ITMI20122115A1 - Digesto th - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “Digesto THâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un impianto biogas.

È noto che gli impianti di biogas comprendono una vasca di pretrattamento per lo stoccaggio di materiale organico quale, ad esempio, adatto ad essere sottoposto a processi di metanogenesi, ovvero in grado di subire processi con formazione finale di metano ed altre sostanze volatili, ed una vasca di fermentazione collegata fluidicamente alla succitata vasca di pretrattamento, in cui il materiale organico subisce una serie di reazioni chimiche a seguito dell’azione di opportuni batteri, che portano alla produzione di biogas. Tali impianti biogas noti altresì comprendono anche mezzi per il riscaldamento del materiale organico contenuto nella vasca di pretrattamento al fine di evitare che durante la stagione invernale, o quando le temperature non sono elevate, il materiale organico contenuto entro la vasca di pretrattamento possa congelare e con ciò, condurre ad un arresto dell’intero impianto o, comunque, ad una forte riduzione dell’efficienza dello stesso. Tali mezzi di riscaldamento, comprendono, normalmente, uno scambiatore di calore posto entro la vasca di pretrattamento e percorso da acqua, o altro liquido opportuno, precedentemente riscaldata. In particolare, il succitato riscaldamento dell’acqua viene ottenuto sfruttando, in parte, il calore del motore, generalmente a ciclo Otto, posto a valle dell’impianto ed alimentato proprio dal biogas prodotto dall’impianto, ed in parte i fumi di scarico del motore stesso.

Tale tipologia di impianto biogas ha una efficienza globale che à ̈ però notevolmente ridotta proprio a causa del fatto che i gas di scarico del motore, sempre ad alta temperatura e, dunque, considerati “pregiati†, vengano utilizzati, anche solo in parte, per riscaldare o mantenere ad una temperatura di almeno 30<0>C il materiale organico contenuto nella vasca di pretrattamento, invece di essere impiagati altrove per funzioni più rilevanti da un punto di vista energetico.

È scopo, quindi, della presente invenzione quello di aumentare l’efficienza degli impianto biogas in cui viene riscaldato o mantenuto ad una certa temperatura il materiale organico contenuto entro la vasca di pretrattamento.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un impianto biogas che sia estremante semplice e senza stravolgere il layout degli impianti biogas tuttora esistenti.

Infine, scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un metodo di riscaldamento del materiale organico contenuto nella vasca di pretrattamento che conduca ad un aumento dell’efficienza globale dell’impianto rispetto a quella degli impianti biogas di arte nota.

Tali scopi sono raggiunti dal presente impianto biogas comprendente almeno una vasca di pretrattamento per il contenimento di materiale organico, almeno una vasca di fermentazione per la produzione di biogas collegata fluidicamente a detta almeno una vasca di pretrattamento, e mezzi per il riscaldamento di detto materiale organico contenuto in detta almeno una vasca di pretrattamento, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento sono percorsi in maniera controllata da materiale organico digestato proveniente da detta almeno una vasca di fermentazione.

L’utilizzo del materiale digestato quale vettore per riscaldare il materiale organico fresco presente all’interno della vasca di pretrattamento risulta condurre ad un notevole aumento dell’efficienza globale dell’impianto biogas poiché permette di sfruttare il calore del materiale organico appena uscito dalla vasca di fermentazione, altrimenti non impiegabile in altri processi in seno all’impianto, ed al contempo evita di sacrificare parte del calore pregiato dei fumi di scarico del motore per il riscaldamento del materiale organico fresco presente nella vasca di pretrattamento. Pertanto, da un punto di vista energetico il fatto che i mezzi di riscaldamento siano configurati in modo tale che possano essere percorsi in maniera controllata da materiale organico digestato proveniente direttamente da detta almeno una vasca di fermentazione, produce un notevole aumento dell’efficienza dell’impianto.

Ulteriormente, secondo l’invenzione, detti mezzi di riscaldamento sono disposti, almeno in parte, entro detta almeno una vasca di pretrattamento e comprendono almeno uno scambiatore di calore per detto materiale organico. Tale scambiatore di calore à ̈ del tipo a serpentina ed à ̈ preferibilmente realizzato in acciaio inossidabile. Ancora, detta almeno una serpentina à ̈ disposta inferiormente a detta almeno una vasca di pretrattamento ed à ̈ di forma sostanzialmente anulare.

