4)
Filiera di gassificazione: Gassificatore del C.R.I.B.E. (Università di Pisa)4.1) Flow sheet dell'impianto
Si è preso in considerazione l'impianto sperimentale di gassificazione denominato Gastone, progettato per determinare le condizioni operative ottimali per ottenere alti livelli di conversione di biomassa di seconda generazione processata ed installato nel Centro Ricerche Interuniversitario Biomasse da Energia CRIBE, posto a San Piero a Grado (Pisa). Oltre all'efficienza di conversione, il reattore viene studiato al fine di ottenere un gas di sintesi di composizione ottimale per l'utilizzo finale (turbina, caldaia o motore a combustione interna) e l'abbattimento di polveri e TAR.
E' possibile suddividere l'impianto in tre sezioni (gassificazione, trattamento gas di sintesi, gestione acque); un malfunzionamento in una di queste sezioni può comportare un cattivo funzionamento generale dell'impianto, con conseguente possibilità di decadimento degli indici prestazionali, danneggiamento dei componenti, arresto per prevenire danneggiamenti gravi.
Nella progettazione dell'impianto è stata posta particolare attenzione alle strumentazioni di misurazione delle condizioni operative (temperatura, pressione, portata e composizione di syngas) e alla sezione di raffreddamento, lavaggio e filtraggio del gas di sintesi.
4.2)Descrizione nel dettaglio del reattore
Il reattore di gassificazione è di tipo downdraft: la biomassa viene caricata dall'alto tramite due coclee, che la scaricano in una tramoggia, la quale mediante due seracinesche crea un ambiente a tenuta stagna; all'interno del reattore la biomassa procede verso il basso, dal momento che i suoi strati inferiori vengono progressivamente consumati.
L'impianto è mantenuto in leggera depressione mediante un sistema di ventilazione costituito da quattro ugelli posti diametralmente nella zona di gola, zona dove avviene una parziale ossidazione del materiale che fornisce calore per le reazioni di pirolisi e gassificazione.
La biomassa viene supportata nel reattore da una griglia a letto fisso accoppiata ad un motore elettrico, che mette in rotazione le barre della griglia, agevolando lo scarico di char e ceneri.
Per la rimozione delle ceneri è convogliata sul fondo del reattore una corrente d'acqua derivante dalla vasca di accumulo e sedimentazione, che scarica i residui, mediante una guardia idraulica, nella vasca di scarico.
Nel reattore la biomassa subisce vari processi durante la sua discesa: – essiccamento, a seguito dell'alimentazione meccanica;
– devolatilizzazione nella zona di pirolisi;
– combustione parziale nella zona di ossidazione;
– reazioni di gassificazione nella zona di riduzione, dove si hanno temperature adeguate ed un elevato grado di mescolamento dei reagenti (biomassa parzialmente ossidata, agente gassificante, prodotti intermedi e finali).
Infatti, il gas ricco di tars formatosi nella zona di pirolisi, grazie alla configurazione a doppio cono tipica dei reattori downdraft, attraversa prima di uscire la zona ad elevata temperatura, così da ottenere, a seguito delle reazioni di tar-cracking, bassi tenori di tar nel gas di sintesi in uscita.
Il reattore è accessibile su due lati:
• sulla parte inferiore, per effettuare la manutenzione delle strumentazioni e del motoraschiatore;
• sulla parte superiore, mediante un ponteggio per effettuare in modo agevole la manutenzione della tramoggia e delle strumentazioni installate.
Il reattore, in acciaio, è costituito da due elementi flangiati tra loro: il superiore è conico e vi sono predisposti gli attacchi per gli ugelli, con quattro spine radiali che consentono di iniettare aria nella zona di gola dell'elemento inferiore, che è costituito da un elemento cilindrico, con struttura composta da tre zone diverse.
Nelle immagini qui riportate è possibile visualizzare il reattore, con i due accessi per la manutenzione, ed uno schema che evidenzia i dettagli della componentistica.
Visualizzazione schematica delle diverse zone presenti all'interno del reattore:
La biomassa viene caricata in modo meccanico mediante la tramoggia e discende attraverso l'apertura della saracinesca, attraverso le tre zone di reazione.
