Nome progetto:
Scambiatore a particelle solide per piccoli impianti turbogas alimentati con biomassa
Immersed particle heat exchanger for small gas turbine plants fed with biomass.
Idea progettuale:
La presente proposta, che si inquadra nell’ambito di riferimento Energia Sostenibile, mira a sviluppare una valida tecnologia per la produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. L’idea progettuale prevede la realizzazione di un innovativo scambiatore di calore gas gas ad elevata temperatura, da utilizzare in piccoli impianti turbogas con combustione esterna di biomassa solida. Il funzionamento di tale scambiatore si basa sull’utilizzo di particelle ceramiche come vettore termico per trasferire calore da un gas caldo ad uno più freddo in modo molto efficace. Mediante lo scambiatore a particel-le, i gas caldi prodotti dalla combustione esterna di biomassa solida possono essere utilizzati per riscaldare il fluido evolvente, ossia aria compressa prodotta dal compressore. Prima di entrare in turbina e produrre lavoro, l’aria compressa in uscita dallo scambiatore può subire un ulteriore aumento di temperatura mediante una combustione interna con piccole quantità di combustibile più pregiato. Tale scambiatore è stato studiato dal proponente mediante codici numerici e prove sperimentali a basso costo. Gli ottimi risultati preliminari, pubblicati su riviste e conferenze internazionali, incoraggiano a proseguirne lo studio per la realizzazione di un prototipo da testare in un piccolo impianto con microturbina a gas (con rigeneratore) e combustore esterno. L’obiettivo sarà il raggiungimento di un’efficienza dello scambiatore maggiore del 95% con perdite di carico trascurabili.
This proposal, which concerns the research field “Sustainable Energy”, aims to develop an effective technology for electricity generation from renewable sources. The proposal involves the realization of an innovative high temperature gas to gas heat exchanger, with application in small externally fired gas turbines fed with solid biomass. The operating principle of such a heat exchanger is based on ceramic particles used as solid intermediate medium to accumulate heat from a very hot gas and to release it to a colder one efficiently. Thanks to the immersed particle heat exchanger, hot gases produced by external combustion of solid biomass are able to transfer heat power to the working fluid, namely the compressed air produced by the compressor. Before entering the turbine and producing work, the compressed air from the compressor may benefit from a further increase in temperature by means of an internal combustion using small amounts of clean fuel. This exchanger has been studied by the proponent by means of numerical codes and experimental tests at low cost. The excellent preliminary results, published in international journals and conferences, encourage to continue this study for the realization of a prototype to be tested in a small power plant that includes a microturbine (with recuperator) and an external combustor. The goal is to achieve an overall efficiency of the exchanger greater than 95% with negligible pressure drops.
Campo principale di ricerca:
Sistemi energetici
Energy systems
Sottocampo di ricerca:
Impianti combinati cogenerativi di piccola taglia a combustione esterna da fonti energetiche rinnovabili
Small-scale externally fired combined cycle power plants for cogeneration from renewable sources.