ITMI20110045A1 - Impianto di termovalorizzazione multiuso di fanghi biologici rifiuti organici e biomasse minuti - Google Patents

Description

Breve descrizione dell’ invenzione

L’oggeto della presente invenzione à ̈ costituto da un impianto di termovalorizzazione multiuso per cogenerazione che utilizza, come combustibili, fanghi biologici, e/o rifiuti organici e/o biomasse, a pezzatura minuta, pre-essiccati con combustore a letto fluido in pressione, espansione diretta dei gas pretrattati in due indipendenti gruppi di macchine, un turbocompressore per la produzione dell'aria compressa di combustione ed un turboalternatore formato da un turbocompressore dal quale à ̈ stata rimossa la ruota compressore sostituendola con un alternatore veloce con inverter per la produzione di energia elettrica. Detto impianto à ̈ caratterizzato da una notevole semplicità costruttiva e, conseguentemente, di costo limitato. Esso à ̈ dotato di particolari dispositivi di sicurezza e di flessibilità di esercizio quale la possibilità di variare il rapporto tra energia elettrica ed energia termica prodotte, dì abbattere l'anidride carbonica contenuta nei gas di combustione insieme ad ossidi di azoto ed altri inquinanti e di produrre un correttivo per uso agricolo pur mantenendo elevati rendimenti in energia elettrica prodotta.

Stato della tecnica

La maggior parte dei termovalorizzatori oggi in esercizio brucia rifiuti urbani operando a pressione ambiente ed adotando camere di combustione di vario tipo, tutte munite di caldaie a vapore, alimentando con il vapore prodoto delle turbine che necessitano acqua di raffreddamento per condensare il vapore dopo l’espansione in turbina. Ciò comporta, oltre ad elevati costi di investimento, anche elevati costi di esercizio quali: il consumo dell’acqua di raffreddamento e la perdita del calore di condensazione del vapore, che rappresenta una frazione consistente del calore totale, costi che abbassano i rendimenti in energia eletrica. Detti impianti di termovalorizzazione richiedono inoltre di essere integrati da impianti ausiliari vari, quali il tratamento acqua per l' alimentazione della caldaia, il tratamento fumi e la preparazione dei rifiuti per renderli combustibili, il che aumenta ulteriormente gli investimenti richiesti e risulta onerosi nella gestione. L’esercizio di tali impianti ausiliari à ̈ anch’esso impegnativo a causa della loro complessità, dei problemi di corrosione dei tubi della caldaia e di tuti gli organi in cui passa il vapore, di manutenzione elevata degli organi meccanici, di sporcamente delle superficie di scambio termico, di elevata produzione di scorie di combustione, che spesso richiedono la disponibilità di una discarica. Per tuto quanto sopra questi termovalorizzatori sono poco adati per materiali quali i fanghi biologici, altri rifiuti organici e biomasse in pezzatura minuta o polvere ed, in particolare, per dite di piccole e di medie dimensioni che devono minimizzare personale e problemi di conduzione.

Accanto ai termovalorizzatori tradizionali, come sopra descriti, ve ne sono pochi altri, principalmente per la combustione di biomasse a fini energetici, che prevedono la combustione in pressione e l’espansione direta dei gas di combustione in turbine, in modo da otenere sia l’aria compressa necessaria alla combustione che l’energia eletrica. Fra questi sono state considerate le domande di breveto ed i breveti di seguito riportati.

GB 595,947 (1947) a nome BBC Brown Boveri & Cie descrive un sistema di essiccamento di rifiuti, la loro gassificazione in pressione e la combustione dei gas in altra camera o la combustione in specifico combustore rotante verticale, con raffreddamento dei gas mediante aria secondaria e loro utilizzo per l’espansione in una turbina, specificatamente costruita, accoppiata ad un compressore e ad un alternatore (sistema monoalbero). Vengono previste scorie liquide anziché ceneri.

DE 966 644 C (1957) a nome BASF AG. descrive un sistema di combustione in un combustore statico in pressione con invio di aria secondaria di raffreddamento dei gas ed utilizzo diretto in una turbina, specificatamente costruita, accoppiata ad un compressore e ad un generatore (monoalbero), rigenerazione. Il carico del combustibile viene effettuato con contenitore in pressione e coclea, mentre lo scarico ceneri avviene con coclea e contenitore in pressione.