La discesa della biomassa è facilitata dall'azione del motovibratore; nella prima zona del gassificatore si ha, grazie all'aumento di sezione, un allungamento progressivo del tempo di residenza, così da ottenere una essiccazione ed una successiva devolatilizzazione più agevoli. Di seguito si ha la seconda zona a sezione conica decrescente, dove si verificano le reazioni di combustione ed una parziale gassificazione; viene poi insufflata aria attraverso quattro ugelli radiali azionati in modo pneumatico automaticamente dal Controllore a Logica Programmata (PLC) attraverso l'elettrovalvola.Poi si ha una terza zona, a diametro costante, dove terminano le reazioni di gassificazione e si scaricano le ceneri sul fondo del reattore attraverso l'azione del motoraschiatore. Viene effettuata l'asportazione del char attraverso una corrente di acqua inviata dalla pompa, che scarica lo slurry formatosi in una tubazione rigida nella vasca di scarico.
Il syngas prodotto si muove, invece, in modo radiale attraverso la camicia esterna e viene poi convogliato in una tubazione, per proseguire il percorso attraverso i sistemi di pulizia. Per controllare la corretta gestione dell'impianto, il reattore è dotato di sensori di livello ed indicatori di pressione, tra i quali:
• sensori di alto livello (TP-2) e di basso livello (TV-3), governati dal PLC, che hanno la funzione di regolare la sequenza di caricamento della biomassa;
• sensore Pg, per misurare la contropressione nella camicia di risalita del gas; • sensore Pn, per misurare la contropressione allo sbocco degli ugelli di
aspirazione dell'aria.
E' possibile effettuare una temporizzazione del lavoro del raschiatore mediante tabella di marcia, in base alla posizione del selettore a fronte pannello PLC:
Posizione Tempo ON Tempo OFF
1 15 150
2 15 100
3 15 60
4 15 40
Sonde di livello (TP-2) e (TV-3), [W-1] Motoraschiatore [W-1] Ugello alimentazione
4.3) Specifiche dell'impianto e della biomassa processata
Il reattore di gassificazione è un reattore a griglia fissa tipo downdraft modello WBG-100, prodotto da Ankur Scientific e commercializzato da CAEMA S.r.l., pensato per biomasse ligneo-cellulosiche con umidità massima in ingresso del 20%.
Specifiche del gassificatore [W-2]
Costruttore Ankur Scientific Energy Tecchnologies Pvt.Ltd., India
Modello WBG-100
Tipologia Downdraft a letto fisso
Consumo nominale orario 80-100 kg/h
Umidità delle biomasse ammissibile 5-20 % su base umida Potere calorifico inferiore del gas 1,163-1,396 kWh/Nm3
Produzione nominale di gas 200 Nm3/h
Temperatura di gassificazione 1050-1100 °C
Quantità residui carboniosi 2-3 % char, % ceneri biomassa Efficienza di gassificazione Fino all'85 %
Composizione tipica del gas CO = 19 +/- 3%, CO2 = 10 +/- 3%,
N2 = 50%, H2 = 18 +/- 2%, CH4 fino a 3%
Tabella: Caratteristiche tecniche del gassificatore WBG-100, fonte Ankur Scientific [W-2]
La biomassa deve subire un pre-trattamento meccanico ed il contenuto di umidità in ingresso dev'essere inferiore al 20%. Le caratteristiche nominali della biomassa processabile sono fornite dalla stessa azienda in funzione del tipo di reattore considerato; si riportano in forma tabulare a pagina seguente per il reattore installato nel centro CRIBE (reattore WBG-100 downdraft a letto fisso).
