Impianti da energia solare e di energia da biomasse

PIROLISI

La pirolisi è un processo di decomposizione termochimica nella quale per effetto della temperatura si ha la scissione delle molecole più grandi e complesse, come la cellulosa, in molecole più piccole e semplici. Queste possono essere volatili e la parte non condensabile va a comporre i gas di sintesi, mentre la parte condensabile condenserà andando a formare l'olio pirolitico, anche detto tar. La parte non volatile è una matrice carboniosa solida detta char.

Nella pirolisi non si hanno agenti ossidanti, ma le reazioni avvengono esclusivamente per effetto della temperatura.

Una biomassa può essere sottoposta anche solo ad un processo di pirolisi al fine di ottenere syngas e char; tuttavia può anche essere una fase preliminare ai processi di gassificazione e combustione.

Cosa è contenuto nel residuo gassoso?

della biomassa viene trasformato in un prodotto indesiderato anziché essere convertito in energia utilizzabile. Inoltre, il tar è composto da sostanze tossiche e inquinanti, che possono causare danni all'ambiente e alla salute umana se rilasciate nell'atmosfera. Pertanto, la presenza di tar nei processi di pirolisi rappresenta un problema sia dal punto di vista tecnico che ambientale.pirolisi possono dipendere anche da altri fattori come la temperatura di processo, il tempo di permanenza della biomassa nel reattore, la presenza di catalizzatori e la velocità di riscaldamento.

La pirolisi può dipendere dalle caratteristiche della biomassa, dalla temperatura, dalla velocità di riscaldamento, dal tempo di residenza.

Per gassificazione di una biomassa si intende la decomposizione termochimica della biomassa in composti gassosi più semplici, utilizzabili come combustibili, per effetto della temperatura e di un medium come aria, ossigeno, acqua.

I prodotti obiettivo della gassificazione sono una miscela di gas composta essenzialmente da CH4, idrogeno e CO.

La gassificazione è composta da una fase iniziale di riscaldamento-essiccamento, seguita da una fase pirolitica, seguita dalla fase di gassificazione vera e propria grazie alla presenza di un medium, la cui presenza differenzia la fase di gassificazione da quella pirolitica. La gassificazione può essere seguita da una combustione.

Presenza di aria o di ossigeno. *Come avviene la gassificazione in un sistema updraft?

In un sistema updraft, o controcorrente, la biomassa viene inserita attraverso la parte alta del reattore, mentre il comburente dalla parte bassa.

La biomassa in ingresso viene riscaldata e essiccata dai fumi e gas in uscita dal reattore; questa è una zona nella quale i fumi si raffreddano e quindi è una zona critica per la formazione del tar.

Successivamente la biomassa essiccata si muove verso il basso dove per effetto della temperatura e in assenza di un medium si ha la volatilizzazione delle sostanze volatili (idrocarburi) che vanno a reagire con i prodotti di gassificazione e combustione che provengono dal basso soprattutto con l'idrogeno e si forma soprattutto metano.

Complessivamente nei gas in uscita dal reattore sono presenti metano, CO2, CO, H2, acqua e impurezze a base di zolfo, azoto e altri idrocarburi.

Il char, matrice carboniosa che non volatilizza si muove verso il basso dove...

processo di gassificazione sono il metano (CH4), gli idrocarburi, il monossido di carbonio (CO), il biossido di carbonio (CO2) e l'idrogeno (H2).

Il processo di gassificazione produce diversi gas come H2, CH4, CO, che vengono isolati ed estratti dalla miscela di gas in uscita formando il syngas. Questo syngas può essere utilizzato come combustibile o come prodotto di sintesi per vari idrocarburi.

Utilizzando quale medium di gassificazione si ottiene il PCI più alto? Utilizzando aria, l'azoto presente diluirà il gas prodotto, riducendo il PCI. Utilizzando acqua come medium si avrà una maggiore formazione di idrogeno e quindi il rapporto H/C sarà più basso e anche il PCI sarà più basso. Utilizzando ossigeno si ottiene il PCI maggiore.

