Progetto Europeo MixBioPells Dario Molinari CTI Cremona, 19/03/2011 Supported by:
Partecipante Sigla Paese Ambito German Biomass Research Centre Bioenergy 2020+ GMBH Technical Research Centre of Finland Technical Research Institute of Sweden Danish Technological Institute DBFZ Germania Ricerca & Sviluppo Biomasse BE2020+ Austria Ricerca & Sviluppo Biomasse VTT Finlandia Ricerca & Sviluppo SP Svezia Ricerca & Sviluppo DTI Danimarca Ricerca & Sviluppo PROTECMA PROTECMA Spagna Comitato Termotecnico Italiano Ricerca & Sviluppo, Ingegnerizzazione CTI Italia Ambito Normativo Supported by:
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Casi di studio - Filiera del pellet da potature di vite - Filiera del pellet da miscanthus e legno - Filiera del pellet da pollina Supported by:
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Risultati del progetto sulla combustione del pellet di pollina svolto per ARAL nell ambito del progetto pilota SATA Andrea Pizzi UNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE Dipartimento SAIFET
POLLINA Miscela di escrementi (deieizioni), lettiera (es. trucioli di legno o paglia), resti di cibo, uova rotte e piume proveniente dalla filiera di allevamento avicolo. Mangimi INPUT Integratori Promotori della crescita Farmaci Lettiera OUTPUT Pollina di Ovaiole (Deiezioni) Lettiera di Broiler (Deiezioni + Lettiera) Tipologia di Allevamento: Ovaiole (gabbia) Broiler (terra)
CARATTERIZZAZIONE COMBUSTIBILE COMBUSTIBILE Ambientali Tecnici Parametri fisico-chimici combustibile Umidità (U) Ceneri (Cen) Potere calorifico superiore (PCS) Potere calorifico inferiore (PCI) Potere calorifico netto (PCN) Carbonio (C) Idrogeno (H) Ossigeno (O) Azoto (N) Zolfo (S) Cloro (Cl) Sodio (Na) Potassio (K) Metalli (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb) Metalli N S Cl PCS PCI PCN Energetici Cen U C,H,O Na K
PELLETTIZZAZIONE POLLINA io tor (208La UNIVPM Fon te: UNIVPM POLLINA PELLET DI POLLINA 30-50% Lettiera di Broiler 30-80% Pollina di Ovaiola PCN broiler: 10-11 MJ/kg PCN ovaiole: 6-6,5 MJ/kg Elevato No Umidità Contenuto energetico Odore Stabilità prodotto <10% Pellet pollina PCN broiler: 13,5-14 MJ/kg PCN ovaiole: 12,5-13 MJ/kg Basso Sì Bassa Omogeneità della granulometria Migliore regolazione combustione Elevata biomasee ); bora GASPO. CTIE
VANTAGGI DELLA PELLETTIZZAZIONE Aspetti di miglioramento della pellettizzazione: 1. Energetico 2. Conservabilità 3. Logistico a. Stoccaggio b. Trasporto 4. Regolazione più fine del dosaggio negli impianti
PIANO DI LAVORO 1. Caratterizzazione del pellet di pollina 2.Test di combustione su caldaia sperimentale: a.ottimizzazione combustione b.sistemi rimozione polveri c.sistema abbattimento NO x 3. Caratterizzazione delle emissioni e ceneri
CARATTERIZZAZIONE DEL PELLET Preparazione del campione CEN 14780 Mulino macinatore Contenuto di umidità CEN 14774 Stufa per T = 105 C Contenuto in ceneri CEN 14775 Muffola per T = 550 C Potere calorifico superiore (PCS) CEN 14918 Calorimetro Potere calorifico inferiore (PCI) CEN 14918 Calorimetro - Analizzatore elementare Potere calorifico netto (PCN) CEN 14918 Calorimetro - Analizzatore elementare C,H,N CEN 15104 Analizzatore elementare Ossigeno CEN 15104 Analizzatore elementare Cloro CEN 15289 Bomba di Mahler - Spettrofotometro ICP Zolfo CEN 15289 Bomba di Mahler - Spettrofotometro ICP Cr, Cu, Mn, Ni, Ar, Cd, Hg CEN 15297 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microonde Sodio CEN 15290 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microonde Potassio CEN 15290 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microonde
CALDAIA SPERIMENTALE Impianto termico sperimentale Termocabi