Parametri Riferimenti
normativi Unità di misura Condizione del campione Range di risultati ammessi Tasso di umidità a
105°C
CEN/TS 14774 % Tal quale Riconducibile per
essiccazione ad un tasso (5-20%) all'ingresso
nell'impianto Potere calorifico
superiore CEN/TS 14918 Kcal/Kg Su secco ≥ 4500
Potere calorifico
inferiore CEN/TS 14918 Kcal/Kg Su secco ≥ 4200
Sostanze volatili a
600°C CEN/TS 15402 % Su secco ≥ 78
Ceneri a 950°C CEN/TS 14775 (*) % Su secco ≤ 3 Carbonio organico
totale CEN/TS % Su secco ≥ 48
Ossigeno % Su secco ≥ 38
Idrogeno % Su secco ≥ 5
Tabella: Caratteristiche chimico-fisiche della biomassa processata dall'impianto, fonte Ankur Scientific [W-2]
((*):la normativa CEN/TS 14775 prevede prove soltanto fino alla temperatura di 550 °C, ma occorre arrivare a 950°C per studiare il processo di gassificazione della biomassa).
4.4) Linea di pulizia del gas di sintesi
Il gas di sintesi prodotto dal reattore è caratterizzato da una concentrazione di inquinanti, variabile, ma che deve in ogni caso essere rimossa, per limitare i rischi ambientali e consentire il corretto funzionamento degli utilizzatori finali (turbine, micro-turbine, motori a combustione interna, caldaie), i quali necessitano, in ordine decrescente, di un opportuno grado di purezza del syngas.
Gli inquinanti del gas di sintesi possono essere:
– ceneri, che vengono trasportate dalla corrente e possono accumularsi come depositi sui condotti, provocando occlusioni degli stessi, con aumento delle perdite di carico e malfunzionamenti; esse presentano un ampio range di distribuzione dimensionale, tale da imporre l'utilizzo di varie apparecchiature per la loro rimozione;
– tar o olio di pirolisi, composti organici volatili alla temperatura di reazione che possono provocare sporcamento delle tubazioni del gas di sintesi, occlusione dei sistemi di pulizia e malfunzionamenti dei sistemi di conversione energetica; – acqua condensata, che non rappresenta solitamente un inquinante, ma può portare in alcuni casi alla formazione di soluzioni acide aggressive sia nei confronti della componentistica del sistema di processamento del gas di sintesi, che nei riguardi dell'utilizzatore finale.
Come evidenziato nel flow sheet, il syngas (100 Nm3/h circa) procede attraverso la
camicia esterna del reattore, entrando nella sezione di pulizia dei gas attraverso il passaggio nei sistemi:
• ciclone, sistema di abbattimento delle ceneri, che impone al gas in entrata un moto a spirale dall'alto verso il basso nell'intercapedine posta tra due cilindri; il gas esce attraverso il cilindro interno, mentre le polveri, avendo maggiore inerzia rispetto al gas, sbattono contro le pareti del cilindro esterno e cadono sul fondo del sistema, dove vengono raccolte da una tramoggia;
• scrubber venturi, che consente di rimuovere ceneri e TAR, costituito da un tubo di Venturi, in cui sono introdotti la corrente gassosa ed un liquido assorbitore e da una colonna a riempimento. Il tubo di Venturi presenta una sezione di gola, che permette un aumento della velocità di attraversamento, con conseguente incremento delle perdite di carico e della turbolenza, tale da consentire una migliore miscelazione tra corrente gassosa e liquido assorbitore, che in questa prima fase cattura ceneri e TAR; in seguito, nella colonna a riempimento, la corrente gassosa in risalita si libera definitivamente del liquido assorbitore; • condensatore con chiller, che consente di rimuovere i condensabili, acqua e tar
residui;
• due filtri a segatura per trattenere aerosol e polveri residue; • un filtro a manica.
Dopo la sezione di pulizia, il gas, a seguito della combustione, viene inviato ad una torcia dotata di accensione piezoelettrica.
4.5) Sezione di caricamento della biomassa
La biomassa viene raccolta nella tramoggia di stoccaggio (T-00), in lamiera d'acciaio a pianta rettangolare, con volume di 0,5 m3,
dove è gestita da un operatore con ausilio di gru; è possibile svuotare lo stoccaggio in caso di necessità aprendo una botola posta sul fondo. La tramoggia garantisce un funzionamento continuo per circa un'ora, considerando una densità media della biomassa di 180-200 kg/m3 ed un consumo
specifico di circa 100 kg/h. La biomassa è trasportata dalla tramoggia di stoccaggio, mediante la coclea primaria (C-01), fino alla coclea di alimentazione del gassificatore (C-02), da cui poi cade per gravità nella tramoggia di caricamento (T-01).
