Analisi Tecnico-Economica e Progettazione di base per l'utilizzo in teleriscaldamento dei cascami termici di un impianto siderurgico: il caso AST nel Comune di Terni

Capitolo 3 I Post-combustori 
3. LA SORGENTE TERMICA 
3.1. I Post-combustori 
I fumi in uscita dai post-combustori, attualmente inviati al camino, alimenteranno 
l'impianto di teleriscaldamento. I post-combustori fanno parte dell'impianto 
d'aspirazione e dell'abbattimento fumi da essiccamento siviere. 
La siviera, detta anche secchia di colata, è il recipiente entro cui viene versato 
l'acciaio uscente dal forno, in attesa di essere impiegato per altra utilizzazione. Ha 
la forma di un tino leggermente svasato verso l'alto ed è costruita con robuste 
lamiere di acciaio saldate. E' prowista di due grossi perni per permetterne il 
sollevamento col carro-ponte, per appoggiarla sull'apposito sostegno sotto il 
canale di colata del forno. Sul fondo della siviera è praticato un foro, chiuso con 
una spina di materiale refrattario, per il colaggio del metallo. Lungo il bordo 
superiore è ricavato un becco per lo svuotamento a colaggio terminato. 
Internamente è praticato un rivestimento costituito da uno strato di mattoni silico­
alluminosi, la cui durata varia da 10 a 50 colate circa. 
Le lavorazioni che vengono eseguite per il rifacimento e/o ripristino della 
coibentazione sulle siviere prevedono l'impiego di mattoni e pezzi speciali in 
materiale refrattario, vincolati alla parete di acciaio con speciali leganti e sigillanti 
contenenti solventi di varia natura. A fine lavorazione le siviere vengono 
sottoposte ad un processo di essiccazione controllata, secondo una curva 
prestabilita e programmabile a seconda del tipo di materiale refrattario impiegato. 
Tale processo sviluppa emissioni tossiche e nocive alla salute dell'uomo quali 
Idrocarburi Policiclici Aromatici (1.P.A.) il cui grado di tossicità viene definito dalle 
competenti Autorità. Pertanto debbono essere prese le necessarie misure atte ad 
assicurare che, sia nell'ambiente operativo che nelle emissioni in atmosfera, le 
51
Capitolo 3 I Post-combustori 
concentrazioni degli inquinanti non siano superiori a quelle stabilite nelle 
Normative. 
I principali I.P.A. contenuti nelle emissioni suddette sono: 
• Benzo (a) antracene 
• Benzo (b) fluorantene 
• Benzo (k) fluorantene 
• Benzo (a) pirene 
• Dibenzo (a,h) antracene. 
Premesso quanto sopra, i materiali trattati che producono maggiore inquinamento 
sono: 
1. magnesite carbonica 
2. dolomite 
Tali materiali refrattari sono legati con resine che danno origine ad emanazioni di 
elevato grado di tossicità durante il processo di essiccamento delle siviere. 
L'impianto serve due postazioni di essiccazione ed è costituito da un sistema di 
captazione (n° 2 cappe) montato a bordo dei dischi di copertura siviere; da un 
collettore di veicolamento gas; da un ventilatore esaustore di adeguata potenza; 
da uno scambiatore di calore aria/aria, per il recupero del calore contenuto nei gas 
combusti; da un post-combustore atto ad assicurare l'innalzamento della 
temperatura dei gas fino a quella necessaria alla distruzione degli inquinanti 
presenti. [ 17] 
I gas infine vengono inviati allo scarico in atmosfera (a mezzo camino adeguato 
che si sviluppa fino a quota +22.00 da piano stabilimento) ovvero al generatore a 
recupero da opportune serrande posizionate prima del camino di uscita fumi. 
