Supported by: Progetto Europeo MixBioPells Dario Molinari CTI Cremona, 19/03/2011
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Progetto Europeo MixBioPells
Dario Molinari
CTICremona, 19/03/2011
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Partecipante Sigla Paese Ambito
German Biomass
Research CentreDBFZ Germania Ricerca & Sviluppo Biomasse
Bioenergy 2020+
GMBHBE2020+ Austria Ricerca & Sviluppo Biomasse
Technical Research
Centre of FinlandVTT Finlandia
Ricerca & Sviluppo
Technical Research
Institute of SwedenSP Svezia Ricerca & Sviluppo
Danish
Technological
Institute
DTI Danimarca Ricerca & Sviluppo
PROTECMA PROTECMA SpagnaRicerca & Sviluppo,
Ingegnerizzazione
Comitato
Termotecnico
Italiano
CTI Italia Ambito Normativo
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Unterseite
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Casi di studio
- Filiera del pellet da potature di vite
- Filiera del pellet da miscanthus e legno
- Filiera del pellet da pollina
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Ø
Ø
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Ø
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4
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Sa b a to 1 9 m a r z o 2 0 1 1Sa la Fo n t iR i n n o va b i l iB I O E N E R G Y I T A L YB io m a s s e e R in n o v a b i l i
Risultati del progetto sulla combustione del pellet di pollina svolto per ARAL nell’ambito del progetto pilota
SATA
Andrea PizziUNIVERSITÀ POLITECNICA DELLE MARCHE
Dipartimento SAIFET
Tipologia di Allevamento:• Ovaiole (gabbia)• Broiler (terra)
POLLINA
“Miscela di escrementi (deieizioni), lettiera (es. trucioli di legno opaglia), resti di cibo, uova rotte e piume proveniente dalla filiera diallevamento avicolo.”
INPUT OUTPUT
Mangimi
• Integratori• Promotori della crescita
• Farmaci• …
Lettiera
Pollina di Ovaiole(Deiezioni)
Lettiera di Broiler(Deiezioni + Lettiera)
Ambientali Tecnici
Energetici
Na
K
S
ClN
PCSPCI
PCNC,H,O
U
Cen
Metalli
Parametri fisico-chimici combustibile• Umidità (U)• Ceneri (Cen)• Potere calorifico superiore (PCS)• Potere calorifico inferiore (PCI)• Potere calorifico netto (PCN)• Carbonio (C)• Idrogeno (H)• Ossigeno (O)• Azoto (N)• Zolfo (S)• Cloro (Cl)• Sodio (Na)• Potassio (K)• Metalli (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb)
COMBUSTIBILE
CARATTERIZZAZIONE COMBUSTIBILE
PELLETTIZZAZIONE POLLINA
Migliore regolazione combustioneFo n te: G A S P O. C T IE U N I V P M (2 0 0 8 ); La b o ra t o r i o b i o m a s s e E U N I V P M
Umidità30-50% Lettiera di Broiler30-80% Pollina di Ovaiola <10% Pellet pollina
Contenuto energetico PCN broiler: 10-11 MJ/kgPCN ovaiole: 6-6,5 MJ/kg
PCN broiler: 13,5-14 MJ/kgPCN ovaiole: 12,5-13 MJ/kg
OdoreElevato Basso
Stabilità prodottoNo Sì
POLLINA PELLET DI POLLINA
Omogeneità della granulometriaBassa Elevata
Aspetti di miglioramento della pellettizzazione:
1. Energetico
2. Conservabilità
3. Logistico
a. Stoccaggio
b. Trasporto
4. Regolazione più fine del dosaggio negli impianti
VANTAGGI DELLA PELLETTIZZAZIONE
1. Caratterizzazione del pellet di pollina
2.Test di combustione su caldaia sperimentale:a.Ottimizzazione combustioneb.Sistemi rimozione polveric. Sistema abbattimento NOx
3. Caratterizzazione delle emissioni e ceneri
PIANO DI LAVORO
Preparazione del campione CEN 14780 Mulino macinatoreContenuto di umidità CEN 14774 Stufa per T = 105°CContenuto in ceneri CEN 14775 Muffola per T = 550°CPotere calorifico superiore (PCS) CEN 14918 CalorimetroPotere calorifico inferiore (PCI) CEN 14918 Calorimetro - Analizzatore elementarePotere calorifico netto (PCN) CEN 14918 Calorimetro - Analizzatore elementareC,H,N CEN 15104 Analizzatore elementareOssigeno CEN 15104 Analizzatore elementareCloro CEN 15289 Bomba di Mahler - Spettrofotometro ICPZolfo CEN 15289 Bomba di Mahler - Spettrofotometro ICPCr, Cu, Mn, Ni, Ar, Cd, Hg CEN 15297 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microondeSodio CEN 15290 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microondePotassio CEN 15290 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microonde
