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Sperimentazione di fiamme di idrogeno a pressione atmosferica in un combustore per turbogas con iniezione di inerti

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Sperimentazione di fiamme di idrogeno a pressione atmosferica in un combustore per turbogas con iniezione di inerti

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 01:49 pm

In questo rapporto viene presentata una sperimentazione sulla combustione di idrogeno in turbogas di taglia rilevante, con particolare riferimento alle emissioni di NOx ed alle tecniche di contenimento di tali emissioni mediante iniezione di gas inerti. In un contesto, oggi insistentemente ipotizzato, di ampio utilizzo dell’idrogeno come vettore energetico, lo schema più credibile per un eventuale sfruttamento dell’idrogeno per la generazione elettrica di grande taglia è la realizzazione di cicli combinati a idrogeno, con aria come comburente. Il problema che emerge da tale ipotesi è la prevista emissione di elevate quantità di ossidi di azoto, come effetto delle elevate temperature adiabatiche stechiometriche di fiamma e delle difficoltà ad utilizzare idrogeno in combustori premiscelati. Una delle soluzioni possibili è l’iniezione di opportune quantità di inerti, essenzialmente azoto o vapore; in linea di principio, il meccanismo di contenimento delle emissioni è riconducibile all’abbassamento della temperatura adiabatica stechiometrica di fiamma. La sperimentazione è stata condotta su un combustore di tipo industriale, adattato per la combustione di idrogeno, installato in un impianto di prova a pressione atmosferica. La matrice di prova comprende un’ampia gamma di variazione dei principali parametri: temperatura dell’aria in ingresso, rapporto di equivalenza, fiamma diffusiva o mista (diffusiva + premiscelata), natura dell’inerte (vapore o azoto) e relative portate. La sperimentazione è stata condotta con criteri prudenziali (basso valore del rapporto di equivalenza) ma ha comunque fornito risultati di notevole interesse e molto incoraggianti sulla possibilità di utilizzo dell’idrogeno in turbogas. In particolare, è stata confermata la prevista notevole efficacia dell’iniezione di inerti (anche superiore nel caso di vapore rispetto all’azoto). Fra l’altro la riduzione degli NOx è risultata superiore a quanto predicibile sulla sola base delle temperature di fiamma. Come è ovvio, la situazione è migliore nel caso di fiamme miste (diffusive + premiscelate) rispetto alle sole fiamme diffusive; peraltro le esperienze hanno anche confermato, per fiamme premiscelate, il rischio di flashback che ne limita l’impiego nel caso dell’idrogeno.

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