ITVI20090220A1

ITVI20090220A1 - BIOMASS GASIFICATION APPARATUS

Info

Publication number: ITVI20090220A1
Application number: IT000220A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Loppoli
Original assignee: Giuseppe Loppoli
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-03

Description

APPARATO DI GASSIFICAZIONE DI BIOMASSE. BIOMASS GASIFICATION APPARATUS.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione concerne un apparato atto ad ottenere un gas di sintesi dalla trasformazione di scarti vegetali e/o legnosi, comunemente noti nel complesso con il termine “biomasse". The present invention relates to an apparatus suitable for obtaining a synthesis gas from the transformation of vegetable and / or wood waste, commonly known as a whole with the term "biomass".

Il suddetto gas di sintesi, detto anche “syngas", è particolarmente adatto a venire impiegato come combustibile per la produzione di energia termica e/o meccanica. The aforesaid synthesis gas, also called "syngas", is particularly suitable for being used as a fuel for the production of thermal and / or mechanical energy.

Gli apparati di tipo noto che realizzano la suddetta trasformazione comprendono una camera di gassificazione attraverso la quale le biomasse vengono fatte avanzare per gravità dall'alto verso il basso. Nella camera di gassificazione è presente un bruciatore che realizza una combustione parziale delle biomasse, mediante l’introduzione di una quantità d’aria inferiore a quella stechiometrica. Apparatuses of the known type which carry out the aforesaid transformation comprise a gasification chamber through which the biomasses are made to advance by gravity from top to bottom. In the gasification chamber there is a burner that performs a partial combustion of the biomass, by introducing an amount of air lower than the stoichiometric one.

La suddetta combustione parziale mantiene le biomasse a temperature dell'ordine di 700° e causa la formazione di prodotti di combustione allo stato gassoso o di vapore, che costituiscono il suddetto gas di sintesi. The aforementioned partial combustion maintains the biomass at temperatures of the order of 700 ° and causes the formation of combustion products in the gaseous or vapor state, which constitute the aforementioned synthesis gas.

Tale gas comprende composti del carbonio e dell'idrogeno tra cui, principalmente, monossido di carbonio e idrogeno gassoso, che presentano un potere calorifico residuo e possono quindi venire impiegati come combustibile. This gas includes compounds of carbon and hydrogen including, mainly, carbon monoxide and gaseous hydrogen, which have a residual calorific value and can therefore be used as a fuel.

Gli apparati di gassificazione di tipo noto presentano il vantaggio di essere semplici, compatti ed economici e, quindi, si adattano alla produzione di piccola scala come, ad esempio, quelle delle aziende agricole, ma presentano tuttavia alcuni inconvenienti. Gasification apparatuses of the known type have the advantage of being simple, compact and economical and, therefore, are suitable for small-scale production such as, for example, those of farms, but nevertheless have some drawbacks.

Un primo di tali inconvenienti è la loro limitata efficienza, dovuta alla difficoltà di controllare la combustione in modo preciso. A first of these drawbacks is their limited efficiency, due to the difficulty of controlling combustion in a precise manner.

Infatti, le biomasse presentano una composizione molto variabile e, pertanto, la loro combustione ottimale richiederebbe variazioni continue della quantità d’aria introdotta. In fact, biomasses have a very variable composition and, therefore, their optimal combustion would require continuous variations in the amount of air introduced.

Pertanto, per ottenere la completa trasformazione delle biomasse, generalmente viene introdotta una quantità d’aria superiore a quella strettamente richiesta, causando una combustione eccessiva che riduce il potere calorifico del gas di sintesi rispetto a quello teoricamente ottenibile. Therefore, to obtain the complete transformation of biomass, a greater amount of air is generally introduced than strictly required, causing excessive combustion that reduces the calorific value of the synthesis gas compared to that theoretically obtainable.

I suddetti apparati noti presentano l'ulteriore inconveniente che l'elevata temperatura raggiunta dalle biomasse nella zona di combustione causa la formazione di sostanze tossiche quali, ad esempio, nanopolveri e diossine, che rimangono miscelate nel gas di sintesi. The aforesaid known apparatuses have the further drawback that the high temperature reached by the biomasses in the combustion zone causes the formation of toxic substances such as, for example, nanopowders and dioxins, which remain mixed in the synthesis gas.

L'elevata temperatura di combustione causa l’ulteriore inconveniente che le ceneri in uscita dall'apparato subiscono una parziale fusione e, pertanto, diventano più difficili da smaltire ed aumentano la richiesta di manutenzione dell'apparato. The high combustion temperature causes the further inconvenience that the ashes leaving the apparatus undergo a partial melting and, therefore, become more difficult to dispose of and increase the maintenance requirement of the apparatus.

Un altro inconveniente è il fatto che il gas di sintesi estratto dalla camera di gassificazione trascina con sé una certa quantità di cenere, che è necessario rimuovere mediante appositi filtri che complicano l'apparato. Another drawback is the fact that the synthesis gas extracted from the gasification chamber carries with it a certain amount of ash, which must be removed by means of special filters which complicate the apparatus.

Inoltre, gli apparati di tipo noto producono elevate percentuali di catrami ed altri analoghi composti intermedi che, alle elevate temperature presenti nella camera di gassificazione, sono volatili e si miscelano al gas di sintesi ma, durante il successivo raffreddamento di quest’ultimo, condensano lungo i condotti e li sporcano. Furthermore, known types of apparatus produce high percentages of tars and other similar intermediate compounds which, at the high temperatures present in the gasification chamber, are volatile and mix with the synthesis gas but, during the subsequent cooling of the latter, condense along the ducts and dirty them.

Sono anche noti impianti per la produzione di gas di sintesi diversi da quelli sopra descritti e basati sulla pirolisi delle biomasse, ottenuta impiegando l’ossigeno presente nelle biomasse stesse, senza apporto d’aria dall’esterno. There are also known plants for the production of synthesis gas other than those described above and based on the pyrolysis of biomass, obtained by using the oxygen present in the biomass themselves, without supplying air from the outside.