Coclea 1, azionata dal motore M1: Coclea 2, azionata dal motore M2:
Rotazione: 6 giri/min; Rotazione: 20 giri/min;
Potenza installata: 1,1 KW-4 poli 50Hz; Potenza installata: 0,75 KW-4 poli 50Hz; Controllo di sicurezza su PLC della termica del
motore in sovraccarico;
Controllo di sicurezza su PLC della termica del motore in sovraccarico;
Controllo di sicurezza anti-sfondamento
mediante sensore di livello SF-1, installato sullo sfondamento della coclea.
Controllo di sicurezza anti-sfondamento
mediante sensore di livello SF-2, installato sullo sfondamento della coclea.
La tramoggia di caricamento del gassificatore (T-01),in acciaio al carbonio verniciato, con volume di 0,2 m3, lavora in condizioni di esercizio atmosferiche ed è dotata di un
sensore di livello, con il compito di regolare l'introduzione di biomassa. Per caricare e scaricare la tramoggia vengono utilizzate due serrande pneumatiche (M3 e M4), motorizzate e comandate dal PLC, ad apertura e chiusura alternata; hanno un fine corsa d'apertura e chiusura magnetico, con segnale di 24V in uscita. La caduta per gravità della biomassa nel reattore è facilitata da un motovibratore elettrico trifase M5, attivato nella fase di caricamento del gassificatore.
Caratteristiche tecniche del motovibratore elettrico trifase M5:
Tipo MVE 200/15
Numero di giri 1500 giri/min Potenza installata 160 W
Forza Centrifuga 194 Kg
Tramoggia di caricamento (T-01) e relative motorizzazioni (M3) e (M4), [W-1]
4.6) Sezione di raffreddamento, lavaggio e filtraggio del gas
La sezione di depurazione è composta da varie apparecchiature:
• Ciclone (CI), che rimuove dalla corrente di gas in uscita dal reattore le
particelle di particolato con dimensioni maggiori di 100 micron, scaricandole nel sottostante barilotto (BC), il quale deve essere svuotato, una volta raggiunto il livello di pieno, mediante isolamento dal circuito tramite elettrovalvola ad azionamento manuale.
• Scrubber Venturi (SV), che miscela la corrente di gas con l'acqua nebulizzata
del circuito ausiliario mediante una pompa; il gas si raffredda a una temperatura di circa 40-45°C e si miscela all'acqua in moto turbolento, perdendo le ceneri residue; in seguito al raffreddamento, parte del tar e del vapore acqueo condensano e si separano dal gas più leggero e vengono scaricati per gravità nella vasca di accumulo e decantazione mediante una guardia idraulica, che impedisce l'ingresso di aria ambiente nell'impianto e la fuoriuscita del gas. A valle dello SV è installata una valvola di sezionamento manuale del gas, che è aperta prima dell'avviamento dell'impianto e chiusa al suoarresto,perimpedire il risucchiod'arianelgassificatoredopoil suo arresto. • Condensatore a fascio tubiero con espansione diretta (CO), con il compito di
raffreddare il gas di sintesi e quindi rimuovere gran parte dell'acqua e dei residui carboniosi più pesanti, che condensati sono scaricati per gravità nella vasca d'accumulo dell'acqua mediante una guardia idraulica, per evitare danneggiamenti nelle apparecchiature di filtrazione e movimentazione a valle. L'apparecchio è dotato di una colonna d'acqua, che indica la contropressione tra monte e valle dello stesso, da cui si deducono grado di sporcamento e di conseguenza fabbisogno manutentivo. Il gas di sintesi scorre sul lato piastre dello scambiatore (CO) e viene raffreddato mediante espansione diretta del fluido refrigerante, costituito da una miscela al 30% di glicole e acqua, proveniente dall'unità chiller (CH). Questa viene mossa da un motore elettrico
e raffredda il gas espanso nel condensatore mediante aria.
