ITUB20152296A1 - Apparato e procedimento di trattamento di gas di un impianto di gassificazione ed impianto comprendente tale apparato di trattamento - Google Patents

Description

"APPARATO E PROCEDIMENTO DI TRATTAMENTO DI GAS DI UN IMPIANTO DI GASSIFICAZIONE ED IMPIANTO COMPRENDENTE TALE APPARATO DI TRATTAMENTO"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un apparato e al relativo procedimento per il trattamento di gas di un impianto di gassificazione, per eliminare eventuali particelle carboniose, particolato in genere e/o catrami presenti nel gas prodotto.

STATO DELLA TECNICA

Sono noti apparati di trattamento di gas per separare da esso le particelle di catrame c/o particolato prodotto da un impianto di gassificazione. Il gas così ottenuto può essere utilizzato come gas combustibile.

Qui e nel seguito della descrizione con il termine fumi si intende la miscela di gas combustibile e di particelle di catrame c/o particolato che fuoriescono da un impianto di gassificazione.

Le particelle carboniose e/o i catrami prodotti dall’impianto di gassificazione hanno proprietà differenti tra loro, ad esempio dimensioni, infiammabilità, temperatura di rugiada, viscosità, per cui richiedono un diverso trattamento per essere eliminati dai fumi e ottenere gas combustibile pulito.

Esempi di apparati di trattamento di gas sono i cicloni in cui ai fumi viene indotto un moto vorticoso per separare dal gas le particelle di catrame e/o particolato che esso trascina.

I cicloni, tuttavia, risultano poco efficienti e particolarmente costosi sia in termini di messa in opera sia di costi di esercizio. I cicloni, inoltre, sono particolarmente ingombranti.

Sono noti anche apparati di trattamento gas che utilizzano mezzi di filtrazione meccanica a secco, come ad esempio filtri a maniche o simili, che richiedono l’utilizzo di moto-vibratori o di soffiaggio di gas inerti per far precipitare le particelle carboniose. In questi apparati la condensazione dei catrami più pesanti comporta l’imbrattamento del mezzo filtrante, richiedendone la frequente sostituzione c lo smaltimento secondo specifiche modalità.

Sono anche noti apparati di trattamento di gas che utilizzano dispositivi a spray, o “spray cooling”, che emettono uno spray di acqua nebulizzata sul flusso di fumi per far precipitare le particelle presenti. Tali apparati sono particolarmente complessi in quanto richiedono particolari impianti, sia per fornire l’acqua nebulizzata, sia poi per recuperare l’acqua inquinata dalle particelle precipitate per poter essere smaltita o riutilizzata.

Gli apparati di tipo noto che utilizzano cicloni, mezzi di filtrazione meccanica, o dispositivi a spray, inoltre, permettono solo la pulizia dei fumi in modo disaccoppiato dal processo di raffreddamento degli stessi, impedendo quindi di effettuare in un unico apparato sia la separazione delle particelle carboniose, sia la condensazione dei catrami.

Sono noti apparati di filtrazione a caldo dei fumi, che utilizzano media in materiali speciali per sopperire alle temperature. Essi tuttavia risultano molto costosi e poco efficienti, in quanto i media utilizzati devono essere sostituiti di frequente e smaltiti in modo opportuni, e inoltre consentono la sola separazione delle particelle carboniose.

Uno scopo del presente trovato è quello dì fornire un apparato di trattamento di gas di un impianto di gassificazione che abbia una maggior efficienza rispetto agli apparati noti.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di fornire un apparato di trattamento di gas che riduca gli sprechi di acqua riducendo i costi di esercizio.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un apparato di trattamento di gas che recuperi il calore dai fumi caldi per migliorare l’efficienza complessiva dell’ impianto di gassificazione.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di fornire un apparato di trattamento di gas che permetta di effettuare in un unico apparato sia il raffreddamento dei fumi che il processo di filtraggio degli stessi, separando le particelle carboniose c facendo condensare i catrami.

Un ulteriore scopo è quello di mettere a punto un procedimento per il trattamento dei fumi di un impianto di gassificazione efficiente cd economico.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato c realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, un apparato di trattamento di gas di un impianto di gassificazione comprende un organo di introduzione di fumi, uno scambiatore di calore configurato per raffreddare i fumi introdotti con l’organo di introduzione ed un organo di evacuazione dei fumi.

In accordo con un aspetto del presente trovato, Papparato di trattamento comprende inoltre una prima camera di espansione, interposta tra l’organo di introduzione dei fumi c lo scambiatore di calore, e configurata per espandere i fumi e per separare il gas da particelle carboniose contenute nei fumi.

l a prima camera di espansione permette di rallentare il flusso dei fumi introdotti permettendo di incrementare l’azione di separazione delle particelle carboniose dal flusso gassoso.

La prima camera di espansione, infatti, ha un effetto sinergico con lo scambiatore di calore, il quale, raffreddando i fumi, permette una parziale condensazione dei catrami più pesanti e una separazione delle particelle carboniose. L’azione di rallentamento dei fumi, da parte della prima camera di espansione, aumenta l’effetto di precipitazione delle particelle carboniose ancor prima che i fumi entrino nello scambiatore di calore.

