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Il Syngas
***moderazione***
Cos'é il syngas? E' l'acronimo di Synthetic Gas, cioè un gas prodotto sinteticamente attraverso una serie di procedimenti di gassificazione partendo da prodotti di scarto quali la pollina degli animali o biomasse.
La gassificazione consiste nell'ossidazione incompleta di biomasse solide o liquide in un ambiente ad elevata temperatura (800÷1000°C) per la produzione di un gas combustibile (detto appunto gas di sintesi o syngas, oppure gas di gasogeno, composto da H2, CO, CxHy, N2, CO2, in proporzioni variabili secondo il tipo di biomassa e dal tipo di gassificatore usato), con potere calorifico inferiore, variabile tra i 4000 kJ/Nm3 ed i 14000 kJ/Nm3. Gli elementi carburenti normalmente utilizzati sono l'aria, l'ossigeno o il vapore. Quando si utilizza il vapore si parla anche di reforming, tale processo permette di ricavare dalla biomassa meno CO e più H2.
Il gas di gasogeno contiene molte impurità (char) tra cui polveri, catrami e metalli pesanti, pertanto, prima di essere utilizzato per la combustione, in vari casi dovrà essere raffreddato e purificato.
Gli impianti, sono classificati per tipologia impiantistica e possono essere suddivisi in due categorie:
gassificatori a letto fisso : downdraft (equicorrente), updraft (controcorrente), crossdraft;
gassificatori a letto fluido : bollente, circolante, trascinato, doppio letto.
I gassificatori a letto fisso sono costituiti da un contenitore cilindrico con all’interno, in basso, una griglia atta a sostenere la massa e permettere lo scarico della cenere ed il passaggio dell’aria o del gas.
Nel gassificatore updraft l’agente ossidante parte dal basso, per incontrarsi al centro del contenitore con il combustibile il quale è inserito dalla parte alta del cilindro. La biomassa scendendo incontra i prodotti di gassificazione, che salgono per uscire dal contenitore, permettendo così un suo pre-riscaldamento. Il combustibile quando arriva nella zona calda, prima subisce un processo di pirolisi e poi la gassificazione vera e propria. Il gas così formatosi inizia a salire per uscire dalla parte alta, mentre le ceneri scendono ancora ed attraversano la griglia. Il gasogeno, durante la salita, può trascinare con se molecole complesse di idrocarburi che possono condensare (tar) e particelle solide, per tale motivo il gas in alcuni casi dovrà essere purificato.
Nei gassificatori downdraft, al contrario, il gas prodotto scende dal basso assieme alla cenere. La biomassa, come prima viene introdotta dall’alto, scende venendo indirizzata in una zona dove il diametro del reattore si riduce, in essa avviene la reazione di gassificazione dove c’è l’incontro della massa solida con l'aria a temperature elevate. Per la conformazione geometrica del reattore, si raggiunge un alto tasso di conversione dei prodotti di pirolisi e quindi una modesta presenza di tar. Il funzionamento dei gassificatori crossdraft è simile ai precedenti, ma il combustuibile in questo caso viene iniettato dall’alto, l’ossidante è immesso trasversalmente e l’uscita del gas si ha lateralmente. La caratteristica negativa che porta il crossdraft a non essere utilizzato è la ridotta capacità di conversione degli idrocarburi complessi. I gassificatori a letto fluido possono impiegare solo combustibili di dimensioni modeste, poiché questi devono rimanere sospesi nella colonna d'aria ascendente insieme ad un secondo elemento inerte che ha il compito di favorire la fluidificazione e la diffusione del calore all'interno del letto. Il materiale fluidificante all'interno del quale si trova il combustibile solido è generalmente sabbia, ma possono essere aggiunti catalizzatori per limitare la formazione di tar o per modificare la composizione del syngas. La condizione di fluidificazione si raggiunge quando le particelle fluide sono mantenute in sospensione dal flusso ascendente di aria e gas, che dipende dal rapporto fra la portata solida e gassosa.
