IT202100011849A1 - Forno pirolitico per uso domestico con carica del combustibile dal basso - Google Patents

Description

Forno pirolitico per uso domestico con carica del combustibile dal basso

Campo dell?invenzione

[0001]. La presente invenzione ? diretta ad un forno pirolitico alimentato da un combustibile organico naturale (per esempio pellet, cippato, gusci di nocciole, segatura, biomasse), caratterizzato dalla semplicit? di funzionamento e da una ridotta necessit? di manutenzione. Background dell?invenzione

[0002]. Le stufe a pellet stanno diventando sempre pi? diffuse a causa del basso costo del combustibile in confronto al metano o al gasolio. ? anche noto l?utilizzo di un combustibile organico naturale come sopra definito per la produzione di gas di sintesi. Tuttavia questi processi non trovano una applicazione pratica a livello domestico a causa dell?ingombro elevato rappresentato dalla sezione di filtrazione del gas di sintesi, poich? nei processi convenzionali, il gas contiene generalmente residui della combustione (ceneri). L?abbattimento di queste ceneri non solo rende l?impianto ingombrante, ma richiede anche una notevole manutenzione rendendo questo tipo di impianti non idonei ad un uso domestico.

[0003]. ? stato sorprendentemente scoperto che ? possibile rendere la produzione di gas di sintesi particolarmente vantaggiosa grazie all?utilizzo di un forno caratterizzato dall?alimentazione del combustibile dal basso e dal prelievo del syngas formato sempre dal basso. In questo modo, ? possibile ridurre al massimo la manutenzione dell?impianto e, al tempo stesso, ridurre la dimensione dell?impianto grazie all?effetto filtrante che produce il passaggio del syngas nel combustibile.

Breve riassunto dell?invenzione

[0004]. La presente invenzione ? diretta ad un sistema per la produzione di gas di sintesi comprendente i seguenti componenti: una camera di combustione; una camera esterna che contiene la camera di combustione; una coclea che alimenta un combustibile solido alla camera di combustione dal fondo della camera di combustione; almeno un tubo di alimentazione di aria nella parte superiore della camera di combustione; un tubo per l?uscita del gas di sintesi prodotto nella camera di combustione, il quale tubo ? collegato al fondo della camera di combustione; una coclea all?interno del tubo che si muove in modo tale da mantenere il combustibile all?interno della camera di combustione; un aspiratore che aspira il gas di sintesi dalla camera di combustione.

[0005]. L?invenzione ? inoltre diretta a un sistema integrato per la generazione di energia elettrica e il riscaldamento residenziale o industriale comprendente: il sistema per la generazione di gas di sintesi come precedentemente definito; e un gruppo elettrogeno per produzione di energia elettrica e termica.

Breve descrizione delle figure

[0006]. La figura 1 mostra uno schema del sistema per la produzione di gas di sintesi secondo l?invenzione.

Descrizione dettagliata dell?invenzione

[0007]. La figura 1 illustra il funzionamento di un sistema per la produzione di gas di sintesi secondo l?invenzione. Il combustibile (per esempio cippato) viene alimentato tramite una coclea 10 che entra nella camera esterna 60 e porta il combustibile al fondo della camera di combustione 20; alla camera di combustione ? collegato un tubo 40 contenente una seconda coclea 30 la quale si muove verso la base della camera di combustione 20 per impedire al combustibile presente nella camera di combustione di entrare nel tubo 40.

[0008]. Uno o pi? tubi 50 conducono aria nella camera di combustione 20 per consentire una combustione parziale del combustibile e del syngas e mantenere una temperatura adatta alla pirolisi nella camera di combustione.

[0009]. Il sistema comprendente il forno di pirolisi secondo l?invenzione comprende anche un serbatoio per lo stoccaggio del combustibile organico, e.g. cippato. La dimensione del serbatoio pu? essere varia e dipende da tanti fattori, quali il tipo di combustibile, la facilit? di approvvigionamento e il taglio di potenza dell?impianto. il serbatoio ? preferibilmente di una dimensione compresa tra 100 e 300 litri, ancor pi? preferibilmente tra 150 e 250 litri.

