Combustione, Torrefazione, Gassificazione. Dipartimento Ingegneria Civile-Ambientale-Meccanica Università degli Studi di Trento

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Marisa Longo
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1 Progetto Biomassfor: Relazione finale PROCESSI TERMICI SU VARIE TIPOLOGIE DI BIOMASSE LEGNOSE: Combustione, Torrefazione, Gassificazione Gruppo di Ricerca Maurizio Grigiante Dipartimento Ingegneria Civile-Ambientale-Meccanica Università degli Studi di Trento 28 Novembre 2012

2 Dalla biomassa al syngas. ai biofuels la filiera dei processi termici

5 Il PROCESSO TERMICO DI TORREFAZIONE SI TRATTA DI UN TRATTAMENTO TERMICO DELLA BIOMASSA IN ATMOSFERA INERTE: - temperatura tra C.

6 Risultati Processo di Torrefazione: cippato di bosco Biomassa iniziale Torref. 265 Torref. 295 Torref. 310

Biodegradabile Eterogeneo Caratteristiche materiale torrefatto:

7 Caratteristiche Biomassa Torrefatta TORREFAZIONE Caratteristiche materialeiniziale: Tenace e Fibrosa LHV = 9-12 MJ/kg Idrofilico Biodegradabile Eterogeneo Caratteristiche materiale torrefatto: Friabile e meno fibroso LHV = MJ/kg Idrofobico Riduzione degradbilità Omogeneo

8 Proprietà Biomassa Torrefatta Cippato di bosco

9 Proprietà Biomassa Torrefatta Cippato di bosco

10 Proprietà della biomassa torrefatta : idrofobicità e tenacità (Coronella et al., AIChE 2009)

11 RAPPRESENTAZIONE RAPPORTI O/C vs. H/C 2,0 A1 1,5 A5 carbone H/C atomic ratio 1,0 0,5 A7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 peat coal-lignite coal-anthracite coal-bituminous 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 O/C atomic ratio Diagramma di Van Krevelen per i campioni analizzati ed alcune tipologie di carboni

13 Il PROCESSO TERMICO DI GASSIFICAZIONE Con il termine gassificazione si intende indicare il processo che tramite parziale ossidazione ad elevate temperature permette la conversione di combustibili contenenti carbonio, come biomasse, carbone in un prodotto gassoso (syngas) che rappresenta a tutti gli effetti un vettore energetico (energy carrier). Combustibile: biomasse Gassificazione processo termo-chimico in condizioni substechiometriche Agente gassificante: aria ossigeno vapore Syngas: CO,CO 2,H 2,CH 4 (HHV: 3-12 MJ/kg) Condensati: tar (limitate quantità - problematico) Solidi: ~ 85 % C in peso (char)

IMPIANTO PILOTA PRESSO UNITN agente gassificante: aria Reattore in cui avviene il processo di gassificazione Compressore e campionatore volumetrico per il

14 IMPIANTO PILOTA PRESSO UNITN agente gassificante: aria Reattore in cui avviene il processo di gassificazione Compressore e campionatore volumetrico per il controllo dei flussi d'aria Sonde di Temperatura termocoppie tipo K Flussimetri per la misura dei flussi d'aria Monitoraggio perdita di peso. (Biomassa convertita in gas)

15 SINTESI ALCUNI RISULTATI DI GASSIFICAZIONE: Tipologia di biomassa: pellets

16 Monitoraggio dei gas in funzione del tempo: gassificazione ad aria

17 Processo di gassificazione a vapore Tipologia biomassa : pellets Syngas composition conc (% vol) test number CH4 CO CO2 H2 Valore medio del HHV e LHV in MJ/Nm3 sui vari tests: H.H.V.= 9,4 L.H.V=8,2

18 Syngas ottenuto con vari agenti gassificanti Per l aria ed il vapore i valori corrispondono a a valori medi sulle prove effettuate: i dati relativi all ossigeno sono relativi ad una sintesi da dati di letteratura.

19 SINTESI DI ALCUNI RISULTATI DI GASSIFICAZIONE: Diverse tipologie biomassa, gassificazione ad aria e vapore

20 Attività in collaborazione con l Università di Graz: Misura di Tars da processo di gassificazione utilizzando biomassa torrefatta

21 Fattori di emissione da combustione di biomassa torrefatta

22 Il PROCESSO TERMICO DI GASSIFICAZIONE Criticità Criticità e problematiche non risolte: - presenza di composti condensabili (tar) che possono creare problemi se il syngas è utilizzato in turbine a gas o nel processo di veicolamento dello stesso;. - il syngas può contenere sostanze inquinanti (alcali, composti clorurati fluorurati) e corrosive (ossidi di zolfo) pertanto prima del suo utilizzo deve essere depurato; - tutto ciò dipende dal tipo di reattore, dall'agente gassificante, tipologia e pre-trattamento biomassa ed altri fattori il cui effetto non è stato ancora ben investigato;

23 Il PROCESSO TERMICO DI TORREFAZIONE Criticità In relazione alla possibilità di ottenere biomassa torrefatta: - il processo non presenta elevate criticità ingegneristiche. Tuttavia: CREARE E GESTIRE UNA FILIERA INNOVATIVA DEL TRATTAMENTO DELLE BIOMASSA; NECESSITA DI VALUTARE IN MODO PRECISO I BILANCI ENERGETICI DI PROCESSI SU SCALA INDUSTRIALE: IL PROCESSO RICHIEDE COMUNQUE ENERGIA!

24 Conclusione: I processi investigati rientrano in un contesto più ampio di conversione delle biomasse che si può sintetizzare con il termine:

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