Prosegue la nostra indagine sui consumi degli impianti di ossidazione termica dei solventi emessi dagli impianti di verniciatura.

A CURA DELLA REDAZIONE

l problema dei costi di gestione di un impianto di depurazione è già stato affrontato sulle pagine della nostra rivista, in modo particolare per quanto riguarda i consumi di combustibile ausiliario nei combustori termici. In quella occasione, il problema consisteva nel verificare l’attendibilità dei dati forniti dai costruttori di impianti in sede preventiva, cioè nell’offerta, al fine di evitare, una volta acquistato e pagato l’impianto, di trovarsi ad avere dei costi di gestione maggiori rispetto a quanto “promesso”. Sempre in quella occasione, avevamo suggerito agli utilizzatori l’opportunità di individuare un intervallo di valori attendibili, all’interno del quale collocare una stima verosimile del probabile consumo effettivo di combustibile, con il quale effettuare il confronto con il consumo dichiarato dall’impiantista. Tale intervallo era stato individuato nella stima dei valori di consumo “minimo” e “massimo”, dove per “consumo massimo” di combustibile si intendeva quello relativo alla condizione di assenza di VOC nell’aria di processo, mentre per “consumo minimo” di combustibile si intendeva quello che si ottiene nella condizione di auto-sostentamento dell’impianto. Con tali valori è possibile costruirsi un apposito “grafico di verifica e valutazione”, semplice e valido strumento preliminare per testare l’affidabilità dell’offerta ricevuta. Tale strumento è però valido solo per il singolo impianto preso in esame, mentre non è in grado di fornire un metodo di confronto tra proposte diverse. Problema, quest’ultimo, che può essere invece affrontato andando a definire uno o più parametri che forniscano un “indice specifico di valutazione” utile ed obiettivo per effettuare paragoni. L’approccio metodologico seguito è consistito nell’andare ad effettuare sul campo la verifica degli effettivi consumi energetici dei combustori, specificamente per quanto riguarda le voci “combustibile ausiliario” (generalmente metano) ed “energia elettrica”, che sono quelle che incidono maggiormente sui costi di gestione totali. Alcuni dati sono stati raccolti dall’Ufficio Aria del Servizio Ecologia della Provincia di Treviso e sono riportati in Tabella 1. Al fine di individuare il possibile “indice specifico di valutazione”, si è provato a rapportare il dato di consumo di metano sia con il dato di VOC trattati dall’impianto (indipendentemente dall’efficienza dello stesso), sia con il dato di portata d’aria; si sono così individuati i due parametri “consumo per kg di solvente” (m3 metano / kg VOC) e “consumo per m3 d’aria trattata” (m3 metano / m3 aria). Per inciso, anche il dato di “consumo orario di combustibile” potrebbe essere usato quale “indice specifico di valutazione”. Analizzando i dati, si possono fare subito alcune considerazioni, basate sulla seguente premessa: quanto minore è la concentrazione in ingresso e tanto maggiore risulta il consumo di metano a parità di portata d’aria, mentre quanto maggiore è la portata d’aria e tanto maggiore è il consumo a parità di concentrazione. Si può allora evidenziare quanto segue: rispetto alla premessa, i valori calcolati per l’impianto B sono fuorvianti, perchè a prima vista ci si aspetterebbe un “consumo per kg di solvente” decisamente superiore rispetto ad es. all’impianto C, vista la differenza di concentrazione e portata (mentre invece i due dati sono molto simili), così come ci si aspetterebbe un valore di molto superiore per il valore di “consumo orario” (mentre, al contrario, tale valore è molto più basso per B rispetto a C). In realtà, il problema risiede nel fatto che per i rotoconcentratori, i dati di concentrazione e portata sono riferiti alla fase di adsorbimento, mentre il consumo di metano è riferito alla fase di rigenerazione/combustione, che ha ben altre portate e concentrazioni: nel caso specifico, la portata di combustione è pari a 5.300 Nm3/h e la concentrazione in ingresso al combustore è pari a 1668 mg/Nm3; di conseguenza, ci si aspetterebbe un dato di “consumo per kg di solvente” decisamente inferiore rispetto al caso C. Paradossalmente invece, tale dato diventa pari a 2,26 (cioè ancora più elevato) e quindi ci si può chiedere se il dimensionamento di tale impianto è stato effettuato correttamente. Anche il parametro “consumo per m3 d’aria” risulta fuorviante: riferito alla portata d’aria in ingresso al rotoconcentratore, il dato B risulta giustamente inferiore rispetto al dato C, ma in realtà il combustore tratta solo 5.300 Nm3/h e quindi il dato “corretto” risulta essere pari a 0,0037, cioè circa il triplo rispetto a C.


Grafico 1 – Consumo per Kg di solvente in funzione della concentrazione in ingresso: dati relativi agli impianti C, D, E, F

Attività Tipo impianto Operatività h/g) Portata aria ingresso (Nm3/h) Concentrazione ingresso (mg/Nm3)
A Rimorchi Catalitico 16 2.150 172
B Occhiali Rotoconcentratore 17,5 49.300 222
C Vernic. c/terzi Termico rigenerativo 8 30.200 834
D Vernic. c/terzi Termico rigenerativo 9 21.800 934
E Antine legno Termico rigenerativo 8 68.600 1.541
F Cornici legno Termico rigenerativo 8 20.100 2.394

Tabella 1 – Dati di consumo raccolti dalla Provincia di Treviso (parte I)

Carico orario (kg/h) Carico giornaliero (kg/gg) Periodo di osservazione (giorni) Consumo metano Consumo metano
(m3) (m3/gg) (m3/h) m3 per kg di solvente m3 per m3 d’aria
A

