Progetto, funzionamento e ottimizzazione della linea trattamento fumi di una centrale termoelettrica a biomassa solida

The main purpose of this dissertation is to analyze and optimize a flue gas treatment system of a thermal power plant, fueled by solid biomass and located in Sant’Agata di Puglia (FG). After a brief explanation of “biomass” source, its relative energy exploitation, especially through direct combustion (a particular process of thermochemical conversion) and the resulting formation of pollutants, the current abatement technologies were introduced, leaving a more detailed description to the technical choices adopted for this plant. Despite the limited time available for the optimization of plant components, in particular SNCR, SCR, lime dosing system and recirculation of dust, this work has proven an extremely useful tool to give a first indication of the best way the system should work in these first months, as well as to give the operators some useful suggestions for future exercise. The changes made to the control loop, in relation to ammonia dosing system (SCR) and lime dosing system (dry reactor), resulted in a decrease in the computation and response time of PID controllers with beneficial effects on velocity and promptness in the pollutants abatement (nitrogen oxides and acids). The analysis of the monthly costs concerning the quantity of dosed lime, the power absorbed by the fan tail, the disposal of calcic products residues and the compressed air for the cleaning of the filtration bags made possible to obtain the optimal value of the differential pressure through the filter (Δpott = 13,73 mbar). This result allowed the customer to save on dosed lime, from 485 kg/h to 280 kg/h, with resulting economic savings, ensuring at the same time values of acid pollutants and dust below the limits imposed by the authority.

Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo l’analisi e l’ottimizzazione del funzionamento della linea trattamento fumi di una centrale termoelettrica, alimentata a biomasse vegetali solide, situata a Sant’Agata di Puglia (FG). Dopo aver introdotto la risorsa “biomassa”, il relativo sfruttamento energetico, in particolare tramite conversione termochimica per combustione diretta e la conseguente formazione di inquinanti, sono state brevemente introdotte le attuali tecnologie volte all’abbattimento degli inquinanti, lasciando una trattazione di maggior dettaglio alle scelte tecniche ed impiantistiche impiegate nell’impianto oggetto di questo studio. Nonostante il limitato periodo di tempo a disposizione per l’ottimizzazione dei componenti impiantistici, in particolare SNCR, SCR, sistemi di dosaggio della calce e ricircolo delle polveri, il presente lavoro è risultato estremamente utile a dare delle prime indicazioni circa il modo migliore per far funzionare il sistema in questi primi mesi, oltre che offrire agli operatori suggerimenti utili per l’esercizio futuro. Le modifiche apportate ai loop di controllo, circa il dosaggio di soluzione ammoniacale del sistema SCR e il dosaggio della calce nel reattore a secco, hanno consentito di ridurre notevolmente i tempi di calcolo e, quindi, di risposta dei relativi controllori PID con effetti benefici sulla velocità e prontezza nell’abbattimento dei rispettivi inquinanti (ossidi di azoto e acidi). L’analisi dei costi mensili riferiti alla quantità di calce dosata, alla potenza assorbita dal ventilatore di coda, allo smaltimento dei prodotti calcici residui e all’aria compressa per la pulizia delle maniche filtranti hanno consentito di ottenere il valore ottimale del differenziale di pressione in corrispondenza del filtro (Δpott = 13,73 mbar). Questo risultato ha permesso al cliente di risparmiare sul dosaggio della calce, passando da 485 kg/h a 280 kg/h, con conseguente risparmio economico, garantendo al tempo stesso valori di inquinanti acidi e polveri al di sotto dei limiti imposti dall’autorizzazione.