D ISTILLAZIONE DEL CARBONE FOSSILE ( COKEFAZIONE )

Le principali emissioni in atmosfera che si manifestano nei forni durante la fase di trasformazione del coke sono costituite da emissioni fuggitive di gas greggio che derivano, in condizioni ordinarie:

○ dagli accoppiamenti delle porte laterali delle camere con i relativi telai;

○ dalle tenute dei coperchi dei tubi di sviluppo;

○ dalle tenute dello sportelletto di spianamento.

Occorre considerare, inoltre, l'emissione derivante, in condizioni straordinarie (fermate di manutenzione o manovre) o di disservizio, dallo sfiato delle torce di sicurezza dei bariletti poste a protezione del sistema di aspirazione a gas contro le sovrappressioni.

7.4.2 Misure di prevenzione e contenimento adottate

Le tecniche di prevenzione integrata generalmente applicate per la riduzione di tali emissioni sono rivolte al contenimento del gas all'interno del forno e comprendono essenzialmente:

a) il mantenimento del flusso del gas libero all'interno della camera;

b) il miglioramento della tenuta tra le porte e gli sportelletti e relativi telai, anche tramite attività di pulizia e manutenzione.

Come le linee guida per l'applicazione delle migliori tecniche disponibili lasciano ad intendere, la limitazione delle emissioni fuggitive in esame si realizza con una combinazione di tecniche di diverso tipo, da scegliere opportunamente in base al contesto impiantistico.

Le batterie di forni di Italiana Coke presentano caratteristiche peculiari, sia a livello costruttivo che produttivo: in particolare l’altezza dei forni (pari a 4,5 m) e la produzione di coke a temperature relativamente basse (specialmente in confronto con le cokerie del ciclo integrato, alle quali sono riferite, in modo specifico, le linee guida).

Le misure da adottare, quindi, non si limitano ai provvedimenti tecnici di contenimento delle emissioni, né ad azioni schematicamente preordinate di manutenzione, ma si sviluppano, in modo coordinato con il processo produttivo, in un’appropriata combinazione di interventi, che includono misure di tipo impiantistico, operativo e procedurale.

Le misure previste e continuamente aggiornate, vengono di seguito descritte.

7.4.2.1 Adozione di porte a tenuta rigida e ben manutenzionate

La tecnica in questione è coerente con le linee guida sulle migliori tecniche disponibili relativamente ai forni di altezza inferiore o uguale a 5 metri.

I dispositivi adottati per garantire la tenuta delle porte sono in particolare:

• la chiusura della porta laterale si realizza mediante sistema a contrasto su riscontri solidali con i telai e regolabili a vite;

• la tenuta della porta sul telaio è dotata di registri a vite regolabili con porta in esercizio.

7.4.2.2 Adozione di sportelletti di spianamento dotati di sistemi di chiusura a tenuta

Il sistema di tenuta attualmente installato sugli sportelletti di spianamento si basa su meccanismo di chiusura a molla con comando meccanico (sistema per migliorare le prestazioni introdotto in fase di adeguamento alle migliore tecniche disponibili). La modifica degli sportelletti di spianamento è stata completata nel 2006.

7.4.2.3 Accurata manutenzione di porte e telai

Si distinguono, in funzione della frequenza e dell’incidenza dell’intervento sull’impianto, operazioni di manutenzione straordinaria, operazioni di manutenzione ordinaria e operazioni di minuto mantenimento. Si tratta in generale di interventi finalizzati a garantire nel tempo, a fronte di sollecitazioni di tipo termico e meccanico, l’idoneità strutturale delle porte dei relativi telai e del loro collegamento alla muratura dei forni.

• Manutenzione straordinaria

Le operazioni di manutenzione straordinaria (la cui esecuzione è affidata ad imprese esterne) vengono pianificate periodicamente a fronte di controlli regolari dello stato di conservazione delle strutture in esame (porte, telai, refrattari) eseguite durante l’esercizio e la manutenzione ordinaria.

