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IGCC – Integrated Gasification Combined Cycle

Funzionamento di un ciclo combinato con gassificazione integrata

    In questa sezione descriviamo il funzionamento di un impianto di gassificazione a ciclo combinato che ritroviamo nelle centrali termoelettriche a ciclo combinato. In parole povere si tratta di un ciclo combinato a cui si aggiunge un processo di gassificazione integrata.

    IGCC: Definizione

    L’acronimo IGCC sta per Integrated Gasification Combined Cycle, cioè, ciclo combinato con gassificazione integrata. Questo significa che a monte di un ciclo combinato vi è una sezione dell’impianto dove viene svolto un processo di gassificazione.

    La turbina a gas è un impianto che necessita di un combustibile “pulito” per funzionare: i gas combusti che si espandono al suo interno non devono risultare fisicamente e chimicamente “aggressivi” per non causare fenomeni di corrosione e sporcamento dei delicati organi interni della macchina stessa (palettatura, condotti…).

    La turbina gas, quindi, non consente l’utilizzo diretto di combustibili di basso pregio, come il carbone o i residui di raffineria. Una soluzione per superare a questo limite è quella di ricorrere ad un passaggio intermedio, la gassificazione appunto, che permette di convertire il combustibile di partenza in un gas di sintesi pulito e ben accettato dalla turbina a gas.

     

    La gassificazione

    La gassificazione è un processo utilizzato a livello industriale da molto tempo (i primi sistemi risalgono addirittura alla prima metà dell’ 800), ancora oggi oggetto di continui miglioramenti. Essa consiste nella trasformazione di un combustibile solido o liquido in un gas combustibile (syngas), ricco di elementi incombusti (CO e H2), a seguito di complesse reazioni chimiche di “ossidazione parziale. Questo significa che si “blocca” il processo a metà tra la fase di pirolisi (rottura dei legami chimici ad alta temperatura in assenza di ossigeno) e quella di combustione.

    Possiamo immaginare il gassificatore, cioè il reattore sotto pressione dove avviene il processo di gassificazione, come un componente che prevede tre flussi in ingresso:

    • Combustibile (se solido, viene polverizzato e alimentato nel reattore);
    • Ossidante, cioè ossigeno puro al 95 % prodotto in un impianto di separazione dell’aria;
    • Acqua o vapore, per moderare la temperatura e per apportare idrogeno.

    Il gassificatore prevede anche due flussi in uscita:

    • Syngas grezzo ad una temperatura di oltre 1300 °C;
    • Ceneri.

    La sezione di potenza

    La sezione di potenza, in linea di principio consiste essenzialmente in un ciclo combinato, come quelli alimentati a gas naturale, con un apporto aggiuntivo di vapore ricavato dal recupero termico del syngas, che sarà fatto espandere nella turbina a vapore insieme a quello generato dal recupero termico a valle della turbina a gas.

    Le modifiche richieste ad un impianto a gas sono relativamente modeste, e quindi si tratta di una versione della stessa macchina più o meno adattata. Il punto di forza di questa tecnologia , rispetto ad altri sistemi innovativi, è quello di non richiedere la progettazione di nuove macchine. Di contro, però, l’integrazione di diversi sistemi porta a diversi problemi per cui è senza dubbio necessaria una più matura esperienza operativa (problemi di limitata affidabilità).

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