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Studio del recupero energetico del termovalorizzatore di Livorno in funzione della variabilità delle caratteristiche del combustibile da rifiuto introdotto

Informazioni tesi

  Autore: Davide Susini
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2007-08
  Università: Università degli Studi di Pisa
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Luigi Martorano
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 109

L’obiettivo del presente studio è l’analisi e l’ottimizzazione del profilo energetico del termovalorizzatore di Livorno, finalizzate alla valorizzazione dei rifiuti come risorsa energetica alternativa alle fonti tradizionali, nel rispetto della legislazione vigente in ambito di gestione integrata del rifiuto stesso (Decreto Ronchi). Lo studio consente inoltre, attraverso la determinazione di opportuni indicatori tecnico-economici, di valutare il livello tecnologico raggiunto dall’impianto in esame, per diverse condizioni di funzionamento, al fine di operare una cogenerazione non solo come ausilio nel processo di termovalorizzazione, ma per utilizzi diversi, quale la produzione di energia termica per il riscaldamento urbano.

ANALISI ENERGETICA DEL CASO DI STUDIO
Metodologia: La stima qualitativa delle proprietà caratteristiche del suddetto impianto è eseguita assumendo come riferimento la composizione merceologica dei Rsu generati dalla città di Livorno.
Sotto tale ipotesi si esegue la simulazione dei seguenti scenari di termovalorizzazione:
• Caso S1: incenerimento di Rsu non selezionati a valle delle operazioni di raccolta differenziata / recupero delle frazioni riciclabili;
• Caso S2: incenerimento di Rsu selezionati meccanicamente, a valle delle operazioni di raccolta differenziata / recupero delle frazioni riciclabili.
Noto il Pci del Rsu in ingresso al trattamento termico, si determinano le seguenti grandezze caratteristiche del processo di combustione e di recupero energetico con produzione di elettricità:
• Temperatura di combustione;
• Area stechiometrica ed eccesso d’aria;
• Recupero di potenza termica;
• Rendimento termico del ciclo termodinamico impiegato;
• Rendimento di conversione elettrica.
L’impianto, con forno a griglia ha potenzialità pari a 180 tRsu/giorno, per la produzione combinata di potenza elettrica e termica mediante ciclo a vapore a condensazione e/o spillamento.
L’elaborazione del modello di calcolo proposto prevede le seguenti fasi:
• Analisi della composizione chimico – fisica del Rsu in ingresso al TVR, in corrispondenza alla caratteristica merceologica media;
• Calcolo del Pci;
• Calcolo della massa d’aria stechiometrica di combustione e dell’eccesso d’aria necessario ad evitare la formazione di prodotti di combustione incompleta;
• Calcolo dell’energia termica recuperata e dell’energia elettrca prodotta a valle della sezione di recupero.

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INTRODUZIONE La crescente domanda di energia, in concomitanza al progressivo depauperamento delle risorse tradizionali (combustibili fossili e petrolio), rivela la necessità di razionalizzare l’impiego di energia, valorizzando l’adozione di risorse alternative a quelle convenzionali. Il protocollo di Kyoto (1997) promuove la valorizzazione di nuove forme di energia rinnovabili e l’introduzione di tecnologie eco-compatibili nelle fasi di produzione, trasporto, distribuzione e consumo di energia. In tale ambito l’Italia si è impegnata a ridurre del 7% le emissioni di gas inquinanti entro il 6 2010 (corrispondenti a un abbattimento di circa 100*10t/anno equivalenti di CO), in base a un 2 piano messo a punto dal Ministero dell’Ambiente. Contemporaneamente i rifiuti di origine civile ed industriale, la cui produzione risulta essere progressivamente crescente (vedi dati di cui alla Figura 1), rappresentano una problematica ancora aperta ed in evoluzione, dove confluiscono aspetti legislativi, tecnici, economici e sociali di notevole rilevanza. In generale i rifiuti possono rappresentare una notevole risorsa in termini di potenziale energetico il cui sfruttamento, attraverso cicli di combustione diretta, trasformazione chimica e stabilizzazione, è in espansione, sia per evitare il ricorso allo smaltimento tradizionale, sia perchØ può offrire margini di convenienza economica. L’adozione di “modelli di sviluppo sostenibili” nella gestione del Rsu si concretizza con strategie di intervento, che prevedono, oltre alla riduzione alla fonte dei rifiuti e il riutilizzo/riciclaggio dei materiali, anche il recupero di energia dai fumi di combustione del trattamento termico, con potenzialità di utilizzo della suddetta energia nei sistemi cogenerativi [9]. Una diretta conseguenza delle considerazioni esposte è lo sviluppo del concetto di sistema di gestione integrato di Rsu, ossia un insieme di tecnologie, ciascuna idonea al trattamento di particolari frazioni merceologiche. Il sistema si basa pertanto sulla differenziazione del rifiuto per distinguerne le caratteristiche chimico - fisiche e sfruttarne le potenzialità; in esso l’attività di RD fornisce l’opportunità di selezionare i flussi di Rsu in funzione delle loro caratteristiche merceologiche, avviando: • Le frazioni recuperabili alle unità di recupero/riciclaggio; • Le frazioni con maggiore Pci all’impianto di incenerimento, in cui il processo di recupero energetico dai fumi di combustione valorizza i Rsu in termini di risorsa alternativa. 6

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