I ricercatori esaminano gli effetti combinati di due tecnologie di combustione sulle emissioni di carbone

Jan 14, 2024

16 marzo 2023

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dall'Università Nazionale di Pusan

Le centrali elettriche alimentate a carbone esistono da molto tempo per soddisfare la domanda globale di produzione di energia. Inutile dire che su questo fronte ci sono problemi ambientali e di salute umana da affrontare. Sebbene siano in corso sforzi per passare alle risorse energetiche rinnovabili, le centrali elettriche alimentate a carbone potrebbero non diventare ancora obsolete.

In questo contesto, è opportuno esplorare come l’efficienza di queste caldaie alimentate a carbone possa essere migliorata mitigando al tempo stesso i loro effetti dannosi sull’ambiente, vale a dire le emissioni di gas serra, le piogge acide, la generazione di smog fotochimico e la salute umana.

A tal fine sono stati proposti vari metodi di combustione come la suddivisione in aria e il flusso a vortice. Tuttavia, l’efficacia di queste tecnologie nel mitigare le emissioni inquinanti massimizzando al tempo stesso le prestazioni di combustione è rimasta poco chiara. Ora, in un recente studio sulla rivista Energy, un team internazionale di ricercatori guidati dal Prof. Gyungmin Choi dell’Università Nazionale di Pusan, in Corea, ha analizzato l’efficacia della combinazione del flusso vorticoso e della stadiazione dell’aria nel migliorare le prestazioni di combustione e ridurre l’inquinamento.

"La struttura a vortice del tubo di scarico (ETV) che accompagna il flusso a vortice migliora la stabilità della fiamma e le prestazioni di combustione, ma presenta lo svantaggio di generare una grande quantità di emissioni di NOx. Al contrario, la tecnologia di stadiazione dell'aria crea un ambiente ricco di carburante nella zona di combustione primaria , che ha un effetto positivo sulla riduzione degli NOx ma influisce negativamente sulle prestazioni di combustione", spiega il Prof. Choi. "Pertanto, se queste due tecnologie vengono opportunamente combinate e applicate nella vita reale, ci si può aspettare un effetto sinergico che riduce l'emissione di inquinanti atmosferici e migliora le prestazioni di combustione."

Di conseguenza, il team ha utilizzato sia simulazioni che esperimenti per studiare gli effetti combinati di diverse configurazioni di vortice e stadi dell'aria all'interno di una caldaia a carbone polverizzato down-fired retrofittata da 16 kWth. La caldaia a carbone era composta da tre sezioni: il bruciatore a vortice, la caldaia e il tubo di scarico.

Per la combustione a fasi, l'aria a fasi veniva divisa in due lati e iniettata tangenzialmente nella caldaia. Per il preriscaldamento e la stabilizzazione della fiamma è stato utilizzato gas di petrolio liquefatto (GPL). Sono state regolate le portate di aria condizionata e GPL e per ogni ambiente è stata misurata la temperatura tramite termocoppie. Inoltre, la quantità di specie in fase gassosa è stata misurata utilizzando un analizzatore multigas.

Sono state valutate le fasi dell'aria con due configurazioni di vortice, ovvero fiamme co-vorticose e contro-vorticose, per capire quale di queste è più vantaggiosa in termini di riduzione delle emissioni inquinanti. Nel caso del bruciatore co-vorticoso, dove l'aria e il combustibile circolavano nello stesso senso, le particelle di carbone erano distribuite uniformemente grazie alla formazione della zona di circolazione interna e all'ETV, due caratteristiche vitali per ottimizzare la progettazione dei bruciatori a carbone. caldaie.