I suddetti impianti pirolizzatori presentano un’efficienza superiore rispetto agli apparati di gassificazione sopra descritti ma sono notevolmente più complessi e costosi e, pertanto, non si adattano a produzioni in piccola scala. The aforementioned pyrolyzers have a higher efficiency than the gasification equipment described above but are considerably more complex and expensive and, therefore, are not suitable for small-scale productions.

È scopo della presente superare tutti gli inconvenienti sopra menzionati appartenenti agli apparati di gassificazione di biomasse di tipo noto. It is the object of the present invention to overcome all the aforementioned drawbacks pertaining to biomass gasification apparatuses of known type.

In particolare, è un primo scopo dell'invenzione realizzare un apparato di gassificazione di biomasse che consenta di produrre un gas di sintesi con un potere calorifico più elevato e, quindi, di maggiore qualità rispetto a quanto consentito dagli apparati di gassificazione di tipo noto. In particular, it is a first object of the invention to provide a biomass gasification apparatus which allows to produce a synthesis gas with a higher calorific value and, therefore, of higher quality than that allowed by known gasification apparatuses.

È altresì scopo dell'invenzione limitare la percentuale di ceneri, sostanze tossiche e catrami volatili contenuti nel gas di sintesi a valori inferiori rispetto a quelli ottenuti dagli apparati di tipo noto. It is also an object of the invention to limit the percentage of ashes, toxic substances and volatile tars contained in the synthesis gas to lower values than those obtained by known types of apparatus.

È non ultimo scopo dell'invenzione realizzare un apparato di gassificazione più semplice ed economico rispetto agli apparati di tipo noto di efficienza equivalente. Not the least object of the invention is to provide a simpler and more economical gasification apparatus with respect to known type apparatuses of equivalent efficiency.

Gli scopi suddetti sono raggiunti da un apparato di gassificazione di biomasse secondo la rivendicazione principale. The above purposes are achieved by a biomass gasification apparatus according to the main claim.

Ulteriori caratteristiche di dettaglio dell'apparato dell'invenzione vengono date nelle rispettive rivendicazioni dipendenti. Further detailed characteristics of the apparatus of the invention are given in the respective dependent claims.

In particolare, l'apparato dell'invenzione presenta un gruppo bruciatore provvisto di una pluralità di bocche di adduzione di un comburente, tipicamente aria, disposte in punti diversi lungo la camera di gassificazione ed alimentate indipendentemente Cuna dall'altra. In particular, the apparatus of the invention has a burner unit provided with a plurality of inlets for the adduction of a comburent, typically air, arranged in different points along the gasification chamber and fed independently of each other.

Vantaggiosamente, la presenza di diverse bocche di adduzione indipendenti consente di controllare in modo preciso la combustione, minimizzando la quantità di comburente introdotto nelle diverse zone della camera di gassificazione. Advantageously, the presence of several independent inlets allows the combustion to be controlled precisely, minimizing the quantity of comburent introduced into the different areas of the gasification chamber.

Ancora vantaggiosamente, l’introduzione del comburente con più flussi separati limita il sollevamento delle ceneri che via via si formano sulla superficie delle biomasse ed evita, quindi, che esse vengano trascinate assieme al gas di sintesi. Still advantageously, the introduction of the comburent with several separate flows limits the lifting of the ashes that gradually form on the surface of the biomass and therefore prevents them from being dragged along with the synthesis gas.

Ancora vantaggiosamente, è possibile modulare in tempo reale la quantità di comburente introdotto in funzione del tipo di biomasse che attraversano la camera di gassificazione. Still advantageously, it is possible to modulate in real time the quantity of comburent introduced as a function of the type of biomass that passes through the gasification chamber.

Inoltre, poiché la combustione delle biomasse avviene in modo graduale lungo la camera di gassificazione, è possibile mantenere le biomasse a temperature inferiori rispetto a quelle che si riscontrano negli apparati di tipo noto, limitando vantaggiosamente la produzione di sostanze tossiche come ad esempio le nanopolveri e le diossine. Vantaggiosamente, la bassa temperatura delle biomasse evita anche la fusione delle ceneri. Furthermore, since the combustion of biomass takes place gradually along the gasification chamber, it is possible to keep the biomass at lower temperatures than those found in known types of equipment, advantageously limiting the production of toxic substances such as nanopowders and dioxins. Advantageously, the low temperature of the biomass also avoids the melting of the ashes.

Ancora vantaggiosamente, l'apparato dell'invenzione consente di abbattere i catrami volatili e, quindi, di ottenere di un gas di sintesi di qualità elevata. Still advantageously, the apparatus of the invention allows to abate volatile tars and, therefore, to obtain a synthesis gas of high quality.

I suddetti scopi e vantaggi, assieme ad altri che verranno spiegati in seguito, si comprenderanno durante la descrizione di una preferita forma esecutiva dell'invenzione, data a titolo indicativo ma non limitativo con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove: The aforesaid purposes and advantages, together with others which will be explained below, will be understood during the description of a preferred embodiment of the invention, given by way of indication but not of limitation with reference to the attached drawing tables, where:

- la fig. 1 rappresenta l'apparato dell'invenzione in vista assonometrica; - fig. 1 represents the apparatus of the invention in axonometric view;

- la fig. 2 rappresenta l’apparato di fig. 1 , parzialmente sezionato; - la fig. 3 rappresenta l'apparato di fig. 1 in vista laterale sezionata secondo il piano di traccia lll-lll; - fig. 2 represents the apparatus of fig. 1, partially sectioned; - fig. 3 represents the apparatus of fig. 1 in a sectional side view along the line 11-111;

la fig. 4 rappresenta un esploso dell’apparato dell’invenzione; le figg. 5 e 6 rappresentano due diversi particolari dell'apparato di fig. 1 ; fig. 4 represents an exploded view of the apparatus of the invention; figs. 5 and 6 show two different details of the apparatus of fig. 1;

la fig. 7 rappresenta un dettaglio del particolare di fig. 6, parzialmente esploso; fig. 7 represents a detail of the detail of fig. 6, partially exploded;

la fig. 8 rappresenta il dettaglio di fig. 7, in vista sezionata secondo il piano di traccia VIII-VIII. fig. 8 represents the detail of fig. 7, in sectioned view according to the plan of trace VIII-VIII.