Il camino ha diametro pari a ca. 480 mm e sezione di 0,18 mq ed è dotato di 
bocchello flangiato di prelievo campioni. La velocità di scarico dei gas emessi dal 
post-combustore è pari a ca. 15 m/sec, corrispondenti ad una portata unitaria di 
ca. 10.000 Nmc/h. I sistemi di captazione dei vapori e fumi (cappe) sono stati 
progettati per ottenere il massimo rendimento ai fini del controllo delle emanazioni 
nocive. In particolare sono state riutilizzate le prese di aspirazione centrali 
preesistenti sul disco, ai fini di mantenere in depressione l'interno delle siviere per 
convogliare le lingue di fuoco ed i relativi fumi verso i centri di captazione interni. 
52
Capitolo 3 I Post-combustori 
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POST 
COMBUSTORE 
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SCAMBIATORE 
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DI CALORE 
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ARIA/ARIA 
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SIVIERA 
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tabella 3.1.1 - Schema a blocchi del processo di essiccamento siviere 
E' stato introdotto inoltre un nuovo elemento di captazione periferico (cappa) 
avvolgente il coperchio, avente scopo di catturare le emanazioni che riescono a 
superare la barriera di depressione indotta dall'aspirazione centrale. 
A quest'ultimo elemento è demandato il compito di controllare e ridurre a zero il 
flusso dei fumi fuoriuscenti dalle siviere e far assumere al rendimento di 
captazione valori prossimi al 99,9 %. E' evidente che l'elemento di captazione 
periferico, oltre a controllare e catturare le emanazioni nocive, convoglia un 
notevole volume di aria falsa, prelevata dalla periferia della siviera, che determina 
un abbassamento delle concentrazioni degli inquinanti nella miscela trasportata al 
post-combustore, per il suo trattamento. I sistemi di captazione sono due, uno per 
cadauna postazione di essiccamento siviere. I fumi prelevati dal centro disco e 
della cappa periferica vengono convogliati su un collettore comune insistente sulle 
due postazioni ed inviati al post-combustore a mezzo ventilatore centrifugo. Le 
scelte delle postazioni vengono effettuate a mezzo serrande pneumatiche di 
intercettazione. 
53
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figura 3.1.2 - Planimetria dell' impianto di captazione 
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Capitolo 3 
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Caratterizzazione della sorgente termica 
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56
Capitolo 3 Caratterizzazione della sorgente termica 
3.1.1. 
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figura 3.1.5 - Dettagli (sezione "C-C'') 
Descrizione post-combustore 
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L'apparecchio è costituito da una camera di preriscaldo del gas; da un distributore 
di aria alla camera di combustione e da una camera di combustione propriamente 
detta; alla base del post-combustore è montato il bruciatore di gas, completo di 
ugelli e camera di miscelazione dell'aria comburente. La camera di combustione 
termina con il condotto di uscita con i gas caldi. Dall'ingresso nella precamera e 
fino al distributore, il flusso awiene in controcorrente alla corrente ascensionale 
dei gas nella camera di combustione per assicurare il massimo rendimento di 
scambio termico. La temperatura dei fumi all'uscita del post-combustore viene 
rilevata da apposita termocoppia inserita nel tratto terminale del gruppo. Il 
segnale prelevato viene trasmesso al regolatore a microprocessore il quale, con 
azione P.I.D. provvede ad eseguire la necessaria regolazione del gas e dell'aria 
comburente. Per scostamenti superiori a 50 °C fra la temperatura effettiva ed il 
set-point, il sistema si allarma prowedendo a fornire segnale acustico ed ottico. Il 
post-combustore è costituito in acciaio al carbonio con rivestimento refrattario 
interno, costituito da strato di CALSIL (ca. 50 mm) a contatto con shell e cemento 
speciale chimico-resistente per ca. 150 mm, vincolato con supporti in AISI 310 alla 
parete in acciaio. La camera di combustione è in AISI 310 e contiene il diffusore e 
57
Capitolo 3 Caratterizzazione della sorgente termica 
la flangia di appoggio al cemento; la tenuta verso l'esterno è assicurata da 
apposita guarnizione vincolata al cemento. Ai fini di prevenire la formazione di 
sacche di gas e/o miscele esplosive, sulla periferia della camera di combustione 
sono stati effettuati una serie di fori, tendenti a creare un flusso di gas verso il 
camino. Da quanto sopra esposto, si garantisce l'idoneità del sistema proposto ai 
fini di mantenere il valore di concentrazione degli inquinanti presenti nei termini 
stabiliti dalle Normative vigenti, nelle zone operative. L'impianto di abbattimento 
deve garantire, per ciascun componente presente, il non superamento dei valori di 
concentrazione indicati nelle Normative. [17] 
3.2. Caratterizzazione della sorgente termica 
L'impianto di teleriscaldamento utilizza come fonte energetica, i cascami di calore 
(fumi) dei forni di essiccamento siviere ubicati all'interno del vicino stabilimento 
siderurgico (figura 3.2.1) di proprietà dell' AST, per produrre l'acqua surriscaldata 
utilizzata quale vettore energetico per il riscaldamento dei fabbricati del quartiere. 
