L’impiego sostenibile dei combustibili fossili coinvolge diverse tematiche tra loro complementari. La prima riguarda l’incremento di efficienza degli impianti termoelettrici, la seconda il miglioramento delle tecnologie d’abbattimento. Nel primo caso, la riduzione delle emissioni si ottiene migliorando l’efficienza complessiva, a parità di energia prodotta; nel secondo caso invece per minimizzare l’impatto ambientale dei combustibili fossili s’interviene direttamente sui sistemi di abbattimento degli inquinanti presenti nei fumi di combustione. In questo rapporto sono sintetizzati i principali risultati di attività che hanno riguardato tre argomenti su queste due tematiche: miglioramento efficienza preriscaldatori d’aria degli impianti termoelettrici; integrazione del catalizzatore SCR per l’abbattimento degli NOx sui fasci tubieri in centrali a combustibili fossili; integrazione del catalizzatore SCR su filtri ceramici e filtri a manica per l’abbattimento congiunto degli NOx e del particolato solido. Miglioramento efficienza preriscaldatori d’aria degli impianti termoelettrici I preriscaldatori dell’aria comburente installati nelle centrali termoelettriche, hanno il compito di riscaldare l’aria immessa nella camera di combustione con il calore sottratto ai fumi in uscita della caldaia. La principale causa di diminuzione delle prestazioni di questi componenti è la rientrata d’aria nel condotto fumi attraverso le tenute. L’entità di questi trafilamenti d’aria tende a crescere significativamente nel corso dell’esercizio, comportando riduzioni del rendimento della centrale termoelettrica che possono arrivare fino a valori del 3%. Nell’ottica di minimizzare l’incidenza di questi trafilamenti, nel periodo di riferimento a seguito dei risultati incoraggianti conseguiti nel corso del 2009 è proseguita l’attività volta a individuare un profilo di un deviatore di flusso da porsi in prossimità della tenuta inferiore in grado di ridurre l’entità di questi trafilamenti. Parallelamente si è passati dal modello termo fluido dinamico bi-dimensionale ad un modello tri-dimensionale in grado di meglio rappresentare il componente reale. Nel corso del periodo di riferimento è stato individuato un profilo aerodinamico che sia nel modello 2D che in quello 3D sembra essere in grado di ridurre del 30% l’entità dei trafilamenti dalla tenuta fredda, migliorando di 7 punti assoluti il risultato conseguito nel 2009. Integrazione del catalizzatore SCR per l’abbattimento degli NOx sui fasci tubieri in centrali a combustibili fossili. La più efficiente tecnologia di denitrificazione dei fumi di combustione prevede l’impiego del processo di reazione catalitica selettiva (SCR). In previsione di una restrizione delle normative di legge, i più recenti impianti a ciclo combinato (attualmente privi dell’impianto di denitrificazione) sono predisposti per l’installazione di un sistema di abbattimento DeNOx-SCR all’interno della caldaia a recupero in una regione ove la temperatura dei fumi sia compresa all’interno dell’intervallo ottimale della reazione SCR. La possibilità di supportare il catalizzatore SCR sulla superficie dei fasci tubieri di scambio termico consentirebbe di installare nei cicli combinati impianti SCR minimizzando le perdite di carico caratteristiche dei catalizzatori monolitici, contenendo la penalizzazione del rendimento dell’impianto termoelettrico con sistema DENOX. Nel 2009 erano stati realizzati dei rivestimenti catalitici partendo da diverse tipologie di polveri idonee ad essere utilizzate in un impianto plasma spray. Nel periodo di riferimento è stata valutata sperimentalmente l’efficienza catalitica delle diverse soluzioni provate e, avendo riscontrato ampi margini di miglioramento, è stato deciso di proseguire l’attività di messa a punto del processo di deposizione in termini di composizione e morfologia delle polveri di partenza, dei parametri di processo di deposizione. Parallelamente sono state effettuate prove di deposizione anche si tubi alettati caratteristici dei banchi scambiatori delle caldaie a recupero utilizzate nei cicli combinati. L’attività in questo ambito ha consentito di verificare la possibilità di rivestire, seppur in modo irregolare tubi alettati con oltre 200 alette/metro. Sono state eseguite prove di

ciclaggio termico su spezzoni di tubi rivestito che hanno confermato che i rivestimenti depositati hanno un grado d’adesione sufficiente a far fronte e temperature e ciclaggi termici caratteristici dei componenti sui quale dovrebbero essere depositati. I risultati delle prove di funzionalità catalitica hanno mostrato che ad oggi si ottengono efficienze catalitiche che, a seconda della tipologia del rivestimento e delle condizioni di prova, raggiungono valori intorno al 45 – 50%. Processo integrato di abbattimento SCR-DeNOx/particolato mediante filtri a manica e filtri ceramici catalitici Attualmente, per esigenze di economicità di processo o di limiti operativi dei materiali utilizzati, l’abbattimento degli NOx dai fumi degli impianti termoelettrici è attuato attraverso sistemi SCR che operano in modo ottimale nell’intervallo di temperatura compreso tra 250°C – 350°C, mentre la rimozione del particolato solido è effettuata, mediante l’impiego di elettrofiltri o di filtri a manica, a una temperatura di 120-220°C. Le temperature operative delle due metodologie impongono una configurazione d’impianto in cui il reattore di denitrificazione, installato subito a valle della caldaia e prima dei sistemi di filtrazione, opera in condizioni gravose per la presenza di un alto contenuto di cenere di combustione. La possibilità di rimuovere il particolato solido a più alta temperatura, in forma economicamente vantaggiosa e possibilmente a monte del processo di abbattimento degli NOX, consentirebbe una migliore operatività del reattore SCR, poiché si eviterebbe la formazione di depositi solidi all’interno del catalizzatore monolitico. In tale contesto, la soluzione più attraente dal punto di vista economico sarebbe rappresentata dalla possibilità di effettuare, in modo combinato e simultaneo, la denitrificazione e la depolverizzazione all’interno di un’unica unità di trattamento. Nel corso del periodo di riferimento sono state valutate in parallelo le potenzialità di due sistemi integrati per l’abbattimento SCR-DeNOx/particolato solido. Il primo sistema si basa sulla deposizione di uno strato cataliticamente attivo su filtri ceramici porosi, mentre il secondo prevede l’integrazione del catalizzatore in forma di pellets all’interno di filtri a manica realizzati con tessuti ceramici resistenti alle temperature tipiche di esercizio del processo SCR-DeNOx (320-350 °C). In particolare, nella seconda soluzione l’abbattimento del particolato avviene prima che i fumi vengano a contatto con il catalizzatore, garantendo l’assenza dei fenomeni di deterioramento causati dalle ceneri di combustione ed evitando frequenti interventi manutentivi. Prove effettuate in laboratorio hanno confermato la potenzialità applicativa delle due metodologie investigate, mostrando in entrambi i casi efficienze di abbattimento degli NOX pari a circa il 90%.