Nel gassificatore a letto bollente sono presenti due fasi: una fluida nella parte inferiore ed una gassosa nella parte superiore del contenitore. In quello a letto circolante le fasi non sono separate, per cui il gas che esce dal reattore dovrà essere separato dalle particelle solide trasportate dal flusso, le quali saranno reinserite nel reattore. I gassificatori a letto fluido operano a pressione atmosferica, tranne uno chiamato PFB che opera in atmosfera pressurizzata.
Il gassificatore a letto trascinato utilizza il combustibile solido atomizzato e viene miscelato con vapore o ossigeno e gassificato a temperature superiori a 1200°C. Si otterrà un syngas privo di tar, cioè più puro, a scapito di una minore efficienza, poiché una maggiore quantità di energia posseduta dalla biomassa sarà convertita in calore.
Il syngas senza essere purificato, può essere utilizzato da caldaie a ciclo Rankine, da solo o assieme a combustibili tradizionali (cofiring).
Negli altri casi esso viene raffreddato e purificato per essere impiegato per alimentare turbine a gas o motori endotermici. Un' impianto di gassificazione abbinato ad un impianto a ciclo combinato viene chiamato IGCC (Integrated gasification and combined cycle). E' composto da un gassificatore a letto fluido, da una turbina a gas e da una caldaia con la rispettiva turbina a vapore. Questi impianti hanno potenze di produzione d'energia elettrica da 4 a 40 MW se utilizzano le biomasse e la pollina.
Gli impianti da 1 a 10 MW sono composti dal gassificatore a letto fluido e dalla sola turbina a gas, quelli di potenza inferiore al MW utilizzano i gassificatori a letto fluido o fisso e per la combustione del syngas le microturbine o i motori endotermici. La ricerca é volta a migliorare i rendimenti dei piccoli impianti che saranno utili per favorire l'utilizzo dove è disponibile una modesta quantità di biomassa ed evitare così il loro trasporto per lunghe distanze.
***moderazione: eliminato testo non conforme alle Regole 7) e 12)***
Cos'é il syngas? E' l'acronimo di Synthetic Gas, cioè un gas prodotto sinteticamente attraverso una serie di procedimenti di gassificazione partendo da prodotti di scarto quali la pollina degli animali o biomasse.
La gassificazione consiste nell'ossidazione incompleta di biomasse solide o liquide in un ambiente ad elevata temperatura (800÷1000°C) per la produzione di un gas combustibile (detto appunto gas di sintesi o syngas, oppure gas di gasogeno, composto da H2, CO, CxHy, N2, CO2, in proporzioni variabili secondo il tipo di biomassa e dal tipo di gassificatore usato), con potere calorifico inferiore, variabile tra i 4000 kJ/Nm3 ed i 14000 kJ/Nm3. Gli elementi carburenti normalmente utilizzati sono l'aria, l'ossigeno o il vapore. Quando si utilizza il vapore si parla anche di reforming, tale processo permette di ricavare dalla biomassa meno CO e più H2.
Il gas di gasogeno contiene molte impurità (char) tra cui polveri, catrami e metalli pesanti, pertanto, prima di essere utilizzato per la combustione, in vari casi dovrà essere raffreddato e purificato.
Gli impianti, sono classificati per tipologia impiantistica e possono essere suddivisi in due categorie:
gassificatori a letto fisso : downdraft (equicorrente), updraft (controcorrente), crossdraft;
gassificatori a letto fluido : bollente, circolante, trascinato, doppio letto.
I gassificatori a letto fisso sono costituiti da un contenitore cilindrico con all’interno, in basso, una griglia atta a sostenere la massa e permettere lo scarico della cenere ed il passaggio dell’aria o del gas.
