ITBO20080168A1 - Impianto solare-termico integrato con un combustore a letto fluido - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione è relativa ad un impianto solare-termico integrato con un combustore a letto fluido.

Come è noto, le problematiche relative al reperimento ed al costo delle fonti energetiche tradizionali hanno reso sempre più insistente la ricerca di nuove fonti energetiche in particolare di fonti energetiche rinnovabili.

Una delle fonti rinnovabili che ha suscitato un notevole interesse è quella relativa alla biomassa in qualità di combustibile. Per biomassa deve essere intesa quella tipologia di sostanze di origine animale e vegetale, non fossili, che possono essere usate come combustibili per la produzione di energia.

Alcune fonti come la legna non necessitano di subire trattamenti, mentre altre come gli scarti vegetali o i rifiuti urbani devono essere processate in un digestore.

Un'altra fonte energetica di notevole interesse è quella solare. In particolare, negli ultimi anni la tecnologia denominata solare-termico è stata oggetto di approfonditi studi per una sua sempre più efficiente applicazione nella produzione di energia elettrica. Il solare-termico nonostante sia la tecnologia a minor impatto ambientale, tuttavia presenta il limite relativo al fatto che non sempre è possibile disporre di una efficace radiazione solare.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto solare-termico per la produzione di energia elettrica, le cui caratteristiche tecniche siano tali da garantire la produzione di energia elettrica anche in assenza di una radiazione solare efficace.

Oggetto della presente invenzione è un impianto integrato per la produzione di energia elettrica come rivendicato nella rivendicazione 1.

L'esempio che segue serve a scopo illustrativo e non limitativo, per una migliore comprensione dell'invenzione con l'ausilio della figura del disegno annesso, la quale è una vista schematica dell'impianto integrato oggetto della presente invenzione .

Nella figura viene indicato nel suo complesso con 1 1'impianto integrato oggetto della presente invenzione .

L'impianto 1 comprende un gruppo di combustione 2 per la combustione di biomassa, un gruppo solaretermico 3, un circuito di ricircolo 4, nel quale circola un liquido di processo, quale ad esempio olio diatermico o vapore, ed una turbina 5 connessa ad un generatore di corrente 6.

Il gruppo di combustione 2 conprende un silos di accumulo 7 in cui viene stoccata della biomassa dopo essere stata essiccata mediante un essiccatore 8, che, come vedremo a suo tempo, viene riscaldato dai fumi in uscita da un combustore a letto fluido. Come illustrato in figura, il silos di accumulo 7 conprende un radiatore 9 tale da garantire un ulteriore essiccazione della biomassa stoccata. Il radiatore 9 è alimentato dall'acqua di raffreddamento della turbina 5 come verrà successivamente descritto.

Il gruppo di combustione 2 conprende un serbatoio giornaliero 10 di biomassa alimentato dal silos di accumulo 7, e un combustore a letto fluido 11, il quale utilizza come combustibile la biomassa proveniente dal serbatoio giornaliero 10. Al combustibile biomassa viene aggiunto un additivo, quale ad esempio il CaC03, presente in un apposito serbatoio 12.

Come è noto ad un tecnico del ramo, il combustore a letto fluido presenta una serie di caratteristiche di combustione tali da garantire basse emissioni e, quindi, un modesto impatto ambientale. Come è noto, le vantaggiose caratteristiche peculiari della combustione a letto fluido sono relative ad una enorme superficie per la combustione e lo scambio del calore dovuta alla turbolenza generata dal letto fluido, un buon contatto tra l'aria comburente ed il combustibile dovuta alla intensa miscelazione generata nel letto fluido, una grande capacità termica del letto di sabbia in rapporto alla quantità di combustibile alimentato ed una ottimale combustione degli effluenti grazie allo spazio lìbero al di sopra del letto in cui si completa la combustione dei gas generatisi durante il processo. In particolare, come carburante per accensione può essere utilizzato l'olio pesante, il propano o il gas naturale, mentre la sabbia potrà essere del tipo silicea di fiume, non triturata e secca di dimensione media dei granuli pari a 0,32 mm.

In particolare, il combustore a letto fluido 11 viene alimentato da una linea di alimentazione dell'aria di fluidificazione 13 e da una linea dell'aria secondaria 14. Inoltre, il combustore a letto fluido 11 comprende un sistema di estrazione delle ceneri 15, e mezzi di accensione ad iniezione non illustrati e descritti in dettaglio in quanto noti .

