Overview

L’olio combustibile denso (Heavy Fuel Oil - HFO) è un combustibile di basso grado utilizzato principalmente in caldaie industriali e in altre applicazioni legate alla produzione di calore (vedi Figura 1). E’ utilizzato anche come combustibile principale nelle applicazioni marine e in grandi motori diesel.

Figura 1: Produzione di Emulsione di Olio Combustibile Denso

L’HFO è ottenuto tipicamente dalla miscelazione dei residui del processo di raffinazione del petrolio greggio con gasolio o nafta. Questi residui, che a temperatura ambiente sono solidi, a volte sono chiamati anche asfalto, catrame, olio combustibile residuo o “fondo torre”. La miscelazione con gasolio o nafta (“taglio”) produce un liquido che, a temperatura ambiente, ha la consistenza della melassa. Dati l’alto punto di ebollizione e la consistenza simile al catrame, l’HFO in genere dev’essere riscaldato prima di poter essere pompato nei tubi, distribuito in una caldaia o in un qualsiasi serbatoio di riscaldamento allo scopo di essere bruciato. Per gli stessi motivi, l’HFO deve essere generalmente conservato caldo.

L’HFO è uno dei meno costosi tra i combustibili petroliferi raffinati e in genere può essere utilizzato solo da strutture che hanno capacità di preriscaldamento. Le temperature di combustione dell’HFO sono in genere molto alte e producono emissioni nocive, in particolare NO_x e PM. Inoltre, HFO non brucia in modo pulito, lasciando notevoli quantità di residui carboniosi, che incrostano le camere di combustione e riducono le efficienze di caldaie e forni. La rimozione periodica di queste incrostazioni è costosa e richiede tempo.

Emulsioni APT di Olio Combustibile Denso

La tecnologia APT permette la “diluizione” di HFO con acqua per formare un’emulsione stabile di olio combustibile (FOE), che presenta i seguenti vantaggi operativi:

• Offre miglioramenti di efficienza alle grandi caldaie industriali



• Riduce contemporaneamente le emissioni di NO_x e PM



• Migliore combustione e riduzione di anidride carbonica



• Riduce i costi di manutenzione e i tempi di inattività grazie alle caratteristiche di combustione “più pulite” delle FOE

Le Emulsioni APT di Olio Combustibile Denso (FOE) sono sostituti diretti dell’HFO, chiamato talvolta anche Fuel Oil #6, Bunker o Residual Oil. Il contenuto di acqua dell’ Olio Combustibile Denso APT può variare dall'8 al 30% a seconda dell'applicazione e delle necessità del cliente.

Le Emulsioni di Olio Combustibile Denso (FOE) sono prodotti progettati per applicazioni quali caldaie e grandi motori a combustione interna a bassa velocità. Le FOE possono essere utilizzate in caldaie industriali e commerciali e in motori marini. Il contenuto d’acqua può variare tra l'8% e il 30% ed il contenuto di additivi tra lo 0,05% e il 2,0%. Il combustibile FOE può essere adattato per migliorare le diverse condizioni di funzionamento della caldaia. L’adeguamento del combustibile è ottenuto principalmente attraverso la variazione del contenuto d'acqua. Le FOE possono avere un contenuto d'acqua variabile, ma in genere le FOE possono essere classificate in 2 tipi di combustibili: a Basso Contenuto d'Acqua e ad Alto Contenuto d’Acqua.

FOE a Basso Contenuto d’Acqua

Le FOE a basso contenuto d'acqua sono emulsioni di olio combustibile denso aventi un contenuto d'acqua che va dall'8 al 12%. Si tratta di un’emulsione a fase oleosa, ovvero consiste in microscopiche goccioline d'acqua sospese nella base di HFO. L'atomizzazione secondaria dell’HFO derivante dall’acqua che evapora violentemente in vapore produce un’area superficiale molto più grande che migliora la combustione.