Tramite l'interfaccia dell'unità chiller, è possibile impostare e regolare i vari parametri (temperatura, portata di acqua in ingresso e in uscita).
• Filtro fine (FF-1), primo filtro che incontra la corrente di gas, trattiene il
maggior carico di particelle solide con dimensioni minori di 50 micron;
• Filtro fine (FF-2) e filtro di sicurezza (Safety filter, SF), hanno il compito di
fermare eventuali residui non trattenuti nel primo filtro ed evitare il trafilamento di particelle solide alla soffiante, evitando il suo conseguente danneggiamento.
Principali caratteristiche tecniche dei vari componenti:
Ciclone (CI) Scrubber Venturi (SV)
Materiale di costruzione acciaio Materiale di costruzione ASI 304 Velocità gas in ingresso 40 m/s Portata d'acqua alimentata 40 m3/h
Pressione di esercizio -35 mbar Pressione di esercizio -35 mbar Temperatura di esercizio 400°C Temperatura di esercizio 50°C
Condensatore a fascio tubiero con espansione diretta (CO)
Tipo NECS 0202/LN
Dimensioni (lunghezza/larghezza/altezza) 2195mm/1120mm/1420mm
Resa frigorifera 50,7 KW
Compressori N°2 di tipo scroll
Ventilatori N°6
Potenza installata 22 KW
4.7) Sezione di movimentazione e smaltimento gas
A valle del sistema di abbattimento di inquinanti è posta una soffiante (SO), che permette la movimentazione del gas.
E' stata installata una soffiante a canale laterale, dotata di bypass per la regolazione del flusso, che fornisce la prevalenza per mantenere in depressione l'impianto e vincere le perdite di carico, dall'ingresso dell'aria nel reattore, sino alla torcia.
A valle della soffiante è presente un asametro, che ha il compito di misurare la portata di gas di sintesi, per regolare il flusso dello stesso tramite il bypass della girante. Il syngas esce infine dalla torcia (IF) in cui è combusto; tale
torcia è una tubazione verticale in acciaio inossidabile; sulla sua testa sono installati un accenditore elettrico ad alta tensione, che quando il gas è inviato in torcia invia una scarica elettrica continua ad elevato voltaggio per innescarne l'accensione, ed una termocoppia (TC4), per la rilevazione della temperatura. A torcia spenta la termocoppia misura la temperatura ambiente; quando viene innescata la combustione del gas si rileva un sensibile aumento della temperatura misurata dalla termocoppia; se questa sale oltre i 200°C l'accenditore piezoelettrico viene arrestato, mentre se dovesse scendere viene reinnescato.
Tuttavia, la temperatura in testa alla torcia non è rappresentativa, perchè viene misurata sull'esterno della torcia stessa ed è quindi sensibile alle condizioni ambientali.
Soffiante (SO) Torcia (IF)
Tipo Soffiante a canale laterale Elettrodo tipo FZE 100
Pressione del gas in uscita
90-150 mbar Dimensioni elettrodo
(lunghezza/sezione) 300 mm/3,5 mm Temperatura del gas in uscita 35-50 °C Trasformatore d'accensione Tipo TZI 7,5-12/100 W
Potenza installata 2,2 KW Tensione d'uscita 7500 V
Motore ATEX M15 Potenza installata
nella torcia
100 W
Torcia (IF) con
termocoppia (TC4), [W-1] Soffiante (SO), [W-1]
4.8) Ausiliari d'impianto e linea acque
• A u siliari d'impianto :
Il circuito ausiliario delle acque è costituito da due diverse vasche:
– Vasca di scarico (VS), dove si accumulano le acque esauste provenienti sia dalla pulizia del fondo del reattore, sia dalla pulizia del gas di sintesi nella sezione di scrubber venturi, che dalle condense della sezione di condensazione; esse vengono scaricate nella vasca mediante tubazioni mobili, che garantiscono il mantenimento della depressione nell'impianto. Da questa vasca, le acque sono poi inviate nella successiva vasca di accumulo e sedimentazione, tramite una pompa di rilancio (M6), mentre i residui solidi ed il char vengono asportati dal fondo della vasca di scarico mediante una coclea.