CARATTERIZZAZIONE DEL PELLET
CALDAIA SPERIMENTALE
Impianto termico sperimentale Termocabi
Configurazione 1Configurazione 2
Configurazione 3
CALDAIA SPERIMENTALE
Particolato UNI EN 13284-1:2003 Prelievo fumi in camino – metodo gravimetrico
Umidità dei fumi UNI 10169:2001 Prelievo fumi – metodo gravimetrico
Analisi gas (CO, CO2, O2, NOx)
Dlgs 152/2006 Prelievo in continuo - analizzatore di gas
Ammoniaca EPA CTM-027 Prelievo fumi da camino – assorbimento su soluzione acida
IPA Metodo interno Prelievo fumi in camino – estrazione con solvente
Analisi inorganica ceneri CEN 15297 Spettrofotometro ICP-OES Mineralizzatore microonde
CARATTERIZZAZIONE EMISSIONI E CENERI
PARAMETROPollina ovaiole
Pollina broiler
Pellet legno
Potere calorifico superiore kJ/kg 14756 17107 19380Potere calorifico inferiore kJ/kg 13824 15910 17964Potere calorifico netto kJ/kg 12512 13878 16725Zolfo % 0,16 0,27 0,01Cloro % 0,19 0,36 <0,03Arsenico mg/kg 1,97 0,72 <0,4Cadmio mg/kg 0,87 0,7 0,33Cromo mg/kg 7,55 6,45 0,17Rame mg/kg 84,48 107,98 0,91Mercurio mg/kg <0,2 <0,2 <0,2Manganese mg/kg 615,76 635,72 86,8Nichel mg/kg 8,53 9,92 0,84Piombo mg/kg 6,01 3,8 2,49Sodio mg/kg 3497,1 2588,9 4,41Potassio mg/kg 35623 52289 438
Carbonio
34,7%
Ceneri
27,9%
Idrogeno
4,4%
Azoto
5,6%Ossigeno
27,4%
Ovaiole
Carbonio
41,5%
Ceneri
19,3%
Idrogeno
5,7%
Azoto
4,2%Ossigeno
29,4%
Broiler
Carbonio
50,9%Ceneri
0,5%
Idrogeno
6,7%
Azoto
0,1%
Ossigeno
41,8%
Legno
RISULTATI – ANALISI PELLET
Parametro Pollina ovaiole Pellet di legno
Ossigeno (O2) % 6 - 8 12 - 13Anidride carbonica (CO2) % 13,5-16,5 8,5-10 Monossido di carbonio (CO)* mg/Nm3 130 – 260 90-210Ossidi di azoto (NO2x)* mg/Nm3 700-1330 310-410* Riferiti all’11% O2
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Ovaiola Legno Ovaiola Legno
CO NO2x
mg/
Nm3 (11%O2)
RISULTATI – ANALISI GAS
IPA
Pellet Pollina
µg/MJ
Naftalene 8,70Acenaftilene 1,69Acenaftene 0,10Fluorene 0,00Fenantrene 1,35Antracene 0,09Fluorantene 0,14Pirene 0,11Benzo(a)antracene 0,02Crisene 0,03Benzo(b)fluorantene 0,04Benzo(k)fluorantene 0,01Benzo(a)pirene 0,01Indeno(123-cd)pirene 0,02Dibenzo(a,h)antracene 0,01Benzo(ghi)perilene 0,02
Emissione totale 12,33 Fo n te: L a b o ra t o r i o b i o m a s s e E U N I V P MRISULTATI – ANALISI IPA
Pellet legno(stufa pellet tradizionale)
µg/MJ67,329,960,000,001,070,004,333,610,461,450,980,000,490,290,000,48
90,45
0200400600800
100012001400160018002000
Nessuno Massa Filtrante Filtro Manica
mg/
Nm3 (11%O2)
Polveri
~35 mg/Nm3
Combustibile pellet Elemento filtranteEmissione
mg/Nm3
Legno Nessuno 50Pollina Nessuno 1870-1950Pollina Massa Filtrante 1180-1340Pollina Filtro Manica 15-35
RISULTATI – POLVERI
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Ovaiola Legno Ovaiola Legno
CO NO2x
mg/
Nm3 (11%O2)
TESTPortata Urea NOx * NH3
*
livello g/min mg/Nm3 mg/Nm3
1 0 0 761 9,72 1 4,7 539 46,83 2 26,7 431 52,5
* 11% O2
RISULTATI – ANALISI AMMONIACA
ElementoPollina ovaiole
CaldaiaFiltro Manica
mg/kgAs 1,26 n.r. n.r.Cd n.r. 1,497 2,46Cr 5,2 10,55 161,4Cu 59,8 373,4 200,8Mn 505,8 3183 60,81Ni 7,86 44,96 54,31Pb 6,11 15,96 57,98Ca 63610 80650 1882Mg 4939 17060 687Mo 7,58 91,42 46,46Zn 529,7 2011 20290K 31510 99570 707600Al 3206 1894 2768B 437,9 1219 575,8Ba 248,8 1388 64,44Na 36310 124200 189400P 17070 71670 415,9
2011 202907,58
529,7
54,3115,96 57,986,11
2029099570 707600
20290
64,44124200 189400
248,836310 124200
71670 415,917070
373,43183 60,8144,96
505,8
31510 Ceneri di fondo caldaia
Ceneri filtro a manica
RISULTATI – ANALISI CENERI
15,9680650 188215,966,11
6361017060 68791,42
806504939
È possibile condurre la combustione della pollina su piccoli impianti termici
adottando i dovuti accorgimenti:
ØSpecifica regolazione delle condizioni di combustione
Ø Sistemi di filtrazione del particolato
ØIntroduzione sistemi abbattimento NOx (tipo urea)
Rimane aperta la problematica della gestione delle ceneri
CONCLUSIONI
SI RINGRAZIA PER L’ATTENZIONE
e-mail: [email protected]