Sempre secondo una forma realizzativa dell’invenzione, detto impianto biogas comprende almeno un circuito di uscita del materiale organico digestato da detta almeno una vasca di fermentazione per il trasferimento di detto materiale organico digestato in una vasca di stoccaggio; i mezzi di riscaldamento sono allora collegabili fluidicamente a detto almeno circuito di uscita per detto materiale organico. In questo modo, anche da un punto di vista impiantistico à ̈ estremamente semplice modificare gli impianti attuali per adattarli alla soluzione qui proposta poiché à ̈ sufficiente collegare funzionalmente tali mezzi di riscaldamento a detto almeno un circuito di uscita disponendoli tra detta almeno una vasca di fermentazione e detta vasca di stoccaggio per detto materiale organico digestato. In pratica, tali mezzi di riscaldamento risultano essere semplicemente disposti come una derivazione dal detto almeno un circuito di uscita, esistente nei normali impianti biogas.

In particolare, detti mezzi di riscaldamento comprendono, altresì, almeno una linea di afflusso per detto scambiatore di calore, almeno una linea di efflusso per detto scambiatore di calore, almeno una pompa disposta a valle di detta almeno una linea di afflusso, in cui detta almeno una linea di afflusso e detta almeno una linea di efflusso sono collegabili fluidicamente a detto almeno un circuito di uscita per detto materiale organico digestato.

Ulteriormente detti mezzi di riscaldamento comprendono almeno un dispositivo per regolare la portata di materiale organico da detto almeno un circuito di uscita a detto almeno uno scambiatore di calore. In particolare detto almeno un dispositivo di regolazione della portata comprende almeno una prima valvola di immissione, collegata fluidicamente a detta almeno una linea di afflusso, ed almeno un sensore di temperatura posto entro detta vasca di pretrattamento. La succitata valvola di immissione, preferibilmente una elettrovalvola, Ã ̈ operabile in apertura e chiusura in funzione della temperatura del materiale organico misurata da detto sensore di temperatura entro detta vasca di pretrattamento.

Infine, gli scopi dell’invenzione sono raggiunti mediante un metodo per il riscaldamento di un impianto biogas secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 10, comprendente la fase di far percorrere in maniera controllata materiale organico digestato proveniente da detta almeno una vasca di fermentazione entro detti mezzi di riscaldamento per detta almeno una vasca di pretrattamento.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Verrà ora descritta, a titolo solamente esemplificativo e non limitativo, una forma di realizzazione particolare della presente invenzione con riferimento alla figura allegata, in cui:

la figure 1 à ̈ uno schema semplificato dell’impianto biogas secondo l’invenzione.

Con particolare riferimento a tali figure si à ̈ indicato con 1 un impianto biogas secondo l’invenzione.

L’impianto biogas 1 comprende una vasca di pretrattamento 2 per il contenimento di materiale organico del tipo, ad esempio, a matrice vegetale e animale, ed una vasca di fermentazione 3 per la produzione di biogas, collegata fluidicamente alla succitata vasca di pretrattamento 2. È noto che in tale vasca di fermentazione avvengono i processi di metagenesi del materiale contenuto al suo interno, che portano poi alla formazione del cosiddetto biogas, contenente tra gli altri gas anche il metano. Al termine dei processi di metanogenesi il materiale organico à ̈ completamente digerito dai batteri presenti all’interno della vasca di fermentazione, venendo perciò definito anche materiale organico “digestato†. Ancora, sempre secondo arte nota, l’impianto biogas 1 comprende una sezione 50 in cui avviene il trattamento del biogas prodotto entro la vasca di fermentazione 3, un motore 60 del tipo, preferibilmente, a ciclo Otto, posto a valle della zona di trattamento del biogas 50 ed un circuito di riscaldamento 70 ad acqua per il riscaldamento del materiale organico presente entro la vasca di fermentazione 3. Come detto più sopra, tale circuito ad acqua viene riscaldato dal calore prodotto dal motore 60 ed, in parte, dai fumi di scarico di quest’ultimo.

