentemente dai materiali di partenza.AgenteGassificante(Ossigeno)InertiGasEnergia(calore)Combustibile(rifiuti)Altri composti o elementi (H 2 S, HCl, ecc.) si trovano solo in quantità macroscopicamenteirrilevanti.

100%Percorso sostanze combustibiliReattore di gassificazione20 - 30%Bruciato direttamenteInsieme ai residui solidi0%AllaValorizzazione70 - 80%Gas0%Catrami ecc.Le reazioni di combustione, fortemente esotermiche, liberano il calorenecessario per innalzare la temperatura a valori tali da rendere possibili lereazioni di gassificazione.Il fatto che l’energia termica si sviluppi all’interno del materiale permette diraggiungere temperature sufficientemente elevante affinché anche i compostiorganici più resistenti si decompongano. Si completa così il passaggio in fasegassosa di tutta la frazione combustibile, senza elementi in fase liquido/vapore(catrami o TAR).

Minerale vetrificato≈ 10% in peso≈ 1% in volumeMetalli≈ 1% in peso≈ 0,15% in volumeColataSempre grazie alle alte temperature, le frazioni inerti fondono e si presentano in formadi colata, che solitamente viene fatta stramazzare in un bagno d’acqua dove solidifica,formando granuli vetrificati.Minerali e metalli generano granuli distinti, grazie al diverso peso specifico. E’ quindipossibile separare la frazione metallica da quella minerale.

Diossine e Furani al limite della non-misurabilità

Diossine e Furani al limite della non-misurabilità

Frazioni solide rese come materie prime seconde

Tipologia dei refrattari utilizzati per il crogiolo

Tipologia dei refrattari utilizzati per il crogiolo

Confronto impiantiImpiantoComponenti acidi nei materialiCl (%peso)S (%peso)Fukuyama (Gassificazione CDR) 0,45 - 0,76 0,05 - 0,18Shiwa (Gassificazione RSU ed industriali) 0,15 - 0,22 0,07Yokohama (Griglia Raffreddata RSU) 0,08 - 0,19 < 0,01Perdita di materiale fasci tubieri i surriscaldatoriiSpessoreImpiantoPress(bar)Temp.(°C)MaterialeDiam. Originale Perdita Periodo PerditaEsterno (mm) (mm) (anni) (mm/anno)Fukuyama 60 450 SUS 310-TB 57,1 6,0 0,0 - 0,4 3 0,13Shiwa 25 300 STB 340-E 38,1 40 4,0 01 0,1 - 03 0,3 45 4,5 007 0,07Yokohama 40 400 SUS 310-TB 42,7 4,7 0,0 - 1,9 7 0,27

Esperienza comprovataLa realizzazione di un impianto di gassificazione richiede conoscenze specifiche.Sull’onda dei buoni risultati potenzialmente raggiungibili, molti soggetti si sono proposti sulmercato con soluzioni impiantistiche improvvisate che non hanno portato alle conclusionisperate.Per la realizzazione di un impianto non sperimentale, ma destinato a funzionaregarantendo con continuità le prestazioni, sono necessarie referenze comprovate su scalaindustrialeCostiI costi di realizzazione sono superiori, in ragione del 10% circa, rispetto a soluzionitradizionali. I maggiori costi sono essenzialmente imputabili all’implementazione delprocesso di vetrificazione.TagliaLa taglia massima su linea singola è ad oggi 300 t/giorno.

Grate FurnaceFluidized BedFurnacePlasma Melting FurnaceElectric Arc Melting FurnaceSludge Inciniration FurnaceRotaly Kiln Furnace

GassificatoreTrattamento Meccanico Biologico

Processo: Gassificazione “Convert”Capacità : 1°Linea ‐ 10,0 t/oraImpianto 182.500 t/annoMateriale: CDR secondo DM 5/2/98Residui solidi:Produzione di materiale vetrificato inerteContesto: Integrazione nel sito industriale esistenteProgetto sviluppato in due fasi:‣ Realizzazione e messa in esercizio della prima linea dimostrativa,‣ Completamento con ulteriori due linee.

TrattamentoAcqueGassificatoreCentrale diproduzioneenergiaServizi ausiliari

I principali dati di esercizio del gassificatore di Malagrotta sono i seguenti:‣ Portata oraria di CDR: 8,0 t/h‣ Potere calorifico medio (PCI) del CDR: 15.500 kJ/kg‣ Portata media syngas: 9.000 Nm 3 /h‣ Potere calorifico medio del syngas: 2,7 kWh/Nm 3‣CDR trattato tt t nel 2010: 43.000 t‣ Rendimento di gassificazione: 71 %‣ Caratteristiche del syngas (% in volume sul secco)‣ % di idrogeno: 37 %‣ % di monossido di carbonio: 40 %‣ % di anidride carbonica: 18 %‣ % altri gas 5%

Il progetto riguarda il completamento del sistema integrato di trattamento dei rifiuti diAlbano, con la realizzazione di un nuovo impianto di produzione di energia elettricaalimentato dal Combustibile Derivato dai Rifiuti (CDR) proveniente dagli impianti diTrattamento Meccanico Biologico (TMB) di: Albano, Rocca Cencia e Salaria.L’impianto autorizzato sarà composto da:‣ due linee di gassificazione dalla capacità di trattamento di 600 ton/giorno,‣ una turbina a vapore da circa 35MWe,‣ ausiliari pronti per tre linee,‣ E’ prevista la possibilità di poter installare in futuro una terza linea

Camera diCombustioneGeneratore diVapore Surriscaldatore ReattoreEconomizzatoreReattore diGassificazioneCiclone 1° Filtrazione 2° Filtrazione DeNOxSCR

Ingresso materialiUscita Gas di sintesiSezione 3Stabilizzazione i del processo ad alta temperaturat>850 CSezione 2Gassificazione Elementi Volatili600 – 800 CSezione 1Fusione inerti>1’600 CScarico colata

Processo: Gassificazione “Shaft”Capacità e materiali:Rifiuti urbani ed assimilatiil 45.100 ton/annoRifiuti speciali assimilabili agli urbani4.000 ton/annoFanghi da impianti di depurazione10.000 ton/annoRifiuti sanitarii 400 ton/annoScarti da RD materiale cellulosico900 ton/annoScarti da RD materiale plastico600 ton/annoScarti da RD sottovaglio800 ton/annoScarti da RD inerti500 ton/annoScarti da RD metalli200 ton/annoRecuperi da discaricai 10.000000 ton/anno72.500 ton/annoResidui solidi:Produzione di materiale vetrificato inerte

Parigi‣ 100.000 t/anno‣ CSS da rifiuti industriali‣ Gara d’appalto in corso‣ Iniziativa i mistaGenova‣ 150.000 t/anno‣ Frazione secca (CSS) da RSU‣ Progettazione definitiva‣ Iniziativa i pubblicaCannes‣ 60.000 t/anno‣ CSS da rifiuti solidi urbani‣ Prequalifica‣ Iniziativa mistaSicilia‣ 180.000 t/anno‣ Rifiuti solidi urbani a valle della RD‣ Studio di fattibilità‣ Iniziativa privata