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Chimica e fluidodinamica della combustione Chimica e fluidodinamica della combustione Reattori a letto fluido e combustione Reattori a letto fluido e combustione di di opportunity fuels opportunity fuels Corso di Dottorato congiunto Polimi-Federico II Anacapri: 5-9 Ottobre 2009 Riccardo Chirone e Fabrizio Scala

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Chimica e fluidodinamica della combustioneChimica e fluidodinamica della combustione

Reattori a letto fluido e combustione Reattori a letto fluido e combustione di di ““ opportunity fuelsopportunity fuels ””

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Riccardo Chirone e Fabrizio Scala

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IndiceIndice

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Reattori a letto fluido solido-gas

� Fenomenologia della fluidizzazione solido-gas� Regimi di fluidizzazione� Reattori a letto fluido bollenti� Fenomeno dell’elutriazione� Scambio termico � Bilancio di popolazione delle particelle reagenti

Combustori a letto fluido

� Vantaggi e svantaggi� Combustione di combustibili alternativi in reattori a letto fluido

�Destino del carbonio fisso�Destino delle materie volatili�Destino della componente inorganica

� Nuove tecnologie di interesse per i reattori a lett o fluido

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Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas

Rigimi di contatto Gas – Solido, dalle basse alle al te velocità del gas

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Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas

la fase densa di un letto fluidizzato si comporta c ome un liquido

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Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas

� Greatly improved bed-to-wall and bed-to-immersed surface heat transfer

� Reduced axial and lateral temperature gradients,minimizing the probability of hot spots, catalystsintering, and unwanted side reactions

� Ability to add or remove particles continuously orintermittently, without shutting down the process

� Reduced pressure drops (The pressure drop across the bed, once fluidized, essentiallyremains equal to only that required to support theweight of the bed.)

� Smaller catalyst particles, leading to improvedcatalyst effectiveness factors

� Ability to introduce (usually as a spray) modestquantities of liquid reactants that vaporize beforereacting or yield solid products upon reactioninside the bed.

� Substantial axial gas mixing, causing much larger deviations from plug flow than for packed bedreactors, thereby adversely affecting conversionsand selectivities

� For reactions where the particles themselves react,substantial particle mixing, greatly broadeningsolid residence time distributions relative tomoving beds

� Particle attrition because of particles colliding w itheach other and with fixed surfaces

� Wear on immersed tubes and other interiorsurfaces because of the particle impingement

� Entrainment of particles, causing loss of catalystand=or solid product, contributing to air pollution and requiring gas–solid separation equipment

� Increased risk because of complex hydrodynamics and difficulties in characterizingand predicting reactor performance

AdvantagesAdvantages DisadvantagesDisadvantages

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Fenomenologia della fluidizzazione Fenomenologia della fluidizzazione solidosolido --gasgas

velocità terminalevelocità di minima fluidizzazione

il solido raggiunge una condizione di incipiente fluidizzazione quando le perdite di carico del lett o

risultano uguali al peso del letto caricato.

Ergun (1952)

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Regimi di fluidizzazioneRegimi di fluidizzazione

Classificazione dei solidi secondo Geldard

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Regimi di fluidizzazioneRegimi di fluidizzazione

distribuzione dei solidi infunzione del regime di contatto

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Reattori a letto fluido bollentiReattori a letto fluido bollenti

elementi essenziali di un reattore a letto fluido bollente

Teoria della fluidizzazione a due fasiToomey and Johnstone (1952)

Il letto fluido può essere considerato composto di due fasi:

� la fase densa� la fase bolle

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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione

si intende il fenomeno secondo il quale le particel le solide vengono eiettate dalla superficie del letto bollent e

nella zona di disimpegno del reattore e quindi allontanate dal reattore in quanto

trasportate dal gas in uscita

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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione

I parametri necessari per la determinazione del TDH variano al

variare della correlazione

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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione

Zenz and Weil (1958) introducono il concetto che il freeboard oltre il TDH si comporta come una linea di trasporto pneumat ico nelle

condizioni di “choking”.