U.S. 3,589,313 A (1971) a nome Smith Richard D et al. descrive un sistema integrato molto complesso per il trattamento di rifiuti solidi, loro essiccamento e combustione dell’essiccato in un pirolizzatore statico o a letto fluido e depolverizzazione del gas mediante ciclone ed eventuale elettrofiltro ed utilizzo del gas in turbina con camera di combustione, turbina, appositamente costruita, monoalbero, accoppiata ad un compressore e ad un generatore. Viene rivendicata la combustione su un letto di particelle solide.

EP 0 076 484 Al (1983) a nome EURATOM.LU descrive un pirolizzatore in pressione per biomasse con camera di combustione dei gas di pirolisi ed invio ad una turbina, appositamente costruita, con uno stadio ad alta pressione che trascina il compressore ed uno stadio a bassa pressione, che trascina un alternatore, con due alberi coassiali. L’alimentazione del combustibile viene effettuata con speciali viti. WO 94/15083 A1 (1994) a nome RBS Electric Ine. USA descrive un sistema di combustione per biomasse a due camere parallele, con combustibile cadente nella prima camera mediante una serie di rotocelle a tenuta con un ciclone separatore e con l’utilizzo dei gas caldi in una turbina monoasse con compressore ed alternatore, appositamente costruita, previa riduzione della temperatura ed aumento del volume con iniezione di acqua o vapore. Viene utilizzato l’idrossido o il carbonato di calcio per aumentare la temperatura di fusione delle ceneri in modo che non aderiscano alle superficie della turbina. E’ descritto un sistema computerizzato di controllo dell' impianto e sono evidenziate alcune problematiche, in particolare il controllo della temperatura ed il sovraccarico della turbina che trascina l'alteatore in caso di caduta di carico al medesimo.

U.S. 5,720,165 (1998) a nome Rizzie et al descrive un sistema per preparare biomasse, caricarle in silos messe in pressione e da questi caricare un serbatoio d’alimentazione che, a sua volta, le alimenta dal basso, con speciale trasporto pneumatico, in un complicato combustore in pressione a camera speciale, preferibilmente senza refrattario e costruita in inconel. Le biomasse vengono bruciate per produrre gas caldi in pressione, la temperatura viene controllata con immissione di acqua o di vapore, le polveri vengono abbattute in un particolare ciclone con valvola di sovrapressione sul condotto di uscita ed alimentazione di una turbina, appositamente costruita, monoalbero con compressore e generatore. Il controllo dell' impianto avviene mediante un sistema computerizzato.

GB 2 348 695 A (2000) a nome James Engineering descrive la combustione in pressione di biomasse con l’ausilio di combustibile fossile, per produrre gas caldi in pressione da utilizzare direttamente in turbocompressori di tipo stradale o marino adatti ad essere accoppiati a compressori ed alternatori. La combustione avviene in uno speciale combustore a ciclone, con una intercapedine per l’aria, alimentato tramite coclea, serbatoio atmosferico, valvola stellare e trasporto pneumatico.

Tutti i documenti succitati prevedono sistemi complessi, apparecchiature che richiedono costruzioni costose e dispositivi meccanicamente poco affidabili quali, ad esempio, valvole stellari multiple in serie e viti, che presentano problemi di tenuta dei gas in pressione, per l’alimentazione dei combustibili. In nessuno dei documenti citati viene indicato l’abbattimento di inquinanti nei gas di combustione e scarico all' atmosfera, in particolare deU’anidride carbonica che rappresenta l’inquinante maggiormente presente nei gas di combustione né tanto meno la stessa à ̈ stata utilizzata in maniera utile.

