Combustione industriale e problemi ambientali: al centro dell’attenzione di Babcock Wanson
Negli ultimi anni, e soprattutto dal Protocollo di Kyoto (1997), gli effetti negativi della combustione sull’ambiente, comprese le emissioni di gas serra, sono diventati un problema centrale per il settore industriale.
I combustibili fossili sono la linfa vitale dell’industria. Sono la fonte energetica di tutti i processi industriali, sono necessari, indispensabili eppure molto problematici.
Babcock Wanson è un importante attore internazionale nel settore industriale. Data la nostra posizione, puntiamo a lungo termine a permettere all’industria di ridurre l’uso di combustibili fossili e la sua impronta di carbonio, nonché di diventare sostenibile in un mondo sostenibile.
Gli effetti negativi prodotti dai bruciatori industriali possono essere suddivisi in due categorie principali: CO2 da un lato e inquinanti nocivi (metano, zolfo, ossidi di azoto) dall’altro.
La CO2 è rilasciata a seguito della reazione chimica tra l’ossigeno presente nell’aria di combustione e il carbonio dei combustibili fossili, producendo calore. È ampiamente responsabile del riscaldamento globale ed è al centro delle questioni di sostenibilità ambientale che deve affrontare l’industria.
Le emissioni di inquinanti nocivi alla salute dell’uomo e alla biodiversità costituiscono l’altra grande categoria di problemi causati dalla combustione industriale. Il metano (CH4) e lo zolfo (SO2) sono tra questi inquinanti, ma sono soprattutto gli ossidi di azoto a destare la preoccupazione dell’industria e delle autorità pubbliche. Gli ossidi di azoto (NOx) comprendono il monossido di azoto NO, il biossido di azoto NO2 e il protossido di azoto N2O. In termini di salute umana, i rischi provengono dal biossido di azoto NO2, che è responsabile di malattie respiratorie. Nell’ambiente naturale gli ossidi di azoto rendono le piogge acide, causando l’acidificazione del suolo e delle acque, e il deperimento delle foreste.
Di conseguenza, si identificano due aree di azione in cui promuovere lo sviluppo di tecnologie e impianti volti a ridurre l’impatto ambientale dei processi industriali: ridurre il consumo di questi combustibili fossili o sostituirli con fonti energetiche alternative che siano decarbonizzate in termini di CO2, e sviluppare soluzioni innovative per limitare la formazione di NOx.
In qualità di produttore di caldaie industriali, Babcock Wanson progetta e fabbrica anche i suoi bruciatori. Questa duplice competenza, che rappresenta un’eccezione nel mercato, ci permette di prendere in esame gli effetti della combustione di combustibili fossili da una prospettiva globale e di dare una risposta innovativa ed efficiente.
Innovazione per la riduzione di NOx:
Una combustione di qualità deve avere un buon rendimento al fine di ridurre il più possibile la produzione di CO2, ma deve anche limitare la formazione di ossidi di azoto (NOx), che risultano dalla combinazione dell’azoto presente nell’aria con l’ossigeno. Pertanto, i progetti di ricerca e sviluppo di Babcock Wanson puntano a limitare la formazione di NOx e al tempo stesso a ottimizzare l’efficienza della combustione, sebbene questi due obiettivi richiedano interventi opposti.
Infatti, si può facilmente ridurre i NOx favorendo un elevato eccesso d’aria, ma questo ridurrebbe l’efficienza. D’altro canto, preriscaldare l’aria di combustione migliora l’efficienza ma aumenta la temperatura della fiamma e quindi la produzione di NOx.
Forti della loro grande competenza nel funzionamento delle sale caldaia industriali, i team R&D di Babcock Wanson stanno mettendo a punto soluzioni che consentono di raggiungere questi due obiettivi.
La soluzione R-Eco è un sistema di preriscaldamento dell’aria di combustione che recupera calore dai fumi di combustione e impiega un sistema di ricircolo dei gas di scarico (FGR). Questa tecnologia da un lato incrementa l’efficienza complessiva della caldaia anche del 98% e dall’altro riduce in modo significativo la formazione di NOx nei gas di scarico. È la soluzione ideale quando il ritorno della condensa è elevato e non consente l’impiego degli economizzatori tradizionali per recuperare calore dai gas di scarico. R-Eco è compatibile con impianti che funzionano a gas naturale, con una temperatura di ingresso dei gas di combustione superiore a 130°C e una temperatura di uscita ≈ 100°C.
Tutti i processi industriali richiedono e/o generano calore. Il recupero e il riutilizzo di questo calore rende il processo produttivo più sostenibile, offre alle aziende vantaggi finanziari e consente loro di rispettare i vincoli ambientali.