TI posizionamento della prima camera di espansione a monte dello scambiatore di calore, riduce inoltre lo sporcamento di quest’ultimo, garantendo efficienza di scambio termico prolungata nel tempo.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Queste cd altre caratteristiche del presente trovato appariranno chiare dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui;

- la fig. 1 è una vista prospettica sezionata di un apparato per il trattamento di gas in accordo con forme di realizzazione qui descritte; - la fìg. 2 è una vista frontale anteriore di un apparato per il trattamento di gas in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig, 3 c una vista in sezione di un apparato per il trattamento di gas in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 4 è una vista schematica di un impianto comprendente Γ apparato di trattamento di gas in accordo con forme di realizzazione qui descritte; - la fig. 5 è una vista schematica di un componente dell’impianto di fìg. 4 in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

- la fig. 6 è una vista schematica di un componente dell’impianto di fìg. 4 in accordo con forme di realizzazione qui descritte;

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare clementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi c caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si farà ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o più esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio è fornito a titolo di illustrazione del trovato e non è inteso come una limitazione dello stesso.

In accordo con la presente descrizione, forme di realizzazione qui descritte utilizzando le figg, 1 -3 si riferiscono ad un apparato di trattamento 10 di gas combustibile prodotto mediante un processo di gassificazione, e che prevede di separare da quest’ultimo particelle carboniose o catrame.

L’apparato di trattamento 10 secondo il presente trovato può essere installato in un impianto di gassificazione 100 a biomassa legnosa, come cippato, bricchetti o pellet, ad esempio del tipo schematizzato in fig. 4. L’apparato di trattamento 10 secondo il presente trovato comprende un organo di introduzione 12 attraverso il quale i fumi da trattare entrano nell’apparato di trattamento 10.

I fumi da trattare possono comprendere una miscela di monossido di carbonio (CO), idrogeno (3⁄4), tracce di metano (CII4), e particelle carboniose, c/o catrami, derivanti dal processo di gassificazione della biomassa.

L’apparato di trattamento 10 comprende, inoltre, uno scambiatore di calore 14 configurato per raffreddare i fumi introdotti mediante l’organo di introduzione 12.

L’azione di raffreddamento dei fumi permette di condensare i catrami presenti nei fumi favorendone la loro precipitazione.

L’apparato di trattamento 10 comprende, inoltre, un organo di evacuazione 16 configurato per portare i fumi trattati all’esterno dell’apparato di trattamento 10.

Secondo un aspetto del presente trovato, l’apparato di trattamento 10 comprende una prima camera di espansione 18, interposta tra l’organo di introduzione 12 e lo scambiatore di calore 14 e configurata per espandere i fumi e per separare e raccogliere almeno parte delle particelle carboniose più pesanti contenute nei fumi.

In accordo con una possibile formulazione del presente trovato, la prima camera di espansione 18 può essere dimensionata per rallentare la velocità dei fumi da circa 2 a circa 10 volte la velocità posseduta dagli stessi durante il transito attraverso l’organo di introduzione 12.

In accordo con forme di realizzazione, l’apparato di trattamento 10 comprende anche una seconda camera di espansione 20, interposta tra lo scambiatore di calore 14 e l’organo di evacuazione 16, configurata per espandere ulteriormente i fumi e raccogliere ulteriori particelle residue presenti in essi, in particolare particelle carboniose fini e/o catrami.

Anche la seconda camera di espansione può essere dimensionata per rallentare la velocità dei fumi da circa 2 a circa 5 volte la velocità posseduta dai forni in uscita dallo scambiatore di calore 14.

In accordo con una possibile configurazione del presente trovato, lo scambiatore di calore 14 è configurato per realizzare uno scambio termico in controcorrente tra un fluido, o un liquido di raffreddamento rispetto alla direzione di transito dei fumi come illustrato esemplificativamente in fìg. 3. Ciò permette di ottimizzare le condizioni e l’efficienza di scambio termico fra fumi e liquido di raffreddamento. In accordo con una possibile soluzione realizzativa, lo scambiatore di calore 14 è del tipo a scambio termico liquido-gas. A solo titolo esemplificativo, il liquido utilizzato per lo scambio termico è acqua. In accordo con forme di realizzazione, lo scambiatore di calore 14 comprende un primo corpo di scambio termico 22 posto in serie c collegato mediante un canale di passaggio 30 ad un secondo corpo di scambio termico 24, Tale soluzione realizzatìva permette di raffreddare in due passaggi i fumi per ottenere in questo modo una maggior efficienza di separazione delle particelle carboniose dai gas.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando le figg. 1 e 3, il primo corpo di scambio termico 22 cd il secondo corpo di scambio termico 24 comprendono una pluralità di primi condotti 26 e rispettivamente una pluralità di secondi condotti 28. Il canale di passaggio 30 pone in comunicazione i primi condotti 26 con i secondi condotti 28.

Il canale di passaggio 30 ha anche funzione di generare un’ulteriore espansione c ridistribuzione del flusso dei fumi fra il primo corpo di scambio termico 22 cd il secondo corpo di scambio termico 24 per agevolare la successiva precipitazione delle particelle carboniose all’ interno del secondo corpo di scambio termico 24.

Nei primi condotti 26 e nei secondi condotti 28 vengono fatti transitare i fumi mentre esternamente ad essi viene fatto transitare il liquido di scambio termico il quale raffredda i fumi transitanti internamente. I fumi pertanto non contattano direttamente l’acqua, che rimane pulita c può essere recuperata e riutilizzata.

Secondo una possibile soluzione realizzativa, i primi condotti 26 cd i secondi condotti 28 sono posti sostanzialmente paralleli fra loro e5in uso, sono installati secondo un’orientazione prevalentemente verticale, o subverticale.

