ITMI960768A1

ITMI960768A1 - PROCESS AND PLANT FOR THE RECOVERY OF ENERGY FROM THE INCINERATION OF WASTE, IN PARTICULAR OF SOLID MUNICIPAL WASTE.

Info

Publication number: ITMI960768A1
Application number: IT96MI000768A
Authority: IT
Inventors: Claudio Sironi; Antonio Perdichizzi
Original assignee: Noyvallesina Engineering S P A
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 1997-10-19
Also published as: IT1283753B1; ITMI960768A0

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato ha come oggetto un procedimento ed un impianto per il recupero di energia dall'incenerimento di rifiuti, in particolare di rifiuti solidi urbani. The present invention relates to a process and a plant for recovering energy from the incineration of waste, in particular of solid urban waste.

In particolare, la presente invenzione si riferisce ad un impianto per il recupero termico dall'incenerimento di rifiuti solidi urbani, integrato con un sistema di turbine a gas che forniscono energia elettrica e calore per il ciclo termico a vapore della combustione dei rifiuti e con un sistema per ottenere un elevato recupero termico dal calore dei fumi di combustione dei rifiuti e dei fumi prodotti dal sistema di turbine a gas. In particular, the present invention relates to a plant for thermal recovery from the incineration of municipal solid waste, integrated with a gas turbine system that supply electricity and heat for the steam thermal cycle of waste combustion and with a system to obtain a high thermal recovery from the heat of the combustion fumes of the waste and the fumes produced by the gas turbine system.

Sono noti vari tipi di impianti di incenerimento dei rifiuti solidi urbani e di utilizzo dei risultanti gas di combustione, scaricati dall'apparecchiatura di incenerimento, al fine di produrre un flusso di vapore ad elevata temperatura, utilizzato per azionare una turbina a vapore operativamente connessa con un generatore di corrente elettrica. Various types of municipal solid waste incineration plants are known and for the use of the resulting combustion gases, discharged from the incineration equipment, in order to produce a high temperature steam flow, used to drive a steam turbine operatively connected with an electric current generator.

Gli impianti di termoconversione di rifiuti in energia convenzionale presentano l'inconveniente di avere un basso livello di efficienza nella conversione dell'energia chimica contenuta nel materiale di rifiuto in energia elettrica, rispetto al quantitativo di rifiuti trattati. Plants for the thermal conversion of waste into conventional energy have the drawback of having a low level of efficiency in converting the chemical energy contained in the waste material into electrical energy, compared to the quantity of waste treated.

L'efficienza di questi impianti viene essenzialmente limitata dal raggiungimento di temperature relativamente basse da parte del vapore prodotto nella caldaia di recupero termico. Per contro, le turbine a vapore utilizzate hanno un'elevata efficienza di produzione di energia elettrica solo quando il vapore di alimentazione presenta elevati livelli di temperatura e pressione. The efficiency of these systems is essentially limited by the attainment of relatively low temperatures by the steam produced in the heat recovery boiler. On the other hand, the steam turbines used have a high efficiency of electricity production only when the supply steam has high levels of temperature and pressure.

E' inoltre noto dal brevetto americano US-4,882,903 un impianto integrato per la termodistruzione dei rifiuti solidi e la conversione del calore prodotto dalla combustione in energia elettrica. An integrated plant for the thermal destruction of solid waste and the conversion of the heat produced by combustion into electrical energy is also known from the American patent US-4,882,903.

L'impianto descritto è integrato con un sistema di turbine a gas che producono energia elettrica e gas di scarico ad alta temperatura che inizialmente alimentano un surriscaldatore e poi vengono inviati all'interno di un forno, dove vengono utilizzati quale comburente per la combustione dei rifiuti. Durante il processo di combustione viene realizzata la termodistruzione dei rifiuti solidi e la produzione di fumi ad elevata temperatura che, prima di essere liberati nell'ambiente, vengono convogliati su un generatore di vapore a recupero termico dove la loro energia termica viene in parte trasferita ad acqua di alimentazione, generando vapore saturo. Il vapore viene quindi surriscaldato nel surriscaldatore ed utilizzato per azionare turbine a vapore, operativamente connesse con un generatore di energia elettrica. The described plant is integrated with a system of gas turbines that produce electricity and high temperature exhaust gases which initially feed a superheater and then are sent inside a furnace, where they are used as an oxidizer for the combustion of waste. . During the combustion process, the thermal destruction of solid waste is carried out and the production of high temperature fumes which, before being released into the environment, are conveyed to a heat recovery steam generator where their thermal energy is partly transferred to feed water, generating saturated steam. The steam is then superheated in the superheater and used to drive steam turbines, operatively connected to an electric power generator.

Questo tipo di impianto non è però scevro dal presentare inconvenienti, principalmente costituiti da una resa del ciclo di trasformazione sostanze di rifiuto/energia elettrica comunque ridotta, unitamente all'incapacità di poter sfruttare completamente per la combustione i fumi di scarico dalla turbina a gas, quando le temperature all'interno dell'inceneritore raggiungono temperature superiori ai 1000 °C, valori ai quali le ceneri divenute incandescenti tendono a depositarsi lungo le superfici di scambio termico intaccandole e limitando l'efficienza della caldaia. However, this type of plant is not free from its drawbacks, mainly consisting of a low yield of the waste / electrical energy transformation cycle, together with the inability to be able to fully exploit the exhaust fumes from the gas turbine for combustion. when the temperatures inside the incinerator reach temperatures above 1000 ° C, values at which the ashes become incandescent tend to deposit along the heat exchange surfaces, affecting them and limiting the efficiency of the boiler.

