CH697942B1

CH697942B1 - Procedimento e impianto per la trasformazione di materiali organici in gas e carbone.

Info

Publication number: CH697942B1
Application number: CH16182005A
Authority: CH
Inventors: Ivan Bordonzotti
Original assignee: Solenia S A
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2005-10-07
Publication date: 2009-03-31
Also published as: EP1775336A2; EP1775336A3

Abstract

È descritto un procedimento e un impianto per la trasformazione di materiali organici in gas e carbone, nel quale i detti materiali organici vengono sottoposti ad un riscaldamento a prefissate temperature entro un reattore (2) di pirolisi, nel procedimento dell'invenzione il detto reattore (2) viene riscaldato facendolo lambire dei fumi prodotti dalla post-combustione di almeno una parte del carbone in esso prodotto il quale, dopo esserne stato rimosso, viene in parte gassificato ed in parte post-combusto mediante l'insufflamento in esso di un gas comburente onde fargli generare i detti fumi.

Description


  [0001] La presente invenzione riguarda il campo dei procedimenti e degli impianti utilizzati per trasformare materiali organici (quali ad esempio bio-masse) in gas e carbone sottoponendoli a trattamenti termici, fra i quali il più noto è quello di pirolisi.

[0002] Come i tecnici del ramo sanno, in un procedimento di pirolisi i materiali organici vengono riscaldati fino a temperature all'incirca comprese fra 500 e 850 deg. C, mantenendoli in quelle condizioni per un periodo di tempo sufficiente a causare la loro trasformazione completa in gas combustibile e carbone. Il carbone può poi essere gassificato al fine di produrre ulteriore gas combustibile.

   Simili tipi di trattamento sono attualmente eseguiti nei centri per lo smaltimento dei rifiuti urbani.

[0003] Quest'ultimi vengono immessi in un contenitore detto reattore di pirolisi e vengono sottoposti al sopradescritto trattamento fornendo al reattore, agendo sulla sua superficie esterna, la quantità di calore necessaria.

   Tale calore viene di norma fornito da una fonte esterna, anche remota nel caso esso derivi dall'energia elettrica, pertanto la sua somministrazione implica sempre diversi fattori che riducono il rendimento finale dello scambio termico nel suo insieme.

[0004] L'inventore dell'oggetto della presente domanda ha ideato un nuovo procedimento, ed un nuovo tipo di impianto atto a realizzarlo, nel quale il suddetto calore fornito al reattore di pirolisi viene ricavato ultimando la combustione del carbone da esso prodotto, e facendone circolare i fumi intorno al reattore stesso. Si ottiene cos Å un rendimento energetico globale più elevato, e non si devono smaltire o trasferire elevati quantitativi di carbone, bens Å soltanto una quantità molto limitata di ceneri e di altri residui fissi.

   Altri accorgimenti per rendere ancora più efficiente il procedimento dell'invenzione ed il relativo impianto verranno descritti nel seguito della presente descrizione.

[0005] L'oggetto della presente invenzione è pertanto costituito da un procedimento per la trasformazione di rifiuti organici in gas e carbone come descritto nella allegata rivendicazione 1, nonché da un impianto adatto a realizzarlo.

[0006] Verrà ora eseguita una descrizione più dettagliata di un preferito esempio realizzativo del procedimento dell'invenzione e di un impianto atto a realizzarlo, facendo anche riferimento alla figura allegata, che mostra una sezione longitudinale di tale impianto nel corso dell'esecuzione del procedimento in questione.
Il materiale da trattare viene avviato verso l'impianto 1 (freccia A) attraverso un ingresso 4 provvisto di mezzi (rotocelle, doppie ghigliottine,

   doppio clapet ecc.) atti ad assicurare una sua tenuta stagna rispetto all'ambiente circostante. A valle del detto ingresso 4 è installata un'apparecchiatura di alimentazione 5 che convoglia il materiale (freccia B), mediante un sistema a coclee, a pistoni spintori o simili, verso l'interno di un reattore di pirolisi, costituito da un tamburo rotante 2 incamiciato, le pareti del quale sono lambite da fumi di combustione che attraversano lo spazio compreso fra il detto tamburo rotante 2 ed una camera 3 termoisolata che lo contiene, fuoriuscendo (freccia C) attraverso un condotto di scarico 13.

   (Circa la generazione di questi fumi di combustione verrà fornita una spiegazione nel prosieguo della presente descrizione.)

[0007] Tali fumi cedono gran parte del loro calore al reattore di pirolisi 2, all'interno del quale il materiale da trattare, raggiungendo temperature maggiori od uguali a ca. 500 deg.

   C, subisce un processo di pirolisi, durante il quale, come detto si generano gas e carbone.
Mentre il gas di pirolisi fuoriesce (freccia E) attraverso un condotto di uscita 6, il carbone, per effetto della rotazione del tamburo (eventualmente combinato con un'opportuna inclinazione del suo asse longitudinale), si sposta (freccia D) verso una camera di gassificazione 9 nella quale esso si depone (freccia F) e nella quale, insufflando del gas comburente (ossigeno, aria, aria arricchita di ossigeno e/o vapore), viene ottenuta la parziale combustione con relativa parziale gassificazione del detto carbone di pirolisi.

