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Mar 13, 2023

Gestione sostenibile delle ceneri: acqua

In coal-based thermal power plants (TPPs), nearly 40 per cent of the coal

Nelle centrali termoelettriche a carbone (TPP), quasi il 40% del carbone consumato viene convertito in cenere. Si tratta di un importante sottoprodotto del processo di generazione, difficile da smaltire e ha numerosi usi che ne richiedono un utilizzo redditizio. La maggior parte degli impianti si impegna quindi nella gestione delle ceneri.

Tuttavia, la gestione delle ceneri richiede enormi quantità di acqua, seconde solo ai sistemi di raffreddamento dei TPP. Con le attuali norme sull’acqua e il continuo passaggio a sistemi di desolforazione dei gas di combustione ad alto consumo di acqua, è necessario ottimizzare il consumo di acqua nel processo di gestione delle ceneri.

Strategie per l’efficienza idrica

Nella maggior parte degli impianti, il rapporto ceneri/acqua è risultato pari a 1:20. Limitare questo valore a 1:5 per le ceneri volanti e a 1:8 per le ceneri pesanti può aiutare in modo significativo a conservare l'acqua. Per ogni percentuale ridotta del rapporto ceneri/acqua, si possono potenzialmente risparmiare 60 metri cubi d’acqua all’ora.

Esistono due tipi di ceneri generate nei TPP a base di carbone: ceneri pesanti e ceneri volanti. Le ceneri pesanti vengono generate nel forno del TPP e rappresentano quasi il 20% della quantità totale di ceneri generate. È di natura grossolana e deve essere frantumato per un'ulteriore manipolazione.

Le ceneri volanti, invece, costituiscono circa l’80% della quantità totale di ceneri generate nei TPP. È costituito da particelle molto fini che vengono raccolte tramite una tramoggia economizzatore, una tramoggia preriscaldata dell'aria o un precipitatore elettrostatico (ESP) e devono essere smaltite correttamente.

Sistemi di movimentazione delle ceneri

Le ceneri pesanti delle caldaie richiedono acqua durante la movimentazione e lo smaltimento a causa della presenza di clinker, mentre le ceneri volanti dei precipitatori elettrostatici possono essere smaltite completamente in forma secca. Ma lo smaltimento umido (liquame contenente il 10-20% di ceneri in peso con acqua) è più comune per ragioni economiche. Il sistema di smaltimento dei liquami ad alta concentrazione (HCSD) utilizza meno acqua rispetto al sistema umido (concentrazione di ceneri 50-60% in peso).

La movimentazione a secco delle ceneri volanti può essere un metodo efficace per ridurre il consumo di acqua. Il materiale può essere raccolto dall'ESP attraverso un sistema pneumatico e trasferito in un silo di stoccaggio intermedio adeguatamente aerato. Può quindi essere inviato agli utenti finali. Uno dei maggiori problemi con questo metodo è il blocco delle linee a causa della scarsa capacità di trasporto. Pertanto, è importante analizzare le particelle di cenere prima di progettare un impianto di trattamento delle ceneri (AHP). Altri problemi includono la necessità di un adeguato dimensionamento del compressore d'aria, la possibilità di intasamento della testina di bagnatura e degli ugelli di lavaggio dell'aria e la corrosione della pompa dell'acqua.

La rimozione meccanica delle ceneri pesanti è un altro metodo efficace, che prevede l'uso di sistemi di trasporto meccanizzati delle ceneri pesanti come alternativa ai tradizionali sistemi ad acqua di chiusura delle ceneri pesanti.

Un'altra alternativa è il sistema di smaltimento dei liquami ad alta concentrazione, che utilizza tramogge intermedie, tramogge di flusso, trasportatore a coclea, miscelatore di ceneri, serbatoio di ritenzione dell'agitatore e pompa di carico. Le ceneri volanti vengono raccolte in forma secca in ciascuna tramoggia intermedia e scaricate in serbatoi di miscelazione agitati tramite trasportatori a coclea e miscelatori di ceneri. Il flusso d'acqua al miscelatore di cenere è controllato tramite un motore. Questo processo riduce la diluizione del liquame, risparmiando sia energia che acqua. Questi sistemi necessitano di meno spazio e hanno costi di capitale e operativi inferiori. Il processo utilizza l'8,34% dell'acqua richiesta in altri sistemi di gestione delle ceneri e presenta un rischio minimo o nullo di contaminazione dovuta a perdite d'acqua. Richiede una capacità trascurabile dell'acqua di deflusso e del sistema di riciclaggio dell'acqua. Riduce inoltre la necessità di spolverare, poiché il liquame si indurisce, consentendo la riabilitazione.

Altre misure, come il riutilizzo dell’acqua per altre funzioni dell’impianto e la raccolta dell’acqua piovana per gli stagni di cenere, possono ridurre il fabbisogno idrico. Negli impianti che utilizzano il ricircolo dell'acqua delle ceneri, in genere, il 70% dell'acqua dello stagno delle ceneri può essere recuperata e riutilizzata nell'AHP.