In accordo con la soluzione realizzativa illustrata nelle figg. 1 e 3, i primi condotti 26 sono provvisti di un’estremità di ingresso 26a e di un’estremità di uscita 26b, contrapposta all’ estremità di ingresso 26a, in corrispondenza delle quali rispettivamente i fumi entrano ed escono. A loro volta, anche i secondi condotti 28 sono provvisti di un’estremità di ingresso 28a e di un’estremità di uscita 28b, contrapposta all’estremità di ingresso 28a ed in corrispondenza delle quali rispettivamente i fumi entrano ed escono.

Le estremità di ingresso 26a dei primi condotti 26 e le estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28 sono posizionate da uno stesso lato dello scambiatore di calore 14, mentre le estremità di uscita 26b dei primi condotti 26 e le estremità di ingresso 28b dei secondi condotti 28 sono posizionate su uno stesso lato, contrapposto al precedente, dello scambiatore di calore 14.

In questo modo i flussi dei fumi attraverso i primi condotti 26 risultano opposti in verso rispetto al flusso dei fumi attraverso i secondi condotti 28.

Secondo la forma realizzativa illustrata nelle figg. 1-3, le estremità di ingresso 26a dei primi condotti 26 e le estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28 sono posizionate, in uso, in una posizione più bassa rispetto alle estremità di uscita 26b dei primi condotti 26 e alle estremità di ingresso 28b dei secondi condotti 28. Tale soluzione realizzativa obbliga i fumi a percorrere i primi condotti 26 secondo il verso indicato dalla freccia F, dal basso verso l’alto favorendo la precipitazione delle particelle carboniose pesanti alla base delle estremità di ingresso 26b dei primi condotti 26.

I fumi nei secondi condotti 28 che tendenzialmente contengono particelle carboniose più leggere, invece, transitano nel verso indicato dalla freccia G, ovvero dall’alto verso il basso. Ciò favorisce la precipitazione delle particelle carboniose più leggere alla base delle estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28,

In accordo con le forme realizzative delle figg. 1 e 3, i secondi condotti 28 hanno un diametro, o diametro equivalente, inferiore a quello dei primi condotti 26. Tale soluzione realizzativa permette di uniformare la portata dei fumi all’interno dello scambiatore di calore 14 evitando la generazione di zone di ristagno in cui i fumi possono stazionare e accumulare particelle carboni ose. Infatti, la riduzione di diametro dei secondi condotti 28 tiene in considerazione l’effetto di riduzione di volume a cui sono stati sottoposti i fumi nei primi condotti a causa del loro raffreddamento. Ciò garantisce un adeguato livello di scambio termico, riduce il livello di imbrattamento dello scambiatore di calore e riduce pertanto gli interventi di manutenzione.

II primo corpo di scambio termico 22 ed il secondo corpo di scambio termico 24 comprendono un circuito di scambio termico 29 del liquido nel quale viene fatto transitare il liquido di raffreddamento, il quale lambisce esternamente i primi condotti 26 ed ì secondi condotti 28.

Tn accordo con una possibile soluzione realizzativa illustrata ad esempio con riferimento alla fig. 2, il circuito di scambio termico 29 è provvisto di un’apertura di ingresso 31 e di un’apertura di uscita 32, attraverso le quali viene rispettivamente introdotto ed evacuato il liquido di scambio termico dello scambiatore di calore 14.

Secondo la soluzione realizzativa descritta nella fig. 2, Γ apertura di ingresso 31 e l’apertura di uscita 32 sono posizionate rispettivamente in corrispondenza delle estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28 e delle estremità di ingresso 26a dei primi condotti 26.

Il circuito di scambio termico 29 comprende, inoltre, un collegamento, non illustrato nelle ligure, fra il primo corpo di scambio termico 22 ed il secondo corpo di scambio termico 24. In questo modo il flusso del liquido di raffreddamento, illustrato in fig. 3 con linee a tratti, viene introdotto attraverso l’apertura di ingresso 31, in corrispondenza delle estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28 e transita parallelo all’estensione longitudinale dei secondi condotti 28. esternamente ad essi. In corrispondenza delle estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28 passa nel primo corpo di scambio termico 22, in corrispondenza delle estremità di uscita 26b dei primi condotti 26, e transita parallelo all’estensione longitudinale di questi ultimi, esternamente ad essi. Il liquido di raffreddamento viene successivamente evacuato attraverso l’apertura di uscita 32 ricavata in corrispondenza delle estremità di ingresso 26a dei primi condotti 26.

I flussi dei fumi e del liquido di raffreddamento sono pertanto in controcorrente permettendo di massimizzare l’efficienza dello scambio termico.

A solo titolo esemplificativo il liquido di raffreddamento può avere una temperatura compresa tra circa 60°C e circa 70 °C, in corrispondenza dell’apertura di ingresso 31 ed una temperatura compresa fra 70°C c 80°C in corrispondenza dell’apertura di uscita 32.

I fumi in ingresso all’ apparato di trattamento 10 possono avere una temperatura compresa tra circa 400°C e circa 500°C, e vengono parzialmente raffreddati mediante il primo corpo di scambio termico 22, cedendo parte del calore al liquido di raffreddamento.

In accordo con forme di realizzazione, il primo corpo di scambio termico 22 c dimensionalo in modo che i fumi vengano mantenuti ad una temperatura superiore alla temperatura di rugiada dei catrami.

I fumi vengono ulteriormente raffreddati nel secondo corpo di scambio termico 24, raggiungendo una temperatura uguale od inferiore alla temperatura di rugiada dei catrami, ovvero una temperatura compresa tra circa 120°C e circa 150°C, in modo da permettere la condensazione dei catrami più pesanti solo nei secondi condotti 28.

Quando i catrami presenti nei fumi raggiungono la temperatura di rugiada, tendono a condensare c si depositano sulle superfici interne dei secondi condotti 28, colando in una zona di raccolta inferiore. I catrami, infatti, rimangono ad una temperatura superiore alla temperatura di solidificazione, che è stato appurato essere di circa 50 °C.

