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Tesi in MATERIALI E AMBIENTE

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Presentazione sul tema: "Tesi in MATERIALI E AMBIENTE"— Transcript della presentazione:

1 Tesi in MATERIALI E AMBIENTE
Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale, del Territorio, Edile e Chimica Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria per l’Ambiente ed il Territorio STUDIO DI FATTIBILITA’ SUL RECUPERO DI MATERIA DA CENERI PESANTI PROVENIENTI DA INCENERITORE RSU Relatori: Prof. Ing. Gianluca INTINI Correlatore: Ing. Serena TINELLI POLITECNICO DI BARI Laureando: Antonio RODIO Tesi in MATERIALI E AMBIENTE A.A

2 Obiettivo dello studio
Una delle problematiche attuali che riveste una rilevanza di carattere nazionale ed internazionale è quella inerente alla gestione delle ceneri pesanti in uscita dai termovalorizzatori, visto il sostanziale aumento di questa tipologia di impianti e, di conseguenza, delle ceneri in uscita dagli stessi. Il presente studio è stato avviato a seguito dell’esigenza del gestore AMIU SpA di Taranto di trovare una soluzione di recupero delle ceneri pesanti in uscita dal termovalorizzatore di Statte al fine di evitare, almeno parzialmente, la pratica attuale dello smaltimento in discarica ed ottemperare ad una prescrizione contenuta nell’Autorizzazione Integrata Ambientale (AIA) rilasciata nel Esso riguarda in particolare lo studio di fattibilità di un impianto di trattamento delle ceneri prodotte, da realizzarsi nello stesso sito ove è ubicato il termovalorizzatore, onde consentire il recupero dei metalli ferrosi e non ferrosi e delle ceneri deferrizate. Lo studio comprende: L’analisi dell’impianto esistente lo studio di fattibilità dell’ampliamento dell’impianto integrato esistente con un sistema di caricamento e un impianto trattamento ceneri pesanti l’analisi economico-finanziaria condotta confrontando quattro diversi possibili scenari con quello attuale Risultati e discussioni Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

3 1. Analisi dell’impianto esistente (1/6)
L’impianto integrato di smaltimento R.S.U. di Taranto è in esercizio dal 1976 e nella sua ultima configurazione autorizzata, è costituito dalle seguenti sezioni: compostaggio; Termovalorizzazione e produzione di energia elettrica Ad oggi titoli autorizzativi dell’impianto sono: D.D. n. 64/2012 del 9° Settore della Provincia di Taranto; Rilascio compatibilità ambientale con prescrizioni; D.D. n. 46/2013 del Servizio Rischio Industriale della Regione Puglia: Rilascio Autorizzazione Integrata Ambientale con Prescrizioni; D.D. n. 41/2013 dell’Ufficio Inquinamento della Regione Puglia; Riesame ai sensi dell’art. 29-octies e Aggiornamento per modifica non sostanziale ai sensi dEll’art. 29-nonies del D.Lgs 152/06 e smi dell’AIA rilasciata con D.D. n. 46/2012 Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

4 Analisi dell’impianto esistente (2/6)
Operazioni autorizzate (crf Cap. 8.1 della D.D. n. 46/2012) Tipologia rifiuti Attività Operazione Autorizzata D.Lgs. n. 152/06 e smi Capacità massima Autorizzata (ton) Potenzialità massima giornaliera (ton/g) annua (ton/a) Elenco A – Smaltimento rifiuti mediante incenerimento Deposito preliminare D15 2.000 / Incenerimento a terra D10 200 73.000 Elenco B – Compostaggio Messa in Riserva R13 150 Riciclaggio/Recupero delle sostanze organiche non utilizzate come solventi (compostaggio) R3 50 15.500 Ceneri pesanti Deferrizzazione per separazione rifiuto metallico R12 23.700 Operazione D10 (crf Cap. 8.2 della D.D. n. 46/2012) Tipologia rifiuti Quantità max di smaltimento (D10) ton/anno ton/giorno ton/ora – Capacità nominale di incenerimento Elenco A – Smaltimento rifiuti mediante incenerimento RSU di cui max 6.000 Rifiuti di origine sanitaria 100 per ciascuna delle due linee di incenerimento 4.16 Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

