Uno dei problemi che maggiormente affliggono gli impianti termoelettrici alimentati a carbone è la difficoltà di controllare/ottimizzare il funzionamento delle caldaie a causa dell’elevata variabilità delle caratteristiche chimico-fisiche del combustibile usato. Per questo motivo si è deciso di sviluppare un sistema diagnostico in grado di valutare in tempo reale la composizione elementare del carbone iningresso ai mulini di macinazione. La disponibilità di questa informazione, infatti, da un lato offrirebbe la possibilità di ottimizzare l’efficienza del processo di combustione e dall’altro permetterebbe di valutare la presenza nel carbone di alcune specie minoritarie i cui ossidi basso-fondenti potrebbero dar luogo a depositi di cenere vetrificata sugli scambiatori di calore della caldaia (fenomeno dello slagging). La tecnica individuata, nota in letteratura con l’acronimo LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), è una tecnica di spettroscopia d’emissione basata sulla rilevazione della radiazione luminosa emessa dal plasma ottenuto inviando sulla superficie del materiale in esame un fascio laser impulsato di elevata potenza di picco. Dall’analisi delle righe spettrali, infatti, è possibile risalire alle specie atomiche presenti nel campione e, in alcuni casi, alla loro concentrazione. La precedente attività aveva portato alla realizzazione di un setup sperimentale da laboratorio, il cui utilizzo ha consentito di definire i requisiti necessari per la progettazione e lo sviluppo di un sistema LIBS in grado di operare in linea sul nastro trasportatore del carbone. L’attività svolta nel periodo di riferimento ha riguardato:
1- La realizzazione di test di laboratorio finalizzati alla valutazione di componenti/configurazioni strumentali cruciali per il sistema di misura. Questa attività ha consentito di individuare lo spettrometro da usare per l’analisi della luce emessa dal plasma e di valutare diversi schemi ottici per l’acquisizione del segnale LIBS.
2- Lo sviluppo di un programma Labview in grado di individuare le righe di interesse nello spettromisurato. Lo stesso software consente di effettuare il calcolo delle concentrazioni delle specie di interesse con tecniche “calibration free” basate sull’uso di diagrammi di Boltzmann.
3- La progettazione e la realizzazione di un simulatore che consenta di sottoporre ad analisi LIBS carbone in pezzi in movimento in condizioni di misura analoghe a quelle di impianto per valutare la stabilità delle misure e definire il numero di misure necessario a ottenere un campione statisticamente significativo