ITMI20130919A1

ITMI20130919A1 - Impianto per la produzione di energia partendo da biomasse

Info

Publication number: ITMI20130919A1
Application number: IT000919A
Authority: IT
Inventors: Marco Salomoni
Original assignee: Greentek Di Salomoni Marco & C S N C
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-06
Also published as: WO2014195825A1; EP3004738A1; EP3004738B1

Description

La presente invenzione riguarda un impianto per la produzione di energia termica a partire da biomasse alimentate all'impianto sotto forma di pellet, l'impianto potendo essere completato con apparecchiature che consentono di trasformare in tutto o in parte l'energia termica prodotta in energia elettrica.

Come sanno gli esperti del settore, col termine biomassa s'intende ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana, che puÃ² essere usata come combustibile per la produzione di energia.

Le biomasse costituiscono una fonte di energia rinnovabile e pulita, sono ampiamente disponibili, costituiscono una risorsa energetica locale a basso impatto ambientale e, se gestite correttamente, non sono destinate all'esaurimento.

Vengono giÃ utilizzati impianti di cogenerazione che utilizzano la combustione diretta di biomasse che diversamente verrebbero normalmente indirizzate allo smaltimento come rifiuto o allo spandimento. Questi impianti permettono di produrre acqua calda e/o aria calda destinate al riscaldamento, e/o energia elettrica.

In particolare le biomasse che possono essere utilizzate in impianti di cogenerazione sono:

1. residui e sottoprodotti ligneo-cellulosici (cimali, ramaglie e potature), residui derivanti dalla lavorazione del legno (cortecce, segature, trucioli) e residui agroalimentari (paglie, gusci e noccioli della frutta);

2. colture zuccherine (in particolare barbabietole);

3. colture ligneo-cellulosiche (come sorgo di fibra, canna comune, pioppo e eucalipto);

4. colture amidacee (come cereali, mais e patate) e oleaginose;

5. frazioni organiche (umide e secche) dei rifiuti civili e industriali;

6. scarti derivanti dagli allevamenti zootecnici e dalle industrie agroalimentari.

Va tenuto presente che l'anidride carbonica prodotta dalla combustione di biomasse in impianti di cogenerazione permette quasi di pareggiare il bilancio dell'anidride carbonica emessa in atmosfera. Infatti l'anidride carbonica emessa Ã ̈ la stessa fissata dalle piante o assunta dagli animali in maniera indiretta tramite le piante, al contrario di quanto avviene per l'anidride carbonica emessa ex-novo dalla combustione dei combustibili fossili, perciÃ² non contribuisce all'effetto serra.

Va ancora tenuto presente che usando le biomasse in sostituzione al carbone o all'olio combustibile, il loro basso contenuto di zolfo e altri inquinanti contribuisce ad alleviare il fenomeno delle piogge acide.

Gli impianti di cogenerazione alimentati a biomasse hanno l'unico inconveniente di immettere polveri in atmosfera.

Le biomasse che qui si prendono in considerazione sono quelle solide, rientranti nella Direttiva UE 2001/77.

La combustione di biomasse genera calore e composti gassosi ossidati. Il calore sviluppato viene recuperato per produrre vapore, poi utilizzato per la produzione di energia elettrica o per il teleriscaldamento. Il processo termochimico della combustione produce tuttavia anche ceneri e polveri, per cui si ha poi il problema di smaltire le ceneri e di effettuare il trattamento dei fumi prodotti.

I relativi impianti comprendono una camera di combustione in cui vengono bruciate le biomasse, normalmente con l'ausilio di gas metano o gasolio, che servono ad innalzare la temperatura di combustione.

In tali impianti prima di arrivare alla combustione diretta delle biomasse sono previste diverse fasi preparatorie delle stesse e in particolare:

- abbattimento della percentuale di umiditÃ ;

- preparazione del compostaggio e purificazione; - riduzione delle biomasse ad opportune dimensioni;

- essiccazione.

Ciascuna di queste fasi preparatorie viene ad oggi realizzata in rispettivi specifici apparati che gestiscono separatamente la relativa fase, e comunque sono studiati e realizzati per impianti di grandi dimensioni.

Lo stesso discorso puÃ² farsi per le fasi successive alla combustione, e cioÃ ̈:

- la gestione della cogenerazione;

- la gestione degli scarti di combustione;

- la gestione delle emissioni atmosferiche.

Infatti anche queste fasi avvengono in rispettivi specifici e distinti apparati adatti ad impianti di grandi dimensioni.