Se Gsi (kg/m 2s) è la portata massima di particelle di diametro d pi che la corrente gassosa può trasportare nel caso ch e tutto

il letto sia costituito da particelle di diametro d pi, la quantità di materiale elutriato con il gas di dia metro d pi, Ei, è

data dal prodotto di Gsi per la concentrazione Xi delle particelle di diametro d pi nel letto:

Ei = Gsi * Xi

costante di elutriazione

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Fenomeno dellFenomeno dell ’’elutriazioneelutriazione

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Scambio termico Scambio termico

Il trasferimento di calore fra il solido fluidizzato, il gas e le superfici interne è estremamente efficace

Ricadute estremamente positive sono:

� uniformità della temperatura del letto� facilità di controllo della temperatura del letto

I meccanismi di scambio termico sono significativamente differenti nei differenti regimi di fluidizzazione

Le correlazioni per il calcolo dei coefficienti di scambio termico sono specifiche e vanno utilizzate nel loro range di applicabilità

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Scambio termico Scambio termico

Gas-Particle Heat Transfer Bed-to-Surface Heat Transfer

h = f1hpc + (1-f1)hgc + hr

particle convective heat transfer coefficient

gas convective heat transfer coefficient

radiant heat transfer coefficient

Gas to particle heat transfer coefficients are typically small, of the order of 5 - 20 W/m2K

Because of the very large heat transfer surface area provided by a mass of small particles (1 m3 of 100 µm particles has a

surface area of 30,000 m2), the heat transfer between gas and particles is rarely limiting in

fluidized bed heat transfer.

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Bilancio di popolazione delle particelle reagentiBilancio di popolazione delle particelle reagenti

Per solito si conosce:�Il peso del letto: W�La alimentazione: Fo, po(r)�La costante di elutriazione: K(r)

Si vuole calcolare:�La distribuzione granulometrica del materiale nel letto: pb(r)�Le correnti in uscita dal reattore: F1, p1(r), F2, p2(r)

Equazioni:

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Bilancio di popolazione delle particelle reagentiBilancio di popolazione delle particelle reagenti

= (dR/dt)reazione + (dR/dt)abrasione

Fenomeni di comminuzione di combustibili solidi in reattori a letto fluidizzato

Chirone, Massimilla and Salatino, Prog. Energy Combust. Sci. 17, 297 (1991)

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Applicazioni industriali Applicazioni industriali dei reattori a letto fluidizzato dei reattori a letto fluidizzato

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COMBUSTORI A LETTO FLUIDO

COMBUSTORI A COMBUSTORI A LETTO FLUIDOLETTO FLUIDO

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Combustori a letto fluidizzatoCombustori a letto fluidizzato

� Feeding of coarse particle sizes of ‘‘crushed’’carbonaceous fuel compared to pulverized fuel-fired combustors, thus not requiring expensive, power-consuming fuel pulverization.

�Feeding of broad particle size ranges of carbonaceous fuels, thus not requiring the elimination of fine particles as set by stokers.

�Operates at low temperatures, eliminating ash slagging, reducing ash deposition, and allowing a greater variety of carbonaceous fuels to be effectively combusted.

�Can accomplish in-combustor desulfurization with limestone, generating a dry solid waste product and produce low NOx emissions without special controls.

�Characterized by high fluidized bed-to-surface heat transfer coefficients that result in compact heat exchanger surface even with the lower temperature driving forces relative to stokers and pulverized f uel-fired combustors.

�Combustion efficiency higher than stokers and comparable to pulverized fuel-fired combustors.

� Particle attrition because of particles colliding w ith each other and with fixed surfaces.

� Wear on immersed tubes and other interior surfaces because of the particle impingement.

� Entrainment of particles, contributing to air pollution and requiring gas-solid separation equipment.

� Increased risk because of complex hydrodynamics and difficulties in characterizing an d predicting reactor performance.

AdvantagesAdvantages DisadvantagesDisadvantages

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ENEL SULCIS – Letto Fluido Circolante da 800 MWt

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A

water gas analyzer

stack

5

5

PI

air

propane

bed discharge

water

water

PI

TI

TI

PITI

PI

TI

steam

TI

Flowmeters

nitrogen

bed sample

vacuum

cyclones

endoscope

camera

monitor

PCvaporizer

console

fuel

limestonebed m aterial

IRC IRC -- Combustore pilota a letto fluidizzato bollente Combustore pilota a letto fluidizzato bollente (potenza termica massima di 200 kW)(potenza termica massima di 200 kW)

