ITRM20090649A1 - Metodo di trattamento di biomasse utili come combustibili per la produzione di energia elettrica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“METODO DI TRATTAMENTO DI BIOMASSE UTILI COME COMBUSTIBILI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA”

La presente invenzione è relativa ad un metodo di trattamento di biomasse utili come combustibili per la produzione di energia elettrica.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un metodo di trattamento della sansa vergine di olive a cui la descrizione fa esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

Come è noto, gli impianti finalizzati alla produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile prevedono il trattamento e la combustione di biomassa quale ad esempio la sansa di olive.

In generale, un impianto predisposto alla produzione di energia elettrica mediante l’utilizzo della sansa quale combustibile, prevede una fase di essiccazione e trattamento della sansa, una fase di stoccaggio della sansa secca al fine di conservarla nel lungo periodo per garantirne una disponibilità costante nel corso dell’anno, una fase di combustione della biomassa secca all’interno del combustore a letto fluido, ed una fase di utilizzo del calore prodotto dalla combustione sia per la generazione di energia elettrica mediante una turbina a calore sia per l’essiccazione della sansa umida.

La sansa di oliva è caratterizzata da un’umidità massima del 55% e da una produzione stagionale circoscrivibile tra ottobre e gennaio. Per tali motivi la sansa di olive richiede sia un trattamento preliminare di essiccazione al fine di ridurne il contenuto ad un valore di circa il 10% sia un sistema di stoccaggio adeguato.

La fase di essiccazione prevede che la sansa di oliva venga scaricata in un serbatoio di scarico mantenuto in depressione e la cui aria esausta viene estratta ed inviata al combustore a letto fluido dove è utilizzata come aria di fluidificazione ed aria secondaria. Dal serbatoio di scarico la sansa è inviata mediante un nastro trasportatore ad un essiccatore rotativo dove viene essiccata dai fumi caldi del combustore fino a raggiungere un contenuto di umidità inferiore al 10%. Infine, i fumi in uscita possono attraversare uno scrubber ad umido (funzionante in inverno) per la condensazione dell’acqua evaporata dalla sansa.

La sezione di impianto finalizzata all’essiccazione ed al trattamento della biomassa è operativa nei soli 4 mesi invernali di produzione di sansa di oliva. Nei restanti 8 mesi l’impianto opererà con la sansa stivata nei magazzini di stoccaggio stagionale.

Tradizionalmente, la sansa secca in uscita dall’essiccatore rotativo è trasportata al serbatoio giornaliero mediante appositi mezzi di movimentazione, ad esempio un nastro a rullo ed elevatore a tazze; una volta completato il riempimento del serbatoio giornaliero, un apposito deviatore di flusso consente l’invio della sansa nel magazzino di stoccaggio a lungo termine mediante ad esempio un nastro trasportatore. Il magazzino per lo stoccaggio a lungo termine può essere costituito da capannoni mantenuti ad una temperatura di 40°C mediante l’insufflazione dell’aria di raffreddamento del condensatore della turbina. I capannoni sono mantenuti in depressione da un ventilatore in grado di estrarre l’aria esausta e di inviarla al combustore come aria di fluidificazione e aria secondaria.

Nella stagione estiva il riempimento del serbatoio giornaliero è effettuato mediante elevatore a tazze direttamente nei capannoni di stoccaggio stagionale.

Dal serbatoio giornaliero la biomassa è inviata al combustore a letto fluido. 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 libero al di sopra del letto in cui si completa la combustione dei gas generatisi durante il processo.

Sia l’aria primaria di fluidificazione/combustione sia l’aria secondaria sono fornite per mezzo di due ventilatori che iniettano l’aria del serbatoio di carico e del magazzino di stoccaggio stagionale. I gas di scarico in uscita dal combustore attraversano dei fasci tubieri contenenti il fluido da inviare alla turbina. Il vapore così prodotto e surriscaldato all’interno dell’impianto a letto fluido, viene fatto espandere in una turbina accoppiata al generatore elettrico.