E' pure noto effettuare la pirolisi o piroscissione di biomasse, cioÃ ̈ la decomposizione termochimica dei materiali organici ottenuta per riscaldamento delle biomasse in condizioni anaerobiche (totale assenza di ossigeno), per cui si ha la scissione dei legami chimici originari con formazione di molecole piÃ¹ semplici. Utilizzando temperature tra 400 e 950°C si convertono le biomasse in materiale allo stato liquido (il cosiddetto tar o olio di pirolisi) e/o gassoso (il cosiddetto syngas), piÃ¹ un residuo carbonioso solido (il cosiddetto char) usabile come fertilizzante o come combustibile. Il syngas puÃ² essere utilizzato in turbine a gas per produrre energia elettrica, mentre con il tar si possono alimentare motori diesel.

Anche questo tipo di impianto Ã ̈ studiato per trattare grandi quantitÃ di biomasse e comunque ha costi molto elevati che non sono certo alla portata di un singolo agricoltore o allevatore.

Nella domanda di brevetto italiana BG2012A000031, non ancora pubblicata e la cui richiedente Ã ̈ la stessa della presente invenzione, Ã ̈ descritto un impianto per produrre energia termica a partire da biomasse. L'impianto utilizza un processo di pirolisi in eccesso di ossigeno, e ha la particolaritÃ di poter essere dimensionato per trattare in modo conveniente anche quantitÃ ridotte di biomasse, quali quelle prodotte da una singola azienda agricola o di un singolo allevatore, con costi di realizzazione, installazione e gestione che sono alla loro portata. Questo impianto rende anche possibile e conveniente, mediante aggiunta di apparecchiature convenzionali, la produzione di energia elettrica da parte del singolo utilizzatore, attuando quella che viene chiamata microgenerazione.

L'impianto descritto in BG2012A000031 comprende:

- un serbatoio di carico di forma cilindrica con base conformata a corona circolare e formata da una lamiera forata i cui fori uniformemente distribuiti hanno diametro tra 5 e 15 mm, il serbatoio essendo motorizzato per poter ruotare attorno al proprio asse verticale, le biomasse venendo alimentate al serbatoio dall'alto in corrispondenza di un'apertura di immissione fissa;

- mezzi per sminuzzare quelle parti di biomasse inserite nel serbatoio aventi dimensioni che non ne permettono il passaggio attraverso i fori della suddetta lamiera forata;

- mezzi deflettori-aeratori fissi per provocare il mescolamento delle biomasse giacenti sulla suddetta lamiera forata;

- mezzi compattatori delle biomasse contro la suddetta lamiera forata, disposti in posizione fissa a valle dei mezzi deflettori-aeratori ma a monte dell'apertura di immissione delle biomasse nel serbatoio per favorire il passaggio delle biomasse attraverso i fori della suddetta lamiera forata;

- una camera di essiccazione di forma cilindrica, sottostante al serbatoio e avente in pianta le sue stesse dimensioni, almeno la base della camera di essiccazione essendo fissa e presentando un pertugio di caduta disposto, in pianta, appena a monte della suddetta apertura di immissione;

- mezzi d'avanzamento per far avanzare lungo la camera di essiccazione, verso il suddetto pertugio di caduta, le biomasse passate attraverso la suddetta lamiera forata;

- mezzi polverizzatori sottostanti il suddetto pertugio per sminuzzare le biomasse essiccate che cadono in tale pertugio;

- una camera di combustione in cui cadono le biomasse sminuzzate dai mezzi polverizzatori e in cui avviene la combustione delle stesse;

- un primo scambiatore di calore che utilizza parte del calore prodotto nella camera di combustione per riscaldare fino ad almeno 450°C un flusso d'aria prelevata dall'esterno e immesso nella base della camera di essiccazione in una posizione appena a valle dei mezzi deflettoriaeratori presenti nel serbatoio, per produrre la pirolisi in eccesso di ossigeno delle biomasse con cui il suddetto flusso d'aria riscaldata viene in contatto nella camera di essiccazione;

- mezzi per captare il syngas che si forma nella camera di essiccazione a seguito del riscaldamento delle biomasse dovuto all'immissione nella camera di essiccazione del suddetto flusso d'aria riscaldata, e per immettere il syngas captato nella camera di combustione;

- mezzi per captare i vapori ricchi di idrocarburi che salgono dal serbatoio e immetterli nella camera di combustione;

- un secondo scambiatore di calore per recuperare energia termica dai fumi uscenti dalla camera di combustione.

A questo punto Ã ̈ il caso di ricordare che giÃ da molti anni vengono utilizzati pellet, ottenuti da segatura e trucioli di legno mediante macchine pellettatrici, per alimentare stufe e caldaie per produrre energia termica.