[0008] Mentre il gas di sintesi prodotto fuoriesce insieme al gas di pirolisi (freccia E) attraverso il già descritto condotto di uscita 6, il carbone non gassificato transita (anch'esso per gravità) attraverso un impianto di by-pass 7,

   provvisto di mezzi di estrazione 8 che lo depositano (freccia G) su di una griglia di post-combustione 10 situata nella zona inferiore della detta camera 3 termoisolata contenente il reattore di pirolisi 2.
Mediante un'apparecchiatura di insufflamento 11 la (non visibile per intero nel disegno) griglia di post-combustione, ed il letto di carbone depositato su di essa vengono fatti attraversare da una quantità regolabile di ulteriore gas comburente che, causando la combustione del carbone, genera dei fumi che, dirigendosi verso l'alto attraverso la camera 3 termoisolata, lambiscono le pareti del reattore di pirolisi prima di indirizzarsi verso il già descritto condotto di scarico 13,

   e cedono al reattore 2 stesso il calore necessario per effettuare al suo interno l'illustrato processo di pirolisi dei materiali da trattare in esso contenuti.

[0009] Le ceneri e gli inerti prodotti dalla suddetta post-combustione vengono poi rimossi per mezzo di un'apparecchiatura di estrazione 12 di tipo noto, ad esempio del tipo a coclea come raffigurato nel disegno.

[0010] Vanno segnalati alcuni aspetti caratteristici dell'impianto 1 che esegue il procedimento dell'invenzione.
In primo luogo, regolando la velocità di rotazione del tamburo rotante 2 costituente il reattore di pirolisi e/o l'inclinazione del suo asse si può variare il tempo di permanenza del materiale al suo interno, ottenendo per esso un desiderato grado di pirolisi.
In secondo luogo,

   variando opportunamente la quantità di gas comburente immesso nella camera di gassificazione 9 si può ottenere che venga sempre combusta una quantità di carbone inferiore od al massimo uguale a quella generata nel reattore 2 di pirolisi, facendo s Å che all'interno della detta camera di gassificazione 9 permanga sempre un letto di carbone avente lo spessore più confacente per ottenere una sua desiderata combustione parziale.

   In terzo luogo, variando la quantità e/o la qualità del gas comburente insufflato attraverso la detta griglia di post-combustione 10, si possono generare dei fumi aventi volumi e/o temperature diverse, in modo da influenzare nel senso desiderato il grado di pirolisi raggiunto nel reattore di pirolisi 2 da esso riscaldato.

[0011] Per impianti destinati al trattamento di quantità elevate di materiali, data la loro elevata capacità termica e le maggiori difficoltà che comporta il loro riscaldamento, l'inventore ha previsto la possibilità di convogliare il gas di sintesi che fuoriesce dalla camera di gassificazione 9 verso il reattore di pirolisi 2 in "controcorrente", prelevandoli poi da un condotto d'uscita disposto rispetto al reattore dalla parte ove avviene l'ingresso del materiale (cioè a destra nel disegno).

   Questa soluzione non è stata raffigurata con dei disegni, essendo facilmente intuibile e realizzabile da parte di un tecnico del ramo.

Claims

1. Procedimento per la trasformazione di materiali organici in gas e carbone, nel quale i detti materiali organici vengono sottoposti ad un riscaldamento a prefissate temperature entro un reattore (2) di pirolisi, caratterizzato dal fatto che il detto reattore (2) viene riscaldato facendolo lambire dei fumi prodotti dalla post-combustione di almeno una parte del carbone in esso prodotto il quale, dopo esserne stato rimosso, viene in parte gassificato ed in parte post-combusto mediante l'insufflamento in esso di un gas comburente onde fargli generare i detti fumi.

2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, nel quale il detto reattore (2) di pirolisi viene fatto ruotare mentre viene lambito dai detti fumi generati dalla post-combustione del carbone in esso prodotto.

3. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, nel quale il gas di sintesi, che è generato mediante gassificazione del carbone, viene fatto transitare un controcorrente prima di venire estratto, attraverso il reattore (2) di pirolisi stesso, ove cede parte del suo calore.

4. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, nel quale il gas di sintesi prodotto dalla detta gassificazione di parte del carbone viene fatto transitare attraverso il detto reattore (2) di pirolisi in modo da riscaldare il materiale che sta venendo in esso trattato.

5. Procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti, nel quale viene recuperato mediante scambio termico il calore residuo dei fumi che eseguono il riscaldamento del detto reattore di pirolisi (2).

6. Impianto (1) adatto per la realizzazione del procedimento descritto in una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal comprendere: - un reattore di pirolisi, costituito da un tamburo rotante (2) alloggiato in una camera (3) termoisolata; - un sistema di alimentazione a tenuta stagna (4) per il materiale da trattare, provvisto di un'apparecchiatura (5) di alimentazione che convoglia quest'ultimo all'interno del detto tamburo rotante (2);

- una camera di gassificazione (9) entro la quale si dispone il materiale che fuoriesce dal reattore (2) di pirolisi per effetto della sua rotazione, provvista di un condotto d'uscita (6) per il gas di pirolisi, nella quale camera di gassificazione (9) si accumula il carbone generato dalla pirolisi nel detto reattore (2), e nella quale viene immessa una desiderata quantità di aria arricchita o meno di ossigeno e/o vapore, il gas cos Å generato aggiungendosi a quello di pirolisi ed effluendo con esso attraverso il detto condotto d'uscita (6); - un impianto di by-pass (7) con mezzi di estrazione (8) che convogliano la parte di carbone che non è stata gassificata nella detta camera di gassificazione (9) su di una griglia di post-combustione (10) situata nella zona inferiore della detta camera (3) termoisolata;

- un'apparecchiatura di insufflamento (11) che insuffla un gas comburente verso la camera (3) termoisolata attraverso la detta griglia di post-combustione (10); - un'apparecchiatura (12) di estrazione delle ceneri ed inerti generati dalla post-combustione sulla relativa griglia (10).