La biomassa come combustore viene fornita al combustore a letto fluido 11 una volta che il letto ha raggiunto la temperatura di esercizio (650-700°C) mediante l'utilizzo di un combustibile ausiliario, il quale è fornito da una linea di alimentazione dedicata. La temperatura del letto è controllata al fine di assicurare che non si raggiunga la temperatura di fusione delle ceneri. La linea di alimentazione dell'aria secondaria 14 ha lo scopo di assicurare una completa combustione.

Il gruppo di combustione 2 comprende una coppia di filtri cicloni 16 i quali comprendono, a loro volta, un rispettivo sistema di raccolta delle ceneri 17. I fumi in uscita dal combustore a letto fluido 11 vengono prima convogliati nei due filtri cicloni 16, per l'abbattimento del particolato grossolano, e successivamente vengono fatti passare attraverso l'essiccatore 8 per svolgere l'azione di essiccazione sulla biomassa.

Infine, il gruppo di combustione 2 comprende un gruppo di smaltimento 18 dei fumi di scarico in uscita dall'essiccatore 8. il gruppo di smaltimento 18 comprende un dissipatore di calore 19 per portare la temperatura dei fumi ad un valore inferiore a 140°C, un impianto di filtri a manica 20 per l'abbattimento del particolato fine, un ventilatore di estrazione 21 e un camino 22.

il gruppo solare-termico 3 comprende una pluralità di concentratori lineari parabolici 23, una linea di ricircolo 24 di olio diatermico o sali fusi che sono scaldati dall'azione dei concentratori lineari parabolici 23 e uno scambiatore di calore 25, mediante il quale il fluido di processo viene scaldato dalla cessione del calore da parte dell'olio diatermico o dei sali fusi.

Il circuito di ricircolo 4 comprende un primo serbatoio 26, un secondo serbatoio 27, due linee di mandata 28a e 28b, ognuna delle quali consente il passaggio del fluido di processo dal primo serbatoio 26 al secondo serbatoio 27, una linea di ritorno 29, la quale consente il ritorno del fluido di processo dal secondo serbatoio 27 al primo serbatoio 26 e una linea di bypass 30 la quale connette il secondo serbatoio 27 alla linea di ritorno 29. In particolare, nelle due linee di mandata 28a e 28b il liquido di processo subisce il riscaldamento necessario al funzionamento della turbina. Infatti, la linea di mandata 28a attraversa il combustore a letto fluido 11 ricevendone il calore derivante dalla combustione della biomassa, mentre la linea di mandata 28b attraversa lo scambiatore di calore 25 ricevendo il calore dall'olio diatermico della linea di ricircolo 24. Inoltre, ognuna delle linee di mandata 28a e 28b comprende un rispettivo regolatore di flusso 3la e 31b per potervi selezionare le rispettive portate.

La linea di ritorno 29 è connessa con la turbina 5 per promuoverne il funzionamento e, conseguentemente, la produzione di energia.

La linea di bypass 30 comprende una valvola di bypass 32 ed è responsabile della conduzione del fluido di processo dal secondo serbatoio 27 alla linea di ritorno 29 a valle della turbina 5, ossia, senza che il fluido di processo stesso abbia ceduto il calore.

Infine, l'impianto 1 comprende una linea di ricircolo dell'acqua 33, la quale oltre ad attraversare la turbina 5 per svolgere una azione di raffreddamento, attraversa il silos di accumulo 7 per svolgere una azione di riscaldamento attraverso il radiatore 9 con funzione di essiccazione della biomassa all'interno del silos di accumulo 7 stesso.

In uso, il fluido di processo contenuto all'interno del primo serbatoio 26 viene convogliato nelle due linee di mandata 28a e 28b per essere riscaldato rispettivamente attraverso il combustore a letto fluido 11 e lo scambiatore di calore 25 del gruppo solare termico 3. Il fluido di processo così riscaldato viene convogliato all'interno del secondo serbatoio 27 e successivamente, attraverso la linea di ritorno 29, trasferito alla turbina a vapore o a ciclo organico 5 per la produzione di energia elettrica attraverso il generatore elettrico 6.

Sempre attraverso la linea di ritorno 29, il fluido di processo viene riportato dalla turbina 5 al primo serbatoio 26.

L'impianto 1 può essere utilizzato in diverse modalità potendo intervenire sui regolatori di flusso 31a e 31b delle linee di mandata 28a e 28b.

in particolare, nelle giornate assolate sarà possibile sfruttare il gruppo solare-termico 3 al massimo della sua potenza di riscaldamento, mentre il combustore a letto fluido 11 verrà sfruttato per integrare la potenza necessaria al raggiungimento della massima potenza calorifica del liquido di processo. Diversamente, nelle giornate nuvolose o di notte sarà possibile sfruttare al massimo il riscaldamento derivante dal combustore a letto fluido 11 garantendo, anche in assenza del contributo del gruppo solare-termico 3, la massima potenza calorifica del liquido di processo.

