Gassificazione del Carbone per la Produzione di Energia Elettrica

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1 Gassificazione del Carbone per la Produzione di Energia Elettrica Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Energetica Candidato Alessandro Frau Matricola N : Relatore Massimo Fabio Gatta A/A 2010/2011 i

2 Indice 1. Estratto pag.1 2. Introduzione pag.2 3. Carbone pag Panoramica Sulla Fonte Energetica Carbone pag Risorse & Riserve pag Produzione pag OCSE - Nord America pag OCSE Pacifico pag OCSE Europa pag Non OCSE pag Consumi pag Consumi OECD pag Consumi Non OECD pag Import/Export pag Import pag Export pag Scambi Via Terra pag Prezzi pag Gassificazione pag Le Reazioni pag Parametri Operativi pag Reazione di Boudouard pag Reazione Water Gas pag Caratteristiche Della Carica pag Efficienza pag Classificazione Del Syngas pag Syngas a Basso Potere Calorifico pag Syngas a Medio Potere Calorifico pag Syngas ad Alto Potere Calorifico pag Processi Di Gassificazione pag.44 ii

3 5.1. Contesto Storico Della Gassificazione Del Carbone e la Sua Commercializzazione pag Processo Lurgi pag Gassificatore Lurgi Secco pag Gassificatore Lurgi a Cenere Fusa pag Caratteristiche Principali Del Processo Lurgi pag Processo Koppers - Totzek pag Funzionamento Koppers Totzek pag Caratteristiche Principiali Del Processo Koppers Totzek pag Processo Shell pag Funzionamento Shell pag Caratteristiche Principali Del Processo Shell pag Processo Texaco pag Processo Winkler pag Funzionamento Winkler pag Caratteristiche Principali Del Processo Winkler pag Processo Wellman Galusha pag Funzionamento Wellman Galusha pag Processo U Gas pag Funzionamento U Gas pag Processo a Mezzo Fuso pag Processo Kellogg Pullman a Sale Fuso pag Processo Atgas a Ferro Fuso pag Processi di Gassificazione Catalitici (per Gas Naturale) pag Steam Reforming pag Il Processo Steam Reforming pag Ossidazione Parziale pag Reforimig a Doppio Stadio pag Nuove Tecnologie pag Gassificazione Catalitica Del Carbone pag Gassificazione al Plasma pag Applicazioni pag Sintesi Fischer Tropsch pag Reazioni & Catalizzatori pag.81 iii

4 Reattori & Processi pag Impianti IGCC pag l Isola di Gassificazione pag Trattamento Del Carbone pag Unità di Separazione Dell Aria pag Raffreddamento Del Syngas e Recupero Termico pag Syngas Coolers Radiativo e Convettivo pag Quench Dei Gas ad Alta Temperatura pag Raffreddamento Dei Gas ad Alta Temperatura Mediante Ricircolo pag Quench Completo pag Depurazione Del Syngas pag Rimozione Delle Particelle Solide pag Camere di Sedimentazione Per Gravità pag Separatore a Ciclone pag Separatori ad Umido pag Scrubber Con Camera a Spruzzo pag Scrubber a Ciclone pag Scrubber Venturi pag Filtri a Manica pag Precipitatori Elettrostatici pag Confronto Tra le Apparecchiature Per il Controllo Del Particolato pag Rimozione Dei Composti Dello Zolfo pag Separazione Dei Composti Dello Zolfo pag Recupero Dello Zolfo Elementare pag Trattamento Dei Gas di Coda pag l Isola di Potenza pag Impianto Sovrapposto (TG) pag Riduzione Degli Ossidi di Azoto pag Aggiunta di Gas Inerte pag Combustione a Stadi pag Impianto Sottoposto (IV) pag.131 iv

5 Generatore di Vapore a Recupero (GVR) pag Costi pag Letti Fluidi Pressurizzati e Circolanti pag Letti Bollenti (BFB: Fluidized Bed Boiler) pag Descrizione BFB pag Preparazione Della Carica ed Alimentazione pag Gestione Ciclo Acqua-Vapore pag Gestione Dell Aria e Del Gas pag Estrazione Delle Ceneri pag Vantaggi & Svantaggi pag Ricircolo pag Letti Circolanti (CFB: Circulating Fluidized Bed) pag Descrizione CFB pag Gestione Dell'Aria pag Tipi di Caldaie pag Svantaggi pag Sistemi di Inserimento Della Carica pag Sistemi di Desolforazione pag Turbine a Gas Con i PFBC pag I PFBC di Seconda Generazione pag Conclusioni pag Bibliografia pag.162 v