M

anutenzione straordinaria delle porte laterali (ricostruzione)

L’intervento è radicale e prevede la ricostruzione dell’intera porta, che può essere integrale oppure conservando, se integri, gli elementi principali della carpenteria (o la fusione in ghisa a seconda del tipo di porta). Vengono inseriti gli elementi secondari e accessori della carpenteria (lamiere, angolari, vitoni svitaporte, viti di registro ecc.), le guarnizioni di protezione termica e lo strato di refrattario interno (composto da mattoni pre-sagomati). In tal modo si dispone praticamente di un organo nuovo che, ovviamente, offre le migliori garanzie ai fini della tenuta alle emissioni. Prima della messa in opera sulla camere si provvede ad una registrazione accurata in officina (tramite appositi telai di registro).

Sostituzione dei telai

A seguito delle sollecitazioni termiche (per la differenza di temperatura tra i due lati) e meccaniche (urti accidentali) si possono verificare deformazioni o rotture dei telai su cui appoggiano le porte.

L’intervento prevede la rimozione dell’esistente telaio e il fissaggio sulla muratura retrostante di un nuovo telaio, opportunamente guarnito. Per limitare questo tipo di operazioni è essenziale prevenire, tramite il minuto mantenimento, i trafilamenti di gas e l’aspirazione di aria all’interno della camera (cioè i surriscaldamenti locali)

• Manutenzione ordinaria

La manutenzione ordinaria (eseguita da squadre specializzate esterne, coordinate e supportate da manutentori interni) prevede interventi pianificati eseguiti regolarmente in modo ciclico su tutte le strutture in esame, ed inoltre interventi specifici di ripristino parziale a seconda delle necessità evidenziate durante l’ispezione e il normale esercizio.

Manutenzione ordinaria delle porte laterali

Sono previsti interventi in opera e, per quanto riguarda le porte, anche in officina:

a) interventi meccanici sugli organi di serraggio e di registrazione delle porte in opera (compresa l’eventuale sostituzione in caso di rottura): vengono eseguiti su segnalazione dell’esercizio, all’inizio di ogni turno nei giorni feriali;

b) lavori di manutenzione meccanica e sui refrattari in officina su tutte le porte a rotazione: si tratta di piccole riparazioni di elementi di carpenteria (angolari di tenuta in particolare), organi di serraggio e regolazione e dei mattoni refrattari interni eseguite ciclicamente su tutte le porte, ovvero su segnalazione di particolari problemi da parte dell’esercizio. L’officina è sempre operativa su almeno una porta, sovente due.

Minuto mantenimento

Con “minuto mantenimento” si intendono interventi in opera, eseguiti in assistenza alle operazioni di esercizio, per garantire la registrazione di porte laterali e la tenuta delle portine di spianamento. L’intervento consente di adattare al meglio l’accoppiamento tra porta e telaio ed è modulato in funzione delle evidenze di tenuta della porta dopo l’infornamento (previa stabilizzazione della pressione in camera) e consente di valutare eventuali necessità di manutenzione vera e propria.

In sede di conferenza dei servizi la ditta, su richiesta, ha presentato integrazioni (cfr. “Integrazione per Conferenza Servizi AIA – Rev. 1 del 12/10/2007”, prot. n° 76898 del 17/10/2007) in merito alle tecniche adottate per contenere i trafilamenti di gas greggio dalle tenute delle aperture laterali delle camere, illustrando le procedure operative seguite per gli interventi manutentivi su porte, sportelletti di spianamento e telai, nonché per le azioni procedurali di esercizio abbinate e complementari a detti interventi (registrazione, pulizia, sigillatura, cfr. anche successivo par. 7.4.2.4). Tali procedure sono riepilogate nell’appendice al presente capitolo (7.A), con le modifiche successivamente indicate dalla ditta.