Inoltre, l'impianto descritto nel brevetto US 4,882,903 non prevede nessuna soluzione tecnica per mantenere il tenore di ossigeno nei fumi effluenti dalla camera di post-combustione, su valori non inferiori al 6%, in accordo con quanto previsto dalle disposizioni normative a tutela dell 'ambiente. Furthermore, the plant described in US patent 4,882,903 does not provide for any technical solution to maintain the oxygen content in the fumes effluent from the post-combustion chamber, on values not lower than 6%, in accordance with the provisions of the regulatory provisions for the protection of 'environment.

Compito precipuo del presente trovato è quello di escogitare un proento ed un impianto per il recupero di energia dall'incenerimento di rifiuti, in particolare di rifiuti solidi urbani, che consenta di ottenere una produzione di energia elettrica dall'incenerimento dei rifiuti con un rendimento di termoconversione sensibilmente superiore rispetto a quello raggiungibile con gli impianti di incenerimento basati su cicli di recupero convenzionali, con conseguenti vantaggi sia di natura economica che di natura ambientale. The aim of the present invention is to devise a proento and a plant for the recovery of energy from the incineration of waste, in particular of municipal solid waste, which allows to obtain a production of electrical energy from the incineration of waste with an efficiency of significantly higher thermoconversion than that achievable with incineration plants based on conventional recovery cycles, with consequent advantages both of an economic and environmental nature.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un procedimento ed un impianto per l'incenerimento di rifiuti integrato con un gruppo turbo-gas che consenta un elevato recupero del calore dei fumi del gruppo turbo-gas con conseguente maggiore produzione di energia elettrica. Within this aim, an object of the invention is to provide a process and a plant for the incineration of waste integrated with a turbo-gas unit which allows a high recovery of the heat of the fumes of the turbo-gas unit with consequent greater electricity generation.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un procedimento ed un impianto in grado di rispettare pienamente le norme preposte a tutela dell'ambiente. Another object of the invention is to provide a method and a plant capable of fully complying with the regulations for protecting the environment.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto che consegua un elevato rendimento di termoconversione con un ciclo a vapore mediante elevate temperature e pressioni garantendo anche un'elevata sicurezza funzionale. A further object of the present invention is to provide a plant which achieves a high thermoconversion efficiency with a steam cycle by means of high temperatures and pressures while also guaranteeing high functional safety.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un procedimento per il recupero di energia dall'incenerimento di rifiuti, in particolare di rifiuti solidi urbani, consistente: nell'eseguire, all'interno di una camera di combustione di un forno per 1'incenerimento di rifiuti, la combustione dei rifiuti, nell'eseguire un ciclo termodinamico a gas con un gruppo turbo-gas, nel convogliare i fumi derivanti dalla combustione dei rifiuti su un evaporatore principale alimentato con acqua per la produzione di vapore, nell'operare un primo surriscaldamento del vapore prodotto mediante il calore dei fumi derivanti dalla combustione dei rifiuti, nell'alimentare il vapore surriscaldato ad almeno una turbina connessa ad un generatore di energia elettrica, caratterizzato dal fatto che i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas vengono impiegati per il preriscaldamento dell'acqua alimentata a detto evaporatore principale. This task, as well as these and other purposes that will appear better later, are achieved by a procedure for the recovery of energy from the incineration of waste, in particular of municipal solid waste, consisting of: carrying out, inside a combustion of a furnace for waste incineration, waste combustion, in carrying out a gas thermodynamic cycle with a turbo-gas unit, in conveying the fumes deriving from the combustion of waste on a main evaporator fed with water for production of steam, in carrying out a first superheating of the steam produced by the heat of the fumes deriving from the combustion of the waste, in feeding the superheated steam to at least one turbine connected to an electricity generator, characterized in that the fumes produced by the group turbo-gases are used for preheating the water fed to said main evaporator.

Per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato, viene preferibilmente impiegato un impianto comprendente: un forno per l'incenerimento dei rifiuti, un evaporatore principale posto lungo il percorso dei fumi prodotti dalla combustione dei rifiuti ed alimentato con acqua, un primo surriscaldatore alimentato con il vapore in uscita da detto evaporatore principale e disposto lungo il percorso dei fumi prodotti dalla combustione dei rifiuti, almeno un gruppo turbo-gas, almeno una turbina alimentata con il vapore surriscaldato e connessa ad un generatore di energia elettrica, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di preriscaldamento dell'acqua alimentata a detto evaporatore principale, detti mezzi di preriscaldamento utilizzando, quale fluido riscaldante, i fumi prodotti da detto gruppo turbo-gas. To carry out the method according to the invention, a plant is preferably used comprising: a furnace for incinerating the waste, a main evaporator placed along the path of the fumes produced by the combustion of the waste and fed with water, a first superheater fed with the steam leaving said main evaporator is arranged along the path of the fumes produced by the combustion of the waste, at least one turbo-gas unit, at least one turbine fed with superheated steam and connected to an electric power generator, characterized in that it comprises means for preheating the water fed to said main evaporator, said preheating means using, as the heating fluid, the fumes produced by said turbo-gas unit.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del procedimento secondo il trovato, nonché dell'impianto per la sua esecuzione, illustrati, a titolo indicativo e non limitativo, nell'unica figura che illustra schematicamente l'impianto per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato. Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the method according to the invention, as well as of the system for its execution, illustrated, by way of non-limiting example, in the single figure which schematically illustrates the plant for carrying out the method according to the invention.