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Fluidized bed

Splashing region

Fluidization air

DistributorFuel feed

Plenum

Freeboard

Char particles

Volatile matter

Air bubbles

Ejected bed particles

Exit gases

Collected fines

Cyclone

Cooling coils

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Schema di un letto fluido bollenteSchema di un letto fluido bollente

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La tecnologia della combustione in letto fluidizzat o è caratterizzata da un’estrema flessibilità nell’utilizzo di combustib ili alternativi o di

basso pregio e dalla possibilità di ottenere elevate efficienze di combustione con una limitata emissione di sostanze inquinanti

La tecnologia della combustione in letto fluidizzat o è caratterizzata da un’estrema flessibilità nell’utilizzo di combustib ili alternativi o di

basso pregio e dalla possibilità di ottenere elevate efficienze di combustione con una limitata emissione di sostanze inquinanti

Volatili:fenomeni di

miscelazione e segregazione

Volatili:fenomeni di

miscelazione e segregazione

Carbonio fisso:fenomeni di

comminuzione ed elutriazione

Carbonio fisso:fenomeni di

comminuzione ed elutriazione

Molti combustibili alternativi presentano un elevato contenuto di sostanze volatili

Molti combustibili alternativi presentano un elevato contenuto dMolti combustibili alternativi presentano un elevato contenuto d i i sostanze volatilisostanze volatili

ProblematicheProblematicheProblematiche

Combustione a letto fluido di combustibili alternat iviCombustione a letto fluido di combustibili alternat ivi

Ceneri:fenomeni di

agglomerazione e formazione di depositi

Ceneri:fenomeni di

agglomerazione e formazione di depositi

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Fanghi essiccati

Pellets di paglia

Pellets di legno

Tipici combustibili alternativiTipici combustibili alternativi

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VOLATILIVOLATILIVOLATILI

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Combustion

Fuel feeding

Drying Devolatilization

Ignition

Time

Particle temperature

100-200°C 400-700°C 700-950°C

3-5s 10-100s 100-1000s

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Evoluzione della particella di combustibileEvoluzione della particella di combustibile

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CO

2 co

ncen

trat

ion,

%

0

5

10

15

20

time, s

0 100 200 300 400 500 600

O2

conc

entr

atio

n, %

0

5

10

15

20

DEWATERED SLUDGE PELLETS

W=6.57g; Φ=9mm W=6.58g; Φ=7mm W=7.45g; Φ=7mm

CO

2 co

ncen

trat

ion,

%

0

5

10

15

20

STRAW PELLETS

time, s

0 100 200 300 400 500 600

O2

conc

entr

atio

n, %

0

5

10

15

20

W = 2.90g W = 3.17g W = 2.79g

CO

2 co

ncen

trat

ion,

%

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

WOOD PELLETS

time, s

0 100 200 300 400 500 600

O2

conc

entr

atio

n, %

0

5

10

15

20

W = 3.30g W = 2.92g

W = 3.14g W = 3.40g

DEVOLATILIZATION CHAR BURNOUT

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Tracciati di COTracciati di CO 22 e Oe O22 durante la combustione di una durante la combustione di una particella di combustibileparticella di combustibile

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C

F0

FCP

FFP

FCF

FP

F0V F0F

Ec

F’

V

V’

F

F0CF

LUID

IZE

D B

ED

FR

EE

BO

AR

D

FVP

E’c

FV

F’V F’P

F’FPF’VP

V = Fase volatiliC = Fase particelle grossolaneF = Fase finiV’ = Fase volatili nel freeboardF’ = Fase fini nel freeboard

= Percorsi di combustione

= Flussi di volatili

= Flussi di carbonio fisso

Bilancio Globale sul Carbonio in un Letto Fluidizza toBilancio Globale sul Carbonio in un Letto Fluidizza to

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dSauter, mm

0.1 1 10

t D95

, s

1

10

100

1000

South-African coal- overpressurePolish coal - overpressureSewage sludge - overpressurerecycle polyethylene - overpressurepolyethylene - overpressurepolypropylene - overpressureWood Pellet - CO 2Straw Pellet - CO 2Sewage sludge -CO 2Stubington et al. (1997)Ross et al. (2000)

tmix

Pelletizedfuels

Confronto tra i tempi caratteristici della Confronto tra i tempi caratteristici della devolatilizzazione e della dispersione lateraledevolatilizzazione e della dispersione laterale

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Segregazione laterale di CO e COSegregazione laterale di CO e CO 22 in un combustore pilotain un combustore pilota

