Obiettivo dell'attività 2.2 è stata la messa a punto di modelli di sistemi di essiccamento di biomasse residuali disponibili a bordo nave da integrare modelli di sistema ovvero strumenti di simulazione di layout impiangtistici fnalizzati al recupero energetico e caratterizzati da elevata efficienza. Il processo di essiccamento indiretto è stato modellato con un sotto-modello svilupparto in ThermoflexTM. L'essiccamento diretto è stato invece modellato utilizzando sia un modello in-house che un sotto-modello ThermoflexTM relativo all'essiccamento diretto. I due strumenti di calcolo hanno forniscono in questo caso risultati eccezionalmente in accordo sia per la temperatura di essiccamento che per la portata di agente essiccante che determina l'evaporazione completa del contenuto di umidità presente nella biomassa. Si sono considerate RDF, FORS e fanghi di depurazione delle acque reflue e si è formulata l'ipotesi di essiccamento ad aria, a vapore acqueo (solo per essiccamento indiretto) e ad opera dei gas di scarico di un motore termico, opportunamente diluiti con aria fresca per giungere a temperature compatibili con condizioni di esercizio in sicurezza. Lo studio effettuato ha evidenziato due aspetti fondamentali: i gas di scarico nell'essiccamento diretto si comportano in maniera meno efficace dell'aria finché l'effetto negativo dovuto alla presenza di vapore acqueo nella loro composizione, che limita il processo di evaporazione dell'umidità della biomassa, è preponderante rispetto all'effetto positivo derivante dalle differenti proprietà termodinamiche, che determina un innalzamento della temperatura di essiccamento. Il peso tra i due effetti è diverso a seconda del contenuto di umidità iniziale della biomassa. Per RDF il confronto con acqua ha evidenziato che i gas di scarico sono meno efficaci su tutto il range di temperature dell'agente essiccante che è stato investigato. Per FORS e fanghi esiste un valore di temperatura per il quale i gas iniziano ad essere preferibili all'aria. Il confronto tra essiccamento diretto e indiretto ha mostrato che, a seconda della temperatura dell'agente essiccante, una tipologia è preferibile rispetto all'altra. Esiste cioè un valore di tale parametro per il quale il comportamento dei due sistemi (diretto e indiretto) si inverte. La scelta dell'una o dell'altra tipologia deve comunque essere effettuata non solo tenendo presente i risultati di calcoli come quelli qui effettuati, ma anche in modo da verificare i vincoli per la sicurezza rispetto ad eventuali auto-combustioni che potrebbero derivare dal rilascio di sostanze volatili dalla biomassa e dal loro contatto con ossigeno a temperature tali da determinarne appunto l'autoaccensione. Il lavoro svolto si è concluso con un dimensionamento di massima di un essiccatore a processo indiretto per FORS o fanghi di depurazione, relativo ad una portata corrispondente ad un ipotetico modulo di 1000 passeggeri di una moderna nave da crociera. Si è ipotizzato un essiccamento non completo ma tale da ridurre al 20% il contenuto della biomassa da sottoporre a gassificazione, in linea con le indicazioni di letteratura.
Dimensionamento sistema di essiccamento e definizione caratteristiche post-essiccamento per FORS e fanghi
Michela Costa;Daniele Piazzullo
2018
Abstract
Obiettivo dell'attività 2.2 è stata la messa a punto di modelli di sistemi di essiccamento di biomasse residuali disponibili a bordo nave da integrare modelli di sistema ovvero strumenti di simulazione di layout impiangtistici fnalizzati al recupero energetico e caratterizzati da elevata efficienza. Il processo di essiccamento indiretto è stato modellato con un sotto-modello svilupparto in ThermoflexTM. L'essiccamento diretto è stato invece modellato utilizzando sia un modello in-house che un sotto-modello ThermoflexTM relativo all'essiccamento diretto. I due strumenti di calcolo hanno forniscono in questo caso risultati eccezionalmente in accordo sia per la temperatura di essiccamento che per la portata di agente essiccante che determina l'evaporazione completa del contenuto di umidità presente nella biomassa. Si sono considerate RDF, FORS e fanghi di depurazione delle acque reflue e si è formulata l'ipotesi di essiccamento ad aria, a vapore acqueo (solo per essiccamento indiretto) e ad opera dei gas di scarico di un motore termico, opportunamente diluiti con aria fresca per giungere a temperature compatibili con condizioni di esercizio in sicurezza. Lo studio effettuato ha evidenziato due aspetti fondamentali: i gas di scarico nell'essiccamento diretto si comportano in maniera meno efficace dell'aria finché l'effetto negativo dovuto alla presenza di vapore acqueo nella loro composizione, che limita il processo di evaporazione dell'umidità della biomassa, è preponderante rispetto all'effetto positivo derivante dalle differenti proprietà termodinamiche, che determina un innalzamento della temperatura di essiccamento. Il peso tra i due effetti è diverso a seconda del contenuto di umidità iniziale della biomassa. Per RDF il confronto con acqua ha evidenziato che i gas di scarico sono meno efficaci su tutto il range di temperature dell'agente essiccante che è stato investigato. Per FORS e fanghi esiste un valore di temperatura per il quale i gas iniziano ad essere preferibili all'aria. Il confronto tra essiccamento diretto e indiretto ha mostrato che, a seconda della temperatura dell'agente essiccante, una tipologia è preferibile rispetto all'altra. Esiste cioè un valore di tale parametro per il quale il comportamento dei due sistemi (diretto e indiretto) si inverte. La scelta dell'una o dell'altra tipologia deve comunque essere effettuata non solo tenendo presente i risultati di calcoli come quelli qui effettuati, ma anche in modo da verificare i vincoli per la sicurezza rispetto ad eventuali auto-combustioni che potrebbero derivare dal rilascio di sostanze volatili dalla biomassa e dal loro contatto con ossigeno a temperature tali da determinarne appunto l'autoaccensione. Il lavoro svolto si è concluso con un dimensionamento di massima di un essiccatore a processo indiretto per FORS o fanghi di depurazione, relativo ad una portata corrispondente ad un ipotetico modulo di 1000 passeggeri di una moderna nave da crociera. Si è ipotizzato un essiccamento non completo ma tale da ridurre al 20% il contenuto della biomassa da sottoporre a gassificazione, in linea con le indicazioni di letteratura.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