Si Ã ̈ potuto verificare che con le stesse pellettatrici, preferibilmente del tipo idraulico, Ã ̈ possibile ottenere pellet da qualsiasi tipo di biomassa, e che risulta conveniente utilizzare i pellet ottenuti, purchÃ© abbiano un'umiditÃ non superiore al 35%, per produrre energia termica in impianti che utilizzano (come quello descritto in BG2012A000031) la pirolisi in eccesso di ossigeno. Si Ã ̈ infatti potuto constatare che la trasformazione delle biomasse in pellet permette di alimentare l'impianto con materiale con caratteristiche molto piÃ¹ omogenee che permette un funzionamento molto piÃ¹ regolare dell'impianto.

Uno scopo della presente invenzione consiste nel realizzare un impianto di questo tipo, alimentato con biomasse sotto forma di pellet, che risulti ancor piÃ¹ semplice e meno costoso, sia da costruire che da gestire, rispetto a quello di BG2012A000031.

Un altro scopo consiste nel realizzare un impianto del tipo suddetto che, mediante l'aggiunta di apposite apparecchiature, permetta di produrre energia elettrica (attuando la suddetta microgenerazione) con rendimenti elevati.

Lo scopo sopra citato per primo viene raggiunto, e il relativo problema tecnico risolto, mediante l'impianto secondo l'allegata rivendicazione 1.

Altre caratteristiche di tale impianto sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. In particolare lo scopo sopra citato per secondo viene raggiunto da un impianto avente le caratteristiche specificate nella rivendicazione 5.

L'invenzione risulterÃ piÃ¹ facilmente comprensibile dalla seguente descrizione di una sua forma di realizzazione esemplificativa. In tale descrizione si farÃ riferimento ai disegni allegati, in cui:

la fig. 1 Ã ̈ una vista prospettica d'assieme di un impianto secondo la presente invenzione, nel quale sono giÃ previste e rappresentate molto schematicamente le apparecchiature atte a produrre energia elettrica;

la fig. 2 Ã ̈ una vista prospettica dello stesso impianto, ma da un secondo punto di vista;

la fig. 3 ne Ã ̈ un'ulteriore vista prospettica da un terzo punto di vista;

la fig. 4 Ã ̈ una vista prospettica ingrandita della sola camera di essiccazione dell'impianto delle figg. 1-3;

la fig. 5 Ã ̈ una vista prospettica come quella di fig. 4, nella quale Ã ̈ stata perÃ² asportata la metÃ superiore della camera di essiccazione per far capire come Ã ̈ fatta all'interno;

la fig. 6 Ã ̈ una vista prospettica in esploso della stessa camera di essiccazione, che mette in evidenza le sue varie parti;

la fig. 7 Ã ̈ una vista prospettica ingrandita della camera di combustione, con le relative parti accessorie, dell'impianto delle figg. 1-3;

la fig. 8 ne Ã ̈ una sezione in corrispondenza di un piano mediano della camera di combustione, nel senso delle frecce 8-8 di fig. 7;

L'impianto illustrato schematicamente nelle figg. 1-3 e indicato nel suo complesso con 10 permette di produrre energia termica a partire da biomasse alimentate all'impianto sotto forma di pellet. Nel caso particolare illustrato l'impianto 10 Ã ̈ anche completato con apparecchiature (di cui ci occuperemo piÃ¹ avanti) che consentono di trasformare in tutto o in parte l'energia termica prodotta in energia elettrica.

E' il caso di far sin d'ora presente che, volendo, l'impianto 10 puÃ² essere facilmente e convenientemente corredato di apparecchiature (non rappresentate per semplicitÃ nelle figure, anche perchÃ© di tipo convenzionale e reperibili sul mercato) atte a trasformare una qualunque biomassa (per esempio pollina o ramaglie) in pellet aventi un'umiditÃ non superiore al 35%, consentendo cosÃ¬ di trasformare la biomassa in energia termica e/o elettrica direttamente sul posto dove questa biomassa viene prodotta. CiÃ² permette di eliminare spese di trasporto sia della biomassa che dei pellet.

Si fa ancora presente che per ottenere i suddetti pellet si possono utilizzare le stesse apparecchiature giÃ utilizzate per ottenere i normali pellet ricavati da segatura e trucioli di legno e utilizzati per alimentare stufe e caldaie per produrre energia termica.