5 1.Analisi dell’impianto esistente (3/6)
Codici autorizzati per l’incenerimento - Operazione D10 (crf Cap. 8.2 della D.D. n. 46/2012) Ceneri pesanti: Deferrizzazione per separazione frazione metallica (R12) (crf Cap. 8.2 della D.D. n. 46/2012) La linea di deferrizzazione sarà riattivata entro un anno dal rilascio del provvedimento autorizzativo. CER DESCRIZIONE 19 RIFIUTI PRODOTTI DA IMPIANTI DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI, IMPIANTI DI TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE FUORI SITO, NONCHÉ DALLA POTABILIZZAZIONE DELL'ACQUA E DALLA SUA PREPARAZIONE PER USO INDUSTRIALE 19 05 Rifiuti Prodotti Dal Trattamento Aerobico Di Rifiuti Solidi parte di rifiuti urbani e simili non composta 19 12 Rifiuti Prodotti Dal Trattamento Meccanico Dei Rifiuti (Ad Esempio Selezione, Triturazione, Compattazione, Riduzione In Pellet) Non Specificati Altrimenti altri rifiuti (compresi materiali misti) prodotti dal trattamento meccanico dei rifiuti, diversi da quelli di cui alla voce 20 RIFIUTI URBANI (RIFIUTI DOMESTICI E ASSIMILABILI PRODOTTI DA ATTIVITA' COMMERCIALI E INDUSTRIALI NONCHE' DALLE ISTITUZIONI) INCLUSI I RIFIUTI DELLA RACCOLTA DIFFERENZIATA 20 01 Frazioni Oggetto Di Raccolta Differenziata (Tranne 15 01) medicinali diversi da quelli di cui alla voce 20 02 Rifiuti Prodotti Giardini e Parchi (Inclusi I Rifiuti Provenienti Da Cimiteri) altri rifiuti non biodegradabili 20 03 Altri Rifiuti Urbani rifiuti urbani non differenziati residui della pulizia stradale rifiuti urbani non specificati altrimenti 18 RIFIUTI PRODOTTI DAL SETTORE SANITARIO E VETERINARIO O DA ATTIVITÀ DI RICERCA COLLEGATE (tranne i rifiuti di cucina e di ristorazione non direttamente provenienti da trattamento terapeutico) 18 01 Rifiuti Dei Reparti Di Maternità e Rifiuti Legati A Diagnosi, Trattamento e Prevenzione Delle Malattie Negli Esseri Umani oggetti da taglio (eccetto ) sostanze chimiche diverse da quelle di cui alla voce medicinali diversi da quelli di cui alla voce 18 02 Rifiuti Legati Alle Attività Di Ricerca e Diagnosi, Trattamento e Prevenzione Delle Malattie Negli Animali oggetti da taglio (eccetto ) sostanze chimiche diverse da quelle di cui alla voce medicinali diversi da quelli di cui alla voce 19 RIFIUTI PRODOTTI DA IMPIANTI DI TRATTAMENTO DEI RIFIUTI, IMPIANTI DI TRATTAMENTO DELLE ACQUE REFLUE FUORI SITO, NONCHÉ DALLA POTABILIZZAZIONE DELL'ACQUA E DALLA SUA PREPARAZIONE PER USO INDUSTRIALE Ceneri pesanti e scorie, diverse da quelle di cui alla voce Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

6 1.Analisi dell’impianto esistente (4/6)
Sezione di termovaloriz-zazione e produzione di energia elettrica: autorizzata a trattare fino a un massimo di t/a di RSU indifferenziato, di cui t/a di Rifiuti Ospedalieri Trattati (ROT). Dall’incenerimento di RSU, si ottiene anche una produzione di scorie (o ceneri pesanti) pari a t/a il cui costo per lo di smaltimento ammonta a € avendo un prezzo unitario di smaltimento, comprensivo di ecotassa pari a 96,36 €/t Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

