La combustione del pellet di vite: aspetti generali e punti di criticità

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1 La combustione del pellet di vite: aspetti generali e punti di criticità VITIS ENERGETICA Convegno finale Walter Haslinger Austrian Bioenergy Centre GmbH Gorizia, 2 Marzo 07

2 Contenuto Introduzione di Austrian Bioenergy Stato dell arte nella combustione del legno nelle caldaie < 400 kw th Confronto delle caratteristiche dei vari tipi di biomassa Esperimenti fatti Le caldaie Le Procedure I Risultati Conclusioni e suggerimenti 2

3 Il Centro Fondato: Febbraio 2003 Inizio periodo di fondi: Ottobre 2002 Inizio operativo: Maggio 2003 Kplus-budget 1 a Phase*: 12,3 Mio. Kplus-budget 2 a Phase**: 11,1 Mio. Locazioni: Graz/Wieselburg Wieselburg parte del budget: 1/3 Impiegati: 55 (31 a Wieselburg) L obiettivo * ; ** Ricerca e sviluppo pre-competitivo nel campo di energia da biomassa 3

4 Organizzazione Struttura di rete interna (Kplus) Combustion and energy utilisation Samll-scale systems Medium and largescale systems Data, analyses and measurement techniques Gasification and gas utilisation Gas production Gas cleaning Gas utilisation MANAGEMENT Modelling and simulation 4

5 Organizzazione 30 th of Nov Gruppo Wieselburg (28) mancano 3 impiegati esterni S. Aigenbauer M. Bierbaumer L. Carvalho M. Dallos G. Eder F. Figl G. Friedl S. Griesmayr J. Haberfellner W. Haslinger M. Heckmann A. Höfler C. Holzleitner R. Kitzberger M. Luisser C. Majneri J. Mitterlehner W. Moser B. Musil C. Pointner E. Rotheneder M. Schwarz C. Strasser B. Voglauer N. Weiss E. Wopienka M. Wörgetter 5

6 Kplus programma di ricerca della sub-area I-1 (sistemi di combustione su piccola scala) Sviluppo ed ottimizzazione dei sistemi di combustione su piccola scala Sviluppo ed ottimizzazione dei sistemi CHP di biomassa su piccola scala e su microscala Sviluppo e standardizzazione dei biocombustibili solidi e dei sistemi logistici Secondo la nostra definizione: sistemi di combustione su piccola scala < 500 kw t 6

7 non-kplus-attività della sub-area I-1 (sistemi di combustione su piccola scala) Ricerca del contratto (soprattutto nei settori del programma di ricerca Kplus + bio combustibili liquidi + altro) Servizi - Consulenza - Supporto metodologico - Formazione e seminari - Monitoring / supervisione di tecnologie - Studi - Analisi 7

8 Partner Finanziamento pubblico (Kplus) Austria Bassa 35% Repubblica Austriaca 4% 6,6% 4,4% Stiria città di Graz 5% 5% partner scientifici 8

9 Partner (incompleto) Industria (1) 9

10 Partner (incompleto) Industria (2) 10

11 Partner Partner scientifici 11

12 Stato dell arte delle caldaie: Efficienza Tutti i tipi di caldaie: pellet, cippato, legna da ardere 12

13 Stato dell arte delle caldaie: Emissioni di CO Tutti i tipi di caldaie: pellet, cippato, legna da ardere 13

14 Stato dell arte delle caldaie: Emissioni di CO Solo pellet 14

15 Stato dell arte delle caldaie: Emissioni di polveri Solo pellet 15

16 Caratteristiche di vari tipi di biomasse Potenza calorifica inferiore Contenuto d idrico Contenuto di ceneri Azoto Cloro Zolfo Simbolo LHV, ss w a, ss N Cl S Unità MJ/kg % % ss % ss % ss % ss ÖNORM M Pellet di legno Pellet di vite P.d. miscanthus P.d. paglia ~ 17.0 ~ 8.0 > >

17 Esperimenti di combustione Obiettivo: Valutazione del utilizzo di pellet di vite in moderne caldaie di pellet Esperimenti 2 caldaie Tempo di operazione: 24 a 72 ore Analisi di Potenza termica Emissioni gassose (CO, CO 2, O 2, NO, NO 2, SO 2 ) Emissioni di polveri Comportamento della caldaia 17

