Nuovo Termovalorizzatore nel cuore di Copenhagen

Recentemente alcuni ricercatori del Centro Studi MatER sono stati in visita al nuovissimo termovalorizzatore di Copenaghen, situato nel centro della capitale danese. Oltre al moderno e innovativo aspetto architettonico, questa complessa opera ingegneristica si prospetta essere lo stato dell’arte attuale della tecnologia Waste-to-Energy, sia in termini di prestazioni energetiche che ambientali:

Recupero energetico e flessibilità d’esercizio

Il termovalorizzatore ha due caldaie a grata, ciascuna di capacità pari a 35 ton/h e carico termico nominale di 112 MW, due linee di depurazione fumi a umido con condensazione del vapore acqueo e una turbina da 67 MWe.
La configurazione scelta garantisce il massimo recupero di energia elettrica e termica, sopportando variazioni consistenti nella composizione del rifiuto conferito: vapore prodotto ad alta temperatura e pressione (440°C/70 bar, con possibilità di aumentare la temperatura fino a 480°C), ridotto eccesso d’aria (da cui una concentrazione di O2 nei fumi secchi pari al 6%), SCR front-end (ad alta temperatura), turbina a vapore con rendimento isentropico e numero di pale elevati. Inoltre, il sistema di condensazione del vapore dei fumi in due step permette di recuperare il calore di condensazione, incrementando di circa 20 punti percentuali il recupero di energia, da cui un rendimento complessivo di 107%: il primo passaggio raffredda i gas mediante uno scambiatore di calore posto sulla linea di ritorno del teleriscaldamento, recuperando 10 MW di calore per ciascuna linea, mentre nel secondo una pompa di calore ad assorbimento ne abbassa la temperatura fino a 20-30°C, aggiungendo altri 15 MW per caldaia al teleriscaldamento.
L’elevato grado di flessibilità operativa è garantita dalla connessione a due distretti della rete di teleriscaldamento di Copenhagen, mediante un condensatore a doppio fascio tubiero, e mediante un by-pass totale alla turbina.

 

 

Le principali modalità operative sono:

  • esercizio in assetto cogenerativo (condizione nominale);
  • esercizio in assetto cogenerativo con condensazione spinta del vapore dei gas per il recupero di 30 MW termici con pompa di calore attiva;
  • by-pass totale della turbina con pompa di calore attiva;

Recupero di materia e riciclo

Nonostante l’attività dei termovalorizzatori sia normalmente definita “di recupero”, il processo di incenerimento presso l’impianto di Copenhill permette il riciclo di materia mediante il recupero di risorse altrimenti impossibile.
Si prevede di estrarre un quantitativo di metalli dalle ceneri pesanti superiore al 90% del totale di ferrosi e non ferrosi; le ceneri possono essere utilizzate come componente per il manto stradale o per altri usi nel campo delle costruzioni, previa verifica del rispetto dei limiti sul contenuto di metalli pesanti e sulla generazione di percolato. Perciò, le ceneri pesanti possono sostituire risorse vergini di natura simile, quali sabbia e ghiaia.
Si prevede di utilizzare l’acqua recuperata dalla condensazione del vapore contenuto nei gas, sostituendo reintegri d’acqua, per esempio quello per le perdite lungo la rete di teleriscaldamento.

Performance ambientali

Il trattamento dei gas prodotti dalla combustione dei rifiuti consiste in un filtro elettrostatico (ESP) a 270°C, un sistema SCR front-end e low-dust con catalizzatore triplo (seguito dall’economizzatore), uno scrubber e un sistema di condensazione del vapore acqueo.
Posizionando il sistema DeNOx a valle del filtro elettrostatico si evita il riscaldamento dei gas, raggiungendo concentrazioni di NOx di 15 mg/m3. L’SNCR è stato sostituito con l’obiettivo di ridurre le emissioni di NOx, soggette a una tassa di 3.3 €/kg.
Lo scrubber a quattro stadi rimuove HCl, HF e molti metalli pesanti, non catturati dall’ESP, nel primo passaggio; gli ossidi di zolfo vengono rimossi nel secondo passaggio che prevede l’utilizzo di calcare. Il sistema di recupero delle condense in due stadi non solo garantisce il recupero del calore di condensazione ma permette anche l’ulteriore pulizia dei fumi, rimuovendo diossine e mercurio mediante l’iniezione di carbone attivo.

Le acque reflue di processo vengono trattate in un sistema di precipitazione convenzionale, integrato con filtri a sabbia, filtri a carbone, scambiatori ionici e uno stripper per il recupero dell’ammoniaca rinviata nei forni.
Il condensato è trattato in un sistema separato composto da un processo di osmosi inversa che produce acqua pulita, potenzialmente priva di sali e inquinanti. In tali condizioni, l’acqua può essere utilizzata come corrente di make-up per le caldaie e per la rete di teleriscaldamento.

 

 

Il nuovo impianto è collocato nel centro della città e sarà gestito da Amarger Resourcecenter (ARC), azienda di proprietà di cinque comuni dell’area metropolitana di Copenhagen; sostituirà l’attuale termovalorizzatore, anch’esso di ARC, in esercizio da più di 40 anni.

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