In questo modo, la condensazione dei catrami presenti nei fumi avviene solamente nel secondo corpo di scambio termico 24, e questo risulta vantaggioso perché rende più semplice e veloce la manutenzione e la pulizia dell’apparato di trattamento 10.

In accordo con la soluzione realizzativa illustrata nelle figg. 1 e 3, la prima camera di espansione 18 è posta in diretta comunicazione con le estremità di ingresso 26a dei primi condotti 26 del primo corpo di scambio termico 22, mentre la seconda camera di espansione 20 è posta in diretta comunicazione con le estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28.

Secondo la soluzione realizzativa illustrata nelle figg. 1 e 3, la prima camera di espansione 18 c posizionata, in uso, almeno parzialmente sotto il primo corpo di scambio termico 22, mentre la seconda camera di espansione 20 è posizionata, in uso, almeno parzialmente sotto il secondo corpo di scambio termico 24, Tale soluzione realizzativa permette di agevolare la deposizione, all’ interno della prima camera di espansione 18 e della seconda camera di espansione 20, delle particelle carboniose, e/o di eventuale condensa dei catrami.

In accordo con forme di realizzazione, almeno una fra la prima camera di espansione 18 e la seconda camera di espansione 20, nella fattispecie sia la prima camera di espansione 18 sia la seconda camera di espansione 20 comprendono elementi di deviazione 36, o setti, configurati per generare un percorso a deviazioni del flusso di fumi transitante nella prima camera di espansione 18 c/o nella seconda camera di espansione 20.

In questo modo, mentre il flusso di gas leggeri presenti nei fumi segue il percorso determinato dagli elementi di deviazione 36, le particelle carboniose, avendo massa più elevala, urtano contro gli elementi di deviazione 36, e si separano quindi per inerzia e gravità dal flusso dei gas, precipitando verso il basso e depositandosi sul fondo della prima camera di espansione 18 e/o della seconda camera di espansione 20. In accordo con le soluzioni realizzativc illustrate nelle figg. 1 e 3, gli elementi di deviazione 36 possono comprendere piastre di deviazione 37 fissate sulle pareti rispettivamente della prima camera di espansione 18 c della seconda camera di espansione 20 e che definiscono un percorso a zig zag dei fumi. In particolare, gli elementi di deviazione 36 della prima camera di espansione 18 definiscono un percorso a zig zag fra l’organo di introduzione 12 e le estremità di ingresso 26a dei primi condotti 26, Gli elementi di deviazione 36 della seconda camera di espansione 20 definiscono un percorso a zig zag fra le estremità di uscita 28b dei secondi condotti 28 c l’organo di evacuazione 16,

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 2, almeno uno fra la prima camera di espansione 18 e la seconda camera di espansione 20, nella fattispecie entrambe, comprendono aperture 40 selettivamente apribili/chiudibili da rispettivi coperchi attraverso i quali è possibile accedere alla prima camera di espansione 18 ed alla seconda camera di espansione 20, ad esempio per ispezione, o per permettere le operazioni di manutenzione e pulizia dell’apparato di trattamento 10. Secondo una possibile soluzione realizzativa, l’apparato di trattamento 10 comprende una struttura scatolare 33 definita da una pluralità dì pareti laterali 34a, una parete di fondo 34b, ed una parete superiore 34c. fé pareti laterali 34a sono provviste di almeno un’apertura di ingresso 38 in corrispondenza della quale si collega l’organo di introduzione 12 dei fumi, e di almeno un’apertura di uscita 39 in corrispondenza della quale si collega l’organo di evacuazione 16.

La struttura scatolare 33 definisce un vano 35 definente almeno in parte la prima camera di espansione 18 c la seconda camera di espansione 20, e nella quale è installato lo scambiatore di calore 14.

In particolare, lo scambiatore di calore 14 è posizionato nella parte alta della struttura scatolare 33, ovvero in prossimità della parete supcriore 34c. La prima camera di espansione 18 e la seconda camera di espansione 20 si estendono per la parte sostanziale nella parte inferiore della struttura scatolare 33, ovvero in prossimità della parete di fondo 34b.

Secondo possibili soluzioni realizzative, la prima camera di espansione 18 c la seconda camera di espansione 20 sono separate fra loro da una parete divisoria installata all’interno del vano 35.

Secondo la soluzione realizzativa illustrata nelle figg. 1 e 3, la prima camera di espansione 18 e/o la seconda camera di espansione 20, nel caso di specie entrambe, si estendono almeno parzialmente lateralmente e lungo lo sviluppo perimetrale di almeno una della pareti laterali 34a, ovvero affiancata lateralmente allo scambiatore di calore 14.

L’apertura di ingresso 38 e l’apertura di uscita 39 sono ricavate entrambe in una parte alta della struttura scatolare 33 così da imporre ai fumi in ingresso nella prima camera di espansione 18 di seguire un flusso discensionale dei fumi verso la parete di fondo 34b, ed ai fumi in uscita dalla seconda camera di espansione 20 di seguire un flusso ascensionale dei fumi verso la parete superiore 34c. Tale soluzione realizzativa incrementa lefficienza di separazione delle particelle carboniose dal gas.

In accordo con forme di realizzazione, la parete supcriore 34c può definire un coperchio di chiusura del vano 35, il quale può essere selettivamente rimosso in modo rapido dalle pareti laterali 34a per permettere l’accesso diretto ai condotti 26, 28 per effettuare le operazioni di ispezione e pulizia.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 3, l’apparato di trattamento 10 può comprendere un dispositivo di pulizia 42 associato allo scambiatore di calore 14 e configurato per pulire quest’ultimo da residui di particelle carboniose.

