TELERISCALDAMENTO

Abitanti del Comune  2.000

Altitudine del Comune  922 slm

Zona Climatica  F

Caratteristiche dell'impianto

Numero caldaie a biomassa 3

Potenza caldaie a biomassa

n. 2 da 2,4 MW + n. 1 da 4,4 MW

Potenza dell'impianto a biomassa 9,2 MW

Tipologia e potenza dell'impianto d'integrazione

N°1 caldaia a gasolio da 2,9 MW + n. 1 da 3,5 MW

Produzione energia elettrica  Non prevista

Temperatura dei fumi all'uscita dalla caldaia 170°C

Temperatura massima dei fumi emessi in atmosfera 70°C

Caratteristiche della rete

Sviluppo della rete  circa 10.000 m

Numero di utenze allacciate  218

Potenza allacciata  22.800 kW

Volumetria totale scaldata circa 648.000 m3

Temperatura massima di mandata dell'acqua 85°C

Temperatura minima di ritorno dell'acqua 62°C

Pressione massima di esercizio sulla rete  3.5 bar

Consumo di biomasse in mc 25.000

Energia fatturata mediamente 9.000 MW

DESCRIZIONE DEL PROCESSO

Attraverso le aperture del silo, il cippato giunge direttamente all'interno dello stesso dal camion con cui è trasportato. Durante il periodo di stoccaggio, nel silo si producono gas di fermentazione e viene emessa una notevole quantità di umidità. Per garantire la sicurezza del personale di servizio e favorire l'essiccazione del combustibile, tale locale è dotato di sufficienti aperture di aerazione tali da garantire un costante ricircolo di aria. Durante lo stoccaggio, l'umidità relativa del materiale si attesta su dei valori piuttosto elevati; l'esperienza insegna che raramente si riscontrano dei valori inferiori al 25%. Mediante gli organi di alimentazione il combustibile viene convogliato nella camera di combustione. L'estrazione del combustibile dal silo di stoccaggio avviene con un sistema di rastrelli a movimentazione idraulica, costruiti in acciaio pieno, con una robusta struttura a biella.

Rastrelli a movimentazione idraulica

Per il trasporto del combustibile dal silo allo spingitore idraulico che provvede all'immissione all'interno della camera di combustione, si è optato per un nastro trasportatore a trascinamento a doppia catena della larghezza di 30 cm, poiché è risultato il sistema più adatto in caso di materiale non uniforme. All'interno della camera di combustione, grazie all'apporto di aria comburente nella zona primaria e secondaria, il cippato viene gassificato e completamente combusto. I vari livelli di combustione vengono controllati mediante apposite fotocellule a infrarossi. La griglia mobile collocata all'interno della camera di combustione a doppia volta è dotata di un carrello a movimentazione meccanica estraibile per una manutenzione più facile. La camera di combustione è realizzata in cemento refrattario resistente fino a 1550°C, mentre gli elementi della griglia sono in ghisa. I dispositivi meccanici a griglia sono conosciuti nella costruzione di grossi impianti di combustione per i loro molteplici usi. La griglia mobile presa in questo caso in considerazione si differenzia dalle griglie di combustione tradizionali in quanto tutti i suoi elementi sono coinvolti nella funzione di spinta di alimentazione. Tutte le file di cui è composta la griglia partecipano al ricambio del combustibile. Il movimento di spinta ad avanzamento-arretramento viene ottenuto attraverso un movimento verticale di ricambio del combustibile. Tale movimento, al contempo verticale e contrario, fa sì che a ogni corsa il combustibile viene smosso, rivoltato e mescolato con l'ossigeno. Con il medesimo movimento si ottiene il coinvolgimento delle braci superficiali nel ciclo della combustione, con conseguente aumento della superficie di gassificazione. I dispositivi preposti alla movimentazione di tale meccanismo (motore elettrico di tipo standard) sono collocati sul lato frontale della caldaia, quindi in una zona fredda e pertanto sicura. Poiché la produzione di cenere nelle caldaie meccaniche è inevitabile, lo smaltimento della stessa all'estremità della griglia avviene con un impianto di estrazione meccanizzato. L'isolamento della camera di combustione è costituito da pannelli di lana di roccia da 80 mm e rivestimento esterno in lamiera d'acciaio verniciata. Il calore d'irradiamento e i fumi ad alta temperatura trasmettono il calore al fluido termovettore (acqua) nello scambiatore di calore ad alto rendimento. A tal proposito, va ricordato che la camera di combustione è concepita come un focolare a controcorrente per combustione a più stadi. Questo modello costruttivo permette di regolare il flusso di aria combustibile primaria a seconda delle caratteristiche del combustibile. Risulta inoltre possibile mantenere la temperatura della combustione primaria a dei valori relativamente bassi (700-900 °C), comunque al di sotto del punto di fusione delle parti non bruciabili potenzialmente presenti nel combustibile. La particolare conformazione della zona soprastante la camera di combustione, oltre a consentire un miglior riutilizzo del calore radiante emesso dai fumi, consente, congiuntamente con il processo di conduzione, la riduzione dei NOx.