L'apparato di gassificazione di biomasse dell’invenzione viene rappresentato in fig. 1 ed ivi indicato complessivamente con 1. The biomass gasification apparatus of the invention is represented in fig. 1 and indicated therein as a whole with 1.

Esso comprende una camicia tubolare 9 che delimita esternamente una camera di gassificazione 2 per il contenimento delle biomasse, le quali vengono schematicamente rappresentate in fig. 3 con un’area tratteggiata, indicata con il riferimento A. It comprises a tubular jacket 9 which externally delimits a gasification chamber 2 for containing the biomasses, which are schematically represented in fig. 3 with a hatched area, indicated with the reference A.

La camicia tubolare 9 individua una direzione di sviluppo longitudinale X sostanzialmente orizzontale, che si estende tra una sezione di ingresso 2a ed una sezione di uscita 2b della camera di gassificazione 2. The tubular jacket 9 identifies a substantially horizontal longitudinal development X direction, which extends between an inlet section 2a and an outlet section 2b of the gasification chamber 2.

Sono inoltre presenti mezzi di alimentazione 3 per convogliare le biomasse da trattare verso la suddetta sezione di ingresso 2a. There are also feeding means 3 for conveying the biomass to be treated towards the aforementioned inlet section 2a.

Preferibilmente ma non necessariamente, i mezzi di alimentazione 3 comprendono una camera di convogliamento 22, visibile in fig. 3, comunicante con l’esterno mediante un’apertura 22a preferibilmente munita di una tramoggia 25 per l’introduzione delle biomasse. Preferably but not necessarily, the feeding means 3 comprise a conveying chamber 22, visible in fig. 3, communicating with the outside through an opening 22a preferably equipped with a hopper 25 for the introduction of biomass.

La camera di convogliamento 22 è altresì munita di una seconda apertura 22b che comunica con la camera di gassificazione 2. The conveying chamber 22 is also provided with a second opening 22b which communicates with the gasification chamber 2.

Preferibilmente, ciascuna delle due aperture 22a e 22b è dotata di rispettivi mezzi valvolari 23 e 24, apribili in modo indipendente tra loro. Preferably, each of the two openings 22a and 22b is provided with respective valve means 23 and 24, which can be opened independently from each other.

Vantaggiosamente, la camera di convogliamento 22 separa la camera di gassificazione 2 dall'esterno anche durante il carico delle biomasse e, pertanto, permette di mantenere la camera di gassificazione 2 in leggera depressione, così da evitare fughe dei gas ivi presenti. Advantageously, the conveying chamber 22 separates the gasification chamber 2 from the outside even during the biomass loading and, therefore, allows the gasification chamber 2 to be kept in a slight depression, so as to prevent the gases present therein from escaping.

Come si osserva in fig. 3, all’interno della camera di gassificazione 2, le biomasse A si dispongono sulla superficie inferiore 9a della camicia tubolare 9 e vengono fatte avanzare al suo interno lungo la suddetta direzione longitudinale X verso la sezione di uscita 2b mediante mezzi di movimentazione 11, visibili in particolare nello spaccato di fig. 2. As can be seen in fig. 3, inside the gasification chamber 2, the biomasses A are arranged on the lower surface 9a of the tubular jacket 9 and are made to advance inside it along the aforementioned longitudinal direction X towards the outlet section 2b by means of handling means 11, visible in particular in the section of fig. 2.

I suddetti componenti sono più chiaramente rappresentati nella di fig. The aforesaid components are more clearly represented in fig.

4 vista esplosa secondo l’asse X, dove si osserva che è anche presente un gruppo bruciatore 4 per introdurre nella camera di gassificazione 2 un comburente, preferibilmente aria prelevata dall’esterno, o un qualsivoglia altro gas purché atto a reagire con le biomasse A per sviluppare il gas di sintesi. 4 exploded view along the X axis, where it is observed that there is also a burner unit 4 for introducing a comburent into the gasification chamber 2, preferably air drawn from the outside, or any other gas as long as it is suitable to react with the biomass A to develop synthesis gas.

II gas di sintesi viene prelevato mediante un gruppo di estrazione 6 e, preferibilmente, trasferito in serbatoi di accumulo 26 in attesa del suo uso successivo. The synthesis gas is withdrawn by means of an extraction unit 6 and, preferably, transferred to storage tanks 26 awaiting its subsequent use.

I residui solidi derivanti dalla combustione, comprendenti ceneri ed eventuali materiali incombusti, vengono rimossi mediante mezzi di scarico 5 disposti in corrispondenza della sezione di uscita 2b della camera di gassificazione 2, visibili in particolare in fig. 3. The solid residues deriving from combustion, including ashes and any unburnt materials, are removed by means of discharge means 5 arranged in correspondence with the outlet section 2b of the gasification chamber 2, visible in particular in fig. 3.

La fig. 6 rappresenta il gruppo bruciatore 4, separatamente dal resto dell’apparato 1 per maggior chiarezza. Fig. 6 represents the burner group 4, separately from the rest of the apparatus 1 for greater clarity.

Secondo l'invenzione e come visibile nelle figg. 3 e 6, il gruppo bruciatore 4 comprende una pluralità di bocche di adduzione 7 per l’immissione del comburente nella camera di gassificazione 2, che definiscono diverse posizioni di uscita del comburente lungo la direzione longitudinale X della camera di gassificazione 2. According to the invention and as visible in figs. 3 and 6, the burner group 4 includes a plurality of inlets 7 for the introduction of the comburent into the gasification chamber 2, which define different output positions of the comburent along the longitudinal direction X of the gasification chamber 2.

