Quando si ha la necessità di dover trattare termicamente un RSU, la scelta della tipologia di impianto deve essere fatta sulla base di un’attenta analisi delle caratteristiche del rifiuto. Le tecnologie maggiormente in diffusione sono [Seeker, 1990; Tillman, 1992]:

  1. Forni Rotanti (Rotary Kiln), di norma utilizzati per trattare rifiuti altamente pericolosi come i rifiuti industriali, omogenei ed eterogenei, solidi e liquidi ed i contenitori infetti da RTN (rifiuti tossi e nocivi) che hanno contenuto.
  2. Forni a Griglia Mobile (Travelling Grate), di norma utilizzati per trattare rifiuti spezzati e legnisi. Il processo di combustione si realizza in fasi distinte una prima parziale combustione la si ha quando il rifiuto cade sul leto della griglia, successivamente si ha una seconda fase di completamento della combustione quando il rifiuto si è adagiato.
  3. Forni a Letto Fluido (Fluidized Bed), di nuova concezione, hanno efficienze molto elevate e trattano rifiuti sminuzzato.
  4. Forni con Bruciatore, di norma per rifiuti liquidi e pastosi iniettabili e che siamo buoni combustibili.
  5. Forni a Multi Piano (Multiple Stokers), indicati per trattare fanghi della depurazione.
  6. Forni a Griglia (Grate Stokers), sono i sistemi di combustione più usati per i materiali a rischio ed infetti, tratta anche rifiuto tal quale, e solidi a bassa densità.

Nonostante una così vasta disponibilità tecnologia, per i RSU vengono principalmete adottate le prime 3 tecnologie elencate. Scegliere una delle tre tipologie di forni sopra elencate, significa condizionare la progettazione di tutto l’impianto di trattamento, sia delle fasi a monte che delle fasi a valle del forno. In questo primo appuntamento faremo una panoramica sui Sistemi di Incenerimento a Forno Rotante.

Forno rotativo.

All’interno dell’impianto si ha un processo a due stadi:

  • Una combustione primaria dei solidi nel forno vero;
  • Una combustione finale dei prodotti gassosi in una camera di Post-Conbustione.

La prima fase avviene nel forno cilindrico leggermente inclinato (3cm/m) rivestito con un contenitore in acciaio e materiale refrattario. Il cilindro ruota lentamente (1 - 1.2 giri/min) in modo da consentire la materiale di avanzare seguendo l’inclinazione del forno.

Il flusso di solido si può muove in due modi:

  • Equicorrente al gas;
  • Cotrocorrente al gas.

Il tempo di permanenza del solido all’interno del forno dipende da fattori geometrici quali in diametro, la lunghezza e l’inclinazione del cilindro e da fattori operativi, quali la velocità.

Un fattore da tenere sempre in considerazione è che nel forno si hanno temperature molto elevate, in che può portare a forti dispersioni di calore verso l’esterno. Il materiale refrattario serve appunto a ridurre le perdite di calore, inoltre, le dimensioni del forno sono piuttosto consistenti (1.5 - 2 m) in modo da ridurre il rapporto superficie esterna/volume. La lunghezza è di norma pari a 3 - 4 volte il diametro.

Le temperature elevate (superiori ai 1000°C) si rendono necessarie perché all’interno del forno non si riesce ad avere un buon contatto tra il calore e il solido, e per avere efficienze elevate (99.9%) si è costretti ad aumentare la temperatura e a lavorare con un eccesso d’aria del 100%. È noto che a T > 1000°C si ha la formazione di NOx che sono pericolose se immesse in grosse quantità.

Per migliorare il processo di combustione si utilizzano sempre dei bruciatori ausiliari a combustibile convenzionale posizionati, di norma, nei pressi della testata di carico ed utilizzati in fase di avviamento o quando si immetono materiali particolari (ads esempio con basso potere calorifico).

Volendo riassumere le principali caratteristiche della combustione nei forni rotanti si ha [Tillman, 1990]:

  • Materiale bruciato: RSU, RDF, RTN, Rifiuti industriali ed ospedalieri;
  • Temperatura del forno: 1050°C per RSU, 1000°C per gli ospedalieri e 1300°C per RTN;
  • Temperatura nella camera di Post-Combustione: 1000°C per RSU e rifiuti ospedalieri, 1200°C per RTNEccesso d’aria: 50-80% per RSU, 50-100% per i rifiuti ospedalieri, 30-80% per RTN

Concludendo: il forno rotante è un sistema con una buona flessibilità in fase di esercizio, brucia rifiuti anche molto umidi, ingombranti e che fondono durante il processo. Ciò, però, richiede una più attenta gestione dell’impianto. Confrontato ai vari sistemi può essere poco competitivo ma il suo punto di formza è che può bruciare qualsiasi tipo di rifiuto senza risentirne. Ovviamente, l’impianto emette sostanze tossiche in quantità magiore proprio perché tratta rifiuti molto più pericolosi, una buona fase di post-cpmbustione e di trattamento dei fumi riduce di molto l’impatto dell’impianto.