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RICERCA SISTEMA ELETTRICO

Centrali a polverino di carbone - Rendimenti

Tecnologie innovative per migliorare i rendimenti di conversione delle centrali a polverino di carbone - Sviluppo di un sistema di combustione di tipo "flameless" per impianti di produzione di elettricitą con ridottissimi livelli di emissione di inquinanti e CO2

Referente: S. Giammartini
stefano.giammartini@enea.it

Tecnologie avanzate consentono di raggiungere nell’utilizzo del carbone limiti di emissioni molto al di sotto di quelli indicati dalla legge per la SO2, gli NOX, le polveri e i metalli pesanti. Per quanto riguarda le emissioni di CO2, si può intervenire sia migliorando l’efficienza di conversione sia, e in modo più significativo, attraverso la sua separazione, cattura e il successivo sequestro.

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La ricerca in corso riguarda la filiera della combustione diretta del polverino di carbone in impianti per produzione di elettricità, attraverso lo sviluppo di un sistema per due aspetti innovativo:

  • realizza una combustione altamente controllabile, efficiente e a bassisime emissioni, di tipo flameless, cioè senza “fronte di fiamma”;
  • si basa sulla ossi-combustione, che mira ad una separazione e cattura della CO2 prodotta relativamente semplici, per il successivo confinamento geologico.

Il risultato finale atteso è la dimostrazione di un nuovo sistema di combustione a efficienza elevata, circa il 37%, in considerazione della penalizzazione imposta dal sequestro della CO2.

Opportune metodologie di progettazione sono allo studio per scalare risultati ottenuti su impianto pilota da 5 MWt a taglie di interesse industriale (320 MWe) e saranno messi a punto strumenti per lo sviluppo, l’analisi ed il controllo di processo.

Tra i risultati significativi ottenuti si citano:

  • un’accurata analisi di sensitività del processo rispetto alle principali variabili fisiche (granulometria carbone, portata e temperatura dei gas di ricircolo, contenuto percentuale di acqua nello slurry);
  • la messa a punto di metodi di simulazione numerica avanzata per la modellizzazione bifase solido-gas dell’interazione del carbone con gli effluenti gassosi;
  • lo sviluppo di modelli di cinetica chimica semplificata per la descrizione della combustione flameless e per lo studio del rilascio di composti solforati;
  • la sperimentazione di laboratorio e su test rig da 5 MWt per la validazione dei modelli termofluidodinamici e di cinetica chimica;
  • lo sviluppo di strumentazione speciale di processo per la diagnostica e il controllo del reattore;
  • lo sviluppo e la validazione sperimentale di un sistema di pompaggio slurry, caratterizzato da elevata stabilità che conferisce al reattore caratteristiche di funzionamento stabile e ripetitivo.

Scenario di riferimento, obiettivi, risultati

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