Le suddette bocche di adduzione 7 sono alimentate indipendentemente l'una dall'altra mediante rispettivi condotti di adduzione 8, ciascuno dei quali è provvisto di mezzi per la regolazione della portata del comburente. The aforesaid inlets 7 are fed independently of each other by respective inlet ducts 8, each of which is provided with means for regulating the flow rate of the comburent.

L’alimentazione indipendente delle bocche di adduzione 7 consente di regolare l'afflusso del comburente nelle diverse zone della camera di gassificazione 2, così da ottenere una combustione controllata delle biomasse A. The independent supply of the inlets 7 allows you to regulate the flow of the comburent in the different areas of the gasification chamber 2, so as to obtain a controlled combustion of biomass A.

Preferibilmente, la suddetta combustione viene controllata in modo da ottenere la completa trasformazione delle biomasse in gas di sintesi e ceneri, impiegando la quantità strettamente necessaria di comburente e, quindi, evitando una combustione eccessiva, che ridurrebbe il potere calorifico del gas di sintesi stesso. Preferably, the aforementioned combustion is controlled in such a way as to obtain the complete transformation of the biomass into synthesis gas and ashes, using the strictly necessary quantity of comburent and, therefore, avoiding excessive combustion, which would reduce the calorific value of the synthesis gas itself.

In pratica, è possibile ottenere un gas di sintesi con potere calorifico molto vicino a quello teorico, raggiungendo così uno degli scopi dell’invenzione. In practice, it is possible to obtain a synthesis gas with a calorific value very close to the theoretical one, thus achieving one of the purposes of the invention.

Inoltre, vantaggiosamente, l’apparato dell’invenzione presenta una resa superiore rispetto agli apparati di tipo noto, in quanto il maggior potere calorifico del gas di sintesi corrisponde ad una maggiore energia ottenuta per unità di peso di biomassa. Furthermore, advantageously, the apparatus of the invention has a higher yield than the known types of apparatus, since the greater calorific value of the synthesis gas corresponds to a greater energy obtained per unit of biomass weight.

Il controllo della combustione consente anche di mantenere la temperatura lungo la camera di gassificazione 2 a valori mediamente inferiori rispetto a quelli che si riscontrano negli apparati di tipo noto, raggiungendo lo scopo di ridurre la formazione di sostanze tossiche tra cui, ad esempio, diossine e nanopolveri. The combustion control also allows to keep the temperature along the gasification chamber 2 at values that are on average lower than those found in known types of apparatus, achieving the aim of reducing the formation of toxic substances including, for example, dioxins and nanopowders.

Preferibilmente, le bocche di adduzione 7 del comburente sono affacciate alla superficie di sostegno 9a sulla quale sono disposte le biomasse A, in modo che il flusso di comburente lambisca la superficie delle biomasse e la combustione di queste ultime si limiti allo strato superficiale. Preferably, the inlets 7 of the combustion agent face the support surface 9a on which the biomass A is arranged, so that the flow of comburent touches the surface of the biomass and the combustion of the latter is limited to the surface layer.

In tal modo, vantaggiosamente, il consumo delle biomasse avviene in modo graduale lungo la camera di gassificazione 2, dagli strati superiori a quelli inferiori, favorendo il controllo della reazione. In this way, advantageously, the consumption of biomass takes place gradually along the gasification chamber 2, from the upper to the lower layers, favoring the control of the reaction.

Poiché, invece, gli strati inferiori delle biomasse non sono direttamente esposti al flusso di comburente, si evita vantaggiosamente una combustione prematura ed incontrollata di tali strati. Since, on the other hand, the lower biomass layers are not directly exposed to the combustion agent flow, premature and uncontrolled combustion of these layers is advantageously avoided.

Inoltre, gli strati inferiori vengono mantenuti ad una temperatura sufficiente a produrne una parziale "pirolisi", che porta ad una preliminare scissione dei composti organici. Furthermore, the lower layers are kept at a temperature sufficient to produce a partial "pyrolysis", which leads to a preliminary splitting of the organic compounds.

La pirolisi facilita la successiva combustione degli strati inferiori quando essi verranno esposti a loro volta al flusso di comburente, una volta che gli strati superiori saranno stati consumati. Pyrolysis facilitates the subsequent combustion of the lower layers when they are in turn exposed to the combustion agent flow, once the upper layers have been consumed.

Il processo di pirolisi, ottenuto in virtù della disposizione delle biomasse e delle bocche di adduzione 7 secondo quanto sopra descritto, permette di migliorare la combustione e, quindi, di ridurre la quantità di comburente da immettere nella camera di gassificazione 2, portando vantaggiosamente un aumento nell’efficienza globale dell’apparato 1. The pyrolysis process, obtained by virtue of the arrangement of the biomasses and the inlets 7 as described above, allows to improve combustion and, therefore, to reduce the quantity of comburent to be introduced into the gasification chamber 2, advantageously bringing an increase in the overall efficiency of the apparatus 1.

Quanto sopra detto viene schematicamente indicato in fig. 3, dove si osserva che il livello delle biomasse A presenti nella camera di gassificazione 2 si assottiglia progressivamente, dalla sezione di ingresso 2a alla sezione di uscita 2b. The above is schematically indicated in fig. 3, where it is observed that the level of biomass A present in the gasification chamber 2 is progressively tapering, from the inlet section 2a to the outlet section 2b.

Preferibilmente, la combustione viene regolata in modo che il livello delle biomasse A si riduca praticamente a zero in corrispondenza della sezione di uscita 2b, stando a significare che tutta la biomassa A si è trasformata in gas di sintesi eccetto per il normale residuo di cenere. Preferably, the combustion is regulated so that the level of biomass A is practically reduced to zero at the outlet section 2b, meaning that all the biomass A has been transformed into synthesis gas except for the normal ash residue.

