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Resistenza all’ossidazione in vapore in condizioni ultra-supercritiche: sviluppo e caratterizzazione di materiali e rivestimenti

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Resistenza all’ossidazione in vapore in condizioni ultra-supercritiche: sviluppo e caratterizzazione di materiali e rivestimenti

Il presente Rapporto descrive le attività di Ricerca di Sistema svolte nell’ambito dell’Area PRODUZIONE E FONTI ENERGETICHE, relativamente al Progetto: “Fattibilità e applicazione ad impianti a carbone di tecnologie innovative per il miglioramento dell’impatto ambientale”. Il miglioramento delle condizioni economiche di produzione dell’energia mediante impianti termoelettrici tradizionali può essere conseguito mediante l’aumento della pressione e della temperatura massime del vapore elaborato in turbina: la realizzazione di impianti termoelettrici ultra-supercritici (USC) aventi prestazioni sempre più avanzate richiede l’utilizzo di materiali atti a sopportare sollecitazioni conseguentemente crescenti. In questo contesto, il presente rapporto descrive un’attività di Ricerca di Sistema svolta nel corso del 2007 nell’ambito del Progetto “Fattibilità e applicazione ad impianti a carbone di tecnologie innovative per il miglioramento dell’impatto ambientale” dell’Area “Produzione e Fonti Energetiche”. Un aspetto su cui è stata focalizzata l’attenzione riguarda l’erosione delle parti di alta pressione della turbina a vapore causata dal particolato solido presente nel flusso del vapore diretto verso la turbina, costituito da scaglie di magnetite formatesi all’interno dei tubi di caldaia e nelle linee vapore ed esfogliatesi dal substrato metallico in occasione degli avviamenti e delle variazioni di carico. Per cercare di minimizzare il danneggiamento prodotto dall’erosione da particolato solido possono essere seguiti tre differenti approcci: – applicazione di rivestimenti protettivi antierosione su componenti ad alta pressione delle turbine a vapore; – applicazione di rivestimenti Fe-Al antiossidazione a tubazioni di vapore così da ridurre la quantità di particolato presente nel vapore; – identificazione di materiali base più resistenti all’ossidazione. In questo rapporto sono riassunti i risultati di un’attività finalizzata allo sviluppo e alla caratterizzazione di rivestimenti Fe-Al. In particolare nel corso del 2007: – è stata effettuata una campagna sperimentale sull’impianto Corchim al fine di valutare la resistenza all’ossidazione ad alta temperatura in presenza di vapore di rivestimenti realizzati con tecnica CVD (Chemical vapour Deposition) depositati su substrato di P91. L’esito delle prove è risultato inferiore alle attesa poiché la variazione di peso dei campioni rivestiti è risultata solo di poco inferiore a quella riportata in letteratura per campioni di P91 privi di rivestimento provati in condizioni analoghe, ma non identiche a quelle utilizzate per l’attività sperimentale. – È stata curata la realizzazione di due nuove serie di campioni rivestiti. La prima mediante tecnologia CVD e la seconda mediante tecnologia slurry. Per quest’ultima, CESI RICERCA ha collaborato attivamente con la società fornitrice alla messa a punto del processo di deposizione.

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