In particolare l'impianto 10 puÃ² essere completato a monte da una convenzionale vasca di carico delle biomasse, nella quale queste ultime, allo stato naturale, vengono immesse per esempio utilizzando una pala meccanica. All'uscita della vasca di carico Ã ̈ previsto un convenzionale dispositivo separatore di eventuali parti solide non idonee (per esempio sassi e pezzi ferrosi) che possono essere contenute nelle biomasse. Queste ultime vengono poi alimentate mediante un nastro trasportatore ad un convenzionale dispositivo sbriciolatore-trituratore (per esempio quello denominato BIO 100 della ditta CARAVAGGI di Pontoglio (BS)) che trasforma la biomassa in un materiale adatto alla formazione di pellet, materiale che mediante un nastro trasportatore viene alimentato ad una macchina pellettatrice (per esempio quella denominata MP50 della ditta EOS di S. MARTINO B.A. (VR)) che trasforma tale materiale in pellet con umiditÃ non superiore al 35%, pronti per essere alimentati all'impianto 10.

Premesso ciÃ², dalle fig. 1-3 si vede che l'impianto 10 comprende una tramoggia 12 (fig. 1) alla quale vengono alimentati (per esempio mediante un nastro trasportatore) i pellet. La tramoggia 12 alimenta per gravitÃ una camera di essiccazione 14, meglio visibile nelle figg. 4-6. La camera di essiccazione 14 comprende un involucro esterno 16 di forma cilindrica ed asse orizzontale, alla cui superficie interna sono fissati mezzi elicoidali coassiali di mescolamento-avanzamento dei pellet, nel caso specifico costituiti da un elemento elicoidale 18 (figg. 5 e 6) che si estende sostanzialmente per tutta la lunghezza della camera di essiccazione 14. L'involucro 16 Ã ̈ appoggiato su quattro rulli folli 20 (dei quali uno Ã ̈ visibile nelle figg. 4 e 5, mentre nella fig. 6 se ne vedono tre) a loro volta portati da una struttura 22. Un telaio 23, pure portato dalla struttura 22 supporta un motore elettrico 24 e relativi organi di trasmissione 26 che cooperano con una cremagliera circolare 28, fissata coassialmente all'involucro cilindrico 16 in vicinanza di una sua estremitÃ . Pertanto, l'azionamento del motore elettrico 24 permette di far ruotare l'involucro 16 attorno al proprio asse. La presenza dell'elemento elicoidale 18 permette di far avanzare lungo l'involucro 16 e contemporaneamente di mescolare i pellet introdotti, tramite la tramoggia 12, nell'involucro stesso attraverso la sua apertura d'estremitÃ 30 (fig. 6), fino a farli giungere in corrispondenza dell'altra sua estremitÃ aperta 32.

Per quanto non si sia ancora descritta la camera di combustione, si anticipa che parte dei fumi prodotti dalla combustione dei pellet in tale camera vengono utilizzati per effettuare l'essiccazione dei pellet nella camera di essiccazione 14. In particolare una porzione della suddetta parte di fumi viene alimentata, tramite un boccaglio di entrata 34 (fig. 6), ad un primo elemento riscaldante 38 conformato a sella cava e disposto al di sotto dell'involucro cilindrico 16. L'elemento riscaldante 38 e dotato anche di un boccaglio 36 per l'uscita dei fumi.

L'altra porzione della suddetta parte di fumi viene alimentata ad un secondo elemento riscaldante 40 attraverso un boccaglio d'entrata 42. L'elemento riscaldante 40 Ã ̈ costituito in sostanza da un elemento cilindrico cavo 44 di diametro appena inferiore al diametro interno dell'elemento elicoidale 18, in modo da essere accolto coassialmente all'interno di quest'ultimo. Un piatto 46, a cui Ã ̈ applicato il boccaglio d'entrata 42, chiude un'estremitÃ dell'elemento cilindrico 44, quest'ultimo presentando in corrispondenza di tale estremitÃ una parte rastremata inferiore 48, mentre l'altra estremitÃ dell'elemento cilindrico 44 Ã ̈ chiusa da un piatto 52. L'interno dell'elemento cilindrico 44 Ã ̈ diviso verticalmente in due parti da un setto longitudinale 50 (la cui parte inferiore Ã ̈ visibile in fig. 5), setto che perÃ² resta un poco distanziato dal piatto di chiusura 52. Pertanto i fumi che entrano dal boccaglio 42 possono percorrere una metÃ dallo spazio interno dell'elemento cilindrico 44 e ritornare indietro nell'altra metÃ fino ad uscire da un secondo boccaglio 54 pure applicato al piatto 46.

