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Impianti con microturbine a gas a combustione esterna: analisi dei materiali in funzione dei problemi di ossidazione e di erosione da particolato solido

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Impianti con microturbine a gas a combustione esterna: analisi dei materiali in funzione dei problemi di ossidazione e di erosione da particolato solido

Sono documentate le prove realizzate per caratterizzare ad ossidazione / corrosione alcuni materiali, anche sottoposti a trattamento anticorrosione (alluminizzazione), potenzialmente utilizzabili per produrre scambiatori termici per alta temperatura da impiegarsi in impianti EFMGT. Si riferisce anche di prove di erosione da particolato solido ad alta temperatura eseguite su materiali per parti statoriche e rotoriche di turbine a gas

La generazione elettrica basata sull’impiego di turbine a gas a combustione esterna (EFGT: ExternallyFired Gas Turbine) può rappresentare una interessante e proficua modalità di utilizzo di combustibili e/osorgenti termiche non convenzionali, quali la biomassa proveniente dalla manutenzione del compartoagro-forestale o il calore di scarto dei processi industriali. Questa opportunità discende dal fatto che,nelle macchine caratterizzate da tale configurazione, il significativo contenuto termico del fluido cheviene elaborato non deriva dalla sua diretta partecipazione ad un fenomeno di combustione, ma dallo scambio di energia con un vettore “intermediario”; tale scambio evita che elementi potenzialmente aggressivi vadano a contatto diretto con la turbina, compromettendone la funzionalità o limitandone la vita utile.

In un impianto EFGT il compito di sostenere l’attacco chimico e meccanico – generato dagli agenti capaci di favorire fenomeni di corrosione e dalla eventuale presenza di particolato solido capace di produrre effetti erosivi – viene affidato ad un componente di impianto statico, che quindi è intrinsecamente meno delicato della turbina stessa e soggetto a vincoli costruttivi meno stringenti.

Per consentire ciò, occorre disporre di uno scambiatore di calore che sia in grado di sopportare le previste condizioni di lavoro e di realizzare in modo efficiente il richiesto scambio termico. La possibilità di produrre un simile componente dipende dalla disponibilità di materiali e tecnologie adeguati.

Oggetto dello studio che viene qui presentato è la caratterizzazione di alcuni materiali potenzialmente idonei ad essere utilizzati con le finalità sopra descritte, volta a indagarne specifiche peculiarità: in particolare, una prova è stata condotta al fine di determinare la resistenza alla corrosione di due acciai inossidabili impiegabili per la costruzione di uno scambiatore a tubi, analizzando anche quali risultati possono essere ottenuti rivestendo gli stessi materiali con un riporto anticorrosivo.

Unitamente ai materiali nudi, sono stati sottoposti ad una sperimentazione preliminare alcuni spezzoni di acciaio sui quali è stato effettuato un trattamento anti-ossidazione di alluminizzazione, realizzato secondo parametri di processo già messi a punto per leghe a base nichel. Oltre a ciò, è stato definito un programma di prove finalizzato a valutare la suscettibilità, rispetto all’attacco erosivo causato da particolato solido, di due materiali che vengono comunemente utilizzati per la costruzione del diffusore e della girante delle(micro-) turbine a gas. Nel rapporto sono illustrati i risultati di alcune di queste prove.

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