Sistema di purificazione del gas
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Transcript Sistema di purificazione del gas
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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
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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
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background
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Reattore
Brennstoff
combustibile
Trocknung
essiccazione
mezzo di
Vergasungsmittel
gassificazione
Pyrolyse
pirolisi
Oxidation 1 1
ossidazione
• Gassificazione totale del
combustibile
Oxidation 2 2
ossidazione
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• Due conduttori per
l’apporto di aria in altezze
diverse per una
trasformazione migliore del
combustibile
gas prodotto
Produktgas
Reduktion
riduzione
mezzo
di Vergasungs
gassificazione
mittel
• Processo combinato di
flusso continuo ed inverso
Asche
ceneri
• Gas prodotto ad altissima
qualità
Descrizione del processo - fondamenti
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Conversione termochimica
Livelli della conversione termochimica
riscaldamento
pirolisi
ossidazione
riduzione
essiccazione
100-200°C
150-500°C
500-2000°C
800-1100°C
vapore
acqueo
biomassa
biomassa
secca
prodotto
pirolisi
gas
bruciato
gas
prodotto
carbone
apporto calore
apporto calore
apporto O2
apporto calore
condizioni necessarie
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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
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ΔH = -87,5 kJ/mol
Descrizione del processo - fondamenti
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Composizione del gas
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.
N2 40,5%
CO 22,0%
CH4 1,5%
H2 17,0%
H2O 8,0%
CO2
11,0%
1,43 kW/Nm³
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Descrizione del processo - fondamenti
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Schema di flusso
deposito legna
reattori 2-8 x
essiccat.
scrubber
raffr. gregg.
distrib.
Carburante
solido
approvv.
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compressore
filtro
cippati
gassificazione
gas
greggio
cogeneratore
purific. del
gas
Descrizione del processo
torcia
gas
puro
gas di
scarico
utilizz. gas
elettricità
e calore
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Il cippato fa la differenza
Misura frammenti cippato in base a EN 14961 o ÖNORM M 7133
P 100 / G 100
diametro
contenuto
Frazione fine
Frazione principale
< 10 mm
Ø < 5 mm
max 2%
50 - 150 mm
Ø 10 - 40 mm
min 80%
Legna da bosco cippata (cippatore a coclea)
Frazione grezza
> 200 mm
Ø > 50 mm
max 1%
Lunghezza massima
> 250 mm
Ø > 60 mm
0%
Trucioli
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Stoccaggio legna
Stoccaggio legna + gru
Nastro a catena
Tappeto mobile + essiccatore
Distribuzione
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Approvvigionamento legna
Trasportatrice a coclea senza anima
Coclea di caricamento
Saracinesca + testa del reattore
Interno della coclea
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Reattore 3° generazione
Testa reattore
Fluidodinamica (CFD)
Trasportatrice cenere a
Cenere (aria di griglia attiva)
coclea + valvole
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Reattore 4° generazione: SIRION
SIRION – 20 anni di ricerca & sviluppo (brevetto richiesto)
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SIRION: composizione modulare
Ugello centrale per l’aria
Sportello placca di copertura
Testa reattore
Forno muffle type
Corpo reattore
Griglia, dardo, torre e
agitatore
Sistema di
alimentazione a
valvola di passaggio
Alimentatore
trasportatrice a coclea
Uscita Syngas
Distribuzione aria
centrale
Pala agitatore
Corpo griglia
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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
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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
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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).
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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)
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Sistema di purificazione del gas - refrigeratore
Sistema di purificazione
Parte superiore
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
Parte media
Inferiore superiore
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Sistema di purificazione del gas - filtro
corpo del filtro
dosaggio Sorbacal®
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
depolverizzazione a
filtro
pulsoreattore
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filtrazione|purificazione
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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
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Concetto di sicurezza
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
Analisi gas
Controllo CO
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
Controllo
Compressore situato
tramite un controllo CO portatile
portatile CO
vicino al cogeneratore
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Cogeneratore / torcia
Cogeneratore: GEJ 320
Torcia
Cambio dell’olio dopo ogni 3000 ore operative con
prolungamento serbatoio (1500 senza)
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Sistema di controllo (desktop)
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Sistema di controllo (desktop)
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Sistema di controllo (desktop)
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Impianto di gassificazione 1000 kWel
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Impressioni
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Impianto di gassificazione 300 kWel
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Impressioni
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Panoramica interiore
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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?
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