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rapporti - Deliverable

2.3.3.1-Applicazione e taratura di un modello matematico gaussiano al reattore SCR di un impianto di denitrificazione

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2.3.3.1-Applicazione e taratura di un modello matematico gaussiano al reattore SCR di un impianto di denitrificazione

E’ stato realizzato un modello matematico gaussiano, a coefficienti variabili, stazionario, del reattore SCR, basandosi su dati strutturali reali di una tipica centrale termoelettrica a carbone. La realizzazione del modello è stata possibile grazie ad uno studio dettagliato del reattore SCR. L’analisi ha consentito di assumere alcune ipotesi di base che hanno permesso la realizzazione del modello nonostante la complessità intrinseca del processo. Le assunzioni di base sono: • Il flusso dei gas di combustione è costante nello spazio e con intensità non nulla solo lungo la direzione longitudinale del reattore (direzione di attraversamento); • il trasporto dell’ammoniaca dovuto ai gas di combustione lungo il condotto del reattore SCR è preminente rispetto a quello dovuto alla turbolenza; • i coefficienti di diffusione dell’ammoniaca, nella direzione ortogonale al flusso dei fumi, sono costanti; • le sorgenti (gli ugelli di iniezione dell’ammoniaca) sono considerati puntiformi e con portata costante non nulla solo nei punti del piano corrispondente al reticolo di iniezione. Si è tenuto in considerazione che le pareti del reattore costituiscono degli ostacoli allo “spread” infinito della gaussiana rappresentante il profilo di concentrazione dell’ammoniaca. Per cui il calcolo della concentrazione esatta a valle del punto di iniezione viene calcolata in modo corretto utilizzando la teoria classica dell’immagine. E’ stato verificato che è sufficiente considerare un numero di riflessioni pari a tre, in quanto la quarta riflessione ha dato un contributo estremamente ridotto. Il modello è stato tarato e validato su uno specifico impianto basandosi su dati reali di monitoraggio degli NOx in ingresso e uscita del reattore e dello slip di ammoniaca. E’ stato possibile ottenere i valori dei coefficienti di diffusione dell’ammoniaca nei gas (le uniche vere incognite del modello gaussiano) e il coefficiente di smorzamento del profilo gaussiano delle concentrazioni di ammoniaca, ovvero il consumo dell’ammoniaca dovuto alla particolare dinamica di abbattimento degli NOx. Il modello ha mostrato alcune potenzialità, quali: • consentire di rendere visibili i fenomeni che avvengono all’interno del reattore e migliorarne così la comprensione; • prevedere quello che succederà in determinate circostanze e fornire in tempo reale diverse risposte per ciascuna delle soluzioni prospettate (senza bisogno di prototipi o prove); • permettere di ottimizzare il processo risparmiando energia e reagente e migliorando le performances dell’impianto nel suo complesso; • prevenire l’insorgere di problemi quali la formazione di intasamenti, avvelenamenti, erosioni etc.. Il modello ha mostrato inoltre di essere robusto e sufficientemente flessibile a scapito però di una non dettagliata simulazione degli aspetti chimici e di cinetica della reazione di riduzione degli NOx. Questo aspetto sarà oggetto di un ulteriore sviluppo nel proseguo dell’attività.

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