Tecnologia per incrementare la stabilità dei bruciatori delle turbine a gas

Le turbine a gas costituiscono il cuore degli impianti a ciclo combinato che rappresentano, a tutt’oggi, gli impianti energetici a combustibile fossile a maggior rendimento e minor impatto ambientale. Il loro impiego in una moderna rete di distribuzione elettrica richiede una particolare flessibilità nell’esercizio, sia per potersi integrare con una massiccia produzione di energia da fonte rinnovabile, per sua natura fluttuante, sia per tener conto della variabilità della composizione del gas immesso nella rete di distribuzione.

La tecnologia di combustione in uso nei moderni bruciatori dei turbogas (combustione premiscelata), se da un lato ha quasi completamente risolto il problema delle emissioni, in particolare di ossidi di azoto, relegando il problema alle prime fasi di avvio dell’impianto, ha per contro introdotto pesanti limitazioni alla flessibilità nella gestione degli stessi.

Il Laboratorio Processi per la Combustione Sostenibile dell’Unità Tecnica Tecnologie Avanzate per l’Energia e l’Industria ENEA, in collaborazione con l’Università di Roma TRE, ha messo a punto una nuova tecnologia che, con piccoli interventi che non stravolgono il progetto dei bruciatori attuali, ne ampliano enormemente il range di funzionamento stabile e a basse emissioni.

La tecnologia è stata testata con successo sul banco prova COMET-HP dell’ENEA in un bruciatore V64-3A di Ansaldo Energia. Si basa sull’applicazione dei concetti della combustione “Senza Fiamma” (o “MILD” o “Colorless Distributed Combustion"), di una combustione cioè “distribuita” nella quale non si ha formazione di un vero e proprio fronte di fiamma, possibile fonte di instabilità termo-acustiche. Tali nuove condizioni di combustione rimuovono le limitazioni proprie della combustione premiscelata attualmente in uso, consentendo al sistema di bruciare in modo stabile anche a bassissimi rapporti di equivalenza, cioè con miscele estremamente povere di combustibile, permettendo alla macchina di stazionare a bassissimi carichi, senza rischi di spegnimento, e a bassissimi livelli di emissioni, risultando pronta ad intervenire in caso di improvvise richieste dalla rete. La tecnologia consente in tal modo di ampliare grandemente la flessibilità operativa delle macchine.

Sono in corso altre campagne sperimentali per meglio quantificare i vantaggi raggiungibili.

Per maggiori informazioni: stefano.giammartini@enea.it

Sulla destra è visibile l’accesso ottico per la strumentazione non invasiva