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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


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


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


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


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



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



Schema di flusso

deposito legna

essiccat.

distrib.

reattori 2-8 x

raffr. gregg.

filtro

scrubber

compressore

torcia

cogeneratore

approvv. gassificazione

purific. del gas utilizz. gas

Carburante cippati gas gas gas di solido greggio puro scarico

elettricità e calore

Descrizione del processo


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


Stoccaggio legna

Stoccaggio legna + gru Tappeto mobile + essiccatore

Nastro a catena Distribuzione

Applicazioni orientate all’implementazione


Approvvigionamento legna

Saracinesca + testa del reattore Trasportatrice a coclea senza anima

Interno della coclea Coclea di caricamento Applicazioni orientate all’implementazione


Reattore 3° generazione

Testa reattore

Trasportatrice cenere a coclea + valvole Cenere (aria di griglia attiva)

Fluidodinamica (CFD)



Reattore 4° generazione: SIRION

SIRION – 20 anni di ricerca & sviluppo (brevetto richiesto)



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



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



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



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).



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)



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


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



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


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



Cogeneratore / torcia

Cogeneratore: GEJ 320

Torcia Cambio dell’olio dopo ogni 3000 ore operative con

prolungamento serbatoio (1500 senza) Applicazioni orientate all’implementazione


Sistema di controllo (desktop)



Impianto di gassificazione 1000 kWel

Impressioni


Impianto di gassificazione 300 kWel

Impressioni


Panoramica interiore

Impressioni


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?

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