Descrizione dell’ invenzione

L’oggetto della presente invenzione à ̈ costituito da un impianto di termovalorizzazione multiuso per cogenerazione che utilizza, come combustibili, fanghi biologici, e/o rifiuti organici similari e/o biomasse di pezzatura minuta, convenientemente preessiccati fino ad avere un potere calorifico non inferiore a 2.500 Kcal/Kg„ preferibilmente 3.000- 4.000 Kcal/Kg, facilmente realizzabile in diverse taglie e, preferibilmente, ma non esclusivamente, per potenze elettriche generate inferiori ad 1 Mwe, in cui viene effettuata una combustione in pressione con successiva espansione diretta dei gas di combustione in due distinti gruppi macchine, un turbocompressore disponibile nel commercio, di tipo motoristico, di derivazione stradale o marina, per la produzione di aria compressa per la combustione ed un turboalternatore di semplice costruzione, derivato da un turbocompressore di tipo simile al precedente al quale à ̈ stata tolta la ruota compressore e sostituita con un alternatore veloce con inverter, per la produzione di energia elettrica. Dette macchine sono provviste di dispositivi di sicurezza e di notevole flessibilità di esercizio, quale la possibilità di variare la distribuzione, tra di esse, dei flussi di gas di combustione, cosi da poter variare il rapporto tra energia elettrica ed energia termica prodotte in relazione alle diverse esigenze, contemporaneamente preservando da fuori giri le macchine impegnate. Un’altra rilevante caratteristica dell’impianto di termovalorizzazione dell’invenzione à ̈ rappresentata dalla capacità di abbattimento dell’anidride carbonica e di altri inquinanti presenti nei gas di combustione, detto abbattimento venendo effettuato mediante reazione con un prodotto o un rifiuto organico idrolizzato che contiene idrossido di calcio, e conseguente formazione di “carbonato di calcio di defecazione†che costituisce un correttivo per uso agricolo in accordo a quanto stabilito dal D.Lgs 75/2010 Italia e Regolamento CE 834/2007 e 889/2008.

L’impianto di termovalorizzatore deH’invenzione ha un rendimento globale di energia elettrica prodotta pari a circa il 25-35%, generalmente 30%, e, contemporaneamente, di energia termica pari a circa il 65-50%, tutti valori relativi all’energia termica dei materiali alimentati come combustibili.

L’impianto di termovalorizzazione à ̈ costituito da: un combustore (1) a letto fluido in pressione; un sistema di alimentazione dei combustibili al combustore (1) per caduta dalle tramogge (5) in pressione in numero di due o più; un ciclone o batteria di cicloni (8) per un primo abbattimento polveri; una eventuale immissione di aria primaria nel flusso dei gas di combustione in uscita dal ciclone (8) per raffreddamento dei medesimi fino ai valori accettabili dal filtro (9) e dai gruppi turbocompressore (12)(13) e turboalternatore (14)(16); un filtro autopulente (9) a cartucce ceramiche per l’abbattimento, con efficienza fino al 99,9%, delle polveri di dimensioni superiori ad un micron; un serbatoio (10) in pressione scaricabile ciclicamente per la raccolta delle ceneri; dispositivi di sicurezza (3); strumenti di controllo della temperatura, sulle superficie degli apparecchi in pressione ad alta temperatura; due indipendenti gruppi di macchine, un turbocompressore (12)(13), disponibile nel commercio, di tipo motoristico, di derivazione stradale o marina, ed un turboalternatore (14)(16) di semplice costruzione, derivato da un turbocompressore di tipo simile al precedente al quale à ̈ stata tolta la ruota compressore e sostituita con un alternatore veloce con inverter, essendo dette macchine selezionate in modo da operare nel campo di rapporto delle pressioni assolute e delle portate d’aria e di gas di combustione ricadenti nell’area di massimo rendimento secondo le “mappe†ed i diagrammi dei costruttori; dispositivi di regolazione ed intercettazione (11) dei flussi di gas di combustione per i due gruppi suddetti; un gruppo inverter (17) di rifasamento e controllo frequenza; un’eventuale centralina (26) per l’alimentazione dell’olio di lubrificazione ai supporti degli alberi delle macchine dei due gruppi ( 12)( 13) e (14) (16) se non già dotati di cuscinetti ad aria dai costruttori; un sistema di recupero calore dei gas espansi mediante scambiatore a fascio tubiera (18) con due indipendenti passaggi dal lato tubi al fine di rendere massima la rigenerazione per una maggior produzione di energia elettrica o, alternativamente, per un maggior recupero dell’energia termica, eventualmente anche mediante un fluido intermedio; un reattore (19) per l’abbattimento dell’anidride carbonica e di altri inquinanti presenti nei gas di combustione; uno scrubber (21) di guardia, che opera con una soluzione di idrossido di calcio con spurgo della medesima, dopo il lavaggio, inviato nel reattore (19); un bruciatore ausiliario (4) di avviamento a combustibile ausiliario liquido o gassoso di uso comune; uno o più serbatoi (24) di accumulo di aria compressa per l’avviamento fornita da un piccolo compressore a pistoni (25) di tipo comune, disponibile sul mercato, aria compressa utilizzata anche per la pulizia automatica delle cartucce del filtro (9) e per 1’awiamento della combustione nel bruciatore ausiliario (4); un quadro elettrostrumentale (27) con PLC per il controllo computerizzato dell’impianto di termovalorizzazione, con installato specifico software.