Infine, i fumi del combustore passano poi attraverso i filtri multicicloni per l’abbattimento del particolato grossolano e sono convogliati all’essiccatore e successivamente all’impianto di trattamento finale.

Da quanto sopra riportato risulta ovvio come la qualità del combustibile rappresenti una importante caratteristica per l’efficacia dell’intero processo di produzione di energia elettrica.

Un possibile problema relativo alla qualità del combustibile organico è relativo alla sua degradazione durante la fase di stoccaggio. Una tale degradazione può provenire sia da semplici fenomeni di ossidazione della materia organica di cui è composta la biomassa e sia dalla azione di insetti o di microrganismi, in particolare dall’azione dei batteri aerobici. Una tale degradazione della biomassa ne provoca necessariamente una drastica diminuzione del potere calorico e, quindi, una svalutazione come combustibile.

Una tale problematica è particolarmente sentita per quelle biomasse che hanno una produzione stagionale e che, quindi, necessitano di uno stoccaggio particolarmente lungo.

Scopo della presente invenzione è quello di disporre di un metodo di trattamento della biomassa utile come carburante per la produzione di energia elettrica, le cui caratteristiche tecniche siano in grado di evitare un deterioramento della biomassa come sopra riportato.

Oggetto della presente invenzione è un metodo di trattamento di biomasse utili come combustibili per la produzione di energia elettrica, le cui caratteristiche essenziali sono riportate nelle rivendicazioni 1 e 8, e le cui caratteristiche preferite e/o ausiliari sono riportate nelle rivendicazioni 2-7 e 9-11.

Per una migliore comprensione dell’invenzione è riportata di seguito una forma di realizzazione a puro titolo illustrativo e non limitativo.

Il metodo di trattamento della presente invenzione prevede che la sansa vergine di olive in qualità di combustibile per la produzione di energia elettrica, venga mescolata in fase di stoccaggio con dell’ossido di calcio (CaO) o della calce idrata (Ca(OH)2), ad esempio nel range 5 – 20% della biomassa da conservare.

È stato dimostrato che la miscelazione della sansa di olive con questi composti assicura l’assenza di crescita batterica e, quindi, un corretto stoccaggio senza deterioramenti anche per lunghi periodi.

Un ulteriore vantaggio derivante dalla miscelazione della sansa con i suddetti composti è relativo alla fase di combustione, in quanto la calce contenuta nella biomassa combustibile all’interno del combustore a letto fluido permette la desolforazione dei gas combusti con gli ovvi vantaggi dal punto di vista ambientale.

Il metodo di trattamento della presente invenzione prevede, inoltre, che la sansa o la miscela di sansa e calce venga stoccata all’interno di un locale di stoccaggio con atmosfera di aria arricchita di azoto e, quindi, con un contenuto di azoto maggiore del 80% (contenuto approssimativo dell’azoto nell’aria).

Preferibilmente, la atmosfera all’interno del locale di stoccaggio ha una contenuto di azoto uguale o maggiore del 90%.

L’azoto è un gas inerte e si combina con gli altri composti solo a temperature elevate. La presenza di una atmosfera arricchita di azoto riduce necessariamente la presenza di ossigeno evitando, quindi, il verificarsi di reazione di ossidazione ed inibendo sia l’azione dei batteri aerobici sia quella degli insetti ed evitando possibili problemi di autocombustione, migliorando così la sicurezza dello stoccaggio.

Per produrre l’azoto da immettere all’interno del locale di stoccaggio una preferita forma di realizzazione del metodo della presente invenzione prevede l’utilizzo di un generatore con sistema PSA (Pressure Swing Adsorption).

Una volta avviato, il generatore di azoto fornisce un flusso continuo del gas desiderato, la cui purezza viene monitorata da un analizzatore con soglia di allarme regolabile.

