Recupero termico integrato a generatore di calore per settore converting

I PROCESSI DI ESSICAZIONE DEI SUPPORTI STAMPATI CON INCHIOSTRI A BASE SOLVENTE NEL SETTORE CONVERTING, RICHIEDONO ENERGIA TERMICA CHE SPESSO E’ FORNITA UTILIZZANDO OLIO DIATERMICO QUALE FONTE DI CALORE; L’EVAPORAZIONE DEI SOLVENTI GENERATA NEL PROCESSO DI ESSICAZIONE, CREA UNA EMISSIONE ATMOSFERICA CHE PUO’ ESSERE DEPURATA INSTALLANDO UN OSSIDATORE TERMICO RIGENERATIVO, CARATTERIZZATO DA UN RECUPERO ENERGETICO COSI’ ELEVATO, CHE NON SOLO CONSENTE DI FUNZIONARE IN AUTOTERMIA (SENZA, CIOE’, NECESSITA’ DI COMBUSTIBILE DI SUPPORTO), MA PUO’ ANCHE ESSERE SFRUTTATO PER IL RISCALDAMENTO DELL’OLIO DIATERMICO UTILIZZATO NEL PROCESSO DI ESSICAZIONE. E’ QUINDI POSSIBILE NON SOLO DEPURARE L’EMISSIONE DAL CONTENUTO DEI SOLVENTI, MA ANCHE RIDURRE NOTEVOLMENTE L’IMPATTO ENERGETICO ED AMBIENTALE DEL PROCESSO PRODUTTIVO, CON UN INTERESSANTE RITORNO DELL’INVESTIMENTO ED UNA RIDUZIONE DELLA PRODUZIONE DEI CO2.

L’IMPATTO AMBIENTALE ED ENERGETICO DEI PROCESSI DI ESSICAZIONE DI SUPPORTI STAMPATI CON INCHIOSTRI A BASE SOLVENTE

La stampa dei supporti con inchiostri a base solvente è utilizzata per la produzione di materiali plastici, cartacei o accoppiati utilizzati nel settore converting per la creazione di imballaggi flessibili. L’applicazione degli inchiostri sui supporti flessibili può avvenire con processi di rotocalcografia, flessografia o laccatura. Ciascuno di questi processi prevede una o più sezioni di essicazione, in cui i solventi utilizzati per l’applicazione degli inchiostri vengono evaporati in un flusso d’aria di asciugatura che è emesso in atmosfera con appositi impianti di ventilazione. Le emissioni in atmosfera contengono quindi Composti Organici Volatili (C.O.V.) generando molestie olfattive ed inquinamento ambientale. Nei processi di essicazione, l’aria di asciugatura viene riscaldata utilizzando spesso olio diatermico quale fluido per il trasferimento del calore.

LE CARATTERISTICHE DELLE EMISSIONI

Le emissioni atmosferiche derivanti dai processi di converting possiedono le seguenti caratteristiche:

VARIABILECARATTERISTICHE
Temperatura40-70°C, in funzione del supporto utilizzato e della temperatura di essicazione richiesta
Presenza di composti organici volatili (C.O.V.)Alcoli ed esteri
Portate di aria emessaMolto variabili, in funzione del numero di macchinari produttivi installati, della larghezza di stampa e del numero di unità di stampa presenti su ogni macchinario 
Concentrazione di Composti Organici Volatili (C.O.V.)Elevata, grazie alla presenza di sistemi di ricircolo e concentrazione degli inquinanti presenti nei macchinari produttivi
Ciclo di funzionamentoSu più turni giornalieri 

OBIETTIVI DI DEPURAZIONE E DI RECUPERO ENERGETICO

L’obiettivo di depurazione è principalmente quello di ridurre al massimo l’emissione in atmosfera di inquinanti dannosi per l’ambiente (C.O.V.), nel rispetto dei limiti normativi previsti per i singoli inquinanti presenti, riducendo al massimo la formazione di inquinanti secondari, con costi di investimento accettabili e recuperando energia utilizzabile direttamente nel processo produttivo che genera l’emissione.