Nel gassificatore updraft l’agente ossidante parte dal basso, per incontrarsi al centro del contenitore con il combustibile il quale è inserito dalla parte alta del cilindro. La biomassa scendendo incontra i prodotti di gassificazione, che salgono per uscire dal contenitore, permettendo così un suo pre-riscaldamento. Il combustibile quando arriva nella zona calda, prima subisce un processo di pirolisi e poi la gassificazione vera e propria. Il gas così formatosi inizia a salire per uscire dalla parte alta, mentre le ceneri scendono ancora ed attraversano la griglia. Il gasogeno, durante la salita, può trascinare con se molecole complesse di idrocarburi che possono condensare (tar) e particelle solide, per tale motivo il gas in alcuni casi dovrà essere purificato.
Nei gassificatori downdraft, al contrario, il gas prodotto scende dal basso assieme alla cenere. La biomassa, come prima viene introdotta dall’alto, scende venendo indirizzata in una zona dove il diametro del reattore si riduce, in essa avviene la reazione di gassificazione dove c’è l’incontro della massa solida con l'aria a temperature elevate. Per la conformazione geometrica del reattore, si raggiunge un alto tasso di conversione dei prodotti di pirolisi e quindi una modesta presenza di tar. Il funzionamento dei gassificatori crossdraft è simile ai precedenti, ma il combustuibile in questo caso viene iniettato dall’alto, l’ossidante è immesso trasversalmente e l’uscita del gas si ha lateralmente. La caratteristica negativa che porta il crossdraft a non essere utilizzato è la ridotta capacità di conversione degli idrocarburi complessi. I gassificatori a letto fluido possono impiegare solo combustibili di dimensioni modeste, poiché questi devono rimanere sospesi nella colonna d'aria ascendente insieme ad un secondo elemento inerte che ha il compito di favorire la fluidificazione e la diffusione del calore all'interno del letto. Il materiale fluidificante all'interno del quale si trova il combustibile solido è generalmente sabbia, ma possono essere aggiunti catalizzatori per limitare la formazione di tar o per modificare la composizione del syngas. La condizione di fluidificazione si raggiunge quando le particelle fluide sono mantenute in sospensione dal flusso ascendente di aria e gas, che dipende dal rapporto fra la portata solida e gassosa.
Nel gassificatore a letto bollente sono presenti due fasi: una fluida nella parte inferiore ed una gassosa nella parte superiore del contenitore. In quello a letto circolante le fasi non sono separate, per cui il gas che esce dal reattore dovrà essere separato dalle particelle solide trasportate dal flusso, le quali saranno reinserite nel reattore. I gassificatori a letto fluido operano a pressione atmosferica, tranne uno chiamato PFB che opera in atmosfera pressurizzata.
Il gassificatore a letto trascinato utilizza il combustibile solido atomizzato e viene miscelato con vapore o ossigeno e gassificato a temperature superiori a 1200°C. Si otterrà un syngas privo di tar, cioè più puro, a scapito di una minore efficienza, poiché una maggiore quantità di energia posseduta dalla biomassa sarà convertita in calore.
Il syngas senza essere purificato, può essere utilizzato da caldaie a ciclo Rankine, da solo o assieme a combustibili tradizionali (cofiring).
Negli altri casi esso viene raffreddato e purificato per essere impiegato per alimentare turbine a gas o motori endotermici. Un' impianto di gassificazione abbinato ad un impianto a ciclo combinato viene chiamato IGCC (Integrated gasification and combined cycle). E' composto da un gassificatore a letto fluido, da una turbina a gas e da una caldaia con la rispettiva turbina a vapore. Questi impianti hanno potenze di produzione d'energia elettrica da 4 a 40 MW se utilizzano le biomasse e la pollina.
Gli impianti da 1 a 10 MW sono composti dal gassificatore a letto fluido e dalla sola turbina a gas, quelli di potenza inferiore al MW utilizzano i gassificatori a letto fluido o fisso e per la combustione del syngas le microturbine o i motori endotermici. La ricerca é volta a migliorare i rendimenti dei piccoli impianti che saranno utili per favorire l'utilizzo dove è disponibile una modesta quantità di biomassa ed evitare così il loro trasporto per lunghe distanze.
***moderazione: eliminato testo non conforme alle Regole 7) e 12)***
Gia...buon senso.
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