In accordo con forme di realizzazione, il dispositivo di pulizìa 42 può comprendere una pluralità di stantuffi 43 configurati per scorrere nei primi condotti 26 e nei secondi condotti 28 e per pulire le superfìci interne di questi ultimi c ripristinare condizioni di scambio termico ottimali.

Gli stantuffi 43 possono essere collegati ad uno o più attuatori 44, configurati per movimentare gli stantuffi 43 alPinterno dei condotti 26, 28.

Gli stantuffi 43 possono essere provvisti, alle rispettive estremità, di elementi raschiatiti 45 configurati per raschiare la superfìcie interna dei condotti 26, 28.

Gli elementi raschianti 45 possono essere scelti in un gruppo comprendente almeno uno fra spazzole, pagliette, otturatori o mia possibile combinazione dei precedenti.

In accordo con la soluzione realizzativa illustrata nella fig. 3, il dispositivo di pulizia 42 comprende una prima unità di pulizia 42a associata al primo corpo di scambio termico 22 ed una seconda unità di pulizia 42b associata al secondo corpo di scambio termico 24 per pulire rispettivamente i primi condotti 26 ed i secondi condotti 28.

In accordo con una variante descritta utilizzando fig. 3, almeno uno fra la prima unità di pulizia 42a c la seconda unità di pulizia 42b, nella fattispecie entrambi, comprendono un primo gruppo 46 di almeno uno stantuffo 43 ed almeno un secondo gruppo 47 di almeno uno stantuffo 43 azionabili in modo indipendente uno dall’altro per pulire rispettivamente un primo gruppo di primi condotti 26 e secondi condotti 28, ed un secondo gruppo di primi condotti 26 c secondi condotti 28.

L’azionamento indipendente del primo gruppo 46 rispetto al secondo gruppo 47 permette di effettuare operazioni di pulizia dello scambiatore di calore 14 senza interrompere il processo di funzionamento dell’apparato di trattamento 10. Infatti, l' azionamento indipendente permette di far transitare i fumi nei condotti che non vengono otturati da uno dei gruppi di pulizia.

L’apparato di trattamento 10 di gas può essere installato in un impianto di gassificazione 100 illustrato ad esempio in fig. 4.

Secondo forme di realizzazione, in un impianto di gassificazione 100, l’apparato di trattamento 10 è collegato a valle di un apparato di gassificazione 50 di biomassa.

Durante le reazioni termo-chimiche nell’apparato di gassificazione 50 vengono prodotte particelle di carbonio (generalmente con dimensioni inferiori a 500 micrometri) e catrami, più o meno pesanti, che si mescolano al flusso dei gas.

In accordo con forme di realizzazione, l’organo di introduzione 12 dell’apparato di trattamento 10 è direttamente collegato mediante un condotto 51 ad un organo di evacuazione dei fumi 52 dell’apparato di gassificazione 50, evitando così tratti di tubazione intermedia, in modo tale da minimizzare i possibili punti di intasamento c per ridurre le dispersioni termiche.

In accordo con forme di realizzazione, l’impianto di gassificazione 100 comprende un gruppo di separazione a liquido 54 collegato a valle dell’apparato di trattamento 10 e configurato per trattare ulteriormente i fumi in uscita da quest’ultimo, rimuovendo ulteriori residui di catrame e di particolato carbonioso ancora presenti in essi.

In accordo con forme di realizzazione, l’apparato di trattamento 10 e il gruppo di separazione a liquido 54 possono essere collegati uno all’altro mediante un condotto 53.

In accordo con forme di realizzazione, il liquido di separazione utilizzato nel gruppo di separazione a liquido 54 può essere acqua.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando le figg. 4 e 5, il gruppo di separazione a liquido 54 può comprendere un dispositivo di lavaggio 56, ad esempio uno scrubber ad acqua, o uno scrubbcr venturi, configurato per rimuovere ulteriore catrame e particolato carbonioso dal flusso dei gas in uscita dall’apparato di trattamento 10. Il dispositivo di lavaggio 56 può essere configurato per raffreddare i fumi provenienti dall’apparato di trattamento 10 fino ad una temperatura compresa tra circa 20°C c circa 40 °C per far condensare ulteriormente i catrami leggeri ancora presenti nei fumi e poterli quindi separare dai gas. In accordo con forme di realizzazione, il dispositivo di lavaggio 56 può comprendere un’apertura di introduzione 57 dei fumi collegata al condotto 53, attraverso la quale i lumi provenienti dall’apparato di trattamento 10 vengono immessi nel dispositivo di lavaggio 56.

Il dispositivo di lavaggio 56 comprende anche un’apertura di alimentazione liquido 58, attraverso la quale viene alimentato il liquido necessario per effettuare le operazioni di trattamento dei fumi, e un’apertura di uscita 59, attraverso la quale escono i fumi trattati e il liquido utilizzato per il trattamento.

Il gruppo di separazione a liquido 54 può comprendere, a valle del dispositivo di lavaggio 56, una vasca di separazione 60 nella quale si raccoglie il liquido utilizzato per il lavaggio dei fumi.

La vasca di separazione 60 permette di raccogliere i catrami e il particolato carbonioso separati dal dispositivo di lavaggio 56 e separare, mediante sedimentazione il particolato solido pesante e mediante galleggiamento i catrami più leggeri che hanno peso specifico inferiore a quello del liquido di separazione.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 5, il dispositivo di lavaggio 56 è posto direttamente a monte della vasca di separazione 60, in particolare può essere disposto direttamente sopra ad essa, in modo tale da ridurre al minimo i tratti di condotti che possono essere intasati dai catrami condensati e dalle particelle carboniose.