L’ultima innovazione nella linea di produzione di bruciatori è il concept Good Loop: si tratta di un impianto che è stato sviluppato nello specifico per soddisfare i requisiti europei in materia di riduzione delle emissioni di NOx. Anch’esso basato sulla tecnica di ricircolo dei gas di scarico (FGR), Good Loop estrae i gas di scarico all’uscita della caldaia prima di reimmettere i gas riciclati nel focolare, a monte del blocco refrattario, grazie a un’ulteriore ventola dedicata.
Questa operazione riduce le emissioni di NOx dalle nostre caldaie a gas naturale di 20-30 mg/Nm3, ponendo gli impianti di Babcock Wanson all’avanguardia in questo settore.
Questa straordinaria tecnologia può essere applicata a una caldaia esistente per migliorarne le prestazioni senza modificarne la progettazione.
Soluzioni alternative
Babcock Wanson si impegna anche per offrire soluzioni che integrino combustibili alternativi come il biogas e l’idrogeno, che per loro natura sono privi di carbonio.
Il biogas e il biometano sono alternative molto interessanti, dal momento che permettono di sfruttare le reti di distribuzione e gli impianti (per il biometano) già esistenti. Tuttavia, il biogas richiede adattamenti e controlli di qualità (contenuto di umidità, esistenza di solfuro di idrogeno) per poter essere impiegato con una soluzione di combustione tradizionale. Dall’altro lato, invece, il biometano può facilmente sostituire il gas naturale, essendo di qualità equivalente.
Dal punto di vista tecnico, in questo caso la combustione produce le stesse emissioni della combustione del gas naturale (CO2 e inquinanti da limitare, come i NOx), ma il metodo di produzione può essere considerato sostenibile. Infatti è possibile produrre biogas e biometano dalla metanizzazione della materia organica. Pertanto si ha la possibilità di riciclare i rifiuti (del verde, dell’agricoltura, dell’industria alimentare o addirittura dei fanghi prodotti dagli impianti di trattamento delle acque reflue). Inoltre, il processo di metanizzazione produce anche un residuo chiamato digestato, che funge da sostituto dei fertilizzanti chimici, la cui produzione impiega fonti fossili.
L’intera gamma di bruciatori Babcock Wanson è in grado di operare, dopo uno studio da parte del nostro reparto tecnico, con questi o altri nuovi tipi di combustibile completamente integrati nel campo dello sviluppo sostenibile.
Anche l’idrogeno è un combustibile del futuro. Tuttavia, allo stato naturale è presente in ridotte quantità e oggi è principalmente il risultato di processi petrolchimici che sono anch’essi inquinanti (“idrogeno grigio”). Dall’altro lato, la sua produzione si basa sempre più su processi che impiegano l’elettricità ricavata da fonti rinnovabili, come l’elettrolisi dell’acqua (“idrogeno verde”). Pertanto l’idrogeno può essere una soluzione interessante per lo stoccaggio di energia e può rappresentare per l’industria un’alternativa molto credibile ai combustibili fossili. La combustione dell’idrogeno non produce più CO2, ma semplicemente vapore acqueo. Tuttavia, le sue caratteristiche tecniche sono piuttosto differenti (densità, PCI ecc.) da quelle del gas naturale, e la sua distribuzione e combustione richiedono i necessari adattamenti per un impiego su larga scala.
In previsione di questa alternativa industriale che sta emergendo, i bruciatori di Babcock Wanson sono già predisposti per H2 e sono stati progettati per includere una quota significativa di idrogeno in aggiunta al combustibile gassoso tradizionale. Siamo anche in grado di offrire soluzioni per idrogeno al 100% che richiedono una testa di combustione appositamente ideata per ciascun progetto.
Per un’industria eco-responsabile e sostenibile
In quanto fornitore internazionale di centrali termiche e relative attrezzature, che opera in 8 Paesi e in tutti i settori industriali, è assolutamente naturale che Babcock Wanson abbia assunto un impegno serio e a lungo termine per diventare un attore credibile nella transizione ecologica. Offre infatti soluzioni concrete ed efficienti, prodotti che combinano l’ottimizzazione dell’efficienza con l’innovazione tecnologica, ed esplora alternative credibili che costituiranno l’industria del domani. Infine, giorno dopo giorno, permette agli utilizzatori delle nostre apparecchiature di ridurre l’utilizzo di combustibili fossili, di conseguire i loro obiettivi di riduzione dell’impronta ambientale e di costruire insieme un modello di industria sostenibile in un mondo sostenibile.
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