Con riferimento alle figure citate, l'impianto per l'esecuzione del procedimento secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un forno 2 per 1'incenerimento dei rifiuti che può essere costituito da un forno a griglia, di tipo noto, all'interno del quale è definita una camera di combustione 3 che viene alimentata, ad esempio attraverso una tramoggia di carico 4, con i rifiuti da sottoporre ad incenerimento. Il forno 2, anziché da un forno a griglia, potrà essere costituito anche da un altro tipo di forno, come ad esempio un forno a letto fluido di tipo noto. With reference to the aforementioned figures, the plant for carrying out the method according to the invention, generally indicated by the reference number 1, comprises an oven 2 for incinerating the waste which can be constituted by a grate oven, of the type known, inside which a combustion chamber 3 is defined which is fed, for example through a loading hopper 4, with the waste to be incinerated. The oven 2, instead of a grill oven, can also be constituted by another type of oven, such as for example a known type of fluid bed oven.

L'impianto comprende anche un gruppo turbo-gas, indicato globalmente con il numero di riferimento 5, che attua un ciclo termodinamico a gas di tipo aperto e che è costituito sostanzialmente, in modo di per sé noto, da un compressore 6, da un combustore 7 e da una turbina 8 che è connessa ad un generatore di energia elettrica 9. Il combustore 7 utilizza preferibilmente come combustibile del gas metano. The plant also comprises a turbo-gas unit, globally indicated with the reference number 5, which implements an open-type gas thermodynamic cycle and which is substantially constituted, in a per se known manner, by a compressor 6, by a combustor 7 and a turbine 8 which is connected to an electric power generator 9. The combustor 7 preferably uses methane gas as fuel.

I fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5 potranno essere eventualmente convogliati, come meglio apparirà in seguito, all'interno della camera di combustione 3 del forno 2 ed utilizzati come fluido comburente per 11incenerimento dei rifiuti. The fumes produced by the turbo-gas unit 5 may possibly be conveyed, as will become clearer below, inside the combustion chamber 3 of the furnace 2 and used as a comburent fluid for the incineration of waste.

All'interno del forno 2, o comunque lungo il percorso seguito dai fumi prodotti dall1incenerimento dei rifiuti all'interno della camera di combustione 3, è disposto un evaporatore principale 10 che viene alimentato, attraverso un condotto 11, con acqua preriscaldata e degasata. Inside the furnace 2, or in any case along the path followed by the fumes produced by the incineration of the waste inside the combustion chamber 3, there is a main evaporator 10 which is fed, through a duct 11, with preheated and degassed water.

L'uscita dell'evaporatore principale 10 è collegata ad un primo surriscaldatore 12 che è disposto anch'esso lungo il percorso seguito dai fumi prodotti dall'incenerimento dei rifiuti all'interno della camera di combustione 3. The outlet of the main evaporator 10 is connected to a first superheater 12 which is also arranged along the path followed by the fumes produced by the incineration of the waste inside the combustion chamber 3.

Opportunamente, lungo il condotto 11 che alimenta l'acqua all'evaporatore 10, è disposto un economizzatore 13, ovvero uno scambiatore di calore, che è disposto anch'esso lungo il percorso dei fumi prodotti dal-1'incenerimento dei rifiuti. Conveniently, along the duct 11 which feeds the water to the evaporator 10, there is an economizer 13, that is a heat exchanger, which is also arranged along the path of the fumes produced by the incineration of the waste.

Il vapore prodotto dall'evaporatore 10 viene utilizzato da almeno una turbina o da un gruppo di turbine 14 che è connesso ad un generatore di energia elettrica 15, come meglio apparirà in seguito. The steam produced by the evaporator 10 is used by at least one turbine or by a group of turbines 14 which is connected to an electric power generator 15, as will become clearer hereinafter.

Secondo il trovato, sono previsti mezzi di preriscaldamento dell'acqua che viene alimentata all'evaporatore principale 10 e tali mezzi di preriscaldamento utilizzano, quale fluido riscaldante, i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5. According to the invention, means are provided for preheating the water which is fed to the main evaporator 10 and these preheating means use, as the heating fluid, the fumes produced by the turbo-gas unit 5.

Più particolarmente, il condotto di uscita 16 proveniente dalla turbina 8, alimenta una caldaia di recupero 17 all'interno della quale è disposto un economizzatore ausiliario 18 che viene alimentato con acqua da una prima pompa 19 e che è connesso, attraverso un degasatore 20, al condotto 11. L'economizzatore 18 costituisce i mezzi mediante i quali viene operato il preriscaldamento dell'acqua alimentata all'evaporatore principale 10 e che utilizzano, quale fluido riscaldante, i gas prodotti dal gruppo turbo-gas 5. More particularly, the outlet duct 16 coming from the turbine 8 feeds a recovery boiler 17 inside which an auxiliary economizer 18 is arranged which is fed with water by a first pump 19 and which is connected, through a degasser 20, to the duct 11. The economizer 18 constitutes the means by which the preheating of the water fed to the main evaporator 10 is operated and which use, as the heating fluid, the gases produced by the turbo-gas unit 5.

All'interno della caldaia 17 è inoltre disposto un secondo surriscaldatore 21 che è collegato al primo surriscaldatore 12 e che opera un ulteriore surriscaldamento del vapore prodotto dall'evaporatore principale 10 utilizzando quale fluido riscaldante i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5. Inside the boiler 17 there is also a second superheater 21 which is connected to the first superheater 12 and which operates a further superheating of the steam produced by the main evaporator 10 using the fumes produced by the turbo-gas unit 5 as heating fluid.