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Alimentazione combustibile

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Freeboard

Bolle Endogene

Bolle Esogene

Particelle di Char

Fiamma di Volatili

Letto

Gas di Fluidizzazione

Alimentazione del

Combustibile

Gas in Uscita

SBSSBS

MBSMBS

Fenomeni di segregazione assiale durante la devolati lizzazioneFenomeni di segregazione assiale durante la devolati lizzazione

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500

600

700

800

900

1000

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5

Elevation, m

Tem

eper

atur

e, °C

over bed,e=1.5

under bed,e=1.5

over bed,e=1.1

U = 0.66 m/s

Tipici profili assiali di temperatura in un combustore a letto fTipici profili assiali di temperatura in un combustore a letto f luidoluido

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CARBONIO FISSO (CHAR)

CARBONIO FISSO CARBONIO FISSO (CHAR)(CHAR)

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t = 0 t = 300s t = 600s t = 900s t = 1200s t = 1800s t = 2100s d = 5.5mm d = 5.4mm d = 5.3mm d = 5.1mm d = 4.9mm d = 4.8mm d = 4.7mm x = 0 x = 0.72 x = 0.97 x = 1.0 x = 1.0 x = 1.0 x = 1.0

t = 0 t = 360s t = 780s t = 1800s d = 10.2mm d = 9.8mm d = 8.2mm d = 5.5mm x = 0 x = 0.19 x = 0.42 x = 0.75

ModalitModalit àà di combustione delle particelle di chardi combustione delle particelle di char

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Carbone bituminoso

Fanghi essiccati

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Pelletized straw

t = 0 t = 300s t = 600s t = 1200s t = 2400s t = 3600s t = 5700s d = 10.8mm d = 10.3mm d = 10mm d = 9.5mm d = 8.9mm d = 8.3mm d = 7.2mm x = 0 x = 0.14 x = 0.24 x = 0.42 x = 0.68 x = 0.87 x = 1.0

Pelletized wood

t = 0 t = 300s t = 600s t = 1200s t = 1800s t = 2400s de = 7.6mm de = 7.1mm de = 6.4mm de = 5.7mm de = 4.2mm de = 2.2mm x = 0 x = 0.2 x = 0.36 x = 0.64 x = 0.84 x = 0.95

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ModalitModalit àà di combustione delle particelle di chardi combustione delle particelle di char

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Cf,TfCs,Ts

Cc,Tc rs

r c

Fuel particle

Combustion front

Attrition front

Core

Shell

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ModalitModalit àà di combustione delle particelle di char con ceneri coe rentidi combustione delle particelle di char con ceneri coe renti

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Fenomeni di comminuzione delle particelle di charFenomeni di comminuzione delle particelle di char

� Frammentazione primariaCausa: sovrapressioni dovute alla devolatilizzazione e stress termici

Risultato: frammenti di dimensioni variabili� Frammentazione secondariaCausa: stress meccanici dovuti alle collisioni nel letto

Risultato: frammenti grossolani� Abrasione superficialeCausa: stress meccanici dovuti alle collisioni nel letto

Risultato: frammenti fini� Frammentazione percolativaCausa: raggiungimento di una porosità critica a conversioni elevate

Risultato: frammenti fini

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LIKELIHOOD AND EXTENT OF ATTRITION PHENOMENA

IN THE VARIOUS COMBUSTOR SECTIONS Attrition mechanism PF SA IF

DE L L U DJ U U TBA

Ris

er

DR U U U CY U TBA TBA ST U U U A

ttriti

on

loca

tion

FD U TBA U

L: likely; U: unlikely; TBA: to be assessed. PF: primary fragmentation; SA: attrition by surface wear;

IF: fragmentation by impact loading. DE

DJ

FD ST

CYDR

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Importanza e ubicazione dei fenomeni di comminuzioneImportanza e ubicazione dei fenomeni di comminuzione

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raw fuelchar: combustionchar:combustion+attrition

“coarse”char

“fine”char

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Effetto dei fenomeni di comminuzione sulla PSDEffetto dei fenomeni di comminuzione sulla PSD

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•• Residence time of the fuel particles in the Residence time of the fuel particles in the different reactor sections (elutriation);different reactor sections (elutriation);

•• Mixing/segregation of the particles in each Mixing/segregation of the particles in each section;section;

•• External heat and mass transfer;External heat and mass transfer;•• Intraparticle diffusion and heat transfer;Intraparticle diffusion and heat transfer;•• TimeTime--temperature history; temperature history; •• Fuel burnoff (change of relevant Fuel burnoff (change of relevant

combustion/gasification regime);combustion/gasification regime);•• Fate of ash (melting/vaporization).Fate of ash (melting/vaporization).

