Analisi dell efficienza di un nuovo sistema di trattamento del biogas

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Valentina Turco
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1 Rimini, 7 Novembre 2006 Analisi dell efficienza di un nuovo sistema di trattamento del biogas Relatore: M. Gugliotta Autori: V. Gerardi - M. Gugliotta M. X Cabibbo - G. Spina - F.Vanni

2 Chi è e di cosa si occupa il Gruppo ICQ Il Gruppo ICQ, che vede come elemento centrale e propulsivo la ICQ Holding SpA, è costituito da circa 45 società operanti in tutti i settori dell ambito competitivo energetico ed ambientale, in particolare nel ramo delle fonti rinnovabili e del risparmio energetico ed è in grado di fornire un approccio integrato alla filiera con valutazioni tecnico-economiche ed ambientali, con la progettazione, la realizzazione e la gestione degli impianti.

particolare nel ramo delle fonti rinnovabili e del risparmio energetico ed è in grado di fornire un approccio integrato

3 Organizzazione della struttura LE AREE DI BUSINESS Consulenza Progettazione Direzione lavori Realizzazione impianti Import e trading di energia elettrica Certificati Verdi Certificati Bianchi Emission Trading Operation & Maintenance Illuminazione interna ed esterna Sistema di recupero energetico di cascami termici a bassa entalpia Cogenerazione Verifiche e Indagini Prefattibilità e Fattibilità tecnico-economica Studi di Impatto Ambientale Progettazione Consulenza autorizzativa Direzione lavori Sistema di Qualità Conduzione Manutenzione di Impianti di produzione di energia elettrica Servizi energetici Produzione di energia elettrica da biogas Produzione di energia elettrica da fonte eolica Produzione di energia elettrica da idro Interventi di uso razionale dell energia Investimento su efficienza energetica e fonti assimilabile alle rinnovabili Produzione di energia elettrica da biomasse Contrattazione programmata

Fattibilità tecnico-economica Studi di Impatto Ambientale Progettazione Consulenza autorizzativa Direzione lavori Sistema di Qualità Conduzione Manutenzione di Impianti di produzione di energia

4 Impianto di Terranuova Bracciolini Tipologia di Impianto : Impianto per la produzione di energia elettrica alimentato a biogas da rifiuti solidi urbani sito presso la discarica Ubicazione: L impianto è ubicato in località Casa Rota a circa 5 km da Terranuova Bracciolini (AR) Alimentazione : L alimentazione dei motori è data dal biogas prelevato da circa 65 pozzi.

Ubicazione: L impianto è ubicato in località Casa Rota a circa 5 km da Terranuova

5 Impianto di Terranuova Bracciolini Caratteristiche dell impianto L impianto ha una potenza complessiva installata pari a kwe: 2 moduli J 312 con Potenza Elettrica nominale pari a 630 kw 2 moduli J 316 con Potenza Elettrica nominale pari a 860 kw È in fase di realizzazione l ampliamento che prevede l installazione di: 1 modulo J 316 con Potenza Elettrica nominale pari a 860 kw 1 modulo J 320 con Potenza Elettrica nominale pari a kw 1 modulo ORC con Potenza Elettrica nominale pari a 350 kw

kw È in fase di realizzazione l ampliamento che prevede l installazione di: 1 modulo J 316 con Potenza Elettrica nominale

6 Impianto di Terranuova Bracciolini Produzione elettrica Anno 2005 Gennaio kwh Febbraio kwh Marzo kwh Aprile kwh Maggio kwh Giugno kwh Luglio kwh Agosto kwh Settembre kwh Ottobre kwh Novembre kwh Dicembre kwh TOTALE kwh Anno 2006 Gennaio kwh Febbraio kwh

166 kwh Luglio 846.130 kwh Agosto 1.088.872 kwh Settembre 1.408.030 kwh Ottobre 1.510.

7 Impianto di Terranuova Bracciolini Schema funzionale

8 1. Analisi delle condizioni iniziali dell impianto di estrazione/purificazione Sezioni: A. Sistema di convogliamento del biogas 4 linee, ciascuna con Filtro Misuratore di flusso Controllo della pressione Controllo dell ossigeno B. Sistema di separazione/condensazione Scambiatore a piastre Chiller ad acqua glicolata Separatore liquido/gas Filtri

Sistema di convogliamento del biogas 4 linee, ciascuna con Filtro Misuratore di flusso

9 1. Analisi delle condizioni iniziali dell impianto di estrazione/purificazione Sezioni: C. Sistema di aspirazione 2 aspiratori (soffianti con p = 300 mbar, flusso = 1600 Nm 3 /h) Sistema di regolazione di pressione (by-pass valvole di regolazione) Controllo dell ossigeno D. Sistema di mantenimento flusso/ smaltimento eccesso biogas Valvole Bruciatore D. Generazione elettrica Filtri a carboni attivi Motori a combustione interna

regolazione di pressione (by-pass valvole di regolazione) Controllo dell ossigeno D.

