Tecnologie Ambientali

Un inceneritore é un impianto complesso nel quale i rifiuti vengono trattati per termodistruzione. Questa é, nel caso dell' incenerimento, un processo di combustione in eccesso d' aria che da materiale solido di carica (i rifiuti) produce una grossa mole di fumi contenenti prevalentemente CO2 e H2O e un residuo solido inorganico sotto forma di ceneri, granuli, e aggregati di metalli (per lo più silice, carbonati, ed altri metalli che caratterizzavano i rifiuti specifici).

La reazione di termodistruzione é altamente esotermica, perciò dato un calore iniziale per far partire la reazione, il calore da fornire é via via minore in quanto interviene la esotermicità delle reazioni secondarie ad alimentare il processo. Questo fenomeno viene sfruttato nei moderni inceneritori per produrre vapore tramite una parte dei fumi caldi prodotti, vapore il quale viene diretto verso una turbina che produce energia eletrica che può 1) alimentare elettricamente il processo riducendo la quota di energia da prelevare dalla rete, e 2) essere immessa nella rete per le utenze circostanti.

Data questa peculiarità i moderni inceneritori vengono chiamati 'termovalorizzatori' o 'impianti di Waste to Energy'.

 

L' incenerimento vero e proprio può avvenire in diverse condizioni e con diverse tecnologie, ognuna adatta ad una diversa situazione, e ognuna con una resa diversa. Per una analisi più dettagliata dei tipi di tecnica di incenerimento rimandiamo al nostro articolo: TRATTAMENTI TERMICI. Vediamo invece qui come é composto un impianto di incenerimento nelle sue parti tipiche. Gli impianti di termodistruzione nel loro complesso, possono essere distinti in quattro sezioni fondamentali:

 

- Ricevimento ed accumulo

- Camera di combustione primaria e secondaria (post-combustione)

- Recupero energetico

- Abbattimento, depurazione, e rilascio di fumi

 

Analizziamole singolarmente:

 

Ricevimento ed Accumulo:

Gli automezzi di trasporto rifiuti, dopo le operazioni di pesatura del carico, provvedono a sversare i rifiuti in zone di accumulo. Si utilizzano di norma fosse per i rifiuti solidi, serbatoi per i rifiuti liquidi e silos per i rifiuti fangosi. In caso di rifiuti industriali si provvede anche alla classificazione dei rifiuti conferiti mediante campionature ed analisi chimica. Il ricevimento provvede alla registrazione dei flussi di rifiuti in ingresso e anche in uscita (Per RSU: scorie, ceneri volanti, ferro recuperato). L’ accumulo serve come polmone per l’ alimentazione continua dei forni con partite omogenee di rifiuto. Nell’ ipotesi di RSU si utilizzano generalmente fosse con autonomia di almeno 2 o 3 giorni in modo da fare fronte alla mancata raccolta dei rifiuti nei fine settimana (situazione generale in quasi tutte le municipalità in caso di non emergenza). In queste fosse viene anche attuata l' omogeneizzazione dei rifiuti, in modo da garantire una relativa costanza in qualità dell' alimentazione nei forni. L' omogeneizzazione e l' alimentazione sono attuate mediante gru con benna a polipo. Tutta la fossa rifiuti è isolata dal resto dell' impianto e dall’ ambiente esterno, per evitare inconvenienti igienici (dispersione di materiale, diffusione di odori, migrazione di roditori e insetti). Per impedire fuoriuscite di aria maleodorante dai portelloni di scarico dei rifiuti, la fossa è generalmente mantenuta in leggera depressione mediante aspirazione continua dell’ aria interna. L' aria aspirata viene insufflata nei forni come aria di combustione. Rifiuti ingombranti possoo essere triturati in una zona della fossa di ricevimento o in una sezione apposita e poi rigettati nella fossa. La fossa di ricezione può anche essere provvista di un sistema di aspirazione di eventuali liquami a rilascio non immediato, questi liquami vengoo mandati alla zona di raccolta dei rifiuti liquidi.

 

Camera di combustione primaria e secondaria (post-combustione):

Si realizzano quasi sempre due, o più forni in parallelo, in modo che ce ne sia sempre almeno uno in funzione quando l' altro è sottoposto ai periodici interventi di manutenzione. Si stima che su base annuale il fattore di servizio di un forno di incenerimento RSU sia come minimo dell’ ordine del 75÷80 %. In realtà quasi tutti gli inceneritori hanno un uptime annuale di circa il 90% e in casi eccezionali anche del 95% ove la manutenzione ordinaria sia eccellentemente programmata.