FOE ad Alto Contenuto d’Acqua

Le FOE ad Alto Contenuto d'Acqua sono emulsioni di olio combustibile denso aventi un contenuto d’acqua relativamente alto (dal 15% al 30%). A differenza delle FOE standard, queste sono emulsioni olio-in-acqua. L'acqua migliora la combustione attraverso la produzione di un’atomizzazione secondaria del suo contenuto oleoso, in maniera simile a quanto accade per le FOE standard. Tuttavia, il contenuto di acqua superiore riduce in modo significativo la temperatura di combustione di picco, che si traduce in una riduzione drastica dei NO_x.

Nonostante le FOE ad Alto Contenuto d'Acqua siano più costose dell’HFO (l’acqua non ha alcun valore energetico), queste costituiscono un prodotto che, oltre ai vantaggi delle FOE tradizionali, riducono significativamente le emissioni di NO_x principalmente nelle caldaie di grandi dimensioni. Di conseguenza, gli Stati Uniti e l’Europa saranno particolarmente attraenti, nel medio termine, per gli operatori degli impianti a doppia alimentazione, ossia centrali elettriche che possono bruciare gas naturale o prodotti petroliferi liquidi.

Vantaggi delle FOE

Le FOE sono un prodotto che soddisfa un bisogno attuale del mercato nei segmenti di mercato industriale e commerciale, e ha il potenziale per crescere non appena la riduzione delle emissioni diventerà obbligatoria per le caldaie industriali e commerciali. I benefici principali delle FOE sono i miglioramenti operativi e i costi di manutenzione ridotti, con vantaggi secondari per l'ambiente.

Vantaggi operativi

La maggior parte dei problemi di accumulo di ceneri e scorie nelle caldaie sono il risultato della combustione incompleta del carbonio. Il carbonio incombusto è appiccicoso e la cenere si attacca sulle superfici della caldaia. Se la combinazione di carbonio incombusto e ceneri “cuoce”, si forma un materiale liquido. Quando questo materiale viene a contatto con una superficie più fredda, come un tubo della caldaia, il materiale liquido si indurisce formando una scoria sulla superficie del tubo. Queste scorie ostacolano il trasferimento di calore e ciò si traduce in efficienza ridotta. A causa delle caratteristiche di combustione “più pulite”, le FOE sono in grado di ridurre queste inefficienze con un grado di miglioramento dipendente dalla configurazione della caldaia. I test dimostrano che le caldaie che si basano sul trasferimento del calore di convezione, piuttosto che sul trasferimento di calore radiante, beneficiano maggiormente dall'uso delle FOE.

Vantaggi ambientali

I benefici secondari delle FOE a Basso Contenuto d’Acqua sono legati all'ambiente. La combustione più completa del carbonio riduce l'opacità (fumo) e il particolato PM emanati dalla ciminiera. Inoltre, l'atomizzazione secondaria permette alle caldaie di operare con meno eccesso di ossigeno, riducendo di conseguenza le emissioni di NO_x. I NO_x si formano quando l'azoto atmosferico (N₂) si combina con l'ossigeno in presenza di calore. La richiesta ridotta di ossigeno si traduce direttamente in minori emissioni di NO_x.

L’opacità della ciminiera (fumo) e lo scarico di particolato sono tra le principali preoccupazioni per gli operatori delle caldaie. La FOE riduce la quantità di emissioni di particolato e, migliorando l'efficienza della combustione, riduce l'opacità. Le sottostanti Figura 2 e Figura 3 illustrano le emissioni di particolato durante un test con piastra d’impatto (“impact plate test”). Si noti che per le FOE la densità delle particelle è minore e la dimensione del particolato è inferiore, a indicare che la FOE raggiunge l’atomizzazione secondaria e una maggiore combustione di carbonio.

Le FOE sono progettate principalmente per aumentare l'efficienza delle caldaia, ma riducono anche l’opacità della caldaia, i PM e i NO_x.