– Vasca di accumulo e sedimentazione (VA), costituita da quattro sezioni: nelle prime tre si ha una progressiva purificazione da solidi sospesi e tars, nella quarta si cade per strabordo e vi è mantenuta temperatura costante mediante l'ausilio di una torre di raffreddamento (TR).
Sul fondo della quarta vasca sono poste tre pompe (M7, M8 e M9), che provvedono ad inviare l'acqua chiarificata al reattore di gassificazione, allo scrubber venturi ed alla torre di raffreddamento.
La vasca di scarico (VS) presente nel centro CRIBE ha tre tubazioni:
• tubazione fissa grigia, che raccoglie le acque derivanti dal lavaggio dal fondo
del reattore, convogliate mediante una guardia idraulica;
• tubazione blu mobile, che raccoglie le acque derivanti dal lavaggio del gas di sintesi nello scrubber venturi, convogliate mediante una guardia idraulica; • tubazione gialla mobile, che raccoglie le acque derivanti dalla condensazione
nel condensatore dei composti condensabili, convogliati mediante una guardia idraulica.
Per movimentare l'acqua dalla vasca di scarico alla vasca di accumulo e sedimentazione viene utilizzata una pompa di travaso acqua (M6), con funzionamento non continuo; tale pompa si accende quando nella vasca di scarico è raggiunto il livello alto (TP) e si spegne quando è raggiunto il livello basso (TV). Per evitare il travaso di acqua ad impianto spento dalla vasca di accumulo alla vasca di scarico viene utilizzata una valvola pneumatica on-off, con cicli di apertura e chiusura ad ogni ciclo di travaso.
La pompa (M7) presenta invece la funzione di rimozione della carbonella ed invia di continuo acqua dalla vasca di accumulo al fondo del reattore di gassificazione, in modo da rimuovere i residui carboniosi; la portata che viene alimentata è regolata agendo sulla valvola a saracinesca posta a monte della pompa.
La pompa di alimentazione dell'acqua alla sezione scrubber venturi (M8) invia di continuo l'acqua dalla vasca di accumulo allo scrubber venturi; la portata in alimentazione alla pompa viene regolata agendo sulla valvola a saracinesca a monte della pompa.
La pompa di ricircolo acqua dalla torre di raffreddamento (M9) invia di continuo acqua dalla vasca di accumulo alla torre di raffreddamento; si può regolare la portata alimentata dalla pompa mediante la valvola a saracinesca a monte della pompa.
La torre di raffreddamento (TR) mantiene la temperatura dell'acqua di raffreddamento e di lavaggio ad un valore inferiore a 35°C; è installato un ventilatore assiale sulla torre, caratterizzato in genere dal funzionamento continuo, che potrebbe essere parzializzato mediante un inverter (ancora non presente nell'impianto) solo durante la stagione invernale, dal momento che la bassa temperatura esterna contribuisce al mantenimento di una bassa temperatura dell'acqua di raffreddamento e lavaggio.
Le utenze pneumatiche dell'impianto sono asservite da una rete d'aria strumenti a funzionamento continuo, costituita da un compressore e tubazioni d'acciaio zincato sull'interno, in cui fluisce aria ad una pressione di 5-7 bar, che si mescola con olio lubrificante.
L'aria e l'olio, compressi, vengono inviati al filtro disoleatore, che comporta una prima separazione dell'aria compressa, la quale è convogliata in un serbatoio di accumulo di capacità 50 litri; in seguito si ha un'ulteriore filtrazione nella cartuccia disoleatrice, per abbattere le particelle di olio in sospensione.
Nella rete d'aria strumenti è installato un pressostato di sicurezza, che rileva la pressione minima dell'aria per il funzionamento delle attrezzature pneumatiche; questa pressione di soglia è tarata a 4,5 bar, se si rileva una pressione inferiore viene attivata la procedura d'emergenza dell'impianto.