Preferibilmente, la camera di gassificazione 2 è delimitata internamente da un corpo tubolare 10 disposto coassialmente alla camicia tubolare 9 e provvisto, sulla superficie laterale 10a, di aperture 15 per l’uscita del comburente, corrispondenti alle suddette bocche di adduzione 7. Preferably, the gasification chamber 2 is internally delimited by a tubular body 10 arranged coaxially to the tubular jacket 9 and provided, on the lateral surface 10a, with openings 15 for the combustion agent outlet, corresponding to the aforementioned inlets 7.

Preferibilmente, le suddette aperture 15 sono allineate tra loro e sono sviluppate prevalentemente secondo la direzione longitudinale X della camera di gassificazione 2, come si osserva nella fig. 7. Preferably, the aforesaid openings 15 are aligned with each other and are mainly developed according to the longitudinal direction X of the gasification chamber 2, as can be seen in fig. 7.

Per quanto concerne i mezzi di movimentazione 11, essi sono illustrati in dettaglio in fig. 5 e comprendono preferibilmente un corpo elicoidale 12 interposto tra il corpo tubolare 10 e la camicia tubolare 9 e coassiale a quest’ultima, operativamente connesso a mezzi di motorizzazione 13 per la rotazione attorno al proprio asse. As regards the handling means 11, they are illustrated in detail in fig. 5 and preferably comprise a helical body 12 interposed between the tubular body 10 and the tubular jacket 9 and coaxial to the latter, operatively connected to motorization means 13 for rotation around its own axis.

La rotazione del corpo elicoidale 12 provoca l’avanzamento delle biomasse lungo la camera di gassificazione 2, verso la sua sezione di uscita 2b. The rotation of the helical body 12 causes the biomass to advance along the gasification chamber 2, towards its outlet section 2b.

L’impiego del suddetto corpo elicoidale 12 consente, vantaggiosamente, di movimentare le biomasse in modo graduale e controllato, evitando di sollevare della cenere che potrebbe venire trascinata dal gas di sintesi che viene estratto. The use of the aforementioned helical body 12 advantageously allows the biomass to be moved in a gradual and controlled manner, avoiding the raising of ash that could be dragged by the synthesis gas that is extracted.

È peraltro evidente che, in varianti esecutive dell'invenzione, il corpo elicoidale 12 potrebbe venire sostituito da mezzi di movimentazione di tipo diverso ma aventi funzione equivalente. However, it is evident that, in executive variants of the invention, the helical body 12 could be replaced by movement means of a different type but having an equivalent function.

Il corpo elicoidale 12 è associato ai mezzi di motorizzazione 13 mediante una struttura di sostegno comprendente una pluralità di barre 27 disposte attorno al corpo tubolare 10 e reciprocamente distanziate, in modo da consentire che il comburente fluisca dalle bocche di adduzione 7 verso la camera di gassificazione 2. The helical body 12 is associated with the motorization means 13 by means of a support structure comprising a plurality of bars 27 arranged around the tubular body 10 and mutually spaced, so as to allow the comburent to flow from the inlets 7 towards the gasification chamber 2.

In varianti esecutive dell’invenzione, la struttura di sostegno può avere una forma diversa rispetto a quella sopra descritta, purché consenta il flusso di comburente dalle bocche di adduzione 7 alla camera di gassificazione 2. In executive variants of the invention, the support structure can have a different shape than the one described above, as long as it allows the flow of comburent from the inlets 7 to the gasification chamber 2.

Preferibilmente, il corpo elicoidale 12 presenta un'estremità 12a montata a sbalzo su cuscinetti di supporto 14. Preferably, the helical body 12 has an end 12a cantilevered on support bearings 14.

Il montaggio a sbalzo consente di disporre i cuscinetti di supporto 14 in prossimità del punto più freddo della camera di gassificazione 2, verso la sezione di ingresso 2a, con il vantaggio di limitare il riscaldamento dei cuscinetti e la loro conseguente manutenzione. The cantilever mounting allows the support bearings 14 to be arranged near the coldest point of the gasification chamber 2, towards the inlet section 2a, with the advantage of limiting the heating of the bearings and their consequent maintenance.

Vantaggiosamente, la suddetta disposizione dei cuscinetti evita anche i problemi legati alla presenza di parti striscianti in prossimità della sezione di uscita 2b della camera di gassificazione 2, dov’è presente un’atmosfera potenzialmente esplosiva a causa della presenza di idrogeno gassoso. Advantageously, the aforementioned arrangement of the bearings also avoids the problems associated with the presence of sliding parts in the vicinity of the outlet section 2b of the gasification chamber 2, where there is a potentially explosive atmosphere due to the presence of gaseous hydrogen.

Per motivi analoghi, le bocche di adduzione 7 del comburente sono disposte ad una certa distanza dalla sezione di ingresso 2a della camera di gassificazione 2, così da evitare che il comburente giunga nella zona in prossimità dei cuscinetti 14. For similar reasons, the comburent feed ports 7 are arranged at a certain distance from the inlet section 2a of the gasification chamber 2, so as to prevent the comburent from reaching the area near the bearings 14.

Corrispondentemente, il corpo elicoidale 12 presenta una zona cilindrica 12b prossima all’estremità a sbalzo 12a, che chiude le aperture tra le barre 27, impedendo il passaggio di comburente in tale zona. Correspondingly, the helical body 12 has a cylindrical area 12b close to the cantilevered end 12a, which closes the openings between the bars 27, preventing the passage of comburent in this area.

Per quanto concerne il gruppo di estrazione 6 del gas di sintesi, come si vede nella sezione di fig. 8 esso comprende preferibilmente una coppia di aperture di aspirazione 16a e 16b per ciascuna bocca di adduzione 7. As regards the synthesis gas extraction unit 6, as can be seen in the section of fig. 8 it preferably comprises a pair of intake openings 16a and 16b for each inlet 7.

Le aperture di aspirazione 16a e 16b sono disposte rispettivamente sui lati delle relative bocche di adduzione 7 e connesse a relativi condotti di aspirazione 18 disposti nel corpo tubolare 10. The suction openings 16a and 16b are respectively arranged on the sides of the relative inlets 7 and connected to relative suction ducts 18 arranged in the tubular body 10.

