Gassificatori a Biomasse. 65kWe-130kWt

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1 Gassificatori a Biomasse 65kWe-130kWt 1

2 Sommario Capitolo... Pag. Il Gassificatore Future Green... 4 Descrizione dei componenti dell impianto... 5 Serbatoio di alimentazione del cippato... 5 Sistema di Caricamento... 5 Reattore... 5 Sistema di preriscaldamento... 6 Syngas... 6 Raffreddamento e Pulizia... 7 Torcia... 7 Controllo Elettronico del Sistema... 8 Telecontrollo... 8 Principali Caratteristiche Tecniche del Sistema... 9 Dimensioni Impianto 65kWe

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4 Il Gassificatore Future Green Il sistema di gassificazione Future Green è stato progettato per estrarre gas combustibile da materiali di natura organica a base ligneo-cellulosica, di provenienza boschiva, agricola o agroindustriale, depurarlo ed utilizzarlo per l alimentazione di cogeneratori: l impianto quindi utilizza cippato vergine di legno per produrre corrente elettrica (65kWe) e calore (130 kwt) sotto forma di acqua ad 85 C. Il processo si basa sulla decomposizione termica della massa legnosa. L energia necessaria al sostentamento del processo viene fornita dalla combustione parziale, in carenza di ossigeno, della biomassa stessa. 4

5 Descrizione dei componenti dell impianto Serbatoio di alimentazione della matrice Il Serbatoio di alimentazione è composto da un container appositamente realizzato con una capacità minima di 13 m 3 ed è provvisto di sensori di livello e temperatura interna. I rastrelli posti alla base del container spingono il materiale stoccato direttamente verso il sistema di caricamento. Una coclea rende disponibile il cippato al Sistema di Caricamento spingendolo lateralmente. Il Serbatoio è dotato di propria centralina idraulica per l attuazione degli elementi, quadro bordo macchina, propria logica di controllo, copertura della bocca di carico dotata di pistone per l apertura, telecomando per l apertura. Sistema di Caricamento Il Sistema di Caricamento è composto da una coppia di coclee inclinate e di una coppia di valvole pneumatiche a ghigliottina disposte in modo da ridurre al minimo l apporto di comburente alla camera di reazione. Inoltre il Sistema è dotato di sicurezze antincendio ad intervento termo-meccanico. Il controllo e la regolazione di tali coclee è regolato in funzione alle effettive richieste di combustibile da parte del Reattore. Il Sistema di Caricamento è inoltre composto da una coclea orizzontale posizionata sopra al Reattore. Reattore Il Reattore è di tipo verticale, in configurazione downdraft a griglia mobile, ovvero viene alimentato per caduta dal Sistema di Caricamento. La regolazione dell apporto della biomassa avviene tramite un sensore elettromeccanico che aziona il sistema di carico al fine di mantenere costante il livello della matrice. L aria comburente necessaria al sostentamento del processo viene iniettata nella camera mediante un apposito collettore la cui forma e posizione ne garantiscono l apporto nell area del reattore voluta. La pressione nel condotto del collettore viene fornita da un compressore a canale laterale controllato mediante inverter dalla logica dell impianto. Il calore prodotto dalla parziale combustione della biomassa fornisce l energia necessaria al processo di gassificazione. Il reattore è realizzato in acciaio, le parti interne soggette ad alte temperature sono realizzate in idoneo cemento refrattario, acciaio da alte temperature ed altri materiali compositi aventi caratteristiche tali da garantirne la durata nel tempo. 5

6 Sistema di preriscaldamento Il sistema di preriscaldamento è composto da bruciatore alimentato a gasolio che, a seconda delle condizioni di avviamento, è in grado di elevare la temperatura del reattore in 14 ore. Al termine della fase di preriscaldamento, viene rimosso il bruciatore e il suo serbatoio portatile. Il reattore è a questo punto pronto per l avviamento direttamente a cippato. L inizio della fase di gassificazione viene consentito dall aspirazione del gas dall interno del reattore mediante l impiego di una idonea pompa posta a valle del sistema. Syngas La miscela di gas prodotta durante il processo di gassificazione detta comunemente Syngas è mediamente composta da: Denominazione % in volume N 2 (52%) CO (18%) CO 2 (8%) H 2 (16%) CH 4 (2%) Il potere calorifico inferiore medio della miscela è funzione della composizione della biomassa ed è circa kcal/nm 3 Il rimanente 2% è costituito da gas di varia natura in base alla matrice di provenienza. La loro minima percentuale li rende comunque pressoché ininfluenti per i successivi processi. Le percentuali possono variare minimamente in funzione delle condizioni operative e in funzione della qualità della biomassa. E rilevante l assenza di ossidi di Zolfo nella miscela gassosa prodotta dal reattore. 6

