Alimentazione di caldaie destinate alla produzione di vapore per il fabbisogno degli impianti di termovalorizzazione dei rifiuti
Per il fabbisogno degli impianti di termovalorizzazione dei rifiuti, Babcock Wanson ha sviluppato una soluzione per la produzione di acqua altamente demineralizzata per l’alimentazione delle turbine a vapore tramite caldaie ad alta pressione.
Di norma, Babcock Wanson è coinvolta fin dalla fase di preparazione del progetto e si avvale della sua lunga esperienza nell’esigente settore energetico e ambientale per proporre la soluzione più adatta, in conformità alle esigenze e ai requisiti del cliente finale e alle norme applicabili.
Le turbine a vapore utilizzate per produrre l’elettricità, o il calore, richiedono un vapore di alta qualità, il più secco e puro possibile.
A tal fine, è necessario alimentare le caldaie con acqua ultrapura, priva di tutte le impurità minerali e organiche che potrebbero alterare la qualità del vapore da erogare.
Quest’acqua ultrapura deve essere conforme allo standard VGB-10 p14/111 e ai requisiti dei produttori di queste apparecchiature, presentando in particolare una conducibilità di < 0,15 µS/cm, un contenuto di silice < di 20 ppb e un residuo di sodio di < 10 ppb.
La soluzione proposta da Babcock Wanson offre un’acqua altamente demineralizzata con un rendimento idrico complessivo che si avvicina al 90%.
Per ottenere questo risultato, Babcock Wanson ha messo a disposizione tutta la sua esperienza nel campo del trattamento dell’acqua.
La soluzione: Un’unità composta da due fasi di trattamento di demineralizzazione collegate in serie:
Una prima fase di demineralizzazione primaria mediante osmosi inversa (RO) permette la depurazione di oltre il 99% dei contaminanti dell’acqua grezza e una seconda fase di finitura mediante elettrodeionizzazione (EDI) permette di soddisfare le esigenze di qualità di un’acqua ultrapura.
Per garantire l’affidabilità del processo di demineralizzazione, l’acqua potabile utilizzata per alimentare la stazione di demineralizzazione deve essere innanzitutto pre-trattata tramite l’utilizzo di diverse apparecchiature adattate alle sue caratteristiche chimico-fisiche:
Pre-trattamento
Per prevenire i depositi di particelle sulle membrane a osmosi inversa, viene attuato quanto segue:
Pre-filtrazione dell’acqua grezza
Viene installata una stazione di pre-filtrazione su un serbatoio di sicurezza con soglia di 50 µm perché l’acqua potabile può contenere particelle solide.
Filtrazione a cartuccia
A monte della microfiltrazione, una stazione di filtrazione a cartucce con una soglia di filtrazione di 5 µm, consente di trattenere le particelle più grandi e quindi di “alleggerire” il carico sulla stazione di microfiltrazione finale, permettendo di ridurre la frequenza di sostituzione delle cartucce filtranti da 1 µm.
Microfiltrazione
Per evitare problemi di incrostazione delle membrane a causa di particelle solide (abbassamento dell’indice di fouling), l’unità di osmosi è dotata di una stazione di microfiltrazione a cartucce con una soglia di filtrazione di 1 µm.
Per prevenire i depositi minerali sulle membrane a osmosi inversa, viene attuato quanto segue:
Addolcimento mediante resine
Una stazione di addolcimento mediante resine duplex o triplex: è composta da un insieme di due o tre dispositivi che funzionano in alternanza, due dispositivi in produzione simultanea, il terzo in rigenerazione e in attesa di scambio.
Gli addolcitori sono rigenerati da una salamoia preparata con pellet di sale, conservata e diluita prima di ogni rigenerazione in un serbatoio.
Per prevenire l’effetto ossidante del cloro sulle membrane a osmosi inversa, viene attuato quanto segue:
Declorazione
L’acqua potabile da trattare presenta un elevato contenuto di cloro. Poiché la presenza di ossidanti non è compatibile con l’uso a lungo termine delle membrane a osmosi inversa, viene installata una stazione di dosaggio del prodotto per la riduzione del cloro per prevenire il problema.
Per limitare il contenuto di CO2 (non trattenuto dall’osmosi inversa) e in previsione di una finitura ottimale sull’elettrodeionizzazione, viene effettuata una rettifica del pH
Alcalinizzazione
Una soluzione di soda diluita viene iniettata in modo controllato per essere aspirata dalle pompe ad alta pressione.
Una volta che l’acqua potabile è stata pre-trattata in questo modo, può essere sottoposta alle due fasi di demineralizzazione:
1ª fase di demineralizzazione: Demineralizzazione primaria mediante osmosi inversa
La stazione di demineralizzazione primaria è costituita da diverse unità di osmosi collegate in parallelo che producono acqua demineralizzata e degassata con una conducibilità che può essere inferiore a 10 µS/cm.
