Evacuazione e stoccaggio delle ceneri

Gli effluenti solidi risultanti dalla combustione e dalla gassificazione si dividono in ceneri e ceneri leggere.

• Le ceneri provenienti dal reattore vengono asportate tramite un sistema di convogliamento che le invia in cassoni di tipo ermetico. È necessario disporre di sistemi di accumulo di capacità pari ad almeno 3 giorni considerando gli impianti al carico nominale.

Le diverse qualità di legno producono diverse quantità di ceneri: il legno di faggio, ad esempio, senza la corteccia, produce lo 0,2% di cenere, mentre la corteccia di frassino ne produce il 7%.

Sono ceneri rese inerti grazie anche all’additivazione chimica e non vi è complessità nella loro evacuazione.

• Le ceneri leggere provenienti dalle tramogge del generatore di vapore e dalla sezione di depurazione dei gas vengono raccolte e stoccate in un apposito silo dimensionato per una capacità di accumulo di 3 giorni di funzionamento alle condizioni nominali. Dal silo saranno evacuate mediante caricamento su automezzi.

I sistemi di estrazione delle ceneri comprendono sia l’abbattimento del particolato dai fumi e dal gas, sia l’estrazione vera e propria dalla caldaia (dalla camera di combustione). Per allontanare le ceneri dalla caldaia si adottano diversi sistemi, soprattutto in funzione della potenza, e quindi della quantità di ceneri da rimuovere; per i piccoli impianti le operazioni possono essere anche completamente manuali.

Per impianti medio grandi conviene invece che l’estrazione delle ceneri sia il più possibile automatica ed efficiente, sia per diminuire le spese di gestione, sia per la pulizia dei locali, che incide tanto sulla durata dei cuscinetti di un ventilatore, quanto sull’inceppamento di un relè, come su tante eventuali altre anomalie costose per i conseguenti interventi necessari. Quando è fattibile, conviene usare sistemi di estrazione a coclea, perché più semplici e molto meno soggetti a problemi, rispetto a quelli pneumatici, che a loro volta risolvono però situazioni particolari.

Per quanto riguarda la depolverizzazione dei fumi, i multicicloni bastano per la gran parte delle situazioni, essendo in grado di portare entro i parametri richiesti la maggior parte dei casi. Con necessità particolari, o per maggiori esigenze, oltre al separatore a multiciclone, si possono aggiungere svariati sistemi di filtrazione: da quelli elettrostatici, ai lavaggi, alla condensazione, ad altri apparati sempre comunque costosi e quindi applicabili solo a grandi impianti, dove se ne ammortizza e giustifica il costo.

Sistemi appropriati di abbattimento delle emissioni sono obbligatori per la combustione di legno non vergine: è questo il caso della termodistruzione di scarti legnosi, di varia origine, contenenti vernici, solventi o altri inquinanti.

Nel caso della depurazione dei gas prodotti dai gassificatori si usano dei filtri a caldo che possono lavorare a bassa o ad alta pressione e che convogliano il particolato direttamente in cassoni ermetici o nuovamente nel gassificatore. Associato al gassificatore a letto fluido esiste sempre un ciclone che filtra il gas in modo meno accurato, con lo scopo principale di separare la sabbia e per inserirla nuovamente nel reattore. Si riporta di seguito una descrizione del sistema di evacuazione ceneri dell’impianto a combustione diretta di Crotone.

3.6.1 Descrizione del sistema di evacuazione ceneri

La presente riguarda la realizzazione del sistema di evacuazione ed insilaggio delle ceneri leggere separate lungo la linea di trattamento fumi dell’impianto (Fonte: Enel).

In considerazione della particolare finezza della cenere, nella progettazione dei sistemi di trasporto e stoccaggio, devono essere adottati particolari accorgimenti, per evitare la dispersione del materiale. Ad esempio tutte le coclee inclinate devono essere intercettate mediante valvole. In generale i convogliatori a coclea non possono avere un’inclinazione superiore a 26°.

Devono essere adottati tutti gli opportuni accorgimenti perché il trasporto e lo stoccaggio della cenere avvenga completamente a secco, senza contatto con parti umide.

Per lo scarico della cenere dal silo devono essere adottati sistemi di fluidificazione ad aria del fondo silo, oppure cannoni ad aria.

I sistemi di alimentazione della cenere dal silo alla manica di carico degli automezzi, sono a completa tenuta, per evitare l’emissione di cenere all’esterno.

In generale il sistema di trasporto e stoccaggio cenere è di tipo meccanico. La quantità di materiale da gestire è definita, oltre che dalle ceneri del combustibile, anche dai trascinamenti del materiale del letto fluido e dai prodotti di reazione.

3.6.2 Descrizione del processo

Il sistema deve evacuare il materiale estratto dal fondo della camera di combustione, dalle eventuali radianti di caldaia, dalla zona surriscaldatori, dal riscaldatore aria, dal reattore di abbattimento dell’HCl e dai filtri a maniche dell’impianto per convogliarlo al silo di stoccaggio mediante catene raschianti e trasportatori a coclea.

La cenere che si raccoglie alla base delle eventuali radianti di caldaia, nella zona dei surriscaldatori e del riscaldatore aria, viene raccolta nelle rispettive tramogge e, tramite sistema a tenuta (rotocella o valvola a doppio clapet), è alimentata ad un trasportatore a catena raschiante, per lo stoccaggio in silo chiuso.

Anche alla base del reattore a secco deve essere prevista una tramoggia di adeguata capacità.