Caldaia a cippato con economizzatore

Onde aumentare il rendimento specifico di ciascun generatore (dai 250 ai 500 kW), questi sono equipaggiati con un economizzatore, ossia con un dispositivo fisicamente separato dalla caldaia all'interno del quale è possibile sfruttare ulteriormente la temperatura dei fumi ancora elevata all'uscita della caldaia per un primo riscaldamento dell'acqua di ritorno. I fumi sono poi depurati dalle particelle solide in essi contenuti (ceneri volatili) grazie a un separatore di ceneri a ciclone multiplo. Il separatore di ceneri funziona sfruttando il principio della forza centrifuga. Nei singoli cicloni, disposti scalarmente, i fumi vengono fatti ruotare velocemente; la forza centrifuga provoca quindi la separazione delle particelle di cenere. Il rendimento di combustione delle caldaie è mantenuto elevato nel tempo grazie alla pulizia automatica dei tubi fumo, tramite aria compressa e sistemi a ultrasuoni. I fumi così depurati lasciano il separatore a multiciclone attraverso l'apposita uscita raggiungendo direttamente il filtro elettrostatico.

Nel bocchettone d'entrata sono presenti dei separatori in lamiera che suddividono i fumi in modo uniforme attraverso tutta la superficie del filtro. Nel pre-separatore situato all'entrata del filtro vengono sminuzzate le particelle di polvere più grosse, per assicurare il massimo della resa nel campo ad alta tensione. Il fumo separato dalle particelle più grandi viene convogliato nei separatori del campo ad alta tensione, dove le particelle vengono prima caricate attraverso un campo elettrico forte (5.000 V) per poi spostarsi come portanti del carico nel campo monopolare e quindi sulle piastre di separazione, dove si depositano sotto formazione dipolare. Le polveri fini così separate si accumulano e vengono ciclicamente tolte dalle piastre con sistema di battitura delle stesse. Gli elettrodi di separazione sono disposti in modo da impedire che la polvere già separata si possa immettere nel flusso di fumi in entrata, ma rimanga nei passaggi predisposti e poi cada in basso nel contenitore della polvere, dove viene trasportata direttamente nella vasca per le ceneri.

La camera di combustione, lo scambiatore, il separatore di ceneri a ciclone multiplo e il filtro elettrostatico sono costituiti in modo che l'asportazione delle ceneri avviene in maniera automatica e quindi la manutenzione è ridotta al minimo. La rimozione delle ceneri avviene in modo automatico grazie a uno speciale dispositivo realizzato in acciaio resistente al calore, il quale convoglia automaticamente la cenere a una vasca chiusa con capacita adeguate, a quelle che sono le esigenze di autonomia. Tale contenitore viene svuotato con un normale mezzo abilitato all'aspirazione e al trasporto.

I risultati delle emissioni al camino, eseguiti in conformità a quanto previsto dal DPCM 8 marzo 2002, evidenziano parametri delle emissioni ampiamente al di sotto dei limiti imposti dall'allegato III del precedente decreto, anche nelle fasi di avviamento dei generatori termici.

"Cervello" dell'impianto è il dispositivo di ottimizzazione della combustione e regolazione di potenza a microprocessore, che assume le funzioni di controllo, regolazione e sicurezza.

Tutti i componenti dell'impianto sono reciprocamente coordinati, per garantire il funzionamento ottimale e senza inconvenienti della caldaia. In tal modo è possibile ottenere un elevato rendimento annuo, riducendo al minimo le emissioni nocive.

Il sistema di controllo sopra preso in considerazione, oltre a consentire un controllo attivo su tutto l'impianto, in modo tale da combinare e armonizzare i vari parametri ottimizzandone il funzionamento, consente il controllo delle condizioni di sicurezza anche dal punto di vista dell'antincendio.

SICUREZZA ANTINCENDIO

Sensori di temperatura - alimentazione biomassa

Il dispositivo di sicurezza antincendio è in grado di garantire diverse modalità di funzionamento.

Un primo termostato, tarato alla temperatura di 40-50°C, consente di percepire un innalzamento anomalo della temperatura sulla parte terminale del sistema di alimentazione posto sulla caldaia a biomassa stessa andando ad azionare un'elettrovalvola a membrana trascinata con ugello diffusore che irroga con dell'acqua l'indotto di alimentazione e bloccando l'alimentazione della biomassa alla caldaia.