L’impianto biogas 1 comprende, inoltre, mezzi 4 per il riscaldamento del materiale organico contenuto nella vasca di pretrattamento 2. Ciò permette di mantenere o portare il materiale organico ad una temperatura intorno ai 30<0>C durante tutto il periodo di attività dell’impianto 1. Secondo l’invenzione, tali mezzi di riscaldamento 4 sono vantaggiosamente percorsi in maniera controllata da materiale organico digestato proveniente dalla vasca di fermentazione 3. In pratica, dunque, il materiale organico digestato, che secondo gli impianti di arte nota viene stoccato per un suo eventuale riutilizzo o smaltito, viene invece utilizzato per il riscaldamento del materiale organico contenuto nella vasca di pretrattamento 2.

Tali mezzi di riscaldamento 4 sono disposti, almeno in parte, entro la vasca di pretrattamento 2. In particolare i mezzi di riscaldamento 4 comprendono tre scambiatori 5 di calore del tipo a serpentina. Tali scambiatori di calore 5, posti internamente alla vasca di pretrattamento 2, sono disposti inferiormente alla vasca di pretrattamento 2 e formano percorsi circolari lungo le pareti perimetrali della vasca di pretrattamento 2, generalmente quest’ultima di forma cilindrica. Scendendo nel dettaglio, i mezzi di riscaldamento 4 comprendono, altresì, una linea di afflusso 6 per detti scambiatori 5 di calore, collegabile fluidicamente al circuito di uscita 7 della vasca di fermentazione 3, da cui fuoriesce il materiale organico digestato, una linea di efflusso 8 per detti scambiatori di calore 5, una pompa 9 disposta a valle della linea di afflusso 6, ed un dispositivo 10 per regolare la portata di materiale organico proveniente dal circuito di uscita 7 della vasca di fermentazione 3. Come visibile in figura 1, il circuito di uscita 7 del materiale organico digestato, in maniera nota, à ̈ anche collegato fluidicamente, mediante ulteriori condotti 11 e 12 rispettivamente, o ad un serbatoio (qui non visibile) per il suo stoccaggio e/o eventuale lavorazione ulteriore, o alla vasca di pretrattamento 2. In questo secondo caso, il materiale organico introdotto nella vasca di pretrattamento 2 à ̈ in realtà materiale organico digestato lavorato, ovvero privato di parte della sua componente solida. Tale materiale organico digestato lavorato à ̈ reintrodotto nel circuito di uscita 7 attraverso il condotto 13 e, poi, pompato entro la vasca di pretrattamento attraverso il condotto 12. In pratica, dunque, il materiale organico digestato, quello che attraversa gli scambiatori di calore 5, à ̈ diverso da quello che invece viene introdotto entro la vasca di pretrattamento 2 e che si miscela con il materiale organico fresco versato nella detta vasca di pretrattamento 2. Non solo, infatti, la temperatura del materiale organico digestato à ̈ decisamente superiore a quella del materiale organico digestato lavorato, ma la sua fase solida à ̈ diversa e di contenuto decisamente superiore.

Secondo la forma realizzativa qui descritta, il dispositivo di regolazione 10 della portata del materiale organico digestato comprende una valvola di immissione 15, collegata fluidicamente alla linea di afflusso 6, ed un sensore di temperatura 16 posto entro la vasca di pretrattamento 2. La valvola di immissione 15, che comprende una elettrovalvola, à ̈ dunque operabile in apertura e chiusura in funzione della temperatura del materiale organico presente nella vasca 2 di pretrattamento 2 e misurata dal sensore di temperatura 16. In pratica, dunque, a seconda della temperatura misurata del materiale organico contenuto nella vasca di pretrattamento 2 verrà comandata l’apertura, anche solo parziale, o la chiusura, della valvola di immissione 15 e, dunque, verrà regolata la portata del materiale organico digestato entro gli scambiatori di calore 5.

Ancora, come visibile dalla figura 1, la linea di efflusso 8 comprende una derivazione 11 per il trasferimento del materiale organico digestato entro la succitata vasca di stoccaggio. Secondo la forma realizzativa qui descritta tale derivazione coincide con uno dei condotti che formano il circuito di uscita 7 della vasca di fermentazione 3.