La cenere prelevata dai filtri a maniche deve essere trasportata all’esterno dell’incastellatura dei filtri mediante coclee od altro idoneo dispositivo. Allo scarico di quest’ultime una catena raschiante provvede al conferimento della cenere al silo di stoccaggio.

La cenere prelevata dai diversi punti di raccolta sarà convogliata al silo di stoccaggio.

- Sulla sommità del silo viene installato un filtro a maniche per lo sfiato dell’aria.

- Allo scarico del silo è inoltre prevista una macchina impastatrice per umidificare la cenere prima che questa sia caricata sugli automezzi a cassone. Gli automezzi provvedono poi al trasporto della cenere fino alla destinazione finale.

- Ciascun punto di prelievo cenere sarà costituito da una serranda di intercettazione (ad azionamento manuale per le tramogge poste alla base del filtro a maniche e del reattore a semisecco, e con azionamento motorizzato per tutti gli altri punti di prelievo cenere), e da un gruppo di presa cenere con valvola a doppio clapet, o altro sistema idoneo a garantire la tenuta verso rientri di aria.

Le serrande manuali saranno, normalmente, in posizione “APERTA”, la posizione

“CHIUSA” dovrà essere attuata solamente in caso di manutenzione o per l’esclusione di una sezione del filtro a maniche.

Le serrande motorizzate dovranno essere aperte e chiuse singolarmente, in sequenza, in modo tale che non sia possibile porre in comunicazione le varie sezioni di caldaia (radiante, surriscaldatori e riscaldatore aria), tramite l’apertura della valvola di scarico cenere.

I gruppi di prelievo cenere, costituiti da valvola a doppio clapet, al fine di evitare immissione di gas nelle linee di trasporto, dovranno avere i due otturatori operanti in controfase, in modo tale che uno risulti in posizione di apertura e l’altro di chiusura.

3.6.3 Condizioni di funzionamento

Le catene raschianti ed il sistema di alimentazione della cenere staccata dalle superfici di scambio di caldaia, e dal reattore, devono essere sempre in funzione.

Le apparecchiature ed il macchinario svolgenti il medesimo servizio o con analoghe funzioni, dovranno avere caratteristiche il più possibile uguali, in modo tale da poter

consentire una standardizzazione degli stessi ed una ottimizzazione della gestione dell'impianto.

- per la progettazione statica del silo, e delle strutture in genere, viene assunto un peso specifico della cenere pari a 1.000 kg/m3;

- per il dimensionamento volumetrico del silo di stoccaggio, dovrà essere considerata un’autonomia di stoccaggio di almeno 72 ore.

Nel caso di Crotone si ha che:

- Potenzialità catene raschianti: =1 t/h di cenere, cadauna.

- Potenzialità coclee: =1 t/h di cenere, cadauna.

- Autonomia del silo di stoccaggio: 72 ore, al carico massimo continuativo della caldaia, con una minima capacità di 80 m³.

3.6.4 Descrizione delle apparecchiature

• Catene raschianti

L'apparecchiatura è costituita, nel suo complesso, da un robusto involucro a tenuta di fumi (in qualsiasi condizione operativa non deve essere possibile la fuoriuscita dei gas della combustione da detto involucro, né dalle giunzioni dello stesso con le apparecchiature collegate), realizzato in acciaio. L’involucro ha la funzione di condotto di collegamento fra le tramogge di raccolta cenere ed il silo di stoccaggio, la coclea, od un’altra catena raschiante, all’altra estremità. All'interno del condotto vi sarà l'elemento scorrevole di trasporto cenere, costituito da piastre metalliche collegate a catene di trascinamento.

Tutti i componenti meccanici (condotto, piastre e catene) devono avere un elevato grado di resistenza all'abrasione, in relazione anche alla temperatura cui operano.

Le catene di trascinamento non devono essere interessate dalla cenere.

Le piastre di trascinamento della cenere devono essere collegate alle catene di trascinamento mediante bullonatura per essere facilmente sostituibili.

Il collegamento motore elettrico-pignone di trascinamento catene è di tipo rigido (motore, giunto, riduttore), senza interposizione di elementi di collegamento flessibili (cinghie o catene).

• Trasportatori a coclea

Le coclee ed il relativo canale di contenimento vengono realizzati con materiale antiusura e non sono previsti supporti intermedi.

Il canale di trasferimento deve essere facilmente ispezionabile, mediante coperchio bullonato, e deve permettere un facile smontaggio della coclea per manutenzione.

Il collegamento motore elettrico-coclea è di tipo rigido (motore, giunto, riduttore), senza interposizione di elementi di collegamento flessibili (cinghie o catene).

• Silo

Il silo, in acciaio, deve essere del tipo cilindrico ad asse verticale costruito con lamiere di spessore minimo pari a 8 mm e profilati delle seguenti qualità:

- fasciame, fondo, tetto UNI EN 10025 S355 J0 (Ex Fe 510 C) - struttura e rinforzi UNI EN 10025 S275 J0 (Ex Fe 430 C)

Il silo deve anche essere corredato di ampi passi d’uomo a tenuta per ispezione e manutenzione all’interno, serviti da scale e passerelle di accesso.

Il silo dovrà essere dotato di scale e piani di servizio, con passerelle di collegamento.

Il silo viene pannellato solamente ai piani contenenti macchinario e nella corsia di carico.

La corsia di carico viene dimensionata per contenere, a portoni chiusi, un automezzo cassonato per il trasporto della cenere.

Il silo è dotato di misuratori di livello, di temperatura e di quant’altro necessario per una corretta gestione.