Il presente lavoro è incentrato sullo studio delle potenzialità e versatilità di impiego di un impianto per la generazione distribuita di energia elettrica, basato su microturbine a gas, nel caso di utilizzo di miscele binarie di metano ed idrogeno. E' stata condotta una campagna sperimentale focalizzata sulla possibilità di impiego di miscele a basso tenore di idrogeno, fino al 10% in frazione molare, per verificare come un impianto, progettato per funzionare con gas naturale, reagisca senza che sia richiesta alcuna modifica allo stesso, se non per quanto concerne le linee di alimentazione del combustibile. In particolare ci si è soffermati sull'analisi delle emissioni allo scarico sia in condizioni di carico nominale che di carico parziale. La turbina oggetto di studio è una Turbec T100P, installata su un banco prova presso l'Istituto Motori-CNR di Napoli, allestita per poter funzionare con diverse tipologie di combustibili ed in modo tale da consentire l'acquisizione dei dati riguardanti prestazioni, distribuzioni di portate di aria e combustibile ed emissioni gassose e particellari allo scarico. Per poter studiare l'evoluzione delle fenomenologie di combustione all'interno del combustore al variare del combustibile adottato, è stata effettuata un'analisi CFD 3D mediante il codice di calcolo commerciale ANSYS CFX. Il confronto fra i dati sperimentali ed i risultati dell'analisi numerica è stato focalizzato su valutazioni inerenti alle emissioni allo scarico. In particolare, sono state misurate le emissioni gassose regolamentate (NOx, CO e CO2), al variare del combustibile e del carico della macchina, mediante l'utilizzo di sensori elettrochimici, spettrometria infrarossa e chemiluminescenza. L'analisi termofluidodinamica ha avuto il duplice scopo di approfondire il comportamento della camera di combustione nelle condizioni di funzionamento analizzate sperimentalmente e di simularne le possibilità di impiego in condizioni particolarmente gravose per l'impianto, senza correre il rischio di danneggiamenti che possano comprometterne l'operatività.
CONFRONTO NUMERICO-SPERIMENTALE DELLE PRESTAZIONI ED EMISSIONI DI UNA MICROTURBINA A GAS ALIMENTATA CON MISCELE METANO/IDROGENO
Reale F;Calabria R;Chiariello F;Massoli P;
2012
Abstract
Il presente lavoro è incentrato sullo studio delle potenzialità e versatilità di impiego di un impianto per la generazione distribuita di energia elettrica, basato su microturbine a gas, nel caso di utilizzo di miscele binarie di metano ed idrogeno. E' stata condotta una campagna sperimentale focalizzata sulla possibilità di impiego di miscele a basso tenore di idrogeno, fino al 10% in frazione molare, per verificare come un impianto, progettato per funzionare con gas naturale, reagisca senza che sia richiesta alcuna modifica allo stesso, se non per quanto concerne le linee di alimentazione del combustibile. In particolare ci si è soffermati sull'analisi delle emissioni allo scarico sia in condizioni di carico nominale che di carico parziale. La turbina oggetto di studio è una Turbec T100P, installata su un banco prova presso l'Istituto Motori-CNR di Napoli, allestita per poter funzionare con diverse tipologie di combustibili ed in modo tale da consentire l'acquisizione dei dati riguardanti prestazioni, distribuzioni di portate di aria e combustibile ed emissioni gassose e particellari allo scarico. Per poter studiare l'evoluzione delle fenomenologie di combustione all'interno del combustore al variare del combustibile adottato, è stata effettuata un'analisi CFD 3D mediante il codice di calcolo commerciale ANSYS CFX. Il confronto fra i dati sperimentali ed i risultati dell'analisi numerica è stato focalizzato su valutazioni inerenti alle emissioni allo scarico. In particolare, sono state misurate le emissioni gassose regolamentate (NOx, CO e CO2), al variare del combustibile e del carico della macchina, mediante l'utilizzo di sensori elettrochimici, spettrometria infrarossa e chemiluminescenza. L'analisi termofluidodinamica ha avuto il duplice scopo di approfondire il comportamento della camera di combustione nelle condizioni di funzionamento analizzate sperimentalmente e di simularne le possibilità di impiego in condizioni particolarmente gravose per l'impianto, senza correre il rischio di danneggiamenti che possano comprometterne l'operatività.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