Nell’eventualità di funzionamento dell’impianto in isola dovrà essere presente un motogeneratore di piccola potenza, o altra fonte, erogante l’energia elettrica per l’avviamento del processo e per i dispositivi di sicurezza.

In maggiore dettaglio, nell’impianto del termovalorizzatore dell’invenzione sono presenti:

il combustore (1) a letto fluido verticale in pressione à ̈, preferibilmente, a letto fluido di tipo “bollente†per le piccole e medio-piccole dimensioni, o “turbolento†ed anche “circolante†per le dimensioni medie e medio-grandi, ed ha una struttura cilindrica con tre successivi, diversi diametri, il maggiore dei quali essendo nella parte superiore dell’apparecchio per consentire una riduzione di velocità dei gas di combustione e quindi favorire una prima separazione, per caduta, di particelle solide trascinate, maggiormente importante nel letto fluido di tipo “bollente†. La pressione di esercizio à ̈ compresa tra 3,5 e 6,0 bar assoluti. La strutturai resistente del combustore (1) à ̈ costituita da un fasciame in acciaio, in settori flangiati o monoblocco, con refrattario interno tale da non superare la temperatura di 60°C sulla superficie esterna del fasciame esterno in acciaio. Detto combustore (1) reca, all’interno, una griglia di sostegno del materiale di supporto del letto fluidificabile don un diffusore dell’aria primaria di fluidificazione e di combustione, del medesimo materiale di supporto del letto fluido. La geometria del combustore (1) à ̈ tale da consentire, al variare del diametro, la realizzazione di una zona di fluidificazione e di combustione, di una zona di postcombustione, di una zona di calma. La tubazione dì uscita del gas di combustione à ̈ verticale e termina con un portello di esplosione (2) che, al raggiungimento di una prefissata pressione massima o, in caso di esplosione, si solleva, pur rimanendo agganciato alla tubazione, ad evitare incidenti. Il combustore (1) ha un attacco per un bruciatore ausiliario (4) di avviamento, attacchi e tubi opportunamente inclinati per il carico del combustibile che scende per gravità dalle tramogge (5), un attacco ed un tubo, opportunamente inclinati, per lo scarico delle ceneri e delle particelle del materiale di supporto per troppopieno al serbatoio delle ceneri (10); un attacco ed un tubo, opportunamente inclinati, per il riciclo delle particelle scaricate dal ciclone (8); attacchi per l’immissione di aria nella zona di fluidificazione e di combustione e nella zona di postcombustione; attacchi per la strumentazione; un sistema di sensori (3), generalmente PT 100, distribuiti uniformemente su tutta la superficie esterna del combustore (1), collegati ad una apposita strumentazione, per il controllo diffuso delle temperature del fasciame esterno in modo tale da prevenire il rischio di temperature superiori alla temperatura ammissibile, dovute, ad esempio, ad eventuali danni al refrattario interno con conseguenti rischi di esplosioni; spie; portelli d’ispezione e pulizia; un portello per lo scarico e per il ricambio del materiale di supporto; attacchi usuali per strumenti di controllo della pressione e della temperatura e di riserva;

le tramogge (5) sono in acciaio, in numero di due o più, in pressione, per il contenimento dei materiali combustibili minuti da alimentare al combustore (1), e presentano un fondo tronco-conico con angolazioni atte ad impedire la formazione di ponti. Esse sono mantenute in pressione con aria compressa di processo prelevata prima della rigenerazione ad evitare eccessivi riscaldamenti. Sono dotate di un ampio portello superiore per il carico manuale od automatizzato |del combustibile, di una valvola stellare (6) sul fondo per il dosaggio del combustibile, valvola comandata da un sistema di controllo e di una valvola a sfera (7) di intercettazione, da chiudere per la depressurizzazione delle tramogge (5) per la loro ricarica a pressione atmosferica, di un collegamento mediante una tubazione di carico al combustore (1) con geometria e pendenza superiore a 60°, tali da consentire il carico del conbustibile per gravità, di un sistema visivo di controllo di livello, di un sistema strumentale di controllo di livello, di una capacità di contenimento del combustibile tale da assicurare una alimentazione al combustore (1) come desiderata e, preferibilmente , da 6 a 12 ore; il bruciatore ausiliario (4) di avviamento à ̈ di tipologia standard per la combustione in pressione di combustibile fluido convenziohale ed à ̈ in grado di intervenire anche in caso di brevissime carenze di alimentazione del combustibile solido dalle tramogge (5);