Quale è il medium che minimizza la produzione di tar? L'aria è il medium che minimizza la produzione di tar.

Come possono essere classificati i gassificatori? I gassificatori possono essere classificati in base al movimento biomassa-medium in updruft (controcorrente) e downdruft (equicorrente), oppure in base al tipo di letto in cui viene inserita la biomassa, fisso,

letto fluido, letto trascinato.

quale è il reattore più utilizzato per la gassificazione?

Il reattore più utilizzato per la gassificazione è il reattore updruft in controcorrente in quanto è ottimo dal punto di vista energetico, anche se ci possono essere problemi con il tar all'uscita dei gas.

cosa si intende per reattori a letto fisso?

Per reattori a letto fisso si intende dei reattori all'interno dei quali è presente una griglia che sostiene la biomassa e permette alle ceneri di fuori uscire dal basso. Il movimento della biomassa è lento e dall'alto verso il basso.

cosa si intende per reattori a letto fluido?

I reattori a letto fluido sono dei reattori all'interno dei quali è presente una miscela di inerti e biomassa polverizzata; il letto fluido viene mantenuto in sospensione da un'importante corrente d'aria che viene immessa. Di questi reattori ne esistono di vari tipi che si differenziano tra di loro per

le differenti velocità di immissione dell'aria. Bisogna recuperare la sabbia che esce con i fumi.

Come funziona il reattore equicorrente downdruft?

Il reattore equicorrente downdruft è alimentato con la biomassa dall'alto verso il basso, mentre l'aria è immessa nella parte centrale del reattore e il flusso si muove verso il basso. La biomassa viene prima essiccata, poi pirolizzata, poi grazie all'immissione dell'aria si ha la combustione e quando finisce il comburente si ha gassificazione sul fondo del reattore; nella parte bassa vengono raccolte le ceneri. Il pregio di questa tecnologia è la bassa produzione di tar in quanto parte dei gas condensabili prodotti durante la pirolisi, attraversando la zona ad alta temperatura, sono sottoposti a delle reazioni che li rendono incondensabili e quindi si minimizza la produzione del tar.

Quali sono gli aspetti negativi del reattore downdruft o equicorrente?

Il reattore downdruft o equicorrente...

prevede che i gas in uscita siano ad alta temperatura, quindi poco validi dal punto di vista della resa energetica. Bisogna effettuare il recupero del calore per esempio per preriscaldare la biomassa in ingresso o per altre attività. Nei gas c'è un elevato contenuto di particolato.

in un impianto di gassificazione dove si hanno emissioni di inquinanti in atmosfera?

In un impianto di gassificazione le emissioni in atmosfera si hanno in corrispondenza del motore termico, in corrispondenza della torcia e in corrispondenza della sezione di essiccamento (soprattutto di polveri).

complessivamente un impianto di gassificazione da quali sezioni è composto?

Complessivamente un impianto di gassificazione è composto da una sezione di pretrattamento delle biomasse, da una sezione di gassificazione, da una sezione di cogenerazione, da una sezione di valorizzazione del char.

quale è un

forte limite alla diffusione dei sistemi di gassificazione? Un forte limite alla diffusione dei sistemi di gassificazione è l'importante produzione di tar e polveri che possono creare problemi agli impianti a valle del gassificatore, soprattutto alla sezione di cogenerazione. quanto può costare chiavi in mano un impianto di gassificazione chp? Un impianto di gassificazione con cogenerazione chiavi in mano può costare 3000-4000€/kW. Comprensivo anche di strutture, piazzali, allacciamenti alle reti. quando si vuole realizzare un impianto di gassificazione di quali aspetti bisogna tenerconto? Per realizzare un impianto di gassificazione bisogna tenere conto del tipo e della quantità di biomassa a disposizione, della potenza installabile, della destinazione d'uso del prodotto (syngas per prodotti chimici, cogenerazione), PCI del prodotto, scelta del medium, temperatura e pressione. come si possono prevedere le caratteristiche