© TSenergyGroup | 2014 1 · secca . carbone . gas bruciato . gas prodotto . prodotto pirolisi ....
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Struttura
- Background - Descrizione del processo - fondamenti - Descrizione del processo - Procedure orientate all’implementazione: - reattore
- sistema di purificazione del gas - Impressioni
GTS Syngas Srl/GmbH Via San Lorenzo, 34 I-39031 Brunico/Bruneck (BZ) www.gts-syngas.com
BR Engineering GmbH Maihofstrasse 95 B CH-6006 Luzern www.br-engineering.ch
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Perchè gassificazione termochimica?
− Produzione di energia elettrica sostenibile e a bilancio zero di CO²
− La legna è una fonte energetica ideale con disponibilità regionale, dalla quale è possibile ricavare un gas tramite la gassificazione
− La produzione “classica” di energia elettrica da biomassa diventa economicamente interessante soltanto a partire da ca. 5 MWel (processo di vaporizzazione)
La gassificazione di legna è adatta ad approvvigionamenti energetici decentralizzati di piccola taglia
Comunità, aziende commerciali possono assicurarsi una fornitura di energia elettrica e termica propria e allo stesso tempo a bilancio zero di CO²
Fattore persistente per l’economia regionale background
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Reattore
• Processo combinato di flusso continuo ed inverso
• Due conduttori per l’apporto di aria in altezze diverse per una trasformazione migliore del combustibile
• Gassificazione totale del combustibile
• Gas prodotto ad altissima
qualità
Descrizione del processo - fondamenti
Trocknung
Pyrolyse
Oxidation 1
Reduktion
Oxidation 2
Vergasungs - mittel
Vergasungsmittel
Produktgas
Brennstoff
Asche
essiccazione
pirolisi
ossidazione 1
riduzione
ossidazione 2
mezzo di gassificazione
mezzo di gassificazione
gas prodotto
combustibile
ceneri
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Conversione termochimica
biomassa
vapore acqueo
biomassa
secca
carbone
gas bruciato
gas prodotto
prodotto pirolisi
pirolisi riduzione riscaldamento essiccazione ossidazione
apporto calore apporto calore apporto calore apporto O2
150-500°C 800-1100°C 100-200°C 500-2000°C
Livelli della conversione termochimica
condizioni necessarie Descrizione del processo - fondamenti
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Riduzione 800 a 1100°C
Reazione Boudouard:
C+CO2 ↔ 2CO ΔH = 159,9 kJ/mol
Reazione eterogenea di gas idrato:
C+H2O ↔ CO+H2 ΔH = 118,5 kJ/mol
Reazione omogenea di gas idrato:
CO+H2O ↔ CO2+H2 ΔH = -40,9 kJ/mol
Reazione del metano:
C+2 H2 ↔ CH4 ΔH = -87,5 kJ/mol
Descrizione del processo - fondamenti
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Composizione del gas
CO 22,0% CH4 1,5%
H2 17,0%
CO2 11,0%
H2O 8,0%
N2 40,5%
Composizione del gas secco
elemento contenuto
CO 22,0%
CH4 1,5%
H2 17,0%
CO2 11,0%
H2O 8,0%
N2 40,5%
Pot. cal. 1,43 kW/Nm³
Descrizione del processo - fondamenti
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Schema di flusso
deposito legna
essiccat.
distrib.
reattori 2-8 x
raffr. gregg.
filtro
scrubber
compressore
torcia
cogeneratore
approvv. gassifi- cazione
purific. del gas utilizz. gas
Carburante cippati gas gas gas di solido greggio puro scarico
elettricità e calore
Descrizione del processo
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Il cippato fa la differenza
Applicazioni orientate all’implementazione Legna da bosco cippata (cippatore a coclea) Trucioli
Frazione fine Frazione principale Frazione grezza Lunghezza massima
P 100 / G 100 < 10 mm 50 - 150 mm > 200 mm > 250 mm diametro Ø < 5 mm Ø 10 - 40 mm Ø > 50 mm Ø > 60 mm contenuto max 2% min 80% max 1% 0%
Misura frammenti cippato in base a EN 14961 o ÖNORM M 7133
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Stoccaggio legna
Stoccaggio legna + gru Tappeto mobile + essiccatore
Nastro a catena Distribuzione
Applicazioni orientate all’implementazione
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Approvvigionamento legna
Saracinesca + testa del reattore Trasportatrice a coclea senza anima
Interno della coclea Coclea di caricamento Applicazioni orientate all’implementazione
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Reattore 3° generazione
Testa reattore
Trasportatrice cenere a coclea + valvole Cenere (aria di griglia attiva)
Fluidodinamica (CFD)
Applicazioni orientate all’implementazione
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Reattore 4° generazione: SIRION
SIRION – 20 anni di ricerca & sviluppo (brevetto richiesto)
Applicazioni orientate all’implementazione
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SIRION: composizione modulare
Corpo griglia
Alimentatore trasportatrice a coclea
Sistema di alimentazione a
valvola di passaggio
Griglia, dardo, torre e agitatore
Corpo reattore
Forno muffle type
Testa reattore
Ugello centrale per l’aria
Sportello placca di copertura
Uscita Syngas
Distribuzione aria centrale
Pala agitatore
Applicazioni orientate all’implementazione
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SIRION: sistema di alimentazione combustibile
Vantaggi del sistema di alimentazione: − Sicurezza contro-incendio − Perdita minima − Saracinesca a ghigliottina di
alta qualità − Coclea di alimentazione
potente − Sportello per la manutenzione
Applicazioni orientate all’implementazione
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SIRION: gassificatore a muffola
Vantaggi del gassificatore a muffola: − Nuovo modello zona di
ossidazione − Dettagli sulla prossima slide
− Separazione del gas e delle particelle direttamente nel reattore − Uscita a muffola fuoriserie e
parte dell’estrazione del gas (brevetto richiesto)
Effetto ciclone tramite un volume di flusso estremamente basso nel collettore ad anello
Un ciclone supplementare non è necessario
Applicazioni orientate all’implementazione
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SIRION – 1° zona di ossidazione
Vantaggi della 1° zona di ossidazione ottimizzata: − La distribuzione di aria centrale
riduce la distanza tra l’ugello centrale per l’aria e l’ugello di cinta (brevetto richiesto) ad un massimo di 300 mm
− Questo garantisce una distribuzione uniforme della temperatura che rende possibile un efficiente processo di cracking del catrame
− Il condotto di aria è connesso alla flangia a muffola. Questo riduce la temperatura di impatto tra la chiusura flangia e dalla flangia stessa (brevetto richiesto).
