Essicamento dei fanghi di depurazione ad elevata efficienza energetica a Innsbruck con un essiccatore a nastro HUBER BT

Figura 1: Essiccatore a nastro BT 16 HUBER con fase di condensazione, essiccatore a due zone di temperatura con temperatura di mandata a 90 °C e 140 °C

La IKB (Innsbrucker Kommunalbetriebe AG, azienda municipalizzata AG) investe in un essiccatore a nastro HUBER BT 16. Nel quadro della strategia „dagli scarichi alla centrale elettrica“, l’impianto di trattamento delle acque reflue della IKB produce energia in modo sostenibile integrandola in modo intelligente nel sistema esistente. L’obiettivo è quello di aumentare ulteriormente l’efficienza dell’intero impianto di trattamento andandosi a collocare fra gli impianti di depurazione più avanzati d’Europa.

Innsbruck, circa 130.000 abitanti, quinta città dell’Austria e capoluogo del Tirolo, produce insieme ai 14 comuni limitrofi 50.000 m³ di acque reflue al giorno (picco massimo: 145.000 m³) che vengono trattate dal moderno impianto di depurazione. Due addensatori a nastro HUBER DrainBelt 2.0 producono quotidianamente circa 320 m³ di fango fine con 6-7% di secco a cui vengono aggiunti circa 70 m³ al giorno di rifiuti organici. Grazie alla cofermentazione si ha un aumento della resa in biogas delle torri di digestione del depuratore. In media il processo di digestione produce circa 9.000 m³ di gas al giorno, che per la maggior parte vengono impiegati per la produzione di energia elettrica in due centrali termoelettriche. Il calore perduto prodotto dal raffreddamento del motore con una temperatura di mandata di 90 °C viene riciclato per il funzionamento dell’essiccatore a nastro. La parte rimanente del biogas viene utilizzata in una caldaia ad acqua calda da 1.800 kW per la produzione di calore con una temperatura di 140 °C. HUBER ha implementato in questo progetto un essiccatore a due zone di temperatura realizzato ad hoc, azionato contemporaneamente dall’energia a temperatura intermedia prodotta delle due centrali termoelettriche sia dall’energia ad alta temperatura della caldaia ad acqua calda.

Design dell’essiccatore modificato in base alla disponibilità di spazio limitata

HUBER ha modificato l’essiccatore in modo che potesse essere integrato nella struttura destinata in precedenza alla disidratazione del fango. A questo scopo è stata ridotta l’altezza dell’essiccatore in modo da garantire che i requisiti di altezza necessari per il passaggio al di sopra dell’essiccatore a nastro fossero soddisfatti. Anche la lunghezza dell’essiccatore è stata determinata dalle dimensioni della struttura esistente. Per questa ragione, l’energia termica all’interno dell’essiccatore è stata distribuita in modo che, nonostante la ridotta lunghezza di ingombro, fosse possibile raggiungere un’evaporazione dell’acqua di 2.000 kg/h.

Figura 2: Fase di condensazione con estrazione del calore per il sistema di riscaldamento in loco e per la produzione di calore esterno

Approccio alla gestione del calore su misura

HUBER ha progettato per IKB un essiccatore pensato su misura per le esigenze dell’impianto di trattamento delle acque reflue. Oltre ai 330 kW del calore di scarico delle centrali termoelettriche presenti in loco, viene utilizzato in modo efficiente anche il biogas per la produzione di energia termica in una caldaia ad alta temperatura. Il funzionamento affidabile dell’impianto di essiccamento è garantito anche durante gli interventi di manutenzione delle centrali termoelettriche in quanto l’essiccatore è dotato di uno scambiatore di calore supplementare che consente di trasferire il calore ad alta temperatura anche nell’area a temperatura intermedia. In caso di malfunzionamenti o interventi di manutenzione sulle centrali termoelettriche, l’essiccatore passa in modo totalmente automatico al funzionamento esclusivo ad alta temperatura. La durata di funzionamento dell’essiccatore viene così prolungata, mentre i fanghi da essiccare vengono trattati in modo affidabile.