È evidente che, in varianti esecutive dell'invenzione non rappresentate, il numero di aperture di aspirazione 16a e 16b potrebbe essere diverso da quello sopra descritto, purché sia presente almeno un'apertura di aspirazione. It is evident that, in embodiments of the invention not shown, the number of suction openings 16a and 16b could be different from the one described above, provided that at least one suction opening is present.

Si osserva tuttavia che la disposizione sopra descritta per le bocche di adduzione 7 e per le aperture di aspirazione 16a, 16b permette di ottenere una sostanziale separazione tra il flusso del comburente, che rimane nella zona centrale della camera di gassificazione 2, ed i flussi del gas di sintesi, che si mantengono ai lati del flusso di comburente. However, it should be noted that the arrangement described above for the inlet ports 7 and for the intake openings 16a, 16b allows to obtain a substantial separation between the comburent flow, which remains in the central area of the gasification chamber 2, and the flows of the synthesis gas, which remain on the sides of the combustion agent flow.

Di conseguenza, vantaggiosamente, la suddetta circolazione dei gas favorisce una combustione regolare e controllata delle biomasse, oltre ad evitare la creazione di turbolenze che causerebbero il sollevamento della cenere presente sulla superficie delle biomasse e ne favorirebbero la miscelazione indesiderata con il gas di sintesi. Un ulteriore vantaggio della circolazione sopra descritta deriva dal fatto che il gas di sintesi, durante la sua salita dalla superficie delle biomasse verso le aperture di aspirazione 16a, 16b, permane temporaneamente nella zona di combustione, dove subisce un riscaldamento. Consequently, advantageously, the aforementioned gas circulation favors a regular and controlled combustion of the biomasses, as well as avoiding the creation of turbulence which would cause the ash present on the surface of the biomass to be raised and would favor its undesired mixing with the synthesis gas. A further advantage of the circulation described above derives from the fact that the synthesis gas, during its ascent from the biomass surface towards the intake openings 16a, 16b, temporarily remains in the combustion zone, where it undergoes heating.

Vantaggiosamente, il suddetto riscaldamento accelera il cracking dei vapori contenuti nel gas di sintesi, tra cui i catrami volatili, favorendone l'abbattimento. Advantageously, the aforementioned heating accelerates the cracking of the vapors contained in the synthesis gas, including volatile tars, favoring their abatement.

Un ulteriore abbattimento dei vapori viene ottenuto mediante filtri catalitici 17 disposti in corrispondenza di ciascuna apertura di aspirazione 16a e 16b. A further reduction of the vapors is obtained by means of catalytic filters 17 arranged in correspondence with each intake opening 16a and 16b.

I filtri 17 sono realizzati preferibilmente in lega ferro-nichel o in altre leghe equivalenti di tipo noto e sono rimovibili per consentirne una periodica pulizia e sostituzione. The filters 17 are preferably made of iron-nickel alloy or other equivalent alloys of a known type and are removable to allow periodic cleaning and replacement.

Preferibilmente, il gruppo di estrazione 6 comprende anche un ventilatore, non rappresentato ma di per sé noto, per aspirare il gas di sintesi dalla camera di gassificazione 2 attraverso le aperture di aspirazione 16a, 16b ed i relativi condotti di aspirazione 18. Preferably, the extraction unit 6 also comprises a fan, not shown but per se known, for sucking the synthesis gas from the gasification chamber 2 through the suction openings 16a, 16b and the relative suction ducts 18.

Vantaggiosamente, la presenza del suddetto ventilatore consente di mantenere la camera di gassificazione 2 in leggera depressione, così da evitare fughe di gas verso l'esterno. Advantageously, the presence of the aforesaid fan allows the gasification chamber 2 to be kept in a slight depression, so as to avoid gas leaks towards the outside.

Per quanto concerne i mezzi di scarico 5 dei residui di combustione, essi comprendono preferibilmente una griglia 20, visibile in fig. 3, attraverso la quale cadono i residui stessi, disposta in corrispondenza dalla sezione di uscita 2b della camera di gassificazione 2. As regards the means 5 for discharging the combustion residues, they preferably comprise a grate 20, visible in fig. 3, through which the residues themselves fall, arranged in correspondence with the outlet section 2b of the gasification chamber 2.

La cenere, più sottile, passa attraverso la griglia 20, mentre i materiali incombusti vengono trattenuti. The thinner ash passes through the grate 20, while the unburned materials are retained.

Preferibilmente, per una migliore efficacia, la griglia 20 è associata a mezzi vibranti che favoriscono la discesa del materiale. Preferably, for better effectiveness, the grid 20 is associated with vibrating means which favor the descent of the material.

La separazione della cenere dagli incombusti consente di recuperare questi ultimi e di inviarli nuovamente alla camera di gassificazione 2 per ripetere il ciclo, ottenendo vantaggiosamente un aumento di efficienza dell’apparato 1. The separation of the ash from the unburnt materials allows the latter to be recovered and sent back to the gasification chamber 2 to repeat the cycle, advantageously obtaining an increase in the efficiency of the apparatus 1.

Preferibilmente, sono presenti ulteriori griglie 20a e 20b con maglie via via più piccole, disposte in serie alla griglia 20 per realizzare una separazione più efficace tra ceneri ed incombusti. Preferably, there are further grids 20a and 20b with gradually smaller meshes, arranged in series with the grate 20 to achieve a more effective separation between ashes and unburnt materials.

Come si osserva in fig. 2 è anche presente un dispositivo di trasporto 21 per riportare i residui incombusti verso la sezione di ingresso 2a della camera di gassificazione e che, preferibilmente ma non necessariamente, è una coclea 21a. As can be seen in fig. 2 there is also a transport device 21 for bringing the unburned residues back to the inlet section 2a of the gasification chamber and which, preferably but not necessarily, is an auger 21a.