In accordo con una possibile variante descritta utilizzando fig. 4, può essere previsto un condotto 55 configurato per connettere fluidicamente il dispositivo di lavaggio 56 e la vasca di separazione 60,

Nella fig. 5 il dispositivo di lavaggio 56 e la vasca di separazione 60 sono collegati fra loro mediante un corpo di collegamento.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando fig. 5, la vasca di separazione 60 comprende un’apertura di ingresso 61, attraverso la quale vengono scaricati dal dispositivo di lavaggio 56 i gas, le particelle carboniose ed il liquido di separazione. La vasca di separazione 60 comprende, inoltre, un’apertura di uscita dei gas 62. configurata per permettere l’uscita dei gas trattati nel gruppo di separazione a liquido 54. L’apertura di uscita dei gas 62 può essere posta in una parte sommitale della vasca di separazione 60 che è chiusa superiormente in modo ermetico. In prossimità dell’apertura di uscita dei gas 62 possono essere previsti uno o più deflettori 76, configurati per deviare il flusso del gas ed evitare una sua diretta fuoriuscita attraverso l’apertura di uscita dei gas 62.

In accordo con forme di realizzazione, la vasca di separazione 60 comprende anche un’apertura di uscita liquido 63, attraverso la quale può essere prelevato il liquido di separazione dalla vasca di separazione 60. Ad esempio, può essere previsto un condotto 65 configurato per col legare l’apertura di uscita liquido 63 con l’apertura di alimentazione liquido 58 del dispositivo di lavaggio 56, in modo tale da poter ricircolare continuamente il liquido di lavaggio.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 5, la vasca di separazione 60 è divisa in un primo settore 66 cd un secondo settore 67 verticali collegati fra loro da un sifone di collegamento 68. In accordo con forme di realizzazione, il primo settore 66 c posizionato in corrispondenza dell’apertura di ingresso 61 ed è alimentato con i gas ed il liquido di separazione provenienti dal dispositivo di lavaggio 56.

Il secondo settore 67 è disposto lateralmente al primo settore 66 ed entrambi sono riempiti con il liquido di separazione.

Il primo settore 66 presenta dimensioni di contenimento del liquido di separazione inferiori rispetto a quelle del secondo settore 67.

Il primo settore 66 è provvisto di una pluralità di setti inclinati 70 che agevolano la separazione fra il gas almeno parzialmente pulito e l’acqua contenente gli inquinanti, che vengono trattenuti e fatti precipitare.

Nel primo settore 66 le particelle disciolte nel liquido di separazione tendono a depositarsi sul fondo della vasca di separazione 60 c il liquido di separazione pulito passa nel secondo settore 67 più ampio attraverso il sifone di collegamento 68. Nel secondo settore 67 i catrami leggeri tendono a galleggiare mentre eventuali sostanze pesanti ancora presenti precipitano c si accumulano in un unico punto sul fondo 72 della vasca di separazione 60.

Ad una opportuna altezza del secondo settore 67, ad esempio tramite una pompa, viene prelevato il liquido di separazione, attraverso l’apertura di uscita liquido 63, e ricircolato verso il dispositivo di lavaggio 56.

La vasca di separazione 60 può essere provvista di aperture per la rimozione di inquinanti, quali particolato, catrami c fanghi, che vengono separati e raccolti sul fondo 72 della vasca di separazione 60.

La parete di fondo 72 può presentare un tratto orizzontale 72a, posto in corrispondenza del primo settore 66, c un tratto inclinato 72b, posto in corrispondenza del secondo settore 67, che sono collegati tra loro a definire una zona di raccolta 73 avente una conformazione concava in cui si possono accumulare le sostanze precipitate.

Il tratto inclinato 72b può essere inclinato rispetto all’orizzontale, ovvero rispetto al tratto orizzontale 72a, di un angolo a di ampiezza compresa tra circa 5° e circa 15°, ad esempio circa 10° rispetto all’orizzontale.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando fig. 4, nel caso in cui il dispositivo di lavaggio 56 sia alimentato con il liquido di lavaggio prelevato dalla vasca di separazione 60, tra l’apertura di uscita liquido 63 della vasca di separazione 60 c l’apertura di alimentazione liquido 58 del dispositivo di lavaggio può essere previsto un radiatore ventilato 78, configurato per raffreddare il liquido di separazione che viene fornito al dispositivo di lavaggio 56. In questo modo si ottiene un abbassamento della temperatura dei fumi in uscita dal dispositivo di lavaggio 56 e viene garantita una maggiore condensazione dei catrami, che si possono separare in modo più efficace nella vasca di separazione 60.

In accordo con forme di realizzazione, il radiatore ventilato 78 può essere un radiatore ventilato del tipo acqua-aria.

In forme di realizzazione, il radiatore ventilato 78 può essere un radiatore ventilato di potenza ridotta, grazie al fatto che l’apparato 10 a monte del gruppo di separazione a liquido 54 effettua sia un raffreddamento dei fumi, sia una separazione di almeno parte delle particelle carboniose e/o dei catrami.

L’impiego dell’apparato 10 a monte del gruppo di separazione a liquido 54 vantaggiosamente assicura una ridotta potenza termica da dissipare dalla vasca di separazione 60 e quindi limila l’utilizzo di dispositivi di potenza maggiore, ad esempio torri evaporative.