7 1.Analisi dell’impianto esistente 5/6
Descrizione del funzionamento: Verifica formale CER e pesatura RSU indifferenziati: vengono scaricati in fossa e successivamente avviati alla linea di termovalorizzazione Frazione organica (FORSU) e frazione verde della raccolta differenziata vengono indirizzati alla linea di compostaggio. Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

8 1.Analisi dell’impianto esistente 6/6
Forno Kcal/h a griglie mobili con funzionamento in depressione N. 3 bruciatori a gasolio per garantire T ≥850 °C Vasca di spegnimento scorie Denitrificazione (abbattimento ossidi di NOx con urea al 32%) Camera di post-combustione T ≥850 °C per la distruzione dei composti organici Caldaia per la produzione di vapore T=950 °C a tubi d’acqua Il vapore va al turboalternatore Generatore-trasformatore per la produzione di energia elettrica (3700 kW di cui 1/3 alimenta l’impianto) Sistema di trattamento fumi (torre di reazione per raffreddamento fumi a 140 °C e deacidificazione con calce + carboni attivi o sorbalit (premiscelato) Elettrofiltro Filtro a maniche n. 2 linee identiche Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

9 2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (1/8)
L’impianto in progetto prevede: Un sistema di trasporto ceneri dalla fossa di raccolta all’impianto di trattamento La linea di deferrizzazione complessa delle scorie che sarà ubicata in un nuovo capannone a farsi dove verranno stoccata all’asciutto le scorie in arrivo, l’inerte di scarto e i metalli ferrosi e non ferrosi recuperati Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

10 2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (2/8)
Il sistema di trasporto ceneri dalla fossa di raccolta all’impianto di trattamento DATI PROGETTUALI: Produzione annua ceneri: t/a Giorni effettivi esercizio linee termovalorizzazione: 300 g/a Potenzialità massima giornaliera: 80 t/g Peso specifico scorie: 0,8 t/mc Umidità iniziale scorie in uscita fossa di spegnimento: >35% Ore giornaliere esercizio sistema di caricamento e trasporto scorie: 24 h/g Potenzialità oraria minima sistema di caricamento e trasporto scorie: 3,3 t/h Rilievo plano altimetrico SOLUZIONI PROGETTUALI: La previsione di un vaglio vibrante, il quale consentirà il passaggio delle scorie aventi dimensioni inferiori alla maglia di 200x200 mm, sottoposto di circa 500 mm per dare modo al materiale di traslare per essere liberato nel tragitto dai grossi materiali che superano le dimensioni della suddetta maglia Come prescritto dall’ ARPA Puglia, i nastri avranno una copertura superiore completa, come anche quella inferiore che trasporterà circa il 10% delle acque di percolazione derivanti dalla perdita di umidità delle ceneri bagnate durante il trasporto alla zona di stoccaggio in progetto. Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

11 2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (3/8)
Il sistema di trasporto ceneri dalla fossa di raccolta all’impianto di trattamento Tramoggia di carico avente un volume di contenimento di circa 10 mc Vaglio vibrante maglia 200x200 mm Palette in rotazione Nastri trasportatori con copertura completa aventi inclinazione di partenza di circa 19° lunghezza complessiva circa 67 m Portata nastri: 3,3 t/h Vasca di smistamento acque di percolazione ceneri  Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