Applicazioni orientate all’implementazione
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SIRION – 2° zona di ossidazione
Vantaggi della 2° zona di ossidazione: − Griglia combinata con
− Trattamento ottimale della cenere e delle scorie (brevetto richiesto)
− L’agitatore a torre permette la gassificazione dei combustibili meno strutturizzati (brevetto richiesto)
− Il reattore può produrre cenere o carbone vegetale − Griglia-aria attiva: Cenere senza carbone − Griglia-aria inattiva: Produzione di carbone
(brevetto richiesto)
Applicazioni orientate all’implementazione
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Sistema di purificazione del gas - refrigeratore
Cambiatore di aria a tubo di cinta a base acquosa − Gas raffreddato da 650 °C a 170 °C
− Estrazione del calore possibile fino a 130 °C − Ca. 400 kWhth @ 1 Mwel
− Connesso tubo meccanico sistema di purificazione Bassi costi di lavoro Bassi costi di manutenzione Sistema di purificazione
Parte superiore Inferiore superiore Parte media Applicazioni orientate all’implementazione
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Sistema di purificazione del gas - filtro
Filtro con sistema di depolverizzazione semi-connesso a pulsoreattore − Filtrazione particelle − Neutralizzazione dei componenti acidi − Cracking catalitico del catrame − Precipitazione efficiente del potassio
essenziale per il cogeneratore essenziale per il catalizzatore
filtrazione|purificazione
corpo del filtro dosaggio Sorbacal®
depolverizzazione a pulsoreattore filtro
Applicazioni orientate all’implementazione
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Sistema di purificazione del gas - scrubber
scrubber pompa riciclo
Scrubber Syngas − Gas raffreddato da 140 °C a 35-40 °C − Deposizione dell’acqua in eccesso
se la legna non è abbastanza secca − Deposizione dei catrami non franti − Sbrinatore a due livelli incluso − Ricircolo condensa chiuso
no materiale di scarto
sbrinatore livello 1 sbrinatore livello 2 rivestitura Applicazioni orientate all’implementazione
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Concetto di sicurezza
Analisi gas
Compressore situato vicino al cogeneratore
Prima di tutto la sicurezza! − I reattori e i sistemi di purificazione del gas
lavorano sotto pressione negativa nessun gas tossico può uscire dal
sistema, solo l’aria può entrare l’aria occlusa viene rilevata subito dal
ridondante sistema di monitoraggio 02 LEL (limite d’esplosione inferiore) al
4%, arresto al 2% di O2 nessun componente ATEX
neccessario − Solo la stanza del cogeneratore contiene
tubi di gas sotto pressione assicurato tramite monitoraggio CO e
sistemi di ventilazione automatici − Protezione operatore supplementare
tramite un controllo CO portatile
Controllo CO
Controllo portatile CO
Applicazioni orientate all’implementazione
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Cogeneratore / torcia
Cogeneratore: GEJ 320
Torcia Cambio dell’olio dopo ogni 3000 ore operative con
prolungamento serbatoio (1500 senza) Applicazioni orientate all’implementazione
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Sistema di controllo (desktop)
Applicazioni orientate all’implementazione
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Sistema di controllo (desktop)
Applicazioni orientate all’implementazione
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Sistema di controllo (desktop)
Applicazioni orientate all’implementazione
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Impianto di gassificazione 1000 kWel
Impressioni
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Impianto di gassificazione 300 kWel
Impressioni
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Panoramica interiore
Impressioni
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Fine della presentazione
Grazie a • la Genossenkorporation Stans come società
operativa dell’impianto di cogenerazione
„Holzverstromung Nidwalden“ per la
cooperazione costruttiva e molto di più
• il pubblico per l’attenzione
• Domande?