Torino, 23 Marzo 2010 FILIPPO RANDAZZO

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Gilberto Antonelli
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1 LA PRODUZIONE ENERGETICA DEL LEGNO tecnologie disponibili Torino, 23 Marzo 2010 FILIPPO RANDAZZO

2 Sommario Tecnologie tradizionali Ciclo Rankine a vapore Ciclo Rankine a fluido organico (ORC) Motore Stirling Caratteristiche e preparazione del legno Tecnologia e soluzioni di gassificazione La generazione elettrica da syngas Ricuperiamo il calore

Caratteristiche e preparazione del legno Tecnologia e

3 Combustibili, prodotti chimici, materiali, calore, energia elettrica da biomassa Biomasse Processi conversione Elettricità Tronchi Residui forestali Gassificazione Combustione Calore Prodotti chimici Plastica Foraggi Pirolisi Solventi Sottoprodotti agricoli Deiezioni allevamenti Fermentazione enzimatica Fermentazione gas/liquido Farmaceutici Fenoli Adesivi Idrolisi/fermentazione acida Acidi grassi Altre Carbon black Colori Pigmenti Detergenti Mangimi ed alimenti

Solventi Sottoprodotti agricoli Deiezioni allevamenti Fermentazione enzimatica Fermentazione gas/liquido

4 Combustione DEFINIZIONI DI BASE Conversione termica di materiale organico con un ossidante (ossigeno) Pirolisi Conversione termica (distruzione) di materiale organico in assenza di ossigeno Convenzionalmente processi termici a bassa temperatura per la produzione di liquidi come prodotto principale Gassificazione Conversione termica di materiale organico ad elevate temperature e condizioni riducenti per la produzione di gas. Si suddivide in ossidazione parziale e riscaldamento indiretto

per la produzione di liquidi come prodotto principale Gassificazione Conversione termica di materiale organico ad elevate

5 DEFINIZIONI DI BASE

6 Caratteristiche utili biomassa Composizione Cellulosa 50% della sostanza secca Emicellulosa 10-30% della sostanza secca Lignina 20-30% della sostanza secca Caratteristiche fisiche ed energetiche Umidità 25-60% sul tal quale Densità di massa kg/m3 p.c.i kcal/kg

della sostanza secca Caratteristiche fisiche ed energetiche Umidità

7 Caratteristiche utili biomassa Analisi chimica: Carbonio 50-53% Idrogeno 5,8-7% Azoto 0-0,3% Zolfo 0,05% Ossigeno 38-44% Cloro 0,001-0,1% Ceneri 0,5-2%

8 Caratteristiche utili biomassa Analisi chimica ceneri (sul tal quale) [ppm]: Si 0,05 Fe Al 0,02 Na 0,04 K 0,04 Ca 0,39 Mg 0,08 P 0,08

9 Tecnologie di combustione delle biomasse Combustione su letto fluido Combustione in sospensione Combustione su griglia fissa o mobile Combustione a doppio stadio Combustione a tamburo rotante

10 Combustione a griglia fissa Materiali con pezzatura e caratteristiche variabili Aria iniettata sia superiormente che inferiormente Usata in impianti di piccola taglia

11 Combustione a griglia mobile Differentemente dal sistema a griglia fissa: - utilizzo in impianti di taglia medio-grande - maggior facilità di movimentazione, rimescolamento del combustibile e rimozione delle ceneri

12 Combustione a doppio stadio Nella prima camera avviene la gassificazione della biomassa Nella seconda camera si ha la combustione e il trasferimento del calore al fluido termovettore

13 Combustione a doppio stadio Menzionate l'obiettivo cui mirate Definite ulteriormente l'obiettivo

14 Combustione a letto fluido La biomassa è trattenuta in sospensione da un flusso d'aria che rende fluido un letto di materiale inerte Limitate emissioni inquinanti grazie all'efficacia dei moti turbolenti Molto costoso

letto di materiale inerte Limitate emissioni

15 Combustione in sospensione Adatta a biomasse leggere e polverulente Combustibile di dimensione ridotte permette la combustione in sospensione Elevato costo per la polverizzazione della biomassa

16 Combustione a tamburo rotante Utilizzato quando il combustibile ha caratteristiche molto povere e contiene molti carichi inquinanti. Grazie al rimescolamento continuo si ha una più completa combustione e quindi la diminuzione degli incombusti.

17 Struttura impianto a vapore

18 Schema impianto a vapore Caldaia Caldaia a biomassa biomassa

19 Caldaia a biomassa Notevoli dimensioni della caldaia Energia sfruttata dalla tecnologia a vapore: solamente quella termica, per scambio di calore fra fumi e acqua \ \

20 Ciclo Rankine a fluido organico L'utilizzo di un fluido organico specifico permette costruzione modulare bassa pressione Alta densità per basse velocità

21 Ciclo Rankine a fluido organico

22 STIRLING Applicazione del ciclo Stirling alla produzione di 3kW a pellet di legno

23 Chimica del processo di gassificazione

24 Gassificatore Updraft Ottimo scambio termico interno tra correnti opposte (syngas e biomassa) e quindi efficace essiccazione Minimo residuo finale (ceneri) Semplicità costruttiva e di funzionamento

25 Gassificatore Downdraft Sezione a gola ad alta temperatura per cracking dei tars Umidità biomassa in ingresso < 35% Elevato contenuto di particelle solide nel syngas per contatto con zona di raccolta cenere e polvere

26 Gassificatore a letto fluido bollente Alta velocità di reazione Miglior controllo della temperatura Basso contenuto di tars Elevato contenuto di particelle solide Facilità di accensione e spegnimento

27 Gassificatore a letto fluido circolante Tre zone a partire dal basso: densa, intermedia e diluita. Velocità minore alle pareti con conseguente discesa delle particelle e ulteriore miscelazione Difficoltà ad effettuare cracking dei tars all'interno del letto

28 Conversione elettrica

29 Conversione elettrica

30 Conversione elettrica

31 Installazioni nel mondo (1) 75 kwe, Ballymena Borough Council, Northern Ireland, kwe, Xylowatt spin-off company, Université Catholique de Louvain, Belgium, TK Energy A/S, Denmark.

32 Installazioni nel mondo (2) 1936 kwe, Kokemaki CHP powerplant, Finland, Two-stage gassifier process, Technical University of Denmark.

33 Installazioni nel mondo (3) 55 kwe, Open-top gasifier, Bulle, Switzerland, kwe, Twin-fire gasifier, Wiener, Austria, kwe, Open-core gasifier, Biosynergi Process ApS,, Denmark, 2003.

34 Gassificatore PLANITEC S.r.l.

35 Gassificatore PLANITEC S.r.l.

36 Bilancio Massa - Energia

37 Bilancio Massa - Energia

38 P&I

39 LA PRODUZIONE ENERGETICA DEL LEGNO tecnologie disponibili FILIPPO RANDAZZO Planitec S.r.l. Via Enrico Fermi San Bonifacio (VR) Tel Web:

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