Per la generazione di energia elettrica mediante il vapore prodotto dall'evaporatore principale 10 e surriscaldato attraverso i surriscaldatori 12 e 21, vengono preferibilmente utilizzate due turbine, rispettivamente una turbina di alta pressione 23 ed una turbina di bassa pressione 24 che sono disposte in serie tra loro e che sono connesse al generatore di energia elettrica 15. For the generation of electrical energy by means of the steam produced by the main evaporator 10 and superheated through the superheaters 12 and 21, two turbines are preferably used, respectively a high pressure turbine 23 and a low pressure turbine 24 which are arranged in series between them and which are connected to the electricity generator 15.

Il condotto di uscita 25 della turbina di alta pressione 23, prima di entrare nella turbina di bassa pressione 24, passa attraverso un risurriscaldatore 26 che è disposto anch'esso all'interno della caldaia 17 e che utilizza, quale fluido riscaldante, i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5. The outlet duct 25 of the high pressure turbine 23, before entering the low pressure turbine 24, passes through a reheater 26 which is also arranged inside the boiler 17 and which uses the fumes produced as a heating fluid. from the turbo-gas group 5.

Preferibilmente, il secondo surriscaldatore 21 ed il risurriscaldatore 26 sono costituiti da scambiatori a banchi incrociati tra loro. Questa particolare realizzazione del secondo surriscaldatore e del risurriscaldatore 26 consente di ottenere temperature di risurriscaldamento più elevate con il massimo rendimento di scambio termico compatibilmente con differenze di temperatura, anche dell'ordine di 20-30“C. Preferably, the second superheater 21 and the reheater 26 are constituted by exchanges with crossed banks. This particular embodiment of the second superheater and of the re-heater 26 allows to obtain higher reheating temperatures with the maximum heat exchange efficiency compatibly with temperature differences, even of the order of 20-30 ° C.

Il condotto 25 è inoltre connesso ad un condotto 27 che esce da un altro surriscaldatore 47 il quale provvede al surriscaldamento del vapore prodotto da un evaporatore ausiliario 28 disposto anch'esso all'interno della caldaia 17 e che utilizza quindi, quale fluido riscaldante, i gas prodotti dal gruppo turbo-gas 5, in modo da integrare il vapore convogliato alla turbina di bassa pressione. The duct 25 is also connected to a duct 27 which exits from another superheater 47 which superheats the steam produced by an auxiliary evaporator 28 also arranged inside the boiler 17 and which therefore uses, as heating fluid, the gases produced by the turbo-gas group 5, so as to integrate the steam conveyed to the low pressure turbine.

L'evaporatore ausiliario 28 è alimentato con parte dell'acqua preriscaldata dall'economizzatore ausiliario 18, degasata ed ulteriormente preriscaldata da un altro economizzatore 41. L'acqua all'uscita del degasatore 20 viene inviata all'economizatore 41 e viene pressurizzata alla pressione dell'evaporatore ausiliario 28 attraverso la pompa 39. The auxiliary evaporator 28 is fed with part of the water preheated by the auxiliary economizer 18, degassed and further preheated by another economizer 41. The water at the outlet of the degasser 20 is sent to the economizer 41 and is pressurized at the pressure of the auxiliary evaporator 28 through pump 39.

La caldaia 17 è connessa ad un condotto di uscita 29 che convoglia i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5, dopo l'attraversamento della stessa caldaia 17, alla camera di combustione 3 e ad uno scambiatore di calore 30 mediante il quale viene eseguito il preriscaldamento dell'aria fresca che viene immessa all'interno della camera di combustione 3. The boiler 17 is connected to an outlet duct 29 which conveys the fumes produced by the turbo-gas unit 5, after passing through the same boiler 17, to the combustion chamber 3 and to a heat exchanger 30 through which the pre-heating of the fresh air that is introduced into the combustion chamber 3.

Lo scambiatore 30 potrà essere costituito da uno scambiatore di tipo noto, ad esempio uno scambiatore a superficie o uno scambiatore Ljunstrom. The exchanger 30 may consist of a known type exchanger, for example a surface exchanger or a Ljunstrom exchanger.

E' da notare che sia lungo il condotto di convogliamento dell'aria 31 che lungo il condotto di convogliamento dei fumi 32, provenienti dal gruppo turbo-gas 5, potranno essere disposti appositi mezzi di regolazione della portata per consentire di variare, a seconda delle esigenze, la portata di aria e di fumi immessi all'interno della camera di combustione 3. It should be noted that both along the duct for conveying the air 31 and along the duct for conveying the fumes 32, coming from the turbo-gas unit 5, suitable means for regulating the flow rate can be arranged to allow variation, according to the requirements, the flow of air and fumes introduced into the combustion chamber 3.

E' da notare inoltre che il condotto 31 potrà essere connesso ad un condotto di alimentazione di ossigeno per convogliare, eventualmente, all'interno della camera di combustione 3, anziché semplicemente aria, aria arricchita con ossigeno. It should also be noted that the duct 31 can be connected to an oxygen supply duct to eventually convey inside the combustion chamber 3, instead of simply air, air enriched with oxygen.

