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Sperimentazione di una tecnica di controllo della instabilità di combustione nei turbogas su un impianto sperimentale a pressione atmosferica

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Sperimentazione di una tecnica di controllo della instabilità di combustione nei turbogas su un impianto sperimentale a pressione atmosferica

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 01:29 pm

su un impianto sperimentale a pressione atmosferica La riduzione delle emissioni di NOx è diventata recentemente un importante aspetto della progettazione e dell’esercizio degli impianti di potenza con turbina a gas. La soluzione comunemente adottata per conseguire tale riduzione consiste nell’impiego di combustori pre-miscelati e di miscele magre che riducono la temperatura di fiamma e di conseguenza la produzione di NOx. Tale soluzione però presenta l’inconveniente della nascita di fenomeni di instabilità della combustione. Queste oscillazioni si verificano a causa dell’interazione tra il rilascio di calore della fiamma e l’acustica della camera di combustione: le fluttuazioni di rilascio di calore eccitano il campo acustico delle pressioni nel combustore che a sua volta causa nuove fluttuazioni nel rilascio di calore. Se le fluttuazioni della pressione e del rilascio di calore sono in una relazione favorevole di fase, le oscillazioni che si generano si autosostengono e si amplificano fino ad un ciclo limite determinato dalle non linearità del sistema. Le forze originate dalle oscillazioni di pressione in certe circostanze raggiungono ampiezze che riducono la vita media e le prestazioni del combustore. Evitare o ridurre le instabilità di combustione è uno degli obiettivi principali nella conduzione dei turbogas con combustori ad alta densità di energia. Oltre alle soluzioni passive per lo smorzamento delle oscillazioni, che comportano modifiche strutturali al combustore, si stanno moltiplicando gli studi tendenti allo sviluppo di sistemi di controllo delle instabilità della combustione di tipo attivo, consistenti in un’azione di controllo che è funzione dell’instabilità generatasi e che comanda una modulazione di combustibile in camera di combustione il cui effetto annulli o smorzi l’instabilità esistente. Questo rapporto descrive il lavoro che è stato fatto per comprendere in maniera approfondita i meccanismi delle instabilità di combustione, per mettere a punto un sistema di controllo attivo di queste instabilità e per verificarne l’efficacia su un impianto sperimentale avente caratteristiche particolarmente idonee per queste sperimentazioni.

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