Come giÃ accennato, azionando il motore elettrico 24 si provoca la rotazione dell'involucro esterno 16 e dell'elemento elicoidale 18 ad esso fissato, per cui i pellet che provengono dalla tramoggia 12 vengono fatti avanzare e anche mescolati nello spazio tra l'involucro cilindrico esterno 16 e l'elemento cilindrico interno 44 (che resta fisso), e contemporaneamente sottoposti ad essiccazione grazie al calore emanato dai sopra descritti primo e secondo elemento riscaldante, rispettivamente 38 e 40, finchÃ© giungono all'estremitÃ opposta della camera di essiccazione 14 per fuoriuscire per gravitÃ attraverso l'apertura inferiore 56 di un elemento di raccordo 58.

La camera di essiccazione 14 permette di ottenere pellet con un'umiditÃ attorno al 10%, che cadono in un dispositivo dosatore in continuo 60 meglio visibile nelle figg. 7 e 8. Si tratta di un convenzionale dispositivo dosatore a coclea che riceve nella sua tramoggia 62 i pellet essiccati e tramite la rotazione della sua coclea 63, azionata da un motore elettrico 64, permette di far arrivare sul bordo ad elevazione maggiore di un piano inclinato 66 una determinata quantitÃ di pellet nell'unitÃ di tempo, quantitÃ che puÃ² essere regolata, entro determinati limiti, semplicemente variando la velocitÃ di rotazione del motore 64.

L'inclinazione del piano 66 fa sÃ¬ che i pellet arrivati su di esso scendano per gravitÃ su un vassoio inclinato 68 posto nella parte superiore di una camera di combustione 70. Al di sotto del vassoio 68 sono posti nel caso specifico illustrato due ripiani di combustione o bracieri 72 e 74 disposti in cascata, sui quali avviene la combustione dei pellet. Il primo braciere 72 ha inclinazione opposta a quella del vassoio 68 ed Ã ̈ posizionato in modo da ricevere in cascata i pellet che cadono per gravitÃ da quest'ultimo. Analogamente il secondo braciere 74 ha inclinazione opposta a quella del primo braciere 72 e accoglie in cascata i pellet ancora non completamente combusti che cadono dal primo braciere 72. I bracieri 72 e 74 sono dotati di fori passanti uniformemente distribuiti e aventi dimensioni che impediscono ai pellet di passare direttamente attraverso di essi. Il vassoio 68 e i bracieri 72 e 74 hanno un'inclinazione che non Ã ̈ di per se stessa sufficiente a far scendere per gravitÃ i pellet in combustione verso il basso. Per ottenere il passaggio in cascata dei pellet dal vassoio 68 al primo braciere 72 e poi al secondo 74, sono stati previsti convenzionali mezzi (rappresentati schematicamente in fig. 2 e indicati con 76) che, tramite barre 77 (fig. 8) fanno vibrare sia i bracieri 72 e 74 sia il vassoio 68.

Si fa presente che il vassoio inclinato 68 ha la funzione di accogliere e trattenere per un tempo determinato i pellet che arrivano dal piano inclinato 66 in modo che si possa sviluppare il syngas, per cui realizza quelli che chiameremo piÃ¹ in generale mezzi per accogliere e trattenere i pellet.

La combustione dei pellet sui bracieri 72 e 74 genera fumi che riscaldano i pellet presenti sul vassoio 68. La camera di combustione Ã ̈ progettata in modo che i pellet sul vassoio 68 raggiungano una temperatura superiore a 450°C in modo che si formi il syngas. Appena al di sopra del vassoio 68 Ã ̈ allo scopo prevista una cappa aspirante 78 che raccoglie il syngas formatosi a seguito del riscaldamento dei pellet sul vassoio 68 ad una temperatura superiore a 400°C. La cappa aspirante 78 realizza quelli che chiameremo mezzi per prelevare il syngas formatosi. Essa Ã ̈ collegata ad un condotto 80 che permette di immettere il syngas aspirato di nuovo nella camera di combustione in una posizione che ha un'elevazione compresa tra quella dei due bracieri 72 e 74.

E' il caso di far notare che mentre in BG2012A000031 il syngas veniva formato nella camera di essiccazione, nel presente impianto esso viene piÃ¹ semplicemente formato nella parte superiore della camera di combustione, con una conseguente semplificazione dell'impianto.

La parte di fumi utilizzata per essiccare i pellet nella camera di essiccazione 14 e che viene prelevata dal condotto dei fumi 82 tramite i condotti 83 e 84 (rispettivamente collegati al secondo (40) e al primo (38) elemento riscaldante della camera di essiccazione 14), compiuta la sua funzione, viene inviata tramite rispettive tubazioni 85 e 86 ad un convenzionale miscelatore 88 nel quale questa parte di fumi viene miscelata con un'opportuna quantitÃ di aria filtrata. La miscela ottenuta viene immessa nella camera di combustione 70 tramite la tubazione 91 sostanzialmente in corrispondenza del braciere 72. L'aggiunta di aria permette di ottenere la combustione dei pellet e del syngas secondo il suddetto processo di pirolisi in eccesso di ossigeno.