La zona del condotto di smaltimento dei fumi derivanti della combustione dei rifiuti, situata a valle dell’evaporatore principale 10, del primo surriscaldatore 12 e dell'economizzatore 13, è collegata, attraverso un condotto di ricircolo 33, alla camera di combustione 3. Sul condotto di ricircolo 33 potranno essere previsti mezzi di regolazione della portata dei fumi ricircolati in modo tale da consentire una regolazione della portata di fumi ricircolata e quindi della temperatura all'interno della camera di combustione 3. Il condotto di ricircolo 33 consente di mantenere la temperatura massima dei fumi nel forno entro il limite di circa 1000“C per garantire una buona efficienza del gruppo costituito dall'evaporatore 10, dall'economizzatore 13 e dal surriscaldatore 12 e massimizzare il recupero termico. The zone of the duct for the disposal of fumes deriving from the combustion of waste, located downstream of the main evaporator 10, of the first superheater 12 and of the economizer 13, is connected, through a recirculation duct 33, to the combustion chamber 3. On recirculation duct 33 means for regulating the flow rate of the recirculated fumes may be provided in such a way as to allow adjustment of the flow rate of recirculated fumes and therefore of the temperature inside the combustion chamber 3. The recirculation duct 33 allows the temperature to be maintained maximum of the fumes in the furnace within the limit of about 1000 “C to ensure good efficiency of the group consisting of the evaporator 10, the economizer 13 and the superheater 12 and to maximize heat recovery.

La caldaia 17 è completata da un camino 34. Inoltre, lungo il condotto 35 che esce dalla turbina di bassa pressione 24, è disposto, in modo di per sé noto, un condensatore 36. The boiler 17 is completed by a chimney 34. Furthermore, along the duct 35 that leaves the low pressure turbine 24, a condenser 36 is arranged, in a per se known manner.

Per completezza descrittiva occorre dire che, lungo il condotto 11, è prevista un'ulteriore pompa 37 che invia l'acqua all'evaporatore principale 10 fornendo la richiesta pressione di vaporizzazione. For the sake of completeness of description, it must be said that, along the duct 11, a further pump 37 is provided which sends the water to the main evaporator 10, supplying the required vaporization pressure.

Il funzionamento dell'impianto nell'esecuzione del procedimento secondo il trovato è il seguente. The operation of the plant in carrying out the method according to the invention is as follows.

Il gruppo turbo-gas 5, alimentato con aria e metano, genera energia termica che viene sfruttata, in parte, per la produzione di energia elettrica mediante la turbina 8 ed il generatore di energia elettrica 9. The turbo-gas unit 5, fed with air and methane, generates thermal energy which is exploited, in part, for the production of electricity by means of the turbine 8 and the electricity generator 9.

I fumi in uscita dalla turbina 8 presentano indicativamente una temperatura di 500°C e vengono convogliati all’interno della caldaia 17. The fumes leaving the turbine 8 have a temperature of approximately 500 ° C and are conveyed inside the boiler 17.

In uscita dalla caldaia 17, i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5, presentano indicativamente una temperatura di 70-90*C e vengono convogliati, attraverso il condotto 29, al preriscaldatore 30 e/o nella camera di combustione 3 per essere utilizzati quale comburente per i rifiuti che vengono immessi nella camera di combustione 3 del forno 2. ;La parte residua dei fumi, in uscita dalla caldaia 17, che presenta una temperatura indicativamente di 70-90“C, viene smaltita al camino 34. ;La combustione dei rifiuti all'interno della camera di combustione 3, avviene ad una temperatura indicativamente di 900-950°C ed i fumi prodotti vengono utilizzati per la generazione di vapore, mediante l'evaporatore principale 10, nonché per un primo surriscaldamento del vapore attraverso il surriscaldatore 12. Inoltre, i fumi derivanti dalla combustione dei rifiuti, vengono anche utilizzati per il preriscaldamento dell'acqua alimentata all'evaporatore principale 10 attraverso l'economizzatore 13. ;I fumi prodotti dalla combustione dei rifiuti, dopo la cessione di calore all'evaporatore principale 10, al surriscaldatore 12 ed all'economizzatore 13, presentano indicativamente una temperatura attorno ai 150’C. ;Come già detto, una parte di questi fumi può essere ricircolata, attraverso il condotto di ricircolo 33, all'interno della camera di combustione 3, regolando opportunamente la portata dei fumi ricircolati in modo tale da mantenere la temperatura dei fumi preferibilmente al di sotto dei 1000°C in modo da non provocare danneggiamenti o corrosioni dell'evaporatore 10, del surriscaldatore 12 e dell'economizzatore 13 e di mantenere elevato il rendimento di scambio termico per quésti componenti. ;Il vapore in uscita dal primo surriscaldatore 12, presenta indicativamente una temperatura attorno ai 380*C ed una pressione attorno ai 70 bar. At the outlet from the boiler 17, the fumes produced by the turbo-gas unit 5 have an indicative temperature of 70-90 ° C and are conveyed, through the duct 29, to the preheater 30 and / or into the combustion chamber 3 to be used as combustion agent for the waste that is introduced into the combustion chamber 3 of the furnace 2.; The residual part of the fumes, leaving the boiler 17, which has a temperature of approximately 70-90 "C, is disposed of in the chimney 34.; Combustion of the waste inside the combustion chamber 3, takes place at a temperature of approximately 900-950 ° C and the fumes produced are used for the generation of steam, by means of the main evaporator 10, as well as for a first superheating of the steam through the superheater 12. Furthermore, the fumes deriving from the combustion of waste are also used for preheating the water fed to the main evaporator 10 through the economizer 13.; produced by the combustion of waste, after the transfer of heat to the main evaporator 10, to the superheater 12 and to the economizer 13, have a temperature around 150'C. ; As already mentioned, a part of these fumes can be recirculated, through the recirculation duct 33, inside the combustion chamber 3, suitably adjusting the flow rate of the recirculated fumes in such a way as to keep the temperature of the fumes preferably below 1000 ° C so as not to cause damage or corrosion to the evaporator 10, the superheater 12 and the economizer 13 and to keep the heat exchange efficiency high for these components. ; The steam coming out of the first superheater 12, has an indicative temperature of around 380 ° C and a pressure of around 70 bar.