[0010]. Durante il funzionamento, la camera di combustione 20 contiene il combustibile sino ad un?altezza che pu? variare tra un terzo e due terzi dell?altezza totale della camera. Nella parte superiore della camera, grazie all?ingresso di aria dai tubi 50, si avr? una combustione incompleta del syngas e del combustibile presente nella parte superiore della camera. Detta combustione provoca il riscaldamento del combustibile. Quindi il combustibile presenta un gradiente di temperatura dall?ingresso nella coclea 10, in cui la temperatura del combustibile ? la temperatura ambiente, alla superficie della camera di combustione in cui raggiunge la temperatura massima, passando per riscaldamenti successivi: con l?ingresso nella camera esterna 60 subisce un primo riscaldamento, che continua con l?ingresso nella camera di combustione, nella quale il combustibile si muove verso l?alto; mano a mano che il combustibile sale nella camera di combustione, la sua temperatura aumenta, e con essa aumenta anche il rilascio di syngas, fino ad arrivare sulla superficie della camera di combustione 20 in cui il combustibile brucia per reazione con l?aria immessa dai tubi 50.

[0011]. La coclea 10 e la coclea 30 sono preferibilmente montate sullo stesso albero e sono preferibilmente mosse dallo stesso aspiratore. La differenza essenziale tra le due coclee ? che la coclea 30 ha un orientamento opposto rispetto alla coclea 10, cos? che entrambe spingono il combustibile verso la camera di combustione 20.

[0012]. La quantit? d?aria immessa dai tubi 50 deve essere tale da provocare una combustione parziale del combustibile e del syngas presente nel cielo della camera di combustione.

[0013]. La camera di combustione 20 ? in comunicazione con la camera esterna 60 tramite la parte superiore della camera di combustione che ? aperta. In questo modo le ceneri che si sollevano dalla camera di combustione vanno nella camera esterna e da l? si depositano sul fondo dove ? presente un sistema per l?estrazione delle ceneri.

[0014]. A valle dello scambiatore di calore 75 ? presente un aspiratore 80 per l?aspirazione del syngas. In un modo di realizzazione preferito l?aspiratore 80 crea un delta di pressione tra la camera di combustione e lo scambiatore di calore.

[0015]. Per effetto dell?aspirazione dell?aspiratore 80, il syngas che si genera nella camera di combustione 20 viene aspirato nel tubo 40. Poich? il syngas viene generato principalmente dal combustibile nella parte pi? alta della camera di combustione, per arrivare al tubo 40 deve passare attraverso il combustibile della parte bassa della camera di combustione, subendo in questo modo un processo di filtrazione che fa s? che il syngas che entra nel tubo 40 abbia un contenuto di particelle molto basso, che quindi non necessit? di una filtrazione ulteriore. In un modo di realizzazione preferito, il tubo di uscita 40 ? collegato al ciclone 70. Il quale ? a sua volta collegato allo scambiatore di calore 75, dove il vapore acqueo viene condensato e scaricato dall?uscita 76, e quindi all?aspiratore 80.

[0016]. Preferibilmente, la camera di combustione ? ad una pressione leggermente inferiore alla pressione atmosferica. In questo modo, si evita che syngas possa uscire dalla camera esterna 60, essendo il syngas tossico per la presenza tra l?altro di CO.

[0017]. Il syngas che entra nel tubo 40 ? gi? stato filtrato dal passaggio attraverso il combustibile presente nella camera di combustione e in fondo al tubo 40. Tuttavia, per eliminare anche piccole quantit? di polvere trascinata nel syngas, ? preferibile far passare il syngas in un ciclone 70 per abbattere qualsiasi traccia di particelle di cenere o di qualsiasi altra natura.

