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RICERCA SISTEMA ELETTRICO

CENTRALI A POLVERINO DI CARBONE. RIDUZIONE EMISSIONI

Tema di ricerca 5.2.2.2: Sviluppo di un sistema innovativo di combustione oxicombustion – di tipo “flameless” – di carbone per impianti di produzione di elettricità con ridottissimi livelli di emissione, predisposti per la cattura della CO2

Referente: Stefano Giammartini
stefano.giammartini@enea.it

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ENEA/SOFINTER
Impianto ISOTHERM da 5 MW

Il carbone costituisce un’alternativa concreta e sicura per la produzione di energia. Le moderne tecnologie prevedono la combustione diretta di polverino di carbone oppure la gassificazione del carbone e la combustione in turbogas. Un’alternativa promettente, oggetto dell’attività di ricerca, è rappresentata dalla combustione in ossigeno (ossicombustione), che produce una corrente concentrata di CO2 e vapore facilmente separabili per condensazione, cui far seguire la fase di cattura e sequestro.

L’attività è rivolta, in particolare, allo sviluppo di un sistema di combustione diretta senza fronte di fiamma (flameless) altamente controllabile, efficiente e a basse emissioni, basata sul processo di ossicombustione. Sono stati sviluppati i criteri di scalatura del combustore da 5 MWt (sul quale erano già stati validati modelli termofluidodinamici e di cinetica chimica) a 50 MWt e considerato l’effetto di più parametri quali: granulometria del polverino di carbone, contenuti di acqua nello slurry, rapporti di ricircolazione dei gas combusti e temperature degli stessi.

Sono state condotte campagne di prova sull’impianto pilota da 5 MWt ISOTHERM, di SOFINTER (Gioia del Colle), e sugli impianti FOSPER e IPFR di ENEL-IFRF (Pisa) per la caratterizzazione delle emissioni e del particolato solido. I risultati ottenuti in termini di inquinanti sono lusinghieri in quanto si attestano su un ordine di grandezza inferiori ai limiti imposti.

Un possibile circuito dimostrativo finale prevede l’applicazione del sistema a ossicombustione come sotto-sistema di “internal heating” del vapore a bassa pressione di un ciclo UltraSuperCritico. Il rendimento atteso nella produzione di energia elettrica, dell’ordine del 37%, è più elevato rispetto ai tradizionali cicli a vapore considerando incluso il sequestro della CO2. Il sistema è idoneo al retrofit di impianti esistenti.

Scenario di riferimento, obiettivi, risultati

Report

Impianto sperimentale COMET-HP per lo studio dei processi di combustione in turbine a gas