Unità di Gassificazione S30 /S45

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1. Descrizione della macchina

1.1 Limiti di utilizzo

L’apparecchiatura ed il cogeneratore ad essa affiancato servono esclusivamente per:

- Produrre syngas da cippato naturale - Combustione del gas di processo in un sistema di cogenerazione 30/45 kW - Immissione della corrente prodotta nella rete pubblica - Utilizzo del calore di recupero per riscaldamento ed essiccazione.

1.2 Materiale di gassificazione introdotto

L’impianto è abilitato soltanto all’impiego dei seguenti materiali di gassificazione:

- Cippato di taglia G30-G40 - Allo stato naturale - Con contenuto massimo di umidità del 10% (contenuto di acqua del 7%) - Con percentuale di componente fine 20% max. (granulometria inferiore a 3-4 mm)

Il materiale deve essere omogeneo. Una presenza eccessiva di elementi a stelo lungo , disturba il comportamento di gassificazione e può produrre guasti nel reattore.

Occorre porre attenzione che il materiale di gassificazione non contenga corpi estranei quali viti, chiodi, pietre ecc. che possono essere all’origine di guasti all’impianto o della distruzione di parti di esso.

Quanto maggiore è la componente fine tanto più grande il numero di guasti prodotti. Ad incremento della parte fine corrisponde inoltre un maggiore quantitativo di ceneri da estrarre.

Limiti dimensionali della macchina

L’apparecchiatura di gassificazione S30 e del gruppo di cogenerazione 30 kW devono essere installati su un basamento di cemento piano :

Unità di gassificazione S30 :

Lunghezza : 6000 mm

Larghezza : 2000 mm

Altezza : 3000 mm

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1.3 Vita operativa dell’apparecchiatura

L’apparecchiatura S30 è costruita per una vita operativa di 50/100.000 ore. La durata reale, tuttavia , dipende essenzialmente dalle condizioni di lavoro e dall’osservanza o meno delle istruzioni sulla manutenzione e sulle riparazioni.

Reazioni termodinamiche :

Zona di ossidazione :

C+O2 ---- CO2

C+1/2 O2 --- CO

H2+1/2 O2---H2O

Zona di riduzione :

C+CO2 ---- 2CO (reazione di Boudouard/equilibrio)

C+H2O ----- CO + H2 (reazione Idrogeno)

C+2H2 ----- CH4 (reazione metano)

Il syngas abbandona il reattore nella parte inferiore alla temperatura di 800°C, da dove viene estratto assieme a ceneri e ai residui di carbone incombusti. Il Syngas è avviato, con le ceneri e le particelle di carbone, ad uno scambiatore di calore. Qui viene raffreddato a ca. 130 °C. Successivamente esso attraversa un filtro in fibra di NOMEX dove viene ripulito da ceneri e residui incombusti. I residui di carbone di risulta, assieme alle ceneri, vengono estratti da una coclea- sistema di chiusa e convogliati in modo standard in un silo tramite coclea rigida.

Il sistema di chiusa è composto da uno sportello e da una serranda, equipaggiati con fine corsa e controllati tramite CPU in modo da escludere un’apertura e uno scorrimento allo stesso tempo.

Il syngas presenta la seguente composizione alla portata di 60 Nmc/h :

Cippato con umidità 8%

CO 17-20 Vol% 19 VOL %

H2 13-16 Vol% 14 Vol%

CH4 1-4 Vol% 2,5 Vol%

CO2 8-12 Vol% 10.5 Vol%

Residuo 53 Vol%

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Abbandonato il filtro, il syngas viene raffreddato in un successivo scambiatore di calore in modo da poter attraversare il filtro di emergenza/sicurezza ad una temperature di ca. 90°C. Esso è posto a protezione del motore qualora il syngas contenesse polveri (derivante dal possibile danneggiamento del filtro ) o presentasse un tasso di catrame molto ( a casusa di guasti ).

Uscito dal filtro di sicurezza, il gas viene miscelato con aria, il composto di gas inviato al cogeneratore modulare ad una temperatura di ca. 40°C

Il potere calorifico inferiore Ht vale ca. 4,5 MJ/mc (circa 1,4 kW/mc).

I gas di scarico del motore del cogeneratore sono convogliati nel tubo di scarico e inviati ad un catalizzatore e ad uno scambiatore di calore, per poi disperdersi in atmosfera.

Il cogeneratore produce, a seconda del modello, una potenza elettrica di 30-45 kW, che viene immessa nella rete elettrica pubblica.

Tutti i passi del processo suddetto sequenziano in parti di impianto tra loro strettamente correlate. L’impianto di processo viene mantenuto ad una pressione max di 100 mbar da una soffiante.

L’aria di processo giunge al reattore in circuito chiuso. Dal circuito chiuso il syngas può essere condotto solo al cogeneratore e qui, combusto.

La capacità produttiva del gassificatore correlata alla quantità di gas aspirato. In caso di guasto al cogeneratore, viene levata tensione all’intero impianto e tutti gli sportelli si chiudono. Nessuna combustione in torcia è necessaria, per il gas in eccesso.