Convenientemente puÃ² anche essere prevista una tubazione (non mostrata per semplicitÃ nelle figure) che permette di prelevare le esalazioni che si formano nella camera di essiccazione 14 a seguito dell'essiccazione dei pellet, per immettere anch'esse nel miscelatore 88.

A seguito del processo di combustione, nella camera di combustione 70 si formano delle ceneri che alla fine cadono in un sottostante vano 90 per la loro raccolta. Nel vano 90 sono previsti mezzi per lo sfinimento delle ceneri, in modo da ottenere una completa combustione dei pellet cosÃ¬ da ricavare da essi la maggior quantitÃ di calore possibile. Nel caso specifico illustrato tali mezzi comprendono due assiemi 92 e 94 di elementi a farfalla 93 disposti su due rispettivi livelli e girevoli attorno al proprio asse orizzontale. Gli elementi a farfalla di ciascuno dei due assiemi 92 e 94 vengono periodicamente fatti ruotare in modo da passare da una posizione di chiusura (quella dell'assieme 92 in fig. 8) in cui gli elementi a farfalla 93 di un assieme formano uno schermo orizzontale sul quale vanno a finire le ceneri, ad una posizione di apertura (quella dell'assieme 94 in fig. 8) in cui gli elementi a farfalla 93 risultano ruotati di 90° e si dispongono in verticale, permettendo alla cenere di cadere al di sotto per raccogliersi infine sul fondo del vano 90. E' da notare che quando un assieme Ã ̈ in posizione di chiusura, l'altro Ã ̈ in posizione di apertura e viceversa. Le ceneri accumulatesi sul fondo del vano 90 vengono periodicamente asportate in modo convenzionale, in particolare mediante un convenzionale nastro trasportatore adatto allo scopo, rappresentato schematicamente nelle figg. 1-3 e indicato con 100, per poi essere smaltite.

E' il caso di far notare che contrariamente all'impianto secondo BG2012A000031, il presente impianto non ha in pratica un transitorio di avvio. In una parete laterale della camera di combustione 70 Ã ̈ infatti previsto un apposito sportello (non mostrato per semplicitÃ nelle figure), attraverso il quale collocare sui bracieri 72 e 74 un'adatta quantitÃ di un convenzionale innesco, ad esempio la comune Diavolina (marchio depositato). Accendendo l'innesco poco prima che arrivino nella camera di combustione i primi pellet, quando questi arrivano sul vassoio 68 cominciano ad essere riscaldati e quando poi cadono sul primo braciere 72 inizia la loro combustione che contribuisce a portare la temperatura dei pellet nel frattempo arrivati sul vassoio 68 al di sopra dei 450°C, per cui inizia a formarsi il syngas, per cui in brevissimo tempo l'impianto entra a regime.

Come giÃ detto, i fumi prodotti nella camera di combustione salgono attraverso il condotto dei fumi 82. In tale condotto, appena al di sopra dei punti in cui partono i condotti 83 e 84 (che portano parte dei fumi alla camera di essiccazione 14) Ã ̈ prevista una valvola motorizzata 96 (fig. 8), che permette di deviare tutti (come in fig. 8) o parte dei fumi che non vanno nei condotti 82 e 83 verso un convenzionale scambiatore 98 ad olio diatermico, collegato alla tubazione 82 mediante il raccordo 99. I fumi cosÃ¬ deviati percorrono lo scambiatore 98, uscendo dalla sua estremitÃ opposta. Una tubazione di raccordo (non mostrata per semplicitÃ nelle figure) permette di avviare anche i fumi uscenti dallo scambiatore 98 allo stesso camino (non mostrato) a cui sono indirizzati i fumi eventualmente non deviati dalla valvola 96.

I fumi che transitano nello scambiatore 98 incontrando una molteplicitÃ di tubi 101 nei quali viene fatto circolare l'olio diatermico mediante una pompa motorizzata 102 e relative tubazioni di raccordo 103 e 104. L'olio diatermico viene cosÃ¬ riscaldato a una temperatura superiore a 200°C e viene fatto circolare, mediante le tubazioni 106 e 107, in un convenzionale vaporizzatore 108 che permette di produrre vapore ad una temperatura e pressione adeguate per alimentare un convenzionale dispositivo a turbina 110 (rappresentato schematicamente nelle figg. 1-3) per la produzione di energia elettrica, costituito in sostanza da una turbina a vapore accoppiata a un generatore di energia elettrica.

