Ausiliari di impianto

Gli ausiliari di impianto possono essere raggruppanti nelle due seguenti catego- rie:

ˆ Ausiliari del ciclo a vapore

 circolazione dell'acqua di alimento  refrigerazione del condensatore ˆ Ausiliari di impianto

 ventilatori

 movimentazione del CDR  movimentazione scorie  ulteriore trattamento ussi  operatività impianto

Le ipotesi e i dati relativi ai consumi della sezione Altri ausiliari sono assunte da [34], dove viene eettuata una analisi comparativa tra combustori a letto uido e combustori a griglia di dierente taglia nell'ambito della combustione di CDR.

Circolazione dell'acqua di alimento Tutte le pompe del ciclo a vapore sono azionate da motore elettrico ed i rendimenti idraulici, organici ed elettrici vengono calcolati da relazioni predenite del programma GS, in base a regole di similitudine e sull'eetto di taglia.

Refrigerazione del condensatore La condensazione del vapore scaricato dalla turbina è eettuata tramite aria ed il condensatore è costituito da moduli di fasci di tubi alettati disposti su strutture ad A posti sopra dei ventilatori azionati elettricamente. Dai dati in possesso, non è possibile eettuare una sti- ma accurata della potenza elettrica assorbita dai ventilatori, come richiesto dal programma GS. Essa verrà posta pari al 3% della potenza termica asportata dal condensatore, consumo superiore rispetto a quello che si avrebbe se si utilizzasse acqua in torri di rareddamento. Tale valore è piuttosto alto, ma tiene in conto delle sfavorevoli condizioni operative oerte dal clima calabrese durante i caldi mesi estivi.

Ventilatori I due ventilatori presenti nell'impianto sono quello dell'aria di combustione, che aspira dalla fossa di stoccaggio del CDR e quello di espulsione dei fumi. Al variare della portata di combustibile alimentato, varierà la quantità di aria di combustione necessaria ad assicurare una combustione stechiometrica e completa, cosi come l'aria secondaria, necessaria a garantire il richiesto tenore di ossigeno nei fumi. Tale variazione di portata volumetrica inuirà sul rendimento totale dei ventilatori, denito come:

ηtot= ηelηorgηy

Ipotizzando rendimento elettrico ηel ed organico ηorgcostanti, il cui prodot-

to è posto pari a 0.81, gli eetti di scala saranno unicamente sul rendimento politropico ηy, essendo esso funzione di [16]:

(

ηy= ηy,∞ per SP < 10b

Dove SP è lo Size Parameter4_{di uno stadio di compressione, denito come:}

SP = ˙ Vm

4h0,25_is

con ˙Vm portata volumetrica sulla sezione di ingresso dello stadio e 4his il

salto entalpico isoentropico a cavallo dello stadio stesso. I valori dei parametri a, b e ηy,∞derivano da calibrazione sui dati forniti dai costruttori dei ventilatori

stessi. Nel presente studio si utilizzano i risultati ottenuti in [35] riferiti ai valori di progetto del termovalorizzatore Silla 2 di Milano:

a = 0.3

b = 0.53

ηy,∞= 0.87

Il rendimento politropico dei ventilatori è diagrammato in Figura 3.2.3.

Figura 3.2.3: Rendimento politropico dei ventilatori in funzione dello Size Parameter.

Movimentazione CDR Il conferimento del CDR proveniente dai vari im- pianti regionali, avviene tramite camion in una apposita zona di ricezione. Il sistema di ausiliari di questa sezione consta di gru a ponte per la movimentazio- ne del CDR in fossa e di tramogge di carico, che alimentano nastri trasportatori motorizzati, la cui velocità viene regolata in base alla richiesta termica della caldaia. L'ingresso del CDR in caldaia viene inoltre controllato da una serranda

4_{Lo SP è un indice delle dimensioni della turbomacchina. Il suo valore assoluto è uti-}

le per valutare gli scostamenti delle prestazioni rispetto a quelle predette dalla teoria della similitudine (ηy,∞).

di intercettazione. In assenza di dati specici per l'impianto in questione, si uti- lizzano i valori forniti dalla Foster-Wheeler presenti in [35] relativi ai consumi di un impianto a griglia per la valorizzazione del Riuto Urbano Residuo (RUR), riassunti in Tabella 3.4. Nel gruppo A vengono inseriti i consumi per la serranda di sicurezza, lo spintore dei riuti e per la movimentazione della griglia, mentre i consumi in B sono relativi alla benna di carico.

