Analisi emissioni in atmosfera: migliorare i parametri di combustione del bruciatore

Tutti i processi di combustione industriale, siano essi funzionali al riscaldamento degli ambienti o alle fasi di processo, portano alla formazione di sostanze inquinanti verso l’esterno, una vera e propria emissione di inquinanti che genera un’alterazione della qualità dell’aria che respiriamo. L'analisi delle emissioni in atmosfera è un'operazione da ripetere con regolarità, per assicurarsi di rispettare limiti e parametri imposti per legge.

INDICE DEI CONTENUTI:

• Analisi emissioni in atmosfera: quali valori vengono controllati
• Normative di riferimento per le emissioni in atmosfera
• Combustione del bruciatore: cosa causa le emissioni
• Come adeguare il bruciatore affinché sia efficiente ed ecosostenibile

Analisi emissioni in atmosfera: quali valori vengono controllati

Per emissioni si intende la cessione di materia (gas, polveri) oppure di energia (radiazioni, calore, onde sonore) nell'ambiente circostante. Durante la combustione di gas e gasolio generata dal bruciatore si generano emissioni che è opportuno ridurre, o eliminare completamente.

In particolare, durante la combustione vengono generati:

• monossido di carbonio (CO), un gas inodore e incolore che si forma dalla combustione incompleta degli idrocarburi presenti in carburanti e combustibili, altamente tossico per gli animali e l’uomo;
• fuliggine, che si forma infatti quando la temperatura di fiamma non è molto elevata, oppure se l'ossigeno a disposizione non basta a completare la combustione;
• ossidi di azoto (NOx), gas inodore e incolore, corresponsabili delle piogge acide

Oltre che inquinanti per l'atmosfera, questi elementi sono svantaggiosi a livello energetico e produttivo. Uno strato di fuliggine di 1 mm riduce il rendimento di circa il 4%, mentre il CO è incendiabile, tossico e causa perdite di energia.

Normative di riferimento per le emissioni in atmosfera 

• Direttiva Europea 2010/75/UE sulle emissioni industriali (IED - Industrial Emission Directive) - recepita in Italia con il D. Lgs. 46/2014
• Direttiva Europea 2015/2193/UE che stabilisce le norme per la limitazione e il monitoraggio delle emissioni in atmosfera di alcuni inquinanti originali dai medi impianti di combustione - recepita in Italia con D. Lgs. 183/2017
• Direttiva Europea 2016/2284/UE stabilisce i nuovi impegni nazionali per ridurre le emissioni atmosferiche antropogeniche (NEC) - recepita in Italia con D. Lgs. 2018/81

A livello nazionale, il principale riferimento normativo è il D. Lgs. n. 155/2010 che stabilisce:

• Valori limite per le concentrazioni nell’aria ambiente di biossido di zolfo, biossido di azoto, benzene, monossido di carbonio, piombo e PM10
• Livelli critici per le concentrazioni nell’aria ambiente di biossido di zolfo e ossidi di azoto
• Soglie di allarme per le concentrazioni nell’aria ambiente di biossido di zolfo e ossidi di azoto
• Valori limite, valori obiettivo, livelli di concentrazione ed esposizione per la riduzione di PM 2,5
• Valori obiettivo per le concentrazioni nell’aria ambiente di arsenico, cadmio, nichel e benzo(a)pirene
• Valori obiettivo e soglie di allarme per l’ozono

L’analisi delle emissioni in atmosfera e il rispetto dei parametri è gestita da Regioni e Province autonome attraverso stazioni di misurazione che misurano le emissioni generate da impianti e stabilimenti produttivi e la qualità dell’aria nel sito in cui gli stessi sono collocati.

In caso di superamento delle soglie, oltre a sanzioni e multe, è prevista la sospensione dell’attività e la conseguente messa a norma degli impianti. Quindi se non vuoi rischiare di dover chiudere la tua azienda, meglio correre ai ripari per tempo.

Combustione del bruciatore: cosa causa le emissioni

Nel caso del monossido di carbonio, il focolare del bruciatore gioca un ruolo strategico. Non deve essere né troppo grande né troppo piccolo. Se le dimensioni sono elevate, la fiamma subisce un raffreddamento eccessivo. Se, al contrario, è troppo piccolo, la fiamma può impattare sui bordi del focolare e la reazione di combustione si arresta incompleta.

Per quanto riguarda gli ossidi di azoto, invece, i fattori di incidenza sono diversi:

• Geometria della fiamma;
• Dimensioni del focolare;
• Temperature di combustione;
• Temperatura del fluido termovettore;
• Tempo di permanenza dell'azoto nella zona di reazione.

Emerge quindi chiaramente che, per ottenere basse emissioni di NO_x, generatore e bruciatore devono essere correttamente abbinati.

Come adeguare il bruciatore affinché sia efficiente ed ecosostenibile

Nello specifico, la configurazione ideale di un bruciatore industriale che rispetta i valori di emissione di CO e NO_x prevede:

• Riduzione della temperatura alla radice della fiamma tramite una suddivisione studiata del combustibile dal centro verso l'esterno
• Aumento della velocità di rotazione per influenzare la geometria della fiamma
• Ricircolo dei fumi, per aumentare la velocità dei gas di combustione così che azoto e ossigeno possano abbandonare più rapidamente la zona calda di reazione
• Miscelazione dei fumi all'aria comburente per ridurre la concentrazione di ossigeno
• Regolazione O2 (anche in combinazione con la regolazione CO) con una continua sorveglianza dei gas di scarico (fumi)

Nei migliori bruciatori industriali tutte queste operazioni sono comandate e monitorate da un manager di combustione, che assicura avviamenti a freddo in sicurezza e massima disponibilità di esercizio.

In questo modo puoi contare su un bruciatore con un elevato grado di rendimento possibile, un ridotto consumo di combustibile e una maggiore sicurezza.

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