il serbatoio (10) à ̈ in acciaio con refrattario interno, in pressione, ed à ̈ collegato a scarico per troppopieno al combustore (1), ed anche alla tubazione di scarico del filtro polveri (9) per la raccolta delle ceneri à ̈ delle polveri; esso ha una camera nella parte inferiore con delle chiusure a clapet o a ghigliottina, tali da consentire lo scarico ciclico delle polveri in esso contenute;;

il ciclone (8), o la batteria di cicloni à ̈ ad alta efficienza ed a minima perdita di carico per l’abbattimento delle polveri; esso à ̈ realizzato con fasciame esterno in acciaio, opera in pressione ed à ̈ internamente rivestito con refrattario. Esso à ̈ inoltre collegato con il filtro (9), mediante una tubazione di liscita del gas, in acciaio inossidabile per alte temperature, atta a minimizzare le perdite di carico, e con una tubazione di scarico avente un’inclinazione superiore a 60° per lo scarico delle polveri per gravità nel combustore (1). Il ciclone (8) à ̈ dotato di un sistema di sensori (3) come descritti per il combustore (1);

il filtro (9) per l’abbattimento delle polveri fini à ̈ costruito con un fasciame in acciaio ed internamente rivestito con materiale refrattario; esso à ̈ del tipo a cartucce ceramiche, operante in pressione, di tipo autopulente mediante il controsoffiaggio delle cartucce con aria. Esso à ̈ collegato con il serbatoio (10) di raccolta delle ceneri e polveri, mediante una tubazione di scarico, avente un’inclinazione superiore a 60° per favorire la caduta delle polveri per gravità nello stesso, con una valvola a clapet, o altra idonea, terminale; à ̈ dotato di un sistema di sensori (3) come descritto per il combustore (1);

tutte le tubazioni ed il collettore sono in acciaio coibentati o rivestiti internamente con refrattario, realizzati in modo da minimizzare le perdite di carico ed inoltre, sono muniti di dispositivi di regolazione ed intercettazione (11), per la distribuzione, la regolazione e l’intercettazione del flusso dei gas di combustione in pressione ai due gruppi indipendenti turbocompressore (12)(13) e turboalternatore ( 14)(16) disposti in parallelo;

due gruppi di macchine indipendenti, il turbocompressore (12)(13), modello standard del commercio, à ̈ di origine motoristica stradale e/o marina, mentre il turboalternatore ( 14)( 16) à ̈ derivato da un turbocompressore simile al precedente al quale à ̈ stata tolta la ruota compressore sostituita da un alternatore veloce con inverter, ruotano, in genere, tra 20.000 ed 80.000 rpm, preferibilmente tra 40.000-60.000 rpm, in funzione della dimensione. Il primo gruppo di macchine, turbocompressore (12)(13), inclusa la valvola di sovraccarico di serie, ha la funzione di comprimere l’aria necessaria per la combustione e per gli altri usi descritti, dalla pressione ambiente alla pressione di esercizio. Detto turbocompressore à ̈ scelto tra quei turbocompressori capaci di dare elevati rapporti di compressione, generalmente 1/4-1/5,5 di pressioni assolute, che sono costruiti in materiali che presentano una maggiore resistenza alle alte temperature ed all’abrasione ed adatti ad operare nell’area di massimo rendimento (76-80%) secondo le “mappe†del costruttore. Nel secondo gruppo di macchine, turboalternatore ( 14)(16), le due macchine (14) e (16) sono collegate tra di loro tramite il giunto flessibile bilanciato (15 ), adatto ad evitare la trasmissione di sforzi sia assiali che radiali, quindi ruotanti alla medesima velocità);