Pompa (M6) travaso acqua
Pompa (M7) rimozione carbonella
Tipo Pompa centrifuga
monoblocco mono-girante
Tipo Pompa centrifuga
monoblocco mono-girante NM4 80/25 AE
Portata d'acqua 80 m3/h Portata d'acqua 80 m3/h
Prevalenza 20 mcl circa Prevalenza 20 mcl circa
Temperatura d'esercizio 40°C Temperatura d'esercizio 40°C Potenza installata 7,5 kW Potenza installata 7,5 kW Pompa (M8) alimentazione acqua allo scrubber venturi
Pompa (M9) ricircolo acqua della torre di raffreddamento
Tipo Pompa centrifuga
monoblocco mono-girante NM4 80/25 AE
Tipo Pompa centrifuga
monoblocco mono-girante NM4 80/25 AE
Portata d'acqua 80 m3/h Portata d'acqua 80 m3/h
Prevalenza 20 mcl circa Prevalenza 12 mcl circa
Temperatura d'esercizio
40°C Temperatura
d'esercizio
40°C
Torre di raffreddamento (TR) Circuito di distribuzione dell'aria strumenti Tipo Torre di raffreddamento a ventilazione forzata TAL 44/15 CV
Tipo Compressore rotativo a
vite mini-dry CSM 4D-200 con serbatoio 50l Dimensioni (lunghezza/ larghezza/altezza) 1880 mm 1280 mm 4618 mm Dimensioni (lunghezza/ larghezza/altezza) 1420 mm 575 mm 1255 mm Potenza termica massima da smaltire
400 kW Motore elettrico Asincrono, trifase con rotore a gabbia, 2 poli, forma B3, isolamento classe F, protezione IP55 completo di puleggia motrice a gole trapezoidali Temperatura acqua in uscita 35°C Potenza installata compressore 3 kW Portata acqua 80 m3/h Potenza installata
essiccatore
0,238 kW
Potenza installata 5,5 kW Aria resa 19 m3/h
• L inea acque :
Per una corretta visualizzazione della linea acque occorre considerare che le acque di scarico e quelle chiarificate del processo vengono accumulate in due vasche distinte. Sia le condense del condensatore, che le acque di lavaggio del reattore di gassificazione e dello scrubber venturi sono convogliate alla vasca di scarico, posta nelle vicinanze del reattore stesso, da dove poi vengono inviate alla vasca di sedimentazione, mediante una pompa di rilancio, posta ad un metro dal livello di alto della vasca per evitare il trascinamento dei solidi.
Nella vasca di sedimentazione l'acqua viene purificata e raffreddata, in seguito è rilanciata nel circuito acque attraverso tre pompe, al fine di consentire il lavaggio dello scrubber venturi, del fondo del reattore di gassificazione e per raffreddare le acqua usate per il lavaggio. Questa sezione ha anche la funzione di guardia idraulica, al fine di mantenere la depressione dell'impianto, oltre a consentire lo scarico del char residuo, dello slurry prodotto nello scrubber venturi e dei condensati dalla sezione di condensazione.
4.9) Quadro di controllo
Nell'impianto è installato un PLC (Programmable Logic Controller), con la funzione sia di coordinare le apparecchiature nel normale funzionamento, che di innescare logiche di emergenza al verificarsi di condizioni operative potenzialmente pericolose. A quadro del PLC è installata una manopola, che presenta la funzione di accendere e spegnere l'impianto ed impostare la modalità di funzionamento.
L'impianto può funzionare sia in modalità automatica che manuale; è possibile impostare il funzionamento manuale soltanto per avviare le procedure di spegnimento, mentre esso non può essere utilizzato in avviamento.