Preferibilmente, il suddetto dispositivo di trasporto 21 è configurato per poter riportare alla sezione di ingresso 2a anche una parte delle ceneri, con il vantaggio di sfruttare le loro ben note proprietà catalizzatrici nei confronti della combustione. Preferably, the aforementioned transport device 21 is configured to be able to return part of the ashes to the inlet section 2a, with the advantage of exploiting their well-known catalytic properties with respect to combustion.

Vantaggiosamente, il dispositivo di trasporto 21 è utilizzabile anche per far ricircolare nella camera di gassificazione 2 alcune sfere di un materiale catalizzatore, ad esempio nichel, miscelate alle biomasse e di dimensione tale da poter venire intercettate dai mezzi di scarico 5. Dal punto di vista operativo e con particolare riferimento alla fig. 3, le biomasse vengono introdotte nella camera di gassificazione 2 mediante i mezzi di alimentazione 3 e vengono fatte avanzare lungo la camera stessa per mezzo del corpo elicoidale 12 in rotazione. Advantageously, the transport device 21 can also be used to recirculate in the gasification chamber 2 some spheres of a catalyst material, for example nickel, mixed with biomass and of a size such as to be intercepted by the discharge means 5. From the point of view operative and with particular reference to fig. 3, the biomasses are introduced into the gasification chamber 2 by means of the feeding means 3 and are made to advance along the chamber itself by means of the rotating helical body 12.

Un'unità logica di controllo connessa a sensori di tipo noto acquisisce i dati sulle condizioni delle biomasse, ad esempio sulla temperatura e/o sul livello, in vari punti della camera di gassificazione 2 e regola la quantità di comburente da inviare a ciascuna bocca di adduzione 7, mediante i mezzi di regolazione del gruppo bruciatore 4. A logic control unit connected to sensors of a known type acquires data on the conditions of the biomasses, for example on the temperature and / or on the level, at various points of the gasification chamber 2 and adjusts the quantity of comburent to be sent to each outlet. supply 7, by means of the adjustment means of the burner unit 4.

Preferibilmente, la suddetta regolazione viene effettuata in modo da limitare al minimo la quantità di comburente introdotto ottenendo anche, al contempo, la combustione della maggior percentuale possibile della biomassa introdotta. Preferably, the aforesaid regulation is carried out in such a way as to limit to a minimum the quantity of comburent introduced while also obtaining, at the same time, the combustion of the greatest possible percentage of the biomass introduced.

Il gas di sintesi che si sviluppa dalla combustione viene aspirato dal ventilatore, passando attraverso i filtri catalitici 17 fino ad arrivare ai suddetti serbatoi di accumulo 26. The synthesis gas that develops from the combustion is sucked by the fan, passing through the catalytic filters 17 up to the aforementioned storage tanks 26.

Preferibilmente, i serbatoi di accumulo 26 comprendono filtri 26a i quali, vantaggiosamente, assorbono i catrami volatili ed altri residui presenti nei gas di sintesi. Preferably, the storage tanks 26 comprise filters 26a which, advantageously, absorb the volatile tars and other residues present in the synthesis gas.

I suddetti filtri 26a sono costituiti preferibilmente da truciolo di biomassa in modo che, una volta saturi, essi possano vantaggiosamente venire impiegati come materia prima dell'apparato 1, così da evitarne lo smaltimento in discarica, che comporta svantaggi in termini di inquinamento e di costi. The aforementioned filters 26a preferably consist of biomass chips so that, once saturated, they can advantageously be used as raw material for the apparatus 1, so as to avoid their disposal in landfills, which entails disadvantages in terms of pollution and costs. .

I residui di combustione delle biomasse, costituiti prevalentemente da cenere ma anche in parte da materiali incombusti, vengono estratti mediante i mezzi di scarico 5 alla sezione di uscita 2b della camera di gassificazione 2, dove le ceneri vengono separate dai residui incombusti. The biomass combustion residues, consisting mainly of ash but also partly of unburned materials, are extracted by means of the discharge means 5 to the outlet section 2b of the gasification chamber 2, where the ashes are separated from the unburnt residues.

Questi ultimi, eventualmente assieme ad una parte delle ceneri e ad eventuali sfere di materiale catalizzatore, vengono reinviati alla sezione di ingresso 2a della camera di gassificazione 2 mediante il dispositivo di trasporto 21. The latter, possibly together with a part of the ashes and any spheres of catalyst material, are returned to the inlet section 2a of the gasification chamber 2 by means of the transport device 21.

Un’ulteriore coclea convoglia il resto delle ceneri verso un serbatoio di raccolta non rappresentato ma, preferibilmente, disposto superiormente all'estremità opposta della suddetta coclea, in modo che la cenere si accumuli superiormente alla coclea stessa e funga da barriera contro il riflusso di aria esterna verso la camera di gassificazione 2. A further auger conveys the rest of the ashes towards a collection tank not shown but, preferably, arranged above the opposite end of the aforementioned auger, so that the ash accumulates above the auger itself and acts as a barrier against the backflow of air external to the gasification chamber 2.

Da prove pratiche effettuate dal depositante la presente invenzione, si è constatato che l'apparato sopra descritto consente di ottenere un gas di sintesi con un potere calorifico prossimo al valore teorico ottenibile, costituito per la quasi totalità da monossido di carbonio e idrogeno gassoso e praticamente esente da ceneri, nanopolveri, diossine e catrami. From practical tests carried out by the depositor of the present invention, it was found that the apparatus described above allows to obtain a synthesis gas with a calorific value close to the theoretical value obtainable, consisting almost entirely of carbon monoxide and gaseous hydrogen and practically free from ash, nanopowder, dioxins and tars.

Da quanto detto, si comprende che l’apparato dell’invenzione raggiunge tutti gli scopi prefissati. From what has been said, it is understood that the apparatus of the invention achieves all the intended purposes.

In particolare, esso consente di controllare la combustione delle biomasse in modo ottimale evitando eccessi di comburente e, quindi, permette di ottenere un gas di sintesi con un potere calorifico più elevato rispetto a quello ottenuto dagli apparati di gassificazione di tipo noto. In particular, it allows to control the combustion of biomasses in an optimal way avoiding excesses of comburent and, therefore, allows to obtain a synthesis gas with a higher calorific value than that obtained from known gasification equipment.