[0018]. Il sistema di caricamento e la conformazione della camera di combustione 20 permettono di utilizzare un combustibile legnoso meno pregiato rispetto ai reattori standard. Questo si traduce sia in minor spesa per il funzionamento sia nella vera valorizzazione della biomassa della zona.

[0019]. Il reattore della presente invenzione pu? essere accoppiato ad un gruppo elettrogeno per produzione di energia elettrica e termica. In questo modo il gas prodotto dal reattore della presente invenzione viene utilizzato come combustibile dal motore endotermico al quale ? accoppiato un generatore che in base alla potenza elettrica prodotta da quest'ultimo fornisce acqua calda derivante dal raffreddamento del motore e dei gas di scarico.

[0020]. In un altro modo di realizzazione, il gas prodotto dal reattore della presente invenzione pu? essere utilizzato da un bruciatore a gas standard per produrre calore direttamente in una caldaia. ? possibile quindi accoppiare il reattore della presente invenzione con una caldaia a gas gi? esistente oppure accoppiare il reattore dell?invenzione con una caldaia funzionante con combustibili diversi, previa conversione della caldaia sostituendo il corpo bruciatore esistente con un corpo bruciatore a gas.

[0021]. In un ulteriore modo di generazione, ? possibile utilizzare il reattore della presente invenzione in una configurazione ibrida che prevede l'istallazione di tutte e due le situazioni precedenti in modo da poter convogliare a piacimento il gas verso un dispositivo e l'altro. In questo modo si pu? generare solo energia termica o elettrica e termica in base alla richiesta dell'utente.

Claims (8)

Rivendicazioni

1. Un sistema per la produzione di gas di sintesi comprendente i seguenti componenti:

a. una camera di combustione (20);

b. una camera esterna (60) che contiene la camera di combustione (20);

c. una coclea (10) che alimenta un combustibile solido alla camera di combustione (20) dal fondo della camera di combustione (20);

d. almeno un tubo (50) di alimentazione di aria nella parte superiore della camera di combustione (20);

e. un tubo (40) per l?uscita del gas di sintesi prodotto nella camera di combustione (20), il quale tubo (40) ? collegato al fondo della camera di combustione (20); f. una coclea (30) all?interno del tubo (40) che si muove in modo tale da mantenere il combustibile all?interno della camera di combustione (20);

g. un aspiratore (80) che aspira il gas di sintesi dalla camera di combustione (20).

2. Il sistema secondo la rivendicazione 1, in cui la coclea (10) e la coclea (30) sono montate sullo stesso albero, sono mosse dallo stesso motore, e sono orientate in direzione opposta.

3. Il sistema secondo le rivendicazioni 1-2, in cui tra l?uscita della camera di combustione (20) e l?aspiratore (80) ? presente un ciclone (70) per l?abbattimento di eventuali particelle presenti nel gas di sintesi.

4. Il sistema secondo la rivendicazione 3, in cui a valle del ciclone (70) ? presente uno scambiatore di calore (75) per il raffreddamento del gas di sintesi e la condensa dell?acqua in esso presente.

5. Il sistema secondo le rivendicazioni 1-4, in cui sul fondo della camera esterna (60) ? presente un dispositivo (65) per la raccolta e l?estrazione di cenere.

6. Il sistema secondo le rivendicazioni 1-5, in cui la camera di combustione (20) ? in leggera depressione.

7. Un sistema integrato per la generazione di energia elettrica e il riscaldamento residenziale o industriale comprendente:

a. il sistema per la generazione di gas di sintesi secondo le rivendicazioni 1-6; e b. un gruppo elettrogeno per produzione di energia elettrica e termica.

8. Un sistema per il riscaldamento di edifici ad uso residenziale o industriale comprendente:

a. il sistema per la generazione di gas di sintesi secondo le rivendicazioni 1-6; e b. una caldaia per il riscaldamento residenziale o industriale.