Processi di chemical looping combustion through packed and pressurized beds in impianti U.S.C. con cattura della CO2

The study on the power plants done in this thesis work proposes to evaluate the performance of a power plant used for electric energy production, equipped with the innovative fuel conversion technique called Chemical Looping Combustion, conversion that’s made by using packed bed reactors. After an introduction on carbon dioxide effects on atmosphere and a detailed explanation of the Chemical Looping Combustion process, in packed beds configuration, calculation methods for the thermal and mass balance numerical solution has been explicated. The assumptions made for calculations have also been evaluated. After that, results have been analyzed in order to evaluate plant performance relatively to a base case and to other plant configurations. After result analysis, a sensitivity analysis was performed and discussed, in order to evaluate the plant behavior under variation of some key parameters, such as reactor operating pressure, reactors pressure drop, recycle temperature and max reactor temperature. The performance comparing followed the sensitivity analysis, in order to evaluate the performance of the base case in relationship to other plants, showing the good skills of the plant analyzed in this work with respect to other solutions.

Lo studio sugli impianti effettuato all’interno del presente lavoro di tesi, si propone di valutare le prestazioni di un impianto di potenza per la produzione di energia elettrica dotato dell’innovativa forma di conversione del combustibile denominata Chemical Looping Combustion, conversione che avviene attraverso dei reattori a letti fissi. Dopo un’introduzione sugli effetti dell’anidride carbonica rilasciata in atmosfera e una spiegazione dettagliata del funzionamento del sistema di Chemical Looping Combustion nella configurazione a letto fisso, vengono valutati i metodi di calcolo per la risoluzione dei bilanci termici degli impianti considerati e le assunzioni necessarie per poter confrontare i risultati ottenuti. Successivamente al calcolo vengono analizzati i risultati per valutare le prestazioni dell’impianto, relativamente ad una configurazione base e ad altre configurazioni di studio. All’analisi dei risultati si affianca un’analisi di sensitività volta alla valutazione della risposta dell’impianto alla variazione di alcuni suoi parametri chiave, quali: la pressione di esercizio dei reattori, le perdite di carico al loro interno, la temperatura di ricircolo del flusso all’interno dei reattori e la temperatura massima di esercizio. A queste analisi seguono i confronti con gli impianti più simili, per caratteristiche, al caso base considerato in cui si mette in luce la competitività di quest’ultimo rispetto ad alcune soluzioni.