LA SOLUZIONE ATTRAVERSO IL PROCESSO DI OSSIDAZIONE TERMICA RIGENERATIVA CON RECUPERO DI CALORE INTEGRATO NEL GENERATORE DI CALORE

Per risolvere la problematica ambientale ed ottenere un interessante recupero energetico, è stata abbinata l’ossidazione termica rigenerativa ad un generatore di calore in grado di sfruttare l’energia in eccesso generata nel processo di ossidazione.

L’ossidazione termica rigenerativa è un processo che consente, in presenza di elevata temperatura e dell’ossigeno normalmente contenuto nelle emissioni, la trasformazione degli inquinanti organici in sottoprodotti a ridotto impatto ambientale: acqua e anidride carbonica.
Poiché per far avvenire la reazione di conversione è necessario innalzare la temperatura dell’emissione fino a 800-900°C, è previsto un recupero energetico particolarmente efficiente che, grazie all’utilizzo di specifici corpi di riempimento ceramici, riesce a contenere al massimo i costi di esercizio legati all’utilizzo di combustibile ausiliario che alimenta un apposito bruciatore.

In questa applicazione, il contenuto di inquinanti presenti è così elevato, che il calore generato dall’ossidazione dei Composti Organici Volatili non solo consente il funzionamento in autotermia dell’ossidatore, ma è anche disponibile in eccesso per essere sfruttato dal generatore di calore che consente il riscaldamento dell’olio diatermico utilizzato per riscaldare l’aria di asciugatura utilizzata nella macchina da stampa.
Il generatore di calore è quindi realizzato in modo da non funzionare solamente utilizzando un combustibile tradizionale (gas naturale), ma anche sfruttando il calore presente nei fumi di combustione dell’ossidatore.

GLI ACCORGIMENTI INDIVIDUATI PER L’APPLICAZIONE NELL’INDUSTRIA DEL CONVERTING

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L’OSSIDAZIONE TERMICA RIGENERATIVA È UN PROCESSO FREQUENTEMENTE UTILIZZATO PER IL TRATTAMENTO DELLE EMISSIONI ATMOSFERICHE CONTENENTI C.O.V. RILASCIATE NEI PROCESSI DI CONVERTING, CARATTERIZZATI DALLA NECESSITA’ DI TRATTAMENTO DI PORTATE DI ARIA VARIABILI ED ELEVATI QUANTITATIVI DI INQUINANTI; IN QUESTO CASO, E’ STATO ABBINATO AD UN GENERATORE DI CALORE INTEGRATO CON L’OSSIDATORE, CHE CONSENTE DI RECUPERARE NEL PROCESSO PRODUTTIVO L’ECCESSO DI CALORE GENERATO DALLA REAZIONE DI OSSIDAZIONE TERMICA DEGLI INQUINANTI

 

 

L’applicazione nell’industria del converting ha dovuto prevedere l’individuazione e l’applicazione di specifici accorgimenti volti a consentire i seguenti obiettivi:

  • L’ottenimento delle più elevate prestazioni di depurazione, attraverso uno specifico dimensionamento dei parametri di processo
  • L’ottimizzazione del recupero termico, grazie alla realizzazione di un generatore di calore in grado di sfruttare l’energia in eccesso posseduta dai fumi di combustione, ma anche di funzionare con combustibile tradizionale
  • La flessibilità di poter garantire il fabbisogno termico al processo produttivo anche nel caso in cui la concentrazione di inquinanti non sia sufficiente per sostenere la richiesta energetica
  • L’affidabilità del funzionamento, per poter garantire costantemente nel tempo sia l’abbattimento degli inquinanti che la generazione del fabbisogno termico del processo produttivo.

I RISULTATI OTTENUTI

I risultati ottenuti grazie all’abbinamento di queste tecnologie consentono di confermare la bontà della soluzione che ha permesso di conseguire i seguenti risultati:

  • Il rispetto dei limiti alle emissioni con valori di concentrazione di inquinanti in emissione in atmosfera notevolmente inferiori ai limiti normativi previsti
    La riduzione della formazione di inquinanti secondari non solo nel processo di ossidazione, ma anche nel processo di generazione del calore del processo produttivo
  • Il contenimento o addirittura l’annullamento dei costi di gestione anche del processo produttivo
  • Nessuna interferenza con i processi produttivi a monte dell’impianto di depurazione
  • Il ritorno economico dell’investimento in un periodo di tempo decisamente vantaggioso