Portata di RUR Consumo specico gruppo A consumo specico gruppo B Consumo totale [ton_{/giorno] [}kWh_{/ton] [}kWh_{/ton] [}kWh_/ton]

150 4.8 4.8 9.6

300 4.16 4.4 8.56

500 3.648 3.84 7.488

750 3.456 3.52 6.976

1000 3.456 3.264 6.72

Tabella 3.4: Consumi specici per la movimentazione del RUR. Dato il minor consumo energetico specico dell'impianto in questione 5_{, si}

ipotizza che per movimentare una tonnellata di CDR sia necessaria metà del- l'energia richiesta per alimentare una tonnellata di RUR. Tali consumi vengono simulati su GS da un compressore elaborante una portata di azoto pari a quella del CDR movimentato, tarando i valori dei coecienti a e b del rendimento politropico per riprodurre i consumi stimati. I risultati della simulazione sono esposti in Figura 3.2.4.

Figura 3.2.4: Consumi specici per la movimentazione del CDR: valori ipotizzati e simulati

5_{Il combustore in questione è a letto uido, quindi non sono presenti organi di}

Movimentazione scorie Le scorie prodotte dal processo di combustione che vengono raccolte sul fondo del combustore, richiedono un apposito sistema di movimentazione. Lo scopo è quello di rimuovere le ceneri dal fondo del letto e dalla sezione di backpass e ricircolare quella frazione di sabbia che precipita sul fondo del combustore. I principali componenti di questo sistema sono le coclee di estrazione cenere ( rareddate dall'acqua di alimento del ciclo a vapore), l'elevatore a tazze e il vaglio meccanico che separa la sabbia dalle ceneri. Anche per questo gruppo di ausiliari non si hanno dati sui consumi energetici. Si ipotizza però che essi siano pari agli ausiliari per la movimentazione delle scorie di un combustore a griglia per la termovalorizzazione di RRD, i cui consumi sono stimati dalla Foster-Wheeler in Tabella 3.5:

Ceneri Asciutte Consumo specico [kg_{/s] [}kWh_/t ceneri asciutte] 0.234 10.76 0.469 10.36 0.781 10.11 1.172 9.98 1.563 9.86

Tabella 3.5: Consumi specici per la movimentazione delle scorie. Dati forniti da Foster-Wheeler e rielaborati in [35].

Questa ipotesi è ampiamente conservativa, a causa del maggior quantitativo di bottom ash prodotte da un combustore a griglia per la termovalorizzazione del riuto tal quale. In GS il consumo di tali ausiliari viene riprodotto attraverso una pompa che elabora una portata d'acqua pari a quella delle ceneri asciutte scaricate nelle coclee. I risultati della modellizzazione sono esposti in Figura 3.2.5.

Figura 3.2.5: Consumi specici per la movimentazione delle scorie: valori ipotizzati e simulati

Ausiliari ulteriore trattamento ussi Gli ausiliari di questa sezione sono relativi alla demineralizzazione dell'acqua, al sistema dell' aria di impianto, allo smaltimento delle polveri dalla sezione di ltrazione e alla depurazione dei fumi. I consumi energetici stimati da Fooster-Wheeler sono riportati in Tabella 3.6 e sono simulati su GS da una pompa che elabora una portata d'acqua pari a quella del CDR trattato. I risultati della modellizzazione sono rappresentati in Figura 3.2.6. Portata di CDR [t_{/giorno] [}kWh_/tCDR] 150 12 300 11.5 500 10.8 750 10.24 1000 9.7

Tabella 3.6: Consumi specici il gruppo di ausiliari relativo all'ulteriore trat- tamento dei ussi d'impianto. Dati forniti da Foster-Wheeler e rielaborati in [35].

Figura 3.2.6: Consumi specici per la movimentazione delle scorie: valori ipotizzati e simulati

Ausiliari funzionamento impianto Appartengono a questa classe di ausi- liari tutti le altre principali voci di consumo dell'impianto: illuminazione inter- na, sala controllo, circuito rareddamento dell'alternatore, soatura aria falsa e portoni fosse di conferimento del CDR. Non disponendo di dati sui consumi di tale sezione, si considerano i valori ipotizzati in [34], in cui si suddivide la poten- za elettrica assorbita in parte costante, pari a 60 kW, e componente variabile. I

Figura 3.2.7: Consumi specici per il gruppo di ausiliari per il funzionamento dell'impianto.

Portata di CDR Consumo specico

[t_/giorno] [kWh/tCDR]

Parte variabile Parte costante Totale

114 8.84 12.63 21.47

217 7.74 6.64 14.38

683 7.52 2.11 9.63

1000 7.18 1.11 8.29

Tabella 3.7: Consumi specici il gruppo di ausiliari per il funzionamento dell'impianto. Fonte [34].

I consumi sono modellizzati da un compressore che elabora una portata di azoto pari a quella del CDR alimentato. In gura si riportano i risultati del consumo specico stimato e modellizzato da GS al variare della portata giornaliera di CDR valorizzato.