Oggi:

2018-05-22 04:36

Utilizzo Gas di Processo Siderurgici per Produzione Energia

SIMBIOSI INDUSTRIALE

di: 
Marcello Fonseca*

Il tema dell’economia circolare riveste sempre maggiore importanza in ambito europeo e mondiale, coinvolgendo numerosi settori produttivi. L’industria dell’acciaio risulta perfettamente integrata in un sistema basato sui principi cardine di tale nuovo strumento. In un’ottica di simbiosi industriale, lo stabilimento siderurgico Ilva di Taranto utilizza i gas di processo siderurgici per la produzione di energia termica ed elettrica.

I casi di simbiosi industriale, con generazione di sotto-prodotti utilizzabili come materie prime da altri settori, sono molteplici ed un caso emblematico è costituito dal rapporto esistente tra il settore siderurgico e quello energetico.
Le centrali termoelettriche svolgono un’importante funzione nelle acciaierie a ciclo integrale poiché consumano i gas di processo in eccesso, generati durante il processo di produzione del coke, della ghisa e dell’acciaio, e forniscono l’energia termica e l’energia elettrica necessarie alle attività siderurgiche.

I gas di processo sono utilizzati anche in utenze di stabilimento, in congiunzione con i combustibili commerciali secondo l’assetto degli impianti di produzione acciaio.

Il gas coke è il risultato della distillazione secca (coking) di tipologie specifiche di carbone, contraddistinte da particolari proprietà relative al contenuto di carbonio, alla materia volatile ed al contenuto di zolfo. Tale gas ha un potere calorifico inferiore (PCI) pari circa alla metà di quello del gas naturale ed è costituito per il 24% circa da metano. Il gas coke è utilizzato in prevalenza nei forni di riscaldo dei treni di laminazione a caldo.

Il gas d’altoforno deriva dal processo di riduzione dell’ossido di ferro con il carbonio, ha un basso potere calorifico inferiore ma, per volumi prodotti, fornisce complessivamente il più importante apporto energetico alla miscela di gas siderurgici utilizzati nelle centrali termoelettriche.
Il gas d’acciaieria scaturisce dal processo di produzione dell’acciaio nel qualeviene ridotto il tenore di carbonio della ghisa liquida tramite soffiaggio di ossigeno. Si ottiene acciaio liquido e gas con ingente presenza di monossido di carbonio.

Le attività delle centrali termoelettriche sono fortemente legate alla produzione dell’intero stabilimento siderurgico ed al tipo di gas di processo utilizzati.

Le centrali devono fronteggiare variazioni nella qualità, nel tipo e nel volume dei gas combustibili, le quali influenzano le caratteristiche delle emissioni e l’efficienza energetica delle stesse centrali. L’obiettivo principale di tali impianti è massimizzare l’utilizzo di gas di processo siderurgici, limitando la loro combustione in torcia.

La produzione di acciaio nello stabilimento ILVA di Taranto, avvenendo mediante ciclo integrale, rappresenta un esempio della simbiosi industriale descritta, implicando la generazione di sotto-prodotti quali i gas di processo come residui di produzione degli impianti di cokefazione, degli altiforni e delle acciaierie.

Stabilimento ILVA di Taranto – Schema parziale del processo produttivo: dalle materie prime alla laminazione a caldo con produzione coils e lamiere.

I gas siderurgici prodotti da ILVA concorrono a costituire la miscela di combustibili, insieme al gas naturale, combustibile convenzionale a più alto potere calorifico, che viene bruciata nelle centrali termoelettriche (CET2 e CET3) di Taranto Energia, ubicate all’interno del sito produttivo ILVA di Taranto, per la produzione di energia termica ed energia elettrica.
L’impianto CET2 è di tipo termoelettrico tradizionale multi-combustibile con una potenza elettrica complessiva di circa 480 MW.

L’impianto CET3 è a ciclo combinato in assetto cogenerativo con una potenza elettrica complessiva di circa 564 MW. 
In piena ottica di economia circolare, la generazione di energia termica ed elettrica, mediante l’utilizzo dei gas residui di processo, consente di ottenere numerosi benefici ambientali, come testimoniato dalla tabella seguente che riporta i risultati raggiunti negli anni 2014-2015-2016.

Si evidenzia il risparmio di grandi quantità di gas naturale, il riutilizzo di sotto-prodotti quali i gas di processo siderurgici che, se non combusti nelle centrali termoelettriche, potrebbero soltanto essere bruciati in torcia con conseguente significativo impatto ambientale. Inoltre, è rilevante anche la riduzione delle emissioni di CO2 derivante dalla mancata combustione del gas naturale risparmiato.

Tabelle

ENERGIA PRODOTTA

2014

2015

2016

U.m.

energia elettrica generata

4.205.977

3.035.264

3.739.702

MWh

energia termica generata

489.593

554.973

619.594

MWh

Totale

4.695.570

3.590.237

4.359.296

MWh

Benefici ambientali

2014

2015

2016

U.m.

Risparmio gas naturale

6.831.234.417

4.740.319.702

5.928.228.620

Mcal

Risparmio gas naturale riferito a  34,5 MJ/Sm3

828.028

574.584

718.573

kSm3

Riduzione emissioni CO2 riferite a
55,82 t/TJ (parametro direttiva ETS)

1.596.509

1.107.847

1.385.470

t CO2

 

 

*ILVA SpA in A.S.
Direzione Gruppo Innovazione e Sviluppo Tecnologico - Responsabile Gruppo Emissions Trading System - Responsabile Area "Università, Enti Ricerca, Associazioni e Finanziamenti Ricerca"