7.4.2.4 Pulizia di porte e telai

Le porte laterali delle camere di distillazione e i relativi telai vengono sottoposti regolarmente a operazioni di pulizia finalizzati alla rimozione dei depositi sulle superficie di appoggio, in modo da assicurare l'accoppiamento tra le due parti e migliorare la tenuta al gas.

La pulizia delle porte, dei telai e delle sportelletti di spianamento è eseguita in parte in modo automatico (tramite dispositivo fisso ad azione idraulica) ed eventualmente manuale (che consente un’azione più mirata oltre che un’ispezione visiva delle strutture). In tal modo, nel rispetto delle indicazioni fornite dalle linee guida sulle migliori tecniche disponibili, le attività di pulizia in esame sono integrate in un processo generale di gestione manutentiva delle camere e dei relativi accessori finalizzato alla prevenzione delle cause ed alla limitazione delle emissioni dalle tenute dei vari organi in esame, in modo da conseguire i requisiti prestazionali che le linee guida per la prevenzione integrata dell'inquinamento indicano come praticabili per i forni da coke già esistenti.

Allo scopo di rendere più efficaci le azioni di cui sopra è stato programmato l’inserimento di nuovi dispositivi di pulizia delle porte e dei telai sulle macchine forni. Tale intervento è conseguenza delle limitazioni tecniche e prestazionali che caratterizzano i corrispondenti dispositivi ad azione

meccanica (coltelli raschiatori che si muovono sulla sagoma esterna o interna dell'elemento da pulire) che risentono spesso di blocchi lungo il perimetro su cui agiscono, in particolare in corrispondenza dei quattro angoli della porta.

L'inserimento di organi di pulizia delle chiusure laterali dei forni sulla macchina sfornatrice è stato realizzato. Attualmente l’impianto è in fase di messa a punto.

L'intervento ha rivelato diversi vincoli di natura tecnico-operativa nella fase realizzativa, tra questi citiamo: le altre attività di adeguamento alle migliori tecniche disponibili (procedure di manutenzione delle camere e dei relativi organi di chiusura laterali, modifica degli sportelletti di spianamento) hanno reso e tuttora rendono frequentemente necessario l'utilizzo contemporaneo di almeno due macchine sfornatrici, condizionando la disponibilità in fermata delle macchine stesse per l'inserimento dei nuovi dispositivi. Tale fuori servizio, ovviamente continuativo, vista l'estensione degli interventi di modifica necessari, si è rivelato essere prolungato (alcuni mesi) confermando la presenza di difficoltà operative e la loro non semplice valutazione.

Inoltre, per quanto riguarda le macchine guida coke, oltre ad essere delicata e complessa la fase progettuale per l’inserimento dei dispositivi su macchinari esistenti, data la limitata disponibilità di spazi, vi sarebbe la necessità di modificare due macchine in quanto non è possibile l’inserimento contestuale del pulisciporte e del pulisci telai, sempre per la mancanza di spazio.

Infine l'azienda segnala il vincolo economico-operativo rappresentato, sempre per le macchine guida coke, dal previsto inserimento dall'impianto di captazione delle polveri allo sfornamento, (impianto transfer car), intervento che, imponendo ben più radicali modifiche alle macchine guida coke, non può essere disgiunto tecnicamente dalle modifiche necessarie per l'inserimento dei dispositivi di pulizia. Pertanto i dispositivi di pulizia di porte e telai sul lato coke delle batterie saranno realizzati sulla nuova macchina transfer car, la cui pianificazione è prevista per il dicembre 2012.

Un'ulteriore misura di intervento sulle emissioni fuggitive, che trova applicazione nella cokeria Italiana Coke, rappresentata dalla sigillatura dell'accoppiamento tra porta e telaio in caso di rilascio visibile di gas, è stata testata anche al fine di verificarne la possibilità di estenderla a misura di contenimento sistematica integrativa rispetto alle procedure manutentive e di pulizia, individuate come MTD dalle linee guida. Tale tecnica è stata illustrata dalla ditta, in particolare, nelle integrazioni alla relazione tecnica presentate in sede di conferenza di servizi in merito alle tecniche adottate per contenere i trafilamenti di gas greggio dalle tenute delle aperture laterali delle camere di gas greggio (cfr. paragrafo precedente 7.4.2.3 e appendice 7.A).