12 2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (4/8)
La linea di deferrizzazione complessa DATI PROGETTUALI: Potenzialità annua autorizzata (attività R12): t/a Giorni effettivi esercizio linee termovalorizzazione: 300 g/a Potenzialità massima giornaliera impianto trattamento scorie: 80 t/g Peso specifico scorie: 0,8 t/mc Umidità iniziale scorie in stoccaggio: 30% Giorni annui esercizio impianto trattamento ceneri: 300 g/a Materiale da trattare: ceneri pesanti da termovalorizzatore, di pezzatura < 200 mm ed umidità residua < % Ore giornaliere esercizio impianto trattamento ceneri: 8 h/g (1 turno di lavoro) Potenzialità oraria impianto di trattamento-deferrizzazione: 10 t/h SOLUZIONI PROGETTUALI: Realizzazione di una linea di deferrizzazione non basata su un'unica operazione di deferrizzazione (come sistema originario non in esercizio), ma un impianto che prevede una separazione per classi granulometriche al fine di massimizzare l’efficienza di recupero sia dei metalli magnetici che amagnetici (si veda anche Rapporto 2010 del CiAl ) Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

13 Layout linea di deferrizzazione complessa
2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (5/8) Layout linea di deferrizzazione complessa Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

14 linea di deferrizzazione complessa
2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (6/8) linea di deferrizzazione complessa SEZ A-A Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO SEZ B-B

15 2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (7/8)
Funzionamento di separatore a correnti indotte (ECS) per il recupero dei metalli non ferrosi (o amagnetici: Al, Cu, ecc.): Esso è un nastro trasportatore con un rotore magnetico all’estremità che girando velocemente su se stesso genera un potente campo magnetico: quando il metallo non ferroso arriva in prossimità di tale campo, viene sollevato ed espulso lontano dalla macchina mentre i materiali inerti cadono seguendo la normale traiettoria Esempio di separatore magnetico per la rimozione dei metalli ferrosi (metalli che contengono Fe) Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

16 2. Studio di fattibilità sul recupero di materia dalle ceneri pesanti (7/8)
IL RECUPERO DELLE CENERI DEFERRIZZATE: Il DM e s.m.i. prevede che per le ceneri con CER si può attuare una procedura di recupero semplificata qualora si decida di riutilizzare tale rifiuto nei cementifici [R5], escludendo anche ogni subordinazione ai test di cessione Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

17 3. Valutazione della convenienza economica (1/11)
La valutazione della convenienza economica per il gestore dell’impianto derivante dalla realizzazione in ampliamento all’impianto integrato smaltimento R.S.U. “Città di Taranto” di un impianto di caricamento ceneri pesanti e di trattamento delle stesse è stata effettuata effettuando dapprima diverse analisi economiche e finanziarie dell’investimento relative a quattro possibili scenari: Scenario B1: Realizzazione impianto di deferrizzazione, ferro e alluminio a recupero, ceneri residue deferrizzate a smaltimento e costi di investimento a carico del gestore AMIU Spa Scenario B2: Realizzazione impianto di deferrizzazione, ferro e alluminio a recupero, ceneri residue deferrizzate a smaltimento e finanziamento regionale a fondo perduto per la realizzazione dell’ impianto Scenario C1: Realizzazione impianto di deferrizzazione, ferro e alluminio a recupero, ceneri residue deferrizzate a recupero e costi di investimento a carico del gestore AMIU Spa Scenario C2: Realizzazione impianto di deferrizzazione, ferro e alluminio a recupero, ceneri residue deferrizzate a recupero e finanziamento regionale a fondo perduto per la realizzazione dell’ impianto La convenienza economica è poi stata valutata mediante confronto di ciascuna delle analisi economiche anzidette con quella relativa alla situazione attuale (SCENARIO A). Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

18 3. Valutazione della convenienza economica (2/11)
IL PIANO DEGLI INVESTIMENTI Analisi dei costi di investimento: Nel presente studio vengono prese in considerazione due ipotesi: I costi dell’investimento, pari a sono a carico del gestore: viene calcolata la rata di ammortamento dell’investimento (i=5% e t=10 anni) sviluppano una rata globale nei costi di gestione stimabile, pari € annue. I costi dell’investimento sono rivenienti da finanziamento regionale a fondo perduto: il costo d’impianto per il gestore è pari a 0. Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