La produzione di azoto (o ossigeno) allo stato gassoso attraverso la separazione dell’aria è un processo autorigenerante basato sulle caratteristiche separative del setaccio molecolare posto all’interno del generatore con funzionamento di tipo PSA. Il principio di funzionamento PSA utilizza un minimo di due contenitori riempiti di setaccio molecolare (zeoliti) che funzionano in modo alternato. Mentre un primo contenitore viene attraversato da aria compressa e produce aria arricchita di ossigeno adsorbendo azoto, il setaccio molecolare del secondo contenitore viene sottoposto ad un processo di rigenerazione essendo depressurizzato a pressione ambiente e liberando aria arricchita di azoto precedentemente adsorbito. Questo ciclo ha generalmente una durata di circa 60 secondi e, successivamente, il primo contenitore inizia a rilasciare azoto rigenerandosi mentre il secondo contenitore viene attraversato da aria compressa adsorbendo azoto e liberando aria arricchita di ossigeno.

La combinazione di queste caratteristiche e la strumentazione di controllo permettono di produrre l’azoto con un sistema a basso costo, e ad elevata sicurezza poiché non sono presenti recipienti ad alta pressione.

Inoltre, flusso di aria arricchita di ossigeno prodotto dalla tecnica PSA può essere utilizzato all’interno del combustore a letto fluido per una ottimizzazione del processo di combustione stesso. Infatti, la presenza di una atmosfera ricca di ossigeno durante la combustione può ovviare ad una non completa essiccazione del combustibile utilizzato.

Da quanto sopra riportato, risulta immediato come il metodo di trattamento della presente invenzione consenta di disporre tutto l’anno di un efficace combustibile consistente in una biomassa, anche se la stessa ha una produzione stagionale e, quindi, necessita di lunghi periodi di stoccaggio. Da cui risulta che con il metodo di trattamento della presente invenzione è possibile garantire tutto l’anno un efficace esercizio dell’impianto per la produzione di energia elettrica.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di trattamento di biomasse utili come combustibili per la produzione di energia elettrica mediante l’esercizio di un combustore a letto fluido; il detto metodo essendo caratterizzato dal fatto di comprendere una fase di miscelazione in cui alla detta biomassa viene aggiunto un composto atto a rallentare la proliferazione batterica.
2. 2. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto composto atto a rallentare la proliferazione batterica è CaO e/o Ca(OH)2.
3. 3. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto composto è aggiunto alla biomassa in un rapporto in peso compreso tra 5 e 20 %.
4. 4. Metodo di trattamento secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta biomassa è alloggiata all’interno di un locale di stoccaggio mantenuto in una atmosfera di aria arricchita di azoto.
5. 5. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che l’atmosfera all’interno del locale di stoccaggio ha una contenuto di azoto uguale o maggiore al 90%.
6. 6. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che la detta atmosfera arricchita di azoto è prodotta mediante un generatore con sistema denominato Pressure Swing Adsorption.
7. 7. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il detto generatore con sistema denominato Pressure Swing Adsorption fornisce un flusso di aria arricchito di ossigeno al combustore a letto fluido.
8. 8. Metodo di trattamento di biomasse utili come combustibili per la produzione di energia elettrica mediante l’esercizio di un combustore a letto fluido; il detto metodo essendo caratterizzato dal fatto che la detta biomassa è alloggiata all’interno di un locale di stoccaggio mantenuto in una atmosfera di aria arricchita di azoto.
9. 9. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l’atmosfera all’interno del locale di stoccaggio ha una contenuto di azoto ad esempio uguale o maggiore al 90%.
10. 10. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 9 o 8, caratterizzato dal fatto che la detta atmosfera arricchita di azoto è prodotta mediante un generatore con sistema denominato Pressure Swing Adsorption.
11. 11. Metodo di trattamento secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il detto generatore con sistema denominato Pressure Swing Adsorption è atto a fornire un flusso di aria arricchito di ossigeno al combustore a letto fluido.