Integration of energy recovery into an environmental emissions intervention filtering system in a secondary aluminium production plant

Environmental concerns and sustainable development have been major issues of discussion and study recently. Environmental impacts are rising whereas limited natural energy and material resources are diminishing. Environmental emissions resulting from industrial processes is a significant concept of concern as well as the energy efficiency&recovery in industrial processes. It is estimated by EPA (US Environmental Protection Agency) that somewhere between 20 to 50% of industrial energy input is lost as waste heat in the form of hot exhaust gases, cooling water, and heat lost from hot equipment surfaces and heated products. In this aspect, treatment of exhaust gases recovering the waste heat loss can be an important opportunity for both emission free and energy efficient processes. However, in many cases, it is not economically feasible to recover energy. The EU plans of a 20% total and a 27% energy saving in industrial manufacturing processes by 2020 which would account for a EUR 100 billion annually direct cost reduction and save around 780 million tones of CO2 per year throughout the union. Metal foundry industry is one of the most critical sector of interest, with high amounts of emissions and high rate of energy consumption. Among the metal foundry sector, secondary(recycling) aluminum foundries, introducing another notable concept that is recycling, have been gaining more significance recently due to the increasing demand for aluminum, however secondary aluminum production brings the high level of emission problems as well. It is where all these three concepts (emissions, energy efficiency&recovery and recycling) are intersecting. In this study it is discussed and demonstrated with a case study that how it is quite feasible to recover and reuse energy meanwhile satisfying the particulate emission limits, by means of an heat exchanger integrated bag-house filtration system in an aluminum recycling foundry. A design approach for a heat exchanger integrated fume suction and depuration plant system, applicable to non-ferrous metal (NFM) industry has been developed upon a real case study. The results are observed and evaluated analytically.

Le preoccupazioni ambientali e lo Sviluppo Sostenibile sono stati temi importanti di discussione e di studio anche di recente. Gli impatti ambientali stanno aumentando mentre le risorse naturali di energia primaria e di materie prima tendono a ridursi e cominciano a scarseggiare. Il controllo delle emissioni ambientali in atmosfera generate dai processi industriali è un tema significativo insieme al concetto di efficienza-recupero dell’energia nei processi industriali. E' previsto da EPA (US Environmental Protection Agency) che circa fra 20 e 50% dell’energia primaria utilizzata in ambito industriale venga persa come calore di scarico in ambiente, attraverso le emissione dei fumi da combustione, acqua di raffreddamento e dissipazioni termiche. A proposito di queste perdite il trattamento dei fumi da post-combustione con il recupero di energia dissipata, potrebbe essere un’opportunità importante al fine di raggiungere processi con migliore efficienza energetica che sostenibili dal punto di vista ambientale. Però in molti casi questo non è economicamente fattibile recuperare energia. L’Unione Europea si è proposta l’obiettivo di un risparmio energetico totale di 20% - 27% nei processi industriali entro 2020, che significa una riduzione di costi di circa 100 miliardi di Euro in termini di costi diretti e anche un risparmio di 780 milioni di tonnellate of CO2 per anno. L’industria metallurgica è uno dei settori industriali maggiormente energivori ed è fondamentale quindi l’interesse in questo settore. Tra le diverse tipologie di fonderie quelle di alluminio secondario stanno aumentando in numero per il crescente consumo di alluminio. Nonostante sia stato potenziato il riciclo di alluminio, questo settore conserva problematiche per le elevate emissioni. Per questo la produzione di alluminio rappresenta un settore dove si intersecano queste tre concetti importanti: emissioni, recupero di energia e riciclo. In questo studio, viene discusso e presentato un esempio di come sia possibile e tecnicamente efficiente un recupero di energia significativo e un suo riutilizzo in una fonderia di Alluminio Secondario, attraverso un impianto di filtrazione a cui è stato integrato uno scambiatore di calore. Nel lavoro è stato sviluppato e realizzato un modello per il dimensionamento di uno scambiatore di calore integrato al sistema di aspirazione e depurazione dei fumi in una fonderia di alluminio secondario.