L’impiego dell’apparato 10, inoltre, consente di utilizzare una ridotta quantità di liquido di separazione, poiché esso risulta relativamente pulito c riutilizzabile, non necessitando di frequenti sostituzioni, aumentando così l’efficienza di filtrazione complessiva dell’impianto di gassificazione 100

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando fig. 4, a valle del gruppo di separazione a liquido 54, rimpianto di gassificazione 100 può comprendere un gruppo di separazione a filtri 80, configurato per filtrare ulteriormente i gas in modo tale da ottenere gas combustibile sostanzialmente privo di particelle carboniose e/o catrami.

Il gruppo di separazione a filtri 80 può comprendere uno o più filtri a segatura 82.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando fig. 4, possono essere previste due linee di filtri a segatura 82 poste in parallelo, in modo tale da effettuare la manutenzione degli stessi prima su una linea di filtri e poi sull’altra linea di filtri senza dover fermare rimpianto di gassificazione 100.

In accordo con forme di realizzazione, ogni linea di filtri a segatura 82 può comprendere uno o più filtri a segatura 82 posti in serie uno all’altro. In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 6, ogni filtro a segatura 82 comprende un contenitore 83, o mantello, dotato di un coperchio 84 per chiudere in modo ermetico il contenitore 83.

In accordo con forme di realizzazione, poiché la segatura, essendo molto affine ai catrami leggeri, deve essere sostituita di frequente, il coperchio 84 può essere apribile in modo rapido.

Il contenitore 83 è provvisto, inoltre, di un’apertura di introduzione 91 attraverso la quale il gas da trattare viene inserito, e di un’apertura di uscita 89 attraverso la quale i gas trattati fuoriescono.

In accordo con forme di realizzazione, il contenitore 83 può essere realizzato in metallo e può avere forma cilindrica ed essere disposto, in uso, con il proprio asse longitudinale in direzione orizzontale.

In accordo con forme di realizzazione, il filtro a segatura 82 comprende anche un cestello 85 inseribile nel contenitore 83 c coassiale rispetto a quest’ultimo.

Tra il contenitore 83 c il cestello 85 si viene a definire un’intercapedine 86 attraverso la quale i gas che fuoriescono dal cestello 85 vengono trasferiti verso l’apertura di uscita 89.

Il cestello 85 è provvisto di un’apertura 90 posta in diretta comunicazione con l’apertura di introduzione 91 del contenitore 83.

Il filtro a segatura 82 può comprendere un tubo di ingresso 87 dei gas inserito passante attraverso l’apertura di introduzione 91 e l’apertura 90 e configurato per introdurre i gas da filtrare direttamente all’interno del cestello 85.

Il cestello 85 può essere riempito con segatura, ad esempio segatura di legno, che ha la funzione di filtrare i gas bloccando il particolato carbonioso fine ancora presente in essi, assorbire i catrami presenti nel flusso gassoso ed assorbire almeno parte dell’umidità trascinata a seguito del passaggio nel gruppo di separazione a liquido 54. Anche il cestello 85 può avere forma cilindrica ed essere realizzato in metallo.

Il cestello 85 è provvisto di una prima parete di base 85a in corrispondenza dei quali i gas vengono introdotti, una seconda parete di base 85b, opposta alla prima parete di base 85a, in corrispondenza della quale i gas vengono fatti fuoriuscire, e da una parete periferica 85c che collega fra loro la prima parete di base 85a con la seconda parete di base 85b.

Secondo una possibile soluzione realizzativa la prima parete di base 85a è provvista di un’apertura attraverso la quale viene inserito il tubo di ingresso 87 dei gas. La parete periferica 85c è piena ed evita il passaggio del gas attraverso di essa. La seconda parete di base 85b è provvista di una pluralità di forature attraverso le quali i fumi possono fuoriuscire dal cestello 85 c transitare nell’intercapedine 86 definita fra il contenitore 83 ed il cestello 85.

Secondo possibili soluzioni realizzative, il tubo di ingresso 87 è solidale al contenitore 83 e si estende parzialmente all’interno del cestello 85 per portare i gas a contatto con la segatura.

In accordo con forme di realizzazione, è prevista una guarnizione 93, fissata alla prima parete di base 85a, nel lato rivolto verso Γ interno del cestello 85 e configurata per garantire una tenuta ermetica tra il cestello 85 e il tubo di ingresso 87.

Il tubo di ingresso 87 può presentare un’estremità chiusa ed avere una superfìcie laterale provvista di fori 88 per il passaggio dei gas da trattare. In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando fig. 6, il tubo di ingresso 87 e l’apertura dì uscita 89 sono posti in corrispondenza di mia stessa estremità del contenitore 83, in modo tale da agevolare la connessione di due o più filtri a segatura 82 in serie, riducendo in tal modo la lunghezza di eventuali tubazioni di raccordo.

Il funzionamento dei filtri a segatura 82 è il seguente: i fumi entrano dal tubo di ingresso 87 e attraversano tutta la segatura contenuta nel cestello 85, tornano indietro passando attraverso l’intercapedine 86 e fuoriescono attraverso l’apertura di uscita 89.

La segatura esausta può essere estratta per semplice ribaltamento del cestello 85 e sostituita con segatura pulita in modo semplice c veloce. L’inserimento del cestello 85, inoltre, è agevolato dalla cooperazione tra il tubo di ingresso 87 solidale al contenitore 83 e l’apertura 90 del cestello 85.

In accordo con forme di realizzazione, i filtri a segatura 82 possono essere dotati di scarichi, manuali o automatici, non illustrati nei disegni, per la rimozione delle condense che possono formarsi al loro interno.

