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rapporti - Deliverable

2.4.1.2-Modellazione di cicli IGCC di gassificazione del carbone ed analisi delle performance ottenibili per differenti soluzioni impiantistiche.

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2.4.1.2-Modellazione di cicli IGCC di gassificazione del carbone ed analisi delle performance ottenibili per differenti soluzioni impiantistiche.

Nell’ambito del Sottoprogetto GEN21 COAL della Ricerca di sistema (RdS), dal titolo "Utilizzo pulito del carbone nella generazione di energia elettrica" è prevista nella Task 2.4.1 (Tecnologie e configurazioni impiantistiche per la gassificazione del carbone) una attività relativa allo studio ed alla modellazione di impianti IGCC con integrazione tra ASU e compressore del turbogas con realizzazione contemporanea di sistemi di controllo della produzione degli NOx; è inoltre previsto lo studio dell’effetto del tipo di purificazione del singas (Milestone 2.4.1.2). La purificazione infatti può essere realizzata a freddo a 35 °C ( come normalmente avviene con la tecnica CGCU) o a caldo a circa 500 °C (tecnica HGCU); la parametrizzazione finale dei risultati congloba in sé questo aspetto riportando sui grafici i risultati in funzione sia del suddetto grado di integrazione che del tipo di purificazione adottato. Il grado di integrazione ossia la percentuale, rispetto al totale utilizzata da ASU, di aria spillata dal compressore ed inviata allo stesso ASU, viene assunto come parametro per una serie di calcoli volti appunto a quantificare gli effetti benefici di una tale integrazione. L’obiettivo della presente attività è la simulazione, tramite il software GT PRO & Peace della Thermoflow Inc., di un ciclo IGCC avente come aspetto peculiare rispetto alla configurazione classica, una stretta relazione fisica tra l’aria utilizzata dal sistema ASU e lo spillamento (parziale o totale) di aria dallo scarico del compressore del turbogas. Tali effetti si riflettono sia sull’aspetto tecnico (rendimento elettrico) che su quello economico come il costo del chilowattora; assieme a ciò viene esaminato anche il modo di purificare (eliminare lo zolfo) la corrente di syngas ottenuto prima del suo avvio alla combustione. Il modello realizzato per l’impianto è in realtà suddiviso in due parti: una prima parte valuta le prestazioni tecniche ed un’altra parte valuta il costo specifico dell’impianto e del chilowattora. Il modello finanziario è inglobato nello stesso programma di calcolo e abbisogna soltanto di pochi dati di ingresso utilizzando per il resto una banca dati interna salvo che l’utente voglia utilizzare propri dati dei quali è a conoscenza.

Da una analisi dei risultati è possibile individuare la "migliore "configurazione di impianto relativamente sia al grado di integrazione che alla quantità di azoto da iniettare nel combustore per abbattere la temperatura adiabatica di fiamma e contemporaemente la produzione degli NOx (termici). Il risultato si traduce da un lato in un risparmio in termini economici e dall’altro in un miglioramento delle condizioni ambientali (in condizioni di massima integrazione, la portata di azoto iniettata nel combustore è circa il doppio della portata di combustibile ed in queste condizioni la concentrazione di NOx è di circa 25 ppm). L’efficienza netta dell’impianto varia da 40.5 % al 42.5 % con un miglioramento del 5 % circa al variare del grado di integrazione da 0 al 100 % nel caso di purificazione a freddo; le variazioni sono circa le stesse con purificazione a caldo (in questo caso si passa da 41 % a 43 %). Si può dire che la purificazione a caldo migliora le prestazione dell’impianto in tutte le condizioni di lavoro al variare del grado di integrazione. La potenza elettrica netta prodotta è più alta del 5 % nel caso di purificazione a caldo rispetto a quella a freddo (con grado di integrazione nullo); questo vantaggio si mantiene se l’integrazione varia fino al valore massimo del 100 %. Per quanto riguarda i risultati economici, si può dire che a parità di grado di integrazione ( nullo), il COE è più basso del 4,6 % con purificazione a caldo che non a freddo, mentre l’effetto dell’integrazione abbassa entrambi i costi di circa il 7 % qualora si utilizzi il massimo valore dell’integrazione (100 %).

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