Tale vapore viene convogliato nel secondo surriscaldatore 21 che utilizza quale fluido riscaldante i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5 e, in uscita dal secondo surriscaldatore 21, il vapore presenta una temperatura indicativamente di 470’C ed una pressione attorno ai 70 bar. Il vapore, con queste caratteristiche, viene immesso nella turbina di alta pressione 23. This steam is conveyed into the second superheater 21 which uses the fumes produced by the turbo-gas group 5 as heating fluid and, leaving the second superheater 21, the steam has a temperature of approximately 470 C and a pressure of around 70 bar. The steam, with these characteristics, is introduced into the high pressure turbine 23.

Il vapore in uscita dalla turbina di alta pressione 23 viene integrato con il vapore proveniente dal condotto 27, prodotto dall'evaporatore ausiliario 28, viene risurriscaldato attraverso il risurriscaldatore 26 e convogliato quindi, con una temperatura indicativamente di 400‘C ed una pressione attorno ai 10 bar, alla turbina di bassa pressione 24. The steam leaving the high pressure turbine 23 is integrated with the steam coming from the duct 27, produced by the auxiliary evaporator 28, is re-heated through the re-heater 26 and then conveyed, with a temperature indicatively of 400 ° C and a pressure around 10 bar, to the low pressure turbine 24.

L'energia del vapore viene sfruttata, attraverso le turbine 23 e 24 per la generazione di energia elettrica mediante il generatore 15. The steam energy is exploited, through the turbines 23 and 24 for the generation of electricity by the generator 15.

Il fluido, costituito da vapore misto ad acqua, in uscita dalla turbina di bassa pressione 24, viene quindi completamente condensato mediante il condensatore 36 e viene convogliato nell'economizzatore ausiliario 18. The fluid, consisting of steam mixed with water, leaving the low pressure turbine 24, is then completely condensed by means of the condenser 36 and is conveyed to the auxiliary economizer 18.

All'uscita del condensatore 36, l'acqua, ad una temperatura indicativamente di 45°C, viene pressurizzata ad una pressione attorno ai 15 bar, mediante la pompa 19. At the outlet of the condenser 36, the water, at a temperature of approximately 45 ° C, is pressurized at a pressure of around 15 bar, by means of the pump 19.

In uscita dal degasatore 20, una parte dell'acqua viene inviata all'economizzatore 13, mentre la restante parte viene inviata all'altro economizzatore 41 e, da questo, all'evaporatore ausiliario 28. Leaving the degasser 20, part of the water is sent to the economizer 13, while the remainder is sent to the other economizer 41 and, from this, to the auxiliary evaporator 28.

In pratica, l'acqua in uscita dal condensatore 36 viene pressurizzata dalla pompa 19 ed inviata all'economizzatore 18 che la preriscalda fino alla temperatura del degasatore 20 al quale viene inviata previa laminazione. Per il degasatore 20 si utilizza, inoltre, il vapore saturo prodotto dall'evaporatore ausiliario 28. In practice, the water leaving the condenser 36 is pressurized by the pump 19 and sent to the economizer 18 which preheats it up to the temperature of the degasser 20 to which it is sent after lamination. The saturated steam produced by the auxiliary evaporator 28 is also used for the degasser 20.

In uscita dall'evaporatore ausiliario 28, ovvero lungo il condotto 27, il vapore presenta una temperatura indicativamente di 180°C ed una pressione dell'ordine di 7-15 bar. At the outlet from the auxiliary evaporator 28, or along the duct 27, the steam has a temperature of approximately 180 ° C and a pressure of the order of 7-15 bar.

All'interno del degasatore 20, l'acqua presenta una temperatura indicativamente di 130°C ed una pressione attorno ai 3 bar. In uscita dal degasatore 20, la pressione dell'acqua viene innalzata, dalla pompa 37, attorno ai 72 bar e viene quindi convogliata all'economizzatore 13. Inside the degasser 20, the water has a temperature of approximately 130 ° C and a pressure of around 3 bar. At the outlet from the degasser 20, the water pressure is raised by the pump 37 to around 72 bar and is then conveyed to the economizer 13.

In pratica, il procedimento secondo il trovato sfrutta l'energia termica derivante dalla combustione dei rifiuti, eseguita all'interno della camera di combustione 3, mediante un ciclo Rankine attuando un preriscaldamento dell'acqua che utilizza quale fluido riscaldante i gas prodotti dal gruppo turbo-gas 5. In tale ciclo, viene eseguito il surriscaldamento del vapore in due fasi delle quali: una prima fase che utilizza quale fluido riscaldante i fumi prodotti dalla combustione dei rifiuti ed una seconda fase che utilizza quale fluido riscaldante i gas prodotti dal gruppo turbo-gas 5. In practice, the method according to the invention exploits the thermal energy deriving from the combustion of the waste, carried out inside the combustion chamber 3, by means of a Rankine cycle, carrying out a preheating of the water which uses the gases produced by the turbo unit as a heating fluid. -gas 5. In this cycle, the superheating of the steam is carried out in two phases of which: a first phase which uses the fumes produced by the combustion of waste as a heating fluid and a second phase which uses the gases produced by the turbo unit as heating fluid -gas 5.