18 Le 2 caldaie: Caratteristiche Griglia fissa Direzione del trasporto dei pellet e ceneri: Verticale Camera di combustione (cilindro) fatto di metallo Potenza nominale: 25 kw Regolazione della combustione: Sonda temperatura Nessun parametro cambiato / ottimizzato Commento: Un ottima caldaia, ma molto sensibile alla qualità dei pellet. Griglia mobile orizzontale Direzione del trasporto dei pellet e ceneri: Orizzontale Camera di combustione con rivestimento refrattario Potenza nominale: 15 kw Regolazione della combustione: Sonda Lambda Vari parametri cambiati / ottimizzati Commento: Un ottima caldaia, molto adattabile ai vari tipi di biomassa. 18

19 Risultati della caldaia con griglia fissa 1/2 Operazione continuata Possibile solo per il 50% della potenza nominale Impossibile per il 100% e per il 75% della potenza nominale La camera di combustione primaria (il cilindro metallico) si riempie con ceneri / scorie formate Operazione continua impossibile senza modificazioni della griglia Valori alti per tutte le specie d emissioni (non rappresentativi!) 19

20 Risultati della caldaia con griglia fissa 2/2 Potenza nominale 75% di potenza nominale 20

21 Risultati della caldaia con griglia mobile 1/3 Operazione continuata possibile Per il 100% della potenza nominale (modo piu critico!) Ottimizzare gli intervalli di pulizia dello scambiatore di calore! Griglia mobile con parametri da ottimizzare (frequenza dei movimenti, ) Valori bassi per tutti i tipi di emissione Concetto del controllo di combustione (sonda Lambda) Parametri da ottimizzare (relazione aria primaria/secondaria, ) Combustione (quasi) completa delle ceneri Ceneri calcolate ~ ceneri determinate 21

22 outgoing temperature return temperature flue gas temperature C Temperature 25 0 O2 CO2 % ppm 500 CO NO SO2 300 ppm Emissioni heat output 0 kw Potenza h 2h 3h 4h 5h 6h 7h

23 Risultati della caldaia con griglia mobile 2/3 Norma Austriaca per la certificazione delle caldaie (Art. 15a Austrian Federal Constitutional Act) Analisi degli esperimenti di combustione di pellet di vite CO NO X TOC TSP [mg/mj] [mg/mj] [mg/mj] [mg/mj] n.a

24 Risultati della caldaia con griglia mobile 3/3 24

25 Conclusioni e suggerimenti 1/4 Pellet di vite un combustibile per le caldaia di piccola scala? PCI? Qualità fisica dei pellet ~ Resistenza termica delle ceneri Qualità chimica dei pellet La qualità del combustibile è migliore della maggioranza delle biomasse alternative. 25

26 Conclusioni e suggerimenti 2/4 Per la caldaia con griglia fissa 1. Non utilizzare il pellet di vite 2. Ottimizzare la griglia per rimuovere le ceneri dalla camera di combustione Sistema della griglia Geometria della griglia Intervalli per rimuovere le ceneri 3. Sistemare i parametri di controllo di combustione e di potenza 26

27 Conclusioni e suggerimenti 3/4 Per la caldaia con griglia mobile 1. Il concetto della griglia apre la strada a combustibili difficili (piu difficili del pellet di vite) 2. Il concetto del controllo della combustione è molto flessibile / adattabile 3. Mancano solo i test di lungo periodo per mostrare la fattibilità di un sistema pellet di vite / caldaia con griglia mobile Il sistema pellet di vite / caldaia con griglia mobile può entrare nel mercato fra poco. 27

28 Conclusioni e suggerimenti 4/4 Per l uso dei pellet di vite nelle caldaie 1. Impossibile senza la valutazione di fattibilità 2. Solo nelle caldaie giuste (modificate) Concetto giusto di management per le ceneri Concetto giusto per il controllo della combustione (parametri variabili) I pellet di vite sono sicuramente un biocombustibile interessante a livello regionale. Le appropriate tecnologie di combustione esistono. 28

29 Prossimi passi suggeriti Analizzare le ceneri (possibile riciclaggio di nutrienti nei vigneti) Monitorare la qualità della materia prima (la vite!) Assicurare una qualità costante dei pellet di vite Monitorare l operazione di una (meglio due o tre) caldaia/e giusta/e per un minimo di tre anni Emissioni Efficienza totale Corrosione? Per operare con successo è necessaria la cooperazione fra tutti attori (agricoltura, fabbricanti, ricerca) Vitis Energetica è un esempio ottimo di come creare nuovi prodotti e preparare nuovi mercati! 29

30 MILLE GRAZIE! Domande? Per altre informazioni: DI Dr. Walter Haslinger Area Manager Austrian Bioenergy Centre GmbH Tel: Fax: