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IMPIANTO Dl COGENERAZIONE CON MICROTURBINA E CALDAIA
ALIMENTATA
A BIOMASSA VEGETALE L'impianto di cogenerazione a biomassa e costituito da una caldaia alimentata a biomassa lignocellulosica (cippato, pellets, sansa, nocciolino, mais, stocco di tabacco, patatine, residui di pulitura boschiva e quant'altro ammesso dalla normativa) di potenza pari a circa 400.000 kcal/h e da una microturbina a gas di ultimissima generazione in grado di convertire il lavoro meccanico di espansione di un gas in energia elettrica di tensione e frequenza definiti per una potenza nominale di 100kWel. II processo di conversione energetica della biomassa lignocellulosica implementato nell'impianto e di tipo termochimico e sfrutta la combustione in eccesso d'aria della biomassa legnosa all'interno di una caldaia a griglia fissa. II calore ottenuto dalla combustione viene trasferito, tramite uno scambiatore ad alte prestazioni installato all'interno della caldaia stessa, all'aria di processo della microturbina che aziona un generatore di energia elettrica. Questa sezione termoelettrica basata sulla tecnologia EFMGT (External Fired Micro Gas Turbine ) della potenza nominale di 70 kWel al netto degli autoconsumi, e in grado di produrre energia elettrica da un generatore azionato da una turbina a gas: in questo ciclo termodinamico, alla combustione del metano in turbina e sostituito uno scambio termico con i gas caldi della caldaia alimentata a biomassa. Oltre alla capacità di generare energia elettrica i1 sistema è progettato per recuperare il calore generato dal processo che altrimenti verrebbe disperso nell'ambiente (cogenerazione). Le sorgenti termiche di recupero sono costituite dall'aria di processo espulsa dalla turbina dopo espansione in turbina e dai fumi di combustione della biomassa. Entrambe si presentano in forma gassosa ad elevata temperatura e possono essere impiegate per utilizzi di riscaldamento ad acqua o per processi di essiccazione. Dall'aria di scarico, ancora ad alta temperatura (circa 270°C), é estratta energia termica attraverso uno scambiatore di calore. L'aria di scarico, anche dopo essere passata attraverso i1 recuperatore, si trova comunque ad una temperatura di oltre 250-260°C. L'energia termica che possiede può quindi essere trasformata in acqua calda e resa disponibile per gli usi più differenti, attraverso uno scambiatore aria/acqua in controcorrente. L'aria di scarico, attraversato lo scambiatore, è liberata in atmosfera tramite bocca di uscita. II flusso di fumi caldi estratti dalla caldaia mediante ventilatore di estrazione contengono una grande quantità di energia termica che può invece essere sfruttata per processi di essiccamento della biomassa, o per iI riscaldamento di ambienti in piccole reti locali di teleriscaldamento. II flusso in uscita all'essiccatore di gas caldi provenienti dalla caldaia a biomassa costituisce di fatto I'unica emissione significativa di tutto I'impianto in quanto la turbina in assenza di combustione espelle soltanto aria pulita. L'impianto di depurazione sui fumi, costituito essenzialmente da un multicidone, completa il cicio ed è in grado di abbassare il contenuto di polveri al di sotto delle soglie consentite dalla legislazione vigente. E' possibile installare un sistema per la riduzione delle variazioni di potenza utile dipendenti dai parametri ambientali (temperatura esterna) che possa sfruttare, in modalità di ulteriore cogenerazione, parte del calore contenuto nei gas di scarico per alimentare un sistema di assorbimento capace di raffreddare I'aria in ingresso al compressore del turbogas nelle stagioni particolarmente calde. L'impianto, funzionando esclusivamente ad aria surriscaldata scaricata in ambiente ad ogni ciclo di funzionamento, non richiede particolari competenze per la sua gestione; grazie al suo sistema di controllo governato da una centralina a PLC che regola I'alimentazione automatica del combustibile, può funzionare anche in assenza di operatore. La biomassa, che può essere ottenuta come scarto di lavorazione o scarto di operazioni agronomiche, viene trattata aspirando la parte fine direttamente nel silo di stoccaggio, mentre i residui che non possono essere aspirati vengono portati ad un biotrituratore (macinatore) che ha il compito di pretrattare il cippato e ridurlo a scaglie di piccole dimensioni di granulometria pari a 3/4 cm; successivamente anche questa parte viene conferita al silo di contenimento. La biomassa viene trasferita ad un caricatore che ha il compito di introdurla in caldaia; la proporzione combustibile comburente viene regolata automaticamente mediante un sistema elettronico di controllo in modo da ottimizzare il rendimento ed ottenere valori di emissioni inferiori ai limiti di legge. Le ceneri prodotte dalla combustione si depositano sul fondo di una vasca di contenimento e una coclea provvede ad estrarle automaticamente. I gas esausti della camera di combustione sono espulsi tramite un camino da dove vengono dispersi. L'aria calda di turbina, aspirata dall'ambiente ad ogni cicio termodinamico, viene nuovamente espulsa dalla bocca di uscita della turbina dopo avere ceduto al sistema di generazione il suo elevato contenuto energetico. Parte di questa aria, ad alta temperatura, viene nuovamente immessa in caldaia per aumentare il rendimento di combustione diminuendo quindi i consumi di combustibile. II processo intero e regolato da parametri impostati nel sistema di controllo e regolazione centrale che permette, attraverso una reciproca comunicazione fra caldaia e turbina, il raggiungimento delle condizioni desiderate di potenza generata ed il funzionamento completamente automatizzato di tutti i componenti.
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