Si descrive l’utilizzo integrato del calcolo CFD e cinetico-chimico per lo sviluppo di un sistema di combustione per microturbine a gas adatto per essere alimentato anche con un gas ricco di idrogeno (syngas).
Le analisi CFD sono state introdotte con successo all’interno del processo di design e hanno consentito di verificare e ottimizzare il sistema di raffreddamento del liner con l’obiettivo di ridurre le emissioni prodotte dalla fiamma.
Il modello di combustione è stato adattato alle condizioni operative specifiche dei cicli delle microturbine a gas rigenerati, caratterizzati da una temperatura dell’aria più elevata rispetto ai cicli Joule standard. A riguardo, alcuni modelli globali disponibili in letteratura sono stati messi a confronto mediante una procedura che utilizza strumenti di calcolo cinetico-chimici dettagliati. Due meccanismi completi sono stati selezionati, rispettivamente per le condizioni di prova atmosferiche di prova e per le condizioni operative di funzionamento. L’effetto della dissociazione delle specie chimiche ad elevata temperatura è stato introdotto mediante l’adozione di curve modificate del calore specifico.
Allo scopo di analizzare le emissioni nel caso di alimentazione a syngas, è stato utilizzato uno strumento di calcolo proprietario di Ansaldo Ricerche basato su network di reattori cinetico-chimici (CRM); la selezione delle zone di reazione è svolta mediante analisi Fluent svolte in condizioni assilsimmetriche.
Infine, le previsione delle emissioni CFD e CRM è stata validata mediante il confronto con la sperimentazione a caldo, svolta presso il laboratorio di combustione di Ansaldo. |
