Oxi-Combustion di tipo Flameless per la riduzione di emissioni inquinanti
Tecnologie avanzate nell’utilizzo del carbone consentono livelli di emissioni inquinanti di molto inferiori a quelli di legge per la SO2, gli NOX, le polveri e i metalli pesanti. Per la CO2, si può intervenire sia migliorando l’efficienza di conversione sia attraverso la separazione e il sequestro.
La ricerca ha riguardato lo sviluppo di un sistema di combustione diretta senza fronte di fiamma (flameless) altamente controllabile, efficiente e a basse emissioni, basata sul processo di oxy-combustion, che produce una corrente concentrata di CO2 e vapore facilmente separabili.
In un possibile circuito dimostrativo finale il sistema a oxy-combustion può essere applicato come sotto-sistema di “internal heating” del vapore a bassa pressione di un ciclo UltraSuperCritico. Il rendimento atteso nella produzione di energia elettrica è dell’ordine del 37%, elevato considerato incluso il sequestro della CO2. Il sistema sarebbe idoneo al retrofit di impianti esistenti.
Tra le attività svolte si citano:
- l’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 dell’interazione del carbone con gli effluenti gassosi;
- lo sviluppo di modelli di cinetica chimica per la descrizione della combustione flameless e per lo studio del rilascio di composti solforati;
- lo sviluppo di strumentazione speciale per diagnostica e controllo del reattore;
- lo sviluppo di un sistema di pompaggio slurry che consente al reattore un funzionamento stabile e ripetitivo;
- lo sviluppo dei criteri di scalatura del combustore da 5 MWt, usato per validare i modelli termofluidodinamici e di cinetica chimica, a 50 MWt.
Sono stati effettuati test 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 inquinanti, che sono risultate 10 volte inferiori ai limiti imposti.
Attività 2006
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 elettricità con ridottissimi livelli di emissione di inquinanti e CO2 (tema 5.2.2.2)
Referente: stefano.giammartini@enea.it
Attività 2007
Sviluppo di un sistema di combustione “Oxy-combustion” di tipo "flameless", per impianti di produzione di elettricità con ridottissimi livelli di emissione di inquinanti e CO2 (tema 5.2.2.2)
Referente: stefano.giammartini@enea.it