• oxy-fuel combustion
• reattore a flusso trascinato
• optical diagnostics
• ignizione di cloud di carbone
• oxycombustione
• tecniche ottiche di diagnostica
• ignition of coal clouds
• entrained flow reactor

Il polverino di carbone rappresenta la maggiore fonte per la produzione di energia elettrica a livello mondiale, ne consegue dunque che siano necessari studi sperimentali e ricerche su questa materia. Il “Reparto di ricerca sistema elettrico” di ENEA ha sviluppato delle sonde (Optical Diagnostics of Combustion - ODC) per l’analisi in tempo reale dei processi combustivi e, nell’ambito di un contratto di collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Scienza dei Materiali dell’Università di Pisa, ha avuto l’opportunità di testare le sonde per la combustione di polverino di carbone e biomassa. Le prove sperimentali sono state effettuate su un reattore a flusso trascinato (Isothermal Plug Flow Reactor - IPFR) situato nell’Area Sperimentale di ENEL Ricerca a Livorno e gestito dal personale della International Flame Research Foundation (IFRF). Tale reattore è caratterizzato da una velocità di riscaldamento delle particelle solide iniettate molto elevata, simile alle caldaie industriali. Le due campagne sperimentali sono state programmate per verificare la capacità delle sonde di monitorare in modo efficace la combustione di solidi, dopo che erano già state utilizzate con successo nella combustione di combustibili gassosi. In particolare sono state effettuate numerose prove sperimentali variando il combustibile (carbone/biomassa e dimensione particelle), le condizioni di alimentazione (continua o pulsata) e le condizioni operative nel reattore (temperatura e concentrazione di ossigeno nei gas caldi, combustione convenzionale o ossicombustione). Dall’analisi dei segnali rilevati dalle sonde è stata verificata la capacità delle sonde stesse di analizzare il processo di combustione di solidi in tutte le sue fasi (devolatilizzazione, ossidazione omogenea dei volatili ed eterogenea del char). Inoltre è stata valutata la variazione del segnale in seguito a modifiche delle condizioni operative del reattore, aspetto molto importante per un’eventuale futura applicazione delle sonde in sistemi di controllo di caldaie industriali. Dal post-processamento dei segnali delle prove ad alimentazione pulsata, grazie alla particolare disposizione di tre sonde laterali e una assiale, è stato possibile derivare anche informazioni quantitative sulla velocità delle particelle solide, l’ignition delay e la durata della fase di ossidazione dei volatili in diverse condizioni operative. Gli andamenti dei risultati finali sono coerenti con i pochi dati disponibili in letteratura, ad ulteriore conferma della capacità delle sonde come strumento di diagnostica della combustione. In conclusione sono stati confrontati i risultati ottenuti nelle campagne sperimentali con quelli ottenuti da un modello numerico delle stesse, tramite Fluidodinamica Computazionale (CFD), al fine di ottenere informazioni aggiuntive.