PRESENTAZIONE SINTETICA DEL PROGETTO CON DESCRIZIONE DEI PROCESSI DI BASE
(PIROLISI - GASSIFICAZIONE MULTISTADIO - MOTORE CICLO OTTO)

Il progetto consiste nella progettazione, la realizzazione, il collaudo e l’ottimizzazione di un impianto pilota per la conversione delle biomasse in gas combustibile (syngas). Tale impianto pilota è stato realizzato nelle officine della F.lli fragola S.p.A. e sarà installato e collaudato nei prossimo giorni.

La taglia di potenzialità individuata è di 200 Kg/h di biomassa in ingresso.
I processi di base dell’impianto sono la “pirolisi” e la “gassificazione”.

La pirolisi consiste nella trasformazione della biomassa ad alta temperatura, tipicamente 350 - 600 °C, ed in assenza di ossigeno, in composti volatili, liquidi e solidi carboniosi.

Successivamente questi composti si trasferiscono nella zona di gassificazione, dove per effetto di una iniezione di aria ad alta temperatura ed in quantità ben definita, per effetto di una combustione incompleta, cioè in difetto di ossigeno, e per effetto anche di altre reazioni chimiche più complesse, si trasformano quasi completamente in gas, lasciando un residuo di cenere di meno del 5 % in peso del prodotto in ingresso.

Il gas prodotto, che ha un potere calorifico di circa 4000 Kcal/mc, circa la metà del metano, verrà, dopo filtrazioni, attraversamenti in recuperatori di calore, raffreddamenti, stoccaggio in serbatoi polmone, utilizzato in un motore endotermico ad accensione comandata, che accoppiato ad un alternatore, produrrà circa 150 Kwh di energia elettrica.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DEL PROCESSO E DEI RELATIVI STADI

SCHEMA A BLOCCHI

L’impianto pilota sarà costituito dai seguenti elementi:
1) Sistema di Carico
2) Pirolizzatore
3) Gassificatore
4) Sistema di Estrazione Ceneri

Il sistema di carico sarà costituito da un trasportatore a coclea dotato di tramoggia di accumulo, che alimenta un apparecchio di trasferimento della biomassa nel pirolizzatore con sparazione delle zone interna ed esterna, per impedire la fuga del gas dall’interno del pirolizzatore, che si trova in leggera sovrappressione, e per evitare l’ingresso di aria insieme alla biomassa. In questo elemento è prevista l’installazione di sensori di livello, di temperatura e di pressione, per il monitoraggio continuo di queste grandezze.

Il pirolizzatore è composto da un trasportatore orizzontale dotato di un aspo interno rotante, munito di spirali di archimede e di palette per l’avanzamento e la miscelazione della carica, e di una cassa cilindrica esterna, riscaldata con il gas caldo prodotto dal gassificatore, per il trasferimento del calore alla biomassa, e coibentata verso l’ambiente esterno. Anche in questo stadio saranno installati sensori analoghi a quelli del modulo precedente, in varie posizioni, per il monitoraggio ed il controllo del processo.

Il gassificatore è stato realizzato con un cilindro ad asse verticale con una parte intermedia realizzata in materiali resistenti a temperature superiori ai 1000 °C, e nelle zone a temperature relativamente più basse, in acciai speciali. A varie altezze del cilindro saranno installati dei tori di distribuzione, che tramite degli ugelli, convoglieranno aria molto calda nella biomassa, già trasformata dalla pirolisi, per realizzare la gassificazione. Tutta questa sezione sarà coibentata sia all’interno che all’esterno, e sono stati installati strumenti a varie altezze per la misurazione di temperatura, e pressione. Con i dati acquisiti dal sistema di controllo e regolazione, è possibile modulare la quantità di aria da inviare ad ogni singolo toro di distribuzione di aria calda, così da poter ottimizzare il processo di gassificazione. Oltre all’aria calda in questa sezione verrà iniettato anche vapore d’acqua in quantità ben stabilite per aumentare la percentuale di gas combustibile nella miscela di gas prodotti, e per regolare anche la temperatura interna del gassificatore.

Il sistema di estrazione ceneri è posizionato nella parte inferiore del gassificatore, ed ha il compito di sostenere il materiale da gassificare, permettere al gas generato di defluire verso l’esterno, e raccogliere le ceneri limitando il più possibile il trascinamento delle stesse nel gas. In questo stadio è prevista l’installazione di un modulo di trasformazione catalitica delle frazioni catramose presenti nel gas caldo. Il gas all’uscita dal presente stadio sarà convogliato al recupero di calore, mentre la cenere dovrà attraversare un apparecchio di trasferimento con separazione delle zone interna ed esterna simile a quello di ingresso, ma di dimensioni minori.

Finalità e obiettivi

Il nostro progetto dovrà rispondere a due problemi sin ora irrisolti:

a) trattamento di combustibili non omogenei
b) realizzazione di impianti di taglia medio - piccola.

Per fare questo abbiamo unito in un’unica macchina due diverse tecniche che sin ora vengono utilizzate in maniera distinta, la pirolisi e la gassificazione.
La pirolisi iniziale separata consentirà di trattare ed omogeneizzare il combustibile prima dell’ingresso nel gassificatore per minimizzare le instabilità di funzionamento.

Nelle prossime settimane, a conclusione delle prove di collaudo, potremo essere più precisi sui dati di funzionamento.