INDICE
1. PREFAZIONE 1
1.1 Situazione della combustione del carbone in Italia 1 1.2 Obiettivi ed organizzazione del lavoro di tesi 3
2. SISTEMA SPERIMENTALE 5 2.1 Introduzione 5 2.2 La fornace: Fo.Sper. 5 2.3 Impianto Fo.Sper. 7 2.4 Combustibili 9 2.4.1 Carbone 9 2.4.2 Gas naturale 11
2.5 Controllo di temperatura in camera di combustione 11
3. BRUCIATORI E SWIRLER 13
3.1 Bruciatore Aerodynamically Air Staged Burner AASB 13
3.2 Movable-Blocks Swirl Generator 14
3.2.1 Stabilità di fiamma 14
3.2.2 Dispositivi per la stabilizzazione di fiamma 15
3.2.3 Movable blocks swirl generator 15
3.2.4 Metodo teorico di calcolo del numero di swirl sulla base della geometria 16
3.3 Bruciatore TEA-C 19
4. STRUMENTAZIONE PER LA MISURA IN FIAMMA 25 4.1 Pitot a 5 fori 25 4.1.1 Introduzione 25 4.1.2 Principio 26 4.2 Pirometro ad aspirazione 29 4.2.1 Introduzione 29 4.2.2 Principio 29
4.2.3 Errore dovuto alla velocità 30
4.2.4 Errore dovuto alla conduzione 31
4.2.5 Errore dovuto alla radiazione 31
4.2.6 Efficienza 31
4.2.7 Caratterizzazione dell’aspirazione 32 4.3 Heat flux meter (misuratore del flusso termico) 34
4.3.1 Introduzione 34
4.3.2 Principio e realizzazione 34
4.3.3 Determinazione del coefficiente di conducibilità termica 36
4.3.4 Procedura di calibrazione 37
4.4 Black Body fournace per la calibrazione 45
4.4.1 Introduzione 45
4.4.2 Principio 45
4.5 Sampling probe (campionamento gas-solidi) 47
4.5.1 Introduzione 47
4.5.2 Metodo di campionamento 47
5. BILANCI MATERIALI E TERMICI 51
5.1 Introduzione 51
5.2 Reazioni chimiche 52
5.3 Bilancio materiale 53
5.3.1 Dati in ingresso 53
5.3.2 Calcolo dell’aria stechiometrica richiesta 54 5.3.3 Calcolo dell’eccesso dell’aria richiesta 55
5.3.4 Quantità di flue gas prodotto 56
5.3.5 Composizione del flue gas e ossigeno previsto nei fumi 57
5.4 Bilancio energetico 57
5.4.1 Dati in ingresso 57
5.4.2 Calcolo dell’efficienza di combustione 59 5.4.3 Calcolo del calore asportato e chiusura del bilancio termico 60 5.4.4 Calcolo della temperatura adiabatica di fiamma 62
6. OXY-COMBUSTION 63
6.1 Introduzione 63
6.2 Descrizione della tecnologia Oxy-fuel 64
6.3 Punti chiave nella progettazione 67
6.3.1 Trasferimento di calore 67
6.3.2 Obiettivi ambientali ed emissioni gassose 68
6.3.3 Ceneri 68
6.3.4 Caratteristiche di fiamma 68
6.4 Studio su Fo.Sper. 69
6.6 Test sperimentali 73
6.7 Sviluppi futuri 74
7. ANALISI DEI DATI 76
7.1 Introduzione 76
7.2 Le campagne sperimentali 76
7.3 Le prove a freddo AASB 76
7.3.1 Introduzione 76
7.3.2 Condizioni operative 77
7.3.3 Griglia di misura 77
7.3.4 Analisi dei dati di velocità 78
7.4 Prove a caldo AASB con carbone – fase 1 87
7.4.1 Introduzione 87
7.4.2 Condizioni operative 87
7.4.3 Griglia di misura 88
7.4.4 Analisi dei dati di temperatura e composizione 88 7.5 Prove a caldo AASB con carbone – fase 2 90
7.5.1 Introduzione 90
7.5.2 Condizioni operative 92
7.5.3 Griglia di misura 92
7.5.4 Analisi dei dati di temperatura e composizione 93
7.6 Prove TEA – C gas e aria 98
7.6.1 Introduzione 88
7.6.2 Condizioni operative 98
7.7 Prove TEA – C gas e ossigeno 104
7.7.1 Introduzione 104
7.7.2 Condizioni operative 104
7.7.3 Griglia di misura 104
7.7.4 Analisi dei dati 106
7.8 Prove TEA – C carbone e aria 117
7.8.1 Introduzione 117
7.8.2 Condizioni operative 117
7.8.3 Griglia di misura 117
7.8.4 Analisi dei dati 118
CONCLUSIONI 119
