Il rapporto documenta i primi risultati di una ricerca volta ad esaminare le potenzialità di applicazione della tecnica ottica LIBS all’analisi delle componenti elementari del carbone e alla integrazione delle misure con modelli predittivi basati su reti neurali per la stima della temperatura di fusione delle ceneri in impianti di generazione elettrica a polverino di carbone. La fusione delle ceneri può comportare, in particolare, problemi di sporcamento degli scambiatori di calore in caldaia con riduzione del rendimento e della stessa disponibilità dell’impianto; la conoscenza in tempo reale della composizione del carbone può risultare di ausilio all’operatore di sala manovre per un esercizio ottimizzato del processo di combustione in caldaia. Nel rapporto è stato dapprima tracciato un quadro generale delle analisi e prove abitualmente condotte sui carboni forniti agli impianti di generazione, che ha messo in evidenza come le informazioni disponibili all’impianto possano caratterizzare statisticamente le partite di carbone, ma siano poco adatte ad una gestione più dinamica dell’esercizio. E’ stato successivamente indagato lo stato dell’arte degli analizzatori in linea del carbone disponibili commercialmente, la cui introduzione nelle centrali elettriche è iniziata nei primi anni 2000. Questi sistemi sono per lo più basati su sorgenti radioattive e vengono generalmente installati sui nastri trasportatori di alimentazione del carbone ai mulini. Dalle informazioni disponibili in letteratura è stato possibile rilevare che tali sistemi sono piuttosto costosi, non sempre forniscono un’informazione completa e sufficientemente accurata, spesso lavorano solo per tipologie di carboni predeterminate per le quali siano stati tarati e pongono alcuni problemi di installazione, manutenzione e sicurezza che possono risultare non accettabili per i gestori degli impianti. Nel rapporto si sono quindi illustrati i principi di funzionamento della tecnica LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) ed identificati i principali parametri che influiscono sui risultati delle prove. Anche sulla base delle informazioni ottenute dalla letteratura disponibile in materia, è stata avviata una sperimentazione di laboratorio, inizialmente orientata a una caratterizzazione spettrale dell’evoluzione temporale del plasma generato da un campione di grafite nucleare pura mediante un opportuno sistema di rivelazione. Successivamente, al fine di valutare almeno grossolanamente la sensibilità della tecnica, sono state effettuate misure su campioni realizzati in forma di pastiglia miscelando quantità note di grafite e di allumina (Al2O3) macinati. Le misure eseguite con diversi valori di irradianza hanno permesso di precisare le condizioni più opportune di focalizzazione del fascio laser ai fini di un corretto campionamento della superficie in esame e della riduzione della formazione dei composti del carbonio nella regione interessata dal plasma. Con queste prove preliminari, è stato per ora possibile verificare che la tecnica è in grado di apprezzare la presenza di ossidi di alluminio con concentrazioni dell’ordine del 5%. Le informazioni eventualmente ottenute mediante analisi in linea del carbone con la tecnica LIBS possono essere utilizzate per il calcolo del potere calorifico, per la stima del contenuto di ceneri o per calcolare le percentuali dei principali ossidi nelle ceneri; le formulazioni necessarie sono state dettagliatamente illustrate nel rapporto. Un altro utilizzo immediato di queste informazioni è legato alla stima della temperatura di fusione delle ceneri, che costituisce un parametro fondamentale per il controllo dello slagging, ovvero del fenomeno di deposito delle ceneri fuse sulle superfici di scambio termico della caldaia. A valle di brevi richiami su natura, formazione, cause e conseguenze dello slagging e di una discussione sulla determinazione ed uso della temperatura di fusione delle ceneri, nel rapporto è stato illustrato il calcolo dei tradizionali indicatori empirici della probabilità di formazione dello slagging e sono stati poi esaminati i risultati ottenuti da diversi autori con modelli numerici multivariabile. Infine sono stati esposti i risultati ottenuti con modelli predittivi della temperatura di fusione delle ceneri in funzione della composizione elementare del carbone basati sulla tecnica delle reti neurali artificiali. I risultati ottenuti sono ben allineati con i migliori risultati di lavori pubblicati in letteratura, anche se una più approfondita analisi dei dati di ingresso al modello ha evidenziato un consistente numero di coppie di campioni tra di loro incongruenti. Pertanto da una più accurata selezione dei dati disponibili e dalla adozione di alcuni accorgimenti nello sviluppo del modello di rete neurale, menzionati nel rapporto, è lecito attendersi un ulteriore miglioramento dei risultati ottenibili con il modello predittivo.