nell’impianto di termovalorizzazione dell’invenzione à ̈ eventualmente presente una centralina (26) di alimentazione dell’olio di lubrificazione ai supporti degli alberi dei gruppi turbocompressore (12)(13) e turboalternatore (14)(16), con alternatore veloce, quando queste macchine non sono dotate di cuscinetti ad aria, detta alimentazione essendo realizzata con pompe di ad ingranaggi, regolazione della pressione di mandata in relazione alle dell’aria compressa e dei gas di combustione compressi, raffreddamento dell’olio aria o ad acqua, resistenza elettrica per l' avviamento in caso di basse temperature, tubazioni di collegamento di comune tipo motoristico o di qualsiasi altro tipo;

lo scambiatore di calore/rigeneratore (18) à ̈, preferibilmente, a fascio tubiere con tubi ad U. Nel lato mantello, per una più facile pulizia, passano i gas espansi e, nel lato tubi, l’aria compressa da riscaldare. Il lato tubi può anche essere costituito da due fasci ad U indipendenti: in un fascio viene riscaldata compressa e nell’altro fascio un eventuale altro fluido da riscaldare;

il reattore (19), per l’abbattimento dell’anidride car sonica, contenuta nei gas espansi, à ̈, preferibilmente, di tipo assiale con aspo rotante, preferibilmente, a vomeri ad alta velocità, ed utilizza fanghi biologici o altri rifiuti organici idrolizzati e idrossido di calcio, in modo da consentire, con bassa perdita di carico dei gas di combustione, la reazione, con conseguente abbattimento dell’anidride carbonica, ed anche degli ossidi di azoto e di zolfo, con l’ idrossido di calcio a formare il correttivo agricolo denominato “carbonato di calcio di defecazione†secondo il D.Lgs. 75/2010 Italia e Regolamento CE 834/2007 e 889/2008.

Il ventilatore (20) per l’aspirazione dei gas in uscita dal reattore (19) e loro invio allo scrubber (21);

lo scrubber (21) di tipo adatto per il funzionamento con soluzione di idrossido di calcio e con il dispositivo per lo spurgo di parte della soluzione circolante che contiene idrossido di calcio e carbonato di calcio precipitato seguito della reazione con l’anidride carbonica residua nei gas di combustione, recuperato mediante l’invio con la pompa di circolazione (22) al reattore (19);

il camino (23), per l’invio dei gas all’atmosfera, depurati dell’anidride carbonica;

uno o più serbatoi (24) per l’aria compressa necessaria per l'avviamento dell’impianto e fornita da un piccolo compressore a pistoni (25) di tipo comunemente disponibile sul mercato. L’aria compressa viene anche utilizzata per il soffiaggio delle cartucce del filtro e per l’inizio della combustione del combustibile ausiliario dal bruciatore ausiliario (4);

nel solo caso di funzionamento in isola, di utilizza un motogeneratore di piccola potenza, od altro dispositivo adatto ad erogare l’energia elettrica per l’inizio dell’avviamento dell’impianto e per i dispositivi di sicurezza;

strumentazione locale e sensori di rilevazione, portate, temperature, pressioni, vibrazioni, livelli, parametri analitici per i gas di scarico come richiesti dalla normativa vigente o dall’Autorità di controllo, e quadro elettrostrumentale (27) con PLC di controllo e monitoraggio, supervisione e gestione locale e remota, con registrazione continua di tutti i parametri e quindi completa rintracciabilità dei medesimi, oltre ad eventuali dispositivi per il collegamento alla rete elettrica.

Le Figure unite in allegato servono ad illustrare schematicamente l’oggetto dell’invenzione. Precisamente:

la Figura 1 rappresenta uno schema nel quale à ̈ evidenziata la tramoggia di carico (5) munita di valvola stellare (6) per l’alimentazione al combustore (1) dal quale fuoriescono i gas di combustione contenenti polveri e ceneri che vengono abbattute nel ciclone (8) e, successivamente, nel filtro a cartucce ceramiche (9), e quindi rinviate al combustore (1). I gas, depurati delle polveri, vengono inviati, suddivisi, ai gruppi (12)(13) e (14)(16), convogliati, espansi, al recuperatore di calore (18) ed infine al reattore (19) ed allo scrubber (23) e da questo inviati all’atmosfera depurati dell’anidride carbonica ed altri inquinanti. In detta Figura 1 vengono indicate le principali tubazioni dell’impianto ed i punti di carico e scarico dei materiali, rispettivamente di alimentazione all’impianto e del correttivo per uso agricolo; la Figura 2 rappresenta, schematicamente la centralina di lubrificazione (26) dell’impianto di termovalorizzazione e

la Figura 3 rappresenta, schematicamente, il quadro strumentale (27) del termovalorizzatore.