Un secondo sensore, consistente in un sensore termostatico a bulbo e capillare, privo di contatti elettrici, è in grado di percepire un innalzamento anomalo della temperatura nel locale pistoni e quindi di conseguenza nel silo stesso e in caso di allarme irroga abbondantemente l'indotto e blocca l'alimentazione della biomassa alla caldaia.

In questi casi vi sarà il completo blocco dell'impianto, il combustibile viene irrogato da acqua e in più viene attivata una barriera meccanica, consistente in una chiusura a battente con adeguata reazione al fuoco, montata in corrispondenza dell'attraversamento da parte del nastro trasportatore del muro delimitante il silo.

Nel caso di un'anomalia rilevata dal sistema di sicurezza attivo, lo spingitore si porta in posizione tale da ostruire completamente l'apertura di alimentazione della caldaia, evitando la possibile propagazione di un eventuale incendio dal generatore verso il sistema di alimentazione.

Inoltre, vi è la tempestiva comunicazione dell'allarme al reperibile di turno (l'impianto viene controllato da personale reperibile 24 ore su 24).

L'alimentazione del cippato alla caldaia è protetto da un impianto di spegnimento ad acqua automatico.

I depositi del cippato vengono protetti da un sistema di spegnimento indipendente per ciascun silo, composto da una diramazione dalla rete antincendio di una tubazione da 2"1/2 con due ingressi distinti nella parte alta di diametro 2" e restringimento in uscita di diametro 1"1/2 a bocca libera. Questo sistema produce dunque un flusso di acqua che investe il cippato nel silo. L'attivazione avviene in modo manuale mediante l'apertura di una valvola a sfera normalmente chiusa e piombata, installata in posizione facilmente raggiungibile e manovrabile.

In ogni silo è previsto un sistema di drenaggio dell'acqua antincendio.

Il processo di fermentazione cui va inevitabilmente incontro il materiale immagazzinato nei silos, può creare la formazione di piccole quantità di gas di fermentazione, in particolare gas metano, che viene eliminato mediante aperture a filo soffitto in quanto trattasi di gas più leggero dell'aria. Le aperture a filo soffitto soddisfano i requisiti dettati dalla normativa ed evitano dunque il formarsi di sacche di gas pericolose. Inoltre, la ventilazione attraverso queste aperture garantisce un corretto ricircolo dell'aria. Le quantità di gas che si formano sono comunque irrilevanti dal punto di vista del rischio di incendio.

Vi è assoluta inesistenza di potenziali fonti d'innesco all'interno del locale adibito a silo per il combustibile solido.

I silos sono dotati di aperture laterali lasciate sempre libere (il livello di cippato è sempre inferiore a queste aperture) e di due botole carrabili e apribili verso l'esterno manualmente, per permettere al personale preposto buona libertà di manovra per le azioni di spegnimento in caso di incendio.

I silos sono inoltre dotati di n° 4 idranti esterni a colonna UNI 70, con attacco autopompa UNI 100, completi ciascuno di n° 2 cassette metalliche di contenimento con portello apribile vetrato contenente n° 1 manichetta da 20 m in nylon gommato, a norma UNI 9487 e n° 1 lancia a più effetti con dispositivo di intercettazione, il tutto a norma UNI 671/2.

L'alimentazione idrica avviene con partenza dalla dorsale dell'acquedotto Comunale.

Elementi critici per la buona funzionalità di un impianto a cippato possono essere così sinteticamente riassunti:

¨ qualità del cippato: a seconda dell'umidità, della qualità della legna di provenienza, della pezzatura del cippato si possono ottenere migliori o peggiori prestazioni dei generatori sia in termini di rendimento energetico, sia in termini di affidabilità di funzionamento; la stessa quantità di ceneri prodotte dipende dalla qualità del cippato bruciato (ad es. alta percentuale di corteccia produce maggiori quantitativi di cenere);

¨ sistema di adduzione del combustibile: si suggeriscono alimentazioni "a nastro" piuttosto che a coclea e "spingitori" con motori oleodinamici per alimentare le caldaie;

¨ sistema di adduzione del sistema di termoregolazione e supervisione elettronico: consente di automatizzare al meglio il funzionamento dell'impianto e di garantire la copertura 24h su 24 anche senza personale fisso.

Elementi caratteristici di un teleriscaldamento a cippato di legna:

Potere calorifico inferiore cippato con UR media 2,5  kWh/kg      2.150 kcal/kg

Densità media cippato (Umidità medio alta)  300  kg/mc

Le resinose hanno un potere calorifico più elevato per unità di peso rispetto ai legni duri, che hanno un potere calorifico più elevato per unità di volume rispetto alle resinose.