In altre parole, sarà possibile agendo sui regolatori di flusso 31a e 31b, selezionare i flussi di liquido di processo derivante rispettivamente dal gruppo solare-termico 3 o dal combustore a letto fluido 11 in funzione delle condizioni esterne all impianto.

Inoltre, agendo sulla valvola di bypass 32, sarà possibile stoccare anche nel primo serbatoio 26 parte del fluido di processo opportunamente riscaldato. Questo permette sia l'accumulo di calore nel primo serbatoio 26 da utilizzarsi nei momenti di assenza di radiazione solare sia la riduzione delle oscillazioni nella regolazione del combustore a letto fluido 11 ed il miglioramento del rendimento.

Come appare evidente dalla descrizione di cui sopra, l'impianto 1 oggetto della presente invenzione offre il vantaggio di poter utilizzare un gruppo solare-termico 3 per la produzione di energia elettrica, assicurando al contempo la produzione di energia anche quando le condizioni atmosferiche non consentano uno sfruttamento dell'energia solare. Tale assicurazione di energia elettrica deriva dalla presenza del combustore a letto fluido 11.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Impianto integrato per la produzione di energia elettrica caratterizzato dal fatto di comprendere un gruppo solare-termico (3), un combustore a letto fluido (11) atto ad utilizzare biomassa come combustibile, una turbina (5) connessa ad un generatore di energia elettrica (6) e un circuito di ricircolo (4) di un liquido di processo; il detto circuito di ricircolo essendo connesso con il detto gruppo solare-termico (3) e con il detto combustore a letto fluido (11) per il riscaldamento del detto liquido di processo ed essendo connesso con la detta turbina (5) per promuoverne il funzionamento . 2. impianto integrato per la produzione di energia elettrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto circuito di ricircolo (4) comprende mezzi regolatori di flusso (31a, 31b) atti a variare il flusso di liquido di processo scaldato dal detto gruppo solare termico (3) e il flusso di liquido di processo scaldato dal detto combustore a letto fluido (11). 3. Impianto integrato per la produzione di energia elettrica secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il circuito di ricircolo (4) comprende un primo serbatoio (26), un secondo serbatoio (27), due linee di mandata (28a, 28b), ognuna delle quali consente il passaggio del fluido di processo dal primo serbatoio (26) al secondo serbatoio (27), una linea di ritorno (29), la quale consente la connessione con la detta turbina (5) e il ritorno del fluido di processo dal secondo serbatoio (27) al primo serbatoio (26); le dette linee di mandata (28a, 28b) essendo connesse rispettivamente con il detto combustore a letto fluido (11) e con il detto gruppo solare-termico (3) e comprendendo due rispettivi regolatori di flusso (3la, 31b). 4. Impianto integrato per la produzione di energia elettrica secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto circuito di ricircolo (4) comprende una linea di bypass (30) atta a connettere il secondo serbatoio (27) alla linea di ritorno (29) a monte della connessione con la detta turbina (5); la detta linea di bypass comprendendo una valvola di bypass (32) 5. Impianto integrato per la produzione di energia elettrica secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il detto gruppo solare-termico (3) comprende una pluralità di concentratori lineari parabolici (23), una linea di ricircolo (24) di olio diatermico o sali fusi scaldati dai concentratori lineari parabolici (23) ed uno scambiatore di calore (25) atto ad essere attraversato da una (28b) delle linee di mandata per la cessione del calore da parte dell'olio diatermico o dei sali fusi al liquido di processo. 6. Impianto integrato per la produzione di energia elettrica secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un silos di accumulo (7) in cui viene stoccata della biomassa, un essiccatore (8) in cui viene essiccata la biomassa prima di essere stoccata nel silos di accumulo (7) ed atto ad essere scaldato dai fumi in uscita dal detto combustore letto fluido (1). 7. Impianto integrato per la produzione di energia elettrica secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di comprendere una linea di ricircolo dell'acqua di raffreddamento (33) atta a svolgere una azione di raffreddamento della detta turbina (5) e ad alimentare un radiatore (9) all'interno del detto silos di accumulo (7) per svolgervi una azione di riscaldamento con funzione di essiccazione della biomassa.