Il gas in torcia si può anche bruciare, ma ciò serve unicamente a stimare visivamente la qualità dello stesso.

Il calore di risulta dei diversi passi di processo viene assorbito da due circuiti di riscaldamento pieni d’acqua. Nel circuito del syngas l’acqua attraversa dapprima lo scambiatore gas-acqua e successivamente il filtro per portarlo in temperatura. Attraverso uno scambiatore a piastre il sistema puo’ essere collegato al circuito dell’acqua dell’utente, mettendo a disposizione ca. 10 kWt (impianto da 30 kW).

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1.4 Descrizione degli impianti – Componenti

L’impianto di gassificazione consiste in una struttura portante sulla quale sono montati tutti i componenti necessari al processo di gassificazione del legno.

Coclea interna per dosaggio cippato

Ingresso cippato

Reattore

Scambiatore di calore

Primo Filtro

Coclea scarico carbonella

Secondo Filtro

Uscita Syngas

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1.4.1 Riempimento Chiusa

Per immettere nell’impianto il materiale da gassificare, composto da due sistemi di chiusura, da un sensore di livello e da un estrattore per il prelievo del materiale.

1.4.2 Coclea reattore

Completa di azionamento, la coclea serve per convogliare il materiale da gassificare al reattore. Qualora il cippato contenga parti sottili, queste si raccolgono nella zona inferiore della coclea e cadono in massima parte direttamente nel reattore a valle della coclea stessa.

Il cippato più grossolano cade più lontano dalla parte opposta della coclea.

Per ottenere un processo più continuo possibile, l’immissione deve essere quanto più possibile mirata al centro e avere a disposizione una miscela omogenea.

Valvola Carico nr 1

Valvola Carico nr 2

Valvola Carico nr 3

Serbatoio interno gassificatore

Sensore di livello polmone

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In presenza di cippato più grossolano e di una elevata concentrazione di parti sottili, può accadere che la griglia delle ceneri si posizioni là dove incontra una resistenza più ridotta.

Qualora in funzione del materiale da gassificare , si manifestasse un significativo scostamento dal punto centrale di caduta all’interno del reattore, occorre ripristinare il modo conforme di immissione centrale del cippato. Potrebbe anche rendersi necessaria l’installazione di una lamiera direzionale.

1.4.3 Reattore

E’ comandato da sensore di livello tipo tastatore per il controllo del flusso del materiale tramite coclea di caricamento e per l’estrazione di ceneri/carbone, di griglia girevole e relativo azionamento.

Accenditori

Ugelli aria

Sonde di temperatura

Motore per griglie interne

Uscita Syngas

Coperchio ispezione

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1.4.4 Soffiante / Valvola ad aria

Per convogliare l’aria all’interno del reattore ci si serve di una soffiante.

1.4.5 Scambiatore di Calore

Il syngas in uscita viene raffreddato tramite l’ausilio di uno scambiatore di calore, per far arrivare il syngas ad una temperatura idonea al filtro a panno e da questo al filtroi di sicurezza.

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1.4.6 Primo filtro estrazione ceneri F1

Alla fine dello scambiatore di calore è installato il primo sistema filtrante. Il sistema utilizza una cartuccia a panno azionata da uno stantuffo verticale.

Le ceneri derivanti dalla pulizia del syngas, vengono depositate in fondo alla vasca ed estratte da una coclea incamiciata. Per poi essere espulse attraversando un sistema a doppia valvola.

1.4.7 Filtro di Sicurezza / Emergenza

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1.4.8 Sensoristica

I sensori presenti sull’impianto di produzione Syngas sono :

1.4.9 Componenti di sicurezza

• Temporizzare monitoraggio avviamento • Monitoraggio temperatura reattore • Monitoraggio pressione alimentazione aria compressa azionamenti pneumatici • Monitoraggio temperatura di sicurezza (STB) • Rilevatore CO2 • Interruttore di temperatura ritorno di fiamma coclea reattore • Interruttore arresto di emergenza • Ventilazione forzata • Tubazione di scarico pressione.

SENSORI TAE-BIOENERGY - GASSIFICATORE + FILTRI + SCAMBIATORE

GRUPPO Descrizione Nr.Pz

GASSIFICATORE

Sonda TC-K uscita 4-20 mA, D.6x300 mm + raccordo scorrevole 1/2" Scala temperatura 0-1000°C 5

Sonda TC-K uscita 4-20 mA, D.6x180 mm + raccordo scorrevole 1/2" Scala temperatura 0-600°C 1

Sonde di pressione differenziale Scala 0-2 bar uscita 4-20 mA 24V DC 3 Sensore di livello PFG-05-C 2

FILTRO PANNO

Sonda TC-K uscita 4-20 mA, D.6x180 mm + raccordo scorrevole 1/2" Scala temperatura 0-500°C 2

Sonde di pressione differenziale Scala 0-2 bar uscita 4-20 mA 24V DC 2

FILTRO SICUREZZA

Sonda TC-K uscita 4-20 mA, D.6x180 mm + raccordo scorrevole 1/2" Scala temperatura 0-500°C 2

Sonde di pressione differenziale Scala 0-2 bar uscita 4-20 mA 24V DC 2

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