B

C

D

E

F

0,37

10,9

25,2

20,4

105,7

48,1

6

191

202

184

846

385

220

135

180

80

226

176

29.920

47.379

56.326

12.520

62.885

26.700

136

351

313

157

278

152

9

20

39

17

35

19

22,97

1,84

1,55

0,85

0,33

0,39

0,0040

0,0004

0,0013

0,0008

0,0005

0,0009

Tabella 1 – Dati di consumo raccolti dalla Provincia di Treviso (parte II)

La prima conclusione, quindi, sembra essere questa: sulla base del solo dato di consumo di combustibile ausiliario, non è congruo effettuare una comparazione tra tipologie impiantistiche differenti (nello specifico, tra rotoconcentratori e combustori termici) utilizzando i primi due parametri proposti come “indice specifico di valutazione”. Al più, potrebbe essere usato come indice comparativo il dato di “consumo orario”, che rende conto della differente concezione tecnologica che sta alla base delle due tipologie impiantistiche. Anche i dati relativi ad A sono decisamente anomali rispetto al resto dei valori riportati: se si considerano i due parametri proposti, tale impianto risulta quello dalle prestazioni peggiori; se invece si considera il solo dato di “consumo orario”, risulta essere quello dalle prestazioni migliori in assoluto. Purtoppo però, non ci sono dati comparativi con un analogo impianto termico rigenerativo, in termini di portata d’aria e concentrazione. Confrontando i tre parametri per gli impianti simili presenti in tabella, si possono fare ulteriori considerazioni. Consideriamo ad esempio gli impianti D ed F, i quali hanno portate d’aria pressochè simili, ma concentrazioni uno il triplo dell’altro: se analizziamo il semplice dato di “consumo orario”, ci si aspetterebbe un valore maggiore per D rispetto ad F, invece che l’esatto contrario, come invece si riscontra. Ciò potrebbe significare sia che il dimensionamento di D, a parità di prestazioni ambientali, è decisamente migliore rispetto al concorrente (potrebbe ad esempio essere stato meglio ottimizzato il recupero termico operato dal materiale di riempimento, o la temperatura di combustione, o altro), sia che l’impianto D abbia inferiori prestazioni ambientali rispetto a F (ad esempio, una minore temperatura di combustione comporta una riduzione del consumo, ma anche maggiori emissioni in atmosfera e una minore efficienza di combustione). Anche il dato di “consumo per m3 d’aria” è fuorviante: poichè le portate d’aria sono simili, simili sono anche i due valori di questo parametro; sembrerebbe dunque che il consumo di combustibile sia indipendente dalla quantità di VOC trattata, cosa che invece non è reale. Se si analizza invece il “consumo per kg di solvente”, la premessa viene rispettata e quindi, in questo caso, tale parametro può essere utile per la comparazione. Se si analizzano gli impianti C e D, invece, tutti e tre i parametri rendono conto del fatto che il consumo a parità di concentrazione (nel caso specifico i due valori sono confrontabili) è tanto maggiore quanto maggiore è la portata d’aria (nel caso specifico, una é il doppio dell’altra) Infine, se si analizzano gli impianti E ed F, il “consumo orario” rende conto correttamente di quanto affermato nella premessa (cioè che E necessita di un maggior quantitativo di combustibile ausiliario per trattare l’emissione ricevuta), mentre gli altri due parametri sembrano individuare le migliori prestazioni gestionali proprio nell’impianto E. E’ da tenere presente, altresì, che il “consumo orario” rende conto solo del consumo di combustibile ausiliario in condizioni di funzionamento a regime dell’impianto (cioè nel momento in cui sta effettivamente abbattendo VOC), mentre gli altri due parametri rendono conto anche dei periodi transitori (avviamento a freddo, riscaldamento dopo fermata breve, ecc.). Da queste considerazioni, sembrerebbe dunque che nessuno dei tre parametri individuati, sia in grado di fornire in modo soddisfacente quell’“indice specifico di valutazione” ricercato. Tuttavia, l’estensore dell’indagine ritiene che per effettuare una comparazione tra impianti dello stesso genere, il “consumo per kg di solvente” sia il parametro migliore, in quanto rende conto del fatto che un impianto di abbattimento è preposto ad abbattere VOC, indipendentemente dalla loro origine; al contrario, il “consumo per m3 d’aria” è ritenuto un parametro improprio, in quanto l’abbattitore non è preposto per trattare aria, ma VOC. Ci potrebbe essere però una “terza via”: poichè il dato di concentrazione mette in relazione portata d’aria e carico orario di VOC, può essere interessante prendere in considerazione il “consumo per kg di solvente” in funzione della concentrazione. Questo rapporto è esprimibile mediante un grafico in cui la curva ottenuta dall’estrapolazione dei valori reali può svolgere efficacemente il ruolo di indice ricercato. Nel grafico 1 sono riportati i dati relativi agli impianti C, D, E, F. Sulle ascisse è riportata la concentrazione in ingresso all’impianto di abbattimento, mentre sulle ordinate è riportato il “consumo per kg di solvente”. Nel grafico 2 sono riportati anche i dati relativi agli impianti A, B. Come si può osservare, la curva assume una propria continuità e si potrebbe pensare che essa possa essere utilizzata per confrontare anche impianti di differenti tecnologie (rotoconcentratori, combustori termici, combustori catalitici). Si propone quindi di utilizzare questo schema per la raccolta di ulteriori dati reali, da aggiungere a quelli già raccolti e qui riportati.
Per ulteriori informazioni segnare 1 sull’apposita cartolina in fondo alla rivista


Grafico 2 – Consumo per Kg di solvente in funzione della concentrazione in ingresso: dati relativi agli impianti A, B, C, D, E, F