Nel caso specifico illustrato a valle del dispositivo a turbina 110 Ã ̈ previsto un convenzionale recuperatore 112, collegato al vaporizzatore 108 mediante la tubazione 114 che permette di recuperare parte dell'energia ancora contenuta nel vapore di scarico della turbina a vapore.

Nel canale dei fumi 82 Ã ̈ convenientemente prevista una cosiddetta sonda lambda collegata ad un'unitÃ (non mostrata per semplicitÃ nelle figure) di controllo dell'impianto 10 (in particolare un'unitÃ a microprocessore). La sonda lambda permette di verificare se i fumi di scarico ottemperano alle vigenti normative sui fumi. In caso contrario l'unitÃ di controllo interviene variando i parametri di funzionamento dell'impianto in modo che le suddette normative risultino rispettate.

A titolo di esempio, nel caso si trasformi una biomassa come la pollina in pellet da utilizzare nell'impianto 10, pellet che hanno un potere calorifico attorno ai 6250 Kal/kg, Ã ̈ possibile produrre energia elettrica utilizzando un dispositivo a turbina da 50 kW (per esempio quello della ditta Technopa GmbH di Vienna, Austria, contraddistinto dalla sigla S2E50). L'impianto 10 consente di trasformare 60 kg/h dei suddetti pellet, essiccati nella camera di essiccazione 14 dimensionata in modo da ottenere pellet con circa il 10% di umiditÃ e poi alimentati alla camera di combustione 70, in 1185 kg/h di vapore saturo a 8 bar prodotto dal vaporizzatore 108, vapore che viene poi alimentato al dispositivo a turbina 110.

Nel caso l'impianto preveda, come l'impianto 10, anche il recuperatore 112, che riceve il vapore di scarico del suddetto dispositivo a turbina 110 e lo condensa, rimandandolo al vaporizzatore 108, si riesce a ridurre, a paritÃ di energia elettrica prodotta dal dispositivo a turbina 110, la quantitÃ di pellet alimentati all'impianto 10 a 45 kg/h.

Si Ã ̈ potuto constatare che lo stesso impianto, ma privo del recuperatore 112, puÃ² essere dotato di un dispositivo a turbina 110 da 100kW (per esempio della suddetta Technopa GmbH, contraddistinto dalla sigla S2E 100) da alimentare con 1694kg/h di vapore a 15 bar, ottenuto tramite il vaporizzatore 108, impiegando 75 kg/h dei suddetti pellet. Se perÃ² Ã ̈ previsto il recuperatore 112, la quantitÃ di pellet da alimentare all'impianto si riduce a 55 kg/h a paritÃ di energia elettrica prodotta.