Sia la centralina di lubrificazione (26) che il quadro strumentale (27) possono essere ubicati lontano dall’impianto.

L’impianto di termovalorizzazione dell’invenzione può convenientemente essere utilizzato in diversi ambiti industriali, quali impianti di trattamento reflui, impianti che producono rifiuti organici similari, impianti che producono altri rifiuti combustibili non contenenti plastiche clorurate, impianti per biogas, per l’utilizzo della frazione solida del digestato, impianti che necessitano di energia e calore, aziende agricole, piccole-medie comunità isolate che dispongano di biomasse, ecc.

L’esempio che segue ha lo scopo di descrivere un’applicazione dell’invenzione senza tuttavia limitarne l’ambito di applicazione.

Esempio

In un impianto di termovalorizzazione costruito in accordo alla presente invenzione e montato su skid da 12 x 2,5 m, vengono alimentati 140 Kg/h di fanghi biologici preessiccati aventi una umidità residua pari a 10 %. L'impianto aveva una marcia stabile con una produzione di oltre 100 kwhe ed una produzione di calore atta ad essiccare i fanghi umidi (80% di acqua) pari ad oltre 240Kwht ed una quantità di correttivo agricolo pari a 250 -300 kg/h.

Lo stesso impianto alimentato con 140 kg/h di rifiuti organici pre-essiccati ed aventi umidità residua pari a 10 % fornisce una produzione pari ad oltre 200 kwhe , 120 kwht ed una quantità pari a 250 - 300 kg/h di correttivo agricolo.

Claims (11)