Inoltre, l'apparato dell’invenzione sopra descritto produce soltanto gas di sintesi, utilizzabile per produrre energia, e cenere, che può venire impiegata per altri scopi, mentre evita la produzione di qualsiasi altro residuo inquinante, che dovrebbe venire smaltito in discarica. Furthermore, the apparatus of the invention described above only produces synthesis gas, which can be used to produce energy, and ash, which can be used for other purposes, while avoiding the production of any other polluting residue, which should be disposed of in landfills.

L'elevata purezza del gas di sintesi ottenuto mediante l'apparato dell'invenzione, unita all'assenza di residui di scarto inquinanti, raggiunge lo scopo di ottenere un apparato con un’elevata efficienza complessiva di trasformazione. The high purity of the synthesis gas obtained by means of the apparatus of the invention, combined with the absence of polluting waste residues, achieves the purpose of obtaining an apparatus with a high overall transformation efficiency.

Inoltre, il controllo della temperatura di combustione permette di limitare la formazione di nanopolveri, diossine ed altre sostanze tossiche e/o inquinanti. Furthermore, the control of the combustion temperature allows to limit the formation of nanopowders, dioxins and other toxic and / or polluting substances.

L'apparato sopra descritto è più semplice ed economico rispetto agli apparati pirolizzatori industriali di efficienza equivalente e, pertanto, si adatta anche a produzioni di limitata entità, dell'ordine di 50-200 KW, compatibili con la produzione di un'azienda agricola. The apparatus described above is simpler and cheaper than industrial pyrolyzers of equivalent efficiency and, therefore, is also suitable for small-scale productions, of the order of 50-200 KW, compatible with the production of a farm.

In fase esecutiva, all'apparato dell'invenzione potranno essere apportate ulteriori modifiche o varianti che, quantunque non descritte e non rappresentate nei disegni, qualora dovessero rientrare nell'ambito delle rivendicazioni che seguono si dovranno ritenere tutte protette dal presente brevetto. During the execution phase, further modifications or variations may be made to the apparatus of the invention which, although not described and not represented in the drawings, should they fall within the scope of the following claims, they must all be considered protected by this patent.

Claims

CLAIMS 1) Apparatus (1) for gasification of biomass (A), comprising: - a gasification chamber (2) for containing said biomass (A), developed in a longitudinal direction (X) between an inlet section (2a) and an outlet section (2b) for said biomass (A); - feeding means (3) for conveying said biomass (A) to said inlet section (2a); - a burner unit (4) for introducing into said gasification chamber (2) a comburent capable of reacting with said biomass (A) to develop a synthesis gas; - discharge means (5) arranged in correspondence with said outlet section (2b) to remove the residues of said biomass (A) which remain after said reaction; - an extraction group (6) to transfer said synthesis gas to the outside of said gasification chamber (2); characterized in that said burner assembly (4) comprises a plurality of inlet ports (7), communicating with said gasification chamber (2) in corresponding outlet positions different from each other along said longitudinal direction (X) and fed independently of one the other by means of respective supply ducts (8).

2) Apparatus (1) according to claim 1) characterized in that said gasification chamber (2) is delimited at the bottom by a support surface (9a) for said biomass (A), substantially horizontal and facing said inlets ( 7).

3) Apparatus (1) according to claim 2) characterized in that said support surface (9a) belongs to a tubular jacket (9) which externally delimits said gasification chamber (2).

4) Apparatus (1) according to claim 3) characterized by the fact of comprising handling means (11) for the advancement of said biomass (A) along said gasification chamber (2) according to said longitudinal direction (X).

5) Apparatus (1) according to claim 4) characterized by the fact that said movement means (11) comprise a helical body (12) coaxial to said tubular jacket (9) and operatively connected to motorization means (13) to place in rotation of said helical body (12) around its own axis.

6) Apparatus (1) according to claim 5) characterized in that said helical body (12) is configured to allow communication between said gasification chamber (2) and said supply ports (7).

7) Apparatus (1) according to any one of claims 5) or 6) characterized by the fact that said helical body (12) has an end (12a) mounted cantilevered on support bearings (14).

8) Apparatus (1) according to any one of claims 3) to 7) characterized in that said gasification chamber (2) is internally delimited by a tubular body (10) coaxial to said tubular jacket (9) and provided on the surface side (10a) of openings (15) for the combustion agent outlet, each of which identifies a corresponding one of said inlets (7).

9) Apparatus (1) according to claim 8) characterized in that said extraction unit (6) comprises at least one suction opening (16a, 16b) made on the lateral surface (10a) of said tubular body (10), connected to a suction duct (18) arranged inside said tubular body (10).

10) Apparatus (1) according to claim 9) characterized in that said tubular body (10) comprises, in correspondence with each of said supply openings (7), a pair of said suction openings (16a, 16b) arranged on the two sides of said adduction mouth (7).

11) Apparatus (1) according to any one of claims 9) or 10) characterized in that said extraction unit (6) comprises a fan for sucking said synthesis gas, operatively connected to said suction duct (18).

12) Apparatus (1) according to any one of claims 9) to 11) characterized in that it comprises a catalytic filter (17) arranged in correspondence with each of said intake openings (16a, 16b), suitable for accelerating the cracking of the vapors contained in said synthesis gas.

13) Apparatus (1) according to any one of the preceding claims characterized in that said unloading means (5) comprise a grate (20, 20a, 20b) adapted to separate the ash from the unburnt residues of said biomass (A) by gravity.

14) Apparatus (1) according to claim 13) characterized by the fact of comprising a transport device (21) able to convey said unburnt residues and / or said ashes to said inlet section (2a) of said gasification chamber (2) .

15) Apparatus (1) according to any one of the preceding claims characterized in that said feeding means (3) comprise a conveying chamber (22) communicating with the outside by means of first valve means (23) and communicating with said gasification chamber (2) by second valve means (24).