Per concludere, si ritiene importante far notare come l'impianto secondo la presente invenzione sia piÃ¹ semplice e meno costoso, sia da costruire che da gestire, rispetto all'impianto secondo BG2012A000031, e come l'impianto sopra descritto con riferimento alla figure sia particolarmente adatto per produrre energia elettrica con un rendimento molto elevato.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Impianto (10) per la produzione di energia termica partendo da biomasse alimentate all'impianto (10) sotto forma di pellet con umiditÃ non superiore al 35%, comprendente: - una camera di essiccazione (14) dei pellet; - una camera di combustione (70) alimentata dall'alto con i pellet essiccati e dotata di almeno due ripiani di combustione (72, 74), o bracieri, sovrapposti, aventi inclinazione opposta e atti ad accogliere in cascata i pellet, i bracieri (72, 74) essendo dotati di fori passanti uniformemente distribuiti e aventi dimensioni che impediscono ai pellet di passare direttamente attraverso di essi, ed essendo pure previsti mezzi (76) atti a far vibrare i bracieri (72, 74) in modo da favorire la caduta in cascata dei pellet da un braciere (72) all'altro (74) fino a cadere, come ceneri, in un vano (90) di raccolta delle ceneri; - mezzi per prelevare parte dei fumi prodotti nella camera di combustione (70) e inviarli nella camera di essiccazione (14) per effettuare l'essiccazione dei pellet che transitano in quest'ultima (14); - uno scambiatore di calore (98) per recuperare energia termica dai fumi prodotti nella camera di combustione (70) e destinati al camino; caratterizzato dal fatto che: - la camera di essiccazione (14) ha un involucro cilindrico (16) ad asse sostanzialmente orizzontale, in corrispondenza di una delle due basi di tale involucro (16) essendo prevista un'apertura (32) per alimentare alla camera (14) i pellet da essiccare, l'involucro cilindrico (16) essendo motorizzato per poter ruotare attorno al proprio asse, alla parete interna di detto involucro (16) essendo fissati mezzi (18) elicoidali coassiali di mescolamento-avanzamento dei pellet, l'involucro cilindrico (16) prevedendo anche un'apertura di uscita per i pellet in corrispondenza della sua altra base (30); - Ã ̈ previsto un dispositivo dosatore (60) per alimentare la camera di combustione (70) e a sua volta alimentato con i pellet provenienti dalla camera di essicazione (14); - nella parte superiore della camera di combustione (70) sono previsti mezzi (68) per accogliere i pellet alimentati dal dispositivo dosatore (60) e trattenerli per un tempo sufficiente a provocare la formazione di syngas a seguito del riscaldamento di tali pellet causato dalla combustione che avviene nella camera di combustione (70), nonchÃ© mezzi (78) per prelevare il syngas formatosi; - sono previsti mezzi (85, 86) per prelevare i fumi e le esalazioni presenti nella camera di essicazione (14) e portarli in un miscelatore (88) in cui vengono miscelati con un'opportuna quantitÃ di aria; - sono previsti mezzi (91) per alimentare la miscela ottenuta nel miscelatore (88) alla camera di combustione (70) in corrispondenza dei bracieri (72, 74) in modo che avvenga il processo di pirolisi in eccesso di ossigeno; - sono previsti mezzi (80) per alimentare alla camera di combustione (70), in corrispondenza dei bracieri (72, 74), il syngas prelevato dai mezzi (78) per prelevare il syngas.
2. Impianto (10) secondo la rivendicazione 1, in cui la camera di essiccazione (14) comprende un primo (38) e un secondo (40) elemento riscaldante, attraversati ciascuno da una porzione della parte di fumi prodotti nella camera di combustione (70) e inviata alla camera di essiccazione (14), il primo elemento riscaldante (38) essendo disposto al di sotto dell'involucro cilindrico (16) e conformato a sella per adattarsi a quest'ultimo (16), mentre il secondo elemento riscaldante (40) comprende un elemento cilindrico (44) di diametro appena inferiore al diametro interno dei mezzi elicoidali (18) e disposto coassialmente all'interno di questi ultimi, l'interno cavo dell'elemento cilindrico (44) essendo diviso longitudinalmente da un setto (50) coassiale una cui estremitÃ resta un poco distanziata dalla relativa estremitÃ chiusa (52) dell'elemento cilindrico (44) per permettere la circolazione in andata e in ritorno della relativa porzione di fumi.
3. Impianto (10) secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi per accogliere e trattenere i pellet comprendono un vassoio inclinato (68) disposto nella parte superiore della camera di combustione (70).
4. Impianto (10) secondo la rivendicazione 1, in cui i mezzi per prelevare il syngas comprendono una cappa aspirante (78) che sovrasta i mezzi (68) per accogliere e trattenere i pellet.
5. Impianto (10) secondo la rivendicazione 1, in cui lo scambiatore di calore (98) Ã ̈ del tipo ad olio diatermico, l'olio diatermico cosÃ¬ riscaldato venendo utilizzato per produrre in un vaporizzatore (108) vapore in pressione con cui alimentare un dispositivo a turbina (110) per la produzione di energia elettrica, comprendente una turbina a vapore accoppiata a un generatore di energia elettrica.
6. Impianto (10) secondo la rivendicazione 5, in cui a valle del dispositivo a turbina (110) Ã ̈ previsto un recuperatore (112), che pure alimenta il vaporizzatore (108), al fine di recuperare parte dell'energia ancora contenuta nella condensa/vapore di scarico del dispositivo a turbina (110).
7. Impianto (10) secondo la rivendicazione 1, in cui nel vano di raccolta delle ceneri (90) sono previsti mezzi (92, 94) per lo sfinimento delle stesse.
8. Impianto (10) secondo la rivendicazione 7, in cui i mezzi (92, 94) per lo sfinimento delle ceneri comprendono due assiemi (92, 94) di elementi a farfalla (93) disposti su due rispettivi livelli, gli elementi a farfalla (93) essendo girevoli attorno al proprio asse orizzontale, gli elementi a farfalla (93) di ciascuno dei due assiemi (92, 94) essendo girevoli per passare da una posizione di chiusura in cui gli elementi a farfalla (93) di un assieme formano uno schermo orizzontale sul quale vanno a finire le ceneri, ad una posizione di apertura in cui gli elementi a farfalla (93) risultano ruotati di 90° disponendosi in verticale, permettendo cosÃ¬ alla cenere di cadere al di sotto.
9. Impianto (10) secondo la rivendicazione 7, in cui il dispositivo dosatore (60) Ã ̈ del tipo a coclea.