Esiste convenienza a realizzare piccole reti di teleriscaldamento perché usufruiscono di benefici fiscali oltre ai benefici ambientali.

LA SOTTOSTAZIONE

• Separazione delle competenze :

Per separazione delle competenze si intende una chiara definizione della linea di separazione della responsabilità della Società Le Brasier da quella dell'utente.

In genere, la linea di separazione è l'uscita dello scambiatore di calore con o senza pompa di circolazione del secondario.

Il Teleriscaldatore deve fornire una certa potenza termica a una certa temperatura.

Il limite della potenza termica fornibile è prefissato da una massima portata al primario.

Questo limite di portata genera un corrispondente limite di potenza termica, in funzione delle temperature andata e ritorno del primario; poiché questi due valori di temperatura sono abbastanza costanti, parlare di limiti di portata o potenza termica è quasi la stessa cosa.

Un secondo limite è il taglio del picco di potenza prelevabile, per evitare di sovraccaricare la rete in certe ore del giorno (es. : il mattino).

Per separare le competenze in maniera assoluta, è necessario che le apparecchiature di automazione a monte e a valle siano anche loro perfettamente separate.

Il Teleriscaldatore ha la responsabilità di misurare l'energia fornita (al primario dello scambiatore), di regolare la temperatura al secondario e di realizzare tutti i limiti contrattuali prima descritti; il Teleriscaldato non deve intervenire in questa parte.

In realtà il Teleriscaldatore deve dare la possibilità al Teleriscaldato di poter modificare la temperatura del secondario in maniera semplice e chiara.

Ad esempio : la temperatura al secondario potrebbe essere modulata in base alla temperatura esterna, potrebbe assumere un valore specifico sotto un comando inviato dal Teleriscaldato e così via : tutte queste modalità devono essere previste nel regolatore dello scambiatore, responsabilità del Teleriscaldatore.

TARATURA LOCALE DELLA SOTTOSTAZIONE

Tutta la strumentazione relativa al teleriscaldamento deve poter essere tarata da personale, non particolarmente specializzato, presso la sottostazione, senza necessità alcuna di strumenti.

Il personale del Teleriscaldatore deve riuscire a controllare, configurare e tarare i regolatori senza necessità di particolari unità elettroniche portatili di supporto (Personal Computer, configuratori portatili, ecc.).

Tutte le operazioni di controllo, configurazione e taratura devono essere possibili operando solo sul regolatore stesso, usando esclusivamente "una mano" e al massimo qualche attrezzo semplice come un cacciavite.

RACCOLTA DATI (DATA LOGGER)

I regolatori devono avere in se stessi un sistema di data logger che abbia una capacità sufficiente per mostrare chiaramente la storia recente delle sue operazioni.

Unendo il data logger interno dei regolatori, a quello molto più potente dei Personal Computers della stazione di controllo, per ogni sottostazione si ha la storia completa di tutto il suo funzionamento ora per ora, giorno per giorno, durante tutta la stagione di riscaldamento.

La conoscenza di tutti questi dati è l'arma fondamentale per dirimere tutte le eventuali contestazioni con i clienti.

Sempre più i clienti importanti chiedono che a fine stagione, in allegato alla bolletta, possa essere fornita tutta la storia della fornitura: è come il servizio che le compagnie telefoniche danno ai clienti, che chiedono il dettaglio di tutte le telefonate fatte, quando ritengono che il conto sia troppo salato.

L'uso del data logger è importante, inoltre per tarare al meglio sia le sottostazioni sia la centrale di generazione di calore, in modo da ottenere il massimo rendimento in qualsiasi situazione di lavoro.

RETE DI COMUNICAZIONE

In un nuovo impianto di teleriscaldamento parte fondamentale è la comunicazione dati.

Per rete di comunicazione si intende la rete (Bus) che connette i PC della postazione centrale alle sottostazioni.

Visto che si sta parlando di reti di teleriscaldamento nuove è indispensabile prevedere, durante la stesura delle tubazioni, delle apposite canaline dove far passare anche altri servizi, tra cui il C-BUS.

La sicurezza di funzionamento di questa rete è elemento essenziale per tenere sotto controllo tutte le sottostazioni, in maniera estremamente potente e con costi irrisori.

Per la semplicità di installazione e di manutenzione è indispensabile che la rete di comunicazione sia realizzata utilizzando un normalissimo cavo elettrico, senza nessun schermo, bifilare con diametro commerciale (esempio : 1,5 - 2,5 mm2) e deve poter correre per molti Km senza necessità di amplificatori.