Studio Tecnico Monfreda

Sommario:

Il costo del petrolio e del gas naturale stanno progressivamente aumentando in modo irreversibile a causa del forte incremento di domanda. Le alternative possibili sono carbone, nucleare e fonti rinnovabili. Queste ultime hanno il pregio di essere, appunto, rinnovabili, cioè caratterizzate da un impatto ambientale modesto e non soggette a futuri problemi di disponibilità. In particolare l’utilizzo della gassificazione di biomasse ligno-cellulosiche, per generare calore e/o energia elettrica, permette di soddisfare, mediante semplici impianti, le esigenze energetiche di realtà rurali. Nel primo capitolo si è svolta un’analisi generale e critica del processo di gassificazione e dei prodotti che ne derivano. Si è fatto il punto della situazione sulle tecnologie ed i rendimenti tipici degli impianti, analizzando in particolare il funzionamento di un gassificatore di biomassa equicorrente. Nel secondo capitolo si è esaminato il funzionamento di un gassificatore di piccola taglia acquistato dal Dipartimento di Ingegneria Industriale nell’ambito del PRIN. Sono anche stati valutati i rischi connessi all’esercizio del gassificatore individuando alcuni interventi preliminari di ingegnerizzazione e stilando un manuale d’istruzioni per l’utilizzo dell’impianto. Nel terzo capitolo, infine, sono riportati i risultati della campagna sperimentale realizzata al fine di rilevare i dati caratteristici e di verificare le effettive prestazioni del processo di gassificazione. Altresì si è provveduto ad effettuare le analisi chimiche del combustibile impiegato e del gas di sintesi prodotto per trarre le caratteristiche di composizione ed energetiche. Tali dati, mediante un’analisi termochimica, hanno permesso di effettuare un bilancio energetico reale del sistema. I parametri rilevati sperimentalmente sono stati impiegati per realizzare una modellazione all’elaboratore quanto più attinente possibile al funzionamento reale dell’impianto. Successivamente è stata effettuata un’analisi di sensibilità del sistema. Dall’analisi globale condotta nella terza parte della tesi si è passati ad una ipotesi di reingegnerizzazione dell’impianto, proponendo alcune considerazioni volte a migliorare l’efficacia del sistema ed al monitoraggio dei parametri caratteristici del suo funzionamento.

Abstract:

The cost of petroleum and fuel gases is gradually increasing for the growing request. The possible alternatives are coal, nuclear and renewable energy. Renewable Energy has a low environmental impact and it can be always disponible in the future. In particular, the wood gasification and cellulose biomasses, to generate heat and/or electric energy, allows to satisfy, through the use of simple systems, the energetic exigencies of rural districts. In the first chapter there is a general and critical analysis of the gasification process and its products. There is a description of the state of the art and typical output results, and in particular the biomass downdraft gasifier technology. In the second chapter there is the description of a little biomass gasifier bought by the Department of Industrial Engineering. There is also an evaluation of the risks connected to the operating conditions of the gasifier, specifying some preliminary engineering interventions and introducing an owner’s manual. In the third chapter, the results of the experimental campaign were carried out to report the characteristics data and to verify the real performances of the gasification process. A chemical analysis of the biomass fuel and of the syngas was also reported to determine the general composition and energetic content. By means of these data, a thermo-chemical analysis was performed to determine the real energetic balance of the system. The experimental parameters have been used to create a computer model as pertaining as possible to the real working conditions of the system. After this, in order to determine the best working conditions of the biomass gasifier, a sensitivity analysis has been carried out. In the end the study was focused on the system re-engineering introducing some technical and safety considerations to improve the global efficiency of the system and to monitoring the working parameters.