Inoltre, la fase di espansione del ciclo Rankine viene eseguita in due fasi con un risurriscaldamento eseguito utilizzando quale fluido riscaldante i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas 5 con integrazione di vapore a bassa pressione prodotto dall'evaporatore ausiliario 28 anch'esso utilizzante quale fluido riscaldante i fumi prodotti dal gruppo turbo-gas. Il risurriscaldamento consente di ottenere, oltre ad un considerevole recupero di energia, anche un migliore rendimento della turbina di bassa pressione. Furthermore, the expansion phase of the Rankine cycle is carried out in two phases with a re-heating carried out using the fumes produced by the turbo-gas group 5 as the heating fluid with the integration of low pressure steam produced by the auxiliary evaporator 28 also using as a fluid heating the fumes produced by the turbo-gas group. The re-heating allows to obtain, in addition to a considerable energy recovery, also a better efficiency of the low pressure turbine.

Questi accorgimenti, unitamente al preriscaldamento dell'aria alimentata alla camera di combustione 3, nonché l'utilizzo del degasatore 20 integrato con la caldaia 17, che recupera il calore dei fumi prodotti dal gruppo turbo-gas, consente un elevato recupero dell'energia termica prodotta dal gruppo turbo-gas e quindi consente di elevare sensibilmente il rendimento complessivo dell'impianto ottenendo risultati nettamente migliori rispetto a quelli ottenibili con gli impianti per 1'incenerimento dei rifiuti con recupero dell'energia termica per la produzione di energia elettrica fino ad oggi ipotizzati. These measures, together with the preheating of the air fed to the combustion chamber 3, as well as the use of the degasser 20 integrated with the boiler 17, which recovers the heat of the fumes produced by the turbo-gas unit, allows a high recovery of thermal energy. produced by the turbo-gas group and therefore allows to significantly increase the overall efficiency of the plant, obtaining significantly better results than those obtainable with waste incineration plants with recovery of thermal energy for the production of electricity up to now hypothesized.

E' da notare che nel combustore 7 del gruppo turbo-gas 5, potrà essere iniettato vapore, proveniente da una diramazione 40 del condotto in uscita dal primo surriscaldatore 12. L'iniezione di vapore ha l'effetto di ridurre il contenuto di ossidi di azoto (NOX) nei fumi prodotti dal gruppo turbo-gas. I fumi prodotti, in questo caso, dal gruppo turbo-gas 5 possono essere raffreddati fino a temperature anche inferiori al punto di rugiada consentendo di condensare parte del vapore acqueo presente nei fumi, (sia per la combustione, sia per l'iniezione di vapore nel combustore del gruppo turbo-gas) e recuperare quindi parte del calore latente, oltre che quello sensibile dei fumi. It should be noted that steam can be injected into the combustor 7 of the turbo-gas group 5, coming from a branch 40 of the duct leaving the first superheater 12. The injection of steam has the effect of reducing the content of oxides of nitrogen (NOX) in the fumes produced by the turbo-gas group. The fumes produced, in this case, by the turbo-gas group 5 can be cooled down to temperatures even below the dew point allowing to condense part of the water vapor present in the fumes, (both for combustion and for the injection of steam in the combustor of the turbo-gas group) and thus recover part of the latent heat, as well as the sensible heat of the fumes.

In pratica, in questo modo è possibile sfruttare anche parte del calore inerente al potere calorifico superiore del metano di combustione del gruppo turbo-gas. In practice, in this way it is also possible to exploit part of the heat inherent in the higher calorific value of the combustion methane of the turbo-gas unit.

Le condense possono inoltre essere sfruttate per aumentare la capacità di raffreddamento del condensatore ad aria 36 mediante spray sulle superficie di scambio, o per diminuire il consumo di acqua nelle torri di raffreddamento. The condensates can also be exploited to increase the cooling capacity of the air condenser 36 by spraying on the exchange surfaces, or to reduce the consumption of water in the cooling towers.

Si è in pratica constatato come il procedimento e l'impianto secondo il trovato assolvano pienamente il compito e gli scopi prefissati in quanto consentono di ottenere una conversione dell'energia termica, derivante dalla combustione di rifiuti, in energia elettrica, con un elevato rendimento. In practice it has been found that the method and the plant according to the invention fully achieve the intended aim and objects since they allow to obtain a conversion of the thermal energy, deriving from the combustion of waste, into electrical energy, with a high efficiency.

Il procedimento, nonché l’impianto per la sua esecuzione, così concepiti, sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. The process, as well as the plant for its execution, thus conceived, are susceptible to numerous modifications and variations, all falling within the scope of the inventive concept; moreover, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the requirements and the state of the art.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Process for the recovery of energy from the incineration of waste, in particular of municipal solid waste, consisting of: carrying out, inside a combustion chamber of a furnace for the incineration of waste, the combustion of waste, in carrying out a gas thermodynamic cycle with a turbo-gas unit, in conveying the fumes deriving from the combustion of waste on a main evaporator fed with water for the production of steam, in operating a first superheating of the steam produced by the heat of the fumes deriving from the combustion of waste, in feeding the superheated steam to at least one turbine connected to an electricity generator, characterized in that the fumes produced by the turbo-gas unit are used for preheating the water fed to said main evaporator .