CALDAIA SPERIMENTALE Configurazione 1 Configurazione 2 Configurazione 3
CARATTERIZZAZIONE EMISSIONI E CENERI Particolato UNI EN 13284-1:2003 Prelievo fumi in camino metodo gravimetrico Umidità dei fumi UNI 10169:2001 Prelievo fumi metodo gravimetrico Analisi gas (CO, CO 2, O 2, NO x ) Dlgs 152/2006 Prelievo in continuo - analizzatore di gas Ammoniaca EPA CTM-027 Prelievo fumi da camino assorbimento su soluzione acida IPA Metodo interno Prelievo fumi in camino estrazione con solvente Analisi inorganica ceneri CEN 15297 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microonde
RISULTATI ANALISI PELLET Idrogeno 4,4% Azoto 5,6% Ossigeno 27,4% Ovaiole Azoto 4,2% Idrogeno 5,7% Ossigeno 29,4% Broiler Azoto 0,1% Ossigeno 41,8% Legno Ceneri 27,9% Carbonio 34,7% Ceneri 19,3% Carbonio 41,5% Idrogeno 6,7% Ceneri 0,5% Carbonio 50,9% PARAMETRO Pollina Pollina Pellet ovaiole broiler legno Potere calorifico superiore kj/kg 14756 17107 19380 Potere calorifico inferiore kj/kg 13824 15910 17964 Potere calorifico netto kj/kg 12512 13878 16725 Zolfo % 0,16 0,27 0,01 Cloro % 0,19 0,36 <0,03 Arsenico mg/kg 1,97 0,72 <0,4 Cadmio mg/kg 0,87 0,7 0,33 Cromo mg/kg 7,55 6,45 0,17 Rame mg/kg 84,48 107,98 0,91 Mercurio mg/kg <0,2 <0,2 <0,2 Manganese mg/kg 615,76 635,72 86,8 Nichel mg/kg 8,53 9,92 0,84 Piombo mg/kg 6,01 3,8 2,49 Sodio mg/kg 3497,1 2588,9 4,41 Potassio mg/kg 35623 52289 438
RISULTATI ANALISI GAS 1400 1200 mg/nm3 (11%O2) 1000 800 600 400 200 0 Ovaiola Legno Ovaiola Legno CO NO2x Parametro Pollina ovaiole Pellet di legno Ossigeno (O 2 ) % 6-8 12-13 Anidride carbonica (CO 2 ) % 13,5-16,5 8,5-10 Monossido di carbonio (CO) * mg/nm 3 130 260 90-210 Ossidi di azoto (NO 2x ) * mg/nm 3 700-1330 310-410 * Riferiti all 11% O 2
RISULTATI ANALISI IPA UNIVPM io Fon La tor te: IPA Pellet Pollina µg/mj Naftalene 8,70 Acenaftilene 1,69 Acenaftene 0,10 Fluorene 0,00 Fenantrene 1,35 Antracene 0,09 Fluorantene 0,14 Pirene 0,11 Benzo(a)antracene 0,02 Crisene 0,03 Benzo(b)fluorantene 0,04 Benzo(k)fluorantene 0,01 Benzo(a)pirene 0,01 Indeno(123-cd)pirene 0,02 Dibenzo(a,h)antracene 0,01 Benzo(ghi)perilene 0,02 Emissione totale 12,33 Pellet legno (stufa pellet tradizionale) µg/mj 67,32 9,96 0,00 0,00 1,07 0,00 4,33 3,61 0,46 1,45 0,98 0,00 0,49 0,29 0,00 0,48 90,45 biomasee bora
mg/nm3 (11%O2) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 RISULTATI POLVERI Polveri ~35 mg/nm 3 Nessuno Massa Filtrante Filtro Manica Combustibile pellet Elemento filtrante Emissione mg/nm 3 Legno Nessuno 50 Pollina Nessuno 1870-1950 Pollina Massa Filtrante 1180-1340 Pollina Filtro Manica 15-35
RISULTATI ANALISI AMMONIACA * 11% O 2 TEST Portata Urea NOx * NH * 3 livello g/min mg/nm 3 mg/nm 3 1 0 0 761 9,7 2 1 4,7 539 46,8 3 2 26,7 431 52,5 1400 1200 mg/nm3 (11%O2) 1000 800 600 400 200 0 Ovaiola Legno Ovaiola Legno CO NO2x
RISULTATI ANALISI CENERI Elemento Pollina ovaiole Caldaia Filtro Manica mg/kg As 1,26 n.r. n.r. Cd n.r. 1,497 2,46 Cr 5,2 10,55 161,4 Cu 59,8 373,4 200,8 Mn 505,8 3183 60,81 Ni 7,86 44,96 54,31 Pb 6,11 15,96 57,98 Ca 63610 80650 1882 Mg 4939 17060 687 Mo 7,58 91,42 46,46 Zn 529,7 2011 20290 K 31510 99570 707600 Al 3206 1894 2768 B 437,9 1219 575,8 Ba 248,8 1388 64,44 Na 36310 124200 189400 P 17070 71670 415,9 31510 Ceneri di fondo caldaia Ceneri filtro a manica
CONCLUSIONI È possibile condurre la combustione della pollina su piccoli impianti termici SI RINGRAZIA PER L ATTENZIONE adottando i dovuti accorgimenti: Specifica regolazione delle condizioni di combustione Sistemi di filtrazione del particolato Introduzione sistemi abbattimento NOx (tipo urea) e-mail: a.pizzi@univpm.it Rimane aperta la problematica della gestione delle ceneri