L’acqua grezza pre-trattata viene immessa all’ingresso di una pompa ad alta pressione che pressurizza l’acqua da trattare in modo da attivare il fenomeno di osmosi inversa. Dopo il passaggio attraverso le membrane, il permeato viene raccolto all’uscita dei tubi di pressione e monitorato con un conduttivimetro.
Una parte del concentrato viene riciclata nella parte superiore dell’unità di osmosi per mantenere una velocità di scorrimento all’interno delle membrane, mentre la seconda parte del concentrato viene riciclata dopo un trattamento complementare (concentratore, vedi sotto).
I diversi flussi di permeato, concentrati riciclati e scarti sono regolabili e controllabili mediante trasmettitori di flussi. La presenza di queste apparecchiature permette di regolare e verificare il tasso di conversione dell’unità di osmosi.
A ogni spegnimento dell’apparecchiatura, viene effettuato un lavaggio automatico (flushing) per rimuovere il concentrato presente nei moduli ed evitare così la precipitazione di sali all’interno delle membrane
2ª fase di demineralizzazione: Demineralizzazione di finitura mediante elettrodeionizzazione
La stazione di depurazione dell’acqua demineralizzata è composta da diverse unità di elettrodeionizzazione. L’elettrodeionizzazione viene effettuata da moduli che utilizzano resine a scambio ionico che vengono continuamente rigenerate dall’elettrolisi dell’acqua, senza l’uso di reagenti chimici.
Diverse linee identiche, ciascuna funzionante a una determinata portata, producono acqua con una conducibilità generalmente inferiore a 0,15 µS/cm.
Dopo essere passata attraverso l’unità di elettrodeionizzazione, l’acqua viene raccolta all’uscita dei moduli e controllata con un conduttivimetro e un misuratore di silice prima di essere stoccata in un serbatoio.
Infine, una serie di concentratori completano il processo di trattamento:
L’intero scarico continuo in cui si concentrano i sali presenti nell’acqua di alimentazione viene restituito a un serbatoio di acqua grezza, tramite un trattamento preliminare sui concentratori. I concentrati delle unità di osmosi primaria e dei moduli di elettrodeionizzazione vengono raccolti in serbatoi tampone per essere ritrattati in diversi concentratori a osmosi. Il permeato prodotto viene riciclato nella parte superiore dell’impianto e il concentrato rappresenta l’unico scarico d’acqua dell’intero processo di depurazione.
Bilancio idrico della stazione di trattamento:
La stazione di demineralizzazione primaria mediante osmosi inversa (RO) opera con un tasso di conversione interno (rapporto tra il flusso di acqua prodotta e il flusso di acqua di alimentazione) di circa il 75%.
La stazione di elettrodeionizzazione (EDI) consente di “depurare” l’acqua demineralizzata con un tasso di conversione interno superiore al 90%.
Per limitare lo scarico complessivo della stazione di demineralizzazione e migliorarne le prestazioni, gli scarichi o i concentrati delle unità di osmosi primaria e dei moduli di elettrodeionizzazione vengono quindi ritrattati su concentratori a osmosi e l’acqua così prodotta viene reintrodotta nel serbatoio dell’acqua grezza, a monte della stazione di addolcimento/pre-trattamento.
Per soddisfare i flussi di consumo necessari e i requisiti di disponibilità, viene garantita una maggiore ridondanza con diverse linee di trattamento dell’acqua identiche collegate in parallelo.
Nell’ambito di un progetto simile, oltre alla stazione di demineralizzazione, Babcock Wanson fornisce anche soluzioni e apparecchiature ausiliarie e complementari, come caldaie a bassa pressione, stazioni di condizionamento chimico delle reti ad alta e bassa pressione, disaeratori termici a bassa pressione e dosaggi chimici per la neutralizzazione dei rifiuti liquidi del sito.
La stazione di produzione di acqua addolcita può essere utilizzata anche per alimentare caldaie di scorta a bassa pressione, disponibile in qualsiasi momento per garantire la fornitura di vapore di processo a bassa pressione a qualsiasi utenza industriale esterna. Il sito aumenta così la propria redditività operando come fornitore di vapore di processo a clienti esterni.
La soluzione implementata da Babcock Wanson consente una produzione di acqua altamente affidabile, con un tasso di disponibilità dell’unità vicino al 100%. Facilita l’ottimizzazione del rendimento idrico dell’impianto di trattamento e dello stabilimento e limita l’uso di reagenti chimici.
In dettaglio, la progettazione e l’ingegnerizzazione, la realizzazione, i collaudi finali e la messa in funzione, nonché la formazione del personale operativo sono la vasta gamma di ambiti nel trattamento delle acque in cui Babcock Wanson è in grado di applicare tutto il suo know-how per offrire la soluzione globale più efficiente e adatta alle esigenze del cliente.
Questi progetti sono realizzati dal dipartimento di trattamento dell’acqua, supportato da un ufficio di progettazione e da responsabili di progetto, nonché da una rete locale di tecnici del trattamento dell’acqua per la messa in funzione.
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