 

La sezione di combustione si compone di:

• camera di combustione primaria, nella quale il rifiuto alimentato viene convertito in scorie e fumi, in condizioni ossidative spinte (eccesso di ossigeno) e alta temperatura (per RSU e RS: 850÷1050 °C; per Rifiuti pericolosi : ≥1200 °C).

• camera di combustione secondaria (post-combustione), nella quale vengono ossidati gli incombusti contenuti nei fumi (incombusti gassosi e incombusti associati alle polveri ) a valori controllati di temperatura e ossigeno. La camerda di post-combustione rappresenta un presidio ambientale e in quanto tale potrebbe essere considerata come primo stadio di depurazione fumi.

 

Recupero energetico:

È la sezione in cui si realizza la valorizzazione della risorsa energetica del rifiuto tramite recupero del contenuto entalpico dei fumi. In caldaie a recupero in genere del tipo “a tubi d’acqua”, si consegue il recupero di vapore, in forma satura o preferibilmente surriscaldata, e da questi viene normalmente attuato il recupero di energia elettrica in turbo alternatore. Si compone pertanto di caldaia a recupero, apparecchiature varie del ciclo termico e turbogeneratore. Va rilevato che anche qualora non si volesse ottenere un recupero di energia termica, il raffreddamento dei fumi é comunque indispensabile perchè l’elevata temperatura dei fumi in uscita dalla post-combustione non consente l’ applicazione diretta di alcun dispositivo per la depurazione. Laddove non venga applicato il recupero energetico in caldaia, sono utilizzati per il raffreddamento dei fumi scambiatori di calore a superficie (ad aria o ad acqua) oppure sono praticate miscelazioni dirette con aria o preferibilmente con acqua per evitare incrementi rilevanti della portata dei fumi.

 

Abbattimento, depurazione, e rilascio di fumi

Questa sezione é di rilevante importanza poichè é preposta al controllo delle emissioni al camino e quindi da essa dipendono i più rilevanti effetti di impatto ambientale degli impianti di incenerimento.

All’ inizio degli anni 80 negli inceneritori di vecchia tipologia la depurazione era ancora limitata alla sola depolverazione, mentre i forni non erano ancora attrezzati con le camere di post-combustione. Seguirono a metà degli anni 80 le integrazioni tecnologiche con impianti di lavaggio per l’ abbattimento degli acidi alogenidrici. Soltanto a metà degli anni 90 si sono concretizzate soluzioni idonee per l’ abbattimento fine dei micro-inquinanti e sono stati realizzati i primi interventi per la rimozione degli ossidi di azoto. Sulla base di questi sviluppi, le linee di trattamento fumi dei moderni impianti di termodistruzione RSU dispongono di vari stadi secondo l’ esempio che segue:

 

- lavaggio alcalino per l' abbattimento degli acidi alogenidrici e altri gas acidi;

- abbattimento del materiale particolato in depolveratori;

- trattamento “denox” per la rimozione degli NOx;

- trattamento con carbone attivo per la rimozione fine di metalli pesanti volatili (in particolare mercurio) e diossine;

- lavaggio finale a umido per la condensazione dei metalli volatili e la rifinitura nell’ abbattimento del particolato e dei gas acidi.

 

Di fatto attualmente esistono macro filtri e torri di quench che sono capaci si unire alcuni di questi stadi, minimizzando il numero di apparecchiature e di stadi individuali. 

Oltre a queste parti tipiche gli inceneritori devono prevedere anche una serie di zone accessorie in cui vengono svolti altri compiti, per esempio nell' ambito di un sistema di incenerimento dei RSU risulta in genere conveniente prevedere il recupero di ferro e altri metalli riutilizzabili dalle scorie. Tale recupero viene attuato in modo molto semplice mediante separazione elettromagnetica ed eventuale pressatura. Il quantitativo di ferro recuperato dipende ovviamente dalla composizione del RSU alimentato; indicativamente si aggira attorno al 2÷3% in peso. Gli impianti di incenerimeto sono poi sempre dotati, in linea al camino o in una zona dedicata, di un sistema di rilevazione automatica temporizzata delle componenti delle emissioni. Questo é previsto per legge, e molte aziende che gestiscono inceneritori pubblicano online lo storico delle analisi sulle emissioni.