10 1. Analisi delle condizioni iniziali dell impianto di estrazione/purificazione Valutazione della situazione pre - intervento Raffreddamento immediatamente dopo la raccolta biogas per evitare inquinanti sulle soffianti e deposito su valvole, sensori Uscita del gas a Temperatura prossima allo zero (0-5 C) Parziale condensazione degli idrocarburi ad alto peso molecolare Uscita in leggera depressione (- 100 mbar)

inquinanti sulle soffianti e deposito su valvole, sensori Uscita del gas a Temperatura prossima allo

11 1. Analisi delle condizioni iniziali dell impianto di estrazione/purificazione Problema Presenza elevata di : Silossani Composti Organici Clorurati Acido solfidrico Conseguenza Frequenti interventi di manutenzione sui motori Frequenti cambi olio lubrificante e dei carboni attivi Elevate Emissioni composti acidi nei gas di scarico

solfidrico Conseguenza Frequenti interventi di manutenzione sui motori Frequenti

12 2. Caratterizzazione chimica del biogas Prelievo ed analisi campioni Composti altamente volatili : idrogeno solforato Composti mediamente volatili : diclorometano Composti basso volatili : dimetilsolfuro, toluene, xilene, otto e deca-metilciclopentasilossano Calcolo Tensione di vapore e concentrazione di saturazione all equilibrio per le varie temperature

volatili : dimetilsolfuro, toluene, xilene, otto e deca-metilciclopentasilossano Calcolo

13 3. Scelta del sistema di purificazione Tendenza dei composti a rimanere allo stato gassoso nonostante un raffreddamento di C Sistema di depurazione con azione Termica, Meccanica e Chimica BU 1500 Lavaggio a getto liquido

raffreddamento di 20 30 C Sistema di depurazione con

14 3. Scelta del sistema di purificazione BU 1500 Liquido iniettato: Serbatoio di raccolta: Sensori: acqua a fondo piano, provvisto di setti per la separazione della fase organica abbattuta livello, pressione, temperatura e ph

fondo piano, provvisto di setti per la separazione

15 4. Collocazione del sistema di purificazione all interno della linea di prelievo BU 1500 posto a monte delle soffianti per: Evitare depositi di polvere ed inquinanti organici delle soffianti Evitare la condensazione di eventuale organico lungo la conduttura interrata del biogas dalle soffianti ai motori Consentire una migliore regolazione di pressione e flusso di gas da inviare ai motori (tramite un by-pass collegato alle soffianti)

di eventuale organico lungo la conduttura interrata del biogas dalle soffianti ai motori Consentire una

16 5. Sperimentazione in campo Definizione dei punti e delle modalità di prelievo Prelievo 1 a monte del BU 1500 Prelievo 2 condizioni di funzionamento più spinte (di riferimento) (T soluzione di ricircolo: - 8 C, portata acqua: m 3 /h) Prelievo 3 temperatura maggiore Prelievo 4 portata ridotta (T soluzione di ricircolo: +4 C, portata acqua: m 3 /h) (T soluzione di ricircolo: - 8 C, portata acqua: 10 m 3 /h) Misure effettuate Conducibilità ph potenziale Redox

28-30 m 3 /h) Prelievo 3 temperatura maggiore Prelievo 4 portata ridotta (T soluzione di ricircolo: +4 C, portata

17 6. Analisi dei dati e identificazione dei parametri di processo ottimali Sostanze inorganiche Prelievo 1 Prelievo 2 Prelievo 3 Prelievo 4 Cl - 1,60 1,76 1,25 1,69 mg/l H 2 S Sostanze organiche CH 2 Cl 2 Sostanze organiche volatili Dimetilsofuro a) DecametilciclotetraSilossano 67,84 Prelievo 1 102,3 375,7 10,71 31,195 0,084 Prelievo 2 0,0251 < 0,02 3 0,093 Prelievo 3 0,0246 < 0,02 1 0,118 Prelievo 4 0,0271 0,031 5 mg/m 3 mg/m 3 mg/m 3 mg/m 3 mg/m 3 b) MetilciclopentaSIlossano 20,008 0,21 0,15 0,11 mg/m 3 c) DodecametilcicloesaSilossano 3,261 mg/m 3 Vasca Grande Vasca Grande Vasca Piccola Fondo Sfioro Fondo Conducibilità 1,323 1,216 1,608 ms ph 6,16 6,48 6,53 U Redox 46,5 19,6 22,5 mv

0,02 3 0,093 Prelievo 3 0,0246 < 0,02 1 0,118 Prelievo 4 0,0271 0,031 5 mg/m 3 mg/m 3 mg/m 3 mg/m 3 mg/m 3 b) MetilciclopentaSIlossano 20,008 0,21 0,15 0,11 mg/m 3 c)

18 Osservazioni La portata dell acqua influisce sull efficienza di abbattimento Risultati ottenuti Efficienza di abbattimento superiore al 99% [(materiale entrante-materiale uscente)/materiale entrante] Motivazione Azione meccanica del getto d acqua proveniente dagli ugelli captazione delle micro particelle solide a cui è adsorbita la sostanza organica captazione delle molecole stesse Organici e tensioattivi presenti nel biogas, miscelandosi all acqua, aumentano la capacità di solubilizzazione della frazione organica Vantaggi Ambientali Operativi

captazione delle micro particelle solide a cui è adsorbita la sostanza organica captazione delle molecole stesse Organici e tensioattivi

19 ICQ Holding S.p.a. Via Ombrone 2/g Roma GRUPPO ICQ proteggiamo l ambiente con energia...

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