A tale riguardo, risulta, in effetti, tale tecnica è risultata applicabile solo al fine di prevenire i danneggiamenti e le deformazioni delle strutture metalliche di porte e telai causate dallo stress termico conseguente all'accensione del gas che può fuoriuscire dalle tenute. Per contro, la sua applicazione in caso di rilascio di gas senza accensione deve essere limitata alle situazioni che, sulla base dell'intensità del rilascio, rivelano agli operatori di manutenzione una situazione di danneggiamento particolare e anomale delle strutture. Al di fuori di queste situazioni, che devono essere risolte non appena possibile con il ricorso agli interventi di manutenzione ovvero anche, in casi particolari, di pulizia più specifica delle strutture, questo tipo di tecnica non può essere applicata per intervenire su emissioni derivanti dalle ordinarie condizioni di esercizio degli impianti (emissioni rientranti nei limiti tecnici riconosciuti dalle stesse linee guida sulle migliori tecniche disponibili). Infatti l'impiego non mirato della sigillatura provocherebbe, contro le stesse indicazioni della norma, la formazione di accumuli di materiale incrostante tali da rendere più difficoltosa per la pulizia degli organi di chiusura e quindi il corretto accoppiamento tra porte e telai

7.4.2.5 Accurata manutenzione dei forni

Anche allo scopo di ridurre le fughe di gas dalle aperture laterali, l'azienda ha organizzato e mette in atto un sistema per procedere ad interventi di manutenzione anche sulla parte esterna delle camere di distillazione, quali ad esempio la ricostruzione delle spalline del forno e la saldatura ceramica.

Gli interventi sono finalizzati a rinforzare la base in muratura refrattaria su cui appoggia il telaio, anch’essa soggetta progressivamente a deterioramento per stress termico, riparando altresì le microfessurazioni nei tratto più esterno delle pareti della camera.

La ricostruzione delle spalline ripristina completamente il supporto in mattoni refrattari del telaio.

La saldatura ceramica, anziché sostituire l’intera struttura in mattoni, permette di ripristinare i tratti di muratura mancanti tramite il riporto di apposito materiale sigillante, che per azione del calore si trasforma in materiale solido refrattario analogo ai mattoni. Viene applicata per la manutenzione degli ultimi metri a partire dalle porte laterali della muratura refrattaria delle camere.

Un'ulteriore operazione, specifica per la muratura di appoggio del telaio è la stuccatura dei telai.

L’operazione consiste nell’addizione di materiale legante silico-alluminoso, resistente al calore, tra telaio e refrattario retrostante, per consentire una maggiore tenuta delle strutture.

Un'altra tecnica definita “gunitaggio” (che consiste nello spruzzare materiale siliceo umido sulle parti di muratura in prossimità dei telai che presentano fessurazioni) sono state utilizzate in passato, ma attualmente si è preferito ricorrere sistematicamente alla saldatura ceramica in quanto si tende ad evitare, quando possibile, l'applicazione di materiale umido sui refrattari caldi (operazione che comporta comunque uno stress termico per il materiale).

7.4.2.6 Adozione di tubi di sviluppo dotati di coperchi (cappellotti) a tenuta idraulica

La sede dei coperchi delle colonne di evacuazione è conformata per consentire la creazione di un battente idraulico sufficiente ad impedire la fuga di gas dalla tenuta. Il battente è continuativamente alimentato con acqua industriale per prevenire l'evaporazione e garantire il livello di guardia.

7.4.2.7 Accurata manutenzione dei tubi di sviluppo, bocchette di carica e altre apparecchiature L'azienda pianifica, nell'ambito degli interventi di manutenzione impiantistica generale, specifici interventi per la manutenzione e, quando necessario, la sostituzione di tutti le apparecchiature e organi del sistema di carico delle camere e di evacuazione del gas di cokeria (tubi di sviluppo e relativi accessori, curve di collegamento al bariletto e relative valvole di intercettazione, jumper-pipe ecc.), tenendo conto in modo particolare delle capacità di tenuta nei confronti delle emissioni fuggitive di gas di cokeria da parte dei punti di discontinuità (flange, tappi, tenute ecc.).

7.4.2.8 Sigillatura dei coperchi di carica con malta liquida o altro materiale idoneo

Vengono applicate malte sigillanti sul profilo dei tombini di chiusura delle bocchette di carico;

l’operazione è effettuata al termine di ogni carico della camera di distillazione.

Attualmente viene utilizzato un prodotto speciale, caratterizzato dalla presenza di un preparato

“collante” con notevole capacità di espansione quando riscaldato, che permette la sigillatura perfetta con consumo di prodotto molto basso e con minore sporcamento del piano di carico e, nel contempo, una facile rimozione nell'operazione di apertura automatica dei coperchi.

Con l'inserimento della macchina caricatrice n° 4 l'operazione di sigillatura avviene ad ogni fine ciclo di caricazione in automatico; l'addetto al piano di carico verifica a fine ciclo l'avvenuta sigillatura dei coperchi di carica e, se del caso, interviene manualmente.

7.4.2.9 Pulizia dei coperchi e delle bocchette di carica

La rimozione di incrostazioni e depositi dai coperchi delle bocchette di carica e dalle relative sedi fa parte delle attività di minuto mantenimento dei forni ed è stata eseguita regolarmente in modo manuale.

Con l'inserimento della macchina caricatrice n° 4 è stata automatizzata la procedura di pulizia ed è possibile effettuare l'operazione precedentemente ad ogni carico della camera, aumentando così l'efficacia dell'intervento.

7.4.2.10 Periodico degrafitaggio della volta del forno

Durante la conversione del carbone fossile in coke si verificano processi secondari che determinano la formazione di particolato carbonioso. Gran parte di tali particelle vengono trascinate dal gas di cokeria e si ritrovano nella frazione più pesante del catrame sotto forma di agglomerato di polverino e catrame.

Una parte del particolato tende invece ad assumere una struttura cristallina, di tipo lamellare simile a quella della grafite (così viene infatti comunemente denominato). In conseguenza alla diverse struttura chimica, tale particolato tende ad aderire e accumularsi progressivamente sulle superfici interne dei forni creando delle caratteristiche concrezioni carboniose, in particolare in corrispondenza delle zone interessate dal passaggio del gas di cokeria (volta delle camere e interno dei tubi di sviluppo).

A livello pratico tale fenomeno si riflette sulla conduzione degli impianti e influisce sull’impatto ambientale; infatti da un lato l’adesione di formazioni grafitiche sulle pareti dei forni tende a sigillare le fessurazioni presenti sul refrattario ostacolando il passaggio di gas e polvere di carbone dalla camera ai piedritti, dall’altro eccessivi depositi rischiano di creare un impedimento al convogliamento del gas prodotto nella camera verso il bariletto (favorendo quindi le fughe dalle tenute) e possono ridurre la conduzione di calore dai bruciatori peggiorando la qualità del coke (e aumentandone la polverosità).

La formazione di concrezioni è significativamente influenzata dalle condizioni di esercizio dei forni; temperature di cokefazione più elevate favoriscono il processo di grafitizzazione del particolato rendendo più frequente e rapida la formazione delle concrezioni. Le condizioni di esercizio delle batterie di forni di Italiana Coke sono pertanto, relativamente ad altri impianti, sfavorevoli alla formazione di grafite. In particolare, la formazione di depositi sulla volta del forno è piuttosto limitata e nel normale esercizio è previsto solo la regolare ispezione visiva della volta.

L’eliminazione delle concrezioni di grafite può essere effettuata per azione di asportazione meccanica o ricorrendo all’insufflazione di aria. La prima soluzione si applica sugli organi meccanici, mentre sui refrattari è opportuno procedere per ossidazione creando una corrente d’aria in corrispondenza del deposito grafitico da eliminare.

Durante le operazioni di esercizio vengono ispezionate le pareti interne delle camere e a fronte di segnalazione di presenza di concrezioni nella volta del forno, due ore prima dello sfornamento (durante la fase di stabilizzazione del coke), si isola la camera e si apre il cappello del tubo di sviluppo.

Per creare la corrente d’aria naturale necessaria alle operazioni successive, si apre il coperchio di carica più vicino alla concrezione da eliminare, allo scopo di evitare che l’azione degrafitante si estenda anche sulla superficie del refrattario asportando anche la grafite “sigillante”.

La corrente d’aria naturale così prodotta esegue il degrafitaggio, per combustione locale, anche dell’interno del tubo di sviluppo.

7.4.2.11 Pulizia meccanica del tubo di sviluppo

Gli organi di intercettazione del passaggio del gas risultano più facilmente ostruibili, rispetto alla volta della camera, da eventuali concrezioni, in particolare la curva di collegamento del tubo di sviluppo del gas al bariletto e, in subordine, i jumper-pipes.

In seguito ad ogni operazione di sfornamento viene controllata la curva del tubo di sviluppo e vengono rimossi meccanicamente gli eventuali depositi più grossolani situati nella parte critica per il passaggio del gas (in corrispondenza della valvola di intercettazione al bariletto). Con questo intervento si garantisce il mantenimento del corretto livello di pressione all’interno della camera durante tutto il processo dal caricamento a fine distillazione.

Tale operazione di esercizio viene ovviamente integrata periodicamente con una manutenzione più spinta; almeno due volte all’anno viene eseguita la pulizia a ferro di ogni curva, intervento che viene programmato opportunamente, in modo da garantire un temporaneo stand-by della camera.

(anche in questo caso l'attività viene svolta nella fase di stabilizzazione del coke).

7.4.2.12 Degrafitaggio jumper pipes

L’intervento sui tubi del dispositivo jumper-pipe viene eseguito in manutenzione programmata almeno per tre volte all’anno per ciascun dispositivo.

L’operazione deve essere eseguita previo isolamento del forno dal bariletto e richiede l’apertura del cappello del tubo di sviluppo, il sollevamento del coperchio del tubo del jumper-pipe e l’inserimento di un getto d’aria di protezione. La rimozione delle concrezioni viene effettuata con attrezzi meccanici. Anche in questo caso l'attività viene svolta nella fase di stabilizzazione del coke.

7.4.2.13 Emissioni dalle torce di sicurezza

Tali dispositivi funzionano automaticamente per evitare la sovrappressione nelle batterie di distillazione (apertura del condotto a fronte del segnale di un trasduttore di pressione al bariletto), L'accensione delle torce di sicurezza in condizioni ordinarie è evitata dal corretto funzionamento del sistema di evacuazione del gas, per cui l'accensione è limitata a condizioni straordinarie di difficoltà nell'estrazione del gas greggio.

L'accensione contemporanea di tutte le torce delle batterie forni (8 in totale) si verifica se viene interrotta, anche temporaneamente, l'aspirazione del gas dagli estrattori (es. black-out elettrico) ovvero in occasione di fermate straordinarie di manutenzione degli impianti.

L'accensione contemporanea di tutte le torce delle batterie forni (8 in totale) si verifica se viene interrotta, anche temporaneamente, l'aspirazione del gas dagli estrattori (es. black-out elettrico) ovvero in occasione di fermate straordinarie di manutenzione degli impianti.