1. Rivendicazioni 1. Impianto di termovalorizzatore multiuso per cogenerazione, tipo a combustione in pressione ed espansione diretta dei gas di combustione in turbine, utilizzante come combustibili fanghi biologici, e/o rifiuti organici similari e/o biomasse minuti convenientemente pre-essiccati fino ad avere un potere calorifico non inferiore a 2.500 Kcal/Kg, e preferibilmente 3.000- 4.000 Kcal/Kg, con rendimento globale in energia elettrica prodotta pari a circa il 25-35%, generalmente 30%, ed energia termica pari a circa il 65-50%, con riferimento all’energia termica dei materiali alimentati come combustibili nel combustore (1), realizzabile per diverse potenze e, preferibilmente, per potenze elettriche generate inferiori ad 1 Mwe, con presenza di due distinti gruppi turbocompressori ( 12)( 13) e (14), con nuovi accorgimenti di sicurezza (3), con abbattimento di particelle fini dai gas di combustione per microfiltrazione prima dell’ immissione nei turbocompressori (12)(13) e (14), con flessibilità di esercizio anche tramite variazione della distribuzione tra i due gruppi turbocompressori (12)(13) e (14) dei flussi di gas di combustione, con possibilità di variare il rapporto tra energia elettrica ed energia termica prodotte in relazione alle diverse esigenze, con capacità di evitare fuorigiri delle turbine, con abbattimento dell’anidride carbonica oltre ad altri inquinanti presenti nei gas di combustione con produzione del correttivo per uso agricolo carbonato di calcio di defecazione.
2. 2 Rivendicazione come da 1, caratterizzato da combustore (1) a letto fluido vertic in pressione, preferibilmente a letto fluido di tipo “bollente†per le piccole medio-piccole dimensioni, o “turbolento†ed anche “circolante†per le dimensioni medie e medio-grandi, cilindrico con tre successivi diversi diametri, il maggiore nella parte superiore per consentire una riduzione di velocità dei gas di combustione e favorire una prima separazione per gravità di particelle di maggiori dimensioni trascinate, maggiormente importante nel letto fluido di tipo “bollente†, per pressioni di esercizio da 3,0 a 6,0 bar assoluti e preferibilmente 4, 0-5, 5 e temperature fino a 1.000°C, preferibilmente 850-900°C.
3. 3. Rivendicazione come da 1 e 2 caratterizzato da combustore (1), ciclone (8), filtro (9) costruiti con fasciame in acciaio, in settori flangiati o monoblocco, con refrattario interno tale da non lasciar superare 60°C sulla superficie esterna del fasciame in acciaio, dotati di sistema di sicurezza costituito da sistema di sensori (3), generalmente PT 100, distribuiti uniformemente su tutta la superficie esterna, collegati ad apposita strumentazione, per il controllo diffuso delle temperature del fasciame esterno in acciaio, sì da prevenire il rischio di esplosioni per sovratemperature causate da eventuali danneggiamenti del refrattario interno.
4. 4. Rivendicazione come da rivendicazione 1., 2. e 3. caratterizzato da alimentazione del combustibile al combustore (1) per pressione e gravità, da tramogge (5) di carico in acciaio, in numero di due o più, mantenute in pressione, con geometria del fondo tramoggia tale da evitare la formazione di ponti ed inclinazione della tubazione di adduzione al combustore (1) superiore a 60°
5. 5. Rivendicazione come da 1., 2., 3., e 4 caratterizzato da filtro (9) autopulente a cartucce ceramiche, posto a valle del ciclone (8), capace di abbattere il 99,9% delle particelle di dimensione superiore ad 1 micron, con temperatura di esercizio fino a 900°C.
6. 6. Rivendicazione come da 1.,2.,3.,4. e 5. caratterizzato da collettori con organi di regolazione (11) per consentire la regolazione ed intercettazione manuale ed anche automatica del flusso dei gas di combustione provenienti dal filtro (9) ai due indipendenti gruppi turbocompressori ( 12)(13) e (14) , in modo da ottenere più energia elettrica o più energia termica a scelta dell’operatore ed evitare fuori giri del turbocompressore (14) in caso di perdita di carico all’alternatore (16) veloce.
7. 7. Rivendicazione come da 1.,2.,3.,4.,5. e 6. caratterizzato da due indipendenti gruppi turbocompressori ( 12)( 13) e (14) modelli standard da commercio, di origine motoristica stradale e/o marina, generalmente ruotanti tra 20.000 ed 80.000 rpm, preferibilmente tra 40.000 e 60.000 rpm, in relazione alla dimensione
8. 8. Rivendicazione come da 1., 2. ,3. ,4. ,5. ,6. e 7 caratterizzato dal turbocompressore (12)(13) completo con la funzione di comprimere l’aria necessaria par la combustione, la post-combustione, il raffreddamento dei gas di combustione, la pressurizzazione delle tramogge (5) ed il turbocompressore (14) privato della ruota compressore e collegato ad tlternatore veloce (16), con la funzione di produrre energia elettrica
9. 9. Rivendicazione come da 1.,2. ,3. ,4. ,5. ,6. ,7. e 8. caratterizzato da scambiatore di calore/rigeneratore (18), preferibilmente a fascio tubiero a tubi ad U, lato tubi diviso in due passaggi indipendenti, passaggio aria compressa (da rigenerare) in uno dei due passaggi del lato tubi, altro fluido eventuale, per il caso di esigenze di maggior utilizzo di energia termica, nell’altro passaggio del lato tubi, passaggio gas espansi lato mantello.
10. 10. Rivendicazione come da 1., 2. ,3. ,4. ,5. ,6. ,7. ,8., e 9. caratterizzato da reattore (19), per l’abbattimento dell’anidride carbonica dei gas di combustione principalmente (ma anche degli ossidi di azoto e zolfo) di tipo preferibilmente assiale con aspo rotante, preferibilmente a vomeri ad alta velocità, utilizzante fanghi biologici o altri rifiuti organici idrolizzati e con idrossido di calcio, in grado di consentire, con bassa perdita di carico dei gas di combustione, la reazione, con conseguente abbattimento, dell’anidride carbonica principalmente (ma anche degli ossidi di azoto e zolfo) con l’idrossido di calcio contenuto nei fanghi biologici, a formare il correttivo agricolo denominato carbonato di calcio di defecazione.
11. 11. Rivendicazione come da 1., 2. ,3. ,4. ,5. ,6. ,7. ,8. ,9. e 10. caratterizzato da sistema di avviamento dell’ impianto di termovalorizzazione mediante aria compressa accumulata in uno o più serbatoi (24), mantenuti in pressione da piccolo comune compressore a pistoni di costruzione standard.