Il bilancio energetico positivo del depuratore di IKB viene ulteriormente incrementato mettendo in funzione l’essiccatore a nastro HUBER BT 16. Uno scambiatore di calore a lamelle a monte della fase di condensazione estrae oltre 400 kW di potenza termica ad una temperatura di 70 °C e lo immette nel sistema di riscaldamento presente in loco. Il calore in eccesso viene ceduto a una rete di teleriscaldamento a cui sono collegati, ad esempio, la piscina del Villaggio Olimpico e un ristorante nei pressi del vicino lago. Lo scambiatore di calore viene pulito periodicamente in modo completamente automatico e durante il servizio attivo con un apposito sistema di pulizia sviluppato da HUBER per garantire la costante estrazione di energia termica.

Figura 3: Pellettizzatore HUBER per un’alimentazione uniforme dei fanghi, coperto con avvolgibili per ridurre lo scarico d’aria

Controllo intelligente della produzione

La pompa di alimentazione dell’essiccatore a nastro viene alimentata da sei presse a coclea HUBER con una sostanza secca in ingresso del 25%. Le presse a coclea, la pompa fanghi e l’essiccatore costituiscono un’unica unità di processo nell’ambito del depuratore delle acque reflue della IKB. I sistemi di regolazione e controllo di questi gruppi comunicano in modo diretto. Il controllo intelligente della produzione di HUBER rileva, già prima che venga alimentato l’essiccatore, anche le piccole variazioni della sostanza secca in uscita dalle presse a coclea, per esempio variazioni stagionali dovute alla diversa disponibilità di rifiuti organici. Questo sistema di controllo della produzione allinea differenze già inferiori a ±0,5% SS, riducendo o aumentando la portata dell’essiccatore in base alla sostanza secca. Ciò garantisce di mantenere una costante evaporazione dell’acqua e quindi la massima efficienza dell’impianto.

Preferibilmente l’essiccatore può opzionalmente funzionare con una portata inferiore adeguata alla quantità di fango generata con il processo di depurazione. L’essiccatore reagisce in modo flessibile ed efficiente alle varie situazioni in modo completamente automatico.

Massima efficienza energetica

L’essiccatore a nastro HUBER BT 16 di Innsbruck contribuisce in modo decisamente positivo al raggiungimento degli obiettivi di protezione climatica. L’alimentazione energetica sia termica che elettrica viene ottenuta per mezzo di energia rinnovabile in forma di biogas da cofermentazione. Inoltre, ogni anno vengono risparmiate circa 400 t di CO2 in quanto non vengono più effettuati i 450 trasporti con mezzi pesanti che erano finora necessari per trasportare il fango disidratato. Molto interessante è il consumo energetico notevolmente basso dell’essiccatore BT 16, con un consumo termico non superiore a 0,8 kWh per kg di acqua evaporata e un consumo elettrico inferiore a 0,0375 kWh per kg di acqua evaporata. Questi valori stabiliscono nuovi risultati nel settore degli essiccatori a nastro.

Gestione del tempo e pianificazione del progetto

Il progetto di realizzazione del sistema di essiccamento a nastro è sempre stato caratterizzato da tempi molto stretti. Il contratto è stato firmato alla fine del 2016 e già a metà maggio 2017 sono iniziati i lavori di installazione sull’impianto di trattamento delle acque reflue. La messa in servizio è quindi cominciata ad inizio agosto. Nell’arco di otto mesi (calcolati a partire dall’aggiudicazione del contratto d’appalto) l’essiccatore è stato progettato, costruito, installato e messo in servizio. Dopo un periodo di prova con prestazioni soddisfacenti, l’impianto è stato consegnato perfettamente funzionante alla IKB nel dicembre 2017.


Dati e cifre del progetto:

Luogo di installazione:Innsbruck, Austria
Dimensioni:Essiccatore a nastro HUBER BT 16 con due zone di temperatura
Lunghezza dell’essiccatore:19 m
Evaporazione dell’acqua: 2.000 kg/h
Portata: 21,176 t/a (2,647 kg/h)
Tempo di esercizio: 8.000 h/a
Essiccazione:da 22% RS a 90% RS
Fonti di calore:

fonte di temperatura intermedia: biogas da centrali termoelettriche a blocco a 90 °C
fonte di temperatura elevata: biogas da caldaia di acqua calda a 140 °C

 

 

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