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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

Ø

Ø

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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: a.pizzi@univpm.it