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Influenza dei fenomeni di comminuzione sul destino delle Influenza dei fenomeni di comminuzione sul destino delle particelle di charparticelle di char

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•• Ogni combustibile ha una sua reattivitOgni combustibile ha una sua reattivit àà intrinseca nei confronti di Ointrinseca nei confronti di O 22;;•• Combustibili di origine diversa possono avere reatt ivitCombustibili di origine diversa possono avere reatt ivit àà che differiscono di che differiscono di

diversi ordini di grandezza;diversi ordini di grandezza;•• LL’’ importanza relativa del trasporto di materia e dell a reazione chimportanza relativa del trasporto di materia e dell a reazione ch imica dipende imica dipende

dalla reattivitdalla reattivit àà del combustibile;del combustibile;•• La velocitLa velocit àà di combustione e la temperatura di picco delle part icelle dipendi combustione e la temperatura di picco delle part icelle dipen dono dono

dalla reattivitdalla reattivit àà del combustibile.del combustibile.

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ReattivitReattivit àà intrinseca del combustibileintrinseca del combustibile

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

Anthr

acite

Coke

Bitum

inous

TDF, PET

Lignit

e

Biomas

s

Rea

ctiv

ity s

cale

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BiomassaBiomassa

TDF (Pneumatici)TDF (Pneumatici)

Carbone bituminosoCarbone bituminoso

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Fenomeni di comminuzione di alcuni combustibiliFenomeni di comminuzione di alcuni combustibili

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ξa

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

d 2/d 1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0%1%3%4.5% Pelletized wood

d 2/d 1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Pelletized straw

1% 3%4.5%

0%

ξa

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

d 2/d 1

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

4.5%

ξa

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0d 2/

d 10.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

4.5%

MDS

Polish coal

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Evoluzione delle dimensioni delle particelleEvoluzione delle dimensioni delle particelle

Pellets di paglia

Pellets di legno

Fanghi essiccati

Carbone bituminoso

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Abrasione superficiale delle particelle di charAbrasione superficiale delle particelle di char

Biomassa

Carbone bituminoso

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Loss of particle connectivity

Breakage by mechanical stress

High rank coals

Medium rank coals

Biomassco

mbu

stio

n-as

sist

edat

triti

on

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Comminuzione assistita dalla combustioneComminuzione assistita dalla combustione

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C

F

FO

FC P

FF PFC F

FP

E

FO C

FO F

c

C

F

FO

FC P

FF PFC F

FP

E

FO C

FO F

c

C

F

FO

FC P

FF PFC F

FP

E

FO C

FO F

c

BiomassaBiomassa

PneumaticiPneumatici

CarboneCarbone

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Bilanci di carbonio fisso per diversi tipi di combusti bileBilanci di carbonio fisso per diversi tipi di combusti bile

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CENERICENERICENERI

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Destino delle ceneri di combustibile in un letto flu ido Destino delle ceneri di combustibile in un letto flu ido

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M

A

P

T

T

T

T

T

T

T

T

P

P

01.00XXX-01

01.00XXX-01

01.00XXX-01

01.00XXX-01

PC-AAA

M

FUEL

SA

ND

WATER

AIR

PROPANE

ANALYZERSS

STACK

COMPUTER

A: actuatorM: motorP: pressure sensorS: bed samplingT: temperature sensor

BURNER

SWITCH

GAS PROBE

SiO2

Sabbia (inerte)

K2O / Na2O

Ceneri

Eutettico T = 750 Eutettico T = 750 –– 800 800 °°CC

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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido

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A B

CFresh quartz

Tbed=700°C Tbed=750°C

Tbed=850°C

1 mm

50 µµµµm

500 µµµµm

20 µµµµm

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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido

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SEM micrographs of agglomeratesSEM micrographs of agglomeratesSEM micrographs of agglomerates

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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido

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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido

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SEM/EDX elemental mapping of agglomerateSEM/EDX elemental mapping of agglomerateSEM/EDX elemental mapping of agglomerate