In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando fig. 4, il gruppo di separazione a filtri 80 può comprendere inoltre, uno o più filtri a cartuccia 92. Ad esempio, possono essere previsti due filtri a cartuccia 92 posti su due linee separate, in modo tale da poter effettuare la loro manutenzione senza necessità di fermare l’impianto di gassificazione 100.

I filtri a cartuccia 92 possono essere installati a valle dei filtri a segatura 82.

In accordo con forme dì realizzazione, i filtri a cartuccia 92 possono essere filtri a cartuccia di tipo tradizionale, configurati per bloccare le particelle oleose prima dell’invio del gas combustibile a un motore.

II gas combustibile in uscita dal gruppo di separazione a filtri 80 può essere impiegato come combustibile in una caldaia a gas per il riscaldamento o per la produzione di calore di processo, oppure può essere impiegato per alimentare un motore endotermico ed essere quindi convertito in energia meccanica. In accordo con forme di realizzazione, può essere inoltre abbinato un motore alternativo per la produzione di energia elettrica mediante un generatore, ed il recupero del calore dal motore per altri scopi termici.

In accordo con forme di realizzazione, l’impianto di gassificazione 100 può comprendere un motore a combustione 94, ad esempio alternativo, per la produzione di energia elettrica, posto a valle del gruppo di separazione a filtri 80 e che può essere alimentato con il gas combustibile ottenuto dal trattamento dei fumi. Il motore a combustione 94 inoltre può essere configurato per generare un’aspirazione del flusso dei gas dall’apparato di gassificazione 50 attraverso l’impianto di gassificazione 100 durante il funzionamento a regime di quest’ultimo. In accordo con forme di realizzazione descritte utilizzando fig. 4, l’impianto di gassificazione 100 può comprendere una macchina soffiante 96 posta a valle del gruppo di separazione a filtri 80, configurata per aspirare il flusso di lumi prodotti dall’apparato di gassificazione 50 durante le operazioni di avviamento dell’impianto di gassificazione 100.

La macchina soffiante 96 può essere configurata, oltre che per contrastare le perdite di carico, anche per fungere da dispositivo di sicurezza, in modo tale da permettere l’estrazione del flusso gassoso dall’impianto di gassificazione 100 nel caso di un malfunzionamento del motore a combustione 94.

In accordo con forme di realizzazione possono essere previste valvole 98 per selettivamente aprire o chiudere il passaggio del flusso gassoso verso il motore a combustione 94 e/o la macchina soffiante 96.

R chiaro che all’apparato di trattamento di gas di un impianto di gassificazione fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato.

È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potrà senz’altro realizzare molte altre forme equivalenti di apparato di trattamento di gas di un impianto di gassificazione, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell’ambito di protezione da esse definito.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di trattamento di gas di un impianto di gassificazione (100), comprendente un organo di introduzione (12) di fumi, uno scambiatore di calore (14) configurato per raffreddare i fumi introdotti con l’organo di introduzione (12), e un organo di evacuazione (16) dei fumi, caratterizzato dal fatto che comprende una prima camera di espansione (18), interposta tra detto organo di introduzione (12) c detto scambiatore di calore (14), e configurata per espandere i fumi c per separare il gas da particelle carboniose contenute nei fumi.
2. 2. Apparato come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una seconda camera di espansione (20) interposta tra detto scambiatore di calore (14) e detto organo di evacuazione ( 16), configurata per espandere ulteriormente i fumi e per separare il gas da ulteriori particelle carboniose contenute nei fumi.
3. 3. Apparato come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende una struttura scatolare (33) provvista di un vano (35) definente almeno in parte detta prima camera di espansione (18) c delta seconda camera di espansione (20), e nella quale è installato detto scambiatore di calore (14).
4. 4. Apparato come nella rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che almeno una fra detta prima camera di espansione (18) e detta seconda camera di espansione (20) comprende elementi di deviazione (36), configurati per generare un percorso a deviazioni del flusso di fumi transitante in detta prima camera di espansione (18) e/o in detta a seconda camera di espansione (20).
5. 5. Apparato come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto scambiatore di calore (14) comprende un primo corpo di scambio termico (22) posto in serie e collegato mediante un canale di passaggio (30) ad un secondo corpo di scambio termico (24).
6. 6. Apparato come nella rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto primo corpo di scambio termico (22) e detto secondo corpo di scambio termico (24) comprendono una pluralità di primi condotti (26) c rispettivamente una pluralità di secondi condotti (28), e che detto canale di passaggio (30) pone in comunicazione detti primi condotti (26) con detti secondi condotti (28),
7. 7. Apparato come nella rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti secondi condotti (28) di detto secondo corpo di scambio termico (24) hanno un diametro inferiore a quello di detti primi condotti (26) di detto primo corpo di scambio termico (22).
8. 8. Apparato come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprendere un dispositivo di pulizia (42) associato a detto scambiatore di calore (14) e configurato per pulire quest’ultimo da residui di particelle carboniose.
9. 9. Impianto di gassificazione comprendente un apparato di gassificazione (50) di biomassa cd un apparato di trattamento (10), come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, collegato a valle di detto apparato di gassificazione (50).
10. 10. Procedimento di trattamento di gas combustibile che prevede l’introduzione di fumi in uno scambiatore di calore (14), il raffreddamento di detti fumi in detto scambiatore di calore (14) e P evacuazione di detti fumi da detto scambiatore di calore ( 14), caratterizzato dal fatto che prima dell’introduzione di detti fumi in detto scambiatore di calore (14), è prevista l’espansione di detti fumi per separare il gas da particelle carboniose contenute nei fumi,