Impianti di combustione biomasse

Ventilazione Industriale ha maturato nel corso degli anni una notevole esperienza nella valorizzazione delle biomasse, tale esperienza ha permesso di sviluppare dei sistemi di combustione altamente efficienti e di taglia moderata per piccole realtà.
Lo scopo di tali sistemi è quello di utilizzare biomasse povere e che si trovano al termine di un processo produttivo e trasformarle in energia termica riutilizzabile o in energia elettrica.

Durante la realizzazione di un impianto di valorizzazione biomassa si deve tenere presente dei seguenti aspetti:

a- definizione della biomassa che si intende valorizzare e quantificazione della stessa
b- scelta del sistema di combustione
c- definizione della linea di depurazione fumi
d- definizione del sistema di recupero energetico

a- definizione della biomassa che si intende valorizzare e quantificazione della stessa
La determinazione della biomassa è essenziale per poter individuare e selezionare la tipologia di impianto da utilizzare, è importante anche individuare anche la quantità di biomassa che si ha a disposizione.

Nella seguente tabella vengono indicate le caratteristiche tipiche di alcune tra le più comuni biomasse.

b - scelta del sistema di combustione
Come si può notare dalla tabella precedente le biomasse presentano una forte variabilità sia per quanto concerne l'umidità alla quale si presentano sia per il potere calorifico che offrono.
Proprio in funzione di questa forte variabilità il sistema di combustione che si presta meglio a trattare le biomasse è la caldaia a “griglia mobile”.
Tale sistema permette di trattare biomasse anche con forti tenori di umidità, infatti la griglia mobile permette di “rivoltare” il combustibile che, muovendosi in controcorrente rispetto ai fumi di combustione, asciuga più rapidamente.
Nella figura che segue viene illustrata in maniera molto semplice una caldaia di questo tipo.



Caldaia a griglia mobile (per gentile concessione di Officine del Savio)

c- definizione della linea di depurazione fumi
La linea di depurazione fumi è una parte fondamentale del sistema di valorizzazione biomasse, l'efficacia o meno del sistema di depurazione condiziona e stabilisce l'ottenimento dell'autorizzazione dell'intero impianto di valorizzazione biomassa.
A seconda della biomassa che si va a trattare la linea di depurazione può passare da una “semplice depolverazione” a una vera e propria “catena di depurazione” dove devono essere installati sistemi DeNOx, post-combustione, depolverazione, desolforazione.
In questo passaggio delicato del processo Ventilazione Industriale applica tutta l'esperienza accumulata in 40 anni di attività.

d- definizione del sistema di recupero energetico
Il calore prodotto dal combustibile viene estratto dalla camera di combustione attraverso l'acqua passante nei tubi della caldaia.
Tale acqua può essere utilizzata come fonte di calore in svariate applicazioni, l'utilizzo dell'energia termica viene di volta in volta personalizzato sulla base delle singole esigenze del cliente finale (recupero calore per processi produttivi, produzione calore per riscaldamento ambienti, produzione freddo attraverso l'installazione di gruppi frigo ecc.).

Un applicazione sempre più frequente dell'energia termica derivante dalla caldaia è la generazione di energia elettrica.
A tale scopo vengono installate delle turbine ORC (ciclo Rankine).
A seconda dei casi le turbine ORC possono produrre energia elettrica in misura del 11 – 15 % dell'energia energia termica impiegata.

ll ciclo Rankine a fluido organico (ORC) è simile a quello utilizzato da una tradizionale turbina a vapore, eccetto per il fluido di lavoro che, in questo caso, è, in genere, un fluido organico con elevata massa molecolare. La scelta del fluido, per ottimizzare il rendimento del ciclo termodinamico, è effettuata in funzione della temperatura della sorgente termica a disposizione.

Gli impianti ORC (quali per esempio idrocarburi, HCFC, polisilossani ma anche CO2) sono sistemi che permettono la produzione contemporanea di energia elettrica e termica messa a disposizione sotto forma di acqua alla temperatura di 60-90 °C.
L’impianto ORC, schematizzato in figura, è sostanzialmente composto da una pompa, una turbina e alcuni scambiatori di calore.
Il fluido di lavoro organico viene vaporizzato nell’evaporatore mediante l’utilizzazione di una sorgente di calore, nel nostro caso l'acqua surriscaldata prodotta in caldaia.

Il vapore del fluido organico si espande nella turbina, attraversa un rigeneratore e viene quindi condensato utilizzando un flusso di acqua in uno scambiatore di calore. Il liquido condensato viene pompato nel rigeneratore dove viene preriscaldato dal fluido uscente dalla turbina e poi nell’evaporatore chiudendo il ciclo.
L’utilizzo del rigeneratore non è strettamente necessario, ma permette un aumento del rendimento dell’impianto.

Nella seguente tabella viene illustrata la produzione di energia elettrica in relazione al tipo di combustibile e alla quantità dello stesso.
I tali ipotesi si considera l'utilizzo di turbine ORC con rese lorde del 12%, la produzione di energia elettrica è indicata al netto degli autoconsumi sia dei gruppi ORC sia del sistema di combustione, tali informazioni sono da ritenersi comunque indicative.



– Impianto pilota
Ventilazione Industriale ha costruito e installato presso la sua sede un impianto pilota per la combustione di solidi e biomasse.
L'impianto pilota nasce con lo scopo di fornire al clienti di Ventilazione Industriale la possibilità di testare direttamente la combustione della biomassa che si ha a disposizione.
L'impianto pilota è strutturato per poter operare indifferentemente con biomasse umide, semisecche, secche e scarti da lavorazioni industriali.
La produzione di energia termica dell'impianto viene monitorata in continuo mediante la registrazione di portata e salto termico del fluido ricircolato in caldaia.
Il calore prodotto dalla combustione viene disperso in atmosfera attraverso una batteria elettroventilata per garantire il corretto funzionamento dell'impianto
Le modalità di funzionamento dell'impianto pilota sono differenti in funzione della tipologia di combustibile.