Gassificazione di legna vergine per la produzione di syngas. Dott. Massimiliano Livi

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1 Gassificazione di legna vergine per la produzione di syngas Dott. Massimiliano Livi

2 Bioenergie: Perché l uso delle biomasse legnose? Negli ultimi 50 anni la superficie boschiva è raddoppiata, raggiungendo quasi 11 milioni ha nel 2010; occupando il 36% All epoca del territorio, il gas, erogato con un nelle prelievo reti di di distribuzione legno inferiore cittadine, al 25% dell incremento veniva prodotto annuo attraverso di legna processi prodotta, industriali contro che il 65% della utilizzavano media europea. come materia prima il carbone. L utilizzo della legna come combustibile è in costante aumento, sia per la produzione di energia elettrica sia per l utilizzo, sostituzione o l installazione di sistemi che utilizzano fonti legnose (caldaie a legna o pellet). Il costo ambientale è però direttamente legato alle tecnologie di combustione ed è tanto maggiore quanto più i sistemi utilizzati sono arretrati.

3 Bioenergie: Perché l uso delle biomasse legnose? Tutte le regioni hanno effettuato stime sulla presenza di legna per uso energetico. Ad esempio la Regione Veneto t/anno tra legno e cippato. La legna viene utilizzata: Industria del mobile/edilizia Cassette della frutta/bancali Cippato uso energetico/edilizia Conoscere la presenza, la distribuzione ed il mercato della materia prima come la legna è di fondamentale importanza per inquadrare correttamente il progetto per la produzione di syngas dalla legna.

4 Materiale per il gassifcatore

5 Materiale per il gassifcatore

6 Gassificazione Gassificazione è la conversione per ossidazione parziale ad elevata temperatura di una materia prima che contiene carbonio in un gas incondensabile contenente anche contaminanti (particolato, ceneri, metalli alcalini, composti azotati e ceneri residue). Il gas prodotto dipende da: 1) tipo di legna; 2) condizioni di gassificazione; 3) presenza di catalizzatore

7 senza O 2 concentrazione Aria/O 2 in eccesso Essiccazione Pirolisi Gassificazione Combustione Temp. C

8 Gassificatore

9 Gassificazione biomasse Le principali reazioni che avvengono durante la gassificazione sono: Cellulosa (C 6 H 10 O 5 ) n C 6 H 10 O 5 + 6O 2 6CO 2 + 5H 2 O (Combustione) C 6 H 10 O 5 + 2O 2 4CO + 2C + 5H 2 O (Comb. parziale) C 6 H 10 O 5 + H 2 O(g) 6CO + 6H 2 (Reforming) C + CO 2 2CO (Reazione di Boudouard) C + 2H 2 CH 4 (Metanazione) CO + H 2 O(g) CO 2 + H 2 (Water Gas Shift Reaction)

10 Gassificazione biomasse Gassificatore Pulizia a secco Filtro a maniche Pulizia a umido Scrubber + Venturi Carbonella vegetale (sottoprodotto) Camino Filtro a maniche Cogeneratore Essiccazione cippato Sistema catalitico SCR

11 Numeri gassificatore Numeri per 1 linea di gassificazione ore di funzionamento h; consumo di legna 400 kg/h; umidità legna ingresso impianto 45%; umidità legna ingresso gassificatore 8-10 %; consumo di legna secca 250 kg/h; consumo ossigeno 30 mc/h; portata syngas 350 Nmc/h (PCI 2,2 kwt/nmc); potenza termica: 770 kwtermici; potenza elettrica: 250 kwelettrici; produzione di carbonella kg/h (150 t/a); acqua di condensa (rifiuto) 16 l/h (120 t/a);

12 Numeri gassificatore H 2 = % CO 2 = % CO = % N 2 = % CH 4 = 5-6 % O 2 = 0,1 % C n H n+2 = 1-2 %

13 Numeri impianto potenza elettrica: 998 kwe; spazio occupato: capannone industriale da circa mq, con un'altezza massima di 9 metri, più piazzale esterno; traffico generato: 6 camion alla settimana per il trasporto del legname, (media annuale 1 camion al giorno); Costi di realizzazione (~4,6 mln ) Impianto tecnologico 2,5 mln Cogeneratori ed impianti asserviti 1 mln ; Impianto elettrico per consegna EE ; Lavori edili (edificio, acqua VVF, ecc.) 1 mln ;

14 Numeri impianto Ricavi operativi annuali (~ 2 mln ) Vendita energia elettrica 1,8 mln ; Vendita carbonella ; Vendita sottovaglio ; Vendita calore Costi operativi annuali (~ 1,1 mln ) Personale Manutenzione Biomassa Sostanze chimiche Smaltimento rifiuti

15 Numeri impianto Quanto emette l'impianto da 998 kwe? Gli 8 motori Cursor 13 emettono come: 7,5 Ducato Iveco 180 Multijet da 132 kwh = 990 kwh 4 Q7 Audi 4.2 V8 TDI da 250kWh = 1 MWh

16 Emissioni impianto Di seguito vengono riportati i limiti di legge previsti per i motori delle automobili diesel e quelli previsti per gli impianti di produzione di energia da biomasse, espressi in grammi per kwh di energia prodotta. g/kwh Ossidi di azoto (NO x ) Monossido di carbonio (CO) Polveri Idrocarburi incombusti (HC) Motore Diesel Euro V 2 1,5 0,02 0,46 Limite di legge 152/06 biomasse 1 MWe 3,0 2,1 0, Limite di legge per impianto biomasse 1 MWe Emissioni previste impianto biomasse 1 MWe 1,2 1,2 0,06 0,18 0,6 0,6 0,03 0,09

17 Emissioni impianto Dall'impianto abbiamo altri due sottoprodotti entrambe compattati e venduti come combustibili: il sottovaglio: cippato di legno troppo sottile e separato in fase di vagliatura; carbonella e polvere di carbone vegetale (BioChar). I rifiuti prodotti dall'impianto, che verranno adeguatamente raccolti e smaltiti, sono: acqua di lavaggio del syngas; residui di manutenzione vari: ad esempio l'olio motore esausto, cartucce dei filtri ecc.

18 Produzione e utilizzo del syngas LEGNA Gassificazione Elettricità & Calore Fischer Tropsch Metanolo Diesel DME H 2 Fischer Tropsch nco + (2n+1)H 2 CnH 2n+2 + nh 2 O nco + 2nH 2 C n H 2n + nh 2 O

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