7 Raffreddamento e Pulizia All uscita del reattore la temperatura del Syngas varia in funzione alla qualità della biomassa e della sua umidità relativa. Inoltre il gas contiene polveri in sospensione che devono essere rimosse prima dell adduzione ai motori. Il raffreddamento del Syngas avviene in uno scambiatore gas/acqua a fascio tubiero ed è dotato di scarico automatico delle polveri. Il gas a temperatura idonea viene depolverato da un filtro a maniche. Il filtro è costituito da un corpo in acciaio isolato termicamente. La saturazione del filtro viene monitorata costantemente dal sistema di controllo. Torcia La linea di adduzione del gas ai cogeneratori è dotata di valvola manuale di intercettazione, valvola pneumatica di intercettazione del combustibile esterna alla centrale, elettrovalvola normalmente chiusa, elettrovalvola di sfiato verso la torcia normalmente aperta. Durante l'avviamento del reattore il gas viene inviato in torcia fino a quando il sistema non raggiunge la temperatura di esercizio dopodiché il gas viene reso disponibile al motore per il suo utilizzo; in caso di arresto imprevisto del motore il sistema devia il flusso del gas in torcia fino al riavvio. In caso di ulteriori problemi di utilizzo del gas da parte del cogeneratore il reattore viene rallentato fino al minimo. In caso di permanente guasto viene avviata la procedura di spegnimento. Gruppo di Cogenerazione Il cogeneratore è realizzato mediante l impiego di motori appositamente preparati ed alimentati direttamente a Syngas. Si tratta di motori Perkins 6lt. 6 cil. in linea sovralimentati, allestiti mediante l accoppiamento con un generatore sincrono marca Soga Syncro modello SK225MM, un gruppo raddrizzatore e inverter Santerno Etesian ONE 90. Tale scelta permette di ottenere il massimo in termini di continuità dato che la variabilità della qualità del gas non permette un perfetto regime costante dei motori, le fluttuazioni vengono pertanto registrate dalla rete solo in termini quantitativi (come per qualunque impianto di cogenerazione) ma non qualitativi. La cabina di cogenerazione è allestita in locale separato dal resto dell impianto e all occorrenza silenziata. Il cogeneratore viene fornito completo di scambiatori per la connessione ad utenza termica. Inoltre l impianto è dotato di un proprio dissipatore di emergenza. 7

8 Controllo Elettronico del Sistema Il sistema di controllo dell impianto è composto da un elettronica appositamente realizzata dallo staff tecnico di Future Green. I sensori dell impianto vengono interfacciati localmente mediante l utilizzo di remoti dotati di microprocessore che sono in grado di interpretare i dati letti ed inviarli in forma digitale direttamente al sistema di controllo. Tale architettura permette di contenere al massimo gli errori evitando le potenziali interferenza sulle linee analogiche. Tutti i motori elettrici che compongono il sistema, vengono controllati mediante inverter. Questa scelta permette di ottenere i seguenti vantaggi: ridotti assorbimenti di spunto all'avviamento variazione precisa delle velocità di rotazione costante controllo degli assorbimenti dei singoli servizi verifica immediata di situazioni di blocco dei sistemi procedure di tentativo di sblocco automatico dei sistemi blocco immediato dei motori in situazione d'errore di sovrassorbimento Telecontrollo Il sistema integrato di telecontrollo permette di operare anche da remoto al pari della postazione locale. E possibile operare a livelli user o supervisor con controllo pieno delle funzionalità. Inoltre è possibile utilizzare il telecontrollo anche come telesorveglianza. Tutti gli impianti Future Green sono monitorati costantemente da personale qualificato. 8

9 Principali Caratteristiche Tecniche del Sistema Tipo impianto 65 Potenza elettrica 65 kw Potenza termica 130 kw Portata Gas ~ 160 Nm 3 /h Temperatura circuito idraulico 85 C. mandata / 70 C. ritorno Consumo di cippato* 1 kg per kw elettrico/h (± 20%) Temperatura di Funzionamento > 600 C. Ceneri* Secondo composizione del materiale (indicativamente il 5-10% in peso) Materiale in ingresso Materiali organici a base ligneo/cellulosica Umidità del materiale in ingresso < al 30% Dimensione materiale in ingresso da 30 a 50 mm (con massimo 10 15% polveri) Sistema di controllo Microprocessor based board - PC industriale Sistema di sicurezza Mediante sensori sull'interfaccia motore Dimensioni totali impianto (solo gruppo gassificazione e filtraggio) Lunghezza 6996 x larghezza 2400 x h.** 3100 mm. Dimensione container matrice Dimensione sala cogeneratori Rumorosità Lunghezza 6360 x larghezza 1830 x h mm. Lunghezza 6300 larghezza ~ 4800 x h. ~ 3050 mm < 70 db(a)*** - su richiesta personalizzazioni *il dato è riferito a cippato al 75% di sostanza secca con un PCI di 4kW/kg. ** altezza riferita al punto più alto: il motore della coclea carico gassificatore. *** calcolato a ca.1,7m d altezza dal suolo e a 10 m. dalla fonte sonora. 9

10 Dimensioni Impianto 65kWe Le posizioni dei tre elementi principali possono essere variate su richiesta. E infatti possibile posizionare il caricatore a sia come rappresentato nella figura accanto, sia perpendicolare all impianto di gassificazione che parallelo allo stesso. La cabina di cogenerazione nell esempio è realizzata in calcestruzzo prefabbricato (optional) e isolata acusticamente può anch essa essere posizionata sia come da figura che perpendicolare all impianto di gassificazione. La cabina non è inclusa nelle dotazioni di base dell impianto. 10

11 Le descrizioni e le immagini contenute nel presente si intendono fornite a semplice titolo informativo e non impegnativo. Future Green si riserva il diritto di apportare qualsiasi modifica tecnica ed estetica ai propri impianti senza alcun preavviso. Scheda Impianto 65 - V1.0 ita 11