Modelli più efficaci dei processi di combustione del carbone
Il carbone rappresenta una delle fonti di energia maggiormente diffuse. E poiché si tratta del combustibile fossile più abbondante, vi è ragione di pensare che anche nei prossimi anni continuerà ad essere l'elemento primario per la produzione di energia. I processi di combustione del carbone, tuttavia, comportano l'emissione di gas pericolosi come gli ossidi d'azoto (Nox). Nel tentativo di stabilizzare e ridurre tali emissioni nocive, sarà necessario utilizzare metodi di controllo adeguati. Con l'ausilio di modelli di fluidodinamica computazionale (CFD), l'industria energetica cerca costantemente di migliorare gli attuali metodi di progettazione. Tali metodi sono divenuti ormai strumenti essenziali grazie alla loro capacità di modellizzare i fenomeni della fisica dei fluidi che altrimenti non potrebbero essere simulati o misurati. Grazie ad essi, inoltre, è possibile analizzare i sistemi basati sulla fisica dei fluidi in modo più economico, efficace e rapido rispetto alle procedure sperimentali. Tuttavia, in molti casi questi modelli non bastano a fornire risultati soddisfacenti, per esempio nel caso del trattamento delle reazioni di combustione gas-solido. Ciò è principalmente dovuto al fatto che essi impiegano costanti di velocità di reazione di derivazione empirica e, pertanto, le loro capacità computazionali risultano correlative anziché predittive. Per sopperire a questa lacuna, nell'ambito di un progetto finanziato dalla CE sono stati elaborati modelli più accurati dei processi di combustione delle particelle di carbone. Tali modelli fisici e numerici, in grado di descrivere i processi che si verificano all'interno delle fiamme prodotte dal carbone polverizzato, sono stati testati, in seguito, nelle simulazioni di CFD di alcuni bruciatori su scala reale, fornendo brillanti risultati una volta raffrontati con le misurazioni di prova. I partecipanti al progetto sono riusciti ad approfondire la conoscenza di numerosi ed importanti aspetti della combustione del carbone, fra cui la descrizione della devolatilizzazione delle particelle di carbone, il rigonfiamento/frammentazione delle particelle e l'esaurimento della combustione del carbone. I risultati di tale progetto possono trovare potenziale applicazione negli impianti a grandezza naturale. Oltre ad ottimizzare il processo di combustione in termini di prestazioni e rendimento, i modelli sviluppati potrebbero condurre perfino allo sviluppo di nuovi combustibili. Fattore ancor più importante, si ritiene che essi possano fornire un importante contributo alla promozione di tecnologie pulite per la combustione del carbone, come ad esempio la messa a punto di bruciatori a basse emissioni di ossidi di azoto.
