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Autore: F. Lombardi, A. Polettini, R. Pomi, P. Sirini
Collana: BT - 12 - Giu 01 - Utilizzazione termica dei rifiuti
Note:
Scopo del presente lavoro è quello di fornire i criteri di dimensionamento delle unità di
rimozione del mercurio dai fumi prodotti dalla combustione dei rifiuti mediante adsorbimento
su carboni attivati in polvere.
Poiché è noto che la capacità di adsorbimento di un carbone nei confronti di una generica
specie è prioritariamente influenzata dalla sua forma chimica, è stata condotta un’analisi
preliminare del comportamento termico del mercurio e della sua speciazione chimica in
funzione della temperatura in condizioni di equilibrio. La conoscenza del comportamento del
mercurio alle alte temperature è stata necessaria allo scopo di valutare la quantità di tale
metallo che passa in fase gassosa a seguito del processo di combustione, mentre lo studio
della sua speciazione ha consentito di determinare le specie prevalenti del mercurio nelle
sezioni a valle della camera di combustione.
Tale indagine è stata condotta mediante l’applicazione di un modello termodinamico basato
sulla minimizzazione dell’energia libera di Gibbs attraverso il metodo dei moltiplicatori di
Lagrange. Nella modellizzazione si è tenuto conto della presenza dei macroelementi C, H, O e
N, nonché dell’effetto di mobilizzazione esercitato dagli alogeni - sia singolarmente che in
maniera concomitante - sui fenomeni di volatilizzazione del mercurio. L’analisi ha
evidenziato che in ingresso alle unità di trattamento fumi la specie predominante del mercurio
è rappresentata dal cloruro HgCl2.
Per la seconda parte del lavoro, sono stati adottati i valori dei parametri termodinamici e delle
costanti cinetiche disponibili in letteratura relativamente all’adsorbimento del mercurio nella
forma HgCl2. Quale materiale adsorbente è stato considerato il carbone attivo in polvere tal
quale o impregnato con Na2S, eventualmente in combinazione con calce; si è inoltre
considerata la capacità adsorbente del particolato solido presente nei fumi.
La modellizzazione del processo di adsorbimento ha riguardato sia la sezione di dosaggio del
carbone attivo (spray - drier) sia la sezione a valle di abbattimento delle polveri, che si è ipotizzato essere costituita da un filtro a maniche.
Per l’esecuzione dei bilanci di materia, si è assunto che il comportamento idraulico dello
spray - drier fosse del tipo a miscelazione completa, mentre quello del filtro a maniche fosse
del tipo a pistone; in quest’ultimo caso si è tenuto conto dell’incremento dello spessore di
materiale particolato sulle maniche durante il processo di filtrazione.
L’analisi ha dimostrato che la rimozione del mercurio avviene in maniera prevalente sullo
strato di materiale particolato che si deposita sulla superficie del filtranto, a causa
dell’incremento del tempo di contatto mercurio/carbone attivo a cui questo fenomeno dà
luogo.
Sulla scorta di tale considerazione, è stato pertanto proposto un modello di funzionamento
dell’unità di filtrazione che consente di determinare la frequenza dei controlavaggi richiesta
per conseguire il rispetto dei limiti alle emissioni per il mercurio.
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