Funzionamento automatico
Funzionamento manuale
Motori elettrici Avviati o arrestati in automatico dal sistema di controllo secondo sequenze predisposte
Motori elettrici Possono essere avviati o arrestati in automatico dal sistema di controllo secondo sequenze predisposte Valvole automatiche e serrande elettro-pneumatiche Azionate in apertura o chiusura in base a sequenze automatiche predisposte nel sistema di controllo Valvole automatiche e serrande elettro-pneumatiche Possono essere aperte o chiuse usando appositi comandi posti sul pannello di
controllo Comandi manuali
locali o remoti dei motori a chiave
Inibiti e posizionati in funzione
automatico
Comandi manuali locali o remoti dei motori a chiave Nessuna sequenza operativa o di sicurezza Sezionatori delle utenze elettriche e i pulsanti a fungo per gli arresti di emergenza Posizione di funzionamento (posizione ON) Sezionatori delle utenze elettriche e i pulsanti a fungo per gli arresti di emergenza Nessuna sequenza operativa o di sicurezza Sequenze d'allarme, blocco e sicurezza per la protezione dell'impianto
Attive Sequenze d'allarme,
blocco e sicurezza per la protezione dell'impianto Nessuna sequenza operativa o di sicurezza
4.10) Logiche di funzionamento dell'impianto
Le logiche di funzionamento sono volte a mantenere le condizioni operative prossime a quelle ottimali, in modo da ottenere un gas di sintesi di composizione opportuna. La conduzione dell'impianto è affidata ad almeno tre operatori:
• il primo operatore deve controllare le operazioni di caricamento della biomassa, verificando ogni 30 minuti la quantità di biomassa presente nella tramoggia (T-00), ed il corretto funzionamento e la pulizia delle apparecchiature dell'impianto;
• il secondo operatore deve monitorare i parametri di funzionamento e rilevare se essi rientrino nel range di valori ritenuto ottimale ;
• il terzo operatore resta a disposizione dei primi due.
Deve essere garantito il buon funzionamento del gassificatore, ossia un rapporto ottimale tra la pressione all'uscita degli ugelli (Pn) e quella in camicia (Pg).
Considerando come biomassa in ingresso il cippato si ha un rapporto
X (= Pn /Pg*100) compreso tra 5-20% e Pg= (200-250) mmH2O; mentre per pellet di
legna si ha un rapporto X compreso tra 5-20% e Pg= (400-440) mmH2O.
Al crescere del rapporto X il letto tende ad impaccarsi e sul fondo si ha combustione. L'operatore può effettuare alcune azioni di controllo manuale sull'impianto:
– regolazione della valvola di by-pass in base alle pressioni (Pg) e (Pn);
– regolazione della temporizzazione dello scaricamento della carbonella, in funzione della portata segnalata dall'asametro.
Se si alimenta l'impianto con pellet di legna, le condizioni dopo l'avviamento sono: • bypass sulla soffiante completamente aperto, per ottenere massimo ricircolo e
minima portata di fluido;
• temporizzatore settato su 0 a fronte PLC, in modo che le pressioni (Pg) e (Pn)
possano essere elevate finchè non si ottenga un valore di X compreso tra
5-20% e un valore di Pg= (400-440) mmH2O; se invece X tende a salire il
selettore dello scarico viene spostato a livello 1 o superiore, fino ad arrivare ad una temporizzazione a regime di (2-3), in funzione della biomassa processata. Stabilizzato il rapporto di X e Pg, è possibile chiudere gradualmente la valvola di
by-pass, in modo da aumentare la portata di gas di sintesi, verificando comunque che il letto riesca a ripristinare i valori di X e Pg di riferimento; se ciò non avviene
occorre aumentare la frequenza di scarico del selettore.
Le dinamiche del letto sono molto lente; occorrono infatti alcune ore per arrivare a regime e circa (10-30) minuti per rispondere alle azioni di controllo.
Oltre ad evitare che X e Pg assumano valori troppo elevati, occorre che Pg non scenda
sotto un valori di 400 mmH2O, altrimenti ciò implicherebbe uno svuotamento, con
perdita del letto di riduzione e progressiva combustione, che sarebbe necessario ridurre mediante una diminuzione della frequenza di scarico attraverso il selettore. Una eccessiva depressione provocherebbe anche il risucchio nell'impianto della colonnina d'acqua dei vari indicatori di pressione.
Per prove di funzionamento di durata superiore alle sei ore occorre controllare il barilotto di raccolta ceneri, posto sul fondo del ciclone.
