Impianto GEM serie SNCR
Per il trattamento non catalitico degli NOX
L'imposizione di limiti inferiori o uguali ai 200mg/Nm3 per gli ossidi di azoto, nelle emissioni degli impianti di termo o combustione richiede l'adozione di misure secondarie in quanto tali valori non possono essere rispettati con il solo controllo della combustione.
Misure effettuate presso numerosi termoutilizzatori hanno mostrato che la produzione media di NOX è di circa 300-400 mg/Nm3.
Il contenuto di NOX prodotto da un processo di combustione può essere ridotto, prima dello scarico al camino, o per via catalitica (SCR) oppure per via chimica (SNCR).
La prima tecnologia (detta riduzione selettiva catalitica SCR) consiste nell'installazione di un reattore posto a valle della linea di depurazione fumi in cui viene iniettata ammoniaca nebulizzata che, miscelandosi con i fumi e attraversando gli strati di catalizzatori (ossido di vanadio e titanio su supporti ceramici), dà luogo alla riduzione degli NOX in azoto e acqua.
Il processo chimico SNCR (riduzione chimica non catalitica) realizzato da GEM presenta il grosso vantaggio di un minor costo specifico (da 4 a 6 volte gli SCR) e di non avere il problema di dover smaltire i catalizzatori esausti.
La riduzione chimica degli ossidi di azoto avviene mediante reazione con i radicali NH2 liberati dall'urea nella decomposizione termica alla temperatura della camera di postcombustione.
Il metodo proposto è di limitazione e riduce gli NOX a N2 e H2O. Il reagente s'inietta nella parte finale della camera di combustione o in una posizione termicamente favorevole a valle. Viene utilizzato un reagente a base di urea anzichè di ammoniaca pura, perchè più sicuro e facile da impiegare.
L'urea viene alimentata in soluzione acquosa preferibilmente alla concentrazione del 33% essendo questo il valore che presenta la più bassa temperatura di congelamento, circa -18°C.
La temperatura del gas di combustione è critica per una riuscita riduzione dei NOX. Per la combustione convenzionale, l'intervallo ottimale per l'iniezione di ammoniaca è di 870-950°C, per l'urea 850-1000°C.
Al crescere della temperatura, l'ammoniaca/urea reagisce più con l'ossigeno che con il NO formando più NOX.
A temperatura del gas di combustione al di sotto dell'intervallo ottimale, la velocità di reazione diminuisce con una conseguente diminuzione della limitazione dei NOX e maggior quantità di NH3, non reagito che sfugge nell'effluente.
La riduzione dei NOX che si raggiunge è dell'ordinedel 50-60%.
I fumi di combustione carichi di NOX, vengono addizzionatidal reagente di riduzione (urea in soluzione al 33%) in quantità leggermente inferiore alla stechiometrica.
La soluzione di urea, stoccata in serbatoio di volume conveniente, viene alimentata a mezzo di una pompa dosatrice alla lancia polverizzatrice che la disperde nei fumi che transitano attraverso la camera di post-combustione.
Il dosaggio della soluzioneè realizzato per mezzo di apposito ugello pneumatico funzionante in regime supersonico e posizionato nella zona di ingresso nella camera di post-combustione.
La soluzione, presurizzata da una pompa dosatrice volumetrica, viene nebulizzata con l'ausilio di un flusso d'aria compressa.
L'utilizzo dell'aria nell'ugello consente di ottenere la più fine nebulizzazione possibile anche con il variare della portata di liquido.
La pompa dosatrice ha la possibilità di regolazione di tipo locale manuale e viene effettuata tramite un regolatore differenziale di presssione.
Questa possibilità consente al sistema di adeguarsi alla concentrazione degli NOX riscontrato dalle analisi dei fumi.
Il sistema d'iniezione opera solo se i fumi di combustione sono ad una temperatura prestabilita e tale temperatura viene rilevata da una termocoppia installata sul combustore.
L'intervallo di temperatura in cui agisce il sistema è regolabile tramite il pannello operatore.
Oltre alla temperatura di funzionamento altri due parametri sono fondamentali per assicurare la efficenza del sistema:
-il tempo di permanenza alla temperatura corretta (tempi inferiori a 0,5 sec sono da considerarsi non sufficenti)
-la turbolenza del flusso di soluzione ureica deve essere elevata per assicurare un intimo contatto tra particelle di urea e flusso dei fumi