La modifica proposta dal Gestore, consistente nell’implementazione sui due forni B1010 e B1012 della tecnica dell’iniezione di vapore d’acqua in camera di combustione (“steam injection”) congiunta all’utilizzo degli esistenti bruciatori LNOx2, risponde all’applicazione di MTD con riferimento ai contenuti:
del punto 7.4.2.1 Gas-fired furnaces and steam-superheaters del documento Bref applicabile all’impianto (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Volume Organic Chemical Industry –February 2003);
del punto 3.4.1.1 Techniques to reduce NOX emissions dell’aggiornamento del documento Bref applicabile all’impianto (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Volume Organic Chemical Industry – Final Draft February 2017);
del punto 7.1.7.3 Abatement of NOX emissions del documento Bref relativo ai grandi impianti di combustione (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants - July 2006), essendo questa tecnica in particolare indicata quale BAT per la riduzione delle emissioni di NOx su turbine a gas esistenti, applicazione con cui l’adeguamento di un forno di cracking esistente presenta numerosi elementi di analogia:
vincoli dati dalla geometria della camera di combustione,
tipologia del combustibile impiegato,
elevati regimi termici caratteristici.
Nelle pagine seguenti vengono riportati i riferimenti essenziali ai contenuti dei documenti Bref sopra richiamati.
2I forni B1010 e B1012 sono attualmente equipaggiati con 88 bruciatori di parete e 24 bruciatori di suola. La potenza termica complessiva nominale di ogni forno è di circa 60 MW e l’alimentazione di aria comburente è assicurata da un sistema di tiraggio naturale; i bruciatori di suola attualmente installati sono del tipo Low NOx con sistema di immissione gas frazionata “staged fuel”; i bruciatori di parete sono del tipo Low NOx con doppia immissione di aria comburente “staged air”.
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3.2.1 - Riferimenti ai contenuti del documento Bref applicabile all’impianto (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Volume Organic Chemical Industry –February 2003).
Più in dettaglio, il documento Bref applicabile all’impianto indica al punto 7.4.2.1 Gas-fired furnaces and steam-superheaters (si riporta in calce stralcio dei contenuti essenziali) la temperatura di fiamma quale fattore primario che determina le emissioni di NOx e gli effetti di riduzione delle emissioni di NOx ottenibili tramite l’impiego proposto di bruciatori LNOx ed iniezione di vapore (steam injection) in camera di combustione:
[…] 7.4.2.1 Gas-fired furnaces and steam-superheaters […] Factors affecting the overall emissions include:
• operating with conventional burners (highest NOx), low-NOx burners or SCR DeNOx units (lowest NOx) […]
• minimising flame temperature (can be by steam injection or recycling flue gas to reduce NOx). […]
7.4.2.1.1 Nitrogen oxides
The level of NOx is primarily determined by flame temperature, which is a function of the burner technology, the fuel gas composition, the furnace geometry, the excess oxygen and, to a lesser extent, on the ambient air temperature and humidity. […]
LNB and ULNB use staged air or fuel addition to reduce the residence time and peak temperature within the burner, thus reducing NOx production. […]
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3.2.2 - Riferimenti ai contenuti dell’aggiornamento del documento Bref applicabile all’impianto (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Volume Organic Chemical Industry – Final Draft February 2017).
Il riferimento alla tecnica dell’iniezione di vapore in camera di combustione (come una delle tecniche “primarie” previste per la riduzione delle emissioni di NOx di un forno di cracking) è stato ulteriormente sviluppato al punto 3.4.1.1 Techniques to reduce NOX emissions (si riporta in calce stralcio dei contenuti essenziali) dell’aggiornamento del documento Bref applicabile all’impianto (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Volume Organic Chemical Industry – Final Draft February 2017), che rimanda per maggiori dettagli al BREF LCP e che inserisce tra le BAT applicabili per la riduzione degli NOx la tecnica di iniezione vapore in camera di combustione.
[…] 3 LOWER OLEFINS
[…] 3.4.1 Techniques to reduce emissions to air 3.4.1.1 Techniques to reduce NOX emissions
NOX emissions from cracking furnaces arise from the combustion of the fuel in the furnace side of the crackers. Techniques to prevent or minimise NOX emissions are those used for combustion. These are classified as process-integrated techniques, primary and secondary measures for NOX. The techniques, briefly mentioned below, are described in more detail in Section 2.4.4.7 and in the LCP BREF and the REF BREF. However, application of these techniques and the achieved emission and performance levels are discussed in this section.
[…]
3.4.1.1.1 Primary measures for NOX
Description
NOX emissions are reduced by the following techniques:
[…] the use of low-NOX burners or ultra-low-NOX burners; and
the use of inert diluents.
Technical description
All techniques reduce NOX emissions by lowering peak flame temperatures.
[…] Low-NOX burner (LNB) or ultra-low-NOX burner (ULNB): The technique is based on the principles of reducing peak flame temperatures, delaying but completing the combustion and increasing the heat transfer (increased emissivity of the flame). […]
Use of inert diluents: 'Inert' diluents, e.g. steam, water, nitrogen, are used (either by being premixed with the fuel prior to its combustion or directly injected into the combustion chamber) to reduce the temperature of the flame. […]
These techniques are also described in Section 2.4.2.1, and in more detail in the LCP and REF BREFs. […]
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3.2.3 - Riferimenti ai contenuti del documento Bref relativo ai grandi impianti di combustione (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants - July 2006).
La pratica dello Steam Injection è ampiamente consolidata nell’ambito delle misure tecniche atte a ridurre la formazione degli NOx, negli impianti di combustione; il richiamo a questa tecnica è in particolare sviluppato al punto 7.1.7.3 Abatement of NOX emissions del documento Bref LCP relativo ai grandi impianti di combustione (IPPC Reference Document on Best Available Techniques for Large Combustion Plants - July 2006).
[…] 7.1.7 Control of emissions to air from gas-fired turbines and combined cycles […] 7.1.7.3 Abatement of NOX emissions
7.1.7.3.1 Water or steam injection
Since dry low NOX combustors (DLN) have reached an acceptable state of development, water/steam injection is now used in Europe, although only to a minor degree so far, as a NOx reduction measure. However, for existing installations, it is the most easily applicable technology, and may be applied in combination with other NOx abatement measures. […]
Water/steam injection can be performed either by the injection of a mixture of fuel and water or steam or by the injection of water or steam through nozzles directly into the combustion chamber. The evaporation or superheating of steam requires thermal energy, which is then not available to heat the flame. Thus, the flame temperature decreases and NOX formation alsoreduces. […]
The reduction rates by steam or water injection are presented in Figure 7.11.
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3.3 ASSETTO IMPIANTISTICO FUTURO - LE PRESTAZIONI ATTESE