19 3. Valutazione della convenienza economica (3/11)
Determinazione dei costi di gestione annuali dell’impianto Costi di smaltimento delle scorie CER (190112): 96,36 €/anno (con ecotassa) Costi per la movimentazione delle ceneri dalla fossa all’interno alla linea di trasporto (costo mezzo con operatore): €/anno (60 €/hx1,5h/ggx300 gg/anno= €/anno) Costi per la movimentazione delle ceneri dalla fossa all’interno dell’impianto di trattamento scorie (costo mezzo con operatore): €/anno (60 €/hx1,5h/ggx300 gg/anno= €/anno) Costi annuali per la manutenzione della linea di trasporto e della linea di trattamento: €/anno (0,035x €= €/anno) Costi annuali per la manutenzione della opere civili connesse: €/anno (0,02x €= €/anno) Costi energia elettrica della linea di trasporto: €/anno (29,5 KWx24 h/ggx300 ggx0,08€/KW) Costi energia elettrica dell’impianto di trattamento: €/anno (56,4 KWx8h/ggx300ggx0,08€/KW) Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

20 3. Valutazione della convenienza economica (4/11)
Determinazione dei ricavi dal recupero di materiali ferrosi e alluminio recupero di materiali ferrosi: t/anno x0,0781x60 €/t = ,20 €/anno recupero di alluminio: t/annox0,0133x570€/t = ,70 €/anno Ricavi complessivi annui dal recupero di materiali ferrosi e non: €/anno Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

21 3. Valutazione della convenienza economica (5/11)
Analisi economico – finanziaria SCENARIO A (esistente) Nella situazione attuale il gestore effettua lo smaltimento dell’intero quantitativo delle ceneri prodotte. Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

22 3. Valutazione della convenienza economica (6/11)
Analisi economico –finanziaria SCENARIO B1 Nello SCENARIO B1 si fanno le seguenti ipotesi: realizzazione dell’impianto di deferrizzazione costi di investimento a carico del gestore recupero dei materiali ferrosi e non ferrosi ceneri deferrizzate a smaltimento. Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

23 3. Valutazione della convenienza economica (7/11)
Analisi economico –finanziaria SCENARIO B2 Nello SCENARIO B2 si fanno le seguenti ipotesi: realizzazione dell’impianto di deferrizzazione finanziamento regionale a fondo perduto degli impianti recupero dei materiali ferrosi e non ferrosi ceneri deferrizzate a smaltimento Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

24 3. Valutazione della convenienza economica (8/11)
Analisi economico –finanziaria SCENARIO C1 Nello SCENARIO C1 si fanno le seguenti ipotesi: realizzazione dell’impianto di deferrizzazione costi di investimento a carico del gestore recupero dei materiali ferrosi e non ferrosi recupero ceneri deferrizzate. Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

25 3. Valutazione della convenienza economica (9/11)
Analisi economico –finanziaria SCENARIO C2 Nello scenario C1 si fanno le seguenti ipotesi: realizzazione dell’impianto di deferrizzazione finanziamento regionale a fondo perduto degli impianti recupero dei materiali ferrosi e non ferrosi recupero ceneri deferrizzate Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

26 3. Valutazione della convenienza economica (10/11)
CONFRONTO SCENARI Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

27 3. Valutazione della convenienza economica (11/11)
RIEPILOGO CONFRONTO SCENARI Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

28 4. Risultati e discussioni
Dal confronto degli scenari di progetto (B1, B2, C1, C2) con l’analisi relativa alla situazione attuale (scenario A), si è riscontrato un vantaggio economico per il gestore dell’impianto per ognuno degli scenari individuati che diventa rilevante in caso di: finanziamento esterno recupero ceneri deferrizzate con reimpiego in cementifici. Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO

29 POLITECNICO DI BARI – DICATECh - Taranto
GRAZIE PER LA CORTESE ATTENZIONE Politecnico di Bari- DICATECh Laureando: Antonio RODIO


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