La sorgente termica che alimenterà energeticamente l'intero impianto di 
teleriscaldamento è stata individuata nei fumi di scarico dei post-combustori 
utilizzati per l'abbattimento degli agenti inquinanti derivanti dal processo di 
essiccamento delle siviere all'interno dell'A.S.T. Attualmente sono presenti 2 linee 
di essiccamento delle siviere con i rispettivi 2 post-combustori. Queste sorgenti 
termiche sono state caratterizzate dagli stessi tecnici A.S.T. attraverso accurati e 
prolungati rilievi sperimentali, come segue: 
fumi dal post-combustore 1 
Portata effettiva mc/h 47.360 
Temperatura 
oc 
650 
Portata normalizzata Nmc/h 13.820 
Vapore acqueo %voi 10 
Densità fumi Kg/mc 0,365 
tabella 3.2.1 - Caratterizzazione dei fumi provenienti dal post-combustore 1 (fonte: Chemilab 
Analisi Chimiche, anno 2000) 
58
Capitolo 3 Caratterizzazione della sorgente termica 
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Capitolo 3 Caratterizzazione della sorgente termica 
fumi dal post-combustore 2 
Portata effettiva mc/h 32.000 
Temperatura 
oc 
650 
Portata normalizzata Nmc/h 9.340 
Vapore acqueo %voi 10 
Densità fumi Kg/mc 0,365 
tabella 3.2.2 - Caratterizzazione dei fumi provenienti dal post-combustore 2 (fonte: Chemilab 
Analisi Chimiche, anno 2000) 
Il contenuto energetico dell'attuale cascame termico verrà recuperato, con un 
abbattimento della temperatura dei fumi fino a 230 °C, mediante un impianto a 
fluido diatermico per la produzione indiretta di vapore e acqua surriscaldata, 
secondo lo schema di flusso in figura 3.2.2. e lo schema a blocchi in figura 3.2.3. 
L'impianto (figura 3.2.2) è costituito da tre circuiti principali: 
1. Circuito ad olio diatermico: 
Il circuito ad olio diatermico raccoglie gran parte della potenza termica 
astratta dai fumi di scarico dei post-combustori dell'AST (rendimento pari a 
0,8); attraverso uno scambiatore di calore l'olio innalza la propria 
temperatura da 250°C a 290°C (figura 3.2.2). Il circuito a fluido intermedio 
ad olio diatermico ha lo scopo di aumentare la sicurezza di impianto, di 
ampliare la flessibilità di esercizio e di spingere molto le eficienze 
energetiche. Infatti l'olio diatermico ha caratteristiche tali da garantire: 
bassa tensione di vapore 
resistenza a !l'ossidazione 
buona stabilità termica 
• buon potere lubrificante 
assenza di azioni corrosive. 
Il generatore ad olio diatermico per la legge italiana è esente da obbligo di 
60