Analisi e modellazione di impianti di produzione elettrica a ... - Enea

RICERCA DI SISTEMA ELETTRICO pag. 23 di 177
Tema di ricerca 5.2.5.2 “Centrali a polverino di carbone - Riduzione costi”
Analisi e modellazione di impianti di produzione elettrica a carbone equipaggiati con sistemi CCS
che all’aumentare del contenuto dello stesso aumenta la reattività del carbone; inoltre ne influenza
l’idrofilicità, per cui risulta determinante nei processi di combustione o gassificazione alimentati a
slurry.
Analisi delle ceneri
Oltre alla quantità di ceneri contenute nel carbone, risulta interessante conoscerne la composizione.
Essa infatti influenza vari parametri, tra cui la temperatura di combustione, la scelta dei materiali di
cui è rivestita la caldaia e i fenomeni di deterioramento degli scambiatori di calore. Le ceneri sono
composte prevalentemente da alluminosilicati e da ossidi derivanti dagli elementi minerali, tra cui
CaO, MgO, Fe2O3 etc. Le temperature di fusione di tali composti sono molto diverse tra loro, per
cui la temperatura di fusione globale delle ceneri è legata al rapporto reciproco tra i diversi
composti.
Altre proprietà dei carboni
Per una caratterizzazione completa dei carboni, oltre alle analisi precedentemente elencate, è
necessario valutare altri parametri; tra questi assumono particolare interesse la densità apparente, la
distribuzione granulometrica, la macinabilità, il potere calorifico e la tendenza all’agglomerazione.
Normativa sulle emissioni
Gli impianti termoelettrici a carbone, essendo causa di emissioni e inquinamento atmosferico, sono
soggetti a normativa e controlli molto rigidi. I valori limite di emissioni per l’impianto studiato in
questo lavoro di tesi si trovano nel DL 152/2006, allegato II parte 5 nella “sezione grandi impianti
di combustione”, nella categoria degli impianti nuovi (più recenti del 2006) e di grande taglia
(superiori a 50 MW) [8].
Prima di riportare le tabelle con i valori limite, è necessario precisare che i numeri riportati dalla
norma valgono solo sotto determinate condizioni, ovvero “i valori limite di emissione e il tenore
volumetrico dell'ossigeno di riferimento si riferiscono al volume di effluente gassoso rapportato alle
condizioni normali, previa detrazione del tenore volumetrico di vapore acqueo”. Per avere un
confronto rigoroso tra le emissioni misurate e quelle riportate nella norma si deve passare dalle
condizioni reali alle condizioni di riferimento, tramite opportune normalizzazioni. Se la
concentrazione di un inquinante in aria è espressa in parti per milione (ppm, ovvero
volume/volume) bisogna normalizzare l’umidità e l’ossigeno, in modo da avere il giusto grado di
diluizione dei fumi; se la concentrazione è espressa in massa-sostanza/volume-fumo, allora oltre al
vapore acqueo e all’ossigeno bisogna normalizzare anche temperatura e pressione, in quanto ne
risulta dipendente, e riportare tutto a condizioni standard come stabilito dalla norma [8].
Le normalizzazioni di pressione e temperatura si fanno con una semplice proporzione tra la
situazione del caso reale e quella normale di riferimento (0 °C, 1 atm), per normalizzare l’umidità si
deve usare la formula [9]
dove
per cui risulta che nel fumo secco le concentrazioni di inquinanti sono sempre maggiori.
Per la normalizzazione dell’ossigeno la formula da utilizzare è :