2. Process according to claim 1, characterized in that the fumes produced by the turbo-gas unit are used for preheating the air fed to said combustion chamber.

3. Process according to claim 1, characterized in that the fumes produced by the turbo-gas unit are used for a second superheating of the steam previously superheated by the fumes deriving from the combustion of the waste.

4. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the water fed to said main evaporator is subjected to a second pre-heating by means of the fumes produced by the combustion of the waste.

5. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that a part of the fumes generated by the combustion of the waste, after their use for the generation of steam and for the preheating of the water fed to said main evaporator, is reintroduced in the combustion chamber of the furnace to regulate the temperature of the fumes produced by the combustion of waste.

6. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the air introduced into said combustion chamber is enriched with oxygen.

7. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the expansion of the superheated steam is carried out by means of two turbines in series: a high-pressure turbine and a low-pressure turbine with re-heating of the steam leaving the turbine. high pressure before entering the low pressure turbine.

8. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that said re-heating of the steam leaving said high-pressure turbine is carried out with the fumes produced by said turbo-gas unit.

9. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the steam leaving the high pressure turbine is integrated with steam produced by an auxiliary evaporator heated with the fumes produced by the turbo-gas unit.

10. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the vapor produced by said auxiliary evaporator is subjected to superheating by means of the fumes produced by said turbo-gas unit.

11. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that part of the steam produced by said auxiliary evaporator is fed, together with the water preheated with the fumes produced by said turbo-gas unit, to a degasser feeding said main evaporator .

12. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fuel of the turbo-gas unit consists of methane.

13. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that steam is injected into the combustor of the turbo-gas unit.

14. Process according to one or more of the preceding claims, characterized in that part of the fumes produced by said turbo-gas unit are introduced into said combustion chamber and used as a comburent fluid in the combustion of waste.

15. Plant for the recovery of energy from the incineration of waste, in particular of municipal solid waste, comprising: a furnace for the incineration of waste, a main evaporator placed along the path of the fumes produced by the combustion of waste and fed with water , a first superheater fed with the steam leaving said main evaporator and arranged along the path of the fumes produced by the combustion of the waste, at least one turbo-gas unit, at least one turbine fed with the superheated steam and connected to an electric power generator , characterized in that it comprises means for preheating the water fed to said main evaporator, said preheating means using, as the heating fluid, the fumes produced by said turbo-gas unit.

16. Plant according to claim 15, characterized in that it comprises an economizer for further preheating the water fed to said main evaporator, said economizer being arranged along the path of the fumes produced by the combustion of the waste.

17. Plant according to claim 15, characterized in that it comprises preheating means for the air fed to said combustion chamber, said preheating means using the fumes produced by said turbo-gas unit as the heating fluid.

18. Plant, according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises a recirculation duct connecting the duct of the fumes produced by the combustion of waste with said combustion chamber, means for regulating the flow rate of the waste being arranged on said recirculation duct. fumes reintroduced into said combustion chamber.

19. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises a second superheater for the steam produced by said main evaporator, said second superheater being fed with the steam leaving said first superheater and using the fumes produced as a heating fluid from said turbogas.

20. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said at least one turbine comprises at least two turbines arranged in series and connected to each other by a duct with reheater using the fumes produced by said turbo-gas as a heating fluid.

21. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said duct with reheater is connected to the outlet of an auxiliary evaporator which uses the fumes produced by said turbo-gas unit as a heating fluid.

22. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said water preheating means comprise an auxiliary economizer for preheating the water fed to said auxiliary evaporator and to said main evaporator, said auxiliary economizer using as heating fluid the fumes produced by said turbo-gas group.

23. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said auxiliary evaporator and said auxiliary economizer are connected, through a degasser, to said main evaporator.

24. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said second superheater and said re-heater are arranged in a recovery boiler fed with the fumes produced by said turbo-gas unit.

25. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said auxiliary evaporator is arranged in said recovery boiler fed with the fumes produced by said turbo-gas unit.

26. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said auxiliary economizer is arranged in said recovery boiler fed with the fumes produced by said turbo-gas unit.

27. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises an oxygen supply duct, with flow rate adjustment means, connected to the air supply duct to said combustion chamber.

28. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises means for adjusting the air flow rate and the flow rate of the fumes produced by said turbo-gas unit introduced into said combustion chamber.

29. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises means for the injection of steam into the combustor of said turbo-gas unit.

30. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said superheater and said re-heater are of the crossed bench type.

31. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises a condenser placed on the outlet duct of the last of said turbines, the outlet of said condenser being connected to said auxiliary economizer.

32. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that, between said auxiliary economizer and said auxiliary evaporator, a further economizer is arranged for the further heating of the water fed to said auxiliary evaporator, said further economizer using as fluid heating the fumes produced by said turbo-gas group.

33. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet of said auxiliary economizer is connected to the inlet of said degasser connected, with its outlet, to said economizer feeding the main evaporator and to said further feeding economizer said auxiliary evaporator.

34. System, according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet of said auxiliary evaporator is connected to an auxiliary superheater which is in turn connected to said duct with reheater, said auxiliary superheater using the fumes produced by said turbo-gas group.

35. Plant according to one or more of the preceding claims, characterized in that said turbo-gas unit is connected to an electric power generator.

36. Process and plant for the recovery of energy from the incineration of waste, in particular of urban solid waste, characterized by the fact that it comprises one or more of the characteristics described and / or illustrated.