Sempre secondo l’invenzione, à ̈ reso possibile anche un metodo per il riscaldamento dell’impianto biogas 1 che comprende la fase di far fuoriuscire da detta vasca di fermentazione 3, attraverso detto circuito di uscita 7, detto materiale organico digestato e la fase di stoccare detto materiale organico digestato entro una vasca di stoccaggio (qui non rappresentata). Ulteriormente e vantaggiosamente il metodo comprende, precedentemente alla detta fase di stoccare detto materiale organico digestato, anche la fase di far percorrere in maniera controllata detto materiale organico digestato proveniente da detta vasca di fermentazione 3 entro i succitati mezzi di riscaldamento 4. In particolare, dunque, tale fase di far percorre materiale organico digestato entro i succitati mezzi di riscaldamento 4 precede la fase di stoccare detto materiale organico digestato entro una vasca di stoccaggio. In pratica, il materiale organico digestato per risultare utile da un punto di vista termico deve essere utilizzato subito dopo essere fuoriuscito dalla vasca di fermentazione 3, poiché ancora ad una temperatura di circa 38<0>C. Infatti, il materiale organico digestato e lavorato, ovverosia contenuto all’interno della vasca di stoccaggio per sue successive lavorazioni quali, ad esempio, di separazione della fase liquida da quella solida, ha una quantità di calore estremamente ridotta e praticamente inutilizzabile per riscaldare il materiale organico fresco presente entro la vasca di pretrattamento 2.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto biogas (1) comprendente almeno una vasca di pretrattamento per il contenimento di materiale organico, almeno una vasca di fermentazione per la produzione di biogas collegata 5 fluidicamente a detta almeno una vasca di pretrattamento, e mezzi per il riscaldamento di detto materiale organico contenuto in detta almeno una vasca di pretrattamento, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento sono percorsi in maniera controllata da materiale organico digestato proveniente da detta 10 almeno una vasca di fermentazione.
2. 2. Impianto biogas (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento sono disposti, almeno in parte, entro detta almeno una vasca di pretrattamento.
3. 3. Impianto biogas (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato 15 dal fatto che detti mezzi di riscaldamento comprendono almeno uno scambiatore di calore per detto materiale organico.
4. 4. Impianto biogas (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto almeno uno scambiatore di calore à ̈ a serpentina.
5. 5. Impianto biogas (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal 20 fatto che detta almeno una serpentina à ̈ disposta inferiormente a detta almeno una vasca di pretrattamento.
6. 6. Impianto biogas (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un circuito di uscita del materiale organico digestato da detta almeno una 25 vasca di fermentazione per il trasferimento di detto materiale organico digestato in una vasca di stoccaggio, detti mezzi di riscaldamento essendo collegabili fluidicamente a detto almeno un circuito di uscita di detto materiale organico digestato.
7. 7. Impianto biogas (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 3 a 5 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento comprendono, altresì, almeno una linea di afflusso per detto almeno uno scambiatore di calore, almeno una linea di efflusso per detto almeno uno scambiatore di calore, almeno una pompa disposta a valle di detta almeno una linea di afflusso, in cui detta 10 almeno una linea di afflusso e detta almeno una linea di efflusso sono collegabili fluidicamente a detto almeno un circuito di uscita per detto materiale organico digestato.
8. 8. Impianto biogas (1) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento comprendono altresì almeno 15 un dispositivo per regolare la portata di detto materiale organico digestato proveniente da detti uno o più circuiti di uscita a detto almeno uno scambiatore di calore
9. 9. Impianto biogas (1) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto almeno un dispositivo di regolazione della portata 20 comprende almeno una prima valvola di immissione, collegata fluidicamente a detta almeno una linea di afflusso, ed almeno un sensore di temperatura posto entro detta vasca di pretrattamento, detta almeno una valvola di immissione essendo operabile in apertura e chiusura in funzione della temperatura del materiale 25 organico misurata da detto sensore di temperatura entro detta vasca di pretrattamento.
10. 10. Impianto biogas (1) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta almeno una valvola di immissione à ̈ una elettrovalvola. 5
11. 11. Metodo per il riscaldamento di un impianto biogas secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 10, comprendente la fase di far fuoriuscire da detta almeno una vasca di fermentazione, attraverso detto circuito di uscita, detto materiale organico digestato, e la fase di stoccare entro almeno una vasca di 10 stoccaggio detto materiale organico digestato, caratterizzato dal fatto che, precedentemente alla detta fase di stoccare detto materiale organico digestato, à ̈ compresa la fase di far percorrere in maniera controllata detto materiale organico digestato proveniente da detta almeno una vasca di fermentazione entro 15 detti mezzi di riscaldamento per detto materiale organico contenuto in detta almeno una vasca di pretrattamento.