Si Al Na

K Ca Mg

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Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido Agglomerazione/defluidizzazione di un letto fluido

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Fuel property Effect

S

Ca

N

Cl

Cu

Na+K

Zn

Si

Trace elements

SO2 emissions

NH3 ,NO, N2O emissions

dioxins + furans

deposits and corrosion of the super heater

agglomeration of bed material

fate of trace elements

Courtesy of prof. L.E. Amand

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Effetti dei composti presenti nelle ceneri Effetti dei composti presenti nelle ceneri

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UN ESEMPIO DI EFFETTO SINERGICO: velocità di corrosione di superfici tubiere nella combustione di rifiuti (Krause, 1986)

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0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

WASTE FRACTIONAL MASS (%)

CO

RR

OS

ION

RA

TE

(µµ µµm

/hr)

Valore medio pesato

Valore attuale

UN ESEMPIO DI EFFETTO SINERGICO: velocità di corrosione di superfici tubiere nella combustione di rifiuti (Krause, 1986)

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NUOVE TECNOLOGIE DI INTERESSE PER I REATTORI A LETTO

FLUIDO

NUOVE TECNOLOGIE NUOVE TECNOLOGIE DI INTERESSE PER I DI INTERESSE PER I REATTORI A LETTO REATTORI A LETTO

FLUIDOFLUIDO

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OxyOxy--combustioncombustion

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� Production of energy from fossil fuel combustion results in the emission of greenhouse gas species, with the most significant fraction being CO2.

� Oxyfiring (or oxyfuel) technology can produce an almost pure CO2 outlet stream, by using pure oxygen instead of air for fuel combustion.

� Flue gas is partly recycled back into the furnace to control thetemperature.

� Although most of the research activity in oxyfiring has concentrated on pulverized coal boilers, recently the application of this technology to circulating fluidized bed (CFB) coal boilers has been demonstrated.

� CFBs appear to be particularly suited for oxyfiring conditions because of the fuel flexibility and better temperature control (which allows to reduce significantly the amount of recycled flue gas).

� However, a number of issues still need to be addressed in more detail to obtain a more fundamental understanding of the changes between oxyfiring and conventional air-fired combustion.

� Production of energy from fossil fuel combustion results in the emission of greenhouse gas species, with the most significant fraction being CO2.

� Oxyfiring (or oxyfuel) technology can produce an almost pure CO2 outlet stream, by using pure oxygen instead of air for fuel combustion.

� Flue gas is partly recycled back into the furnace to control thetemperature.

� Although most of the research activity in oxyfiring has concentrated on pulverized coal boilers, recently the application of this technology to circulating fluidized bed (CFB) coal boilers has been demonstrated.

� CFBs appear to be particularly suited for oxyfiring conditions because of the fuel flexibility and better temperature control (which allows to reduce significantly the amount of recycled flue gas).

� However, a number of issues still need to be addressed in more detail to obtain a more fundamental understanding of the changes between oxyfiring and conventional air-fired combustion.

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OxyOxy--combustioncombustion

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Chemical looping combustionChemical looping combustion

( ) ( ) 1222 22 −+++→++ xyxymn OMmnOmHnCOOMmnHC

Fuel reactor

( ) ( ) xyxy OMmnOm

nOMmn +→

+++ − 22

2 21

Air reactor

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Chemical looping combustionChemical looping combustion

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��CLC is attractive and promising option for COCLC is attractive and promising option for CO22capturecapture--ready combustion of gaseous/solid ready combustion of gaseous/solid fuels, featuring inherent air separation. fuels, featuring inherent air separation.

�� Full proof of concept achieved. Demostration at Full proof of concept achieved. Demostration at the laboratory/pilot scale ongoing.the laboratory/pilot scale ongoing.

��Extensive testing of oxygen carriers has been Extensive testing of oxygen carriers has been carried out. Conflicting trends of key carrier carried out. Conflicting trends of key carrier properties: reactivity/resistance to wear/cost. properties: reactivity/resistance to wear/cost. Optimal carrier to be assessed. Optimal carrier to be assessed.

��CLC of solid fuels still at preliminary stage. Poor CLC of solid fuels still at preliminary stage. Poor contact between carrier and solid fuel. contact between carrier and solid fuel. Alternative schemes have been devised, all to Alternative schemes have been devised, all to be assessed.be assessed.